特許 7203364 固体撮像装置、距離測定装置および距離測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-04

(45)【発行日】2023-01-13

(54)【発明の名称】固体撮像装置、距離測定装置および距離測定方法

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/53 20230101AFI20230105BHJP

   H04N 25/779 20230101ALI20230105BHJP

【ＦＩ】

H04N5/353

H04N5/376 500

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021508561

(86)(22)【出願日】2019-03-27

(86)【国際出願番号】 JP2019013413

(87)【国際公開番号】W WO2020194615

(87)【国際公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-10-13

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 基範

(72)【発明者】

【氏名】春日 繁孝

【審査官】松永 隆志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８８８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０５３１２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１０４７９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１１２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１７０６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ５／２２５－５／３７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

行列状に配列された複数の画素と、
それぞれが、前記複数の画素の中の行方向に並んだ画素に共通に接続された、複数の第1信号線と、
前記複数の画素を露光させるために、前記第1信号線に電圧を供給するドライバ回路と、
を備え、
前記画素は、前記第1信号線を介して第１電圧の供給を受けたときは、前記画素から信号の出力を行う一方、前記第1信号線を介して第２電圧の供給を受けたときは、前記画素から信号を出力しないものであり、
前記ドライバ回路は、
前記複数の第１信号線の少なくとも１つに接続された第１ノードと、
前記第１ノードに電圧を出力するドライバ回路部とを備え、
前記ドライバ回路部は、
前記第１電圧の供給を受け、前記第１ノードに前記第１電圧を供給する第１キャパシタと、
前記第２電圧の供給を受け、前記第１ノードに前記第２電圧を供給する第２キャパシタと、
前記第１電圧と前記第１キャパシタとの間に設けられた第１スイッチトランジスタと、
前記第２電圧と前記第２キャパシタとの間に設けられた第２スイッチトランジスタと、
前記第１キャパシタと前記第１ノードとの間に設けられた第３スイッチトランジスタと、
前記第２キャパシタと前記第１ノードとの間に設けられた第４スイッチトランジスタと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。

【請求項2】

請求項１記載の固体撮像装置において、
前記第１電圧は、前記第２電圧よりも高い電圧であり、
前記第３スイッチトランジスタは、ソースに前記第１キャパシタが接続され、ドレインに前記第１ノードが接続されており、ゲートに受けた電圧によってオン状態およびオフ状態が切り替わる、Ｐ型ＭＯＳトランジスタであり、
前記第４スイッチトランジスタは、ソースに前記第２キャパシタが接続され、ドレインに前記第１ノードが接続され、ゲートに受けた電圧によってオン状態およびオフ状態が切り替わる、Ｎ型ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする固体撮像装置。

【請求項3】

請求項１記載の固体撮像装置において、
前記第２キャパシタの容量は、前記第１キャパシタの容量よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。

【請求項4】

請求項１記載の固体撮像装置において、
前記第１および第２スイッチトランジスタのゲートに接続されたゲート線をさらに備え、
前記第１スイッチトランジスタは、前記ゲート線を介してゲートに入力される電圧に従って、オン状態およびオフ状態が切り替わり、
前記第２スイッチトランジスタは、前記ゲート線を介してゲートに入力される電圧に従って、オン状態およびオフ状態が切り替わることを特徴とする固体撮像装置。

【請求項5】

請求項１記載の固体撮像装置において、
前記ドライバ回路は、前記第１ノードおよび前記ドライバ回路部を、前記複数の第１信号線のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする固体撮像装置。

【請求項6】

請求項５記載の固体撮像装置において、
複数の第２ノードを備え、前記複数の画素を行ごとに順次露光させるように、前記複数の第２ノードから前記第１電圧および前記第２電圧を出力するマルチプレクサと、
前記複数の第１信号線にそれぞれ設けられており、当該第１信号線の接続先を前記第１ノードまたは前記第２ノードに切り替える、複数の切替スイッチと
をさらに備えることを特徴とする固体撮像装置。

【請求項7】

請求項１記載の固体撮像装置において、
前記ドライバ回路における前記第３スイッチトランジスタおよび前記第４スイッチトランジスタを制御する補助ドライバ回路をさらに備え、
前記補助ドライバ回路は、
前記第３スイッチトランジスタまたは前記第４スイッチトランジスタのゲートに接続された第３ノードと、
第３電圧の供給を受け、前記第３ノードに前記第３電圧を供給する第３キャパシタと、
第４電圧の供給を受け、前記第３ノードに前記第４電圧を供給する第４キャパシタと、
前記第３電圧と前記第３キャパシタとの間に設けられた第５スイッチトランジスタと、
前記第４電圧と前記第４キャパシタとの間に設けられた第６スイッチトランジスタと、
前記第３キャパシタと前記第３ノードとの間に設けられた第７スイッチトランジスタと、
前記第４キャパシタと前記第３ノードとの間に設けられた第８スイッチトランジスタと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。

【請求項8】

請求項７記載の固体撮像装置において、
前記第３ノードは、前記第３スイッチトランジスタのゲートに接続されており、
前記第３スイッチトランジスタは、前記第３ノードからゲートに前記第４電圧が供給されたときは、オン状態となる一方、前記第３ノードからゲートに前記第３電圧が供給されたときは、オフ状態となることを特徴とすること固体撮像装置。

【請求項9】

請求項７記載の固体撮像装置において、
前記第３ノードは、前記第４スイッチトランジスタのゲートに接続されており、
前記第４スイッチトランジスタは、前記第３ノードからゲートに前記第３電圧が供給されたときは、オン状態となる一方、前記第３ノードからゲートに前記第４電圧が供給されたときは、オフ状態となることを特徴とすること固体撮像装置。

【請求項10】

請求項１記載の固体撮像装置において、
前記画素は、
光電変換部と、
トランスファゲートトランジスタと
を含み、
前記光電変換部は、入射光を信号電荷に変換し、
前記トランスファゲートトランジスタは、ゲートに前記第１信号線が接続されており、ゲートに前記第１電圧が供給されたとき、前記光電変換部により生成された信号電荷をフローティングディフュージョンに転送することを特徴とする固体撮像装置。

【請求項11】

請求項１０記載の固体撮像装置において、
前記画素は、オーバーフロートランジスタをさらに含み、
前記オーバーフロートランジスタは、ゲートに前記第１信号線が接続されており、ゲートに前記第１電圧が供給されたとき、前記光電変換部により生成された信号電荷を排出することを特徴とする固体撮像装置。

【請求項12】

請求項１０記載の固体撮像装置において、
前記光電変換部は、アバランシェフォトダイオードであることを特徴とする固体撮像装置。

【請求項13】

請求項１０記載の固体撮像装置において、
第２信号線と、
マルチプレクサと、
前記画素から出力される信号電荷を列方向に転送する垂直シフトレジスタと、
をさらに備え、
前記画素は、ゲートに前記第２信号線が接続されており、ゲートに出力信号を受けたとき、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョンから前記垂直シフトレジスタに出力する選択トランジスタをさらに含み、
前記マルチプレクサは、前記第２信号線に接続され、前記第２信号線を介して、前記選択トランジスタに出力信号を送信し、
前記第１信号線は、第２信号線よりも配線幅が広いことを特徴とする固体撮像装置。

【請求項14】

請求項１記載の固体撮像装置と、
光源と、
を備える距離測定装置であって、
前記光源の発光時間は、前記第１および第２スイッチトランジスタがオン状態となる時時間よりも短いことを特徴とする距離測定装置。

【請求項15】

請求項１記載の固体撮像装置と、
光源と、
を備える距離測定装置であって、
前記光源を発光時、および、前記ドライバ回路による前記画素の露光時に、前記第１および第２スイッチトランジスタはオフ状態であることを特徴とする距離測定装置。

【請求項16】

請求項１記載の固体撮像装置と、光源とを用いた距離測定方法であって、
前記第１スイッチトランジスタをオン状態にして、前記第１キャパシタを前記第１電圧まで充電するとともに、前記第２スイッチトランジスタをオン状態にして、前記第２キャパシタを前記第２電圧まで充電する第１ステップと、
前記第１スイッチトランジスタをオフ状態にして、前記第１キャパシタの充電を終了するとともに、前記第２スイッチトランジスタをオフ状態にして、前記第２キャパシタの充電を終了する第２ステップと、
前記光源を発光させる第３ステップと
前記第３スイッチトランジスタをオン状態にして、前記第１キャパシタから前記画素へ、前記第１信号線を介して、前記第１電圧を供給する第４ステップと、
前記第３スイッチトランジスタをオフ状態にするとともに、前記第４スイッチトランジスタをオン状態にして、前記第２キャパシタから前記画素へ、前記第１信号線を介して、前記第２電圧を供給する第５ステップと、
を含む距離測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、距離情報の取得が可能に構成された固体撮像装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、固体撮像装置は画像を高感度、高精細に撮像することに注力されてきたが、それに加えて固体撮像装置からの距離情報も取得できる機能を併せ持つものも近年登場してきた。画像に距離情報が加われば固体撮像装置の撮影対象の３次元的な情報が感知できることになる。例えば、人物を撮影すれば、しぐさ（ジェスチャー）を３次元的に検知できるので、様々な機器の入力装置として使用できる。さらに例示すると、自動車に搭載すれば自車の周囲に存在する物体・人物との距離を認識できるので衝突防止や自動運転などに応用できる。

【0003】

固体撮像装置から物体までの距離測定に使用される数々の方法の中に、光を固体撮像装置付近から物体に向けて照射されてから、物体により反射し固体撮像装置に帰還するまでの時間を測定するＴＯＦ（Time Of flight）法がある。

【0004】

ＴＯＦ法を固体撮像装置に適用するためには、光源の変調もしくはパルス発射時刻に同期して画素全体を同時に露光、すなわちグローバルシャッタ機能が必須となる。さらに、数ｍ以下の精度で物体までの距離を検知するためには、前記グローバルシャッタを１０ｎｓ以下の速度で動作させる必要がある。

【0005】

全画素に対して高速なグローバルシャッタ機能を提供する回路（ドライバ回路）についての技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１では、画素に対してゲート駆動回路を設けることによって、画素に供給される電圧を第１電圧から第３電圧に高速で切り替えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１２－２１７０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１の技術では、電圧源から画素までの間の配線抵抗が画素の配置位置に応じて大きく異なってしまう。例えば、画素アレイの端部に配置された行よりも中央部に配置された行の方が、配線抵抗の抵抗値が大きくなる。すなわち、画素が配置された位置により配線抵抗の抵抗値が異なるため、スイッチを切り替えたときの瞬間的な挙動が画素によって異なる。その結果、全ての画素を同時に制御することができず、画素の位置によりグローバルシャッタの時刻にずれが生じてしまうおそれがあり、距離検知に影響してしまうおそれがある。

【0008】

本開示はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画素の駆動タイミングのずれを抑えつつ、画素の駆動を高速化した固体撮像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様に係る固体撮像装置は、行列状に配列された複数の画素と、それぞれが、前記複数の画素の中の行方向に並んだ画素に共通に接続された、複数の第1信号線と、前記複数の画素を露光させるために、前記第1信号線に電圧を供給するドライバ回路と、を備える。前記画素は、前記第1信号線を介して第１電圧の供給を受けたときは、前記画素から信号の出力を行う一方、前記第1信号線を介して第２電圧の供給を受けたときは、前記画素から信号を出力しないものである。前記ドライバ回路は、前記複数の第１信号線の少なくとも１つに接続された第１ノードと、前記第１ノードに電圧を出力するドライバ回路部とを備える。前記ドライバ回路部は、前記第１電圧の供給を受け、前記第１ノードに前記第１電圧を供給する第１キャパシタと、前記第２電圧の供給を受け、前記第１ノードに前記第２電圧を供給する第２キャパシタと、前記第１電圧と前記第１キャパシタとの間に設けられた第１スイッチトランジスタと、前記第２電圧と前記第２キャパシタとの間に設けられた第２スイッチトランジスタと、前記第１キャパシタと前記第１ノードとの間に設けられた第３スイッチトランジスタと、前記第２キャパシタと前記第１ノードとの間に設けられた第４スイッチトランジスタとを備える。

【発明の効果】

【0010】

この構成によれば、画素の駆動タイミングのずれを抑えつつ、画素の駆動を高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る距離測定装置の構成例を示す概略図。

【図2】第１実施形態に係る固体撮像装置の回路図。

【図3】第１実施形態に係る固体撮像装置が同時露光を行う際の動作シーケンスを示す図。

【図4】第２実施形態に係る距離測定装置の構成例を示す概略図。

【図5】第２実施形態に係る補助ドライバ回路の回路図。

【図6】図３の露光期間における補助ゲートドライバの動作シーケンスを示す図。

【図7】第３実施形態に係る固体撮像装置の回路図。

【図8】第３実施形態に係る固体撮像装置における画素の回路図。

【図9】第３実施形態に係る距離測定装置が同時露光を行う際の動作シーケンスを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。例えば、具体的なブロック構成や回路構成を開示し、それを参照しながら説明するが、開示した構成はあくまでも一例であり、これに限られるわけではない。

【0013】

（第１の実施形態）
－距離測定装置の構成－
図１は第１実施形態に係る距離測定装置の構成例を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る距離測定装置は、固体撮像装置１と、信号処理装置２と、計算機３と、光源４とを備える。

【0014】

固体撮像装置１は、画素アレイ１１と、垂直シフトレジスタ１２と、マルチプレクサ１３と、ドライバ回路１４と、列回路１５と、水平シフトレジスタ１６と、出力アンプ１７とを備える。

【0015】

画素アレイ１１には、画素１００が行列状に配列されている。各画素１００は、マルチプレクサ１３またはドライバ回路１４から入力される電圧に従って、露光を行う。また、各画素１００は、マルチプレクサ１３から入力される選択信号に従って、露光結果を示す電圧信号を出力する。以下の説明では、画素アレイ１１は、Ｎ行の画素１００を含むものとする。

【0016】

垂直シフトレジスタ１２は、画素１００から出力された（画素１００から後述する垂直信号線１２１に出力された）電圧信号を列方向、すなわち、列回路１５に転送する。また、垂直シフトレジスタ１２は、画素アレイ１１の行ごとに、画素１００から露光結果を示す電圧信号を順次出力させるため、画素アレイ１１内の特定の行の画素１００を選択する。垂直シフトレジスタ１２は、画素アレイ１１のうち選択した行を示すアドレス信号をマルチプレクサ１３に出力する。

【0017】

マルチプレクサ１３は、垂直シフトレジスタ１２から入力されたアドレス信号に従って、画素１００から信号電荷を出力させるため、画素１００に電圧を供給する。また、マルチプレクサ１３は、画素１００を行ごとに順次露光させるローリングシャッタを実行するために、画素１００に電圧を供給する。

【0018】

ドライバ回路１４は、画素アレイ１１に含まれる全画素１００を同時露光させるために、画素１００に電圧を供給する。

【0019】

列回路１５は、垂直シフトレジスタ１２から転送される電圧信号を受け、各画素１００で異なるオフセット成分を除去するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理などを行い、水平シフトレジスタ１６に出力する。

【0020】

水平シフトレジスタ１６は、列回路１５から出力される信号を順次出力アンプ１７に転送する。

【0021】

出力アンプ１７は、水平シフトレジスタ１６から順次入力される信号を増幅し信号処理装置２に出力する。

【0022】

信号処理装置２は、アナログフロントエンド２１と、ロジック・メモリ２２とを備える。

【0023】

アナログフロントエンド２１は、固体撮像装置１の出力アンプ１７から出力された信号をアナログ形式からデジタル形式に変換する。また、アナログフロントエンド２１は、デジタル形式に変換した信号を、ロジック・メモリ２２に出力する。なお、アナログフロントエンド２１は必要に応じて、出力アンプ１７から出力された信号の順序を入れ替えてもよい。

【0024】

ロジック・メモリ２２は、アナログフロントエンド２１から受けた信号に基づき、距離信号を生成する。生成された距離信号は、計算機３に出力される。

【0025】

計算機３は、例えば、コンピュータ等であり、ロジック・メモリ２２から入力される距離信号に基づいて、固体撮像装置１の周囲の三次元情報を構成する。なお、信号処理装置２が距離信号に基づいて、固体撮像装置１の周囲の三次元情報を構成してもよい。

【0026】

光源４は、三次元情報を得たい箇所に光を投射する。光源４には、必要に応じて、光を拡散することにより三次元情報を得たい箇所全体に光を照射する機構が内蔵されている。光源４からは、時間方向にパルス状の光（以下、単にパルス光という）が出力される。パルス光の出力時刻や幅は、ロジック・メモリ２２によって制御される。

【0027】

－固体撮像装置の構成－
図２は固体撮像装置の回路図を示す。なお、図２では、ドライバ回路１４の説明をしやすくするために、固体撮像装置１の一部を省略して図示している。また、図２では、ｋ，ｋ＋１行目の画素１００に入力される選択信号を、それぞれ、選択信号φＳＥＬ（ｋ）、φＳＥＬ（ｋ＋１）として図示しており、ｋ，ｋ＋１行目の画素１００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮを、それぞれ、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ）、Ｖ_ＴＲＮ（ｋ＋１）として図示している。

【0028】

図２に示すように、行方向に並んだ画素１００が、同じ第１信号線２０１および第２信号線２０２に接続されている。また、列方向に並んだ画素１００が、同じ垂直信号線１２１に接続されている。第１信号線２０１は、切替スイッチ２１１と接続されている。切替スイッチ２１１は、スイッチ信号φＧＳＷを受け、第１信号線２０１の接続先を、ドライバ回路１４の第１ノード３０２、および、マルチプレクサ１３の第２ノード１３１のいずれか一方に切り替える。具体的に、切替スイッチ２１１は、スイッチ信号φＧＳＷがハイレベルのときは、第１信号線２０１の接続先を、ドライバ回路１４の第１ノード３０２に切り替える一方、スイッチ信号φＧＳＷがローレベルのときは、第１信号線２０１の接続先を、マルチプレクサ１３の第２ノード１３１に切り替える。なお、第１信号線２０１の配線幅は、第２信号線２０２の配線幅よりも広い。

【0029】

ドライバ回路１４は、外部に設けられた、第１電源２２１から第１電圧の供給を受け、第２電源２２２から第１電圧より低い第２電圧の供給を受ける。また、ドライバ回路１４は、第１ゲート線２３１を介して、外部からチャージ信号φＣＨＧを受ける。ドライバ回路１４は、第２および第３ゲート線２３２，２３３を介して、第１オン信号φＯＮおよび第２オフ信号φＯＦＦをそれぞれ受ける。

【0030】

また、ドライバ回路１４は、複数のドライバ回路部３０１と、複数の第１ノード３０２とを備える。ドライバ回路１４には、各第１信号線２０１に対応するように、ドライバ回路部３０１と第１ノード３０２とが設けられている。

【0031】

ドライバ回路部３０１は、第１スイッチトランジスタ３０３と、第２スイッチトランジスタ３０４と、第１キャパシタ３０５と、第２キャパシタ３０６と、第３スイッチトランジスタ３０７と、第４スイッチトランジスタ３０８と、第１ノード３０２とを備える。第１および第２スイッチトランジスタ３０３，３０４、ならびに、第４スイッチトランジスタ３０８は、Ｎ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであり、第３スイッチトランジスタ３０７は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタである。

【0032】

第１スイッチトランジスタ３０３は、ソースが第１電源２２１に、ゲートが第１ゲート線２３１に、ドレインが第１キャパシタ３０５の一端および第３スイッチトランジスタ３０７のソースにそれぞれ接続されている。第２スイッチトランジスタ３０４は、ソースが第２電源２２２に、ゲートが第１ゲート線２３１に、ドレインが第２キャパシタ３０６の一端および第４スイッチトランジスタ３０８のソースにそれぞれ接続されている。第１および第２キャパシタ３０５，３０６は、それぞれ、他端が接地電源に接続されている。第３スイッチトランジスタ３０７は、ゲートが第２ゲート線２３２に、ドレインが第１ノード３０２および第４スイッチトランジスタ３０８のドレインにそれぞれ接続されている。第４スイッチトランジスタ３０８は、ゲートが第３ゲート線２３３に接続されている。

【0033】

ここで、第１および第２スイッチトランジスタ３０３，３０４のゲートには、それぞれ、第１ゲート線２３１を介して、チャージ信号φＣＨＧが与えられる。また、第３スイッチトランジスタ３０７のゲートには、第２ゲート線２３２を介して、第１オン信号φＯＮがそれぞれ与えられる。また、第４スイッチトランジスタ３０８のゲートには、第３ゲート線２３３を介して、第１オフ信号φＯＦＦが与えられる。すなわち、チャージ信号φＣＨＧによって、第１および第２スイッチトランジスタ３０３，３０４のオン状態およびオフ状態が切り替えられる。また、第１オン信号φＯＮによって、第３スイッチトランジスタ３０７のオン状態およびオフ状態が切り替えられる。また、第１オフ信号φＯＦＦによって、第４スイッチトランジスタ３０８のオン状態およびオフ状態が切り替えられる。

【0034】

マルチプレクサ１３は、複数の第２ノード１３１を備える。第２ノード１３１は、各第１信号線２０１に対応するように設けられている。また、ローリングシャッタ方式により画素１００を露光させる場合、切替スイッチ２１１により、第１信号線２０１の接続先が、マルチプレクサ１３の第２ノード１３１に切り替えられる。このとき、マルチプレクサ１３は画素１００を行ごとに順次露光させるように、第２ノード１３１に第１電圧および第２電圧を供給する。

【0035】

また、マルチプレクサ１３は、垂直シフトレジスタ１２からアドレス信号φａｄｒを受けて、第２信号線２０２を介して、画素１００に選択信号φＳＥＬを出力する。例えば、１行目の画素１００が垂直シフトレジスタ１２により選択されたことをアドレス信号φａｄｒが示す場合、マルチプレクサ１３は、１行目の画素１００が接続された第２信号線２０２に、ハイレベルの選択信号φＳＥＬを出力する。

【0036】

図２に示すように、画素１００は、フォトダイオード１０１と、トランスファゲートトランジスタ１０２と、選択トランジスタ１０３とを備える。なお、画素１００には、画素１００内の信号電荷をリセットするリセットトランジスタ等が含まれるが、説明を簡潔にするため、図２では省略して図示している。

【0037】

フォトダイオード１０１は、入射光に応じて信号電荷を生成する。

【0038】

トランスファゲートトランジスタ１０２は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタであり、ソースがフォトダイオード１０１に、ゲートが第１信号線２０１に接続されている。トランスファゲートトランジスタ１０２は、フォトダイオード１０１が生成した信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。ここで、トランスファゲートトランジスタ１０２は、第１信号線２０１を介して、第１電圧が供給されたときは、フォトダイオード１０１が生成した信号電荷の転送を行う一方、第１信号線２０１を介して、第２電圧が供給されたときは、フォトダイオード１０１が生成した信号電荷の転送を行わない。すなわち、トランスファゲートトランジスタ１０２は、ゲートに入力されるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮに従って、信号電荷の転送を行う。したがって、画素１００は、第１信号線２０１を介して、第１電圧の供給を受けたときは、画素１００から信号の出力を行う一方、第１信号線２０１を介して、第２電圧が供給されたときは、画素１００から信号の出力を行わない。

【0039】

選択トランジスタ１０３は、Ｎ型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートに入力される選択信号φＳＥＬに従って、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された信号電荷に基づいた電圧信号を、垂直信号線１２１に出力する。例えば、選択トランジスタ１０３は、ソースがフローティングディフュージョンＦＤに、ゲートが第２信号線２０２に、ドレインが垂直信号線１２１にそれぞれ接続されている。すなわち、選択トランジスタ１０３は、マルチプレクサ１３から入力される選択信号φＳＥＬがハイレベルのとき、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された信号電荷に応じた電圧信号を垂直信号線１２１に出力する。

【0040】

図３は固体撮像装置が同時露光（グローバルシャッタ）を行う際の動作シーケンスを示す。図３に示すように、同時露光を行う場合、固体撮像装置１は、露光期間に示す動作を複数回行った後に、読出期間に示す動作を行う。固体撮像装置１は、露光期間において、画素１００の同時露光を行い、読出期間において、画素１００から露光結果を示す電圧信号の出力を行う。

【0041】

まず、露光期間における固体撮像装置１の動作を説明する。

【0042】

時刻ｔ１より前の初期状態では、チャージ信号φＣＨＧ、スイッチ信号φＧＳＷ、第１オフ信号φＯＦＦ、選択信号φＳＥＬ（ｋ），φＳＥＬ（ｋ＋１）が、それぞれ、ローレベルであり、第１オン信号φＯＮがハイレベルである。また、マルチプレクサ１３の第２ノード１３１には接地電圧が供給されている。また、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ），Ｖ_ＴＲＮ（ｋ＋１）を含む１～Ｎ行目の画素１００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮは、それぞれ接地電圧である。

【0043】

時刻ｔ１において、チャージ信号φＣＨＧがハイレベルとなる。このとき、第１および第２スイッチトランジスタ３０３，３０４が、それぞれオン状態となり、第１電源２２１と第１キャパシタ３０５とが接続されるとともに、第２電源２２２と第２キャパシタ３０６とが接続される。このため、第１電源２２１から第１キャパシタ３０５に第１電圧が供給され、第２電源２２２から第２キャパシタ３０６に第２電圧が供給される。すなわち、時刻ｔ１において、第１および第２キャパシタ３０５，３０６の充電が開始される。

【0044】

時刻ｔ２において、チャージ信号φＣＨＧがローレベルとなる。このとき、第１および第２スイッチトランジスタ３０３，３０４が、それぞれオフ状態となり、第１電源２２１から第１キャパシタ３０５への第１電圧の供給が停止されるとともに、第２電源２２２から第２キャパシタ３０６への第２電圧の供給が停止される。すなわち、時刻ｔ２において、第１および第２キャパシタ３０５，３０６の充電がそれぞれ終了する。

【0045】

時刻ｔ３において、スイッチ信号φＧＳＷがハイレベルとなる。このとき、切替スイッチ２１１により、第１信号線２０１の接続先が、マルチプレクサ１３の第２ノード１３１からドライバ回路１４の第１ノード３０２に切り替えられる。

【0046】

時刻ｔ４において、第１オン信号φＯＮがローレベルとなる。このとき、第３スイッチトランジスタ３０７がオン状態となり、第１キャパシタ３０５と第１ノード３０２とが接続されるため、第１信号線２０１を介して、第１キャパシタ３０５からトランスファゲートトランジスタ１０２のゲートに第１電圧が供給される。このため、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ），Ｖ_ＴＲＮ（ｋ＋１）を含む、１～Ｎ行目の画素１００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮが、それぞれ第１電圧となり、１～Ｎ行目の画素１００におけるトランスファゲートトランジスタ１０２がオン状態となる。すなわち、時刻ｔ４において、トランスファゲートトランジスタ１０２は、フォトダイオード１０１が生成した信号電荷の転送を開始するため、１～Ｎ行目の画素１００から信号が出力される。したがって、時刻ｔ４において、画素１００の同時露光が開始される。

【0047】

時刻ｔ５において、第１オン信号φＯＮ、第１オフ信号φＯＦＦがそれぞれハイレベルとなる。このとき、第３スイッチトランジスタ３０７がオフ状態となり、第１キャパシタ３０５から第１ノード３０２への第１電圧の供給が停止される。また、第４スイッチトランジスタ３０８がオン状態となり、第２キャパシタ３０６と第１ノード３０２とが接続されるため、第１信号線２０１を介して、第２キャパシタ３０６からトランスファゲートトランジスタ１０２のゲートに第２電圧が供給される。このため、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ），Ｖ_ＴＲＮ（ｋ＋１）を含む、１～Ｎ行目の画素１００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮが、それぞれ第２電圧となり、トランスファゲートトランジスタ１０２がオフ状態となる。すなわち、時刻ｔ５において、トランスファゲートトランジスタ１０２は、フォトダイオード１０１が生成した信号電荷の転送を停止するため、１～Ｎ行目の画素１００からの信号の出力が停止される。したがって、時刻ｔ５において、画素１００の同時露光が終了される。

【0048】

ここで、時刻ｔ５において、第３スイッチトランジスタ３０７と第４スイッチトランジスタ３０８とが同時にオンになる瞬間が生じるため、第２キャパシタ３０６に蓄積された電荷の一部が第１キャパシタ３０５に流れ込むことにより、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ），Ｖ_ＴＲＮ（ｋ＋１）を含む、１～Ｎ行目の画素１００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮが完全に第２電圧になりきらない。しかし、このときのトランスファゲートトランジスタ１０２のゲート電圧Ｖ_ＴＲＮが、トランスファゲートトランジスタ１０２のしきい値電圧以下であれば、信号電荷の転送を停止することができる。

【0049】

時刻ｔ６において、第１オフ信号φＯＦＦがローレベルとなる。このとき、第４スイッチトランジスタ３０８がオフ状態になり、第２キャパシタ３０６から第１ノード３０２への第２電圧の供給が停止される。

【0050】

時刻ｔ７において、スイッチ信号φＧＳＷがローレベルとなる。このとき、切替スイッチ２１１により、第１信号線２０１の接続先が、ドライバ回路１４の第１ノード３０２からマルチプレクサ１３の第２ノード１３１に切り替えられる。このため、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ），Ｖ_ＴＲＮ（ｋ＋１）を含む、１～Ｎ行目の画素１００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮがそれぞれ第２電圧から接地電圧となる。

【0051】

時刻ｔ７の後、所定回数、露光期間の動作が行われる。

【0052】

次に、読出期間における固体撮像装置１の動作を説明する。ここでは、読出期間において、ｋ，ｋ＋１行目に並んだ画素１００から露光結果に応じた電圧信号の読み出しを行う場合における固体撮像装置１の動作を説明する。

【0053】

時刻ｔ８において、選択信号φＳＥＬ（ｋ）がハイレベルとなる。このとき、ｋ行目に並んだ画素１００の選択トランジスタ１０３がオン状態となり、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された信号電荷に応じた電圧信号が垂直信号線１２１に出力される。

【0054】

時刻ｔ９において、選択信号φＳＥＬ（ｋ）がローレベルとなる。このとき、選択トランジスタ１０３がオフ状態となり、ｋ行目に並んだ画素１００からの電圧信号の出力が終了する。

【0055】

時刻ｔ９の後、ｋ＋１行目に配置された画素１００に対しても、ｋ行目に配置された画素と同様に、信号電荷の出力が行われる。このように、読出期間において、行ごとに画素１００の電圧信号の出力が行われる。

【0056】

以上の構成により、第１スイッチトランジスタ３０３は、第１電源２２１と第１キャパシタ３０５との間に設けられ、チャージ信号φＣＨＧを受けて、オン状態およびオフ状態が切り替えられる。第２スイッチトランジスタ３０４は、第２電源２２２と第２キャパシタ３０６との間に設けられ、チャージ信号φＣＨＧを受けて、オン状態およびオフ状態が切り替えられる。第３スイッチトランジスタ３０７は、第１キャパシタ３０５と第１ノード３０２の間に設けられ、第１オン信号φＯＮを受けて、オン状態およびオフ状態が切り替えられる。第４スイッチトランジスタ３０８は、第２キャパシタ３０６と第１ノード３０２の間に設けられ、第１オフ信号φＯＦＦを受けて、オン状態およびオフ状態が切り替えられる。すなわち、第１スイッチトランジスタ３０３によって、第１電源２２１と第１キャパシタ３０５とを接続することにより、第１キャパシタ３０５を第１電圧まで充電することができる。第２スイッチトランジスタ３０４によって、第２電源２２２と第２キャパシタ３０６とを接続することにより、第２キャパシタ３０６を第２電圧まで充電することができる。また、第１スイッチトランジスタ３０３によって第１電源２２１から第１キャパシタ３０５への第１電圧の供給を停止し、第３スイッチトランジスタ３０７によって第１キャパシタ３０５と第１ノード３０２とを接続することにより、第１ノード３０２および第１信号線２０１を介して、第１キャパシタ３０５から画素１００に第１電圧が供給することができ、画素１００に信号電荷の転送、すなわち、画素１００から信号を出力させることができる。また、第２スイッチトランジスタ３０４によって第２電源２２２から第２キャパシタ３０６への第２電圧の供給を停止し、第４スイッチトランジスタ３０８によって第２キャパシタ３０６と第１ノード３０２とを接続することにより、第１ノード３０２および第１信号線２０１を介して、第２キャパシタ３０６から画素１００に第２電圧が供給され、画素１００に信号電荷の転送の停止、すなわち、画素１００からの信号の出力を停止させることができる。したがって、画素１００に第１電圧が供給されるとき、画素１００は、第１電源２２１と接続されず、第１キャパシタ３０５と接続される。また、画素１００に第２電圧が供給されるとき、画素１００は、第２電源２２２と接続されず、第２キャパシタ３０６と接続される。このため、第１および第２電圧の供給源から画素１００までの配線長が短くなり、画素１００の高速駆動が可能となる。また、第１および第２キャパシタ３０５，３０６から画素１００までの配線以外の配線に係る寄生成分の影響を受けないので、複数の画素１００に対する駆動タイミングのずれを抑えることができる。これにより、画素１００の駆動タイミングのずれを抑えつつ、画素１００の駆動を高速化することができる。

【0057】

また、第１電圧は第２電圧よりも高い電圧である。また、第３スイッチトランジスタ３０７はＰ型ＭＯＳトランジスタであり、第４スイッチトランジスタ３０８はＮ型ＭＯＳトランジスタである。これにより、第１キャパシタ３０５に第１電圧が充電されているとき、第３スイッチトランジスタ３０７のゲートに第１電圧よりも低い電圧を供給することにより、第３スイッチトランジスタ３０７を駆動させることができる。また、第２キャパシタ３０６に第２電圧が充電されているとき、第４スイッチトランジスタ３０８のゲートに第２電圧よりも高い電圧を供給することにより、第４スイッチトランジスタ３０８を駆動させることができる。したがって、第３および第４スイッチトランジスタ３０７，３０８の駆動に要する電圧の範囲を抑えることができる。

【0058】

また、第２キャパシタ３０６の容量は、第１キャパシタ３０５の容量よりも大きい。これにより、時刻ｔ５において、第１オン信号φＯＮがハイレベルになるタイミングが、第１オフ信号φＯＦＦがハイレベルとなるタイミングよりも遅くなったとしても、第２キャパシタ３０６の容量が第１キャパシタ３０５の容量よりも大きいため、画素１００に第２電圧を素早く供給することができる。

【0059】

また、第１および第２キャパシタ３０５，３０６の充電時間、すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間は、特に制限がなく、例えば、数μｓに設定してもよい。このため、第１電源２２１から第１キャパシタ３０５までの配線抵抗、および、第２電源２２２から第２キャパシタ３０６までの配線抵抗を抑えるようなレイアウトを行う必要がない。これにより、第１電源２２１から第１キャパシタ３０５までの配線の配線幅、および、第２電源２２２から第２キャパシタ３０６までの配線の配線幅を広くする必要がなくなるため、固体撮像装置１のレイアウト面積を圧迫することがない。例えば、第１および第２キャパシタ３０５，３０６の容量が数ｐＦである場合、各配線抵抗が数ｋΩとなってもよい。

【0060】

なお、第１および第２キャパシタ３０５，３０６により、行方向に並んだ画素１００のトランスファゲートトランジスタ１０２を駆動させるため、第１および第２キャパシタ３０５，３０６の容量は、それぞれ、第１ノード３０２から画素１００までに含まれる寄生容量の総和よりも大きくする必要がある。

【0061】

また、各画素１００を１ｎｓ程度で高速動作させるためには、第３および第４スイッチトランジスタ３０７，３０８からトランスファゲートトランジスタ１０２のゲートまでの配線抵抗を十分小さくしなければならない。例えば、画素１００のサイズが行方向および列方向に１０μｍ程度で、画素１００の列数が１０００程度であるとすると、第１信号線２０１の配線幅を５００ｎｍ～１μｍ程度にする必要がある。また、トランスファゲートトランジスタ１０２の容量値を０．５ｐＦ、第１信号線２０１の、シート抵抗を０．１Ωとし、配線幅を１μｍとすれば、第１信号線２０１の配線抵抗は１ｋΩとなるため、時定数が０．５ｎｓとなり、１ｎｓで高速動作させることができる。

【0062】

また、選択トランジスタ１０３が高速で駆動する必要がないため、第２信号線２０２の配線幅を、第１信号線２０１の配線幅よりも狭く形成することができる。これにより、フォトダイオード１０１の光入射のための開口幅を確保することができる。

【0063】

なお、本実施形態では、１つの第１信号線２０１に対して、１つのドライバ回路部３０１が設けられているが、これに限られない。複数の第１信号線２０１に対して、１つのドライバ回路部３０１が設けられていてもよい。

【0064】

（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係る距離測定装置の構成例を示す概略図であり、図５は補助ドライバ回路の回路図である。図４に示すように、固体撮像装置１は、補助ドライバ回路１８をさらに備える。

【0065】

補助ドライバ回路１８は、第２および第３ゲート線２３２，２３３を介して、ドライバ回路１４に第１オン信号φＯＮおよび第１オフ信号φＯＦＦをそれぞれ出力するものである。

【0066】

具体的に、補助ドライバ回路１８は、外部に設けられた第３および第４電源２２３，２２４から電圧の供給を受ける。第３電源２２３は第３電圧の供給を行い、第４電源２２４は第３電圧より低い第４電圧の供給を行う。なお、第３および第４電圧は、第１および第２電圧とそれぞれ同一でもよいし、それぞれ異なってもよい。

【0067】

また、補助ドライバ回路１８は、第１オン信号φＯＮを生成するオン信号生成回路１９と、第１オフ信号φＯＦＦを生成するオフ信号生成回路２０とを備える。

【0068】

オン信号生成回路１９は、第３ノード４０２ａと、第５スイッチトランジスタ４０３ａと、第６スイッチトランジスタ４０４ａと、第３キャパシタ４０５ａと、第４キャパシタ４０６ａと、第７スイッチトランジスタ４０７ａと、第８スイッチトランジスタ４０８ａとを備える。なお、第３および第６スイッチトランジスタ４０３ａ，４０４ａ、ならびに、第８スイッチトランジスタ４０８ａは、Ｎ型のＭＯＳトランジスタであり、第７スイッチトランジスタ４０７ａは、Ｐ型のＭＯＳトランジスタである。

【0069】

第５スイッチトランジスタ４０３ａは、ソースが第３電源２２３に、ドレインが第３キャパシタ４０５ａの一端および第７スイッチトランジスタ４０７ａのソースにそれぞれ接続されており、ゲートにチャージ信号φＣＨＧを受ける。第６スイッチトランジスタ４０４ａは、ソースが第４電源２２４に、ドレインが第４キャパシタ４０６ａの一端および第８スイッチトランジスタ４０８ａのソースにそれぞれ接続されており、ゲートにチャージ信号φＣＨＧを受ける。第３および第４キャパシタ４０５ａ，４０６ａは、それぞれ、他端が接地電源に接続されている。第７スイッチトランジスタ４０７ａは、ドレインが第３ノード４０２ａおよび第８スイッチトランジスタ４０８ａのドレインにそれぞれ接続されており、ゲートに第２オン信号φｄＯＮを受ける。第８スイッチトランジスタ４０８ａは、ゲートに第２オフ信号φｄＯＦＦを受ける。第３ノード４０２ａは、第２ゲート線２３２に接続されており、第２ゲート線２３２を介して、ドライバ回路１４の第３スイッチトランジスタ３０７に接続されている。

【0070】

オフ信号生成回路２０は、オン信号生成回路１９とほぼ同様に構成されるが、第７および第８スイッチトランジスタのゲートに入力される信号と、第３ノードの接続先が異なる。

【0071】

具体的に、オフ信号生成回路２０は、第３ノード４０２ｂと、第５スイッチトランジスタ４０３ｂと、第６スイッチトランジスタ４０４ｂと、第３キャパシタ４０５ｂと、第４キャパシタ４０６ｂと、第７スイッチトランジスタ４０７ｂと、第８スイッチトランジスタ４０８ｂとを備える。第７スイッチトランジスタ４０７ｂは、ゲートに第３オン信号φｕＯＮを受ける。第８スイッチトランジスタ４０８ｂは、ゲートに第３オフ信号φｕＯＦＦを受ける。また、第３ノード４０２ｂは、第３ゲート線２３３に接続されており、第３ゲート線２３３を介して、ドライバ回路１４の第４スイッチトランジスタ３０８に接続されている。

【0072】

図６は、図３の露光期間における補助ゲートドライバの動作シーケンスを示す。

【0073】

時刻ｔ２１より前の初期状態では、チャージ信号φＣＨＧ、第２オフ信号φｄＯＦＦ、第３オフ信号φｕＯＦＦおよび第１オフ信号φＯＦＦがローレベルであり、第２オン信号φｄＯＮ、第３オン信号φｕＯＮおよび第１オン信号φＯＮがハイレベルである。

【0074】

時刻ｔ２１において、チャージ信号φＣＨＧがハイレベルとなる。このとき、第５スイッチトランジスタ４０３ａ，４０３ｂ、および、第６スイッチトランジスタ４０４ａ，４０４ｂが、それぞれオン状態となる。このため、第３電源２２３と第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂとが接続されるとともに、第４電源２２４と第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂとが接続される。すなわち、第３電源２２３から第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂに第３電圧が供給され、第４電源２２４から第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂに第４電圧が供給される。したがって、時刻ｔ２１において、第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂおよび第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂの充電が開始される。

【0075】

時刻ｔ２２において、チャージ信号φＣＨＧがローレベルとなる。このとき、第５スイッチトランジスタ４０３ａ，４０３ｂ、および、第６スイッチトランジスタ４０４ａ，４０４ｂが、それぞれオフ状態となる。このため、第３電源２２３から第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂへの第３電圧の供給が停止されるとともに、第４電源２２４から第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂへの第４電圧の供給が停止される。すなわち、時刻ｔ２２において、第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂおよび第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂの充電が終了する。

【0076】

時刻ｔ２３において、第２オフ信号φｄＯＦＦがハイレベルとなる。このとき、オン信号生成回路１９において、第８スイッチトランジスタ４０８ａがオン状態となり、第４キャパシタ４０６ａと第３ノード４０２ａとが接続されるため、第４キャパシタ４０６ａから第３ノード４０２ａに第４電圧が供給される。すなわち、時刻ｔ２３において、オン信号φＯＮがローレベルとなり、ドライバ回路１４の各第３スイッチトランジスタ３０７がオン状態となる。なお、時刻ｔ２３は、図３における時刻ｔ４に相当する。

【0077】

時刻ｔ２４において、第２オン信号φｄＯＮおよび第３オフ信号φｕＯＮがそれぞれローレベルとなる。このとき、オン信号生成回路１９において、第７スイッチトランジスタ４０７ａがオン状態となり、第３キャパシタ４０５ａと第３ノード４０２ａとが接続されるため、第３キャパシタ４０５ａから第３ノード４０２ａに第３電圧が供給される。すなわち、第１オン信号φＯＮがハイレベルとなり、ドライバ回路１４の各第３スイッチトランジスタ３０７がオフ状態となる。

【0078】

また、オフ信号生成回路２０において、第７スイッチトランジスタ４０７ｂがオン状態となり、第３キャパシタ４０５ｂと第３ノード４０２ｂとが接続されるため、第３キャパシタ４０５ｂから第３ノード４０２ｂに第３電圧が供給される。すなわち、第１オフ信号φＯＦＦがハイレベルとなり、ドライバ回路１４の各第４スイッチトランジスタ３０８がオン状態となる。なお、時刻ｔ２４は、図３における時刻ｔ５に相当する。

【0079】

時刻ｔ２５において、第３オフ信号φｕＯＦＦがハイレベルとなる。このとき、オフ信号生成回路２０において、第８スイッチトランジスタ４０８ｂがオン状態となり、第４キャパシタ４０６ｂと第３ノード４０２ｂとが接続されるため、第４キャパシタ４０６ｂから第３ノード４０２ｂに第４電圧が供給される。すなわち、第１オフ信号φＯＦＦがローレベルとなり、ドライバ回路１４の各第４スイッチトランジスタ３０８がオフ状態となる。なお、時刻ｔ２５は、図３における時刻ｔ６に相当する。

【0080】

時刻ｔ２５の後、第２オフ信号φｄＯＦＦをローレベル、第２オン信号φｄＯＮをハイレベル、第３オン信号φｕＯＮをハイレベル、第３オフ信号φｕＯＦＦをローレベルに順次変更することにより、時刻ｔ２１より前の初期状態に戻る。

【0081】

以上の構成により、固体撮像装置１は、ドライバ回路１４における第３スイッチトランジスタ３０７および第４スイッチトランジスタ３０８を制御する補助ドライバ回路１８を備える。補助ドライバ回路１８のオン信号生成回路１９は、第３ノード４０２ａおよび第２ゲート線２３２を介して、第３スイッチトランジスタ３０７のゲートにオン信号φＯＮを出力する。補助ドライバ回路１８のオフ信号生成回路２０は、第３ノード４０２ｂおよび第３ゲート線２３３を介して、第４スイッチトランジスタ３０８のゲートにオフ信号φＯＦＦを出力する。これにより、ドライバ回路部１４に多数のドライバ回路部３０１を設けた場合であっても、各第３スイッチトランジスタ３０７の駆動タイミング、および、各第４スイッチトランジスタ３０８の駆動タイミングのずれを抑えつつ、第３および第４スイッチトランジスタ３０７，３０８の駆動を高速化することができる。

【0082】

なお、ドライバ回路１４の各第３スイッチトランジスタ３０７を同時に駆動するため、オン信号生成回路１９の第４キャパシタ４０６ａの容量は、第３キャパシタ４０５ａから第３スイッチトランジスタ３０７までの寄生容量の総和よりも大きく設定される。また、第３スイッチトランジスタ３０７を高速で駆動するため、第２ゲート線２３２の配線抵抗は、上記寄生容量との積によって算出される時定数がｎｓ以下となるように設計される。

【0083】

（第３実施形態）
図７は第３実施形態に係る固体撮像装置の回路図を示し、図８は第３実施形態に係る固体撮像装置における画素の回路図を示す。なお、図７では、ｋ行目の画素６００における、オーバーフロートランジスタ１０５のゲートに入力されるゲート電圧、トランスファゲートトランジスタ１０２のゲートに入力されるゲート電圧、リセットトランジスタ１０６のゲートに入力されるリセット信号、カウントトランジスタ１０７のゲートに入力されるカウント信号、選択トランジスタ１０３のゲートに入力される選択信号を、それぞれ、ゲート電圧Ｖ_ＯＶＦ（ｋ）、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ）、リセット信号φＲＳＴ（ｋ）、カウント信号φＣＮＴ（ｋ）、選択信号φＳＥＬ（ｋ）として図示している。また、図７では、ｋ＋１行目の画素６００における、オーバーフロートランジスタ１０５のゲートに入力されるゲート電圧、トランスファゲートトランジスタ１０２のゲートに入力されるゲート電圧、リセットトランジスタ１０６のゲートに入力されるリセット信号、カウントトランジスタ１０７のゲートに入力されるカウント信号、選択トランジスタ１０３のゲートに入力される選択信号を、それぞれ、ゲート電圧Ｖ_ＯＶＦ（ｋ＋１）、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ＋１）、リセット信号φＲＳＴ（ｋ＋１）、カウント信号φＣＮＴ（ｋ＋１）、選択信号φＳＥＬ（ｋ＋１）として図示している。

【0084】

図７および図８に示すように、第３実施形態に係る固体撮像装置１は、行列状に並んだ複数の画素６００を備える。画素６００は、アバランシェフォトダイオード１０４と、オーバーフロートランジスタ１０５と、トランスファゲートトランジスタ１０２と、リセットトランジスタ１０６と、カウントトランジスタ１０７と、メモリキャパシタ１０８と、増幅トランジスタ１０９と、選択トランジスタ１０３とを備える。各トランジスタは、いずれもＮ型のＭＯＳトランジスタである。

【0085】

アバランシェフォトダイオード１０４は、入射光を信号電荷に変換する光電変換を行うものである。アバランシェフォトダイオード１０４は、光電変換により１つの信号電荷を生成したとき、その信号電荷を数万から数十万個の電荷に増幅するものである。

【0086】

オーバーフロートランジスタ１０５は、ソースがアバランシェフォトダイオード１０４に、ドレインがリセットドレインに、ゲートが第３信号線２０３にそれぞれ接続されている。オーバーフロートランジスタ１０５は、ゲートに第１電圧が供給されたとき、オン状態となり、アバランシェフォトダイオード１０４とリセットドレインとを接続して、アバランシェフォトダイオード１０４により生成された信号電荷をリセットドレインに排出する。

【0087】

トランスファゲートトランジスタ１０２は、ソースがアバランシェフォトダイオード１０４に、ドレインがフローティングディフュージョンＦＤに、ゲートが第１信号線２０１にそれぞれ接続されている。トランスファゲートトランジスタ１０２は、ゲートに第１電圧が供給されたとき、オン状態となり、アバランシェフォトダイオード１０４とフローティングディフュージョンＦＤとを接続して、アバランシェフォトダイオード１０４により生成された信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。

【0088】

リセットトランジスタ１０６は、ソースがフローティングディフュージョンＦＤに、ドレインがリセットドレインにそれぞれ接続されており、ゲートにマルチプレクサ１３から出力されるリセット信号φＲＳＴを受ける。リセットトランジスタ１０６は、リセット信号φＲＳＴがハイレベルのとき、オン状態となり、フローティングディフュージョンＦＤとリセットドレインとを接続して、フローティングディフュージョンＦＤの信号電荷をリセットドレインに排出する。

【0089】

カウントトランジスタ１０７は、ソースがフローティングディフュージョンＦＤに、ドレインがメモリキャパシタ１０８の一端にそれぞれ接続され、ゲートにマルチプレクサ１３から出力されるカウント信号φＣＮＴを受ける。また、メモリキャパシタ１０８の他端には、接地電圧が接続されている。カウントトランジスタ１０７は、カウント信号φＣＮＴがハイレベルのとき、フローティングディフュージョンＦＤとメモリキャパシタ１０８を接続して、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された信号電荷をメモリキャパシタ１０８に転送する。すなわち、メモリキャパシタ１０８には、カウント信号φＣＮＴがハイレベルとなる度に、カウントトランジスタ１０７から転送される。すなわち、メモリキャパシタ１０８には、露光結果に基づいた信号電荷が蓄積される。

【0090】

増幅トランジスタ１０９は、ゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続されており、フローティングディフュージョンＦＤの電圧を増幅して、ドレインから出力する。

【0091】

選択トランジスタ１０３は、ソースが増幅トランジスタ１０９のドレインに、ドレインが垂直信号線１２１にそれぞれ接続され、ゲートに選択信号φＳＥＬを受ける。選択トランジスタ１０３は、選択信号φＳＥＬがハイレベルのとき、オン状態となり、ドレインに入力された電圧を垂直信号線１２１に出力する。すなわち、選択トランジスタ１０３は、アバランシェフォトダイオード１０４の露光結果に応じた電圧信号を垂直信号線１２１に出力する。

【0092】

また、固体撮像装置１は、第１信号線２０１を介して、トランスファゲートトランジスタ１０２のゲートにゲート電圧Ｖ_ＴＲＮを供給する第１ドライバ回路１４ａと、第３信号線２０３を介して、オーバーフロートランジスタ１０５のゲートにゲート電圧Ｖ_ＯＶＦを供給する第２ドライバ回路１４ｂと、第１ドライバ回路１４ａに第１オン信号φＯＮ＿ＴＲＮおよび第１オフ信号φＯＦＦ＿ＴＲＮを入力する第１補助ドライバ回路１８ａと、第２ドライバ回路１４ｂに第１オン信号φＯＮ＿ＯＶＦおよび第１オフ信号φＯＦＦ＿ＯＶＦを入力する第２補助ドライバ回路１８ｂと、画素６００にリセット信号φＲＳＴ、カウント信号φＣＮＴおよび選択信号φＳＥＬを入力するマルチプレクサ１３と、マルチプレクサ１３にアドレス信号φａｄｒを入力する垂直シフトレジスタ１２とを備える。なお、第１および第２ドライバ回路１４ａ，１４ｂは、それぞれ、ドライバ回路１４と同一の回路構成であり、第１および第２補助ドライバ回路１８ａ，１８ｂは、それぞれ、補助ドライバ回路１８と同一の回路構成である。また、図７では、第１補助ドライバ回路１８ａに入力される第２オン信号、第２オフ信号、第３オン信号、第３オフ信号を、それぞれ、第２オン信号φｄＯＮ＿ＴＲＮ、第２オフ信号φｄＯＦＦ＿ＴＲＮ、第３オン信号φｕＯＮ＿ＴＲＮ、第３オフ信号φｕＯＦＦ＿ＴＲＮとし、第２補助ドライバ回路１８ｂに入力される第２オン信号、第２オフ信号、第３オン信号、第３オフ信号を、それぞれ、第２オン信号φｄＯＮ＿ＯＶＦ、第２オフ信号φｄＯＦＦ＿ＯＶＦ、第３オン信号φｕＯＮ＿ＯＶＦ、第３オフ信号φｕＯＦＦ＿ＯＶＦとして図示している。

【0093】

図９は、本実施形態に係る距離測定装置が同時露光を行う際の動作シーケンスを示す。

【0094】

まず、露光期間における距離測定装置の動作について説明する。

【0095】

時刻ｔ４１の前の初期状態において、チャージ信号φＣＨＧ、スイッチ信号φＧＳＷ、第１オフ信号φＯＦＦ＿ＯＶＦ，φＯＦＦ＿ＴＲＮ、第２オフ信号φｄＯＦＦ＿ＯＶＦ，φｄＯＦＦ＿ＴＲＮ、第３オフ信号φｕＯＦＦ＿ＯＶＦ，φｕＯＦＦ＿ＴＲＮは、それぞれ、ローレベルであり、第１オン信号φＯＮ＿ＯＶＦ，φＯＮ＿ＴＲＮ、第２オン信号φｄＯＮ＿ＯＶＦ，φｄＯＮ＿ＴＲＮ、第３オン信号φｕＯＮ＿ＯＶＦ，φｕＯＮ＿ＴＲＮはそれぞれハイレベルである。また、マルチプレクサ１３の各第２ノード１３１には、接地電圧が供給されている。

【0096】

また、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ），Ｖ_ＯＶＦ（ｋ）を含む、１～Ｎ行目の画素６００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮは、それぞれ接地電圧である。また、カウント信号φＣＮＴ（ｋ）、選択信号φＳＥＬ（ｋ）、リセット信号φＲＳＴ（ｋ）を含む、１～Ｎ行目の画素６００におけるカウント信号φＣＮＴ、選択信号φＳＥＬ、リセット信号φＲＳＴは、ローレベルである。

【0097】

時刻ｔ４１において、チャージ信号φＣＨＧがハイレベルになる。このとき、第１および第２ドライバ回路１４ａ，１４ｂにおいて、第１および第２スイッチトランジスタ３０３，３０４がそれぞれオン状態となり、第１電源２２１と第１キャパシタ３０５とが接続され、第２電源２２２と第２キャパシタ３０６とが接続される。また、第１および第２補助ドライバ回路１８ａ，１８ｂにおいて、第３および第６スイッチトランジスタ４０３ａ，４０３ｂ，４０４ａ，４０４ｂがそれぞれオン状態となり、第３電源２２３と第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂが接続され、第４電源２２４と第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂが接続される。すなわち、時刻ｔ４１において、第１～第４キャパシタ３０５，３０６，４０５ａ，４０５ｂ，４０６ａ，４０６ｂの充電が開始される。

【0098】

時刻ｔ４２において、チャージ信号φＣＨＧがローレベルになる。第１および第２ドライバ回路１４ａ，１４ｂにおいて、第１および第２スイッチトランジスタ３０３，３０４がそれぞれオフ状態となり、第１電源２２１から第１キャパシタ３０５への第１電圧の供給が停止され、第２電源２２２から第２キャパシタ３０６への第２電圧の供給が停止される。また、第１および第２補助ドライバ回路１８ａ，１８ｂにおいて、第３および第６スイッチトランジスタ４０３ａ，４０３ｂ，４０４ａ，４０４ｂがそれぞれオフ状態となり、第３電源２２３から第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂへの第３電圧の供給が停止され、第４電源２２４から第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂへの第４電圧の供給が停止される。すなわち、時刻ｔ４２において、第１～第４キャパシタ３０５，３０６，４０５ａ，４０５ｂ，４０６ａ，４０６ｂの充電が終了する。

【0099】

時刻ｔ４３において、スイッチ信号φＧＳＷがハイレベルになる。このとき、切替スイッチ２１１により、第１信号線２０１の接続先が第１ドライバ回路１４ａの第１ノード３０２となり、第３信号線２０３の接続先が第２ドライバ回路１４ｂの第１ノード３０２となる。

【0100】

時刻ｔ４４からｔ４５の間において、光源４から物体に対してパルス光が照射される。

【0101】

時刻ｔ４６において、第２オフ信号φｄＯＦＦ＿ＯＶＦがハイレベルとなる。このとき、第２補助ドライバ回路１８ｂにおいて、第８スイッチトランジスタ４０８ａがオン状態となり、第４キャパシタ４０６ａと第３ノード４０２ａとが接続される。このため、第１オン信号φＯＮ＿ＯＶＦがローレベルとなる。これに伴い、第２ドライバ回路１４ｂにおける第３スイッチトランジスタ３０７がオン状態となり、第１キャパシタ３０５と第１ノード３０２が接続される。すなわち、第３信号線２０３を介して、画素６００のオーバーフロートランジスタ１０５のゲートに第１電圧が供給される。したがって、ゲート電圧Ｖ_ＯＶＦ（ｋ）を含む、１～Ｎ行目の画素６００のゲート電圧Ｖ_ＯＶＦが第１電圧となるため、オーバーフロートランジスタ１０５がオン状態となり、リセットドレインとアバランシェフォトダイオード１０４とが接続され、１～Ｎ行目の画素６００におけるアバランシェフォトダイオード１０４内の信号電荷がリセットドレインに排出される。

【0102】

時刻ｔ４７において、第２オン信号φｄＯＮ＿ＯＶＦ、第３オン信号φｕＯＮ＿ＯＶＦがローレベルとなり、第２オフ信号φｄＯＦＦ＿ＴＲＮがハイレベルとなる。

【0103】

このとき、第２補助ドライバ回路１８ｂのオン信号生成回路１９において、第７スイッチトランジスタ４０７ａがオン状態となり、第３キャパシタ４０５ａと第３ノード４０２ａとが接続される。このため、第１オン信号φＯＮ＿ＯＶＦがハイレベルとなる。これに伴い、第２ドライバ回路１４ｂにおける第３スイッチトランジスタ３０７がオフ状態となり、第１キャパシタ３０５から第１ノード３０２への第１電圧の供給が停止される。一方、第２補助ドライバ回路１８ｂのオフ信号生成回路２０において、第７スイッチトランジスタ４０７ｂがオン状態となり、第３キャパシタ４０５ｂと第３ノード４０２ｂとが接続される。このため、第１オフ信号φＯＦＦ＿ＯＶＦがハイレベルとなる。これに伴い、第２ドライバ回路１４ｂにおける第４スイッチトランジスタ３０８がオン状態となり、第２キャパシタ３０６と第１ノード３０２とが接続される。すなわち、第３信号線２０３を介して、画素６００のオーバーフロートランジスタ１０５のゲートに第２電圧が供給される。したがって、ゲート電圧Ｖ_ＯＶＦ（ｋ）を含む、１～Ｎ行目の画素６００におけるゲート電圧Ｖ_ＯＶＦが第２電圧となり、オーバーフロートランジスタ１０５がオフ状態となり、１～Ｎ行目の画素６００におけるリセットドレインとアバランシェフォトダイオード１０４とが接続されていない状態となる。

【0104】

また、第１補助ドライバ回路１８ａのオン信号生成回路１９において、第８スイッチトランジスタ４０８ａがオン状態となり、第４キャパシタ４０６ａと第３ノード４０２ａとが接続される。このため、第１オン信号φＯＮ＿ＴＲＮがローレベルとなる。これに伴い、第１ドライバ回路１４ａにおける第３スイッチトランジスタ３０７がオン状態となり、第１キャパシタ３０５と第１ノード３０２とが接続される。すなわち、第１信号線２０１を介して、画素６００のトランスファゲートトランジスタ１０２のゲートに第１電圧が供給される。したがって、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ）を含む、１～Ｎ行目の画素６００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮが第１電圧となり、トランスファゲートトランジスタ１０２がオン状態となり、アバランシェフォトダイオード１０４からフローティングディフュージョンＦＤへの信号電荷の転送が開始され、１～Ｎ行目の画素６００から信号が出力される。すなわち、時刻ｔ４７において、画素６００の同時露光が開始される。

【0105】

時刻ｔ４８において、第３オフ信号φｕＯＦＦ＿ＯＶＦがハイレベルとなり、第２オン信号φｄＯＮ＿ＴＲＮ、第３オン信号φｕＯＮ＿ＴＲＮがローレベルとなる。

【0106】

このとき、第１補助ドライバ回路１８ａのオフ信号生成回路２０において、第８スイッチトランジスタ４０８ｂがオン状態となり、第４キャパシタ４０６ｂと第３ノード４０２ｂとが接続される。このため、第１オフ信号φＯＮ＿ＯＶＦがローレベルとなる。これに伴い、第２ドライバ回路１４ｂにおける第４スイッチトランジスタ３０８がオフ状態となり、第２キャパシタ３０６から第１ノード３０２への第２電圧の供給が停止される。

【0107】

また、第１補助ドライバ回路１８ａのオン信号生成回路１９において、第７スイッチトランジスタ４０７ａがオン状態となり、第３キャパシタ４０５ａと第３ノード４０２ａとが接続される。このため、第１オン信号φＯＮ＿ＴＲＮがハイレベルとなる。これに伴い、第１ドライバ回路１４ａにおける第３スイッチトランジスタ３０７がオフ状態となり、第１キャパシタ３０５から第１ノード３０２への第１電圧の供給が停止される。一方、第１補助ドライバ回路１８ａのオフ信号生成回路２０において、第７スイッチトランジスタ４０７ｂがオン状態となり、第３キャパシタ４０５ｂと第３ノード４０２ｂとが接続される。このため、第１オフ信号φＯＦＦ＿ＴＲＮがハイレベルとなる。これに伴い、第１ドライバ回路１４ａにおける第４スイッチトランジスタ３０８がオン状態となり、第２キャパシタ３０６と第１ノード３０２とが接続される。すなわち、第１信号線２０１を介して、画素６００のトランスファゲートトランジスタ１０２のゲートに第２電圧が供給される。したがって、ゲート電圧Ｖ_ＴＲＮ（ｋ）を含む、１～Ｎ行目の画素６００におけるゲート電圧Ｖ_ＴＲＮが第２電圧となり、トランスファゲートトランジスタ１０２がオフ状態となり、アバランシェフォトダイオード１０４からフローティングディフュージョンＦＤへの信号電荷の転送が停止される。すなわち、時刻ｔ４８において、画素６００の同時露光が終了する。

【0108】

時刻ｔ４８の後、第２オン信号φｄＯＮ＿ＯＶＦ，φｄＯＮ＿ＴＲＮ、第２オフ信号φｄＯＦＦ＿ＯＶＦ，φｄＯＦＦ＿ＴＲＮ、第３オン信号φｕＯＮ＿ＯＶＦ，φｕＯＮ＿ＴＲＮ、第３オフ信号φｕＯＦＦ＿ＯＶＦ，φｕＯＦＦ＿ＴＲＮが順次、初期状態に戻される。

【0109】

時刻ｔ４９からｔ５０までの間において、カウント信号φＣＮＴ（ｋ）を含む、１～Ｎ行目の画素６００におけるカウント信号φＣＮＴがハイレベルとなる。このとき、カウントトランジスタ１０７がオン状態となり、フローティングディフュージョンＦＤからメモリキャパシタ１０８に信号電荷が転送される。メモリキャパシタ１０８は、フローティングディフュージョンＦＤから転送される信号電荷を蓄積する。

【0110】

その後、露光期間における動作が所定回数行われる。すなわち、本実施形態に係る距離測定装置では、画素６００の同時露光を複数回行い、その露光結果を示す信号電荷がメモリキャパシタ１０８に蓄積される。

【0111】

ここで、本実施形態に係る距離測定装置からの距離がｄとなる物体を露光する場合、時刻ｔ４４から時刻ｔ４７までの時間は以下のように設定される（ｃは光速）。

【0112】

【数1】

【0113】

この場合、時刻ｔ４６から時刻ｔ４７までの時間がｈのとき、距離ｄから以下の距離までの物体が露光されることとなる。

【0114】

【数2】

【0115】

すなわち、ｈが短くなれば、物体までの距離を正確に算出することができる。

【0116】

次に、読出期間における距離測定装置の動作について説明する。ここでは、ｋ行目に並んだ画素６００から露光結果に応じた信号電荷の読み出しを行う場合の動作を説明する。

【0117】

時刻ｔ５１において、選択信号φＳＥＬ（ｋ）がハイレベルとなる。このとき、選択トランジスタ１０３がオン状態となり、増幅トランジスタ１０９と垂直信号線１２１とが接続される。

【0118】

時刻ｔ５２において、リセット信号φＲＳＴ（ｋ）をハイレベルとなる。このとき、リセットトランジスタ１０６がオン状態となり、フローティングディフュージョンＦＤとリセットドレインとが接続され、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された信号電荷がリセットドレインに排出される。

【0119】

時刻ｔ５３において、リセット信号φＲＳＴ（ｋ）がローレベルとなる。このとき、リセットトランジスタ１０６がオフ状態となり、フローティングディフュージョンＦＤとリセットドレインとが接続されていない状態となる。

【0120】

時刻ｔ５４において、カウント信号φＣＮＴ（ｋ）がハイレベルとなる。このとき、カウントトランジスタ１０７はオン状態となり、メモリキャパシタ１０８とフローティングディフュージョンＦＤとが接続される。すなわち、メモリキャパシタ１０８の電圧に応じた信号電荷が、フローティングディフュージョンＦＤに供給される。これに伴い、増幅トランジスタ１０９が、フローティングディフュージョンＦＤの電圧を増幅して、選択トランジスタ１０３に出力する。選択トランジスタ１０３は、増幅トランジスタ１０９から出力された電圧を垂直信号線１２１に出力する。すなわち、画素６００は、メモリキャパシタ１０８に蓄積された信号電荷に応じた電圧信号を垂直信号線１２１に出力する。

【0121】

時刻ｔ５５において、カウント信号φＣＮＴ（ｋ）がローレベルとなる。このとき、カウントトランジスタ１０７はオフ状態となり、メモリキャパシタ１０８とフローティングディフュージョンＦＤとが接続されていない状態となる。

【0122】

時刻ｔ５６において、リセット信号φＲＳＴ（ｋ）およびカウント信号φＣＮＴ（ｋ）がハイレベルとなる。このとき、リセットトランジスタ１０６およびカウントトランジスタ１０７がオン状態となり、メモリキャパシタ１０８およびフローティングディフュージョンＦＤの信号電荷がリセットドレインに排出される。すなわち、メモリキャパシタ１０８およびフローティングディフュージョンＦＤの電圧がリセットされる。

【0123】

時刻ｔ５６の後、リセット信号φＲＳＴ（ｋ）、カウント信号φＣＮＴ（ｋ）および選択信号φＳＥＬ（ｋ）がローレベルとなり、初期状態に戻る。その後、画素６００の行ごとに同様の操作が行われ、画素６００から電圧信号が出力される。

【0124】

以上の構成により、距離測定装置は、固体撮像装置１と、光源４とを備える。固体撮像装置１は、アバランシェフォトダイオード１０４と、アバランシェフォトダイオード１０４により生成された信号電荷をリセットドレインに排出するオーバーフロートランジスタ１０５と、アバランシェフォトダイオード１０４により生成された信号電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送するするトランスファゲートトランジスタ１０２とを含む画素６００を備える。また、固体撮像装置１は、トランスファゲートトランジスタ１０２を制御する第１ドライバ回路１４ａと、オーバーフロートランジスタ１０５を制御する第２ドライバ回路１４ｂと、第３スイッチトランジスタ３０７を制御する第１補助ドライバ回路１８ａと、第４スイッチトランジスタ３０８を制御する第２補助ドライバ回路１８ｂとを備える。トランスファゲートトランジスタ１０２およびオーバーフロートランジスタ１０５は、ゲートに第１電圧が供給されるとき、第１電源２２１と接続されず、第１キャパシタ３０５と接続される。トランスファゲートトランジスタ１０２およびオーバーフロートランジスタ１０５は、ゲートに第２電圧が供給されるとき、第２電源２２２と接続されず、第２キャパシタ３０６と接続される。また、第３および第４スイッチトランジスタ３０７，３０８は、ゲートに第３電圧が供給されるとき、第３電源２２３と接続されず、第３キャパシタ４０５ａ，４０５ｂとそれぞれ接続される。第３および第４スイッチトランジスタ３０７，３０８は、ゲートに第４電圧が供給されるとき、第４電源２２４と接続されず、第４キャパシタ４０６ａ，４０６ｂとそれぞれ接続される。すなわち、第１および第２電圧の供給源からトランスファゲートトランジスタ１０２までの配線長、ならびに、オーバーフロートランジスタ１０５までの配線長が短くなり、トランスファゲートトランジスタ１０２およびオーバーフロートランジスタ１０５の高速駆動が可能となる。また、第１および第２キャパシタ３０５，３０６からトランスファゲートトランジスタ１０２までの配線以外の配線、ならびに、第１および第２キャパシタ３０５，３０６からオーバーフロートランジスタ１０５までの配線以外の配線に係る寄生成分の影響を受けないので、複数の画素６００に対する駆動タイミングのずれを抑えることができる。さらに、第３および第４電圧の供給源から第３スイッチトランジスタ３０７まで、ならびに、第３および第４電圧の供給源から第４スイッチトランジスタ３０８までの配線長が短くなり、第および第４スイッチトランジスタ３０７，３０８の高速駆動が可能となる。また、第３および第４キャパシタ４０５ａ，４０６ａから第３スイッチトランジスタ３０７までの配線以外の配線、ならびに、第３および第４キャパシタ４０５ｂ，４０６ｂから第４スイッチトランジスタ３０８までの配線以外の配線に係る寄生成分の影響を受けないので、第３および第４スイッチトランジスタ３０７，３０８に対する駆動タイミングのずれを抑えることができる。これにより、画素６００の駆動タイミングのずれを抑えつつ、画素６００の駆動を高速化することができる。

【0125】

また、第２信号線２０２は、第１および第３信号線２０１，２０３のいずれよりも配線幅が狭く形成される。これにより、画素６００のレイアウトの面積が圧迫されない。

【0126】

また、例えば、光源４がレーザーである場合、光源４は、ピークパワーが極めて大きく（例えば、１００Ｗ以上）、幅の小さい（数１０ｎｓ程度）パルス光を照射する。すなわち、光源４が非常に短い期間（時刻ｔ４４～ｔ４５の間）にパルス光を照射するため、それ以外の期間（時刻ｔ４１～ｔ４２の間）に、第１～第４キャパシタ３０５，３０６，４０５ａ，４０５ｂ，４０６ａ，４０６ｂの充電を行うことができる。これにより、光源４の発光タイミングと第１～第４キャパシタ３０５，３０６，４０５ａ，４０５ｂ，４０６ａ，４０６ｂの充電タイミングとを異なるタイミングに設定することができるため、光源４の発光時のパワー低下を防止することができる。

【0127】

また、光源４の発光時間は、第１～第４キャパシタ３０５，３０６，４０５ａ，４０５ｂ，４０６ａ，４０６ｂの充電時間よりも短い。例えば、光源４の発光時間と各キャパシタの充電時間は１：１００に設定される。これにより、各キャパシタの充電時間が長くなるため、光源４の温度上昇による、光源４のパワー低下を抑制することができる。

【0128】

なお、時刻ｔ５２において、列回路１５は、垂直信号線１２１を介して、供給される電圧をリセットレベル電圧に設定してもよい。このリセットレベル電圧に基づいて、列回路１５は、画素６００から出力される信号電荷のサンプリングを行ってもよい。

【0129】

なお、上記各実施形態では、固体撮像装置および距離測定装置は、複数回露光期間の動作を行った後、読出期間の動作を行うが、これに限られず、１回の露光期間の動作を行った後、読出期間の動作を行ってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0130】

本開示は、画素の駆動タイミングのずれを抑えつつ、画素の駆動を高速化することができるため、例えば、距離カメラ等に適用可能である。

【符号の説明】

【0131】

１ 固体撮像装置
４ 光源
１２ 垂直シフトレジスタ
１３ マルチプレクサ
１３１ 第２ノード
１４（１４ａ，１４ｂ） ドライバ回路
１８（１８ａ，１８ｂ） 補助ドライバ回路
１００，６００ 画素
１０２ トランスファゲートトランジスタ
１０３ 選択トランジスタ
１０４ アバランシェフォトダイオード
１０５ オーバーフロートランジスタ
２０１～２０３ 第１～第３信号線
２２１～２２４ 第１～第４電源
２３１～２３３ 第１～第３ゲート線
３０１ ドライバ回路部
３０２ 第１ノード
３０３ 第１スイッチトランジスタ
３０４ 第２スイッチトランジスタ
３０５ 第１キャパシタ
３０６ 第２キャパシタ
３０７ 第３スイッチトランジスタ
３０８ 第４スイッチトランジスタ
４０２ａ，４０２ｂ 第３ノード
４０３ａ，４０３ｂ 第５スイッチトランジスタ
４０４ａ，４０４ｂ 第６スイッチトランジスタ
４０５ａ，４０５ｂ 第３キャパシタ
４０６ａ，４０６ｂ 第４キャパシタ
４０７ａ，４０７ｂ 第７スイッチトランジスタ
４０８ａ，４０８ｂ 第８スイッチトランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】