WO2023145782A1

WO2023145782A1 - 固体撮像装置

Info

Publication number: WO2023145782A1
Application number: PCT/JP2023/002308
Authority: WO
Inventors: 祥二川人
Original assignee: 国立大学法人静岡大学
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2023-01-25
Publication date: 2023-08-03

Abstract

固体撮像装置、光源と、可視光に応じる電荷を発生させる緑画素、赤画素び青画素と、近赤外光に応じる電荷を発生させる近赤外画素と、電荷の転送を制御する第１転送制御パルスを緑画素、赤画素、青画素及び近赤外画素に与えるゲートドライバ回路と、を備える。緑画素、赤画素、青画素及び近赤外画素は、光電変換領域と、電荷の転送を受ける読出部と、光電変換領域から電荷を排出する電荷排出領域と、をそれぞれ有する。

Description

固体撮像装置

　本開示は、固体撮像装置に関する。

　可視光の画像に加えて、可視光の画像とは別の画像を得る技術が検討されている。可視光の画像とは別の画像は、例えば、近赤外光の画像である。可視光の画像とは別の画像は、例えば、距離情報を有する画像である。

　特許文献１及び特許文献２は、可視光の画像と距離情報を有する画像とを得る撮像装置を開示する。特許文献１の固体撮像装置は、可視光の画像を得るための画素と、距離情報を有する画像を得るための画素と、を有する。特許文献２のイメージング装置は、ある画素において、可視光の画像を得る動作を行った後に距離情報を有する画像を得る動作を行う。

特開２０２０－１８８２７５号公報特開２０１０－３５１６８号公報

　可視光の画像とは別の画像として、近赤外光の画像と距離情報を有する画像とを例示した。これらの画像は、いずれも画素が近赤外光を受けることによって得られる。近赤外光の画像を得る場合には、補助光として光源から近赤外光を対象物に向けて照射する。光源から照射された近赤外光が可視光の画像を得るための画素に入射すると、ノイズ成分になる。

　例えば、近赤外光がノイズとして混入した可視光の画像から、近赤外光の影響を除く演算処理を事後的に行う手段が考えられる。しかし、近赤外光がノイズとして混入した可視光の画像から、近赤外光の影響を完全に除く演算処理は困難である。例えばショットノイズが残ってしまう。その結果、近赤外光がノイズとして混入した可視光の画像は、いわゆるＳ／Ｎ比が低下してしまう。

　例えば、近赤外光の透過を妨げるフィルタを用いる手段も考えられる。可視光の画像を撮像するときには、近赤外光の透過を妨げるフィルタを適用する。近赤外光の画像を撮像するときには、近赤外光の透過を妨げるフィルタの適用を除外する。フィルタの切替には、わずかながらの時間を要する。従って、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得することが難しい。フィルタの切替のための付加的な機構を要する。付加的な機構の適用は、固体撮像装置の製造コスト及び撮像動作の信頼性において不利である。

　本開示は、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得する固体撮像装置であって、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることが可能な固体撮像装置を説明する。

　本開示の一形態である固体撮像装置は、近赤外光の波長成分を有するパルス光を発生させる光源と、少なくとも可視光の波長成分を含む第１光を受けて、第１光に応じる電荷を第１画素回路部によって発生させる第１画素と、少なくとも近赤外光の波長成分を含む第２光を受けて、第２光に応じる電荷を第２画素回路部によって発生させる第２画素と、電荷の転送を制御する制御パルスを第１画素及び第２画素に与える電荷転送制御手段と、を備える。第１画素回路部及び第２画素回路部は、電荷を発生させる光電変換領域と、制御パルスに応じて光電変換領域から電荷の転送を受ける読出部と、制御パルスに応じて光電変換領域から電荷を排出する電荷排出領域と、をそれぞれ有する。

　固体撮像装置は、可視光の波長成分を含む第１光を受けて電荷を発生させる画素と、近赤外光の波長成分を含む第２光を受けて電荷を発生させる画素と、を含む。従って、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得することができる。この構成によると、固体撮像装置は、近赤外光のパルス光が発生しているときに、可視光の波長成分を含む第１光に起因する電荷を発生させる画素において発生した電荷を、電荷排出領域に排出するという動作を行うことができる。従って、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置の電荷転送制御手段は、パルス光の照射期間と重複する期間において、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の電荷排出領域へ電荷を排出させる制御パルスを、第１画素回路部に与えてもよい。この動作によれば、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置の第１画素回路部の読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含んでもよい。電荷転送制御手段は、パルス光の照射期間と重複しない期間において、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第１電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを第１画素回路部に与えた後に、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第２電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを第１画素回路部に与えてもよい。この構成によれば、ダイナミックレンジを拡大することができる。

　上記の固体撮像装置において、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第１電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスの期間及び記第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第２電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスの期間のうち、一方の期間は他方の期間より、短くてもよい。この構成によれば、ダイナミックレンジを拡大することができる。

　上記の固体撮像装置は、電荷に基づく画像を得る演算回路をさらに備えてもよい。演算回路は、第１電荷読出領域に蓄積された電荷に基づく第１画像又は第２電荷読出領域に蓄積された電荷に基づく第２画像の少なくとも一方を得てもよい。この構成によれば、感度の高い可視光画像及び感度の低い可視光画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置の第２画素回路部の読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含んでもよい。電荷転送制御手段は、パルス光の照射期間と重複する期間において、第２画素回路部の光電変換領域から第２画素回路部の第１電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを、第２画素回路部に与えてもよい。パルス光の照射期間と重複しない期間において、第２画素回路部の光電変換領域から第２画素回路部の第２電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを第２画素回路部に与えてもよい。この構成によれば、背景光の影響が抑制された近赤外画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置において、第２画素回路部の光電変換領域から第２画素回路部の第１電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスの期間は、第２画素回路部の光電変換領域から第２画素回路部の電荷排出領域へ電荷を転送させる制御パルスと等しくてもよい。この構成によれば、背景光の影響が抑制された近赤外画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置は、電荷に基づく画像を得る演算回路をさらに備えてもよい。演算回路は、第２電荷読出領域へ蓄積された電荷を用いて、第１電荷読出領域へ蓄積された電荷に含まれた背景光に対応する成分を除去してもよい。この構成によれば、背景光の影響が抑制された近赤外画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置の光源は、パルス光を対象物に向けて照射してもよい。第２画素回路部の読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含んでもよい。電荷転送制御手段は、対象物からの反射パルス光が入射する期間を含むように、第２画素回路部の光電変換領域から第２画素回路部の第１電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを、第２画素回路部に与えた後に、第２画素回路部の光電変換領域から第２画素回路部の第２電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを、第２画素回路部に与えてもよい。この構成によれば、距離情報を有する近赤外画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置の第２画素回路部の読出部は、第３電荷読出領域をさらに含んでもよい。電荷転送制御手段は、対象物からの反射パルス光が入射しない期間において、第２画素回路部の光電変換領域から第２画素回路部の第３電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを、第２画素回路部に与えてもよい。この構成によれば、背景光の影響が抑制された距離情報を有する近赤外画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置は、電荷に基づく画像を得る演算回路をさらに備えてもよい。上記の固体撮像装置は、第１電荷読出領域へ蓄積された電荷と第２電荷読出領域へ蓄積された電荷とを用いて、対象物までの距離を得てもよい。この構成によれば、対象物までの距離を得ることができる。

　上記の固体撮像装置の第１画素回路部の読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含んでもよい。電荷転送制御手段は、第１動作と第２動作とを選択的に実行してもよい。第１動作は、パルス光の照射期間と重複する期間において、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の電荷排出領域へ電荷を転送させる制御パルスを、第１画素回路部に与えてもよい。パルス光の照射期間と重複しない期間において、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第１電荷読出領域へ電荷を転送させた後に、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第２電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを、第１画素回路部に与えてもよい。第２動作は、パルス光の照射期間と重複する期間において、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第１電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを第１画素回路部に与えてもよい。パルス光の照射期間と重複しない期間において、第１画素回路部の光電変換領域から第１画素回路部の第２電荷読出領域へ電荷を転送させる制御パルスを第１画素回路部に与えてもよい。この構成によれば、１個の画素によって、可視光に起因する電荷と、近赤外光に起因する電荷と、を選択的に得ることができる。

　上記の固体撮像装置において、第１画素は、第１光に応じる可視光電荷を発生させると共に、第２光に応じる近赤外光電荷も発生させてもよい。第２画素は、第２光に応じる近赤外光電荷を発生させると共に、第１光に応じる可視光電荷も発生させてもよい。電荷転送制御手段は、可視光電荷及び近赤外光電荷の転送を制御する制御パルスを第１画素及び第２画素に与えてもよい。光電変換領域は、可視光電荷及び近赤外光電荷を発生させてもよい。読出部は、制御パルスに応じて光電変換領域から可視光電荷の転送を受ける少なくとも１個の可視光電荷読出領域と、制御パルスに応じて光電変換領域から近赤外光電荷の転送を受ける少なくとも２個の近赤外光電荷読出領域と、を含んでもよい。電荷排出領域は、制御パルスに応じて光電変換領域から可視光電荷及び近赤外光電荷を排出してもよい。電荷転送制御手段は、光電変換領域から少なくとも２個の近赤外光電荷読出領域のそれぞれに近赤外光電荷を振り分ける制御パルスを第１画素及び第２画素に与える第１動作と、第１動作の後に、光電変換領域から可視光電荷及び／又は近赤外光電荷を排出する制御パルスを第１画素及び第２画素に与える第２動作と、第２動作の後に、光電変換領域から可視光電荷読出領域に可視光電荷を転送する制御パルスを第１画素及び第２画素に与える第３動作と、を行ってもよい。

　上記の固体撮像装置は、第１動作によって撮像対象までの距離情報を含む距離画像を得ることができる。固体撮像装置は、第３動作によって撮像対象の可視光画像を得ることができる。従って、固体撮像装置は、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得することができる。第１動作と第３動作の間には、光電変換領域に発生した電荷を排出する第２動作が行われる。距離画像を得る第１動作から、可視光画像を得る第３動作までの間に、所定の待機時間が設けられる。待機時間によれば、第１動作のために発生したパルス光が、第３動作が行われるまでの間に十分に減衰する。従って、固体撮像装置は、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置は、第１光に応じる可視光電荷を発生させると共に、第２光に応じる近赤外光電荷を発生させる第３画素及び第４画素をさらに備えてもよい。第１画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分のみを透過する第１フィルタを含んでもよい。第２画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分よりも短い第２波長成分のみを透過する第２フィルタを含んでもよい。第３画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第２波長成分よりも短い第３波長成分のみを透過する第３フィルタを含んでもよい。第４画素は、第１フィルタ、第２フィルタ及び第３フィルタのいずれか一つを含んでもよい。この構成によっても、固体撮像装置は、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる。

　上記の固体撮像装置は、第１光に応じる可視光電荷を発生させると共に、第２光に応じる近赤外光電荷を発生させる第３画素及び第４画素をさらに備えてもよい。第１画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分のみを透過する第１フィルタを含んでもよい。第２画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分よりも短い第２波長成分のみを透過する第２フィルタを含んでもよい。第３画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第２波長成分よりも短い第３波長成分のみを透過する第３フィルタを含んでもよい。第４画素は、近赤外光の波長成分を有する光のみを選択的に透過する近赤外光選択フィルタを含んでもよい。この構成によれば、第４画素は、パルス光に起因する近赤外光の波長成分を有する光のみを選択的に透過するので、外乱光への耐性を高めることができる。

　本開示によれば、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得する固体撮像装置であって、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる固体撮像装置が提供される。

図１は、第１実施形態の固体撮像装置の主要な構成要素を示す図である。図２は、第１実施形態の固体撮像装置を構成する要素の電気的な接続構成を示す図である。図３は、第１実施形態の画素アレイを示す平面図である。図４は、第１実施形態の画素アレイの構造を示す断面図である。図５は、波長選択フィルタの特性を示すグラフである。図６は、第１実施形態の固体撮像装置の構成を詳細に示すブロック図である。図７は、第１実施形態の画素回路部を詳細に示す平面図である。図８は、第１実施形態の画素アレイに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。図９は、第２実施形態の画素アレイを示す平面図である。図１０は、第２実施形態の固体撮像装置の構成を詳細に示すブロック図である。図１１は、第２実施形態の近赤外画素が備える画素回路部を詳細に示す平面図である。図１２は、第２実施形態の画素アレイに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。図１３は、第３実施形態の固体撮像装置の構成を詳細に示すブロック図である。図１４は、第３実施形態の画素アレイを示す平面図である。図１５は、第３実施形態の固体撮像装置を構成する要素の電気的な接続構成を示す図である。図１６は、第３実施形態の近赤外画素が備える画素回路部を詳細に示す平面図である。図１７は、第３実施形態の画素アレイに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。図１８は、第４実施形態の画素アレイを示す平面図である。図１９は、第４実施形態の固体撮像装置の動作を示す図である。図２０は、第４実施形態の画素アレイに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。図２１は、第４実施形態の画素アレイに与えられる別の制御パルスを示すタイミングチャートである。図２２は、第５実施形態の画素アレイを示す平面図である。図２３は、第５実施形態の固体撮像装置の動作を示す図である。図２４（ａ）は、第５実施形態の画素アレイに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。図２４（ｂ）は、第５実施形態の画素アレイに与えられる別の制御パルスを示すタイミングチャートである。図２５は、第５実施形態の画素アレイに与えられるさらに別の制御パルスを示すタイミングチャートである。図２６は、第６実施形態の画素アレイを示す平面図である。図２７は、第６実施形態の固体撮像装置の構成を詳細に示すブロック図である。図２８は、第６実施形態の近赤外画素が備える画素回路部を詳細に示す平面図である。図２９は、第６実施形態の画素アレイに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。図３０は、変形例１の固体撮像装置が備える画素回路部を示す平面図である。図３１は、変形例２の固体撮像装置が備える画素回路部を示す平面図である。図３２は、変形例３の固体撮像装置が備える画素回路部を示す平面図である。図３３は、変形例４の固体撮像装置が備える画素アレイの構造を示す断面図である。図３４は、変形例５の固体撮像装置が備える画素アレイの構造を示す断面図である。図３５は、変形例６の固体撮像装置が備える画素アレイの構造を示す断面図である。図３６は、変形例７の固体撮像装置が備える画素アレイの構造を示す断面図である。図３７（ａ）、図３７（ｂ）及び図３７（ｃ）は、波長選択フィルタの特性を示すグラフである。図３８は、第７実施形態の固体撮像装置の原理を示す図である。図３９は、第７実施形態の固体撮像装置が備える画素パネルの平面図である。図４０は、第７実施形態の画素アレイの構造を示す断面図である。図４１は、第７実施形態の画素回路部を詳細に示す平面図である。図４２は、第７実施形態の画素アレイに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。図４３は、第７実施形態の変形例の固体撮像装置が備える画素パネルを示す平面図である。図４４は、第７実施形態の変形例の画素アレイの構造を示す断面図である。図４５（ａ）及び図４５（ｂ）は、第７実施形態の変形例の画素アレイが備える近赤外光選択フィルタの特性を示すグラフである。

　以下、図面を参照しつつ本開示の固体撮像装置について詳細に説明する。図面の説明では、同一又は相当する部分には同一の符号を付す。重複する説明は省略する。

〔第１実施形態〕
　図１に示す第１実施形態の固体撮像装置１Ａは、撮像対象１０１の可視光の画像と、近赤外光の画像と、を同時に撮像する。可視光の画像は、以下「可視光画像２０１」と称する。近赤外光の画像は、「近赤外光画像２０２」と称する。「同時に撮像する」とは、１フレームの間に可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を両方得ることをいう。

　固体撮像装置１Ａは、近赤外光画像２０２を得るときに、光源１１から近赤外光の波長である照射パルス光Ｌ_Ｐを撮像対象１０１に向けて照射する。固体撮像装置１Ａは、照射パルス光Ｌ_Ｐの影響が抑制された可視光画像２０１を出力することができる。従って、固体撮像装置１Ａが出力する可視光画像２０１のＳ／Ｎ比は、良好である。

　図１に示すように、固体撮像装置１Ａは、光源１１と、画素パネル２Ａと、周辺回路４と、を有する。

　光源１１は、近赤外光領域の波長を有する照射パルス光Ｌ_Ｐを発生させる。光源１１は、例えば、半導体発光素子と、半導体発光素子の駆動回路と、を含む。半導体発光素子としては、発光ダイオード又はレーザダイオードが例示される。照射パルス光Ｌ_Ｐの波長帯は、例えば、８６０±３０ナノメートルである。照射パルス光Ｌ_Ｐの別の波長帯は、例えば、９３０±３０ナノメートルである。

　画素パネル２Ａは、複数の画素アレイ１２Ａを含む。複数の画素アレイ１２Ａは、列方向及び行方向に沿って二次元アレイ状に配置されている。複数の画素アレイ１２Ａは、可視光線Ｌ_Ｖ及び反射パルス光Ｌ_Ｒを受けることにより、検出信号を生成する。

　周辺回路４は、光源１１の動作を制御する制御信号を出力する。周辺回路４は、光源１１のための光源ドライバ回路３１を含む。光源ドライバ回路３１は、光源１１から照射パルス光Ｌ_Ｐを出射するタイミング、照射パルス光Ｌ_Ｐの強度及び照射パルス光Ｌ_Ｐのパルス幅などを制御する。例えば、光源ドライバ回路３１は、１フレームとして定義される期間内に、照射パルス光Ｌ_Ｐを互いに等しい時間間隔をもって、繰り返し発生させる。

　周辺回路４は、画素パネル２Ａの動作を制御する制御信号を出力する。周辺回路４は、画素パネル２Ａのためのゲートドライバ回路３２と、信号読出回路１５と、を含む。周辺回路４は、画素パネル２Ａが出力する検出信号を利用して、可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を生成する。

　周辺回路４は、可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を生成するための演算回路１７を含む。演算回路１７は、信号読出回路１５から出力されたデジタル値である検出信号を利用して、可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を生成するための各種の処理を実行する。

　図２は、複数の画素アレイ１２Ａと周辺回路４との接続構成の一例を示す。複数の画素アレイ１２Ａは、それぞれ、緑画素ｐ１Ｓと、赤画素ｐ２Ｓと、青画素ｐ３Ｓと、近赤外画素ｐ４Ｓと、を含む。緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓは、請求項に規定する「第１画素」である。近赤外画素ｐ４Ｓは、請求項に規定する「第２画素」である。画素アレイ１２Ａは、可視光を構成する緑成分（Ｇ成分）と、赤成分（Ｒ成分）と、青成分（Ｂ成分）と、のそれぞれに対応する画素を含む。画素パネル２Ａは、近赤外光の成分（ＮＩＲ成分）に対応する画素を含む。

〔ゲートドライバ回路（電荷転送制御手段）〕
　ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓにおける電荷の転送を制御するための制御信号を発生する。ゲートドライバ回路３２は、配線Ｌ１を介して緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓに制御信号である第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄを出力する。

　信号読出回路１５は、垂直読出制御回路４１と、水平読出制御回路４２と、を含む。

　垂直読出制御回路４１は、配線Ｌ２を介して緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓに制御信号を出力する。垂直読出制御回路４１は、例えば、ｊ行目の行に配置された画素に対して、制御信号である第１読出信号Ｔ_１（ｊ）と、リセット信号ＲＴ（ｊ）と、選択信号ＳＬ（ｊ）とを、出力する。

　水平読出制御回路４２は、配線Ｌ３を介して緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓから検出信号を得る。水平読出制御回路４２は、各画素から出力された検出信号を行ごとにまとめて、後段の演算回路１７に出力する。水平読出制御回路４２は、電流源４３（CSL：Current Source Load）と、アナログデジタル変換器４５（ADC：Analog-to-Digital Converter）と、を介して、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓの出力を受ける。電流源４３は、垂直読出制御回路４１により選択された行に属する画素回路部１３Ｓの第１電圧検出手段２６_１から配線Ｌ３に流れる電流を供給する。アナログデジタル変換器４５は、画素回路部１３Ｓの第１電圧検出手段２６_１が出力する電圧である検出信号を、デジタル信号に変換する。

　図３は、１個の画素アレイ１２Ａを平面視した図である。ある行でみると、緑画素ｐ１Ｓと赤画素ｐ２Ｓとがこの順で行方向に沿って配置されている。別の行でみると、青画素ｐ３Ｓと近赤外画素ｐ４Ｓとがこの順で行方向に沿って配置されている。ある列でみると、緑画素ｐ１Ｓと青画素ｐ３Ｓとがこの順で列方向に沿って配置されている。別の列でみると、赤画素ｐ２Ｓと近赤外画素ｐ４Ｓとがこの順で列方向に沿って配置されている。図３に示す配置は、例示である。従って、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓは、図３とは異なる配置であってもよい。

　緑画素ｐ１Ｓは、波長選択フィルタ２７Ｇと、画素回路部１３Ｓ（第１画素回路部）と、を有する。赤画素ｐ２Ｓは、波長選択フィルタ２７Ｒと、画素回路部１３Ｓと、を有する。青画素ｐ３Ｓは、波長選択フィルタ２７Ｂと、画素回路部１３Ｓと、を有する。近赤外画素ｐ４Ｓは、光透過部材２７Ｔと、画素回路部１３Ｓ（第２画素回路部）と、を有する。それぞれの画素が有する波長選択フィルタ２７Ｇ、２７Ｒ、２７Ｂの特性が、互いに異なっている。第１実施形態の近赤外画素ｐ４Ｓは、波長選択フィルタを備えない。近赤外画素ｐ４Ｓは、波長選択フィルタに代えて光透過部材２７Ｔを有する。光透過部材２７Ｔは、波長選択性を備えていない。光透過部材２７Ｔは、可視光及び近赤外光のいずれも透過する。

　図４は、画素パネル２Ａの構造を示す断面図である。図４は、画素回路部１３Ｓへ光を導く構造を示すことを意図している。従って、図４に示す緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓの配置は、図３に示す緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓの配置とは異なっている。

　図４に示すように、画素パネル２Ａの上には、カバーガラス５１が配置されている。カバーガラス５１は、画素パネル２Ａから離間している。例えば、赤画素ｐ２Ｓの波長選択フィルタ２７Ｒの表面には、レンズ２７Ｓが配置されている。赤画素ｐ２Ｓは、カバーガラス５１を通過した後にレンズ２７Ｓを通過した光を受ける。赤画素ｐ２Ｓは、波長選択フィルタ２７Ｒと、画素回路部１３Ｓと、有する。波長選択フィルタ２７Ｒは、画素回路部１３Ｓを構成する半導体積層基板６０の主面６０ｓに配置されている。

　図４に示す画素パネル２Ａの断面構造は、例示である。画素回路部１３Ｓに至るまでの構成は、図４に示す断面構造に限定されない。断面構造の別の例示は、変形例４～６として後に説明する。

　半導体積層基板６０は、下半導体層６１と中半導体層６２と上半導体層６３とを含む。下半導体層６１は、ｐ型であり、半導体積層基板６０の基体である。中半導体層６２は、下半導体層６１の上に設けられている。中半導体層６２は、後述する光電変換領域２１を構成するフォトダイオードＰＤを含む。中半導体層６２は、後述する読出部２２Ｓも含む。上半導体層６３は、中半導体層６２の上に設けられている。中半導体層６２は、配線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を含む配線部ＬＳを有する。

　図５は、それぞれの波長選択フィルタ２７Ｇ、２７Ｒ、２７Ｂが有する光透過特性を示す。光透過特性とは、波長に対する透過率を意味する。図５の横軸は、光の波長を示す。図５の縦軸は、光の透過率を示す。グラフＧ５ａは、緑画素ｐ１Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｇの光透過特性を示す。グラフＧ５ａによれば、緑画素ｐ１Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｇの第１の透過帯域は、５５０±５０ナノメートルである。画素ｐ１Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｇの第２の透過帯域は、８００ナノメートル以上である。グラフＧ５ｂは、赤画素ｐ２Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｒの光透過特性を示す。グラフＧ５ｂによれば、赤画素ｐ２Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｒの透過帯域は、６５０ナノメートル以上である。グラフＧ５ｃは、青画素ｐ３Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｂの光透過特性を示す。グラフＧ５ｃによれば、青画素ｐ３Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｂの第１の透過帯域は、４５０±５０ナノメートルである。青画素ｐ３Ｓが有する波長選択フィルタ２７Ｂの第２の透過帯域は、８００ナノメートル以上である。

　図５によれば、波長選択フィルタ２７Ｇ、２７Ｒ、２７Ｂは、各色成分に対応する可視光帯域ＢＶに加えて、８００ナノメートル以上の近赤外光帯域ＢＮも有する。波長選択フィルタ２７Ｇ、２７Ｒ、２７Ｂは、各色成分の光を透過すると共に、近赤外光も透過する。

　図６は、画素回路部１３Ｓに注目した機能ブロック図である。第１実施形態の固体撮像装置１Ａにおいて、緑画素ｐ１Ｓの画素回路部１３Ｓ、赤画素ｐ２Ｓの画素回路部１３Ｓ、青画素ｐ３Ｓの画素回路部１３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓの画素回路部１３Ｓは、いずれも同じ構成を有する。以下、緑画素ｐ１Ｓの画素回路部１３Ｓを例に、詳細に説明する。

　図６に示すように、画素回路部１３Ｓは、光電変換領域２１と、読出部２２Ｓと、検出部２６Ｓと、を有する。光電変換領域２１は、受けた光に応じた電荷を発生する。読出部２２Ｓは、光電変換領域２１から電荷の転送を受ける。画素回路部１３Ｓの読出部２２Ｓは、第１電荷読出領域２２_１を有する。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送は、第１転送制御ゲート２５_１によって制御される。第１転送制御ゲート２５_１は、ゲートドライバ回路３２が出力する第１転送制御パルスＧ_１を受けて、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送の許可と禁止とを相互に切り替える。検出部２６Ｓは、読出部２２Ｓに存在する電荷に応じた電圧を検出する。画素回路部１３Ｓの検出部２６Ｓは、第１電圧検出手段２６_１を有する。第１電圧検出手段２６_１が検出した電圧は、検出信号として、配線Ｌ３を介して信号読出回路１５に出力される。電荷排出領域２３も、光電変換領域２１から電荷の転送を受ける。電荷排出領域２３は、いわゆるドレインである。

　図７は、さらに具体的な画素回路部１３Ｓの構造を示す平面図である。

　光電変換領域２１は、受けた光に応じた電荷を発生させる。光電変換領域２１は、検出の対象となる波長の光に対応して電荷を生成できればよい。電荷は、電荷収集領域２１ａを介して読出部２２Ｓに移動する。

　光電変換領域２１から読出部２２Ｓへの電荷の移動は、第１転送制御ゲート２５_１によって許可又は禁止される。第１転送制御ゲート２５_１は、光電変換領域２１と読出部２２Ｓとの間に配置されている。第１転送制御ゲート２５_１は、いわゆるＭＯＳゲートの構造を採用する。ＭＯＳゲートの構造は、ＯＦＦ特性が優れている。ＭＯＳゲートの構造は、ＯＦＦ時の電位障壁（電位バリア）が大きい。ＭＯＳゲートの構造は、ゲート下に存在する電子に起因するいわゆる戻り電荷が発生しやすい。

　第１転送制御ゲート２５_１は、ＭＯＳゲートの構造に限定されない。後述の変形例２、３に示すように、本件発明者らが開発したラテラル電界制御電荷変調素子（LEFM : Lateral Electric Field controlled charge Modulator）の原理に基づく構造を採用してもよい。

　光電変換領域２１と読出部２２Ｓとの間には、一対の電荷排出領域２３が配置されている。より詳細には、一対の電荷排出領域２３は、電荷収集領域２１ａを挟むように、電荷収集領域２１ａの脇に配置されている。電荷排出領域２３は、検出対象ではない光に応じて発生した電荷を排出する。

　電荷収集領域２１ａと電荷排出領域２３との間には、排出制御ゲート２５_Ｄが配置されている。排出制御ゲート２５_Ｄによって、光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の移動が許可又は禁止される。

　光電変換領域２１で発生した電荷は、電荷排出領域２３または読出部２２Ｓのいずれか一方に移動する。

　読出部２２Ｓは、光電変換領域２１で発生した電荷の移動を受ける。読出部２２Ｓは、電荷を一時的に蓄積する。読出部２２Ｓは、第１電荷読出領域２２_１を有する。第１電荷読出領域２２_１は、光電変換領域２１から移動した電荷を一時的に蓄積する。光電変換領域２１からの電荷の移動は、１回であることもある。光電変換領域２１からの電荷の移動は、複数回であることもある。複数回の電荷の移動を受け入れることにより、蓄積される電荷を増加させることができる。

　検出部２６Ｓは、電荷の量に応じた電圧を検出する。検出部２６Ｓは、第１浮遊拡散領域ＦＤ_１と、読出トランジスタ２６ａと、選択トランジスタ２６ｂと、リセットトランジスタ２６ｃと、を有する。

　第１浮遊拡散領域ＦＤ_１は、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷の移動を受ける。第１電荷読出領域２２_１と第１浮遊拡散領域ＦＤ_１との間には、第１読出制御ゲート２８_１が配置されている。第１読出制御ゲート２８_１によって、第１電荷読出領域２２_１から第１浮遊拡散領域ＦＤ_１への電荷の移動が許可又は禁止される。

　読出トランジスタ２６ａ及び選択トランジスタ２６ｂは、制御信号に応じて、第１浮遊拡散領域ＦＤ_１に蓄積された電荷の量に応じた電圧を検出信号として出力する。リセットトランジスタ２６ｃは、第１浮遊拡散領域ＦＤ_１に蓄積された電荷を排出する。

　読出トランジスタ２６ａのドレインは、電源ＶＤＤに接続されている。読出トランジスタ２６ａのゲートは、第１浮遊拡散領域ＦＤ_１に接続されている。読出トランジスタ２６ａのソースは、選択トランジスタ２６ｂに接続されている。

　選択トランジスタ２６ｂのドレインは、読出トランジスタ２６ａのソースに接続されている。選択トランジスタ２６ｂのゲートは、選択信号ＳＬを受ける。選択トランジスタ２６ｂのソースは、配線Ｌ３に接続されている。

　リセットトランジスタ２６ｃのドレインは、電源ＶＤＤに接続されている。リセットトランジスタ２６ｃのゲートは、信号線からリセット信号ＲＴ（ｊ）を受ける。リセットトランジスタ２６ｃのソースは、第１浮遊拡散領域ＦＤ_１に接続されている。

〔動作／タイミングチャート〕
　次に、図８に示すタイミングチャートを参照しながら、固体撮像装置１Ａの動作を説明する。以下の説明では、特に画素アレイ１２Ａの動作に注目する。

　図８において、最上段のチャートは、光源１１から照射パルス光Ｌ_Ｐが照射されるタイミングを示す。チャートにおいて、レベルがロー（Ｌ）であるとき、照射パルス光Ｌ_Ｐは照射されない。この状態を「照射停止」と称する。チャートにおいて、レベルがハイ（Ｈ）であるとき、照射パルス光Ｌ_Ｐは照射される。この状態を「照射実行」と称する。

　図８において、第１転送制御パルスＧ_１は、ゲートドライバ回路３２から緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓのそれぞれの第１転送制御ゲート２５_１に出力される。排出制御パルスＧ_Ｄは、ゲートドライバ回路３２から緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ及び近赤外画素ｐ４Ｓのそれぞれの排出制御ゲート２５_Ｄに出力される。第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄは、信号レベルとしてロー（Ｌ）とハイ（Ｈ）とを含む。信号レベルがロー（Ｌ）である第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄは、電荷の移動を禁止する。信号レベルがハイ（Ｈ）である第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄは、電荷の移動を許可する。

　図８に示す動作例では、あるフレーム期間において、光源１１は、照射パルス光Ｌ_Ｐを複数回照射する。フレーム期間は、照射パルス光Ｌ_Ｐが照射されている照射期間Ｓ１１と、照射パルス光Ｌ_Ｐが照射されていない非照射期間Ｓ１２と、を含む。照射期間Ｓ１１は、非照射期間Ｓ１２よりも先に設定される。照射期間Ｓ１１は、非照射期間Ｓ１２よりも短い。

　照射期間Ｓ１１であるとき、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓは、以下の動作によって、光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷を排出する。

　ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの第１転送制御ゲート２５_１に対して第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの排出制御ゲート２５_Ｄに対して排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）を出力する。

　具体的には、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ等の光電変換領域２１から読出部２２Ｓへの電荷の転送を禁止する。その後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ等の光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出を許可する。その後に、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を開始する。緑画素ｐ１Ｓ等の第１転送制御パルスＧ_１がローである期間の始期は、非照射期間Ｓ１２に重複する。近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御パルスＧ_Ｄがハイである期間の始期も、非照射期間Ｓ１２に重複する。

　緑画素ｐ１Ｓ等の第１転送制御パルスＧ_１をハイからローに切り替えるタイミングは、緑画素ｐ１Ｓ等の排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替えるタイミングよりわずかに早い。

　緑画素ｐ１Ｓ等の排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替えるタイミングは、照射停止から照射実行に切り替えるタイミングよりもわずかに早い。

　照射期間Ｓ１１であるとき、近赤外画素ｐ４Ｓは、以下の動作によって、光電変換領域２１から読出部２２Ｓへ電荷を転送する。

　具体的には、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓの光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。その後に、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓの光電変換領域２１から読出部２２Ｓへの電荷の転送を許可する。その後に、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を開始する。近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御パルスＧ_Ｄがローである期間の始期は、非照射期間Ｓ１２に重複する。近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御パルスＧ_１がハイである期間の始期も、非照射期間Ｓ１２に重複する。

　照射期間Ｓ１１であるとき、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御ゲート２５_Ｄに対して排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御ゲート２５_１に対して第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）を出力する。

　近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替えるタイミングは、近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替えるタイミングよりわずかに早い。

　近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替えるタイミングは、照射停止から照射実行に切り替えるタイミングよりもわずかに早い。

　非照射期間Ｓ１２であるとき、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓは、以下の動作によって、光電変換領域２１から読出部２２Ｓへ電荷を転送する。

　具体的には、まず、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を停止する。その後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ等の光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。その後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ等の光電変換領域２１から読出部２２Ｓへの電荷の転送を許可する。換言すると、緑画素ｐ１Ｓ等の第１転送制御パルスＧ_１がローである期間の終期は、非照射期間Ｓ１２に重複する。近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御パルスＧ_Ｄがハイである期間の終期も、非照射期間Ｓ１２に重複する。

　ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの第１転送制御ゲート２５_１に対して第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの排出制御ゲート２５_Ｄに対して排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する。

　緑画素ｐ１Ｓ等の排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替えるタイミングは、照射実行から照射停止に切り替えるタイミングよりもわずかに遅い。

　緑画素ｐ１Ｓ等の第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替えるタイミングは、緑画素ｐ１Ｓ等の排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替えるタイミングよりわずかに遅い。

　非照射期間Ｓ１２であるとき、近赤外画素ｐ４Ｓは、以下の動作によって、光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷を排出する。

　具体的には、まず、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を停止する。その後に、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄの光電変換領域２１から読出部２２Ｓへの電荷の転送を禁止する。その後に、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓの光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出を許可する。近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御パルスＧ_Ｄがローである期間の終期は、非照射期間Ｓ１２に重複する。近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御パルスＧ_１がハイである期間の終期も、非照射期間Ｓ１２に重複する。

　ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御ゲート２５_１に対して第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御ゲート２５_Ｄに対して排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）を出力する。

　近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御パルスＧ_１をハイからローに切り替えるタイミングは、照射実行から照射停止に切り替えるタイミングよりもわずかに遅い。

　近赤外画素ｐ４Ｓの排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替えるタイミングは、近赤外画素ｐ４Ｓの第１転送制御パルスＧ_１をハイからローに切り替えるタイミングよりわずかに遅い。

〔作用効果〕
　可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を取得する固体撮像装置では、近赤外成分が可視光成分に含まれてしまうことが問題となっていた。混入した近赤外成分を画像処理によって取り除く方法もある。近赤外成分が可視光成分に混入すると、ショットノイズが残る。その結果、Ｓ／Ｎが劣化する。可視光成分だけを得たい場合は、近赤外カットフィルタを用いて、フィルタのオン・オフを機械的に切り替えていた。この方法では、近赤外画像と可視光画像を同時に取得できない。フィルタのオン・オフを機械的に切り替える機構は、コストの増大及び信頼性の点でも問題がある。

　可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を同時取得したい場合に特に問題となるのは、近赤外の補助光を用いて計測する場合の強力な近赤外の補助光に起因する成分である。自然の光及び人工的な外乱光による成分は、工夫により十分小さくすることができると考えらえる。自然の光は、太陽光のみを考えればよい。照明が、蛍光灯又はＬＥＤであると仮定すると、人工光の中には、近赤外の成分はあまり含まれない。したがって、近赤外の補助光を使って計測を行う場合、太陽光の成分の小さい９４０ｎｍ帯の補助光を使う。９４０ｎｍ帯の補助光だけを通すバンドパスフィルタを用いる。さらに、近赤外の補助光が可視光画素に取り込まれることを、画素回路部１３Ｓ及びロックイン機構によって防ぐ。その結果、自然光や外乱となる人工光の近赤外成分は、十分小さくできる。従って、色再現性の良い可視光画像２０１を得ることができる。さらに、補助光でロックインされた高いＳ／Ｎ比を有する近赤外光画像２０２も得ることができる。

　固体撮像装置１Ａは、可視光の波長成分を含む光を受けて電荷を発生させる緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓと、近赤外光の波長成分を含む光を受けて電荷を発生させる近赤外画素ｐ４Ｓと、を含む。従って、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを同時に取得することができる。固体撮像装置１Ａは、近赤外光の照射パルス光Ｌ_Ｐが発生しているときに、可視光の波長成分を含む光に起因する電荷を発生させる緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓにおいて発生した電荷を、電荷排出領域２３に排出する。従って、近赤外光の影響が抑制された可視光画像２０１を得ることができる。

　固体撮像装置１Ａは、近赤外補助光（繰り返しパルス光）を用いて近赤外光画像２０２と可視光成分に基づくカラー画像（可視光画像２０１）と、を同時に取得する。各画素は、光電変換領域２１（ＰＤ）と読出部２２（ＳＤ）が別の領域になっている。可視光成分に起因する検出信号を得るための画素には、発生した光電荷を電荷排出領域２３に排出することによって感度をなくす機能を設けている。近赤外補助光（繰り返しパルス光）が照射されるタイミングでは、可視光画像２０１に近赤外光による電荷を取り込まない。

　固体撮像装置１Ａは、自然光による可視光画像２０１と、繰り返しパルス光として近赤外光(NIR)を用いた近赤外光画像２０２と、の両方を同時に撮像できる。固体撮像装置１Ａは、可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２の一方だけを取得する動作も可能である。

　固体撮像装置１Ａの画素アレイ１２Ａの複数の画素（最適は４つ）を単位とする。可視光成分の信号を取得するための画素（緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ）は、近赤外光を照射しているとき、電荷排出領域２３に、光電変換領域２１で発生した信号電荷を排出する。その結果、感度をなくすことができる。このとき、読出部２２に蓄積された電荷は保持される。

　近赤外光を照射していないとき、可視光成分の信号を取得するための画素は、読出部２２への電荷の転送を許可する。可視光成分の信号を取得するための画素は、電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。その結果、自然光によって発生した電荷が読出部２２に蓄積される。

　近赤外のパルス光に起因する近赤外信号を取得する近赤外画素ｐ４Ｓでは、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射タイミングに合わせて、第１転送制御ゲート２５_１を開く。その結果、近赤外光パルス光による電荷を繰り返し蓄積する。その結果、可視光画素への近赤外光の混入を避けると共に、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２の両者を同時に撮像できる。

　４個の画素を用いて可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を取得するセンサにおいて、すべての画素は、１個の光電変換領域２１と、第１電荷読出領域２２_１と、１個の電荷排出領域２３と、を有する。これらの画素は、個別に駆動する。近赤外画素ｐ４Ｓは、近赤外の補助光による検出信号を取得する。可視光画素（緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ）は、近赤外の補助光による検出信号を排除して、赤、緑及び青の信号成分を取得する。

〔第２実施形態〕
　図９に示す第２実施形態の固体撮像装置１Ｂは、可視光画像２０１と、近赤外光画像２０２と、を同時に撮像する。第１実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｂが出力する可視光画像２０１のＳ／Ｎ比は、良好である。第２実施形態の固体撮像装置１Ｂが出力する近赤外光画像２０２は、背景光の影響が抑制されている。

　固体撮像装置１Ｂは、光源１１と、画素パネル２Ｂと、周辺回路４と、を有する。画素パネル２Ｂは、複数の画素アレイ１２Ｂを含む。複数の画素アレイ１２Ｂの配置は、第１実施形態と同じである。

　図９に示すように、複数の画素アレイ１２Ｂは、それぞれ、緑画素ｐ１Ｓと、赤画素ｐ２Ｓと、青画素ｐ３Ｓと、近赤外画素ｐ４Ｄと、を含む。緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓは、第１実施形態と同じである。近赤外画素ｐ４Ｄは、第１実施形態の近赤外画素ｐ４Ｓと異なる。近赤外画素ｐ４Ｄは、画素回路部１３Ｄを有する。画素回路部１３Ｄは、第１実施形態の画素回路部１３Ｓと異なる。

　図１０に示すように、近赤外画素ｐ４Ｄの読出部２２Ｄは、第１電荷読出領域２２_１と、第２電荷読出領域２２_２とを有する。第１電荷読出領域２２_１は、第１転送制御ゲート２５_１を介して光電変換領域２１に接続されている。第１転送制御ゲート２５_１は、ゲートドライバ回路３２から第１転送制御パルスＧ_１を受ける。第１転送制御ゲート２５_１は、第１転送制御パルスＧ_１に従って、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の移動を許可又は禁止する。第２電荷読出領域２２_２も第１電荷読出領域２２_１と同様の構成を有する。第２転送制御ゲート２５_２は、ゲートドライバ回路３２から第２転送制御パルスＧ_２を受ける。第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２へ電荷を移動させる動作は、排他的である。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の移動を許可するとき、光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の移動を禁止する。光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の移動を許可するとき、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の移動を禁止する。

　光源ドライバ回路３１は、第１実施形態と同じである。ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓに対して第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄをそれぞれ出力する。ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓに対して、第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄを出力する。ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｓに対して、さらに第２転送制御パルスＧ_２を出力する。信号読出回路１５は、緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓに対して、第１読出信号Ｔ_１、選択信号ＳＬ及びリセット信号ＲＴをそれぞれ出力する。信号読出回路１５は、近赤外画素ｐ４Ｓに対して、第１読出信号Ｔ_１、選択信号ＳＬ及びリセット信号ＲＴを出力する。信号読出回路１５は、近赤外画素ｐ４Ｓに対して、さらに第２読出信号Ｔ_２を出力する。

　第２実施形態のゲートドライバ回路３２が出力する第１転送制御パルスＧ_１、第２転送制御パルスＧ_２及び排出制御パルスＧ_Ｄの具体例は、後段の「動作／タイミングチャート」の欄で詳細に説明する。

　図１１に示すように、第１電荷読出領域２２_１は、第１読出制御ゲート２８_１を介して第１浮遊拡散領域ＦＤ_１に接続されている。第１浮遊拡散領域ＦＤ_１には、検出部２６Ｓの第１入力端が接続されている。第２電荷読出領域２２_２も同様の構成を有する。第２浮遊拡散領域ＦＤ_２には、検出部２６Ｓの第２入力端が接続されている。

　第１電圧検出手段２６_１は、読出トランジスタ２６ａと、選択トランジスタ２６ｂと、リセットトランジスタ２６ｃと、を有する。第１入力端は、読出トランジスタ２６ａのゲートに接続されている。第１入力端は、リセットトランジスタ２６ｃのソースに接続されている。第２入力端は、読出トランジスタ２６ａのゲートに接続されている。第２入力端も、リセットトランジスタ２６ｃのソースに接続されている。第１電荷読出領域２２_１と第２電荷読出領域２２_２とは、第１電圧検出手段２６_１を共有する。

　第２実施形態の演算回路１７Ｂは、可視光画像２０１を生成する可視光画像生成部１８Ｂと、近赤外光画像２０２を得る近赤外光画像生成部１９Ｂと、を含む。近赤外光画像生成部１９Ｂは、背景光補正部１９ａを含む。背景光補正部１９ａは、第１電荷読出領域２２_１の電荷に基づく情報を、第２電荷読出領域２２_２の電荷に基づく情報によって補正する。

　例えば、第１電荷読出領域２２_１の電荷が、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射期間Ｓ１１に発生したものであり、第２電荷読出領域２２_２の電荷が照射パルス光Ｌ_Ｐの非照射期間Ｓ１２に発生したものであると仮定する。第１電荷読出領域２２_１の電荷は、照射パルス光Ｌ_Ｐに起因する真の成分と、背景光に起因するノイズ成分と、を含む。第２電荷読出領域２２_２の電荷は、背景光に起因するノイズ成分を含む。従って、第１電荷読出領域２２_１の電荷に基づく情報から第２電荷読出領域２２_２の電荷に基づく情報を減算することによって、背景光に起因するノイズ成分を除くことができる。

〔動作／タイミングチャート〕
　次に、図１２に示すタイミングチャートを参照しながら、固体撮像装置１Ｂの動作を説明する。第１実施形態と同様に、以下の説明では、特に画素アレイ１２Ｂの動作に注目する。

　固体撮像装置１Ｂの緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの構造は、第１実施形態の緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの構造と同じである。従って、固体撮像装置１Ｂの緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの動作も、第１実施形態の緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの動作と同じである。図１２に示す緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓに与えられる第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄも図８に示す緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓに与えられる第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄと同じである。これらの第１転送制御パルスＧ_１及び排出制御パルスＧ_Ｄの説明は、省略する。

　近赤外画素ｐ４Ｄは、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２を有する。従って、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１と、第２転送制御パルスＧ_２と、排出制御パルスＧ_Ｄと、を出力する。

　照射期間Ｓ１１であるとき、近赤外画素ｐ４Ｄは、以下の動作によって、光電変換領域２１から読出部２２Ｄへ電荷を転送する。具体的には、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１へ電荷を転送する。

　具体的には、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄの光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。その後に、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄの光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送を許可する。その後に、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を開始する。換言すると、近赤外画素ｐ４Ｄの排出制御パルスＧ_Ｄがローである期間の始期は、非照射期間Ｓ１２に重複する。近赤外画素ｐ４Ｄの第１転送制御パルスＧ_１がハイである期間の始期も、非照射期間Ｓ１２に重複する。

　第１転送制御パルスＧ_１を切り替えるタイミングと、排出制御パルスＧ_Ｄを切り替えるタイミングと、の関係は、第１実施形態と同じである。第１転送制御パルスＧ_１を切り替えるタイミングと、照射パルス光Ｌ_Ｐを切り替えるタイミングも、第１実施形態と同じである。排出制御パルスＧ_Ｄを切り替えるタイミングと、照射パルス光Ｌ_Ｐ切り替えるタイミングも、第１実施形態と同じである。従って、これらの詳細な説明は省略する。

　照射期間Ｓ１１では、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１へ電荷の転送が許可されている。一方、照射期間Ｓ１１では、光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２へ電荷の転送は禁止されている。照射期間Ｓ１１であるとき、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄの第２転送制御ゲート２５_２に対して第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）を出力する。照射期間Ｓ１１の全てにおいて、第２転送制御パルスＧ_２の信号レベルは、ロー（Ｌ）を維持する。第１転送制御パルスＧ_１の信号レベルがハイ（Ｈ）である全ての期間において、第２転送制御パルスＧ_２の信号レベルは、ロー（Ｌ）を維持する。排出制御パルスＧ_Ｄの信号レベルがロー（Ｌ）である全ての期間において、第２転送制御パルスＧ_２の信号レベルは、ロー（Ｌ）を維持する。

　非照射期間Ｓ１２であるとき、近赤外画素ｐ４Ｄは、２つの動作を実行する。第１動作は、光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出である。第２動作は、光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２へ電荷の転送である。

　照射期間Ｓ１１から非照射期間Ｓ１２に切り替わったとき、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する。

　所定時間が経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１をハイからローに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２の信号レベル（Ｌ）を維持する。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替える。このとき、第１動作が実行される。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が禁止される。光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送も禁止される。光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷が排出される。

　所定時間がさらに経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１の信号レベル（Ｌ）を維持する。ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄの信号レベルをハイからローに切り替える。このとき、第２動作が実行される。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が禁止される。光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送が許可される。光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷の排出が禁止される。

　ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する状態を所定時間だけ維持する。この状態では、照射パルス光Ｌ_Ｐに起因しない近赤外光に応じた電荷が発生する。照射パルス光Ｌ_Ｐに起因しない近赤外光とは、ノイズとなる背景光である。第２電荷読出領域２２_２に蓄積された電荷は、背景光の強さに対応する。

　所定時間がさらに経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）を出力する。このとき、第１動作が実行される。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が禁止される。光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送も禁止される。光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷が排出される。

　以上の動作によって、照射パルス光Ｌ_Ｐに起因する電荷を第１電荷読出領域２２_１に蓄積すると共に、照射パルス光Ｌ_Ｐに起因しない電荷を第２電荷読出領域２２_２に蓄積することができる。演算回路１７Ｂの背景光補正部１９ａは、第２電荷読出領域２２_２に蓄積された電荷を利用して、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷に含まれている背景ノイズを除去する。

〔作用効果〕
　４個の画素を用いて可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を取得する固体撮像装置１Ｂにおいて、近赤外画素ｐ４Ｄは、１個の光電変換領域２１と、第１電荷読出領域２２１及び第２電荷読出領域２２２と、１個の電荷排出領域２３と、を有する。可視光画素（緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ）は、１個の光電変換領域２１と、第１電荷読出領域２２１と、１個の電荷排出領域２３と、を有する。これらの画素は、個別に駆動する。近赤外画素ｐ４Ｄは、ロックインにより近赤外の補助光に対して背景光に起因するノイズをキャンセルした検出信号を取得する。可視光画素（緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、青画素ｐ３Ｓ）は、近赤外の補助光による検出信号を排除して、赤、緑、青の信号成分を取得する。

　固体撮像装置１Ｂも、第１実施形態の固体撮像装置１Ａと同様に、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを同時に撮像することができる。

　固体撮像装置１Ｂは、背景光ノイズが除去された近赤外光画像２０２を得ることができる。

〔第３実施形態〕
　可視光画像２０１の取得とそれによる計測（生体信号計測)は、暗闇で行うこともあるし、非常に明るい自然光の下で行うこともある。この場合において、暗闇から夕暮れ等自然光の強度が十分でない、又は、光の強度が不安定に変動する時には、近赤外の補助光を用いる。一方、非常に明るい自然光が得られるとき、十分に広いダイナミックレンジを得るため、可視光のカラーフィルタのついた可視光画素にも２個の電荷読出領域（蓄積ダイオード）を設ける。その結果、長時間露光の成分と短時間露光の成分とを取得できる。

　図１３に示す第３実施形態の固体撮像装置１Ｃは、可視光画像２０１と、近赤外光画像２０２と、を同時に撮像する。第１実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｃが出力する可視光画像２０１のＳ／Ｎ比は、良好である。第２実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｃが出力する近赤外光画像２０２は、背景光の影響を含まない。第３実施形態の固体撮像装置１Ｃは、可視光画像２０１のダイナミックレンジが拡大されている。

　図１３に示すように、固体撮像装置１Ｃは、光源１１と、画素パネル２Ｃと、周辺回路４と、を有する。画素パネル２Ｃは、複数の画素アレイ１２Ｃを含む。複数の画素アレイ１２Ｃの配置は、第１実施形態と同じである。

　第２実施形態の固体撮像装置１Ｂの近赤外画素ｐ４Ｄは、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２を備える画素回路部１３Ｄを採用した。第２実施形態の固体撮像装置１Ｂの緑画素ｐ１Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ、及び緑画素ｐ１Ｓは、第１電荷読出領域２２_１を備える画素回路部１３Ｓを採用した。

　図１４に示すように、画素アレイ１２Ｃは、緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄにも第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２を備える画素回路部１３Ｄを採用する。第３実施形態の画素アレイ１２Ｃは、すべての画素において、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２を備える画素回路部１３Ｄを採用する。

　図１５に示すように、ゲートドライバ回路３２は、配線Ｌ１を介して、緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ、青画素ｐ３Ｄ及び近赤外画素ｐ４Ｄに第１転送制御パルスＧ_１、第２転送制御パルスＧ_２及び排出制御パルスＧ_Ｄを出力する。垂直読出制御回路４１は、配線Ｌ２を介して、緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ、青画素ｐ３Ｄ及び近赤外画素ｐ４Ｄに第１読出信号Ｔ_１、第２読出信号Ｔ_２、リセット信号ＲＴ及び選択信号ＳＬを出力する。

　図１６に示すように、演算回路１７Ｃは、信号読出回路１５Ｃから出力されたデジタル値である検出信号を利用して、可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を生成するための各種の処理を実行する。

　第３実施形態の演算回路１７Ｃは、可視光画像２０１を生成する可視光画像生成部１８Ｃと、近赤外光画像２０２を得る近赤外光画像生成部１９Ｃと、を含む。可視光画像生成部１８Ｃは、第１可視光画像生成部１８ａと、第２可視光画像生成部１８ｂと、を含む。第１可視光画像生成部１８ａは、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷に基づく可視光画像２０１を生成する。第２可視光画像生成部１８ｂは、第２電荷読出領域２２_２に蓄積された電荷に基づく可視光画像２０１を生成する。後述するように、第１電荷読出領域２２_１には長時間の露光によって発生した電荷が蓄積されている。第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷に基づく可視光画像２０１は、撮像対象１０１が暗い場合に適している。第２電荷読出領域２２_２には短時間の露光によって発生した電荷が蓄積されている。第２電荷読出領域２２_２に蓄積された電荷に基づく可視光画像２０１は、撮像対象１０１が明るい場合に適している。従って、可視光画像生成部１８Ｃによれば、いわゆるダイナミックレンジを拡大することができる。近赤外光画像生成部１９Ｃは背景光補正部１９ａを含む。従って、近赤外光画像生成部１９Ｃは、第２実施形態と同様に、背景光ノイズがキャンセルされた近赤外光画像２０２を得ることができる。

〔動作／タイミングチャート〕
　図１７に示すタイミングチャートを参照しながら、固体撮像装置１Ｃの動作を説明する。第１実施形態と同様に、以下の説明では、特に画素アレイ１２Ｃの動作に注目する。

　固体撮像装置１Ｃの近赤外画素ｐ４Ｄの構造は、第２実施形態の近赤外画素ｐ４Ｄの構造と同じである。従って、固体撮像装置１Ｃの近赤外画素ｐ４Ｄの動作も、第２実施形態の近赤外画素ｐ４Ｄの動作と同じである。図１７に示す近赤外画素ｐ４Ｄに与えられる第１転送制御パルスＧ_１、第２転送制御パルスＧ_２及び排出制御パルスＧ_Ｄも図１２に示す近赤外画素ｐ４Ｄに与えられる第１転送制御パルスＧ_１、第２転送制御パルスＧ_２及び排出制御パルスＧ_Ｄと同じである。これらの第１転送制御パルスＧ_１、第２転送制御パルスＧ_２及び排出制御パルスＧ_Ｄの説明は、省略する。

　固体撮像装置１Ｃの緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄの構造は、互いに同じである。従って、固体撮像装置１Ｃの緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄの動作も、互いに同じである。固体撮像装置１Ｃの緑画素ｐ１Ｄの動作について、詳細に説明する。固体撮像装置１Ｃの赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄの動作については、詳細な説明を省略する。

　照射期間Ｓ１１であるとき、緑画素ｐ１Ｄは、以下に示す３つの動作を行う。第１動作として、緑画素ｐ１Ｄは、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送を禁止する。第２動作として、緑画素ｐ１Ｄは、光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送も禁止する。第３動作として、緑画素ｐ１Ｄは、光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷を排出する。照射期間Ｓ１１のすべてにおいて、ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）と、を維持する。

　第１実施形態では、光電変換領域２１から読出部２２Ｓへの電荷の転送を禁止した後に、光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出を許可した。第３実施形態では、光電変換領域２１から読出部２２Ｄへの電荷の転送を禁止は、光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出を許可と同時であってもよい。

　非照射期間Ｓ１２であるとき、緑画素ｐ１Ｄは、３つの動作を実行する。第１動作は、光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出である。第２動作は、光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２へ電荷の転送である。第３動作は、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１へ電荷の転送である。

　照射期間Ｓ１１から非照射期間Ｓ１２に切り替わったとき、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）を出力する。照射期間Ｓ１１において出力していた信号レベルを維持する。このとき、第１動作が実行される。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が禁止される。光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送も禁止される。光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷が排出される。

　照射期間Ｓ１１から非照射期間Ｓ１２に切り替わった後であって、緑画素ｐ１Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）を出力する期間は、近赤外画素ｐ４Ｄにおいて、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１へ電荷を転送する期間と重複する。この期間は、光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷を転送する期間とも重複する。

　所定時間が経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１の信号レベルを維持する。ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替える。このとき、第２動作が実行される。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が禁止される。光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送が許可される。光電変換領域２１から電荷排出領域２３への電荷の排出が禁止される。

　第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替えるタイミングは、近赤外画素ｐ４Ｄに出力される第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替えるタイミングと一致してよい。同様に、第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替えるタイミングは、近赤外画素ｐ４Ｄに出力される排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替えるタイミングと一致してよい。

　ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する状態を所定時間だけ維持する。この時間は、第２電荷読出領域２２_２に関する第２露光時間である。第２露光時間は、後述する第１露光時間よりも短い。第２露光時間は、近赤外画素ｐ４Ｄの第２電荷読出領域２２_２に関する第２露光時間よりも短い。

　所定時間がさらに経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２をハイからローに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄの信号レベル（Ｌ）を維持する。このとき、第３動作が実行される。光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が許可される。光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送が禁止される。光電変換領域２１から電荷排出領域２３へ電荷の排出が禁止される。

　第１転送制御パルスＧ_１を切り替えるタイミングは、第２転送制御パルスＧ_２を切り替えるタイミングと同時であってもよい。

　第１転送制御パルスＧ_１を切り替えたとき、近赤外画素ｐ４Ｄの第２転送制御パルスＧ_２は、信号レベル（Ｈ）を維持している。同様に、第１転送制御パルスＧ_１を切り替えたとき、近赤外画素ｐ４Ｄの排出制御パルスＧ_Ｄも、信号レベル（Ｌ）を維持している。第１転送制御パルスＧ_１を切り替えた後に、所定時間が経過したとき、近赤外画素ｐ４Ｄの第２転送制御パルスＧ_２がハイからローに切り替わる。同様に、近赤外画素ｐ４Ｄの排出制御パルスＧ_Ｄがローからハイに切り替わる。

〔作用効果〕
　４個の画素を用いて可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を取得する固体撮像装置１Ｃにおいて、すべての画素は、１個の光電変換領域２１と、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２と、１個の電荷排出領域２３と、を有する。これらは個別に駆動する。近赤外画素ｐ４Ｄは、ロックインにより近赤外の補助光に対して背景光に起因するノイズをキャンセルした検出信号を取得する。可視光画素（緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ、青画素ｐ３Ｄ）では、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２に異なった時間で電荷を送るように制御する。その結果、広いダイナミックレンジの赤、緑、青の信号成分が取得される。

　固体撮像装置１Ｃも、第１実施形態の固体撮像装置１Ａと同様に、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを同時に撮像することができる。

　固体撮像装置１Ｃは、第２実施形態の固体撮像装置１Ｂと同様に、背景光ノイズが除去された近赤外光画像２０２を得ることができる。

　固体撮像装置１Ｃは、可視光画像２０１のダイナミックレンジを拡大することができる。

〔第４実施形態〕
　図１８に示す第４実施形態の固体撮像装置１Ｄは、可視光画像２０１と、近赤外光画像２０２と、を同時に撮像する。第１実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｄが出力する可視光画像２０１のＳ／Ｎ比は、良好である。第２実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｄが出力する近赤外光画像２０２は、背景光の影響を含まない。第３実施形態と同様に、可視光画像２０１のダイナミックレンジは拡大されている。

　第４実施形態の固体撮像装置１Ｄの物理的な構成は、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃと同じである。固体撮像装置１Ｄの動作は、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃと異なる。固体撮像装置１Ｄの緑画素ｐ１Ｄは、可視光の緑成分に基づく電荷を得る動作（第１電荷取得動作）に加えて、近赤外光に基づく電荷を得る動作（第２電荷取得動作）も実行する。

　ゲートドライバ回路３２は、第１電荷取得動作と第２電荷取得動作とを相互に切り替える。第１電荷取得動作と第２電荷取得動作とは、ゲートドライバ回路３２が出力する第１転送制御パルスＧ_１及び第２転送制御パルスＧ_２によって相互に切り替えられる。図１８に示すように、ゲートドライバ回路３２は、第１電荷取得パルス発生部３２ａと、第２電荷取得パルス発生部３２ｂと、を有してもよい。第１電荷取得パルス発生部３２ａは、第１電荷取得動作のための第１転送制御パルスＧ_１Ａ及び第２転送制御パルスＧ_２Ａを出力する。第２電荷取得パルス発生部３２ｂは、第２電荷取得動作のための第１転送制御パルスＧ_１Ｂ及び第２転送制御パルスＧ_２Ｂを出力する。

　第４実施形態の赤画素ｐ２Ｄ、青画素ｐ３Ｄ及び近赤外画素ｐ４Ｄは、第３実施形態と同様の動作を実行する。

〔動作／タイミングチャート〕
　図１９は、固体撮像装置１Ｄの動作を概念的に表した図である。図１９に示すように、固体撮像装置１Ｄは、第１フレームＦ１では、第１電荷取得動作Ａ１を繰り返し実行する。第１電荷取得動作Ａ１では、緑画素ｐ１Ｄは、可視光の緑成分に基づく電荷を得る。従って、第１フレームＦ１では、可視光画像２０１と、近赤外光画像２０２とを同時に得ることができる。

　固体撮像装置１Ｄは、第２フレームＦ２であるとき第２電荷取得動作Ａ２を繰り返し実行する。第２電荷取得動作Ａ２では、緑画素ｐ１Ｄは、近赤外光に基づく電荷を得る。従って、第２フレームＦ２では、近赤外光画像２０２を得ることができる。第２フレームＦ２において得られる近赤外光画像２０２は、２個の画素から得た電荷に基づく。

　図２０は、第１電荷取得動作Ａ１のためにゲートドライバ回路３２が出力するパルスを示す。第１電荷取得動作Ａ１は、図１７に示す第３実施形態の固体撮像装置１Ｃの動作と同じである。ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに対して図２０に示す第１転送制御パルスＧ_１Ａと、第２転送制御パルスＧ_２Ａと、排出制御パルスＧ_ＤＡと、を出力する。

　図２１は、第２電荷取得動作Ａ２のためにゲートドライバ回路３２が出力するパルスを示す。第２電荷取得動作Ａ２であるとき、ゲートドライバ回路３２は、赤画素ｐ２Ｄ、青画素ｐ３Ｄ及び近赤外画素ｐ４Ｄに対して第１電荷取得動作Ａ１と同じパルスを出力する。第２電荷取得動作Ａ２であるとき、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに対して第１電荷取得動作Ａ１とは異なるパルスを出力する。ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに対して図２０に示す第１転送制御パルスＧ_１Ｂと、第２転送制御パルスＧ_２Ｂと、排出制御パルスＧ_ＤＢと、を出力する。第１転送制御パルスＧ_１Ｂ、第２転送制御パルスＧ_２Ｂ及び排出制御パルスＧ_ＤＢは、近赤外画素ｐ４Ｄに出力されるパルスと同じである。

〔作用効果〕
　４個の画素を用いて可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を取得する固体撮像装置１Ｄにおいて、４個の画素は、別々の駆動を行う。近赤外画素ｐ４Ｄは、ロックインにより近赤外の補助光に対して背景光に起因するノイズをキャンセルした検出信号を取得するように制御する。可視光画素は、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２に異なった時間で電荷を送るように制御する。可視光画素は、広いダイナミックレンジ(WDR)の、赤、緑及び青の信号成分を取得する。４個の画素のうち、一部の画素(例えば緑画素ｐ１Ｄ)では、ロックインによる近赤外信号を取得する第１機能と、広いダイナミックレンジの赤、緑及び青の信号を取得する第２の機能と、を選択して使う。

　固体撮像装置１Ｄも、第１実施形態の固体撮像装置１Ａと同様に、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを同時に撮像することができる。

　固体撮像装置１Ｄは、第２実施形態の固体撮像装置１Ｂと同様に、背景光ノイズが除去された近赤外光画像２０２を得ることができる。

　固体撮像装置１Ｄは、可視光画像２０１のダイナミックレンジを拡大することができる。

　固体撮像装置１Ｄは、第１電荷取得動作Ａ１によって近赤外光画像２０２を得ると共に、第２電荷取得動作Ａ２によって近赤外光画像２０２を得ることができる。

〔第５実施形態〕
　図２２に示す第５実施形態の固体撮像装置１Ｅは、可視光画像２０１と、近赤外光画像２０２と、を同時に撮像する。第１実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｅが出力する可視光画像２０１のＳ／Ｎ比は、良好である。第２実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｅが出力する近赤外光画像２０２は、背景光の影響を含まない。第３実施形態と同様に、可視光光画像のダイナミックレンジは拡大されている。

　第５実施形態の固体撮像装置１Ｅの物理的な構成は、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃと同じである。一方、固体撮像装置１Ｅの動作は、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃと異なる。第５実施形態の固体撮像装置１Ｅは、第４実施形態と同様に、緑画素ｐ１Ｄが可視光に基づく電荷を得る動作（第１電荷取得動作）と、近赤外光に基づく電荷を得る動作（第２電荷取得動作）と、を相互に切り替える機能を有する。

　第５実施形態の固体撮像装置１Ｅは、緑画素ｐ１Ｄと同様に赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄも、可視光に基づく電荷を得る動作と、近赤外光に基づく電荷を得る動作と、を相互に切り替える機能を有する。第５実施形態の固体撮像装置１Ｅは、近赤外画素ｐ４Ｄも、可視光に基づく電荷を得る動作（第１電荷取得動作）と、近赤外光に基づく電荷を得る動作（第２電荷取得動作）と、を相互に切り替える機能を有する。

　第４実施形態と同様に、ゲートドライバ回路３２は、第１電荷取得動作と第２電荷取得動作とを相互に切り替える。ゲートドライバ回路３２は、第１電荷取得パルス発生部３２ａと、第２電荷取得パルス発生部３２ｂと、を有してもよい。第１電荷取得パルス発生部３２ａは、第１電荷取得動作のための第１転送制御パルスＧ_１Ａ、及び第２転送制御パルスＧ_２Ａを出力する。第２電荷取得パルス発生部３２ｂは、第２電荷取得動作のための第１転送制御パルスＧ_１Ｂ及び第２転送制御パルスＧ_２Ｂを出力する。ゲートドライバ回路３２は、パルス選択部３２ｃを有してもよい。パルス選択部３２ｃは、それぞれの画素に対して、第１電荷取得動作のための第１転送制御パルスＧ_１Ａ及び第２転送制御パルスＧ_２Ａ、又は、第２電荷取得動作のための第１転送制御パルスＧ_１Ｂ及び第２転送制御パルスＧ_２Ｂのいずれを出力するかを選択する。

　パルス選択部３２ｃによれば、各画素が取得する電荷は、以下のいずれかのセットを取り得る。例えば、かっこの中に示すアルファベット（Ｇ）は、可視光の緑成分に基づく電荷を得ることを示す。同様に、アルファベット（Ｒ）は、赤成分に対応し、アルファベット（Ｂ）は、青成分に対応する。アルファベット（Ｎ）は、近赤外光に対応する。
第１セット：緑画素ｐ１Ｄ（Ｇ）：赤画素ｐ２Ｄ（Ｒ）：青画素ｐ３Ｄ（Ｂ）：近赤外画素ｐ４Ｄ（Ｎ）
第２セット：緑画素ｐ１Ｄ（Ｎ）：赤画素ｐ２Ｄ（Ｒ）：青画素ｐ３Ｄ（Ｂ）：近赤外画素ｐ４Ｄ（Ｇ）
第３セット：緑画素ｐ１Ｄ（Ｇ）：赤画素ｐ２Ｄ（Ｎ）：青画素ｐ３Ｄ（Ｂ）：近赤外画素ｐ４Ｄ（Ｇ）
第４のセット：緑画素ｐ１Ｄ（Ｇ）：赤画素ｐ２Ｄ（Ｒ）：青画素ｐ３Ｄ（Ｎ）：近赤外画素ｐ４Ｄ（Ｇ）
第５のセット：緑画素ｐ１Ｄ（Ｇ）：赤画素ｐ２Ｄ（Ｒ）：青画素ｐ３Ｄ（Ｂ）：近赤外画素ｐ４Ｄ（Ｇ）
第６のセット：緑画素ｐ１Ｄ（Ｎ）：赤画素ｐ２Ｄ（Ｎ）：青画素ｐ３Ｄ（Ｎ）：近赤外画素ｐ４Ｄ（Ｎ）

　例えば、第１セット、第２セット、第３セット及び第４のセットは、４個の画素のうち、少なくとも１個の画素において、近赤外光に起因する電荷を得る。これらのセットのための動作を実行するとき、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射動作中に緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ、及び青画素ｐ３Ｄで発生した電荷を電荷排出領域２３に排出するという動作の効果が発揮される。第１セットは、第４実施形態における第１電荷取得動作Ａ１と同じである。第２セットは、第４実施形態における第２電荷取得動作Ａ２と同じである。

　第５のセットでは、４個の画素の全てにおいて、可視光に起因する電荷を得る。第５のセットでは、近赤外光に起因する電荷を取得しない。第６のセットでは、４個の画素の全てにおいて、近赤外光に起因する電荷を得る。第６のセットでは、可視光に起因する電荷を取得しない。

〔動作／タイミングチャート〕
　図２３は、固体撮像装置１Ｅの動作の一例を概念的に表した図である。図２３に示すように、固体撮像装置１Ｅは、第１フレームＦ１では、第１電荷取得動作Ａ１を繰り返し実行する。第１電荷取得動作Ａ１では、各画素は、第１セットに示す電荷を取得する。従って、第１フレームＦ１では、可視光画像２０１と、近赤外光画像２０２とを同時に得ることができる。

　固体撮像装置１Ｅは、第２フレームＦ２であるとき第５のセットに対応する動作を繰り返し実行する。第５のセットに対応する動作を第３電荷取得動作Ａ３と称する。固体撮像装置１Ｅは、第２フレームＦ２であるとき第３電荷取得動作Ａ３を繰り返し実行する。従って、第２フレームＦ２では、可視光画像２０１を得ることができる。

　固体撮像装置１Ｅは、第３フレームＦ３であるとき第６のセットに対応する動作を繰り返し実行する。第６のセットに対応する動作を第４の電荷取得動作Ａ４と称する。固体撮像装置１Ｅは、第３フレームＦ３では、第４の電荷取得動作Ａ４を繰り返し実行する。従って、第３フレームＦ３では、近赤外光画像２０２を得ることができる。

　図２４（ａ）は、第３電荷取得動作Ａ３のためにゲートドライバ回路３２が出力するパルスを示す。第３電荷取得動作Ａ３であるときにゲートドライバ回路３２が出力するパルスは、図２０に示す第４実施形態の動作であるときに緑画素ｐ１Ｄ等に出力されるパルスと同じである。第３電荷取得動作Ａ３では、近赤外光に起因する電荷を取得しないので、光源１１は、照射パルス光Ｌ_Ｐを出射しない。

　図２４（ｂ）は、第４の電荷取得動作Ａ４のためにゲートドライバ回路３２が出力するパルスを示す。第４の電荷取得動作Ａ４であるときにゲートドライバ回路３２が出力するパルスは、図２０に示す第４実施形態の動作であるときに近赤外画素ｐ４Ｄに出力されるパルスと同じである。

〔作用効果〕
　４個の画素を用いて可視光画像２０１及び近赤外光画像２０２を取得する固体撮像装置１Ｅにおいて、４個の画素は、別々の駆動を行う。近赤外画素ｐ４Ｄは、ロックインにより近赤外の補助光に対して背景光に起因するノイズをキャンセルした検出信号を取得するように制御する。可視光画素は、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２に異なった時間で電荷を送るように制御する。可視光画素は、広いダイナミックレンジ(WDR)の、赤、緑、青の信号成分を取得する。その４個の画素の全ての画素について、ロックインによる近赤外信号を取得する第１機能と、広いダイナミックレンジの赤、緑、青の信号を取得する第２機能と、を選択して使う。

　固体撮像装置１Ｅも、第１実施形態の固体撮像装置１Ａと同様に、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを同時に撮像することができる。

　固体撮像装置１Ｅは、第２実施形態の固体撮像装置１Ｂと同様に、背景光ノイズが除去された近赤外光画像２０２を得ることができる。

　固体撮像装置１Ｅは、可視光画像２０１のダイナミックレンジを拡大することができる。

〔第５実施形態の変形例〕
　第５実施形態の固体撮像装置１Ｅは、図２５のタイミングチャートに示す動作を実行することもできる。図２５に示す動作によれば、１回のフレームにおいて可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを得ることができる。図２５のタイミングチャートに示す動作では、それぞれの画素について、第１電荷読出領域２２_１に近赤外光に起因する電荷を複数回蓄積すると共に、第２電荷読出領域２２_２に可視光線に起因する電荷を複数回蓄積する。ゲートドライバ回路３２が各画素に出力する第１転送制御パルスＧ_１と第２転送制御パルスＧ_２と排出制御パルスＧ_Ｄとは、同じである。従って、緑画素ｐ１Ｄに出力されるパルスを例に説明する。

　照射期間Ｓ１１の前のあるタイミングおいて、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）と、を出力する。

　照射期間Ｓ１１の前のあるタイミングから所定時間が経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）と、を出力する。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替える。

　照射期間Ｓ１１の前の期間であって、所定時間がさらに経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）と、を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替える。第１転送制御パルスＧ_１を切り替えるタイミングは、排出制御パルスＧ_Ｄを切り替えるタイミングと同時であってもよい。

　所定時間がさらに経過した後に、照射パルス光Ｌ_Ｐの出射が開始される。照射期間Ｓ１１の全てにおいて、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）と、を出力する。この動作によって、照射パルス光Ｌ_Ｐに起因する電荷が第１電荷読出領域２２_１に蓄積される。

　照射期間Ｓ１１が終了すると共に非照射期間Ｓ１２に切り替わったとき、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）と、を出力する。ゲートドライバ回路３２は、照射期間Ｓ１１であるときに出力したパルスの信号レベルを維持する。

　非照射期間Ｓ１２に切り替わった後であって所定時間が経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）と、を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１をハイからローに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替える。第１転送制御パルスＧ_１を切り替えるタイミングは、排出制御パルスＧ_Ｄを切り替えるタイミングと同時であってもよい。

　所定時間がさらに経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄに第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）と、を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替える。第２転送制御パルスＧ_２を切り替えるタイミングは、排出制御パルスＧ_Ｄを切り替えるタイミングと同時であってもよい。この動作によって、可視光の緑成分に起因する電荷が第２電荷読出領域２２_２に蓄積される。

　第５実施形態の変形例の動作によっても、固体撮像装置１Ｅは、第１実施形態の固体撮像装置１Ａと同様に、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを同時に撮像することができる。

　第５実施形態の変形例の動作によれば、可視光画像２０１におけるダイナミックレンジを拡大する効果は得られない。同様に、第５実施形態の変形例の動作によれば、近赤外光画像２０２における背景光ノイズを除去する効果も得られない。

〔第６実施形態〕
　図２６に示す第６実施形態の固体撮像装置１Ｆは、可視光画像２０１と、近赤外光画像２０２と、を同時に撮像する。第１実施形態と同様に、固体撮像装置１Ｆが出力する可視光画像２０１のＳ／Ｎ比は、良好である。第６実施形態の固体撮像装置１Ｆが出力する近赤外光画像２０２は、背景光の影響を含まない。第６実施形態の固体撮像装置１Ｆが出力する近赤外光画像２０２は、距離情報を含む。

　図２７に示すように、固体撮像装置１Ｆは、光源１１と、画素パネル２Ｆと、周辺回路４と、を有する。画素パネル２Ｆは、複数の画素アレイ１２Ｆを含む。複数の画素アレイ１２Ｆの配置は、第１実施形態と同じである。

　第６実施形態の固体撮像装置１Ｆを構成する画素アレイ１２Ｆは、近赤外画素ｐ４Ｔが第１実施形態の近赤外画素ｐ４Ｓ及び第２実施形態の近赤外画素ｐ４Ｄと相違する。画素アレイ１２Ｆを構成する近赤外画素ｐ４Ｔは、第１電荷読出領域２２_１と第２電荷読出領域２２_２と第３電荷読出領域２２_３とを有する。第１電荷読出領域２２_１、第２電荷読出領域２２_２及び第３電荷読出領域２２_３のそれぞれに対して、第１電圧検出手段２６Ｔ_１、第２電圧検出手段２６Ｔ_２及び第３電圧検出手段２６Ｔ_３が接続されている。近赤外画素ｐ４Ｔの画素回路部１３Ｔにおける検出部２６Ｔは、３個の電圧検出手段を有する。

　図２８に示すように、第１電荷読出領域２２_１は、第１転送制御ゲート２５_１を介して光電変換領域２１と接続されている。第１電荷読出領域２２_１には、第１電圧検出手段２６Ｔ_１の入力端が接続されている。画素回路部１３Ｔにおいて、第１電荷読出領域２２_１は、浮遊拡散領域としても機能する。画素回路部１３Ｔは、電荷読出領域とは別に設けられた浮遊拡散領域を備えない。従って、画素回路部１３Ｔは、電荷読出領域から浮遊拡散領域への電荷の転送を制御するための読出制御ゲートも備えない。第２電荷読出領域２２_２及び第３電荷読出領域２２_３も第１電荷読出領域２２_１と同様の構成を有する。

　演算回路１７Ｆは、可視光画像生成部１８Ｆと、近赤外光画像生成部１９Ｆと、を有する。可視光画像生成部１８Ｆは、第３実施形態の可視光画像生成部１８Ｃと同じであるから、説明を省略する。近赤外光画像生成部１９Ｆは、距離画像生成部１９ｂを含む。距離画像生成部１９ｂは、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷と、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷と、を用いて距離情報を得る。第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷の量と第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷量との比率は、照射パルス光Ｌ_Ｐが出射されてから反射パルス光Ｌ_Ｒとなって画素アレイ１２Ｆに入射するまでの遅れ時間に対応する。この時間は、光源１１から撮像対象１０１までの距離と、撮像対象１０１から画素アレイ１２Ｆまでの距離と、の和に関係する。従って、電荷量との比率を得ることによって、固体撮像装置１Ｆから撮像対象１０１までの距離を得ることができる。電荷量の比率を得るときに、第３電荷読出領域２２_３に蓄積された電荷量を用いて、背景光に起因するノイズ成分を除去する。

　例えば、撮像対象１０１までの距離が短いとき、遅れ時間は短い。この場合には、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷量が、第２電荷読出領域２２_２に蓄積された電荷量よりも大きくなる。例えば、撮像対象１０１までの距離が長いとき、遅れ時間は長い。この場合には、第２電荷読出領域２２_２に蓄積された電荷量が、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷量よりも大きくなる。

〔動作／タイミングチャート〕
　図２９に示すタイミングチャートを参照しながら、固体撮像装置１Ｆの動作を説明する。第１実施形態と同様に、以下の説明では、特に画素アレイ１２Ｆの動作に注目する。

　図２９に示すように、固体撮像装置１Ｆは、距離情報を含む近赤外光画像２０２を得る動作（距離画像取得動作Ｄ１）と、可視光画像２０１を得る動作（可視光画像取得動作Ｄ２）と、を含む。１回のフレーム期間において、距離画像取得動作Ｄ１と可視光画像取得動作Ｄ２とは、交互に複数回実行される。

　距離画像取得動作Ｄ１は、具体的には以下のとおりである。

　距離画像取得動作Ｄ１であるとき、画素アレイ１２Ｆは、可視光画像２０１を取得しない。従って、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄに対して第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）と、を出力する。距離画像取得動作Ｄ１であるとき、画素アレイ１２Ｆの緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄは、第１電荷読出領域２２_１、第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送を禁止する。距離画像取得動作Ｄ１であるとき、画素アレイ１２Ｆの緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄは、電荷排出領域２３への電荷の排出を許可する。

　距離画像取得動作Ｄ１であるとき、ゲートドライバ回路３２は、以下の制御パルスを出力する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、第１電荷読出領域２２_１、第２電荷読出領域２２_２及び第３電荷読出領域２２_３への電荷の転送を禁止する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、電荷排出領域２３への電荷の排出を許可する。
　　第１転送制御パルスＧ_１：（Ｌ）
　　第２転送制御パルスＧ_２：（Ｌ）
　　第３転送制御パルスＧ_３：（Ｌ）
　　排出制御パルスＧ_Ｄ　　　：（Ｈ）

　所定時間が経過した後に、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を開始する。ゲートドライバ回路３２は、以下の制御パルスを出力する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送を許可する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、第２電荷読出領域２２_２及び第３電荷読出領域２２_３への電荷の転送を禁止する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。
　　第１転送制御パルスＧ_１：（Ｈ）
　　第２転送制御パルスＧ_２：（Ｌ）
　　第３転送制御パルスＧ_３：（Ｌ）
　　排出制御パルスＧ_Ｄ　　　：（Ｌ）

　ゲートドライバ回路３２が上記の制御パルスの出力を開始するタイミングは、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を開始するタイミングと同時であってもよい。ゲートドライバ回路３２が以下の制御パルスの出力を開始するタイミングは、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を開始するタイミングよりわずかに遅く設定してもよい。

　照射パルス光Ｌ_Ｐは、撮像対象１０１で反射された後に反射パルス光Ｌ_Ｒとなって固体撮像装置１Ｆに入射する。従って、反射パルス光Ｌ_Ｒを受けるタイミングは、照射パルス光Ｌ_Ｐが照射されたタイミングから遅れる。この遅れは、光源１１から撮像対象１０１までの距離と、撮像対象１０１から画素アレイ１２Ｆまでの距離と、に依存する。

　第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が許可された直後は、反射パルス光Ｌ_Ｒが画素アレイ１２Ｆに到達していないので、光電変換領域２１において電荷が発生しない。従って、第１電荷読出領域２２_１へ電荷が転送されることもない。ここでいう「光電変換領域２１において電荷が発生しない」という状況は、反射パルス光Ｌ_Ｒに起因する電荷が発生しないことを意味する。反射パルス光Ｌ_Ｒが入射しないときであっても、光電変換領域２１は、背景光に起因する電荷は発生する。背景光に起因する電荷は第１電荷読出領域２２_１へ転送される。所定の時間が経過した後に、反射パルス光Ｌ_Ｒが画素アレイ１２Ｆに入射する。その結果、光電変換領域２１において電荷が発生し、発生した電荷は第１電荷読出領域２２_１へ転送される。第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が許可された期間は、第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が生じない期間と、第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送が生じる期間と、を含む。図２９では、電荷の転送が生じる期間を、ハッチングによって示している。

　予め定めた照射期間Ｓ１１が経過した後に、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を停止する。ゲートドライバ回路３２は、以下の制御パルスを出力する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、第１電荷読出領域２２_１及び第３電荷読出領域２２_３への電荷の転送を禁止する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送を許可する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。
　　第１転送制御パルスＧ_１：（Ｌ）
　　第２転送制御パルスＧ_２：（Ｈ）
　　第３転送制御パルスＧ_３：（Ｌ）
　　排出制御パルスＧ_Ｄ　　　：（Ｌ）

　第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送が許可された直後は、画素アレイ１２Ｆへの反射パルス光Ｌ_Ｒの入射が継続しているので、光電変換領域２１において電荷が発生する。従って、第２電荷読出領域２２_２へ電荷が転送される。光電変換領域２１から電荷が転送される領域は、第１電荷読出領域２２_１から第２電荷読出領域２２_２へ切り替わる。画素アレイ１２Ｆへの反射パルス光Ｌ_Ｒの入射が終了すると、光電変換領域２１において電荷が発生しない。従って、第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送が終了する。

　画素アレイ１２Ｆへの反射パルス光Ｌ_Ｒの入射が終了した後に、ゲートドライバ回路３２は、以下の制御パルスを出力する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、第１電荷読出領域２２_１及び第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送を禁止する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、第３電荷読出領域２２_３への電荷の転送を許可する。これらの制御パルスによれば、近赤外画素ｐ４Ｄは、電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。
　　第１転送制御パルスＧ_１：（Ｌ）
　　第２転送制御パルスＧ_２：（Ｌ）
　　第３転送制御パルスＧ_３：（Ｈ）
　　排出制御パルスＧ_Ｄ　　　：（Ｌ）

　上記の制御パルスによれば、反射パルス光Ｌ_Ｒに起因しない電荷が第３電荷読出領域２２_３に転送される。第３電荷読出領域２２_３に転送された電荷は、背景光ノイズを除去するために用いられる。

　距離画像取得動作Ｄ１であるとき、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射を複数回実行する。ゲートドライバ回路３２も、第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送と、第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送と、第３電荷読出領域２２_３への電荷の転送と、を、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射に応じて、複数回実行する。

　可視光画像取得動作Ｄ２は、具体的には以下のとおりである。

　可視光画像取得動作Ｄ２であるとき、画素アレイ１２Ｆは、近赤外光画像２０２を取得しない。従って、ゲートドライバ回路３２は、近赤外画素ｐ４Ｄに対して第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、第３転送制御パルスＧ３（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｈ）と、を出力する。可視光画像取得動作Ｄ２であるとき、画素アレイ１２Ｆの近赤外画素ｐ４Ｄは、第１電荷読出領域２２_１、第２電荷読出領域２２_２及び第３電荷読出領域２２_３への電荷の転送を禁止する。可視光画像取得動作Ｄ２であるとき、画素アレイ１２Ｆの近赤外画素ｐ４Ｄは、電荷排出領域２３への電荷の排出を許可する。

　可視光画像取得動作Ｄ２であるとき、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｌ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）と、を出力する。可視光画像取得動作Ｄ２であるとき、画素アレイ１２Ｆの緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄは、第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送を禁止し、第２電荷読出領域２２_２への電荷の転送を許可すると共に、電荷排出領域２３への電荷の排出を禁止する。この動作によれば、低感度である可視光画像２０１のための電荷を第２電荷読出領域２２_２へ蓄積することができる。

　所定時間が経過した後に、ゲートドライバ回路３２は、緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄに対して、第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）と、第２転送制御パルスＧ_２（Ｌ）と、排出制御パルスＧ_Ｄ（Ｌ）と、を出力する。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２をハイからローに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄの信号レベルを維持する。第１転送制御パルスＧ_１（Ｈ）を維持する時間は、第２転送制御パルスＧ_２（Ｈ）を維持する時間よりも長い。従って、この動作によれば、高感度である可視光画像２０１のための電荷を第１電荷読出領域２２_１へ蓄積することができる。

〔作用効果〕
　固体撮像装置１Ｆも、第１実施形態の固体撮像装置１Ａと同様に、可視光画像２０１と近赤外光画像２０２とを同時に撮像することができる。

　固体撮像装置１Ｆは、背景光ノイズが除去されると共に距離情報を含む近赤外光画像２０２を得ることができる。

　固体撮像装置の実施形態は、上述の例示に限定されない。

〔変形例１〕
　図３０は、変形例１の固体撮像装置１Ｇが有する画素回路部１３Ａを示す。画素回路部１３Ａは、１個の光電変換領域２１を有する。光電変換領域２１は、電荷収集領域２１ａを介して第１電荷読出領域２２_１に接続されている。画素回路部１３Ａは、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送を許可又は禁止するための転送制御ゲートを備えない。光電変換領域２１は、排出制御ゲート２５_Ｄを介して電荷排出領域２３にも接続されている。第１電荷読出領域２２_１は、第１読出制御ゲート２８_１を介して第１浮遊拡散領域ＦＤ_１に接続されている。

　変形例１の画素回路部１３Ａによれば、画素の構造を単純にすることができる。変形例１の画素回路部１３Ａによれば、画素の面積を縮小することもできる。

　変形例１の画素回路部１３Ａは、第１実施形態の緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ、青画素ｐ３Ｄ及び近赤外画素ｐ４Ｄに適用可能である。変形例１の画素回路部１３Ａは、第２実施形態の緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄにも適用可能である。

〔変形例２〕
　図３１は、変形例２の固体撮像装置１Ｈが有する画素回路部１３Ｓを示す。画素回路部１３Ｓは、第１電荷読出領域２２_１を有する。画素回路部１３Ｓは、第１転送制御ゲート２５Ａ_１の構造が第１実施形態の画素回路部１３Ｓと異なっている。変形例２の画素回路部１３Ｓの第１転送制御ゲート２５Ａ_１は、本件発明者らが開発したラテラル電界制御電荷変調素子（LEFM : Lateral Electric Field controlled charge Modulator）の原理に基づく構造を有する。ラテラル電界制御電荷変調素子は、電荷輸送路の電界制御を、電荷輸送路の側面に設けた複数のゲートによる横方向電界により行う。その結果、高速な電子の輸送制御を行うことができる。

　変形例２の画素回路部１３Ｓは、第１実施形態の緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ、青画素ｐ３Ｄ及び近赤外画素ｐ４Ｄに適用可能である。変形例２の画素回路部１３Ｓは、第２実施形態の緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄにも適用可能である。

〔変形例３〕
　図３２は、変形例３の固体撮像装置１Ｋが有する画素回路部１３Ｋを示す。画素回路部１３Ｋは、第１電荷読出領域２２_１、及び第２電荷読出領域２２_２を有する。画素回路部１３Ｋは、変形例２と同様に第１転送制御ゲート２５Ａ_１、第２転送制御ゲート２５Ａ_２の構造が第２実施形態の画素回路部１３Ｄと異なっている。変形例３の画素回路部１３Ｋの第１転送制御ゲート２５Ａ_１、第２転送制御ゲート２５Ａ_２も、ラテラル電界制御電荷変調素子の構造を採用する。

　変形例３の画素回路部１３Ｋは、第２～第５実施形態の近赤外画素ｐ４Ｄに適用可能である。変形例３の画素回路部１３Ｋは、第３～第５実施形態の緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄとしても適用可能である。

〔変形例４～６：波長選択構造〕
　波長選択フィルタ２７Ｇ、２７Ｒ、２７Ｂを含んで構成される波長選択構造の変形例を例示する。

〔変形例４〕
　図３３は、断面構造の変形例を示す。第１実施形態の固体撮像装置１Ａは、カバーガラス５１を備えていた。第１実施形態のカバーガラス５１のカバー主面５１ａ及びカバー裏面５１ｂには、何も設けられていなかった。変形例４では、カバーガラス５１のカバー裏面５１ｂに近赤外帯域除去フィルタ５２（NIR Band Elimination Filter:BEF Filter）が設けられている。カバーガラス５１のカバー裏面５１ｂとは、半導体積層基板６０に対面する面である。近赤外帯域除去フィルタ５２の特性は、図３７（ａ）のグラフＧｘａのとおりである。グラフＧｘａによれば、近赤外帯域除去フィルタ５２は、可視光線の帯域ＢＶを透過する。近赤外帯域除去フィルタ５２は、近赤外光の帯域ＢＮのうち、照射パルス光Ｌ_Ｐの波長として採用される帯域ＢＮ_１（８６０±３０ナノメートル）及び帯域ＢＮ_２（９３０±３０ナノメートル）を透過する。近赤外帯域除去フィルタ５２は、例えば、可視光線の帯域ＢＶから近赤外光の帯域ＢＮのうち帯域ＢＮ_１までの光の透過を阻害する。近赤外帯域除去フィルタ５２は、近赤外光のうち、照射パルス光Ｌ_Ｐを透過する。近赤外帯域除去フィルタ５２は、近赤外光のうち、照射パルス光Ｌ_Ｐではない光を透過しない。従って、近赤外光画像２０２に含まれるノイズの発生を抑制することができる。

　可視光画素に取り込まれる近赤外成分を低減するため、近赤外の補助光の波長帯（例えば８６０ｎｍ±３０ｎｍ、９３０ｎｍ±３０ｎｍ）以外の近赤外成分を除去するための近赤外帯域バンド除去フィルタ（ＮＩＲ－ＢＥＦ）を設ける。バンド除去フィルタは、カバーガラス５１に構成してもよい。バンド除去フィルタは、オンチップで近赤外画素ｐ４Ｓだけに設けてもよい。

　変形例４の波長選択構造は、第１実施形態の固体撮像装置１Ａ、第２実施形態の固体撮像装置１Ｂ、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃ、第４実施形態の固体撮像装置１Ｄ、第５実施形態の固体撮像装置１Ｆ及び第６実施形態の固体撮像装置１Ｇのいずれにも適用可能である。

〔変形例５〕
　図３４に示すように例えば可視光フィルタである波長選択フィルタ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂとレンズ２７Ｓとの間に、近赤外光の透過を阻害する近赤外帯域カットフィルタ５３（NIR Cut Filter）を設けてもよい。近赤外帯域カットフィルタ５３は、図３７（ｂ）に示す光透過特性を有する。近赤外帯域カットフィルタ５３は、７６０ナノメートルより短い光（可視光線の帯域ＢＶ）を透過する。近赤外帯域カットフィルタ５３は、７６０ナノメートルより長い波長の光（近赤外光の帯域ＢＮ）の透過を妨げる。図３４に示す構成によれば、光は、カバーガラス５１、レンズ２７Ｓ、近赤外帯域カットフィルタ５３及び可視光フィルタである波長選択フィルタ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂをこの順に通過して、フォトダイオードＰＤに入射する。このような構造は、緑画素ｐ１Ｄ、赤画素ｐ２Ｄ及び青画素ｐ３Ｄに対して適用される。このような構造は、近赤外画素ｐ４Ｄには適用されない。近赤外画素ｐ４Ｄは、波長選択フィルタ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂ及び近赤外帯域カットフィルタ５３に代えて、波長選択性を有しない光透過部材２７Ｔを有する。

　変形例５の波長選択構造は、第１実施形態の固体撮像装置１Ａ、第２実施形態の固体撮像装置１Ｂ、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃ及び第６実施形態の固体撮像装置１Ｇに適用可能である。

〔変形例６〕
　変形例５では、近赤外画素ｐ４Ｄは、波長選択性を有する光学部品を備えていなかった。例えば、図３５に示すように、近赤外画素ｐ４Ｄは、近赤外バンドパスフィルタ２７Ｎ（NIR Bandpass Filter）を備えてもよい。近赤外バンドパスフィルタ２７Ｎは、図３７（ｃ）に示す光透過特性を有する。近赤外バンドパスフィルタ２７Ｎは、９３０ナノメートルの近傍の波長を透過する。近赤外バンドパスフィルタ２７Ｎは、可視光線の帯域ＢＶの光の透過を妨げる。

　変形例６の波長選択構造は、第１実施形態の固体撮像装置１Ａ、第２実施形態の固体撮像装置１Ｂ、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃ及び第６実施形態の固体撮像装置１Ｇに適用可能である。

〔変形例７〕
　図３６に示すように、固体撮像装置は、いわゆる裏面照射型の構造を採用した半導体積層基板６０Ｂによって構成されてもよい。図３６に示す構造は、第１実施形態の固体撮像装置１Ａ、第２実施形態の固体撮像装置１Ｂ、第３実施形態の固体撮像装置１Ｃ、第４実施形態の固体撮像装置１Ｄ、第５実施形態の固体撮像装置１Ｅ及び第６実施形態の固体撮像装置１Ｆに適用可能である。

　上記の固体撮像装置１Ａ～１Ｆを生体信号の計測のために用いるためには、ロックイン検出する信号として近赤外光を２バンドとする構成と、近赤外光を１バンドとし可視光を１バンドとする構成とを、組み合わせてもよい。近赤外光を２バンドとする構成の場合、近赤外画素ｐ４Ｄには、電荷読出領域を３個設ける。偶数列画素を近赤外光の第１のバンドとする。奇数列画素を近赤外の第２のバンドとする。近赤外光を１バンドとし可視光を１バンドとする構成を採用する場合には、近赤外画素には個の電荷読出領域を設けると共に可視光画素にも２個の電荷読出領域を設ける。

〔第７実施形態〕
　上述した第１実施形態の固体撮像装置１Ａは、照射パルス光Ｌ_Ｐの照射期間と重複する期間において、緑画素ｐ１Ｓ、ｐ４Ｓ、赤画素ｐ２Ｓ及び青画素ｐ３Ｓの光電変換領域２１に発生した電荷を電荷排出領域２３に排出させた。その結果、第１実施形態の固体撮像装置１Ａは、近赤外光の影響が抑制された可視光画像２０１を得ることができる。第２～第６実施形態の固体撮像装置も同様である。第７実施形態の固体撮像装置は、これとは異なる方式によって、近赤外光の影響が抑制された可視光画像２０１を得る。

　第７実施形態の固体撮像装置は、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得する。第７実施形態の固体撮像装置は、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることを目的とする。

＜第７実施形態の固体撮像装置の概要＞
　第７実施形態の固体撮像装置は、近赤外光の波長成分を有するパルス光を発生させる光源と、可視光に応じる可視光電荷を発生させると共に、パルス光に起因する近赤外光の波長成分を有する光に応じる近赤外光電荷を発生させる複数の画素を含む画素アレイと、可視光電荷及び近赤外光電荷の転送を制御する制御パルスを画素に与える電荷転送制御手段と、を備える。複数の画素のそれぞれは、可視光電荷及び近赤外光電荷を発生させる光電変換領域と、制御パルスに応じて光電変換領域から可視光電荷の転送を受ける少なくとも１個の可視光電荷読出領域と、制御パルスに応じて光電変換領域から近赤外光電荷の転送を受ける少なくとも２個の近赤外光電荷読出領域と、制御パルスに応じて光電変換領域から可視光電荷及び近赤外光電荷を排出する電荷排出領域と、を有する。電荷転送制御手段は、光電変換領域から少なくとも２個の近赤外光電荷読出領域のそれぞれに近赤外光電荷を振り分ける制御パルスを画素に与える第１動作と、第１動作の後に、光電変換領域から可視光電荷及び／又は近赤外光電荷を排出する制御パルスを画素に与える第２動作と、第２動作の後に、光電変換領域から可視光電荷読出領域に可視光電荷を転送する制御パルスを画素に与える第３動作と、を行う。

　第７実施形態の固体撮像装置は、第１動作によって撮像対象までの距離情報を含む距離画像を得ることができる。第７実施形態の固体撮像装置は、第３動作によって撮像対象の可視光画像を得ることができる。従って、第７実施形態の固体撮像装置は、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得することができる。この第１動作と第３動作の間には、光電変換領域に発生した電荷を排出する第２動作が行われる。距離画像を得る第１動作から、可視光画像を得る第３動作までの間に、所定の待機時間が設けられる。この待機時間によれば、第１動作のために発生したパルス光が、第３動作が行われるまでの間に十分に減衰する。従って、固体撮像装置は、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる。

　第７実施形態の固体撮像装置の画素アレイは、第１画素と、第２画素と、第３画素と、第４画素と、を含んでもよい。第１画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分のみを透過する第１フィルタを含んでもよい。第２画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分よりも短い第２波長成分のみを透過する第２フィルタを含んでもよい。第３画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第２波長成分よりも短い第３波長成分のみを透過する第３フィルタを含んでもよい。第４画素は、第１フィルタ、第２フィルタ及び第３フィルタのいずれか一つを含んでもよい。この構成によっても、固体撮像装置は、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる。

　第７実施形態の固体撮像装置の画素アレイは、第１画素と、第２画素と、第３画素と、第４画素と、を含んでもよい。第１画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分のみを透過する第１フィルタを含んでもよい。第２画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分よりも短い第２波長成分のみを透過する第２フィルタを含んでもよい。第３画素は、近赤外光の波長成分を透過すると共に、可視光に含まれる波長成分のうち第２波長成分よりも短い第３波長成分のみを透過する第３フィルタを含んでもよい。第４画素は、近赤外光の波長成分を有する光のみを選択的に透過する近赤外光選択フィルタを含んでもよい。この構成によれば、第４画素は、パルス光に起因する近赤外光の波長成分を有する光のみを選択的に透過するので、外乱光への耐性を高めることができる。

＜第７実施形態の固体撮像装置の効果＞
　第７実施形態の固体撮像装置によれば、可視光の画像と近赤外光の画像とを同時に取得することができる。第７実施形態の固体撮像装置によれば、近赤外光の影響が抑制された可視光の画像を得ることができる。

＜第７実施形態の固体撮像装置の具体的構成例＞
　距離測定の原理を説明する。図３８は、固体撮像装置１Ｑの原理を示す図である。固体撮像装置１Ｑは、光飛行時間を間接的に測定する。固体撮像装置１Ｑは、電荷を蓄積する複数個の領域を有する。固体撮像装置１Ｑは、光の入射によって光電変換領域２１に生じた電荷を、それぞれの読出領域に振り分ける。この振り分けは、光電変換領域２１から読出領域への電荷の転送を制御するゲートによって行われる。第１期間ＴＷ_１において第１読出領域に電荷を転送する。第１期間ＴＷ_１において、第２読出領域には電荷を転送しない。第１期間ＴＷ_１に続く第２期間ＴＷ_２において第１読出領域への電荷の転送を停止すると共に、第２読出領域へ電荷を転送する。第１読出領域の第１電荷量Ｑ_１及び第２読出領域の第２電荷量Ｑ_２の比率と、第１期間ＴＷ_１と第２期間ＴＷ_２の時間幅ＴＷと、を利用することによって光飛行時間を得ることができる。光飛行時間は、距離情報に換算できる。

　図３９は、第７実施形態の固体撮像装置１Ｑが備える画素パネル２Ｑの平面図である。画素パネル２Ｑは、画素アレイ１２Ｑを含む。画素アレイ１２Ｑは、緑画素ｐ１Ｑと、赤画素ｐ２Ｑと、青画素ｐ３Ｑと、緑画素ｐ４Ｑと、を有する。緑画素ｐ１Ｑ、ｐ４Ｑは、可視光のうち、緑に対応する波長を含む光に対応する電荷を得る。赤画素ｐ２Ｑは、可視光のうち、赤に対応する波長を含む光に対応する電荷を得る。青画素ｐ３Ｑは、可視光のうち、青に対応する波長を含む光に対応する電荷を得る。緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、青画素ｐ３Ｑ及び緑画素ｐ４Ｑは、可視光画像２０１を得るために用いられる。

　緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、青画素ｐ３Ｑ及び緑画素ｐ４Ｑのそれぞれは、反射パルス光Ｌ_Ｒに対応する電荷を得る。緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、青画素ｐ３Ｑ及び緑画素ｐ４Ｑは、距離画像２０３を得るためにも用いられる。

　図４０は、第７実施形態の画素アレイ１２Ｑの構造を示す断面図である。図４０に示すように、緑画素ｐ１Ｑ、ｐ４Ｑは、波長選択フィルタ２７Ｇと、近赤外帯域除去フィルタ５２と、を有する。緑画素ｐ１Ｑ、ｐ４Ｑの光電変換領域２１には、緑の波長成分（波長５５０±５０ナノメートル）の光と、反射パルス光Ｌ_Ｒ（波長８６０±３０ナノメートル及び波長９３０±３０ナノメートル）と、が提供される。

　赤画素ｐ２Ｑは、波長選択フィルタ２７Ｒと、近赤外帯域除去フィルタ５２と、を有する。赤画素ｐ２Ｑの光電変換領域２１には、赤の波長成分（波長６５０±５０ナノメートル）の光と、反射パルス光Ｌ_Ｒ（波長８６０±３０ナノメートル及び波長９３０±３０ナノメートル）と、が提供される。

　青画素ｐ３Ｑは、波長選択フィルタ２７Ｂと、近赤外帯域除去フィルタ５２と、を有する。青画素ｐ３Ｑの光電変換領域２１には、青の波長成分（波長４５０±５０ナノメートル）の光と、反射パルス光Ｌ_Ｒ（波長８６０±３０ナノメートル及び波長９３０±３０ナノメートル）と、が提供される。

　図４１は、第７実施形態の画素回路部１３Ｑを詳細に示す平面図である。第７実施形態の固体撮像装置１Ｑは、画素回路部１３Ｑが出力する電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２を演算回路１７Ｑが受ける。演算回路１７Ｑは、撮像対象１０１までの距離情報を含む距離画像２０３と、撮像対象１０１の可視光画像２０１と、を出力する。距離画像２０３は、照射パルス光Ｌ_Ｐ及び反射パルス光Ｌ_Ｒの飛行時間を利用して得た距離情報を含む。

　画素回路部１３Ｑの読出部２２Ｑは、第１電荷読出領域２２_１と、第２電荷読出領域２２_２と、第３電荷読出領域２２_３と、第４電荷読出領域２２_４と、を有する。第１電荷読出領域２２_１、第２電荷読出領域２２_２及び第３電荷読出領域２２_３は、距離画像２０３を得るための近赤外光電荷を蓄積する。第４電荷読出領域２２_４は、可視光画像２０１を得るための可視光電荷を蓄積する。

　画素回路部１３Ｑは、第１転送制御ゲート２５_１と、第２転送制御ゲート２５_２と、第３転送制御ゲート２５_３と、第４転送制御ゲート２５_４と、を有する。第１転送制御ゲート２５_１は、光電変換領域２１から第１電荷読出領域２２_１への電荷の転送を許可又は禁止する。第２転送制御ゲート２５_２、第３転送制御ゲート２５_３及び第４転送制御ゲート２５_４は、光電変換領域２１から第２電荷読出領域２２_２、第３電荷読出領域２２_３及び第４電荷読出領域２２_４への電荷の転送をそれぞれ許可又は禁止する。第１転送制御ゲート２５_１、第２転送制御ゲート２５_２、第３転送制御ゲート２５_３及び第４転送制御ゲート２５_４による電荷の転送の許可及び禁止は、第１転送制御パルスＧ_１、第２転送制御パルスＧ_２、第３転送制御パルスＧ_３及び第４転送制御パルスＧ_４によって制御される。

　画素回路部１３Ｑは、排出制御ゲート２５Ｄを有する。排出制御ゲート２５Ｄは、光電変換領域２１から電荷排出領域２３への転送を許可又は禁止する。排出制御ゲート２５Ｄによる電荷の転送の許可及び禁止は、排出制御パルスＧ_Ｄによって制御される。

　画素回路部１３Ｑは、検出部２６Ｑを有する。検出部２６Ｑは、第１電圧検出手段２６Ｑ_Ａと、第２電圧検出手段２６Ｑ_Ｂと、を有する。第１電圧検出手段２６Ｑ_Ａは、第１電荷読出領域２２_１に蓄積された電荷に基づく電圧又は第３電荷読出領域２２_３に蓄積された電荷に基づく電圧を読み出す。第２電圧検出手段２６Ｑ_Ｂは、第２電荷読出領域２２_２に蓄積された電荷に基づく電圧又は第４電荷読出領域２２_４に蓄積された電荷に基づく電圧を読み出す。

　第１電圧検出手段２６Ｑ_Ａは、第１読出制御ゲート２８_１と、第３読出制御ゲート２８_３と、第１浮遊拡散領域ＦＤ_Ａと、を有する。第１読出制御ゲート２８_１は、第１電荷読出領域２２_１から第１浮遊拡散領域ＦＤ_Ａへの電荷の転送を許可又は禁止する。第３読出制御ゲート２８_３は、第３電荷読出領域２２_３から第１浮遊拡散領域ＦＤ_Ａへの電荷の転送を許可又は禁止する。第１電荷読出領域２２_１と第３電荷読出領域２２_３とは、電圧を読み出すための第１浮遊拡散領域ＦＤ_Ａを共有する。第１読出制御ゲート２８_１及び第３読出制御ゲート２８_３による電荷の転送の許可及び禁止は、第１読出信号Ｔ_１及び第３読出信号Ｔ_３によって制御される。

　第１浮遊拡散領域ＦＤ_Ａには、読出トランジスタ２６ａと、選択トランジスタ２６ｂと、リセットトランジスタ２６ｃと、を含む読出回路が接続されている。読出回路の構成は、図７等に示す固体撮像装置１Ａと同じであるから、詳細な説明は省略する。

　第２電圧検出手段２６Ｑ_Ｂは、第２読出制御ゲート２８_２と、第４読出制御ゲート２８_４と、第２浮遊拡散領域ＦＤ_Ｂと、を有する。第２読出制御ゲート２８_２は、第２電荷読出領域２２_２から第２浮遊拡散領域ＦＤ_Ｂへの電荷の転送を許可又は禁止する。第４読出制御ゲート２８_４は、第４電荷読出領域２２_４から第２浮遊拡散領域ＦＤ_Ｂへの電荷の転送を許可又は禁止する。第２電荷読出領域２２_２と第４電荷読出領域２２_４とは、電圧を読み出すための第２浮遊拡散領域ＦＤ_Ｂを共有する。第２読出制御ゲート２８_２及び第４読出制御ゲート２８_４による電荷の転送の許可及び禁止は、第２読出信号Ｔ_２又は第４読出信号Ｔ_４によって制御される。

　第２浮遊拡散領域ＦＤ_Ｂには、読出トランジスタ２６ａと、選択トランジスタ２６ｂと、リセットトランジスタ２６ｃと、を含む読出回路が接続されている。読出回路の構成の詳細な説明は省略する。

　図４２は、第７実施形態の画素アレイ１２Ｑに与えられる制御パルスを示すタイミングチャートである。画素アレイ１２Ｑは、緑画素ｐ１Ｑと、赤画素ｐ２Ｑと、青画素ｐ３Ｑと、緑画素ｐ４Ｑと、を有する。緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、青画素ｐ３Ｑ及び緑画素ｐ４Ｑのそれぞれは、図４２に示す制御パルスを受ける。緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、青画素ｐ３Ｑ及び緑画素ｐ４Ｑのそれぞれが受ける制御パルスは、同じである。

＜第７実施形態の固体撮像装置の動作＞
　第７実施形態のゲートドライバ回路３２は、第１動作Ｗ１と、第２動作Ｗ２と、第３動作Ｗ３と、を行う。ゲートドライバ回路３２は、第１動作Ｗ１、第２動作Ｗ２及び第３動作Ｗ３をこの順に実行する。ゲートドライバ回路３２は、第１動作Ｗ１を実行する。ゲートドライバ回路３２は、第１動作Ｗ１を実行した後に、第２動作Ｗ２を実行する。ゲートドライバ回路３２は、第２動作Ｗ２を実行した後に、第３動作Ｗ３を実行する。ゲートドライバ回路３２は、再び、第１動作Ｗ１を実行する。

　第１動作Ｗ１は、距離画像２０３を得る。光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Pの出射を開始させる。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替える。第１転送制御パルスＧ_１をローからハイに切り替えるタイミングは、照射パルス光Ｌ_Pの出射を開始するタイミングと一致してもよい。所定期間経過後に、ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１をハイからローに切り替える。その後、光源ドライバ回路３１は、照射パルス光Ｌ_Pの出射を停止させる。第１転送制御パルスＧ_１がハイである期間は、照射パルス光Ｌ_Pの出射期間よりわずかに短くてもよい。

　次に、ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替える。第２転送制御パルスＧ_２をローからハイに切り替えるタイミングは、光源ドライバ回路３１が照射パルス光Ｌ_Pの出射を停止させるタイミングと一致してよい。第１転送制御パルスＧ_１がローからハイに切り替わるタイミングから、第２転送制御パルスＧ_２がローからハイに切り替わるタイミングまでの時間は、照射パルス光Ｌ_Pの出射期間と同じであってもよい。

　ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１がハイである期間と同じだけ、第２転送制御パルスＧ_２をハイに維持する。その後、ゲートドライバ回路３２は、第２転送制御パルスＧ_２をハイからローに切り替える。

　次に、ゲートドライバ回路３２は、第３転送制御パルスＧ_３をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、第１転送制御パルスＧ_１がハイである期間と同じだけ、第３転送制御パルスＧ_３をハイに維持する。その後、ゲートドライバ回路３２は、第３転送制御パルスＧ_３をハイからローに切り替える。

　第２動作Ｗ２は、待機時間ＷＴの確保である。待機時間ＷＴにも光電変換領域２１に光が入射するので、電荷は発生する。しかし、この電荷は、蓄積しない。待機時間ＷＴに発生した電荷は、電荷排出領域２３に排出する。待機時間ＷＴに発生した電荷は、可視光画像２０１の生成に用いることはないし、距離画像２０３の生成に用いることもない。待機時間ＷＴは、例えば、第１動作Ｗ１の時間より長くてもよい。待機時間ＷＴは、第３動作Ｗ３の時間より短くてもよい。

　待機時間ＷＴは、可視光画像２０１に与える反射パルス光Ｌ_Ｒの影響を低減させるためのものである。後述するように、第３動作Ｗ３では、可視光画像２０１を得る。可視光画像２０１を得るための電荷は、第４電荷読出領域２２_４に蓄積される。第４電荷読出領域２２_４に蓄積される電荷は、可視光の成分のみに起因して発生したものであることが理想である。反射パルス光Ｌ_Ｒによって生じた電荷が第４電荷読出領域２２_４に蓄積されると、ノイズになる。そこで、照射パルス光Ｌ_Pを出射してから、可視光に起因する電荷を蓄積するまでの間に、十分な時間を設ける。非常に長い距離にある物体で反射した反射パルス光Ｌ_Ｒが光電変換領域２１に入射する。しかし、長い距離を伝わる間に、反射パルス光Ｌ_Ｒは、十分に減衰する。従って、第３動作Ｗ３において、反射パルス光Ｌ_Ｒに起因して生じる電荷が、可視光に起因して生じる電荷に及ぼす影響は、わずかである。第３動作Ｗ３であるとき、反射パルス光Ｌ_Ｒは、実質的には、光電変換領域２１に入射しないものとみなすこともできる。その結果、可視光画像２０１が受ける反射パルス光Ｌ_Ｒの影響が抑制される。

　第２動作Ｗ２では、ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄがハイである状態を所定時間だけ維持する。排出制御パルスＧ_Ｄがハイである状態を維持している時間が、上述した待機時間ＷＴである。

　第３動作Ｗ３は、可視光画像２０１を得る。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをハイからローに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、第４転送制御パルスＧ_４をローからハイに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、第４転送制御パルスＧ_４がハイである状態を所定時間だけ維持する。

　ゲートドライバ回路３２は、第４転送制御パルスＧ_４をハイからローに切り替える。ゲートドライバ回路３２は、排出制御パルスＧ_Ｄをローからハイに切り替える。

＜第７実施形態の固体撮像装置の作用効果＞
　第７実施形態の固体撮像装置１Ｑは、近赤外光の波長成分を有する照射パルス光Ｌ_Ｐを発生させる光源１１と、可視光に応じる可視光電荷を発生させると共に、照射パルス光Ｌ_Ｐに起因する近赤外光の波長成分を有する反射パルス光Ｌ_Ｒに応じる近赤外光電荷を発生させる複数の画素ｐ１Ｑ、ｐ２Ｑ、ｐ３Ｑ、ｐ４Ｑを含む画素アレイ１２Ｑと、可視光電荷及び近赤外光電荷の転送を制御する転送制御パルスＧ_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、及び排出制御パルスＧ_Ｄを画素ｐ１Ｑ、ｐ２Ｑ、ｐ３Ｑ、ｐ４Ｑに与えるゲートドライバ回路３２と、を備える。複数の画素ｐ１Ｑ、ｐ２Ｑ、ｐ３Ｑ、ｐ４Ｑのそれぞれは、可視光電荷及び近赤外光電荷を発生させる光電変換領域２１と、転送制御パルスＧ_４に応じて光電変換領域２１から可視光電荷を受ける電荷読出領域２２_４及び転送制御パルスＧ_１、Ｇ_２、Ｇ_３に応じて光電変換領域２１から近赤外光電荷を受ける電荷読出領域２２_１、２２_２、２２_３と、排出制御パルスＧ_Ｄに応じて光電変換領域２１から可視光電荷及び／又は近赤外光電荷を排出する電荷排出領域２３と、を有する。ゲートドライバ回路３２は、光電変換領域２１から電荷読出領域２２_１、２２_２、２２_３のそれぞれに近赤外光電荷を振り分ける転送制御パルスＧ_１、Ｇ_２、Ｇ_３を画素ｐ１Ｑ、ｐ２Ｑ、ｐ３Ｑ、ｐ４Ｑに与える第１動作Ｗ１と、第１動作Ｗ１の後に、光電変換領域２１から可視光電荷及び／又は近赤外光電荷を排出する排出制御パルスＧ_Ｄを画素ｐ１Ｑ、ｐ２Ｑ、ｐ３Ｑ、ｐ４Ｑに与える第２動作Ｗ２と、第２動作Ｗ２の後に、光電変換領域２１から電荷読出領域２２_４に可視光電荷を転送する転送制御パルスＧ_４を画素ｐ１Ｑ、ｐ２Ｑ、ｐ３Ｑ、ｐ４Ｑに与える第３動作Ｗ３と、を行う。

　固体撮像装置１Ｑは、第１動作Ｗ１によって撮像対象１０１までの距離情報を含む距離画像２０３を得ることができる。固体撮像装置１Ｑは、第３動作Ｗ３によって撮像対象１０１の可視光画像２０１を得ることができる。従って、固体撮像装置１Ｑは、可視光画像２０１と近赤外光に基づく距離画像２０３とを同時に取得することができる。この第１動作Ｗ１と第３動作Ｗ３の間には、光電変換領域２１に発生した電荷を排出する第２動作Ｗ２が行われる。距離画像２０３を得る第１動作Ｗ１から、可視光画像２０１を得る第３動作Ｗ３までの間に、所定の待機時間ＷＴが設けられる。待機時間ＷＴによれば、第１動作Ｗ１のための反射パルス光Ｌ_Ｒが、第３動作Ｗ３が行われるまでの間に十分に減衰する。従って、固体撮像装置１Ｑは、近赤外光の影響が抑制された可視光画像２０１を得ることができる。

　固体撮像装置１Ｑの画素アレイ１２Ｑは、緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、青画素ｐ３Ｑ、緑画素ｐ４Ｑと、を含む。赤画素ｐ２Ｑは、反射パルス光Ｌ_Ｒを透過すると共に、可視光に含まれる赤波長成分（第１波長成分）を透過する波長選択フィルタ２７Ｒ（第１フィルタ）を含む。緑画素ｐ１Ｑ、ｐ４Ｑは、反射パルス光Ｌ_Ｒを透過すると共に、赤波長成分よりも短い緑波長成分（第２波長成分）を透過する波長選択フィルタ２７Ｇ（第２フィルタ）を含む。青画素ｐ３Ｑは、反射パルス光Ｌ_Ｒを透過すると共に、可視光に含まれる緑波長成分よりも短い青波長成分（第３波長成分）を透過する波長選択フィルタ２７Ｂ（第３フィルタ）を含む。この構成によっても、固体撮像装置１Ｑは、近赤外光の影響が抑制された可視光画像２０１を得ることができる。

＜第７実施形態の固体撮像装置の変形例＞
　第７実施形態の固体撮像装置１Ｑの変形例である固体撮像装置１Ｑ_１について説明する。

　図４３は、第７実施形態の変形例の固体撮像装置１Ｑ_１が備える画素アレイ１２Ｑ_１を示す平面図である。画素アレイ１２Ｑ_１は、緑画素ｐ１Ｑと、赤画素ｐ２Ｑと、青画素ｐ３Ｑと、近赤外画素ｐ４Ｑ_１と、を有する。つまり、変形例の固体撮像装置１Ｑ_１は、第７実施形態の緑画素ｐ４Ｑを近赤外画素ｐ４Ｑ_１に交換したものである。変形例の固体撮像装置１Ｑ_１が備える緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、及び青画素ｐ３Ｑは、第７実施形態の固体撮像装置１Ｑが備える緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ及び青画素ｐ３Ｑと同じである。

　図４４は、第７実施形態の変形例の画素アレイ１２Ｑ_１の構造を示す断面図である。図４４に示すように、近赤外画素ｐ４Ｑ_１は、近赤外光選択フィルタ２７Ｑ_１を備える。近赤外光選択フィルタ２７Ｑ_１は、反射パルス光Ｌ_Ｒを選択的に透過する。例えば、近赤外光選択フィルタ２７Ｑ_１は、例えば９４０ｎｍ付近のＮＩＲ帯の光成分のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であってもよい（図４５（ａ）参照）。近赤外光選択フィルタ２７Ｑ_１は、例えば８６０ｎｍ以上のＮＩＲ帯の光成分のみを通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）であってもよい（図４５（ｂ）参照）。

　変形例では、画素アレイ１２Ｑ_１を構成する緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ及び青画素ｐ３Ｑは、第７実施形態と同様に、ゲートドライバ回路３２から共通の制御パルスを受ける。近赤外画素ｐ４Ｑ１では、第３動作Ｗ３を行わず、転送制御パルスＧ１、Ｇ２、Ｇ３と同じパルス幅を持つ転送制御パルスＧ４を、第１動作Ｗ１において、転送制御パルスＧ３に続けて受けてもよい。

　固体撮像装置１Ｑ_１の画素アレイ１２Ｑ_１は、緑画素ｐ１Ｑ、赤画素ｐ２Ｑ、青画素ｐ３Ｑ、近赤外画素ｐ４Ｑ_１と、を含む。赤画素ｐ２Ｑは、反射パルス光Ｌ_Ｒを透過すると共に、可視光に含まれる赤波長成分（第１波長成分）を透過する波長選択フィルタ２７Ｒ（第１フィルタ）を含む。緑画素ｐ１Ｑ、ｐ４Ｑは、反射パルス光Ｌ_Ｒを透過すると共に、赤波長成分よりも短い緑波長成分（第２波長成分）を透過する波長選択フィルタ２７Ｇ（第２フィルタ）を含む。青画素ｐ３Ｑは、反射パルス光Ｌ_Ｒを透過すると共に、可視光に含まれる緑波長成分よりも短い青波長成分（第３波長成分）を透過する波長選択フィルタ２７Ｂ（第３フィルタ）を含む。近赤外画素ｐ４Ｑ_１は、反射パルス光Ｌ_Ｒのみを選択的に透過する近赤外光選択フィルタ２７Ｑ_１を含む。この構成によれば、近赤外画素ｐ４Ｑ_１は、反射パルス光Ｌ_Ｒのみを選択的に透過するので、外乱光への耐性を高めることができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｋ，１Ｑ，１Ｑ_１…固体撮像装置、１１…光源、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｆ，１２Ｑ，１２Ｑ_１…画素アレイ、１３Ｓ，１３Ｄ，１３Ｔ，１３Ｑ…画素回路部（第１画素回路部、第２画素回路部）、１７，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｆ，１７Ｑ…演算回路、２１…光電変換領域（ＰＤ）、２２…読出部（ＳＤ）、２２_１…第１電荷読出領域、２２_２…第２電荷読出領域、２２_３…第３電荷読出領域、２２_４…第４電荷読出領域、２２Ｓ，２２Ｄ，２２Ｑ…読出部、２３…電荷排出領域、２７Ｒ…波長選択フィルタ（第１フィルタ）、２７Ｇ…波長選択フィルタ（第２フィルタ）、２７Ｂ…波長選択フィルタ（第３フィルタ）、２７Ｑ_１…近赤外光選択フィルタ（近赤外光選択フィルタ）、Ｌ_Ｒ…反射パルス光。

Claims

　近赤外光の波長成分を有するパルス光を発生させる光源と、
　少なくとも可視光の波長成分を含む第１光を受けて、前記第１光に応じる電荷を第１画素回路部によって発生させる第１画素と、
　少なくとも近赤外光の波長成分を含む第２光を受けて、前記第２光に応じる電荷を第２画素回路部によって発生させる第２画素と、
　前記電荷の転送を制御する制御パルスを前記第１画素及び前記第２画素に与える電荷転送制御手段と、を備え、
　前記第１画素回路部及び前記第２画素回路部は、前記電荷を発生させる光電変換領域と、前記制御パルスに応じて前記光電変換領域から前記電荷の転送を受ける読出部と、前記制御パルスに応じて前記光電変換領域から前記電荷を排出する電荷排出領域と、をそれぞれ有する、固体撮像装置。
　前記電荷転送制御手段は、前記パルス光の照射期間と重複する期間において、前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記電荷排出領域へ前記電荷を排出させる前記制御パルスを、前記第１画素回路部に与える、請求項１に記載の固体撮像装置。
　前記第１画素回路部の前記読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含み、
　前記電荷転送制御手段は、
　前記パルス光の照射期間と重複しない期間において、前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第１電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを前記第１画素回路部に与えた後に、前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第２電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを前記第１画素回路部に与える、請求項２に記載の固体撮像装置。
　前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第１電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスの期間及び記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第２電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスの期間のうち、一方の期間は他方の期間より、短い、請求項３に記載の固体撮像装置。
　前記電荷に基づく画像を得る演算回路をさらに備え、
　前記演算回路は、前記第１電荷読出領域に蓄積された前記電荷に基づく第１画像又は前記第２電荷読出領域に蓄積された前記電荷に基づく第２画像の少なくとも一方を得る、請求項３に記載の固体撮像装置。
　前記第２画素回路部の前記読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含み、
　前記電荷転送制御手段は、
　前記パルス光の照射期間と重複する期間において、前記第２画素回路部の前記光電変換領域から前記第２画素回路部の前記第１電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを、前記第２画素回路部に与え、
　前記パルス光の照射期間と重複しない期間において、前記第２画素回路部の前記光電変換領域から前記第２画素回路部の前記第２電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを前記第２画素回路部に与える、請求項２～５の何れか一項に記載の固体撮像装置。
　前記第２画素回路部の前記光電変換領域から前記第２画素回路部の前記第１電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスの期間は、前記第２画素回路部の前記光電変換領域から前記第２画素回路部の前記電荷排出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスと等しい、請求項６に記載の固体撮像装置。
　前記電荷に基づく画像を得る演算回路をさらに備え、
　前記演算回路は、前記第２電荷読出領域へ蓄積された前記電荷を用いて、前記第１電荷読出領域へ蓄積された前記電荷に含まれた背景光に対応する成分を除去する、請求項７に記載の固体撮像装置。
　前記光源は、前記パルス光を対象物に向けて照射し、
　前記第２画素回路部の前記読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含み、
　前記電荷転送制御手段は、
　前記対象物からの反射パルス光が入射する期間を含むように、前記第２画素回路部の前記光電変換領域から前記第２画素回路部の前記第１電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを、前記第２画素回路部に与えた後に、前記第２画素回路部の前記光電変換領域から前記第２画素回路部の前記第２電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを、前記第２画素回路部に与える、請求項２に記載の固体撮像装置。
　前記第２画素回路部の前記読出部は、第３電荷読出領域をさらに含み、
　前記電荷転送制御手段は、
　前記対象物からの前記反射パルス光が入射しない期間において、前記第２画素回路部の前記光電変換領域から前記第２画素回路部の前記第３電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを、前記第２画素回路部に与える、請求項９に記載の固体撮像装置。
　前記電荷に基づく画像を得る演算回路をさらに備え、
　前記第１電荷読出領域へ蓄積された前記電荷と前記第２電荷読出領域へ蓄積された前記電荷とを用いて、前記対象物までの距離を得る、請求項９又は１０に記載の固体撮像装置。
　前記第１画素回路部の前記読出部は、第１電荷読出領域と第２電荷読出領域とを含み、
　前記電荷転送制御手段は、第１動作と第２動作とを選択的に実行し、
　前記第１動作は、
　前記パルス光の照射期間と重複する期間において、
　前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記電荷排出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを、前記第１画素回路部に与え、
　前記パルス光の照射期間と重複しない期間において、
　前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第１電荷読出領域へ前記電荷を転送させた後に、前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第２電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを、前記第１画素回路部に与え、
　前記第２動作は、
　前記パルス光の照射期間と重複する期間において、
　前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第１電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを前記第１画素回路部に与え、
　前記パルス光の照射期間と重複しない期間において、
　前記第１画素回路部の前記光電変換領域から前記第１画素回路部の前記第２電荷読出領域へ前記電荷を転送させる前記制御パルスを前記第１画素回路部に与える、請求項２に記載の固体撮像装置。
　前記第１画素は、前記第１光に応じる可視光電荷を発生させると共に、前記第２光に応じる近赤外光電荷も発生させ、
　前記第２画素は、前記第２光に応じる近赤外光電荷を発生させると共に、前記第１光に応じる可視光電荷も発生させ、
　前記電荷転送制御手段は、前記可視光電荷及び前記近赤外光電荷の転送を制御する制御パルスを前記第１画素及び前記第２画素に与え、
　前記光電変換領域は、前記可視光電荷及び前記近赤外光電荷を発生させ、
　前記読出部は、前記制御パルスに応じて前記光電変換領域から前記可視光電荷の転送を受ける少なくとも１個の可視光電荷読出領域と、前記制御パルスに応じて前記光電変換領域から前記近赤外光電荷の転送を受ける少なくとも２個の近赤外光電荷読出領域と、を含み、
　前記電荷排出領域は、前記制御パルスに応じて前記光電変換領域から前記可視光電荷及び前記近赤外光電荷を排出し、
　前記電荷転送制御手段は、
　前記光電変換領域から少なくとも２個の前記近赤外光電荷読出領域のそれぞれに前記近赤外光電荷を振り分ける前記制御パルスを前記第１画素及び前記第２画素に与える第１動作と、
　前記第１動作の後に、前記光電変換領域から前記可視光電荷及び／又は前記近赤外光電荷を排出する前記制御パルスを前記第１画素及び前記第２画素に与える第２動作と、
　前記第２動作の後に、前記光電変換領域から前記可視光電荷読出領域に前記可視光電荷を転送する前記制御パルスを前記第１画素及び前記第２画素に与える第３動作と、を行う、請求項１に記載の固体撮像装置。
　前記第１光に応じる可視光電荷を発生させると共に、前記第２光に応じる近赤外光電荷を発生させる第３画素及び第４画素をさらに備え、
　前記第１画素は、前記近赤外光の波長成分を透過すると共に、前記可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分のみを透過する第１フィルタを含み、
　前記第２画素は、前記近赤外光の波長成分を透過すると共に、前記可視光に含まれる波長成分のうち前記第１波長成分よりも短い第２波長成分のみを透過する第２フィルタを含み、
　前記第３画素は、前記近赤外光の波長成分を透過すると共に、前記可視光に含まれる波長成分のうち前記第２波長成分よりも短い第３波長成分のみを透過する第３フィルタを含み、
　前記第４画素は、前記第１フィルタ、前記第２フィルタ及び前記第３フィルタのいずれか一つを含む、請求項１３に記載の固体撮像装置。
　前記第１光に応じる可視光電荷を発生させると共に、前記第２光に応じる近赤外光電荷を発生させる第３画素及び第４画素をさらに備え、
　前記第１画素は、前記近赤外光の波長成分を透過すると共に、前記可視光に含まれる波長成分のうち第１波長成分のみを透過する第１フィルタを含み、
　前記第２画素は、前記近赤外光の波長成分を透過すると共に、前記可視光に含まれる波長成分のうち前記第１波長成分よりも短い第２波長成分のみを透過する第２フィルタを含み、
　前記第３画素は、前記近赤外光の波長成分を透過すると共に、前記可視光に含まれる波長成分のうち前記第２波長成分よりも短い第３波長成分のみを透過する第３フィルタを含み、
　前記第４画素は、前記近赤外光の波長成分を有する光のみを選択的に透過する近赤外光選択フィルタを含む、請求項１３に記載の固体撮像装置。