JP7481354B2 - 撮像素子及び撮像装置 - Google Patents

Description

本開示は、撮像素子、及び、係る撮像素子を、複数、有する撮像装置に関する。

２次元マトリクス状に配列された複数の撮像素子、及び、これらの撮像素子に光を集光する１つのレンズを有する撮像装置において、１つの撮像素子に含まれる光電変換領域を２×２の光電変換領域に分割し、分割された光電変換領域から得られる画像信号の位相差に基づいて焦点検出を行う技術が知られている（例えば、特開２０１４－１０７８３５号公報参照）。この特許公開公報の請求項７に記載された撮像素子は、
第一のマイクロレンズを共有する第一の画素及び第二の画素、
第二のマイクロレンズを共有する第三の画素及び第四の画素、
第一の画素と第二の画素との間に設けられた第一の境界部、並びに、
第三の画素と第四の画素との間に設けられた第二の境界部、
を有し、
第一の画素及び第三の画素の電荷量が飽和した場合、第一の画素から第一の境界部を介して第二の画素へ移動する第一の電荷量は、第三の画素から第二の境界部を介して第四の画素へ移動する第二の電荷量よりも多い。

特開２０１４－１０７８３５号公報

ところで、この特許公開公報に開示された撮像装置において、或る撮像素子にあっては、４つに分割された画素の内、上側に位置する２つの画素からの画像の加算と、下側に位置する２つの画素からの画像の加算とによって、垂直方向の焦点検出を行う。また、別の撮像素子にあっては、４つに分割された画素の内、右側に位置する２つの画素からの画像の加算と、左側に位置する２つの画素からの画像の加算とによって、水平方向の焦点検出を行う。従って、垂直方向の焦点検出を行う撮像素子及び水平方向の焦点検出を行う撮像素子は、焦点検出を行う撮像素子全体の半分ずつしか過ぎない。また、画素間の電荷の移動制御は、画素間に位置する境界部の不純物濃度に基づいており、画素間の電荷の移動制御の自由度が低い。

従って、本開示の目的は、撮像装置の位置（横方向の位置及び縦方向の位置）によっても、より正確に焦点検出を可能とする撮像装置、及び、係る撮像装置への組み込みに適した撮像素子を提供することにある。

上記の目的を達成するための本開示の撮像装置は、複数の撮像素子を有し、
各撮像素子は、次に述べる本開示の撮像素子から構成されている。

上記の目的を達成するための本開示の撮像素子は、
第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域、
Ｍ×Ｎ個の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
各光電変換領域に対応して設けられ、各光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する転送制御用電極、
第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極、並びに、
第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極、
を有し、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域において、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］は、第ｍ番目の光電変換領域と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御し、
第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域において、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］は、第ｎ番目の光電変換領域と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する。

図１Ａ並びに図１Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像素子における光電変換領域、浮遊拡散層、転送制御用電極、電荷移動制御電極及び境界領域の配置を模式的に示す図、並びに、光電変換領域、浮遊拡散層及び境界領域の配置を模式的に示す図である。 図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ、図１Ａの矢印Ａ－Ａ、矢印Ｂ－Ｂ、矢印Ｃ－Ｃ及び矢印Ｄ－Ｄに沿った撮像素子の模式的な端面図である。 図３は、実施例１の撮像素子（表面照射型の撮像素子）の模式的な一部断面図である。 図４は、実施例１の撮像素子の等価回路図である。 図５は、実施例１の撮像装置の概念図である。 図６Ａ並びに図６Ｂは、それぞれ、横位置にある実施例１の撮像装置における撮像素子の転送制御用電極及び電荷移動制御電極の作動、並びに、得られる画像信号を模式的に示す図である。 図７Ａ並びに図７Ｂは、それぞれ、縦位置にある実施例１の撮像装置における撮像素子の転送制御用電極及び電荷移動制御電極の作動、並びに、得られる画像信号を模式的に示す図である。 図８Ａ並びに図８Ｂは、それぞれ、４倍密度駆動にある実施例２の撮像素子における転送制御用電極及び電荷移動制御電極の作動、並びに、得られる画像信号を模式的に示す図である。 図９は、実施例３の撮像素子（裏面照射型の撮像素子）の模式的な一部断面図である。 図１０Ａ並びに図１０Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像素子の変形例における転送制御用電極及び電荷移動制御電極の作動、並びに、得られる画像信号を模式的に示す図である。 図１１は、Ｍ×Ｎ＝３×３の光電変換領域を有する撮像素子における光電変換領域及び電荷移動制御電極の配置を模式的に示す図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、それぞれ、Ｍ×Ｎ＝３×３の光電変換領域を有する撮像素子を備えた撮像装置が横位置及び縦位置にある場合に得られる画像信号を模式的に示す図である。 図１３Ａ並びに図１３Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像装置の変形例において、Ｍ×Ｎ＝８×８の光電変換領域の配置を模式的に示す図、及び、得られる画像信号の一例を模式的に示す図である。 図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像素子において、第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極を作動状態としたときの、光電変換領域及び境界領域における電位分布を示す図、及び、第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極を不作動状態としたときの、光電変換領域及び境界領域における電位分布を示す図である。 図１５Ａ及び図１５Ｂは、それぞれ、実施例１の撮像素子において、第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極を作動状態としたときの、光電変換領域及び境界領域における電位分布を示す図、及び、第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極を不作動状態としたときの、光電変換領域及び境界領域における電位分布を示す図である。 図１６は、実施例１の撮像素子において、光電変換領域及び境界領域における不純物濃度分布を示す図である。 図１７は、実施例１～実施例３の撮像装置の概念図である。 図１８は、実施例１～実施例３の撮像装置を電子機器に適用したときの撮像装置の構成例を示すブロック図である。 図１９は、本開示の撮像装置を電子機器（カメラ）を用いた例の概念図である。 図２０は、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 図２１は、車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 図２２は、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図２３は、カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の撮像装置及び本開示の撮像素子、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の撮像装置及び本開示の撮像素子）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１～実施例２の変形）
５．その他

〈本開示の撮像装置及び本開示の撮像素子、全般に関する説明〉
本開示の撮像装置において、Ｍ＝２，Ｎ＝２であり、
各撮像素子は、
第１の方向に並置された第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域、並びに、第２の方向に第１の光電変換領域に隣接して配置された第３の光電変換領域、及び、第２の光電変換領域と第３の光電変換領域に隣接して配置された第４の光電変換領域、
第１の光電変換領域、第２の光電変換領域、第３の光電変換領域及び第４の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
第１の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第１の転送制御用電極、
第２の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第２の転送制御用電極、
第３の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第３の転送制御用電極、
第４の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第４の転送制御用電極、
第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極、
第３の光電変換領域と第４の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第１－Ｂの電荷移動制御電極、
第１の光電変換領域と第３の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第２－Ａの電荷移動制御電極、並びに、
第２の光電変換領域と第４の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第２－Ｂの電荷移動制御電極、
を有する形態とすることができる。

上記の好ましい形態を含む本開示の撮像装置にあっては、
制御回路を更に備えており、
制御回路は、撮像時、第２の電荷移動制御電極が作動状態のとき、第１の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第１モード、及び、第１の電荷移動制御電極が作動状態のとき、第２の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第２モードに、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極の作動を制御する構成とすることができ、この場合、制御回路は、更に、撮像時、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第３モードに、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極の作動を制御する構成とすることができる。そして、これらの構成において、制御回路は、撮像装置の姿勢情報に基づいて第１モードと第２モードとを切り替える構成とすることができるし、更には、この場合、撮像装置の姿勢情報は、撮像装置が横方向に位置することを示す情報及び縦方向に位置することを示す情報である構成とすることができる。尚、第１モードと第２モードの切替えは、即ち、撮像装置が横方向に位置するか、縦方向に位置するかは、例えば、撮像装置に組み込まれた周知の姿勢センサによって検出することができる。あるいは、撮像装置の操作者が撮像装置に設けられたスイッチ等を操作することで、第１モードと第２モードの切替えを行うことができるし、第１モード、第２モードから第３モードへの切替え、第３モードから第１モード、第２モードへの切替えを行うこともできる。

第１の方向と第２の方向とは、直交していることが好ましい。尚、撮像装置が横方向に位置する場合、第１モードでの動作となり、撮像装置が縦方向に位置する場合、第２モードでの動作となる。

以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置、あるいは又、本開示の撮像素子において、光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度の最大値は、光電変換領域における不純物濃度の最大値よりも低い形態とすることができるし、あるいは又、光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度が最大値を示す深さは、光電変換領域における不純物濃度が最大値を示す深さよりも浅い形態とすることもできるし、あるいは又、これらの２つの形態を組み合わせることもできる。

更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置あるいは撮像素子において、光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域の幅は、光電変換領域の幅よりも狭い形態とすることができる。

更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置において、（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極の動作電圧は同じである形態とすることができるし、あるいは又、（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極の動作電圧は異なる形態とすることができる。

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置あるいは撮像素子において、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサを挙げることができる。また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置あるいは撮像素子において、撮像装置、撮像素子を、表面照射型の撮像装置、撮像素子とすることができるし、裏面照射型の撮像装置、撮像素子とすることもできる。撮像装置から、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、監視カメラ、車両搭載用カメラ、スマートホン用カメラ、ゲーム用のユーザーインターフェースカメラ、生体認証用カメラを構成することができる。また、撮像装置によって、単板式カラー固体撮像装置を構成することができる。

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置、あるいは又、本開示の撮像素子において、撮像素子はオンチップ・マイクロレンズ（ＯＣＬ）を備えている形態とすることができる。

また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置は、複数の撮像素子に入射光を集光させる１つの集光手段を備えている形態とすることができる。

光電変換領域や浮遊拡散層、境界領域（以下、これらを総称して、便宜上、『光電変換領域等』と呼ぶ場合がある）は、半導体層に形成されていてもよいし、半導体基板に形成されていてもよい。尚、光電変換領域や浮遊拡散層、境界領域が形成された半導体層や半導体基板を、便宜上、総称して、『基体』と呼ぶ場合がある。半導体層としてシリコン半導体層を挙げることができるし、半導体層を得るために、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いればよい。また、半導体基板としてシリコン半導体基板を挙げることができる。

光電変換領域や浮遊拡散層の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。転送制御用電極は駆動回路に接続されており、駆動回路から転送制御用電極に適切な電圧を印加することで、光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送することができる。このような転送制御用電極は、光電変換領域と浮遊拡散層との間に位置する基体の領域と、絶縁膜を挟んで対向して設けられている。電荷移動制御電極は制御回路に接続されており、制御回路から電荷移動制御電極に適切な電圧を印加することで、隣接する光電変換領域の間での電荷の移動を制御することができる。このような電荷移動制御電極は、隣接する光電変換領域の間に位置する基体の領域（境界領域の一部）と、絶縁膜を挟んで対向して設けられている。転送制御用電極や電荷移動制御電極の平面形状は、本質的に任意であり、撮像素子に要求される仕様に応じて、適宜、決定すればよい。

転送制御用電極や電荷移動制御電極は、周知の導電材料（透明導電材料あるいは不透明導電材料）から構成すればよい。透明導電材料として、導電性を有する金属酸化物を挙げることができ、具体的には、酸化インジウム、インジウム－錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ₂Ｏ₃、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムを添加したインジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、酸化ガリウムにドーパントとしてインジウムを添加したインジウム－ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムとガリウムを添加したインジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ₄）、酸化亜鉛にドーパントとしてインジウムと錫を添加したインジウム－錫－亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ₂Ｏ₃）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ₂）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（他元素をドープしたＺｎＯを含む）、酸化亜鉛にドーパントとしてアルミニウムを添加したアルミニウム－亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、酸化亜鉛にドーパントとしてガリウムを添加したガリウム－亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化チタンにドーパントとしてニオブを添加したニオブ－チタン酸化物(ＴＮＯ)、酸化アンチモン、ＣｕＩ、ＩｎＳｂＯ₄、ＺｎＭｇＯ、ＣｕＩｎＯ₂、ＭｇＩｎ₂Ｏ₄、ＣｄＯ、ＺｎＳｎＯ₃、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ₂Ｏ₄構造を有する酸化物を例示することができる。あるいは又、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明電極を挙げることができる。

また、不透明導電材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン、炭素系材料、酸化物半導体材料、カーボン・ナノ・チューブ、グラフェン等の導電性材料を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料（導電性高分子）を挙げることもできる。また、これらの導電性材料をバインダー（高分子）に混合してペースト又はインクとしたものを硬化させ、電極として用いてもよい。

転送制御用電極や電荷移動制御電極の成膜方法として、乾式法あるいは湿式法を用いることが可能である。乾式法として、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）及び化学的気相成長法（ＣＶＤ法）を挙げることができる。ＰＶＤ法の原理を用いた成膜方法として、抵抗加熱あるいは高周波加熱を用いた真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、各種スパッタリング法（マグネトロンスパッタリング法、ＲＦ－ＤＣ結合形バイアススパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法、高周波スパッタリング法）、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシー法、レーザ転写法を挙げることができる。また、ＣＶＤ法として、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、有機金属（ＭＯ）ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を挙げることができる。一方、湿式法として、電解メッキ法や無電解メッキ法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法、スタンプ法、マイクロコンタクトプリント法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、ディップ法等の方法を挙げることができる。パターニング法として、シャドーマスク、レーザ転写、フォトリソグラフィー等の化学的エッチング、紫外線やレーザ等による物理的エッチング等を挙げることができる。

撮像素子を駆動する駆動回路それ自体は、周知の回路構成とすることができ、例えば、周知の構成、構造を有する増幅トランジスタ、リセット・トランジスタ及び選択トランジスタを含んでいるし、例えば、各種レジスタやアナログ・デジタル変換回路を含んでいる。集光手段は、周知のレンズあるいはレンズ群から構成することができる。また、例えば光電変換領域等の上方（光入射側）には、撮像素子を駆動するために、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等から構成された配線層が、例えば、複数層、形成されている。

制御回路や駆動回路は、光電変換領域等が半導体層あるいは半導体基板に形成されている場合、半導体基板に設けられており、あるいは又、光電変換領域等が形成された半導体層あるいは半導体基板とは別の半導体基板に設けられている。駆動回路が制御回路を含む構成とすることができる。

絶縁膜、後述する層間絶縁層や絶縁層（以下、これらを総称して、『絶縁膜等』と呼ぶ場合がある）は、入射光に対して透明であり、光吸収特性を有していないことが要求される。絶縁膜等を構成する材料として、具体的には、酸化ケイ素系材料；窒化ケイ素（ＳｉＮ_Y）；酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等の金属酸化物高誘電絶縁材料に例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリスチレン；Ｎ－２（アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等のシラノール誘導体（シランカップリング剤）；ノボラック型フェノール樹脂；フッ素系樹脂；オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料（有機ポリマー）を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ_X）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率絶縁材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）を例示することができる。絶縁膜等は、単層構成とすることもできるし、複数層（例えば、２層）が積層された構成とすることもできる。絶縁膜等は、各種ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種ＰＶＤ法、スクリーン印刷法といった各種印刷法、ゾル－ゲル法等の公知の方法に基づき形成することができる。

撮像素子は、必要に応じて、光入射側に波長選択手段（具体的には、例えば、周知のカラーフィルタ層）を備えている構成とすることができる。１つの波長選択手段が、Ｍ×Ｎ個の光電変換領域を覆っている。オンチップ・マイクロレンズが、主オンチップ・マイクロレンズと副オンチップ・マイクロレンズ（ＯＰＡ）から構成されており、副オンチップ・マイクロレンズ（ＯＰＡ）の上方に主オンチップ・マイクロレンズが配設されている場合には、副オンチップ・マイクロレンズと主オンチップ・マイクロレンズとの間に、波長選択手段（周知のカラーフィルタ層）が配置されている構成とすることができる。

カラーフィルタ層として、赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンダ色、黄色等の特定波長を透過させるフィルタ層を挙げることができる。カラーフィルタ層を、顔料や染料等の有機化合物を用いた有機材料系のカラーフィルタ層から構成するだけでなく、フォトニック結晶や、プラズモンを応用した波長選択素子（導体薄膜に格子状の穴構造を設けた導体格子構造を有するカラーフィルタ層。例えば、特開２００８－１７７１９１号公報参照）、アモルファスシリコン等の無機材料から成る薄膜から構成することもできる。

撮像素子と撮像素子との間に、導波路構造を設けてもよいし、集光管構造を設けてもよく、これによって、光学的クロストークの低減を図ることができる。ここで、導波路構造は、撮像素子を覆う層間絶縁層の撮像素子と撮像素子との間に位置する領域（例えば、筒状の領域）に形成された、層間絶縁層を構成する材料の屈折率の値よりも大きな値の屈折率を有する薄膜から構成されており、撮像素子の上方から入射した光は、この薄膜で全反射され、撮像素子に到達する。即ち、基体に対する撮像素子の正射影像は、導波路構造を構成する薄膜の基体に対する正射影像の内側に位置し、基体に対する撮像素子の正射影像は、導波路構造を構成する薄膜の基体に対する正射影像によって囲まれている。また、集光管構造は、撮像素子を覆う層間絶縁層の撮像素子と撮像素子との間に位置する領域（例えば、筒状の領域）に形成された、金属材料あるいは合金材料から成る遮光性の薄膜から構成されており、撮像素子の上方から入射した光が、この薄膜で反射され、撮像素子に到達する。即ち、基体に対する撮像素子の正射影像は、集光管構造を構成する薄膜の基体に対する正射影像の内側に位置し、基体に対する撮像素子の正射影像は、集光管構造を構成する薄膜の基体に対する正射影像によって囲まれている。

撮像素子と撮像素子との間には、周知の構成、構造を有する素子分離構造が形成されている。撮像素子と撮像素子との間には、更に、遮光性の溝部が形成されていてもよい。

撮像素子の配列として、ベイヤ配列の他、インターライン配列、ＧストライプＲＢ市松配列、ＧストライプＲＢ完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、ＭＯＳ型配列、改良ＭＯＳ型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。ここで、１つの撮像素子（撮像素子）によって１つの画素（あるいは副画素）が構成される。例えば、ベイヤ配列の場合、２×２の副画素領域の内の４つの副画素領域のそれぞれに、赤色、緑色、緑色、青色のカラーフィルタ層を配置すればよい。色分離や分光を目的としない場合、若しくは、撮像素子それ自体が特定波長に感度を有するような撮像素子にあっては、カラーフィルタ層は不要な場合がある。また、カラーフィルタ層を配置しない副画素領域にあっては、カラーフィルタ層を配置した副画素領域との間の平坦性を確保するために、カラーフィルタ層の代わりに透明な樹脂層を形成してもよい。即ち、撮像素子は、赤色光に感度を有する赤色光用撮像素子、緑色光に感度を有する緑色光用撮像素子、青色光に感度を有する青色光用撮像素子の組合せから構成されていてもよいし、これらに加えて、赤外線に感度を有する赤外線撮像素子の組合せから構成されていてもよいし、単色の画像を得る撮像装置としてもよいし、単色の画像と赤外線に基づく画像の組合せを得る撮像装置としてもよい。

実施例１は、本開示の撮像素子及び撮像装置に関する。実施例１の撮像素子における光電変換領域、浮遊拡散層、転送制御用電極、電荷移動制御電極及び境界領域の配置を模式的に図１Ａに示し、光電変換領域、浮遊拡散層及び境界領域の配置を模式的に図１Ｂに示す。また、図１Ａの矢印Ａ－Ａ、矢印Ｂ－Ｂ、矢印Ｃ－Ｃ及び矢印Ｄ－Ｄに沿った撮像素子の模式的な端面図を、それぞれ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄに示す。更には、撮像素子の模式的な一部断面図を図３に示し、撮像素子の等価回路図を図４に示し、撮像装置の概念図を図５に示し、転送制御用電極及び電荷移動制御電極の作動並びに得られる画像信号を、模式的に、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂに示す。尚、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄにおいては、ハッチング線を省略した。

実施例１あるいは後述する実施例２～実施例３の撮像装置は、複数の撮像素子１０を有しており、各撮像素子１０は、以下の実施例１の撮像素子から成る。尚、撮像装置は、更に、複数の撮像素子１０に入射光を集光させる１つの集光手段（図示せず）を有している。

即ち、実施例１あるいは後述する実施例２～実施例３における撮像素子１０は、
第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域ＰＤ、
Ｍ×Ｎ個の光電変換領域ＰＤにおいて共有される浮遊拡散層ＦＤ、
各光電変換領域ＰＤに対応して設けられ、各光電変換領域ＰＤにおいて生成した電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する転送制御用電極ＴＧ、
第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域ＰＤの間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極ＣＧ、並びに、
第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域ＰＤの間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極ＣＧ、
を有している。そして、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域ＰＤにおいて、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極ＣＧ［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］は、第ｍ番目の光電変換領域ＰＤと第（ｍ＋１）番目の光電変換領域ＰＤとの間での電荷の移動を制御し、
第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域ＰＤにおいて、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極ＣＧ［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］は、第ｎ番目の光電変換領域ＰＤと第（ｎ＋１）番目の光電変換領域ＰＤとの間での電荷の移動を制御する。

ここで、実施例１の撮像素子１０において、Ｍ＝２，Ｎ＝２であり、
各撮像素子１０は、
第１の方向に並置された第１の光電変換領域ＰＤ₁及び第２の光電変換領域ＰＤ₂、並びに、第２の方向に第１の光電変換領域ＰＤ₁に隣接して配置された第３の光電変換領域ＰＤ₃、及び、第２の光電変換領域ＰＤ₂と第３の光電変換領域ＰＤ₃に隣接して配置された第４の光電変換領域ＰＤ₄、
第１の光電変換領域ＰＤ₁、第２の光電変換領域ＰＤ₂、第３の光電変換領域ＰＤ₃及び第４の光電変換領域ＰＤ₄において共有される浮遊拡散層ＦＤ、
第１の光電変換領域ＰＤ₁において生成した電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する第１の転送制御用電極ＴＧ₁、
第２の光電変換領域ＰＤ₂において生成した電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する第２の転送制御用電極ＴＧ₂、
第３の光電変換領域ＰＤ₃において生成した電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する第３の転送制御用電極ＴＧ₃、
第４の光電変換領域ＰＤ₄において生成した電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する第４の転送制御用電極ＴＧ₄、
第１の光電変換領域ＰＤ₁と第２の光電変換領域ＰＤ₂との間での電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₁₂、
第３の光電変換領域ＰＤ₃と第４の光電変換領域ＰＤ₄との間での電荷の移動を制御する第１－Ｂの電荷移動制御電極ＣＧ₃₄、
第１の光電変換領域ＰＤ₁と第３の光電変換領域ＰＤ₃との間での電荷の移動を制御する第２－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₁₃、並びに、
第２の光電変換領域ＰＤ₂と第４の光電変換領域ＰＤ₄との間での電荷の移動を制御する第２－Ｂの電荷移動制御電極ＣＧ₂₄、
を有する。

第１の方向と第２の方向とは、直交していることが好ましい。また、撮像素子１０はＣＭＯＳイメージセンサから成るし、撮像装置、撮像素子１０は、表面照射型の撮像装置、撮像素子である。

また、実施例１の撮像装置にあっては、制御回路３０を更に備えている。そして、制御回路３０は、撮像時、第２の電荷移動制御電極ＣＧ₁₃，ＣＧ₂₄が作動状態のとき、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂，ＣＧ₃₄が不作動状態とされる第１モード、及び、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂，ＣＧ₃₄が作動状態のとき、第２の電荷移動制御電極ＣＧ₁₃，ＣＧ₂₄が不作動状態とされる第２モードに、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂，ＣＧ₃₄及び第２の電荷移動制御電極ＣＧ₁₃，ＣＧ₂₄の作動を制御する。

制御回路３０は、撮像装置の姿勢情報に基づいて第１モードと第２モードとを切り替える。この場合、撮像装置の姿勢情報は、撮像装置が横方向に位置することを示す情報及び縦方向に位置することを示す情報である。尚、撮像装置が横方向に位置する場合、第１モードでの動作となり、撮像装置が縦方向に位置する場合、第２モードでの動作となる。第１モードと第２モードの切替えは、即ち、撮像装置が横方向に位置するか、縦方向に位置するかは、例えば、撮像装置に組み込まれた周知の姿勢センサによって検出することができる。あるいは、撮像装置の操作者が撮像装置に設けられたスイッチ等を操作することで、第１モードと第２モードの切替えを行うこともできる。

また、光電変換領域間の電荷の移動、あるいは、移動の抑制を確実なものとするために、光電変換領域ＰＤと光電変換領域ＰＤとの間に位置する境界領域２２における不純物濃度の最大値は、光電変換領域ＰＤにおける不純物濃度の最大値よりも低い。あるいは又、光電変換領域ＰＤと光電変換領域ＰＤとの間に位置する境界領域２２における不純物濃度が最大値を示す深さは、光電変換領域ＰＤにおける不純物濃度が最大値を示す深さよりも浅い。また、光電変換領域ＰＤと光電変換領域ＰＤとの間に位置する境界領域２２の幅は、光電変換領域ＰＤの幅よりも狭い。尚、図面においては、光電変換領域ＰＤ₁と光電変換領域ＰＤ₂との間に位置する境界領域を境界領域２２₁₂で示し、光電変換領域ＰＤ₁と光電変換領域ＰＤ₃との間に位置する境界領域を境界領域２２₁₃で示し、光電変換領域ＰＤ₂と光電変換領域ＰＤ₄との間に位置する境界領域を境界領域２２₂₄で示し、光電変換領域ＰＤ₃と光電変換領域ＰＤ₄との間に位置する境界領域を境界領域２２₃₄で示す。

境界領域２２の一部には、必要に応じて、制御回路３０や駆動回路を構成する各種トランジスタ、後述するスイッチ回路を設けてもよい。

実施例１の撮像装置において、（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極ＣＧ及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極ＣＧの動作電圧は同じである。これによって、撮像装置の回路構成の簡素化を図ることができる。

撮像素子の模式的な一部断面図を図３に示すように、光電変換領域ＰＤ等の上には層間絶縁層２４が形成されている。光入射側には波長選択手段が備えられている。具体的には、層間絶縁層２４の上には、周知のカラーフィルタ層ＣＦが形成されている。カラーフィルタ層ＣＦの上には（場合によっては、カラーフィルタ層ＣＦの上に形成された平滑化層の上には）、オンチップ・マイクロレンズ（ＯＣＬ）が設けられている。層間絶縁層２４には、撮像素子を駆動するために各種の配線層２５が設けられている。

光電変換領域ＰＤ、浮遊拡散層ＦＤ、境界領域２２は、半導体基板から成る基体２０に形成されている。光電変換領域ＰＤや浮遊拡散層ＦＤの構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。基体２０は、シリコン半導体基板から成る。撮像素子１０と撮像素子１０との間の基体２０には、周知の構成、構造を有する素子分離構造２１が形成されている。

転送制御用電極ＴＧは駆動回路に接続されており、駆動回路から転送制御用電極ＴＧに適切な電圧を印加することで、光電変換領域ＰＤにおいて生成した電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送することができる。転送制御用電極ＴＧは、光電変換領域ＰＤと浮遊拡散層ＦＤとの間に位置する基体２０の領域と、絶縁膜２３を挟んで対向して設けられている。電荷移動制御電極ＣＧは制御回路３０に接続されており、制御回路３０から電荷移動制御電極ＣＧに適切な電圧を印加することで、隣接する光電変換領域ＰＤの間での電荷の移動を制御することができる。電荷移動制御電極ＣＧは、隣接する光電変換領域ＰＤの間に位置する基体２０の領域（境界領域２２の一部）と、絶縁膜２３を挟んで対向して設けられている。転送制御用電極ＴＧや電荷移動制御電極ＣＧの平面形状は、本質的に任意であり、撮像素子１０に要求される仕様に応じて、適宜、決定すればよい。図示した例では、電荷移動制御電極ＣＧの平面形状を、一部を切り欠いたリング状（半リング状）とした。制御回路３０や駆動回路は、基体２０に設けられている。駆動回路は制御回路３０を含んでいる。

第１の光電変換領域ＰＤ₁と第２の光電変換領域ＰＤ₂との電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₂₄を作動状態としたときの、光電変換領域ＰＤ及び境界領域２２における電位分布を、図１４Ａ及び図１５Ａに示す。また、第１の光電変換領域ＰＤ₁と第２の光電変換領域ＰＤ₂との電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₁₂を不作動状態としたときの、光電変換領域ＰＤ及び境界領域２２における電位分布を、図１４Ｂ及び図１５Ｂに示す。尚、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ及び図１５Ｂは、図１Ａの矢印Ｄ－Ｄに沿ったと概ね同様の断面における電位分布である。

図１４Ａ及び図１５Ａから、第１－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₂₄を作動状態としたとき、第１の光電変換領域ＰＤ₁の表面領域と第２の光電変換領域ＰＤ₂の表面領域との間には弱いバリアが形成されていることが判る。一方、図１４Ｂ及び図１５Ｂから、第１－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₂₄を不作動状態としたとき、第１の光電変換領域ＰＤ₁の表面領域と第２の光電変換領域ＰＤ₂の表面領域との間には強いバリアが形成されていることが判る。尚、図１４Ａと図１５Ａとの相違点は以下の点にある。即ち、図１４Ａでは、深さ１．５μｍ付近での電荷の移動ができないのに対して、図１５Ａでは、深さ１．５μｍ付近での電荷の移動が可能となっている。つまり、図１４Ａと図１５Ａとを比較すると、図１５Ａの方がより電荷が移動し易い。また、図１４Ｂと図１５Ｂとの相違点は以下の点にある。即ち、図１４Ｂでは、深さ１．５μｍ付近での電荷の移動ができないのに対して、図１５Ｂでは、深さ１．５μｍ付近での電荷の移動が可能となっている。つまり、図１４Ｂと図１５Ｂとを比較すると、図１４Ｂのほうがより電荷の移動が少ない（強いバリアが形成されている）。更には、光電変換領域ＰＤ及び境界領域２２における不純物濃度分布を図１６に示す。

実施例１の撮像素子は、シリコン半導体基板から成る基体２０に素子分離構造２１を形成し、更に、基体２０に駆動回路を構成する各種トランジスタを形成する。また、基体２０に、光電変換領域ＰＤ、境界領域２２及び浮遊拡散層ＦＤを、例えば、イオン注入法に基づき形成する。そして、全面に絶縁膜２３を形成した後、周知の方法に基づき、光電変換領域ＰＤと浮遊拡散層ＦＤとの間に位置する基体２０の領域と、絶縁膜２３を挟んで対向した転送制御用電極ＴＧを設ける。併せて、周知の方法に基づき、隣接する光電変換領域ＰＤの間に位置する基体２０の領域（境界領域２２の一部）と、絶縁膜２３を挟んで対向した電荷移動制御電極ＣＧを設ける。その後、全面に層間絶縁層２４を形成し、層間絶縁層２４に配線層２５を形成する。そして、層間絶縁層２４の上にカラーフィルタ層ＣＦを形成し、カラーフィルタ層ＣＦの上にオンチップ・マイクロレンズ（ＯＣＬ）を設ける。こうして、実施例１の表面照射型の撮像素子を得ることができる。

等価回路図を図４に示すように、第１－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₁₂と制御回路３０との間には、第１－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₁₂の作動を制御するためのスイッチ回路ＳＷ₁₂が配設されている。また、第１－Ｂの電荷移動制御電極ＣＧ₃₄と制御回路３０との間には、第１－Ｂの電荷移動制御電極ＣＧ₃₄の作動を制御するためのスイッチ回路ＳＷ₃₄が配設されている。更には、第２－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₁₃と制御回路３０との間には、第２－Ａの電荷移動制御電極ＣＧ₁₃の作動を制御するためのスイッチ回路ＳＷ₁₃が配設されている。また、第２－Ｂの電荷移動制御電極ＣＧ₂₄と制御回路３０との間には、第２－Ｂの電荷移動制御電極ＣＧ₂₄の作動を制御するためのスイッチ回路ＳＷ₂₄が配設されている。スイッチ回路ＳＷは、周知のＦＥＴから成る。スイッチ回路ＳＷは、例えば、制御回路３０に含まれる。

以下、横位置にある撮像装置における撮像素子の撮像時の作動、即ち、撮像素子の駆動方法を説明するが、この駆動方法（画像信号の取得方法）は、具体的には、
第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域ＰＤ、
Ｍ×Ｎ個の光電変換領域ＰＤにおいて共有される浮遊拡散層ＦＤ、
各光電変換領域ＰＤに対応して設けられ、各光電変換領域ＰＤにおいて生成した電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する転送制御用電極ＴＧ、
第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域ＰＤの間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極ＣＧ、並びに、
第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域ＰＤの間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極ＣＧ、
を有する撮像素子の駆動方法であって、
光電変換に基づき、Ｍ×Ｎ個の光電変換領域ＰＤに電荷を蓄積させた後、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域ＰＤにおいて、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］を作動させ、第ｍ番目の光電変換領域ＰＤ_(m,n)と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域ＰＤ_(m+1,n)との間で電荷を移動させ、第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域ＰＤにおいて、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］を不作動として、第ｎ番目の光電変換領域ＰＤ_(m,n)と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域ＰＤ_(m,n+1)との間での電荷の移動を抑制し、次いで、第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域ＰＤのＮ個の集合から、順次、転送制御用電極ＴＧ及び浮遊拡散層ＦＤを介して画像信号を求め、又は、
光電変換に基づき、Ｍ×Ｎ個の光電変換領域ＰＤに電荷を蓄積させた後、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域ＰＤにおいて、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］を不作動とし、第ｍ番目の光電変換領域ＰＤ_(m,n)と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域ＰＤ_(m+1,n)との間での電荷を抑制し、第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域ＰＤにおいて、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］を作動させ、第ｎ番目の光電変換領域ＰＤ_(m,n)と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域ＰＤ_(m,n+1)との間で電荷を移動させ、次いで、第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域ＰＤのＭ個の集合から、順次、転送制御用電極ＴＧ及び浮遊拡散層ＦＤを介して画像信号を求める。

具体的には、先ず、横位置にある撮像装置における撮像素子の撮像時の作動（第１モード）を説明する。

［光電変換領域における電荷の蓄積］
撮像にあっては、先ず、光電変換領域ＰＤに光を受光させ、光電変換領域ＰＤに電荷を蓄積させる。

［第１回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、あるいは、光電変換領域ＰＤにおける電荷の蓄積と同時に、あるいは、光電変換領域ＰＤにおける電荷の蓄積開始以前に、リセット・トランジスタＴＲ_RSTをオン状態とし、浮遊拡散層ＦＤに残存していた電荷を系外に排出する。

［第１回目の画像信号の送出］
その後、制御回路３０の制御下、第１モードの撮像においては、スイッチ回路ＳＷ₁₃，ＳＷ₂₄がオン状態とされ、第２の電荷移動制御電極ＣＧ₁₃，ＣＧ₂₄が作動状態とされる。一方、スイッチ回路ＳＷ₁₂，ＳＷ₃₄がオフ状態とされ、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂，ＣＧ₃₄が不作動状態とされる。その結果、第１の光電変換領域ＰＤ₁と第３の光電変換領域ＰＤ₃との間での電荷の移動、及び、第２の光電変換領域ＰＤ₂と第４の光電変換領域ＰＤ₄との間での電荷の移動が生じる。得られる画像信号を模式的に図６Ｂに示す。尚、画像信号を斜線で概念的に示す。以下においても同様である。次いで、横位置にある実施例１の撮像素子における転送制御用電極ＴＧ及び電荷移動制御電極ＣＧの作動を模式的に図６Ａに示すように、第１の転送制御用電極ＴＧ₁及び第３の転送制御用電極ＴＧ₃をオン状態とすることで、第１の光電変換領域ＰＤ₁及び第３の光電変換領域ＰＤ₃に蓄積された電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

［第２回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、再び、リセット・トランジスタＴＲ_RSTをオン状態とし、浮遊拡散層ＦＤに残存していた電荷を系外に排出する。

［第２回目の画像信号の送出］
その後、図６Ａに示すように、第２の転送制御用電極ＴＧ₂及び第４の転送制御用電極ＴＧ₄をオン状態とすることで、第２の光電変換領域ＰＤ₂及び第４の光電変換領域ＰＤ₄に蓄積された電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

［画像信号との位相差に基づく焦点検出］
そして、第１の光電変換領域ＰＤ₁及び第３の光電変換領域ＰＤ₃に蓄積された電荷に基づく画像信号と、第２の光電変換領域ＰＤ₂及び第４の光電変換領域ＰＤ₄に蓄積された電荷に基づく画像信号との位相差に基づき、周知の方法によって、横位置にある撮像装置における焦点検出が行われる。尚、第１の光電変換領域ＰＤ₁及び第３の光電変換領域ＰＤ₃に蓄積された電荷の転送を先に行うか、第２の光電変換領域ＰＤ₂及び第４の光電変換領域ＰＤ₄に蓄積された電荷の転送を先に行うかは、本質的に任意である。

次に、縦位置にある撮像装置における撮像素子の撮像時の作動（第２モード）を説明する。

［光電変換領域における電荷の蓄積］
上述したと同様に、光電変換領域ＰＤにおける電荷の蓄積を行う。

［第１回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、上述したと同様に、第１回目の浮遊拡散層ＦＤの電荷排出を実行する。

［第１回目の画像信号の送出］
その後、制御回路３０の制御下、第２モードの撮像においては、スイッチ回路ＳＷ₁₂，ＳＷ₃₄がオン状態とされ、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂，ＣＧ₃₄が作動状態とされる。一方、スイッチ回路ＳＷ₁₃，ＳＷ₂₄がオフ状態とされ、第２の電荷移動制御電極ＣＧ₁₃，ＣＧ₂₄が不作動状態とされる。その結果、第１の光電変換領域ＰＤ₁と第２の光電変換領域ＰＤ₂との間での電荷の移動、及び、第３の光電変換領域ＰＤ₃と第４の光電変換領域ＰＤ₄との間での電荷の移動が生じる。得られる画像信号を模式的に図７Ｂに示す。次いで、縦位置にある実施例１の撮像素子における転送制御用電極ＴＧ及び電荷移動制御電極ＣＧの作動を模式的に図７Ａに示すように、第１の転送制御用電極ＴＧ₁及び第２の転送制御用電極ＴＧ₂をオン状態とすることで、第１の光電変換領域ＰＤ₁及び第２の光電変換領域ＰＤ₂に蓄積された電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

［第２回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、再び、リセット・トランジスタＴＲ_RSTをオン状態とし、浮遊拡散層ＦＤに残存していた電荷を系外に排出する。

［第２回目の画像信号の送出］
その後、図７Ａに示すように、第３の転送制御用電極ＴＧ₃及び第４の転送制御用電極ＴＧ₄をオン状態とすることで、第３の光電変換領域ＰＤ₃及び第４の光電変換領域ＰＤ₄に蓄積された電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

［画像信号との位相差に基づく焦点検出］
そして、第１の光電変換領域ＰＤ₁及び第２の光電変換領域ＰＤ₂に蓄積された電荷に基づく画像信号と、第３の光電変換領域ＰＤ₃及び第４の光電変換領域ＰＤ₄に蓄積された電荷に基づく画像信号との位相差に基づき、周知の方法によって、縦位置にある撮像装置における焦点検出が行われる。尚、第１の光電変換領域ＰＤ₁及び第２の光電変換領域ＰＤ₂に蓄積された電荷の転送を先に行うか、第３の光電変換領域ＰＤ₃及び第４の光電変換領域ＰＤ₄に蓄積された電荷の転送を先に行うかは、本質的に任意である。

以上のとおり、実施例１にあっては、撮像装置の位置（横方向の位置及び縦方向の位置）に拘わらず、第１の方向及び第２の方向に配列された光電変換領域を備えた撮像素子の全てにおいて、画像信号との位相差に基づき撮像装置が焦点検出を行うことができるので、より正確に焦点検出を可能とする撮像装置、及び、係る撮像装置への組み込みに適した撮像素子を提供することができる。

電荷移動制御電極を配設することなく、単に、例えば、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域に蓄積された電荷を同時に浮遊拡散層に転送することを想定すると、例えば、第１の光電変換領域に過剰な電荷が生成し、第１の光電変換領域における電荷蓄積にオーバーフローが生じた場合、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域に蓄積された電荷を同時に浮遊拡散層に転送すると、浮遊拡散層に転送される電荷量は、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域において生成した電荷量の合計よりも少なくなってしまう。一方、本開示にあっては、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂の作動によって、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域における電荷の蓄積は、一種、平均化される。従って、例えば、第１の光電変換領域に過剰な電荷が生成しても、第１の光電変換領域における電荷蓄積にオーバーフローが生じ難いので、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域において生成した電荷量を確実に浮遊拡散層に転送することができる結果、画像信号との位相差に基づき撮像装置の焦点検出の精度向上を図ることができる。また、暗い所での撮像装置の焦点検出を確実に行うことが可能となる。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２において、制御回路３０は、更に、撮像時、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂，ＣＧ₃₄及び第２の電荷移動制御電極ＣＧ₁₃，ＣＧ₂₄が不作動状態とされる第３モードに、第１の電荷移動制御電極ＣＧ₁₂，ＣＧ₃₄及び第２の電荷移動制御電極ＣＧ₁₃，ＣＧ₂₄の作動を制御する。撮像装置の操作者が撮像装置に設けられたスイッチ等を操作することで、第１モード、第２モードから第３モードへの切替え、第３モードから第１モード、第２モードへの切替えを行うことができる。尚、第３モードにおいては、画像信号との位相差に基づく焦点検出は行わない。４倍密度駆動にある実施例２の撮像素子における転送制御用電極及び電荷移動制御電極の作動、並びに、得られる画像信号を、図８Ａ並びに図８Ｂに模式的に示す。

具体的には、先ず、上述したと同様に、光電変換領域ＰＤにおける電荷の蓄積を行う。尚、スイッチ回路ＳＷ₁₂，ＳＷ₃₄、ＳＷ₁₃，ＳＷ₂₄を全てオフ状態のままとする。

［第１回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、上述したと同様に、第１回目の浮遊拡散層の電荷排出を実行する。

［第１回目の画像信号の送出］
その後、制御回路３０の制御下、第１回目の画像信号の送出の操作を行うが、この場合、第１の光電変換領域ＰＤ₁で生成した電荷を、第１の転送制御用電極ＴＧ₁をオン状態とすることで、浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

［第２回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、再び、リセット・トランジスタＴＲ_RSTをオン状態とし、浮遊拡散層ＦＤに残存していた電荷を系外に排出する。

［第２回目の画像信号の送出］
その後、制御回路３０の制御下、第２回目の画像信号の送出の操作を行うが、この場合、第２の光電変換領域ＰＤ₂で生成した電荷を、第２の転送制御用電極ＴＧ₂をオン状態とすることで、浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

［第３回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、再び、リセット・トランジスタＴＲ_RSTをオン状態とし、浮遊拡散層ＦＤに残存していた電荷を系外に排出する。

［第３回目の画像信号の送出］
その後、制御回路３０の制御下、第３回目の画像信号の送出の操作を行うが、この場合、第３の光電変換領域ＰＤ₃で生成した電荷を、第３の転送制御用電極ＴＧ₃をオン状態とすることで、浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

［第４回目の浮遊拡散層の電荷排出］
次いで、再び、リセット・トランジスタＴＲ_RSTをオン状態とし、浮遊拡散層ＦＤに残存していた電荷を系外に排出する。

［第４回目の画像信号の送出］
その後、制御回路３０の制御下、第４回目の画像信号の送出の操作を行うが、この場合、第４の光電変換領域ＰＤ₄で生成した電荷を、第４の転送制御用電極ＴＧ₄をオン状態とすることで、浮遊拡散層ＦＤに転送する。浮遊拡散層ＦＤに転送された電荷は、駆動回路の制御下、周知の方法に基づき、増幅トランジスタＴＲ_amp及び選択トランジスタＴＲ_selの作動に基づき、画像信号として信号線（データ出力線）ＶＳＬに送出される。

以上の点を除き、実施例２の撮像装置、撮像素子１０は、実施例１の撮像装置、撮像素子１０と同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、どの光電変換領域ＰＤから浮遊拡散層ＦＤへの電荷の転送を行うかの順序は、本質的に任意である。

実施例３は、実施例１～実施例２の変形である。実施例１～実施例２においては、撮像装置、撮像素子１０を、表面照射型の撮像装置、撮像素子とした。一方、実施例３においては、撮像素子の模式的な一部断面図を図９に示すように、撮像装置、撮像素子１０’を、裏面照射型の撮像装置、撮像素子とした。

このような裏面照射型の撮像素子は、例えば、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、ＳＯＩ基板を準備する。そして、ＳＯＩ基板の表面側に位置するシリコン層（基体２０に相当する）に、光電変換領域ＰＤ、境界領域２２及び浮遊拡散層ＦＤを形成する。また、基体２０に、撮像素子の制御回路や駆動回路を構成する各種トランジスタ等（図示せず）を形成する。次いで、シリコン層（基体２０）の表面（おもてめん）２０Ａに絶縁膜２３を形成し、絶縁膜２３の上に転送制御用電極ＴＧ、電荷移動制御電極ＣＧを形成する。そして、更にその上に、各種配線や絶縁層２６を形成した後、絶縁層２６と支持基板２７とを貼り合わせる。その後、ＳＯＩ基板を除去してシリコン層（基体２０）の裏面２０Ｂを露出させる。そして、基体２０の裏面２０Ｂの上に層間絶縁層２４を形成し、層間絶縁層２４に配線層２５を形成する。そして、層間絶縁層２４の上にカラーフィルタ層ＣＦを形成し、カラーフィルタ層ＣＦの上にオンチップ・マイクロレンズ（ＯＣＬ）を設ける。こうして、実施例３の裏面照射型の撮像素子を得ることができる。

以上の点を除き、実施例３の撮像装置、撮像素子１０’は、実施例１～実施例２の撮像装置、撮像素子１０と同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。

以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。撮像素子、撮像装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。

実施例１の撮像素子の変形例における転送制御用電極及び電荷移動制御電極の作動、並びに、得られる画像信号を模式的に図１０Ａ並びに図１０Ｂに示すが、例えば第１モードの撮像においては、第１の光電変換領域ＰＤ₁と第２の光電変換領域ＰＤ₂とによって位相差に基づく焦点検出を行い、第２の光電変換領域ＰＤ₂、第３の光電変換領域ＰＤ₃及び第４の光電変換領域ＰＤ₄によって加算された画像信号（あるいは、第３の光電変換領域ＰＤ₃及び第４の光電変換領域ＰＤ₄によって加算された画像信号)を得るといった構成を採用することもできる。尚、第２モードの撮像においては、第１の光電変換領域ＰＤ₁と第３の光電変換領域ＰＤ₃とによって位相差に基づく焦点検出を行い、第２の光電変換領域ＰＤ₂、第３の光電変換領域ＰＤ₃及び第４の光電変換領域ＰＤ₄によって加算された画像信号（あるいは、第２の光電変換領域ＰＤ₂及び第４の光電変換領域ＰＤ₄によって加算された画像信号）を得るといった構成を採用すればよい。

また、（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極ＣＧ及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極ＣＧの動作電圧は異なる形態とすることができ、これによって、光電変換領域間の電荷の移動の最適化を図ることができる。

Ｍ×Ｎ＝３×３の光電変換領域を有する実施例１の撮像素子における光電変換領域ＰＤ及び電荷移動制御電極ＣＧの配置を模式的に図１１に示す。また、この撮像素子を有する撮像装置が横位置及び縦位置にある場合に得られる画像信号を模式的に図１２Ａ及び図１２Ｂに示すが、撮像装置が横位置及び縦位置にある場合、３つの画像信号を得ることができる。そして、例えば、３つの画像信号の内、位相差が最も大きい２つの画像信号に基づき焦点検出を行えばよい。

Ｍ×Ｎ＝８×８の光電変換領域を有する実施例１の撮像素子における光電変換領域ＰＤの配置を模式的に図１３Ａに示す。また、この撮像素子を有する撮像装置における画像信号の分割の一例を図１３Ｂに示す。尚、図１３Ａにおいて、光電変換領域ＰＤ_(m,n)光電変換領域ＰＤ_(m,n+1)との間には第１の電荷移動制御電極ＣＧが配置されており、光電変換領域ＰＤ_(m,n)光電変換領域ＰＤ_(m+1,n)との間には第２の電荷移動制御電極ＣＧが配置されているが、これらの電荷移動制御電極ＣＧの図示は省略した。また、図１３Ｂにおいて、アルファベットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、分割された画像信号のグループを示す。

図１７に、実施例１～実施例３の撮像装置の概念図を示す。実施例１～実施例３の撮像装置１００は、撮像素子１０１が２次元アレイ状に配列された撮像領域１１１、並びに、その駆動回路（周辺回路）としての垂直駆動回路１１２、カラム信号処理回路１１３、水平駆動回路１１４、出力回路１１５及び駆動制御回路１１６等から構成されている。これらの回路は周知の回路から構成することができるし、また、他の回路構成（例えば、従来のＣＣＤ撮像装置やＣＭＯＳ撮像装置にて用いられる各種の回路）を用いて構成することができることは云うまでもない。図１７において、撮像素子１０１における参照番号「１０１」の表示は、１行のみとした。

駆動制御回路１１６は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスター・クロックに基づいて、垂直駆動回路１１２、カラム信号処理回路１１３及び水平駆動回路１１４の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、生成されたクロック信号や制御信号は、垂直駆動回路１１２、カラム信号処理回路１１３及び水平駆動回路１１４に入力される。

垂直駆動回路１１２は、例えば、シフトレジスタによって構成され、撮像領域１１１の各撮像素子１０１を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各撮像素子１０１における受光量に応じて生成した電流（信号）に基づく画素信号（画像信号）は、信号線（データ出力線）１１７，ＶＳＬを介してカラム信号処理回路１１３に送られる。

カラム信号処理回路１１３は、例えば、撮像素子１０１の列毎に配置されており、１行分の撮像素子１０１から出力される画像信号を撮像素子毎に黒基準画素（図示しないが、有効画素領域の周囲に形成される）からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅の信号処理を行う。カラム信号処理回路１１３の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１１８との間に接続されて設けられる。

水平駆動回路１１４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路１１３の各々を順次選択し、カラム信号処理回路１１３の各々から信号を水平信号線１１８に出力する。

出力回路１１５は、カラム信号処理回路１１３の各々から水平信号線１１８を介して順次供給される信号に対して、信号処理を行って出力する。

図１８に、実施例１～実施例３の撮像装置の構成例の一例を示すブロック図を示す。ここで、撮像装置１２０は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等である。撮像装置１２０は、レンズ群１２１、撮像素子１２２、ＤＳＰ（Digital Signal Pocessor）回路１２３、フレームメモリ１２４、表示部１２５、記録部１２６、操作部１２７、及び、電源部１２８から構成されている。ＤＳＰ回路１２３、フレームメモリ１２４、表示部１２５、記録部１２６、操作部１２７、及び、電源部１２８は、バスライン１２９を介して相互に接続されている。

レンズ群１２１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子１２２の撮像面上に結像させる。撮像素子１２２は、上述した各種撮像素子から構成されている。撮像素子１２２は、レンズ群１２１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して、画素信号としてＤＳＰ回路１２３に供給する。ＤＳＰ回路１２３は、撮像素子１２２から供給される画素信号に対して所定の画像処理を行い、画像処理後の画素信号をフレーム単位でフレームメモリ１２４に供給し、一時的に記憶させる。

表示部１２５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（ElectroLuminescence）パネル等のパネル型表示装置から成り、フレームメモリ１２４に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号に基づいて、画像を表示する。記録部１２６は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、フラッシュメモリ等から成り、フレームメモリ１２４に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号を読み出し、記録する。操作部１２７は、ユーザによる操作の下、撮像装置１２０が有する様々な機能について操作指令を発する。電源部１２８は、電源を、ＤＳＰ回路１２３、フレームメモリ１２４、表示部１２５、記録部１２６、及び、操作部１２７に対して、適宜、供給する。

電子機器は、画像取込部（光電変換部）に以上に説明した撮像装置を有すればよく、電子機器として、撮像装置１２０の他、撮像機能を有する携帯端末装置、画像取込部（画像読取部）に撮像装置１２０を有する複写機等を挙げることができる。

また、本開示の撮像素子から構成された固体撮像装置１３１を電子機器（カメラ）１３０に用いた例を、図１９に概念図として示す。電子機器１３０は、固体撮像装置１３１、光学レンズ１４０、シャッタ装置１４１、駆動回路１４２、及び、信号処理回路１４３を有する。光学レンズ１４０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１３１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１３１内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ装置１４１は、固体撮像装置１３１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路１４２は、固体撮像装置１３１の転送動作等及びシャッタ装置１４１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路１４２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１３１の信号転送を行う。信号処理回路１４３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。このような電子機器１３０では、固体撮像装置１３１における画素サイズの微細化及び転送効率の向上を達成することができるので、画素特性の向上が図られた電子機器１３０を得ることができる。固体撮像装置１３１を適用できる電子機器１３０としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュール等の撮像装置に適用可能である。

本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

図２０は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。

車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２０に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。

駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。

音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２０の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。

図２１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図２１では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。

撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図２１には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

また、例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。

図２２は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。

図２２では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。

内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ： Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。

ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。

表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。

光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。

入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。

処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタ層を設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

図２３は、図２２に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。

カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。

レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。

撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。

また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。

また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。

カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。

通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。

また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。

画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。

制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。

また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。

なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。

尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《撮像装置》
複数の撮像素子を有し、
各撮像素子は、
第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域、
Ｍ×Ｎ個の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
各光電変換領域に対応して設けられ、各光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する転送制御用電極、
第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極、並びに、
第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極、
を有し、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域において、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］は、第ｍ番目の光電変換領域と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御し、
第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域において、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］は、第ｎ番目の光電変換領域と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する撮像装置。
［Ａ０２］Ｍ＝２，Ｎ＝２であり、
各撮像素子は、
第１の方向に並置された第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域、並びに、第２の方向に第１の光電変換領域に隣接して配置された第３の光電変換領域、及び、第２の光電変換領域と第３の光電変換領域に隣接して配置された第４の光電変換領域、
第１の光電変換領域、第２の光電変換領域、第３の光電変換領域及び第４の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
第１の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第１の転送制御用電極、
第２の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第２の転送制御用電極、
第３の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第３の転送制御用電極、
第４の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第４の転送制御用電極、
第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極、
第３の光電変換領域と第４の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第１－Ｂの電荷移動制御電極、
第１の光電変換領域と第３の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第２－Ａの電荷移動制御電極、並びに、
第２の光電変換領域と第４の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第２－Ｂの電荷移動制御電極、
を有する［Ａ０１］に記載の撮像装置。
［Ａ０３］制御回路を更に備えており、
制御回路は、撮像時、第２の電荷移動制御電極が作動状態のとき、第１の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第１モード、及び、第１の電荷移動制御電極が作動状態のとき、第２の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第２モードに、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極の作動を制御する［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の撮像装置。
［Ａ０４］制御回路は、更に、撮像時、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第３モードに、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極の作動を制御する［Ａ０３］に記載の撮像装置。
［Ａ０５］制御回路は、撮像装置の姿勢情報に基づいて第１モードと第２モードとを切り替える［Ａ０３］又は［Ａ０４］に記載の撮像装置。
［Ａ０６］撮像装置の姿勢情報は、撮像装置が横方向に位置することを示す情報及び縦方向に位置することを示す情報である［Ａ０５］に記載の撮像装置。
［Ａ０７］光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度の最大値は、光電変換領域における不純物濃度の最大値よりも低い［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ａ０８］光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度が最大値を示す深さは、光電変換領域における不純物濃度が最大値を示す深さよりも浅い［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ａ０９］光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域の幅は、光電変換領域の幅よりも狭い［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ａ１０］（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極の動作電圧は同じである［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ａ１１］（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極の動作電圧は異なる［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｂ０１］《撮像素子》
第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域、
Ｍ×Ｎ個の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
各光電変換領域に対応して設けられ、各光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する転送制御用電極、
第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極、並びに、
第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極、
を有し、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域において、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］は、第ｍ番目の光電変換領域と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御し、
第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域において、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］は、第ｎ番目の光電変換領域と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する撮像素子。
［Ｂ０２］光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度の最大値は、光電変換領域における不純物濃度の最大値よりも低い［Ｂ０１］に記載の撮像装置。
［Ｂ０３］光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度が最大値を示す深さは、光電変換領域における不純物濃度が最大値を示す深さよりも浅い［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の撮像装置。
［Ｂ０４］光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域の幅は、光電変換領域の幅よりも狭い［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［Ｃ０１］《撮像素子の駆動方法》
第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域、
Ｍ×Ｎ個の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
各光電変換領域に対応して設けられ、各光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する転送制御用電極、
第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極、並びに、
第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極、
を有する撮像素子の駆動方法であって、
光電変換に基づき、Ｍ×Ｎ個の光電変換領域に電荷を蓄積させた後、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域において、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］を作動させ、第ｍ番目の光電変換領域と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域との間で電荷を移動させ、第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域において、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］を不作動として、第ｎ番目の光電変換領域と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を抑制し、次いで、第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域のＮ個の集合から、順次、転送制御用電極及び浮遊拡散層を介して画像信号を求め、又は、
光電変換に基づき、Ｍ×Ｎ個の光電変換領域に電荷を蓄積させた後、
第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域において、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］を不作動とし、第ｍ番目の光電変換領域と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷を抑制し、第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域において、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］を作動させ、第ｎ番目の光電変換領域と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域との間で電荷を移動させ、次いで、第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域のＭ個の集合から、順次、転送制御用電極及び浮遊拡散層を介して画像信号を求める撮像素子の駆動方法。

１０，１０’・・・撮像素子、２０・・・基体、２０Ａ・・・シリコン層（基体）の表面（おもてめん）、２０Ｂ・・・シリコン層（基体）の裏面、２１・・・素子分離構造、２２，２２₁₂，２２₁₃，２２₂₄，２２₃₄・・・境界領域、２３・・・絶縁膜、２４・・・層間絶縁層、２５・・・配線層、２６・・・絶縁層、２７・・・支持基板、３０・・・制御回路、ＰＤ，ＰＤ₁，ＰＤ₂，ＰＤ₃，ＰＤ₄・・・光電変換領域、ＦＤ・・・浮遊拡散層、ＴＧ，ＴＧ₁，ＴＧ₂，ＴＧ₃，ＴＧ₄・・・転送制御用電極、ＣＧ・・・電荷移動制御電極、ＣＧ₁₂・・・第１の電荷移動制御電極（第１－Ａの電荷移動制御電極）、ＣＧ₃₄・・・第１の電荷移動制御電極（第１－Ｂの電荷移動制御電極）、ＣＧ₁₃・・・第２の電荷移動制御電極（第２－Ａの電荷移動制御電極）、ＣＧ₂₄・・・第２の電荷移動制御電極（第２－Ｂの電荷移動制御電極）、ＣＦ・・・カラーフィルタ層、ＯＣＬ・・・オンチップ・マイクロレンズ

Claims (12)

1. 複数の撮像素子を有し、
   各撮像素子は、
   第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域、
   Ｍ×Ｎ個の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
   各光電変換領域に対応して設けられ、各光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する転送制御用電極、
   第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極、並びに、
   第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極、
   を有し、
   第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域において、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］は、第ｍ番目の光電変換領域と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御し、
   第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域において、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］は、第ｎ番目の光電変換領域と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する撮像装置。
2. Ｍ＝２，Ｎ＝２であり、
   各撮像素子は、
   第１の方向に並置された第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域、並びに、第２の方向に第１の光電変換領域に隣接して配置された第３の光電変換領域、及び、第２の光電変換領域と第３の光電変換領域に隣接して配置された第４の光電変換領域、
   第１の光電変換領域、第２の光電変換領域、第３の光電変換領域及び第４の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
   第１の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第１の転送制御用電極、
   第２の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第２の転送制御用電極、
   第３の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第３の転送制御用電極、
   第４の光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する第４の転送制御用電極、
   第１の光電変換領域と第２の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第１－Ａの電荷移動制御電極、
   第３の光電変換領域と第４の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第１－Ｂの電荷移動制御電極、
   第１の光電変換領域と第３の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第２－Ａの電荷移動制御電極、並びに、
   第２の光電変換領域と第４の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する第２－Ｂの電荷移動制御電極、
   を有する請求項１に記載の撮像装置。
3. 制御回路を更に備えており、
   制御回路は、撮像時、第２の電荷移動制御電極が作動状態のとき、第１の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第１モード、及び、第１の電荷移動制御電極が作動状態のとき、第２の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第２モードに、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極の作動を制御する請求項１に記載の撮像装置。
4. 制御回路は、更に、撮像時、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極が不作動状態とされる第３モードに、第１の電荷移動制御電極及び第２の電荷移動制御電極の作動を制御する請求項３に記載の撮像装置。
5. 制御回路は、撮像装置の姿勢情報に基づいて第１モードと第２モードとを切り替える請求項３に記載の撮像装置。
6. 撮像装置の姿勢情報は、撮像装置が横方向に位置することを示す情報及び縦方向に位置することを示す情報である請求項５に記載の撮像装置。
7. 光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度の最大値は、光電変換領域における不純物濃度の最大値よりも低い請求項１に記載の撮像装置。
8. 光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域における不純物濃度が最大値を示す深さは、光電変換領域における不純物濃度が最大値を示す深さよりも浅い請求項１に記載の撮像装置。
9. 光電変換領域と光電変換領域との間に位置する境界領域の幅は、光電変換領域の幅よりも狭い請求項１に記載の撮像装置。
10. （Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極の動作電圧は同じである請求項１に記載の撮像装置。
11. （Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極及び（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極の動作電圧は異なる請求項１に記載の撮像装置。
12. 第１の方向にＭ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＮ個、配列されたＭ×Ｎ個の光電変換領域、
    Ｍ×Ｎ個の光電変換領域において共有される浮遊拡散層、
    各光電変換領域に対応して設けられ、各光電変換領域において生成した電荷を浮遊拡散層に転送する転送制御用電極、
    第１の方向に配列されたＭ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｍ－１）×Ｎ個の第１の電荷移動制御電極、並びに、
    第２の方向に配列されたＮ個の光電変換領域の間での電荷の移動を制御する（Ｎ－１）×Ｍ個の第２の電荷移動制御電極、
    を有し、
    第１の方向に沿って配列されたＭ個の光電変換領域において、第ｍ番目の第１の電荷移動制御電極［但し、ｍは１乃至（Ｍ－１）のいずれかの整数］は、第ｍ番目の光電変換領域と第（ｍ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御し、
    第２の方向に沿って配列されたＮ個の光電変換領域において、第ｎ番目の第２の電荷移動制御電極［但し、ｎは１乃至（Ｎ－１）のいずれかの整数］は、第ｎ番目の光電変換領域と第（ｎ＋１）番目の光電変換領域との間での電荷の移動を制御する撮像素子。

Images