WO2021070212A1

WO2021070212A1 - 距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法

Info

Publication number: WO2021070212A1
Application number: PCT/JP2019/039423
Authority: WO
Inventors: 圭吾磯部
Original assignee: 株式会社ブルックマンテクノロジ
Priority date: 2019-10-07
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2021-04-15

Abstract

本発明の距離画像撮像装置は、測定対象の空間である測定空間に対して照射光を照射する光源部と、照射光が、測定空間における対象物において反射した反射光と、測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した反射光及び背景光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、フレーム周期において照射光が照射された際に電荷を蓄積する電荷蓄積部とを具備し、照射光の照射に同期して電荷を電荷蓄積部に蓄積する画素回路を有する受光画素部と、　電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離の測定を行う距離画像処理部とを備え、電荷蓄積部が、反射光を受光した際に発生する電荷から、当該反射光の受光の際に含まれる背景光により発生する電荷を除去して、反射光により発生した電荷を蓄積する。

Description

距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法

　本発明は、距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法に関する。

　従来から、光の速度が既知であることを利用し、空間（測定空間）における光の飛行時間に基づいて測定器と対象物との距離を測定する、タイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ、以下「ＴＯＦ」という）方式の距離画像センサが実現されている。ＴＯＦ方式の距離画像センサでは、測定対象に光（例えば、近赤外光など）パルスを照射し、光パルスを照射した時間と、測定空間における対象物によって反射した光パルス（反射光）が戻ってくる時間との差、つまり、測定器と対象物との間における光の飛行時間に基づいて、測定器と対象物との距離を測定している（例えば、特許文献１参照）。

　ＴＯＦ方式の距離画像センサは、光電変換素子が入射される光の光量を電荷に変換し、変換した電荷を電荷蓄積部に蓄積し、ＡＤ変換器により蓄積された電荷の電荷量に対応したアナログ電圧をデジタル電圧に変換している。
　また、ＴＯＦ方式の距離画像センサは、デジタル電圧に含まれる、測定器と対象物との間における光の飛行時間の情報より、測定器と対象物との距離を求めている。

　このとき、測定空間の環境における背景光が、距離の測定に用いる反射光を入射する際に含まれており、正確に距離を求めるため、入射した光から背景光を除去して反射光のみの情報を得る必要がある。
　このため、測定空間の環境における背景光の影響を距離測定において除去（キャンセル）する目的で、常に照射光が照射されない期間を設定することにより、背景光のみの受光量を蓄積しておき、対象物との距離を算出する際に、対象物からの反射光（対象物までの距離の情報を含む）を受光する期間に入力した入射光による電荷から、照射光が照射されない期間に蓄積していた背景光による電荷を差し引いて、反射光のみの電荷としている。

特開２００４－２９４４２０号公報

　しかしながら、特許文献１は、ＴＯＦセンサの場合、照射光の複数回の照射を行ない、その照射を行う毎に受光した光で発生した電荷を蓄積し、蓄積した電荷に対応するアナログ電圧を距離の計測に用いる。
　このため、受光する光に含まれる背景光の強度が大きい場合、電荷を蓄積する電荷蓄積部が飽和したり、あるいはＡＤ変換器の変換可能なアナログ電圧の範囲を超えたりして対象物までの距離を測定することができなくなる場合がある。

　このため、背景光の強度が大きい場合、電荷蓄積部の飽和を防止するため、振分け回数（照射光の照射回数）や照射光の強度を低下させることが考えられる。　しかしながら、電荷蓄積部に蓄積される、反射光により発生する電荷の電荷量が背景光の電荷の電荷量に対して相対的に低減することにより、Ｓ／Ｎ比が低下して距離の測定精度、特に遠距離になるほど距離の測定精度が低下する。

　また、距離の測定精度を維持するため、反射光の強度が大きくても、振分け回数（照射光の照射回数）や照射光の強度を低下させる必要がないように、背景光を含む受光により発生する電荷を蓄積しても飽和しない程度に、電荷蓄積部の容量を大きくして形成することも考えられる。
　しかし、画素毎に電荷蓄積部が設けられているため、電荷蓄積部の容量を増加させるにしたがい、電荷蓄積部の面積、すなわち各画素の面積も増加してしまい、距離画像撮像装置を形成するチップ面積が大きくなってしまう。

　上述の課題を鑑み、反射光の強度が大きくても、振分け回数（照射光の照射回数）や照射光の強度を低下させず、かつ電荷蓄積部の容量を増加させてチップ面積を大きくすることなく、Ｓ／Ｎ比を向上させて精度良く距離測定が行える距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法を提供することを目的とする。

　本発明の距離画像撮像装置は、測定対象の空間である測定空間に対して照射光を照射する光源部と、前記照射光が、前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、フレーム周期において前記照射光が照射された際に前記電荷を蓄積する電荷蓄積部とを具備し、前記照射光の照射に同期して前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する画素回路を有する受光画素部と、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離の測定を行う距離画像処理部とを備え、前記電荷蓄積部が、前記反射光を受光した際に発生する電荷から、当該反射光の受光の際に含まれる前記背景光により発生する電荷を除去して、前記反射光により発生した電荷を蓄積する。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記電荷蓄積部が、前記背景光を受光した際に発生する第１電荷を蓄積する第１フローティングディフュージョンと、前記反射光を受光した際に発生する第２電荷を蓄積する第２フローティングディフュージョンと、前記第１フローティングディフュージョン及び前記第２フローティングディフュージョンの間に設けられた電荷蓄積容量とを備える。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記電荷蓄積容量を介して、前記第１フローティングディフュージョンから前記第２フローティングディフュージョンに、第１電荷を伝搬させることにより、前記第２電荷から前記第１電荷を除去する。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記距離画像処理部が、前記電荷蓄積部における複数の振分電荷蓄積部のそれぞれに積算された前記電荷の量である電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する前記対象物との距離を求め、前記電荷蓄積部が、前記背景光を受光した際に発生する第１電荷を蓄積する第１フローティングディフュージョンと、前記反射光を受光した際に発生する第２電荷を蓄積する第２フローティングディフュージョンと、前記第１フローティングディフュージョン及び前記第２フローティングディフュージョンの間に設けられた電荷蓄積容量とを備え、前記電荷蓄積部毎に、前記背景光により発生する前記第１電荷の除去処理が行われ、前記反射光による第２電荷の蓄積が行われる。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記電荷蓄積部が、前記第１フローティングディフュージョンの電荷をリセットする、所定の電源に接続された第１リセットトランジスタ（本実施形態におけるリセットゲートトランジスタＲＳＴ１＿１）と、前記第２フローティングディフュージョンの電荷をリセットする、前記所定の電源に接続された第２リセットトランジスタ（本実施形態におけるリセットゲートトランジスタＲＳＴ２）とを備え、前記第１リセットトランジスタ及び前記第２リセットトランジスタにより、前記第１フローティングディフュージョン、前記第２フローティングディフュージョンそれぞれを所定の電源の電圧にリセットした後、前記第１リセットトランジスタをオフし、前記第２リセットトランジスタをオンした状態で、前記第１フローティングディフュージョンに前記第１電荷を蓄積し、前記第１リセットトランジスタをオンし、前記第２リセットトランジスタをオフして、前記第２フローティングディフュージョンに前記第１電荷を伝搬させ、前記第１リセットトランジスタをオンし、前記第２リセットトランジスタをオフした状態で、前記第２フローティングディフュージョンに前記第２電荷を蓄積することで、当該第２電荷から前記第１電荷を除去する。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記第１電荷の蓄積、前記第１電荷の伝搬及び前記第２電荷から前記第１電荷の除去を繰り返すことにより、前記第２電荷から前記第１電荷を除去した前記反射光による電荷の積算値を求め、この積算値により前記距離の測定を行う。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記第１リセットトランジスタまたは前記第２リセットトランジスタにより、前記光電変換素子の電荷をリセットする。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記電荷蓄積容量がＭＯＳキャパシタで構成されている。

　本発明の距離画像撮像装置は、前記ＭＯＳキャパシタがディプレション型である。

本発明の距離画像撮像方法は、測定対象の空間である測定空間に対して光源部から照射光を照射する過程と、前記照射光が前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を光電変換素子が発生する過程と、フレーム周期において前記照射光の照射に同期して前記反射光による前記電荷を電荷蓄積部に対して蓄積する過程と、当該電荷蓄積部において、前記反射光を受光した際に発生する電荷から、当該反射光の受光の際に含まれる前記背景光により発生する電荷を除去して、前記反射光により発生した電荷を蓄積する過程と、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う過程とを含む。

　本発明は、反射光の強度が大きくても、振分け回数（照射光の照射回数）や照射光の強度を低下させず、かつ電荷蓄積部の容量を増加させてチップ面積を大きくすることなく、Ｓ／Ｎ比を向上させて精度良く距離測定が行える距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示したブロック図である。本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の概略構成を示したブロック図である。本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成の一例を示した回路図である。第１の実施形態における画素信号読み出し部ＲＵ２の電荷蓄積の動作の概念を説明する図である。本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積される動作をシミュレーションしたタイミングチャートを説明する図である。本発明の第１の実施形態における画素信号処理回路から供給される入力電圧をＡＤ変換するＡＤ変換回路の構成例を示す概念図である。第１の実施形態における背景光により発生する電荷を、反射光の入射の際に発生する電荷から除去して、反射光により発生する電荷のみを蓄積する構成により得られる効果を説明する図である。本発明の第２の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成の一例を示した回路図である。第２の実施形態における画素信号読み出し部ＲＵ２の電荷蓄積の動作の概念を説明する図である。本発明の第３の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１における電荷蓄積部ＣＳ２の構成の一例を示した回路図である。

＜第１の実施形態＞
　以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示したブロック図である。なお、図１には、距離画像撮像装置１において距離を測定する被写体である被写体Ｓも併せて示している。
　図１に示した構成の距離画像撮像装置１は、光源部２と、受光部３と、距離画像処理部４とを備えている。

　光源部２は、距離画像処理部４からの制御に従って、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象の被写体Ｓが存在する空間（測定空間Ｐ）に、所定の周期で断続的な光パルスＰＯを照射する。光源部２は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ）などの面発光型の半導体レーザーモジュールである。

　光源装置２１は、例えば、被写体Ｓに照射する光パルスＰＯとなる近赤外の波長帯域（例えば、波長が８５０ｎｍ～９４０ｎｍの波長帯域）のレーザー光を発光する光源である。光源装置２１は、例えば、半導体レーザー発光素子である。光源装置２１は、タイミング制御部４１からの制御に応じて、パルス状のレーザー光としての光パルスＰＯを放射する。

　拡散板２２は、光源装置２１が発光した近赤外の波長帯域のレーザー光を、被写体Ｓのある測定空間Ｐに照射する所定の断面積の大きさに拡散する光学部品である。拡散板２２が拡散したパルス状のレーザー光が、光パルスＰＯとして光源部２から出射されて、測定空間Ｐの被写体Ｓに照射される。

　受光部３は、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象の被写体Ｓによって反射された光パルスＰＯの反射光ＲＬを受光し、受光した反射光ＲＬに応じた画素信号を出力する。

　レンズ３１は、入射した反射光ＲＬを距離画像センサ３２に導く光学レンズである。レンズ３１は、入射した反射光ＲＬを距離画像センサ３２側に出射して、距離画像センサ３２の受光領域に備えた画素に受光（入射）させる。

　距離画像センサ３２は、距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子である。距離画像センサ３２は、二次元の受光領域に複数の画素を備え、それぞれの画素の中に、１つの光電変換素子と、この１つの光電変換素子に対応する複数の電荷蓄積部と、それぞれの電荷蓄積部に電荷を振り分ける構成要素とが設けられた振り分け構成の撮像素子である。距離画像センサ３２は、タイミング制御部４１からの制御に応じて、画素を構成する光電変換素子が発生した電荷をそれぞれの電荷蓄積部に振り分け、それぞれの電荷蓄積部に振り分けられた電荷量に応じた画素信号を出力する。

　なお、距離画像センサ３２では、複数の画素が二次元の格子状（行列状）に配置されており、それぞれの画素の対応する１フレーム分の画素信号を出力する。

　距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１の全体を制御する制御部であり、かつ距離画像撮像装置１において測定する被写体Ｓとの間の距離を演算する演算部でもある。この距離画像処理部４は、タイミング制御部４１と距離演算部４２とを備えている。

　タイミング制御部４１は、光源部２が被写体Ｓに光パルスＰＯを照射するタイミングや、受光部３に備えた距離画像センサ３２が反射光ＲＬを受光するタイミングなどを制御する。

　距離演算部４２は、距離画像センサ３２から出力された画素信号に基づいて、距離画像撮像装置１と被写体Ｓとの間の距離を演算した距離情報を出力する。

　このような構成によって、距離画像撮像装置１では、光源部２が被写体Ｓに照射した近赤外の波長帯域の光パルスＰＯが被写体Ｓによって反射された反射光ＲＬを受光部３が受光し、距離画像処理部４が、被写体Ｓとの距離を測定した距離情報を出力する。

　なお、図１においては、距離画像処理部４を内部に備えた構成の距離画像撮像装置１を示しているが、距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１の外部に備える構成要素であってもよい。

　次に、距離画像撮像装置１において撮像素子として用いられる距離画像センサ３２の構成について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の概略構成を示したブロック図である。図２において、距離画像センサ３２は、複数の画素回路３２１が配置された受光画素部３２０と、制御回路３２２と、垂直走査回路３２３と、水平走査回路３２４と、画素信号処理回路３２５と、画素駆動回路３２６とを備えている。なお、図２に示した距離画像センサ３２では、複数の画素回路３２１が、８行８列に二次元の格子状に配置された受光画素部３２０の一例を示している。

　制御回路３２２は、垂直走査回路３２３、水平走査回路３２４、画素信号処理回路３２５及び画素駆動回路３２６などの距離画像センサ３２に備えた構成要素を制御する。制御回路３２２は、例えば、距離画像撮像装置１に備えた距離画像処理部４（より具体的には、タイミング制御部４１）からの制御に応じて、距離画像センサ３２に備えた構成要素の動作を制御する。なお、制御回路３２２による距離画像センサ３２に備えた構成要素の制御は、例えば、距離画像処理部４（より具体的には、タイミング制御部４１）が直接行う構成であってもよい。この場合、距離画像センサ３２は、制御回路３２２を備えない構成であってもよい。

　画素駆動回路３２６は、格子状に配列した画素回路３２１が備える光電変換素子（後述する光電変換素子ＰＤ）が発生した電荷を、画素回路３２１が備えた複数の電荷蓄積部（後述する電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３）に振り分けて蓄積させる蓄積駆動信号（後述する蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ１＿３、ＴＸ２、ＴＸ３）、リセット信号（後述するリセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ１＿３、ＲＳＴ２、ＲＳＴ３）及びリセット駆動信号（後述するリセット駆動信号ＲＳＴＤ）を、受光画素部３２０内に格子状に配置された画素回路３２１の列単位に出力する。
　垂直走査回路３２３は、制御回路３２２からの制御に応じて、受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の各々を制御し、画素回路３２１それぞれから、入射した光を光電変換した電荷量に応じた電圧の信号（以下、「電圧信号」という）を対応する垂直信号線３２７に出力させる（読み出させる）駆動回路である。垂直走査回路３２３は、画素回路３２１を駆動（制御）して読み出すための制御信号（後述する選択駆動信号ＳＥＬ２及びＳＥＬ３）を、受光画素部３２０内に格子状に配置された画素回路３２１の行単位に出力する。
　これにより、画素回路３２１において電荷蓄積部（後述する電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３）それぞれに振り分けられた電荷量に応じた電圧信号が、受光画素部３２０の列ごとに対応する垂直信号線３２７の各々に読み出され、画素信号処理回路３２５に出力される。

　受光画素部３２０において、画素回路３２１は、光源部２が被写体Ｓに照射した光パルスＰＯが被写体Ｓによって反射された反射光ＲＬを受光し、受光した反射光ＲＬの光量（受光量）に応じた電荷を発生させる。それぞれの画素回路３２１において、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号を出力することにより、複数備えたいずれかの電荷蓄積部に、受光した反射光ＲＬの光量（受光量）に応じた電荷を振り分けて蓄積させる。そして、画素回路３２１において、垂直走査回路３２３は、読出駆動信号として選択駆動信号を出力することにより、それぞれの電荷蓄積部に振り分けられて蓄積された電荷の電荷量に応じた大きさの電圧信号を、対応する垂直信号線３２７に出力する。なお、画素回路３２１の構成と駆動（制御）方法とに関する詳細な説明は、後述する。

　画素信号処理回路３２５は、垂直走査回路３２３からの制御に応じて、それぞれの列の画素回路３２１から、対応する垂直信号線３２７に出力された電圧信号に対して、予め定めた信号処理を行う信号処理回路である。予め定めた信号処理としては、例えば、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＤＳ）によって電圧信号に含まれるノイズを抑圧するノイズ抑圧処理などがある。
　ＡＤ変換回路３２９は、画素信号処理回路３２５から、垂直信号線３３０を介して供給される列毎のアナログの電圧信号を、それぞれＡＤ変換してデジタル値に変換する。

　なお、画素信号処理回路３２５は、受光画素部３２０のそれぞれの列に対応した複数の画素信号処理回路からなる画素信号処理回路群であってもよい。この場合、画素信号処理回路３２５は、制御回路３２２からの制御に応じて、予め定めた信号処理をした後の電圧信号を、ＡＤ変換回路３２９に対して垂直信号線３３０を介して出力する。
　そして、ＡＤ変換回路３２９は、水平走査回路３２４の制御に応じて、受光画素部３２０の行ごとに、ＡＤ変換されたデジタル値を水平信号線３３８に出力する。

　垂直走査回路３２３は、それぞれの列の画素回路３２１に対応する電圧信号を出力させるための読出駆動信号を、画素信号処理回路３２５に順次出力する。
　水平走査回路３２４は、制御回路３２２からの制御に応じて、信号処理をした後の電圧信号がＡＤ変換されたデジタル値を、ＡＤ変換回路３２９から水平信号線３３８に順次出力させる（読み出させる）駆動回路である。これにより、画素信号処理回路３２５が出力した信号処理をした後の１フレーム分の電圧信号が、１フレーム分の画素信号として、水平信号線３３８を経由して距離画像センサ３２の外部に順次出力される。このとき、距離画像センサ３２は、例えば、出力アンプなどの不図示の出力回路から、信号処理をした後の電圧信号を、画素信号として距離画像センサ３２の外部に出力する。

　以下の説明においては、距離画像センサ３２に備えた画素信号処理回路３２５が、画素回路３２１から出力された電圧信号に対してノイズ抑圧処理を行い、その後、ＡＤ変換回路３２９においてＡ／Ｄ変換処理をして出力する、つまり、デジタル値に変換した電圧信号を水平信号線３３８から出力するものとして説明する。

　次に、距離画像センサ３２に備える受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成の一例を示した回路図である。図３には、受光画素部３２０内に配置された複数の画素回路３２１のうち、１つの画素回路３２１の構成の一例を示している。画素回路３２１は、画素信号読み出し部ＲＵ２及びＲＵ３の２つを備えた構成の一例である。

　画素回路３２１は、例えば、１つの光電変換素子ＰＤと、ドレインゲートトランジスタＧＤと、対応する出力端子Ｏから電圧信号を出力する２つの画素信号読み出し部ＲＵ２及びＲＵ３とを備えている。
　図３に示した画素回路３２１において、画素信号読み出し部ＲＵ２は、蓄積されている電荷に対応した電圧信号を出力端子Ｏ２から出力する回路である。画素信号読み出し部ＲＵ２は、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１及びＧ２と、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１及びＦＤ２と、電荷蓄積容量Ｃ２と、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１及びＲＴ２と、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ２と、選択ゲートトランジスタＳＬ２とを備えている。画素信号読み出し部ＲＵ２では、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１及びＦＤ２と電荷蓄積容量Ｃ２とによって電荷蓄積部ＣＳ２が構成されている。ドレインゲートトランジスタＧＤ、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１及びＧ２、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１及びＲＴ２、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ２及び選択ゲートトランジスタＳＬ２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。　ここで、例えば、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１及びＲＴ２は、ディプレション型のＮチャネルＭＯＳトランジスタであり、ドレインが所定の電圧ＲＴＶＤＤの電源線に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ１＿１、ＦＤ２それぞれに接続されている。

　また、画素信号読み出し部ＲＵ３は、蓄積されている電荷に対応した電圧信号を出力端子Ｏ３から出力する回路である。画素信号読み出し部ＲＵ３は、読み出しゲートトランジスタＧ１＿３及びＧ３と、フローティングディフュージョンＦＤ１＿３及びＦＤ３と、電荷蓄積容量Ｃ３と、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿３及びＲＴ３と、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ３と、選択ゲートトランジスタＳＬ３とを備えている。画素信号読み出し部ＲＵ３では、フローティングディフュージョンＦＤ１＿３及びＦＤ３と電荷蓄積容量Ｃ３とによって電荷蓄積部ＣＳ３構成がされている。読み出しゲートトランジスタＧ１＿３及びＧ３、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿３及びＲＴ３、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ３及び選択ゲートトランジスタＳＬ３は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。　ここで、例えば、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿３及びＲＴ３は、ディプレション型のＮチャネルＭＯＳトランジスタであり、ドレインが所定の電圧ＲＴＶＤＤの電源線に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ１＿３、ＦＤ３それぞれに接続されている。

　光電変換素子ＰＤは、入射した光を光電変換して電荷を発生させ、発生させた電荷を蓄積する埋め込み型のフォトダイオードである。なお、本発明においては、画素回路３２１に備える光電変換素子ＰＤの構造に関して特に規定しない。このため、光電変換素子ＰＤは、例えば、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接合した構造のＰＮフォトダイオードであってもよいし、Ｐ型半導体とＮ型半導体との間にＩ型半導体を挟んだ構造のＰＩＮフォトダイオードであってもよい。また、画素回路３２１に備える光電変換素子としては、フォトダイオードに限定されるものではなく、例えば、フォトゲート方式の光電変換素子であってもよい。

　ドレインゲートトランジスタＧＤは、画素駆動回路３２６から入力された駆動信号に応じて、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積し、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに転送されなかった電荷を破棄するためのトランジスタである。つまり、ドレインゲートトランジスタＧＤは、光電変換素子ＰＤが発生した、被写体Ｓとの間の距離の測定に用いない電荷をリセットするトランジスタである。また、ドレインゲートトランジスタＧＤは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。

　読み出しゲートトランジスタＧ（Ｇ１＿１、Ｇ１＿３、Ｇ２、Ｇ３）は、画素駆動回路３２６から入力された駆動信号に応じて、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を、対応する電荷蓄積部ＣＳ（ＣＳ２、ＣＳ３）に転送するためのトランジスタである。読み出しゲートトランジスタＧによって転送された電荷は、対応する電荷蓄積部ＣＳに保持（蓄積）される。
　ここで、画素信号読み出し部ＲＵ２において、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１は、ドレインが光電変換素子ＰＤの第２の端子（カソード）に接続され、ゲートが蓄積駆動信号ＴＸ１＿１を伝搬する信号線ＬＴＸ１＿１に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ１＿１及び電荷蓄積容量Ｃ２の第１の端子とに接続されている。
　同様に、画素信号読み出し部ＲＵ２において、読み出しゲートトランジスタＧ２は、ドレインが光電変換素子ＰＤの第２の端子に接続され、ゲートが蓄積駆動信号ＴＸ２を伝搬する信号線ＬＴＸ２に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ２及び電荷蓄積容量Ｃ２の第２の端子とに接続されている。
　また、画素信号読み出し部ＲＵ３において、読み出しゲートトランジスタＧ１＿３は、ドレインが光電変換素子ＰＤの第２の端子（カソード）に接続され、ゲートが蓄積駆動信号ＴＸ１＿３を伝搬する信号線ＬＴＸ１＿３に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ１＿３及び電荷蓄積容量Ｃ３の第１の端子とに接続されている。
　同様に、画素信号読み出し部ＲＵ３において、読み出しゲートトランジスタＧ３は、ドレインが光電変換素子ＰＤの第２の端子に接続され、ゲートが蓄積駆動信号ＴＸ３を伝搬する信号線ＬＴＸ３に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ３及び電荷蓄積容量Ｃ３の第２の端子とに接続されている。
　上述した蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、蓄積駆動信号ＴＸ１＿３、蓄積駆動信号ＴＸ２及び蓄積駆動信号ＴＸ３の各々は、画素駆動回路３２６から、信号線ＬＴＸ１＿１、信号線ＬＴＸ１＿３、信号線ＬＴＸ２、信号線ＬＴＸ３それぞれを介して供給される。

　電荷蓄積容量Ｃ２は、対応する読み出しゲートトランジスタＧ１＿１及びＧ２によって転送された電荷を保持（蓄積）する容量である。
　また、電荷蓄積容量Ｃ３は、対応する読み出しゲートトランジスタＧ１＿３及びＧ３によって転送された電荷を保持（蓄積）する容量である。

　リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１及びＲＴ２は、画素駆動回路３２６から入力されたリセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ２に応じて、対応する電荷蓄積部ＣＳ２に保持された電荷を破棄する（リセットする）ためのトランジスタである。リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１は、フローティングディフュージョンＦＤ２に電荷を蓄積する際に、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１の電圧を電圧ＲＴＶＤＤに固定するために用いられる。リセットゲートトランジスタＲＴ２は、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に電荷を蓄積する際に、フローティングディフュージョンＦＤ２の電圧を電圧ＲＴＶＤＤに固定するために用いられる。
　また、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿３及びＲＴ３は、画素駆動回路３２６から入力されたリセット信号ＲＳＴ１＿３、ＲＳＴ３に応じて、対応する電荷蓄積部ＣＳ３に保持された電荷を破棄するためのトランジスタである。リセットゲートトランジスタＲＴ１＿３は、フローティングディフュージョンＦＤ３に電荷を蓄積する際に、フローティングディフュージョンＦＤ１＿３の電圧を電圧ＲＴＶＤＤに固定するために用いられる。リセットゲートトランジスタＲＴ３は、フローティングディフュージョンＦＤ１＿３に電荷を蓄積する際に、フローティングディフュージョンＦＤ３の電圧を電圧ＲＴＶＤＤに固定するために用いられる。

　ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ２は、ゲート端子に接続された電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量に応じた電圧信号を増幅して、対応する選択ゲートトランジスタＳＬ２に出力するためのトランジスタである。
　また、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ３は、ゲート端子に接続された電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量に応じた電圧信号を増幅して、対応する選択ゲートトランジスタＳＬ３に出力するためのトランジスタである。

　選択ゲートトランジスタＳＬ２は、垂直走査回路３２３から入力された駆動信号に応じて、対応するソースフォロアゲートトランジスタＳＦ２によって増幅された電圧信号を、対応する出力端子Ｏ２から出力するためのトランジスタである。
　また、選択ゲートトランジスタＳＬ３は、垂直走査回路３２３から入力された駆動信号に応じて、対応するソースフォロアゲートトランジスタＳＦ３によって増幅された電圧信号を、対応する出力端子Ｏ３から出力するためのトランジスタである。

　上述した構成によって、画素回路３２１では、光電変換素子ＰＤが入射した光を光電変換して発生させた電荷を２つの電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３のそれぞれに振り分ける。そして、画素回路３２１では、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３のそれぞれに振り分けられた電荷の電荷量に応じた電圧信号を、画素信号処理回路３２５に出力する。

　図４は、第１の実施形態における画素信号読み出し部ＲＵ２の電荷蓄積の動作の概念を説明する図である。図４（Ａ）は、電荷蓄積容量Ｃ２の両端の電圧の変化を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の各動作に対応したタイミングチャートである。
　図４（Ａ）に示すように、画素信号読み出し部ＲＵ２における電荷蓄積の動作は、動作（１）から動作（５）の５段階の処理により行われる。ここで、電荷は、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１、ＦＤ２及び電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積されるが、電荷の蓄積の処理の説明を簡単とするため、以下においてフローティングディフュージョンＦＤ１＿１及びＦＤ２に蓄積されるとして説明する。

　動作（１）は、電荷蓄積容量Ｃ２に蓄積された電荷のリセットを行う動作である。この動作（１）は、図４（Ｂ）のタイミングチャートにおける時間ＴＣ１における動作に対応している。
　すなわち、時間ＴＣ１においては、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１及びＴＸ２を“Ｌ（Ｌｏｗ）”レベルとして、リセット信号ＲＳＴ１＿１及びＲＳＴ２を“Ｈ（Ｈｉｇｈ）”レベルとする。このため、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１及びＧ２がオフとなり、リセットトランジスタＲＴ１＿１及びＲＴ２がオンとなり、電荷蓄積容量Ｃ２の第１端子ＴＣ２Ｐの電圧Ｖ１と、第２端子ＴＣ２Ｍの電圧Ｖ２とが電圧ＲＴＶＤＤとされる。これにより、電荷蓄積容量Ｃ２に蓄積された電荷のリセットが行われる。
　このとき、リセット駆動信号ＲＳＴＤが“Ｈ（Ｈｉｇｈ）”レベルとされ、ドレインゲートトランジスタＧＤがオンとなり、光電変換素子ＰＤに発生している電荷の放電も行われている。

　動作（２）は電荷蓄積容量Ｃ２に対して背景光による電荷の蓄積を行う動作である。図４（Ｂ）のタイミングチャートにおける時間ＴＣ２において、リセット駆動信号ＲＳＴＤが“Ｌ”レベルとされ、ドレインゲートトランジスタＧＤがオフとなる。
　そして、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１が“Ｈ”レベルとされ、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１がオンとなり、一方、蓄積駆動信号ＴＸ２が“Ｌ”レベルとされ、読み出しゲートトランジスタＧ２がオフとなる。
　また、リセット信号ＲＳＴ１＿１が“Ｌ”レベルとされ、リセットトランジスタＲＴ１＿１がオフとなり、リセット信号ＲＳＴ２が“Ｈ”レベルとされ、リセットトランジスタＲＴ２がオンとなる。
　そして、光電変換素子ＰＤで発生した電荷－Ｑ１が、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１を介して、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に蓄積される。これにより、電荷蓄積容量Ｃ２の第１端子ＴＣ２Ｐ（フローティングディフュージョンＦＤ１＿１）の電圧Ｖ１が電圧ＲＴＶＤＤ－Ｑ１／Ｃとなり、第２端子ＴＣ２Ｍ（フローティングディフュージョンＦＤ２）の電圧Ｖ２が電圧ＲＴＶＤＤとなる。

　動作（３）は、電荷－Ｑ１をフローティングディフュージョンＦＤ２に伝搬させる際、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に蓄積された電荷－Ｑ１を保存する動作である。このため、図４（Ｂ）のタイミングチャートにおける時間ＴＣ３において、電荷蓄積容量Ｃ２の第１端子ＴＣ２Ｐ及び第２端子ＴＣ２Ｍがフローティグ状態とされる。すなわち、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１及びＴＸ２と、リセット信号ＲＳＴ１＿１及びＲＳＴ２とが“Ｌ”レベルとされる。このため、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１及びＧ２がオフとなり、リセットトランジスタＲＴ１＿１及びＲＴ２がオフとなる。
　このとき、電荷蓄積容量Ｃ２の第１端子ＴＣ２Ｐの電圧Ｖ１が電圧ＲＴＶＤＤ－Ｑ１／Ｃであり、第２端子ＴＣ２Ｍの電圧Ｖ２が電圧ＲＴＶＤＤであり、動作（２）において蓄積された電荷－Ｑ１がフローティングディフュージョンＦＤ１＿１側に保存される。

　動作（４）は、被写体Ｓからの反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤに発生する電荷を蓄積させる準備の動作である。すなわち、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１における電荷－Ｑ１を、フローティングディフュージョンＦＤ２に伝搬させる動作である。図４（Ｂ）のタイミングチャートにおける時間ＴＣ４において、リセット信号ＲＳＴ１＿１が“Ｈ”レベルとされ、リセットトランジスタＲＴ１＿１はオンとなる。
　これにより、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に電圧ＲＴＶＤＤが印加され、電荷蓄積容量Ｃ２の第１端子ＴＣ２Ｐが電圧ＲＴＶＤＤとなることにより、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１側の電荷－Ｑ１がフローティングディフュージョンＦＤ２側に伝搬する。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ２側の電荷量が電荷Ｑ１低下し、第２端子ＴＣ２Ｍの電圧Ｖ２が電圧ＲＴＶＤＤ＋Ｑ１／Ｃとなる。

　動作（５）：被写体Ｓからの反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤに発生する電荷－Ｑ２を、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積する。図４（Ｂ）のタイミングチャートにおける時間ＴＣ５において、蓄積駆動信号ＴＸ２が“Ｈ”レベルとされ、読み出しゲートトランジスタＧ２はオンとなる。このため、反射光ＲＬにより発生した電荷－Ｑ２が、光電変換素子ＰＤからフローティングディフュージョンＦＤ２に供給される。
　フローティングディフュージョンＦＤ２に電荷－Ｑ２が供給されることにより、フローティングディフュージョンＦＤ２の電荷量が電荷－Ｑ２増加し、第２端子ＴＣ２Ｍの電圧Ｖ２は電圧ＲＴＶＤＤ－（Ｑ２－Ｑ１）／Ｃとなる。

　上述した動作（１）において、背景光による電荷－Ｑ１をフローティングディフュージョンＦＤ１＿１に蓄積しておき、動作（４）において、電荷Ｑ１をフローティングディフュージョンＦＤ２から低減させる。
　そして、動作（５）において、反射光ＲＬによる電荷－Ｑ２を、電荷量が電荷Ｑ１低下したフローティングディフュージョンＦＤ２に供給する。
　これにより、フローティングディフュージョンＦＤ２において、電荷－Ｑ２に含まれる背景光による電荷量－Ｑ１がキャンセルされ（電荷－Ｑ２＋Ｑ１）、反射光ＲＬの成分のみとして電荷量－（Ｑ２－Ｑ１）が蓄積された状態となる。

　そして、上述した動作（１）をフレーム周期（後述）の開始時に行ない、また上述した動作（２）から動作（５）を、電荷蓄積期間（後述）における電荷振り分け毎に繰り返すことにより、光パルスＰＯが照射された被写体Ｓからの反射光ＲＬの成分のみが、電荷量－（Ｑ２－Ｑ１）として電荷蓄積部ＣＳ２に順次蓄積されていく。
　また、画素信号読み出し部ＲＵ３の電荷蓄積の動作も、上述した画素信号読み出し部ＲＵ２と同様である。そして、画素信号読み出し部ＲＵ３においても、動作（２）から動作（５）を、電荷蓄積期間（後述）における電荷振り分け毎に繰り返すことにより、光パルスＰＯが照射された被写体Ｓからの反射光ＲＬの成分のみが、電荷量－（Ｑ３－Ｑ１）として電荷蓄積部ＣＳ３に順次蓄積されていく。

　距離画像センサ３２に配置される画素の構成は、図３に示したような、２つの画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成に限定されるものではなく、１つの光電変換素子ＰＤと、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を振り分ける複数の画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成の画素であれば、いかなる構成の画素であってもよい。つまり、距離画像センサ３２に配置される画素に備える画素信号読み出し部ＲＵ（電荷蓄積部ＣＳ）の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

　また、距離画像撮像装置１において距離の測定におけるダイナミックレンジを広くすることを考えると、より多くの電荷を保持（蓄積）することができる構成の方が優位である。このため、画素回路３２１では、画素信号読み出し部ＲＵ２（ＲＵ３）に電荷蓄積容量Ｃ２（Ｃ３）を備え、背景光による電荷Ｑ１を蓄積するフローティングディフュージョンＦＤ１＿１（ＦＤ１＿３）と、反射光を受光した際の電荷Ｑ２（Ｑ３）を蓄積するフローティングディフュージョンＦＤ２（ＦＤ３）との間に、電荷蓄積容量Ｃ２（Ｃ３）を介挿させて電荷蓄積部ＣＳ２（ＣＳ３）を構成している。これにより、電荷蓄積部ＣＳ２（ＣＳ３）において、反射光ＲＬによる電荷を抽出して、この電荷を積算して保持（蓄積）することができる構成にしている。

　また、図３に示した構成の画素回路３２１では、ドレインゲートトランジスタＧＤを備える構成の一例を示したが、光電変換素子ＰＤに蓄積されている（残っている）電荷を破棄する必要がない場合には、距離画像センサ３２に配置される画素に、ドレインゲートトランジスタＧＤを備えない構成であってもよい。

　次に、距離画像撮像装置１における画素回路３２１の駆動（制御）方法（タイミング）について説明する。図５は、本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。図５には、距離画像センサ３２に１フレーム分の画素信号を出力させる際の画素回路３２１の駆動信号のタイミングとともに、光源部２が被写体Ｓに照射する光パルスＰＯのタイミングを示している。

　最初に、リセット期間（Ｒｅｓｅｔ）において、時刻ｔＡ１から時刻ｔＡ２において、すでに説明した電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３と、光電変換素子ＰＤとのリセット動作が行われる。
　次に、受光した光の光量（受光量）に応じて光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を、画素信号読み出し部ＲＵ２、ＲＵ３のそれぞれに振り分ける電荷蓄積期間（Ｉｎｔｅｇ）における画素回路３２１の駆動（制御）について説明する。電荷蓄積期間では、光源部２によって光パルスＰＯを被写体Ｓに照射する。そして、光パルスＰＯを照射したタイミングに同期して画素回路３２１を駆動することにより、受光した背景光および反射光ＲＬに応じた電荷を、それぞれの電荷蓄積部ＣＳに振り分ける。画素駆動回路３２６は、受光画素部３２０内に配置された全ての画素回路３２１を同時に駆動する、いわゆる、グローバルシャッター駆動によって、全ての画素回路３２１に備えたそれぞれの電荷蓄積部ＣＳに電荷を振り分けて蓄積させる。なお、光源装置２１がパルス状のレーザー光を発光する時間、つまり、光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗは、例えば、１０ｎｓなど、予め定めた非常に短い時間である。その理由は、パルス変調方式による距離の測定では、測定することができる最大の距離（以下、「最大測定距離」という）が、光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗによって決められるからである。上述した光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗが１０ｎｓである場合、最大測定距離は１．５ｍになる。また、単純に光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗを広くする、つまり、光源装置２１におけるレーザー光の発光時間を長くすると、光電変換素子ＰＤがより多くの反射光ＲＬを受光することができるが、測定する被写体Ｓとの距離の分解能が低下する。他方、光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗが短いと、光電変換素子ＰＤが光電変換によって発生させる電荷の電荷量も少なくなる。このため、距離画像撮像装置１では、電荷蓄積期間においてそれぞれの電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３に十分な量の電荷が蓄積されるように、光パルスＰＯの照射および電荷の振り分けを複数回行う。
　ここで、垂直走査回路３２３及び画素駆動回路３２６の各々が画素回路３２１を駆動（制御）する構成として説明する。以下の説明において、制御回路３２２は、画素駆動回路３２６に対して、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ２、ＴＸ１＿３、ＴＸ３、リセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ２、ＲＳＴ１＿３、ＲＳＴ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤの各々を生成するクロック信号ＣＫ１、ＣＫ２、ＣＫ３、ＣＫＳ１、ＣＫＳ２、ＣＫＳ３、ＣＫＲＳＴＤをそれぞれ出力する。また、制御回路３２２は、垂直走査回路３２３に対して、選択駆動信号ＳＥＬ２、ＳＥＬ３の各々を生成するクロック信号をそれぞれ出力する。

　図５に示したタイミングチャートの電荷蓄積期間には、光パルスＰＯの照射および全ての画素回路３２１における電荷の振り分け（後述する電荷蓄積周期に相当）を複数回行う場合の画素回路３２１の駆動タイミングを示している。なお、図５に示したタイミングチャートの電荷蓄積期間における光パルスＰＯは、“Ｈ（Ｈｉｇｈ）”レベルのときに光パルスＰＯが照射（光源装置２１がレーザー光を発光）し、“Ｌ（Ｌｏｗ）”レベルのときに光パルスＰＯの照射が停止（光源装置２１が消灯）されるものとして説明する。また、図５に示したタイミングチャートは、全ての画素回路３２１がリセットされている、つまり、光電変換素子ＰＤおよび電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３に電荷が蓄積されていない状態から始まるものとして説明する。

　以下の説明において、電荷蓄積部ＣＳ２に対する電荷蓄積周期について説明している。電荷蓄積周期は、時刻ｔＡ２から時刻ｔＡ１０までの範囲において、電荷蓄積部ＣＳ２に電荷の振り分けを行なう周期である。この電荷蓄積周期は、電荷蓄積期間に複数の周期として繰返される。また、例えば、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ１＿３、ＴＸ２、ＴＸ３それぞれのパルス幅は、光パルスＰＯと同一のＴｗである。
　また、電荷蓄積部ＣＳ３に対する蓄積駆動信号ＴＸ１＿３及びＴＸ３のパルスの記載をしているが、リセット信号ＲＳＴ１＿３及びＲＳＴ３のパルスの記載を行わずに電荷蓄積部ＣＳ３の動作説明は省略する。電荷蓄積部ＣＳ３に対する蓄積周期についても同様である。

　電荷蓄積期間が開始される前に、時刻ｔＡ１において、画素駆動回路３２６は、リセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ２が“Ｈ”レベルとし、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１、ＲＴ２をオンとして、電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積されている電荷をリセットする（破棄する）。このとき、画素駆動回路３２６は、リセット駆動信号ＲＳＴＤを“Ｈ”レベルとしている。これにより、ドレインゲートトランジスタＧＤがオンし、フォトダイオードＰＤに蓄積されている電荷がリセットされている。

　時刻ｔＡ２において、画素駆動回路３２６は、リセット信号ＲＳＴ１＿１を“Ｌ”レベルとする。これにより、電荷蓄積部ＣＳ２におけるフローティングディフュージョンＦＤ１＿１に対して、電荷の蓄積が可能な状態となる。

　時刻ｔＡ３において、画素駆動回路３２６は、リセット駆動信号ＲＳＴＤを“Ｌ”レベルとする。これにより、ドレインゲートトランジスタＧＤがオフし、光電変換素子ＰＤが入射される光を光電変換して発生させた電荷が光電変換素子ＰＤのカソードに蓄積される状態となる。
　そして、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１を“Ｈ”レベルとし、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１をオンとする。
　光電変換素子ＰＤが光電変換して発生させた、光パルスＰＯが照射される前の背景光に応じた電荷－Ｑ１が、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１を介して電荷蓄積部ＣＳ２のフローティングディフュージョンＦＤ１＿１に転送して蓄積される。
　これにより、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１の電圧Ｖ１は、電圧ＲＴＶＤＤ－Ｑ１／Ｃとなる。一方、フローティングディフュージョンＦＤ２の電圧Ｖ２は、電圧ＲＴＶＤＤである。

　時刻ｔＡ４において、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１を“Ｌ”レベルとし、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１をオフとする。これにより、光電変換素子ＰＤからのフローティングディフュージョンＦＤ１＿１に対する、背景光により発生する電荷Ｑ１の供給が停止される。
　また、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号ＴＸ１＿３を“Ｈ”レベルとし、読み出しゲートトランジスタＧ１＿３をオンとする。これにより、光電変換素子ＰＤからのフローティングディフュージョンＦＤ１＿３に対する、背景光により発生する電荷Ｑ１’の供給が開始される。

　時刻ｔＡ５Ａにおいて、画素駆動回路３２６は、リセット信号ＲＳＴ２を“Ｌ”レベルとする。これにより、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１及びリセットゲートトランジスタＲＴ２の双方がオフとなる。
　時刻ｔＡ５Ｂにおいて、画素駆動回路３２６は、リセット信号ＲＳＴ１＿１を“Ｈ”レベルとする。これにより、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１がオンとなり、リセットゲートトランジスタＲＴ２がオフとなる。
　この時刻ｔＡ５Ａ及び時刻ｔＡ５Ｂの動作により、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１における電荷Ｑ１が、電荷蓄積容量Ｃ２を介して、フローティングディフュージョンＦＤ２に伝搬し、フローティングディフュージョンＦＤ２の電圧Ｖ２が電圧ＲＴＶＤＤ＋Ｑ１／Ｃとなる。

　時刻ｔＡ６において、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号ＴＸ１＿３を“Ｌ”レベルとし、蓄積駆動信号ＴＸ２を“Ｈ”レベルとする。また、この蓄積駆動信号ＴＸ２を“Ｈ”レベルとなったタイミングに同期して光源部２が光パルスＰＯを照射する。
　これにより、読み出しゲートトランジスタＧ１＿３がオフとなり、フローティングディフュージョンＦＤ１＿３に対する、光電変換素子ＰＤが背景光により発生する電荷－Ｑ１’の蓄積が終了する。
　また、読み出しゲートトランジスタＧ２がオンとなり、光電変換素子ＰＤが入射される光を光電変換して発生させた電荷Ｑ２を、電荷蓄積部ＣＳ２におけるフローティングディフュージョンＦＤ２に転送して蓄積させる。このとき、電圧ＲＴＶＤＤ＋（Ｑ１’／Ｃ）に対して電圧－Ｑ２／Ｃが加えられるため、フローティングディフュージョンＦＤ２の電圧Ｖ２が、電圧ＲＴＶＤＤ－（Ｑ２－Ｑ１’）／Ｃとなり、フローティングディフュージョンＦＤ２には、背景光により発生する電荷Ｑ１が除去された反射光ＲＬのみにより発生した電荷－（Ｑ２－Ｑ１’）が蓄積される。
　ここで、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積される電荷は、光パルスＰＯを照射しているパルス幅Ｔｗの時間内に被写体Ｓによって反射されてきた反射光ＲＬに応じた電荷Ｑ２である。この電荷には、背景光に応じた電荷Ｑ１に加えて、被写体Ｓまでの距離（絶対距離）に比例した遅れ時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷が含まれている。より具体的には、例えば、被写体Ｓが近い位置に存在する場合には、照射した光パルスＰＯが短い時間で被写体Ｓによって反射されて反射光ＲＬとして戻ってくるため、電荷蓄積部ＣＳ２には、近い位置に存在する被写体Ｓが反射した反射光ＲＬに応じた電荷がより多く含まれている。

　時刻ｔＡ７において、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号ＴＸ２を“Ｌ”レベルとし、蓄積駆動信号ＴＸ３を“Ｈ”レベルとする。また、この蓄積駆動信号ＴＸ２を“Ｌ”レベルとなったタイミングに同期して光源部２が光パルスＰＯの照射を停止する。
　これにより、読み出しゲートトランジスタＧ２がオフとなり、フローティングディフュージョンＦＤ２に対する、光電変換素子ＰＤからの電荷の供給が終了する。
　また、読み出しゲートトランジスタＧ３がオンとなり、光電変換素子ＰＤが入射される光を光電変換して発生させた電荷を、電荷蓄積部ＣＳ３におけるフローティングディフュージョンＦＤ３に転送して蓄積させる。
　ここで、フローティングディフュージョンＦＤ３に蓄積される電荷は、光パルスＰＯを照射しているパルス幅Ｔｗの時間外に被写体Ｓによって反射されてきた反射光ＲＬに応じた電荷である。この電荷には、背景光に応じた電荷に加えて、被写体Ｓまでの距離（絶対距離）に比例した遅れ時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷が含まれている。より具体的には、例えば、被写体Ｓが遠い位置に存在する場合には、照射した光パルスＰＯがより長い時間を要して被写体Ｓによって反射されて反射光ＲＬとして戻ってくるため、電荷蓄積部ＣＳ３には、遠い位置に存在する被写体Ｓが反射した反射光ＲＬに応じた電荷がより多く含まれている。

　時刻ｔＡ８において、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号ＴＸ３を“Ｌ”レベルとし、リセット駆動信号ＲＳＴＤを“Ｈ”レベルとする。
　これにより、読み出しゲートトランジスタＧ３がオフとなり、フローティングディフュージョンＦＤ３に対する、光電変換素子ＰＤからの電荷の供給が停止する。
　また、ドレインゲートトランジスタＧＤがオンとなり、光電変換素子ＰＤに蓄積されている電荷が放電し、光電変換素子ＰＤがリセットされる。

　時刻ｔＡ９において、画素駆動回路３２６は、リセット信号ＲＳＴ１＿１を“Ｌ”レベルとし、リセット信号ＲＳＴ２を“Ｈ”レベルとする。
　これにより、リセットトランジスタＲＴ１＿１がオフとなり、リセットトランジスタＲＴ２がオンとなり、フローティングディフュージョンＦＤ２に電圧ＲＴＶＤＤが印加される。
　ここで、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積された電荷－（Ｑ２－Ｑ１）が、電荷蓄積容量Ｃ２を介して、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に伝搬される。そして、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１の電圧Ｖ１が電圧ＲＴＶＤＤ＋（Ｑ２－Ｑ１）となる。

　以降、画素駆動回路３２６は、時刻ｔＡ２～時刻ｔＡ９までと同様の画素回路３２１の駆動（以下、「電荷振り分け駆動」という）を繰り返す。ここで、画素信号読み出し部ＲＵ３における電荷蓄積部ＣＳ３に対する電荷の蓄積も、画素信号読み出し部ＲＵ２における電荷蓄積部ＣＳ２に対する電荷の蓄積の動作と同様に行われる。
　これにより、電荷蓄積期間では、全ての画素回路３２１に備えたそれぞれの電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに、電荷振り分け駆動を繰り返した分の電荷量が蓄積されて保持される。なお、電荷蓄積期間において電荷振り分け駆動を繰り返す最大の回数は、距離画像センサ３２が、１フレーム分の画素信号を出力する（取得する）周期によって決まる。より具体的には、距離画像センサ３２が、１フレーム分の画素信号を取得する時間から、画素信号読み出し期間を差し引いた時間を、光源装置２１がパルス状のレーザー光を発光する時間、つまり、光パルスＰＯのパルス周期時間Ｔｏで除算した商の回数である。なお、距離画像センサ３２では、電荷振り分け駆動の回数が多いほど、それぞれの電荷蓄積部ＣＳに蓄積（積算）される電荷量が多くなり、高感度となる。これにより、距離画像センサ３２では、測定する被写体Ｓとの距離の分解能を高めることができる。

　続いて、電荷蓄積期間が終了した後に、画素信号読み出し部ＲＵ２、ＲＵ３の各々に備えた、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに振り分けられた電荷量に応じた電圧信号を、受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の行ごとに順次出力させる画素信号読み出し期間における画素回路３２１の駆動（制御）について説明する。画素信号読み出し期間では、受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を行ごとに駆動する、いわゆる、ローリング駆動によって、対応する行に配置された画素回路３２１に備えた電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３に蓄積（積算）されて保持されている電荷量に応じた電圧信号を、行順次で画素信号処理回路３２５に出力させる。

　なお、上述したように、距離画像センサ３２においては、それぞれの画素回路３２１が出力した電圧信号に対して、画素信号処理回路３２５が、ノイズ抑圧処理などの予め定めた信号処理を行う。ここで、画素信号処理回路３２５がノイズ抑圧処理として行う相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理は、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに蓄積（積算）されて保持されている電荷量に応じた電圧信号（以下、「距離画素電圧信号ＰＳ」という）と、電荷蓄積部ＣＳがリセットされている状態（リセット状態）の電荷量に応じた電圧信号（以下、「リセット電圧信号ＰＲ」という）との差分をとる処理である。このため、画素信号読み出し期間では、それぞれの画素回路３２１に備えたそれぞれの電荷蓄積部ＣＳに対応する距離画素電圧信号ＰＳとリセット電圧信号ＰＲとのそれぞれの電圧信号を、行順次で画素信号処理回路３２５に出力させる。

　図５に示したタイミングチャートの画素信号読み出し期間（Ｒｅａｄ）には、受光画素部３２０の垂直方向（行の配列方向）にｙ行（ｙは１以上の整数）、水平方向（列の配列方向）にｘ列（ｘは１以上の整数）の複数の画素回路３２１が配置されている場合において、受光画素部３２０のｉ行目（１≦ｉ≦ｙ）に配置されたそれぞれの画素回路３２１（ｉ）から、距離画素電圧信号ＰＳ２（ｉ）とリセット電圧信号ＰＲ２（ｉ）とのそれぞれの電圧信号を出力させる場合の画素回路３２１の駆動タイミングを示している。なお、図５に示したタイミングチャートでは、それぞれの画素回路３２１（ｉ）に備えた電荷蓄積部ＣＳ２（ｉ）、電荷蓄積部ＣＳ３（ｉ）の順番に、それぞれの電圧信号を出力させている。図５においては、距離画素電圧信号ＰＳ２（ｉ）として距離画素電圧信号ＰＳ２、リセット電圧信号ＰＲ２（ｉ）としてリセット電圧信号ＰＲ２とし、また、電荷蓄積部ＣＳ３からの読み出し動作については省略している。

　画素信号読み出し期間では、まず、時刻ｔＲ１～時刻ｔＲ２の期間において、垂直走査回路３２３は、距離画素電圧信号ＰＳ２（ｉ）を、出力端子Ｏ２（ｉ）から垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。ここで、時刻ｔＲ１において、垂直走査回路３２３は、選択駆動信号ＳＥＬ２を“Ｈ”レベルとし、リセット信号ＲＳＴ１＿１を“Ｈ”レベルとし、選択ゲートトランジスタＳＬ２を介して、電荷蓄積部ＣＳ２（ｉ）に蓄積されている電荷に対応した距離画素電圧信号ＰＳ２（ｉ）を出力させる。これにより、画素信号処理回路３２５は、垂直信号線を介して画素信号読み出し部ＲＵ２（ｉ）から出力された距離画素電圧信号ＰＳ２（ｉ）を、一旦保持する。

　その後、時刻ｔＲ２～時刻ｔＲ３の期間において、垂直走査回路３２３は、リセット電圧信号ＰＲ２（ｉ）を、出力端子Ｏ２（ｉ）から垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。ここで、時刻ｔＲ２において、画素駆動回路３２６は、リセット信号ＲＳＴ２を“Ｈ”レベルとし、電荷蓄積部ＣＳ２（ｉ）に蓄積されている電荷のリセットを行う。
　これにより、画素信号処理回路３２５は、一旦保持している距離画素電圧信号ＰＳ２（ｉ）と、垂直信号線を介して画素信号読み出し部ＲＵ２（ｉ）から出力されたリセット電圧信号ＰＲ２（ｉ）との差分をとる、すなわち、電荷蓄積部ＣＳ２（ｉ）に蓄積（積算）されて保持されている電荷量－（Ｑ２－Ｑ１）に応じた電圧信号に含まれるノイズを抑圧する。
　また、図５において、リセット信号ＲＳＴ１＿１及びＲＳＴ２が“Ｈ”レベルの状態において、リセット電圧信号ＰＲ２（ｉ）の読み出しを行っているが、リセット信号ＲＳＴ２を“Ｌ”レベルとした後に、リセット電圧信号ＰＲ２（ｉ）の読み出しを行う構成としても良い。

　その後、図示はしていないが、例えば、時刻ｔＲ４～時刻ｔＲ６において、垂直走査回路３２３は、時刻ｔＲ１～時刻ｔＲ３の期間と同様に、距離画素電圧信号ＰＳ３（ｉ）とリセット電圧信号ＰＲ３（ｉ）とを、出力端子Ｏ３（ｉ）から垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。

　以降、垂直走査回路３２３は、時刻ｔＲ１～時刻ｔＲ６までと同様の画素回路３２１の駆動（以下、「画素信号読み出し駆動」という）を順次、受光画素部３２０の他の行に配置されたそれぞれの画素回路３２１（例えば、ｉ＋１行目に配置されたそれぞれの画素回路３２１）に対して行って、受光画素部３２０内に配置された全ての画素回路３２１から、それぞれの電圧信号を順次出力させる。

　このような駆動（制御）方法（タイミング）によって、画素駆動回路３２６は、受光画素部３２０内に配置されたそれぞれの画素回路３２１において光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷のそれぞれの画素信号読み出し部ＲＵ２、ＲＵ３それぞれへの振り分けを複数回行う。
　また、垂直走査回路３２３は、画素信号読み出し部ＲＵ２及びＲＵ３に備えた電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに蓄積（積算）された電荷量に応じた電圧信号を順次、垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。

　なお、ＡＤ変換回路３２９は、ノイズを抑圧したそれぞれの電圧信号に対してＡ／Ｄ変換処理を行ごとに行う。そして、水平走査回路３２４が、ＡＤ変換回路３２９がＡ／Ｄ変換処理を行った後のそれぞれの行の電圧信号を、受光画素部３２０の列の順番に水平信号線を経由して順次出力させることによって、距離画像センサ３２は、１フレーム分の全ての画素回路３２１の画素信号を外部に出力する。これにより、距離画像撮像装置１では、１フレーム分の画素信号が、いわゆる、ラスター順に、距離演算部４２に出力される。

　なお、図５に示した画素回路３２１の駆動（制御）タイミングからもわかるように、１フレーム分の画素信号のそれぞれには、対応する画素回路３２１に備えた２つの画素信号読み出し部ＲＵ２、ＲＵ３（電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３）のそれぞれに対応する２つの電圧信号が含まれている。距離演算部４２は、距離画像センサ３２から出力された１フレーム分の画素信号に基づいて、被写体Ｓとの間の距離を、それぞれの画素信号ごと、つまり、それぞれの画素回路３２１ごとに演算する。

　ここで、距離演算部４２における距離画像撮像装置１と被写体Ｓとの間の距離の演算方法について説明する。ここでは、画素信号読み出し部ＲＵ２の電荷蓄積部ＣＳ２のフローティングディフュージョンＦＤ１＿１に振り分けられた光パルスＰＯが照射される前の背景光に応じた電荷の電荷量を電荷量Ｑ１とする。また、画素信号読み出し部ＲＵ３の電荷蓄積部ＣＳ３のフローティングディフュージョンＦＤ１＿３に振り分けられた光パルスＰＯが照射される前の背景光に応じた電荷の電荷量を電荷量Ｑ１’とする。また、画素信号読み出し部ＲＵ２の電荷蓄積部ＣＳ２におけるフローティングディフュージョンＦＤ２に振り分けられた背景光と距離に対応した遅延時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷の電荷量を電荷量Ｑ２とする。また、画素信号読み出し部ＲＵ３の電荷蓄積部ＣＳ３におけるフローティングディフュージョンＦＤ３に振り分けられた背景光と距離に対応した遅延時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷の電荷量を電荷量Ｑ３とする。
　また、本実施形態においては、画素信号読み出し部ＲＵ２から読み出される電荷が（Ｑ２－Ｑ１）であり、画素信号読み出し部ＲＵ３から読み出される電荷が（Ｑ３－Ｑ１’）であるため、それぞれを電荷Ｑ２’、Ｑ３’とする。
　そして、距離演算部４２は、それぞれの画素回路３２１ごとの被写体Ｓとの間の距離Ｄを、下式（１）によって求められる。

　Ｄ＝Ｑ３’／（Ｑ２’＋Ｑ３’）×Ｄｍ　　　・・・（１）

　上式（１）において、Ｄｍは、光パルスＰＯの照射によって測定することができる最大の距離（最大測定距離）である。ここで、最大測定距離Ｄｍは、下式（２）によって表される。

　Ｄｍ＝（ｃ／２）Ｔｗ　　　・・・（２）

　上式（２）において、ｃは光速、Ｔｗは光パルスＰＯのパルス幅である。

　上述したように、距離画像撮像装置１は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０内に配置されたそれぞれの画素回路３２１ごとに、自身と被写体Ｓとの間の距離Ｄを求める。

　なお、上述したように、距離画像センサ３２に格子状（行列状）に配置される画素回路の構成は、図３に示したような、２つの画素信号読み出し部ＲＵ２及びＲＵ３を備えた構成に限定されるものではなく、１つの光電変換素子ＰＤと、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を振り分ける１つ以上の画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成の画素回路３２１であればよい。この場合、つまり、画素信号読み出し部ＲＵを備える数が異なる構成の画素が配置された距離画像センサにおいても、画素の駆動（制御）方法（タイミング）は、図５に示した距離画像撮像装置１における画素回路３２１の駆動（制御）方法（タイミング）と同様に考えることによって、容易に実現することができる。より具体的には、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに備えた読み出しゲートトランジスタＧやドレインゲートトランジスタＧＤに入力する駆動信号の位相が互いに重ならないように位相関係を維持した周期で、画素に対する電荷振り分け駆動を繰り返すことによって、距離画像センサ３２と同様に、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに備えた電荷蓄積部ＣＳに、対応する光に応じた電荷が蓄積（積算）させることができる。そして、画素信号読み出し駆動によって全ての画素からそれぞれの電圧信号を順次出力させることによって、距離画像センサ３２と同様に、１フレーム分の画素信号を距離画像センサの外部に出力することができる。これにより、距離演算部４２は、画素信号読み出し部ＲＵを備える数が異なる構成の画素が配置された距離画像センサから出力された１フレーム分の画素信号に基づいて、同様に、距離画像撮像装置１と被写体Ｓとの間の距離Ｄをそれぞれの画素信号ごと（それぞれの画素ごと）に求めることができる。

　通常、距離画像センサは対象物との距離を正確に測定するため、受光画素部３２０における全ての画素回路３２１は、グローバルシャッター方式に対応して、蓄積周期内で同一のタイミングで駆動させている。すなわち、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ１＿３、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤ、リセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ１＿３、ＲＳＴ２、ＲＳＴ３の各々は、格子状の画素回路３２１の配列において、画素回路３２１の列の全てに、それぞれ同一のタイミングで供給される。

　図２において、画素回路３２１の列毎に、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ１＿３、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤ、リセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ１＿３、ＲＳＴ２、ＲＳＴ３のそれぞれを、上記列における各画素回路３２１に供給している。

　そして、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ１＿３、ＴＸ２及びＴＸ３の各々により、図３に示す読み出しゲートトランジスタＧ１＿１、Ｇ１＿３、Ｇ２、Ｇ３それぞれが制御され、またリセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ１＿３、ＲＳＴ２、ＲＳＴ３の各々により、リセットトランジスタＲＴ１＿１、ＲＴ１＿３、ＲＴ２、ＲＴ３それぞれが制御され、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに電荷がフレーム周期内の電荷蓄積周期毎に蓄積される。
　垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３の各々に蓄積された電荷の電荷量に対応した電圧を、ソースフォロアゲートトランジスＳＦ２、ＳＦ３から、画素信号処理回路３２５に出力させる。
　垂直走査回路３２３は、選択駆動信号ＳＥＬ２及びＳＥＬ３の各々を出力することにより、選択ゲートトランジスタＳＬ２、ＳＬ３それぞれを制御する。これにより、選択ゲートトランジスタＳＬ２、ＳＬ３の各々は、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３に蓄積された電荷量に対応した電圧を、出力端子Ｏ２、Ｏ３から距離画素電圧信号ＰＳ２、ＰＳ３（アナログ電圧であることを明確化するため、以下、入力電圧ＶＡ（ＣＳ２）、ＶＡ（ＣＳ３）と示す）と、リセット電圧信号ＰＲ２、ＰＲ３（電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３の電荷が消去された状態の電圧レベル）とを画素信号処理回路３２５に出力する。

　図６は、電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積される動作をシミュレーションしたタイミングチャートを説明する図である。シミュレーションに用いた回路図は、図３に示す画素信号読み出し部ＲＵ２である。
　図６（Ａ）は、シミュレーションを行う際に入力した蓄積駆動信号ＴＸ１＿１及びＴＸ２と、リセット信号ＲＳＴ１＿１及びＲＳＴ２と、光源部２から照射される光パルスＰＯとの波形を示している。また、波形Ｖ１及びＶ２の各々は、シミュレーション結果として想定される、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１、ＦＤ２における電荷－Ｑ１、－Ｑ２のそれぞれの挙動による電圧変化を示している。

　図６（Ａ）の時刻ｔＳ１において、リセット信号ＲＳＴ１＿１及びＲＳＴ２は“Ｈ”レベルであり、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ２は“Ｌ”レベルである。このとき、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１、ＦＤ２における電荷がリセットされる（図４（Ａ）の（１）に対応）。
　時刻ｔＳ２において、リセット信号ＲＳＴ１＿１が“Ｌ”レベルとされる。
　時刻ｔＳ３において、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１が“Ｈ”レベルとされる（図４（Ａ）の（２）に対応）。フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に電荷－Ｑ１が蓄積され、電圧Ｖ１が電圧ＲＴＶＤＤ－Ｑ１／Ｃとなる。
　時刻ｔＳ４において、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１が“Ｌ”レベルとされる。

　時刻ｔＳ５Ａにおいて、リセット信号ＲＳＴ２が“Ｌ”レベルとされる。これにより、リセット信号ＲＳＴ１＿１及びＲＳＴ２の両方が同時に“Ｈ”レベルの状態を有さない状態となり、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１からフローティングディフュージョンＦＤ２への電荷－Ｑ１の転送が可能となる。
　そして、時刻ｔＳ５Ｂにおいて、リセット信号ＲＳＴ１＿１が“Ｈ”レベルとされる。
　この時刻ｔＳ５Ａ及び時刻ｔＳ５Ｂの動作は、図６（Ｂ）に示すように、時刻ｔＳ５Ａで先にリセット信号ＲＳＴ２を“Ｌ”レベルとし（図４（Ａ）の（３）に対応）、その後時刻ｔＳ５Ｂでリセット信号ＲＳＴ１＿１を“Ｈ”レベルとする（図４（Ａ）の（４）に対応）動作に対応している。
　時刻ｔＳ６において、蓄積駆動信号ＴＸ２が“Ｈ”レベルとされる（図４（Ａ）の（５）に対応）。フローティングディフュージョンＦＤ２に電荷－Ｑ２が蓄積され、電圧Ｖ２が電圧ＲＴＶＤＤ－（Ｑ２－Ｑ１）／Ｃとなる。

　図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ２と、リセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ２との波形によるシミュレーション結果として、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１及びＦＤ２の各々の電圧Ｖ１、Ｖ２それぞれを示している。ここで、図６（Ｂ）の電圧Ｖ１、Ｖ２は、ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis、スパイス）によるシミュレーションにより求められている。図６（Ｂ）における時刻ｔＳ１から時刻ｔＳ７の各々は、図６（Ａ）における時刻ｔＳ１から時刻ｔＳ７それぞれに対応している。また、すでに述べたように、図６（Ｂ）における時刻ｔＳ５Ａ及び時刻ｔＳ５Ｂは、図６（Ａ）における時刻ｔＳ５に対応している。
　図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の各々のグラフは、縦軸が電圧を示し、横軸が時刻を示している。

　図６（Ｂ）を参照して判るように、時刻ｔＳ３において電荷Ｑ１に対応する電流をフローティングディフュージョンＦＤ１＿１に供給することにより、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１の容量に対応して、電圧Ｖ１が図６（Ａ）における電圧ＲＴＶＤＤから電圧ＲＴＶＤＤ－Ｑ１／Ｃへとの変化に対応した変化を示すシミュレーション結果が得られる。
　また、時刻ｔＳ５Ｂにおいて、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に対して電圧ＲＴＶＤＤを印加することにより、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１に蓄積された電荷Ｑ１がフローティングディフュージョンＦＤ２に伝搬し、フローティングディフュージョンＦＤ２の電圧Ｖ２が図６（Ａ）における電圧ＲＴＶＤＤから電圧ＲＴＶＤＤ＋Ｑ１／Ｃへとの変化に対応した変化を示すシミュレーション結果が得られる。
　また、時刻ｔＳ６において、電荷Ｑ２に対応する電流をフローティングディフュージョンＦＤ２に供給することにより、フローティングディフュージョンＦＤ２の容量に対応して、電圧Ｖ２が図６（Ａ）における電圧ＲＴＶＤＤ＋Ｑ１／Ｃから電圧ＲＴＶＤＤ－（Ｑ２－Ｑ１）／Ｃへとの変化に対応した変化を示すシミュレーション結果が得られる。

　図７は、本発明の第１の実施形態における画素信号処理回路から供給される入力電圧をＡＤ変換するＡＤ変換回路の構成例を示す概念図である。
　ＡＤ変換回路３２９は、格子状に配列された画素回路３２１における列ｊ毎に、列ＡＤ変換部３２９ｊを有している。垂直信号線３３０（図２）は、３本の垂直信号線からなる。例えば、格子状に配列された画素回路３２１の列ｊに対応する垂直信号線３３０ｊは、垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ２）及び３３０ｊ（ＣＳ３）の各々を有している。
　列ＡＤ変換部３２９ｊは、列ｊにおける出力端子Ｏ２及びＯ３の各々に対応して設けられ、垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ２）、３３０ｊ（ＣＳ３）のそれぞれを介して接続された列ＡＤ変換部３２９ｊ（ＣＳ２）、３２９ｊ（ＣＳ３）を備えている。
　列ＡＤ変換部３２９ｊ（ＣＳ２）及び３２９ｊ（ＣＳ３）の各々には、垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ２）、３３０ｊ（ＣＳ３）それぞれを介して、画素信号処理回路３２５から供給される信号処理後の電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷Ｑ２’に応じた入力電圧ＶＡ（ＣＳ２）、電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷Ｑ３’に応じた入力電圧ＶＡ（ＣＳ３）それぞれとして供給される。垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ２）及び３３０ｊ（ＣＳ３）の各々は、それぞれ図３の画素回路３２１における出力端子Ｏ２、Ｏ３に接続されている。
　そして、列ＡＤ変換部３２９ｊ（ＣＳ２）及び３２９ｊ（ＣＳ３）の各々は、それぞれ入力電圧ＶＡ（ＣＳ２）、ＶＡ（ＣＳ３）を、ＡＤ変換により得られたデジタル値の変換電圧ＶＤ（ＣＳ２）、ＶＤ（ＣＳ３）を、それぞれ補正して、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の画素信号として出力する。
　また、本実施形態においては、列毎に列ＡＤ変換部を設ける構成としているが、ＡＤ変換回路３２９に各列の入力電圧ＶＡを共通にＡＤ変換するＡＤ変換部を設け、このＡＤ変換部に対して時系列に各列の入力電圧ＶＡを入力し、順次、変換電圧ＶＤに変換する構成としてもよい。

　上述した処理により、画素回路３２１の前面に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬによる電荷が蓄積駆動信号ＴＸ１＿１、ＴＸ１＿３、ＴＸ２及びＴＸ３の各々と、リセット信号ＲＳＴ１＿１、ＲＳＴ１＿３、ＲＳＴ２、ＲＳＴ３とにより、背景光による電荷を除去されて、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに振分けられて蓄積され、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）により、距離画像処理部４が式（３）により画素回路３２１と被写体Ｓとの距離Ｄを求める。
　Ｄ＝ＯＤ（ＣＳ３）／（ＯＤ（ＣＳ２）＋ＯＤ（ＣＳ３））×Ｄｍ　…（３）

　本実施形態によれば、電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３の各々において、背景光により発生する電荷を、反射光ＲＬの受光時に入射された光により発生する電荷から除去して、反射光ＲＬにより発生する電荷のみを蓄積している。
　図８は、第１の実施形態における背景光により発生する電荷を、反射光の入射の際に発生する電荷から除去して、反射光により発生する電荷のみを蓄積する構成により得られる効果を説明する図である。
　図８（Ａ）は、背景光により発生する電荷Ｑ１と、照射光ＰＯを照射した期間（第１期間）において反射光ＲＬを受光した際に入射した光により発生する電荷Ｑ２、照射光ＰＯを照射した次の期間（第２期間）において反射光ＲＬを受光した際に入射される光により発生する電荷Ｑ３の各々を、異なるフローティングディフュージョンＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ３のそれぞれに蓄積し、電荷Ｑ２－Ｑ１と、電荷Ｑ３－Ｑ１との各々を算出する従来例の構成による場合を示している。
　図８（Ａ）において示すように、反射光ＲＬを入射する第１期間及び第２期間の各々においては、反射光ＲＬのみではなく、背景光も合わせて入射される。
　このため、フローティングディフュージョンＦＤ２及びＦＤ３の各々に蓄積される電荷Ｑ２、Ｑ３それぞれには、反射光ＲＬにより発生する電荷に対して背景光により発生する電荷Ｑ１が含まれている。
　これにより、フローティングディフュージョンＦＤ２及びＦＤ３の容量を飽和させない電荷量に制限させる必要から、反射光ＲＬによる電荷の蓄積量が電荷Ｑ１の蓄積量により抑制され、距離測定の精度を向上するために、蓄積周期数（振分け回数）を増加させたり、照射光ＰＯの強度を上げたりして、反射光ＲＬにより発生する電荷量を増加させることができない。

　しかしながら、図８（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３の各々で、蓄積周期毎に背景光による電荷Ｑ１、Ｑ１’を除去する処理が行われるため、反射光ＲＬにより発生する電荷のみを電荷Ｑ２’、Ｑ３’それぞれとして蓄積させていくことができる。
　このため、本実施形態によれば、フローティングディフュージョンＦＤ２及びＦＤ３における反射光ＲＬによる電荷の蓄積量が電荷Ｑ１、Ｑ１’の蓄積量により抑制されないため、蓄積周期数（振分け回数）を増加させたり、照射光ＰＯの強度を上げたりすることが可能となる。
　これにより、図８（Ｃ）に示すように、反射光ＲＬにより発生する電荷の蓄積量を増加させることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させ、距離測定の精度を高くすることができる。
　また、本実施形態によれば、電荷蓄積容量ＣＳ２及びＣＳ３の容量を低減させ、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３を形成する形成領域の面積を小さくすることが可能となり、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。
　また、本実施形態によれば、電荷Ｑ１、Ｑ１’に対応するアナログ電圧をデジタル電圧に変更するＡ／Ｄ変換器が不必要となり、かつ電荷Ｑ２及びＱ３の各々に対応する電圧から電荷Ｑ１、Ｑ１’に対応する電圧を減算するための演算回路（演算処理）が不必要となるため、回路数を少なくすることができ、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。

＜第２の実施形態＞
　以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図９は、本発明の第２の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成の一例を示した回路図である。図９には、図４と同様に、受光画素部３２０内に配置された複数の画素回路３２１のうち、１つの画素回路３２１の構成の一例を示している。画素回路３２１は、２つの画素信号読み出し部ＲＵ２及びＲＵ３を備えた構成の一例である。画素信号読み出し部ＲＵ３については、詳細な回路構成は省略している。画素信号読み出し部ＲＵ２及びＲＵ３の各々は、第１の実施形態における画素信号読み出し部ＲＵ２、ＲＵ３それぞれと同様の構成である。
　第１の実施形態の画素回路３２１と異なり、第２の実施形態においては、ドレインゲートトランジスタＧＤが設けられていない。
　以下、第２の実施形態による画素回路３２１に対し、第１の実施形態と異なる動作のみを説明する。

　図１０は、第２の実施形態における画素信号読み出し部ＲＵ２の電荷蓄積の動作の概念を説明する図である。図１０（Ａ）は、電荷蓄積容量Ｃ２の両端の電圧の変化を示している。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の各動作に対応したタイミングチャートである。
　図１０（Ａ）に示すように、画素信号読み出し部ＲＵ２における電荷蓄積の動作は、動作（１’）から動作（６’）の６段階の処理により行われる。ここで、電荷は、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１、ＦＤ２及び電荷蓄積容量Ｃ２に蓄積されるが、以下の説明においてフローティングディフュージョンＦＤ１＿１及びＦＤ２に蓄積されるとして説明する。

　図１０（Ａ）における動作（１’）、（２’）、（３’）、（４’）及び（５’）の各々は、図４（Ａ）における動作（１）、（２）、（３）、（４）、（５）のそれぞれに対応し、電荷蓄積部ＣＳ２に対して、同様の処理が行われる。
　また、図１０（Ａ）における（１’）、（２’）、及び（５’）の各々は、図１０（Ｂ）における時間ＴＤ１、ＴＤ２、ＴＤ５のそれぞれに対応している。図１０（Ｂ）においては、図１０（Ａ）の動作（３’）及び（４’）を省略している。
　第１の実施形態においては、図４（Ｂ）に示されているように、リセット駆動信号ＲＳＴＤを“Ｈ”レベルとすることにより、ドレインゲートトランジスタＧＤを介して光電変換素子ＰＤのカソードに電圧ＶＤＤを印加することにより、このカソードに蓄積されている電荷を放電してリセットしていた。

　本実施形態においては、ドレインゲートトランジスタＧＤを備えていないため、光電変換素子ＰＤのカソードの電荷のリセットを、例えば、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１を用いて行う。
　すなわち、図１０（Ｂ）における時間ＴＤ６において、蓄積駆動信号ＴＸ１＿１とリセット信号ＲＳＴ１＿１との各々を“Ｈ”レベルとし、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１それぞれをオンとする。これにより、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１及びリセットゲートトランジスタＲＴ１＿１を介して、光電変換素子ＰＤのカソードに電圧ＲＴＶＤＤを印加し、蓄積された電荷を放電（電荷を排出）し、リセット処理を行う。
　ここで、時間ＴＤ５の後、フローティングディフュージョンＦＤ２に蓄積されている電荷に対応した電圧を読み出す際、リセットゲートトランジスタＲＴ１＿１がオン状態である。このため、時間ＴＤ６において、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１をオンとすることにより、光電変換素子ＰＤに蓄積されている電荷のリセットが容易に行える。

　また、上記説明においては、読み出しゲートトランジスタＧ１＿１及びリセットゲートトランジスタＲＴ１＿１を用いて光電変換素子ＰＤに蓄積されている電荷のリセットを行う構成としたが、読み出しゲートトランジスタＧ２及びリセットゲートトランジスタＲＴ２を用いて光電変換素子ＰＤに蓄積されている電荷のリセットを行う構成としてもよい。
　この構成の場合、蓄積駆動信号ＴＸ２とリセット信号ＲＳＴ２との各々を“Ｈ”レベルとし、読み出しゲートトランジスタＧ２、リセットゲートトランジスタＲＴ２それぞれをオンとする。これにより、読み出しゲートトランジスタＧ２及びリセットゲートトランジスタＲＴ２を介して、光電変換素子ＰＤのカソードに電圧ＲＴＶＤＤを印加し、蓄積された電荷を放電し、リセット処理を行う。

　本実施形態によれば、光電変換素子ＰＤを読み出しゲートトランジスタＧ１＿１（Ｇ２）及びリセットゲートトランジスタＲＴ１＿１（ＲＴ２）を用いて、光電変換素子ＰＤに蓄積されている電荷のリセットを行うため、第１の実施形態のようにドレインゲートトランジスタＧＤを備える必要がないため、リセット駆動信号ＲＳＴＤを供給するドライバも備える必要が無くなり、トランジスタ数を少なくすることができ、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。

　また、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、図８（Ｂ）に示すように、フローティングディフュージョンＦＤ２及びＦＤ３における反射光ＲＬによる電荷の蓄積量が電荷Ｑ１、Ｑ１’の蓄積量により抑制されないため、蓄積周期数（振分け回数）を増加させたり、照射光ＰＯの強度を上げたりすることが可能となる。
　これにより、図８（Ｃ）に示すように、反射光ＲＬにより発生する電荷の蓄積量を増加させることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させ、距離測定の精度を高くすることができる。
　また、本実施形態によれば、　また、本実施形態によれば、電荷蓄積容量ＣＳ２及びＣＳ３の容量を低減させ、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３を形成する形成領域の面積を小さくすることが可能となり、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。
　また、本実施形態によれば、電荷Ｑ１、Ｑ１’に対応するアナログ電圧をデジタル電圧に変更するＡ／Ｄ変換器が不必要となり、かつ電荷Ｑ２及びＱ３の各々に対応する電圧から電荷Ｑ１、Ｑ１’に対応する電圧を減算するための演算回路（演算処理）が不必要となるため、回路数を少なくすることができ、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。

＜第３の実施形態＞
　以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１における電荷蓄積部ＣＳ２の構成の一例を示した回路図である。図１１に示す第３の実施形態においては、図３及び図９における電荷蓄積容量Ｃ２（Ｃ３）がディプレッション型のＮチャネルＭＯＳトランジスタで構成されている。
　電荷蓄積容量Ｃ２は、容量トランジスタＤＰ１、ＤＰ２及び電圧調整トランジスタＣＲＴの各々を備えている。
　容量トランジスタＤＰ１及びＤＰ２の各々は、それぞれディプレッション型のＮチャネルＭＯＳトランジスタである。ディプレッション型のトランジスタを用いることにより、ゲート電圧が正の場合における容量の変化を、広い電圧範囲において線形に保つことができ、ゲート電圧によらずに高い精度で電荷の蓄積を行うことができる。
　また、容量トランジスタＤＰ１及びＤＰ２の各々は、ディプレッション型のＮチャネルＭＯＳトランジスタに換え、エンハンスメント型のＮチャネルＭＯＳトランジスタを用いた構成としても良い。
　一方、電圧調整トランジスタＣＲＴは、例えば、エンハンスメント型のＮチャネルＭＯＳトランジスタである。

　本実施形態においては、容量トランジスタＤＰ１と容量トランジスタＤＰ２との各々は、それぞれソース及びドレインが互いに接続されている。これにより、容量トランジスタＤＰ１及びＤＰ２の各々は、それぞれ絶縁体であるゲートにより、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１、ＦＤ２に接続される。
　このため、フローティングディフュージョンＦＤ１＿１、ＦＤ２からの電荷の拡散層に対するリークが絶縁体のゲートにより抑制される。
　また、容量トランジスタＤＰ１と容量トランジスタＤＰ２との各々は、それぞれソース及びドレインが電圧調整トランジスタＣＲＴを介して電圧ＶＣＲに接続されている。フレームが開始されるタイミング毎に、電圧調整信号ＣＲを“Ｈ”レベルとして、容量トランジスタＤＰ１、ＤＰ２のソース及びドレインに電圧ＶＣＲ（例えば、０Ｖ～０．５Ｖなど）とする。これにより、容量トランジスタＤＰ１、ＤＰ２のゲートとソース及びドレインとの間の電位差を持たせ、容量トランジスタＤＰ１、ＤＰ２のそれぞれの容量値を安定化させる。

　本実施形態によれば、電荷蓄積容量Ｃ２（Ｃ３）をディプレッション型のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタを用いて構成しているため、電荷蓄積容量を通常の製造プロセスを用いて形成することが可能であり、かつＭＯＳキャパシタの容量がメタル層及び絶縁層を用いて構成するキャパシタ（いわゆるコンデンサ）より大きいため、電荷蓄積容量を形成する面積を小さくすることが可能となり、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。

　また、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、図８（Ｂ）に示すように、フローティングディフュージョンＦＤ２及びＦＤ３における反射光ＲＬによる電荷の蓄積量が電荷Ｑ１、Ｑ１’の蓄積量により抑制されないため、蓄積周期数（振分け回数）を増加させたり、照射光ＰＯの強度を上げたりすることが可能となる。
　これにより、図８（Ｃ）に示すように、反射光ＲＬにより発生する電荷の蓄積量を増加させることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させ、距離測定の精度を高くすることができる。
　また、本実施形態によれば、電荷蓄積容量ＣＳ２及びＣＳ３の容量を低減させ、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３を形成する形成領域の面積を小さくすることが可能となり、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。
　また、本実施形態によれば、電荷Ｑ１、Ｑ１’に対応するアナログ電圧をデジタル電圧に変更するＡ／Ｄ変換器が不必要となり、かつ電荷Ｑ２及びＱ３の各々に対応する電圧から電荷Ｑ１、Ｑ１’に対応する電圧を減算するための演算回路（演算処理）が不必要となるため、回路数を少なくすることができ、距離画像撮像装置のチップサイズを低減することができる。

　また、図１における電荷蓄積容量Ｃ２及びＣ３の各々は、上述したディプレッション型のNチャネル型ＭＯＳトランジスタのＭＯＳキャパシタではなく、ＭＩＭ（metal insulator metal）構造や、ＰＩＰ（poly-Si(silicon) insulator poly-Si）構造のキャパシタを用いてもよい。

　以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

　１…距離画像撮像装置
　２…光源部
　３…受光部
　４…距離画像処理部
　２１…光源装置
　２２…拡散板
　３１…レンズ
　３２…距離画像センサ
　４１…タイミング制御部
　４２…距離算出部
　３２０…受光画素部
　３２１…画素回路
　３２２…制御回路
　３２３…垂直走査回路
　３２４…水平走査回路
　３２５…画素信号処理回路
　３２６…画素駆動回路
　３２９…ＡＤ変換回路
　３２９ｊ…列ＡＤ変換部
　３２９ｊ（ＣＳ２），３２９ｊ（ＣＳ３）…列ＡＤ変換部
　Ｃ２，Ｃ３…電荷蓄積容量
　ＣＳ２，ＣＳ３　電荷蓄積部
　ＤＰ１，ＤＰ２　容量トランジスタ
　ＣＲＴ　電圧調整トランジスタ
　ＦＤ１＿１，ＦＤ１＿３，ＦＤ２，ＦＤ３…フローティングディフュージョン
　Ｇ１＿１，Ｇ１＿３，Ｇ２，Ｇ３…読み出しゲートトランジスタ
　ＧＤ…ドレインゲートトランジスタ
　Ｏ２，Ｏ３…出力端子
　Ｐ…測定空間
　ＰＤ…光電変換素子
　ＰＯ…光パルス（照射光）
　ＲＬ…反射光
　ＲＴ１＿１，ＲＴ１＿３，ＲＴ２，ＲＴ３…リセットゲートトランジスタ
　ＲＵ２，ＲＵ３…画素信号読み出し部
　Ｓ…被写体（対象物）
　ＳＦ２，ＳＦ３…ソースフォロアゲートトランジスタ
　ＳＬ２，ＳＬ３…選択ゲートトランジスタ

Claims

　測定対象の空間である測定空間に対して照射光を照射する光源部と、
　前記照射光が、前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、フレーム周期において前記照射光が照射された際に前記電荷を蓄積する電荷蓄積部とを具備し、前記照射光の照射に同期して前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する画素回路を有する受光画素部と、
　前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離の測定を行う距離画像処理部と
　を備え、
　前記電荷蓄積部が、
　前記反射光を受光した際に発生する電荷から、当該反射光の受光の際に含まれる前記背景光により発生する電荷を除去して、前記反射光により発生した電荷を蓄積する
　距離画像撮像装置。
　前記電荷蓄積部が、
　前記背景光を受光した際に発生する第１電荷を蓄積する第１フローティングディフュージョンと、
　前記反射光を受光した際に発生する第２電荷を蓄積する第２フローティングディフュージョンと、
　前記第１フローティングディフュージョン及び前記第２フローティングディフュージョンの間に設けられた電荷蓄積容量と
　を備える
　請求項１に記載の距離画像撮像装置。
　前記電荷蓄積容量を介して、前記第１フローティングディフュージョンから前記第２フローティングディフュージョンに、第１電荷を伝搬させることにより、前記第２電荷から前記第１電荷を除去する
　請求項２に記載の距離画像撮像装置。
　前記距離画像処理部が、
　前記電荷蓄積部における複数の振分電荷蓄積部のそれぞれに積算された前記電荷の量である電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する前記対象物との距離を求め、
　前記電荷蓄積部が
　前記背景光を受光した際に発生する第１電荷を蓄積する第１フローティングディフュージョンと、
　前記反射光を受光した際に発生する第２電荷を蓄積する第２フローティングディフュージョンと、
　前記第１フローティングディフュージョン及び前記第２フローティングディフュージョンの間に設けられた電荷蓄積容量と
　を備え、
　前記電荷蓄積部毎に、前記背景光により発生する前記第１電荷の除去処理が行われ、前記反射光による第２電荷の蓄積が行われる
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。
　前記電荷蓄積部が、
　前記第１フローティングディフュージョンの電荷をリセットする、所定の電源に接続された第１リセットトランジスタと、
　前記第２フローティングディフュージョンの電荷をリセットする、前記所定の電源に接続された第２リセットトランジスタと
　を備え、
　前記第１リセットトランジスタ及び前記第２リセットトランジスタにより、前記第１フローティングディフュージョン、前記第２フローティングディフュージョンそれぞれを所定の電源の電圧にリセットした後、
　前記第１リセットトランジスタをオフし、前記第２リセットトランジスタをオンした状態で、前記第１フローティングディフュージョンに前記第１電荷を蓄積し、
　前記第１リセットトランジスタをオンし、前記第２リセットトランジスタをオフして、前記第２フローティングディフュージョンに前記第１電荷を伝搬させ、
　前記第１リセットトランジスタをオンし、前記第２リセットトランジスタをオフした状態で、前記第２フローティングディフュージョンに前記第２電荷を蓄積することで、当該第２電荷から前記第１電荷を除去する
　請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。
　前記第１電荷の蓄積、前記第１電荷の伝搬及び前記第２電荷から前記第１電荷の除去を繰り返すことにより、第２電荷から前記第１電荷を除去した前記反射光による電荷の積算値を求め、この積算値により前記距離の測定を行う
　請求項５に記載の距離画像撮像装置。
　前記第１リセットトランジスタまたは前記第２リセットトランジスタにより、
　前記光電変換素子の電荷をリセットする
　請求項５または請求項６に記載の距離画像撮像装置。
　前記電荷蓄積容量がＭＯＳキャパシタで構成されている
　請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。
　前記ＭＯＳキャパシタがディプレション型である
　請求項８に記載の距離画像撮像装置。
　測定対象の空間である測定空間に対して光源部から照射光を照射する過程と、
　前記照射光が前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を光電変換素子が発生する過程と、
　フレーム周期において前記照射光の照射に同期して前記反射光による前記電荷を電荷蓄積部に対して蓄積する過程と、
　当該電荷蓄積部において、前記反射光を受光した際に発生する電荷から、当該反射光の受光の際に含まれる前記背景光により発生する電荷を除去して、前記反射光により発生した電荷を蓄積する過程と、
　前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う過程と
　を含む
　距離画像撮像方法。