特許 7442982 イメージセンサ

(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】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】イメージセンサ

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/703 20230101AFI20240227BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20240227BHJP

   G01S 17/89 20200101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

H04N25/703

G01S7/481 A

G01S17/89

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2019117100

(22)【出願日】2019-06-25

(65)【公開番号】P2020010328

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2022-04-08

(31)【優先権主張番号】10-2018-0079574

(32)【優先日】2018-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】陳 暎 究

(72)【発明者】

【氏名】金 永 燦

(72)【発明者】

【氏名】鄭 泰 燮

【審査官】三沢 岳志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０５３２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０２３３５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５２７４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４４０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６４０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２５４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８１２０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４２９７５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ２５／７０３

Ｇ０１Ｓ ７／４８１

Ｇ０１Ｓ １７／８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物体の距離又は深さを測定するための距離センサを含むイメージセンサであって、
前記距離センサは、
前記対象物体に光信号を出力するように構成された光源と、
前記対象物体から反射される反射光信号を受信する光電変換領域及び互いに異なる位相差を有する複数の信号を受信するための複数のフォトゲートをそれぞれ含み、複数のロウライン及び複数のカラムラインに沿ってマトリックス状に配列された複数の単位ピクセルからなり、画像を生成するための単位ピクセルを含まないピクセルアレイと、を含み、
前記複数の単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して第１位相差を有する第１信号が印加される第１フォトゲートを有する第１タップと、前記光信号に対して前記第１位相差とは異なる第２位相差を有する第２信号が印加される第２フォトゲートを有する第２タップと、を含み、
前記複数の単位ピクセルのうちの互いに隣接する第１単位ピクセル及び第２単位ピクセルにおいて、前記第１単位ピクセルの第１タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第２タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある一地点を中心に互いに対称であることを特徴とするイメージセンサ。

【請求項2】

前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルは、前記複数のロウラインに平行なロウライン方向及び前記複数のカラムラインに平行なカラムライン方向のうちのいずれか一つの方向に互いに隣接することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項3】

前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルは、前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルのそれぞれの対角線方向に互いに隣接することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項4】

前記複数の単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して第３位相差を有する第３信号が印加される第３フォトゲートを有する第３タップと、前記光信号に対して第４位相差を有する第４信号が印加される第４フォトゲートを有する第４タップと、を更に含み、
前記第１位相差～第４位相差は、互いに異なる値を有し、
前記第１単位ピクセルの第３タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第３タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第４タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第４タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある一地点を中心に互いに対称であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項5】

前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルは、前記複数のロウラインに平行なロウライン方向及び前記複数のカラムラインに平行なカラムライン方向のうちのいずれか一つの方向に互いに隣接し、
前記第１単位ピクセルの第１タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、前記第１単位ピクセルの第２タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置、前記第１単位ピクセルの第３タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第３タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第４タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第４タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間の直線を中心に線対称であることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。

【請求項6】

前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルは、前記第１単位ピクセル又は前記第２単位ピクセルの対角線方向に互いに隣接し、
前記第１単位ピクセルの第１タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、前記第１単位ピクセルの第２タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置、前記第１単位ピクセルの第３タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第３タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第４タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第４タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間で、前記対角線上にある一点を中心に点対称であることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。

【請求項7】

前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルは、それぞれ前記第１フォトゲート～第４フォトゲートに時計回り方向及び反時計回り方向のうちのいずれか一方向の循環経路に沿って順次増加する値の位相差を有する信号が印加されるように構成されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。

【請求項8】

前記第１単位ピクセルの前記第１フォトゲート～第４フォトゲートには、時計回り方向の第１循環経路に沿って順次増加する値の位相差を有する信号が印加されるように構成され、
前記第２単位ピクセルの前記第１フォトゲート～前記第４フォトゲートには、反時計回り方向の第２循環経路に沿って順次増加する値の位相差を有する信号が印加されるように構成されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。

【請求項9】

前記複数の単位ピクセルは、前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルと共に２×２ピクセルアレイを構成する第３単位ピクセル及び第４単位ピクセルを更に含み、
前記第３単位ピクセル及び前記第４単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して第３位相差を有する第３信号が印加される第３フォトゲートを有する第３タップと、前記光信号に対して第４位相差を有する第４信号が印加される第４フォトゲートを有する第４タップと、を含み、
前記第１位相差～第４位相差は、互いに異なる値を有し、
前記第３単位ピクセルの第３タップの位置及び前記第４単位ピクセルの第３タップの位置、並びに前記第３単位ピクセルの第４タップの位置及び前記第４単位ピクセルの第４タップの位置は、それぞれ前記第３単位ピクセルと前記第４単位ピクセルとの間のある一地点を中心に互いに対称であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項10】

前記第３単位ピクセル及び前記第４単位ピクセルは、それぞれ前記第１フォトゲートに前記第１信号が印加されて前記第２フォトゲートに前記第２信号が印加される間、前記第３フォトゲートに前記第３信号が印加されて前記第４フォトゲートに前記第４信号が印加されるように構成されることを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサ。

【請求項11】

前記複数のフォトゲートに前記複数の信号を提供するように構成された複数のフォトゲートドライバを含むフォトゲートドライバ回路部を更に含み、
前記複数のフォトゲートドライバのうちから選択される一個のフォトゲートドライバは、前記第１単位ピクセルに含まれる複数のフォトゲートのうちのいずれか一つのフォトゲート及び前記第２単位ピクセルに含まれる複数のフォトゲートのうちのいずれか一つのフォトゲートに連結されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項12】

前記第１フォトゲートに前記第１信号を提供するように構成された第１フォトゲートドライバと、前記第２フォトゲートに前記第２信号を提供するように構成された第２フォトゲートドライバと、を含むフォトゲートドライバ回路部と、
前記第１フォトゲートドライバから前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルまで連結された第１配線と、
前記第２フォトゲートドライバから前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルまで連結された第２配線と、
前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルのそれぞれの第１フォトゲートと前記第１配線との間に連結された複数の第１コンタクトと、
前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルのそれぞれの第２フォトゲートと前記第２配線との間に連結された複数の第２コンタクトと、を含み、
前記第１単位ピクセルに連結された前記第１コンタクトの位置及び前記第２単位ピクセルに連結された前記第１コンタクトの位置、並びに前記第１単位ピクセルに連結された前記第２コンタクトの位置及び前記第２単位ピクセルに連結された前記第２コンタクトの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある一地点を中心に互いに対称であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項13】

対象物体の距離又は深さを測定するための距離センサを含むイメージセンサであって、
前記距離センサは、
前記対象物体に光信号を出力するように構成された光源と、
前記対象物体から反射される反射光信号を受信する光電変換領域及び互いに異なる位相差を有する複数の信号を受信するための複数のフォトゲートをそれぞれ含み、複数のロウライン及び複数のカラムラインに沿ってマトリックス状に配列された複数の単位ピクセルからなり、画像を生成するための単位ピクセルを含まないピクセルアレイと、を含み、
前記複数の単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して第１位相差を有する第１信号が印加される第１フォトゲートを有する第１タップと、前記光信号に対して前記第１位相差とは異なる第２位相差を有する第２信号が印加される第２フォトゲートを有する第２タップと、を含み、
前記複数の単位ピクセルは、２×２ピクセルアレイを構成する第１～第４単位ピクセルを含み、
前記２×２ピクセルアレイのうちの第１対角線方向に互いに隣接する第１単位ピクセル及び第２単位ピクセルにおいて、前記第１単位ピクセルの第１タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第２タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置は、それぞれ前記第１対角線上にある第１地点を中心に点対称であることを特徴とするイメージセンサ。

【請求項14】

前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ２－タップピクセルであり、
前記２×２ピクセルアレイのうちの第２対角線方向に互いに隣接する第３単位ピクセル及び第４単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して第３位相差を有する第３信号が印加される第３フォトゲートを有する第３タップと、前記光信号に対して第４位相差を有する第４信号が印加される第４フォトゲートを有する第４タップと、を含み、
前記第１位相差～第４位相差は、互いに異なる値を有し、
前記第３単位ピクセルの第３タップの位置及び前記第４単位ピクセルの第３タップの位置、並びに前記第３単位ピクセルの第４タップの位置及び前記第４単位ピクセルの第４タップの位置は、それぞれ前記第２対角線上にある第２地点を中心に点対称であることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。

【請求項15】

前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ４－タップピクセルであり、
前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して第３位相差を有する第３信号が印加される第３フォトゲートを有する第３タップと、前記光信号に対して第４位相差を有する第４信号が印加される第４フォトゲートを有する第４タップと、を更に含み、
前記第１位相差～第４位相差は、互いに異なる値を有し、
前記第１単位ピクセルの第３タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第３タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第４タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第４タップの位置は、それぞれ前記第１地点を中心に点対称であることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。

【請求項16】

前記２×２ピクセルアレイのうちの第２対角線方向に互いに隣接する第３単位ピクセル及び第４単位ピクセルは、それぞれ前記第１タップ～第４タップを含み、
前記第３単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置及び前記第４単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置は、それぞれ前記第２対角線上にある第２地点を中心に点対称であることを特徴とする請求項１５に記載のイメージセンサ。

【請求項17】

前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ４－タップピクセルであり、
前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ前記第１タップと、前記第２タップと、前記光信号に対して第３位相差を有する第３信号が印加される第３フォトゲートを有する第３タップと、前記光信号に対して第４位相差を有する第４信号が印加される第４フォトゲートを有する第４タップと、を含み、
前記第１位相差～前記第４位相差は、互いに異なる値を有し、
前記第１単位ピクセルの前記第１タップ～第４タップの位置及び第３単位ピクセルの前記第１タップ～第４タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第３単位ピクセルとの間の第１直線を中心に線対称であり、
前記第１単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置及び前記第４単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第４単位ピクセルとの間の第２直線を中心に線対称であり、
前記第２単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置及び前記第３単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置は、それぞれ前記第２単位ピクセルと前記第３単位ピクセルとの間の第３直線を中心に線対称であり、
前記第２単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置及び前記第４単位ピクセルの前記第１タップ～前記第４タップの位置は、それぞれ前記第２単位ピクセルと前記第４単位ピクセルとの間の第４直線を中心に線対称であることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。

【請求項18】

前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ４－タップピクセルであり、
前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ前記第１タップと、前記第２タップと、前記光信号に対して第３位相差を有する第３信号が印加される第３フォトゲートを有する第３タップと、前記光信号に対して第４位相差を有する第４信号が印加される第４フォトゲートを有する第４タップと、を含み、
前記第１位相差～前記第４位相差は、互いに異なる値を有し、
前記第１地点から前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルのそれぞれの第１タップまでの距離は、同一であり、
前記第１地点から前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルのそれぞれの第２タップまでの距離は、同一であり、
前記第１地点から前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルのそれぞれの第３タップまでの距離は、同一であり、
前記第１地点から前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルのそれぞれの第４タップまでの距離は、同一であることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。

【請求項19】

前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ４－タップピクセルであり、
前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ前記第１タップと、前記第２タップと、前記光信号に対して第３位相差を有する第３信号が印加される第３フォトゲートを有する第３タップと、前記光信号に対して第４位相差を有する第４信号が印加される第４フォトゲートを有する第４タップと、を含み、
前記第１位相差～前記第４位相差は、互いに異なる値を有し、
前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルは、それぞれ前記第１タップ～前記第４タップに時計回り方向及び反時計回り方向のうちのいずれか一方向の循環経路に沿って順次増加する値の位相差を有する信号が印加されるように構成されることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。

【請求項20】

前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルのうちの前記２×２ピクセルアレイの対角線方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルは、前記循環経路の方向が互いに同一であり、
前記第１単位ピクセル～前記第４単位ピクセルのうちの前記２×２ピクセルアレイのロウライン方向又はカラムライン方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルは、前記循環経路の方向が互いに反対であることを特徴とする請求項１９に記載のイメージセンサ。

【請求項21】

対象物体の距離又は深さを測定するための距離センサを含むイメージセンサであって、
前記距離センサは、
前記対象物体に光信号を出力するように構成された光源と、
前記対象物体から反射される反射光信号から複数のピクセル信号を出力するように構成されたマルチタップ構造の複数の単位ピクセルを有するピクセルアレイと、
前記複数の単位ピクセルに互いに異なる位相差を有する複数の信号を提供するように構成された複数のフォトゲートドライバを含むフォトゲートドライバ回路部と、を含み、
前記ピクセルアレイにおいて、前記複数の単位ピクセルは、複数のロウライン及び複数のカラムラインに沿ってマトリックス状に配列され、前記ピクセルアレイは、画像を生成するための単位ピクセルを含まず、
前記複数の単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して第１位相差を有する第１信号が印加される第１フォトゲートを有する第１タップと、前記光信号に対して前記第１位相差とは異なる第２位相差を有する第２信号が印加される第２フォトゲートを有する第２タップと、を含み、
前記複数の単位ピクセルのうちの互いに隣接する第１単位ピクセル及び第２単位ピクセルにおいて、前記第１単位ピクセルの第１タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第２タップの位置及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある一地点を中心に互いに対称であることを特徴とするイメージセンサ。

【請求項22】

前記複数のフォトゲートドライバのうちから選択される一個のフォトゲートドライバは、同一配線を介して前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルにそれぞれ連結され、前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルに同一位相差を有する信号を同時に提供するように構成されることを特徴とする請求項２１に記載のイメージセンサ。

【請求項23】

前記フォトゲートドライバ回路部は、前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルのそれぞれの第１フォトゲートに前記第１信号を提供するように構成された第１フォトゲートドライバと、前記第１単位ピクセル及び前記第２単位ピクセルのそれぞれの第２フォトゲートに前記第２信号を提供するように構成された第２フォトゲートドライバと、を含み、
前記第１単位ピクセルの第１フォトゲート及び前記第１フォトゲートドライバの第１コンタクトの位置と前記第２単位ピクセルの第１フォトゲート及び前記第１フォトゲートドライバの第２コンタクトの位置とは、前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある一地点を中心に互いに対称であり、
前記第１単位ピクセルの第２フォトゲート及び前記第２フォトゲートドライバとの第３コンタクトの位置と前記第２単位ピクセルの第２フォトゲート及び前記第２フォトゲートドライバの第４コンタクトの位置とは、前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある一地点を中心に互いに対称であることを特徴とする請求項２１に記載のイメージセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イメージセンサに係り、より詳しくは、マルチタップピクセルを含むイメージセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

モジュレーション（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式の光飛行時間法（ＴｏＦ：ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ）イメージセンサにおいては、光を、測定範囲内の被写体に照射した後、前記被写体からの反射パルス信号が受信機に逹する時間を計算することにより、距離情報を得ることができる。ＴｏＦイメージセンサにおいて、マルチタップデモジュレーションピクセル（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｐｉｘｅｌ）構造を採用する場合、単位ピクセルごとに同一信号を受信するタップ間の感度差が発生したり、タップ間の不均衡（ｔａｐ ａｓｙｍｍｅｔｒｙ）が発生したりし、距離情報エラーが生じてしまう。従って、そのような問題を解決するための技術開発が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－００７９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、単位ピクセルがマルチタップデモジュレーションピクセル構造を採用する場合、単位ピクセルごとに同一信号を受信するタップ間の感度差、またはタップ間の不均衡による距離情報エラーを防止することにより、距離情報の正確度を向上できるイメージセンサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の技術的思想による一様態によるイメージセンサは、対象物体に光信号を出力するように構成された光源と、前記対象物体から反射される反射光信号を受信する光電変換領域、及び互いに異なる位相差を有する複数の信号を受信するための複数のフォトゲートをそれぞれ含む複数の単位ピクセルからなるピクセルアレイと、を含み、前記複数の単位ピクセルのうち、互いに隣接する第１単位ピクセル及び第２単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して、第１位相差を有する第１信号が印加される第１フォトゲートを有する第１タップと、前記光信号に対して、前記第１位相差と異なる第２位相差を有する第２信号が印加される第２フォトゲートを有する第２タップと、を含み、前記第１単位ピクセルの第１タップの位置、及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第２タップの位置、及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある１地点を中心に互いに対称である。

【0006】

本発明の技術的思想による他の様態によるイメージセンサは、対象物体に光信号を出力するように構成された光源と、前記対象物体から反射される反射光信号を受信する光電変換領域、及び互いに異なる位相差を有する複数の信号を受信するための複数のフォトゲートをそれぞれ含む複数の単位ピクセルからなるピクセルアレイと、を含み、前記複数の単位ピクセルは、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルないし第４単位ピクセルを含み、前記２ｘ２ピクセルアレイのうち、第１対角線方向に互いに隣接する前記第１単位ピクセル及び第２単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して、第１位相差を有する第１信号が印加される第１フォトゲートを有する第１タップと、前記光信号に対して、前記第１位相差と異なる第２位相差を有する第２信号が印加される第２フォトゲートを有する第２タップと、を含み、前記第１単位ピクセルの第１タップの位置、及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第２タップの位置、及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置は、それぞれ前記第１対角線上にある第１地点を中心に点対称である。

【0007】

本発明の技術的思想によるさらに他の様態によるイメージセンサは、対象物体に光信号を出力するように構成された光源と、前記対象物体から反射される反射光信号から複数のピクセル信号を出力するように構成されたマルチタップ構造の複数の単位ピクセルを有するピクセルアレイと、前記複数の単位ピクセルに互いに異なる位相差を有する複数の信号を印加するように構成された複数のフォトゲートドライバを含むフォトゲートドライバ回路部と、を含み、前記複数の単位ピクセルのうち、互いに隣接する第１単位ピクセル及び第２単位ピクセルは、それぞれ前記光信号に対して、第１位相差を有する第１信号が印加される第１フォトゲートを有する第１タップと、前記光信号に対して、前記第１位相差と異なる第２位相差を有する第２信号が印加される第２フォトゲートを有する第２タップと、を含み、前記第１単位ピクセルの第１タップの位置、及び前記第２単位ピクセルの第１タップの位置、並びに前記第１単位ピクセルの第２タップの位置、及び前記第２単位ピクセルの第２タップの位置は、それぞれ前記第１単位ピクセルと前記第２単位ピクセルとの間のある１地点を中心に互いに対称である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によるイメージセンサによると、マルチタップデモジュレーションピクセル構造を有する複数の単位ピクセルを有するイメージセンサにおいて、複数の単位ピクセルの製造工程時の製造バラツキ、イメージセンサを構成する構成要素間の誤整列（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、イメージセンサ駆動時の光のシェーディング（ｓｈａｄｉｎｇ）、ＣＲＡ（ｃｈｉｅｆ ｒａｙ ａｎｇｌｅ）サイズのような多様な原因により、単位ピクセルごとに同一信号を受信するタップの感度差、またはタップ間の不均衡のような問題が存在する場合にも、互いに隣接する複数の単位ピクセルにおいて、タップの位置が互いに対称になるように分散配置することにより、タップ間の感度差または不均衡による問題による距離情報エラーを互いに相殺でき、それにより、距離情報の正確度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサの概略的な構成を図示したブロック図である。

【図2A】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれる単位ピクセルの例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。

【図2B】図２Ａに例示した単位ピクセルの例示的な動作について説明するための図面である。

【図2C】図２Ａに例示した単位ピクセルに印加される第１フォトゲート信号、第２フォトゲート信号、第３フォトゲート信号及び第４フォトゲート信号と光信号との位相差を例示したグラフである。

【図2D】図２Ａに例示した単位ピクセルの例示的な回路図である。

【図3】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれるピクセルアレイの例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。

【図4A】図３に例示したピクセルアレイにおいて、複数の単位ピクセルの第１タップ及び第２タップに印加される例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【図4B】図３に例示したピクセルアレイにおいて、複数の単位ピクセルの第１タップ及び第２タップに印加される例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【図5】図３に例示したピクセルアレイにおいて、対象物体の距離情報を計算するための一例によるタップ情報について説明するための図面である。

【図6】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサにおいて、図３に例示したピクセルアレイを含む場合、ピクセルアレイと、ピクセルアレイ１３４を駆動するのに利用されるフォトゲートドライバ回路部との例示的な連結関係について説明するための図面である。

【図7】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれるピクセルアレイの他の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。

【図8】図７に例示したピクセルアレイにおいて、複数の単位ピクセルに印加される例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【図9】図８に例示したピクセルアレイにおいて、対象物体の距離情報を計算するための一例によるタップ情報について説明するための図面である。

【図10A】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれる単位ピクセルの他の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。

【図10B】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれる単位ピクセルの例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。

【図10C】図１０Ａ及び図１０Ｂに例示した単位ピクセルに印加される第１フォトゲート信号、第２フォトゲート信号、第３フォトゲート信号及び第４フォトゲート信号と光信号との位相差を例示したグラフである。

【図10D】図１０Ａに例示した単位ピクセルの例示的な回路図である。

【図11】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれるピクセルアレイの他の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。

【図12】図１１に例示したピクセルアレイにおいて、複数の単位ピクセルの第１タップ、第２タップ、第３タップ及び第４タップに印加される例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【図13】図１１に例示したピクセルアレイにおいて、対象物体の距離情報を計算するための一例によるタップ情報について説明するための図面である。

【図14】図１１に例示したピクセルアレイにおいて、対象物体の距離情報を計算するための他の例によるタップ情報について説明するための図面である。

【図15】図１１に例示したピクセルアレイにおいて、対象物体の距離情報を計算するためのさらに他の例によるタップ情報について説明するための図面である。

【図16】図１１に例示したピクセルアレイにおいて、複数の単位ピクセルの第１タップ、第２タップ、第３タップ及び第４タップに印加される他の例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【図17】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサにおいて、図１１に例示したピクセルアレイを含む場合、ピクセルアレイと、ピクセルアレイを駆動するのに利用されるフォトゲートドライバ回路部との他の例示的な連結関係について説明するための図面である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。図面上の同一構成要素については、同一参照符号を使用し、それに関わる重複説明は、省略する。

【0011】

図１は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサ１の概略的な構成を図示したブロック図である。
図１を参照すれば、イメージセンサ１は、ＴＯＦ（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）原理を利用し、距離または深さを測定する。イメージセンサ１は、タイミングコントローラ１０、光モジュール２０、距離センサ３０及びレンズモジュール４０を含む。

【0012】

距離センサ３０は、ロウデコーダ３１、フォトゲートコントローラ３２、フォトゲートドライバ回路部３３、ピクセルアレイ３４、ＣＤＳ（ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ）／ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）回路３６、メモリユニット３７及び距離推定器３８を含む。一実施形態において、距離センサ３０は、ＣＩＳ（ＣＭＯＳ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ）形態によっても具現される。

【0013】

タイミングコントローラ１０は、ＣＰＵ ３から伝送された基準クロック信号ＣＫ＿ＲＥＦに基づいて、光モジュール２０及び距離センサ３０それぞれの動作タイミングを制御する。ＣＰＵ ３は、クロック信号を生成することができるユニット、例えば、ＰＬＬ（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）回路やオシレータ（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などを利用し、基準クロック信号ＣＫ＿ＲＥＦを生成し、基準クロック信号ＣＫ＿ＲＥＦをイメージセンサ１に伝送する。

【0014】

タイミングコントローラ１０から生成された光放射制御信号ＬＴＣが、光モジュール２０の光源ドライバ２２に伝送され、タイミングコントローラ１０から生成された光検出制御信号ＤＴＣが、距離センサ３０のフォトゲートコントローラ３２に伝送される。また、タイミングコントローラ１０は、ロウデコーダ３１に、ロウアドレス信号Ｘ－ＡＤＤを伝送し、ＣＤＳ／ＡＤＣ回路３６に、ＣＤＳ制御信号ＣＤＳＣを伝送する。

【0015】

光モジュール２０は、光源ドライバ２２及び光源２４を含む。光源ドライバ２２は、タイミングコントローラ１０から出力された光放射制御信号ＬＴＣに基づいて、光源２４を駆動するクロック信号ＭＬＳを生成する。光源２４は、光源ドライバ２２から生成されたクロック信号ＭＬＳに応答し、変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）された光信号ＥＬを対象物体５に放射する。光源２４は、赤外線光源でもある。光源２４は、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、ＡＭＯＬＥＤ（ａｃｔｉｖｅ－ｍａｔｒｉｘ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）またはレーザダイオード（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）によっても具現される。光信号ＥＬは、正弦波または矩形波でもある。

【0016】

対象物体５から反射される反射光信号ＲＬは、レンズモジュール４０を経て、距離センサ３０のピクセルアレイ３４に入射される。また、光源ドライバ２２は、クロック信号ＭＬＳまたはクロック信号ＭＬＳに関わる情報を、フォトゲートコントローラ３２に提供することができる。

【0017】

レンズモジュール４０は、レンズ及びバンドパスフィルタを含んでもよい。前記バンドパスフィルタは、赤外線を通過させることができる。レンズモジュール４０の動作は、タイミングコントローラ１０によって制御される。

【0018】

距離センサ３０は、対象物体５から反射される反射光信号ＲＬを復調（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）し、電気信号として出力する。

【0019】

ピクセルアレイ３４は、複数のロウライン及び複数のカラムラインに沿って、マトリックス状に配列された複数の単位ピクセルを含む。本明細書で使用する用語「ロウ」は、ピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルのうち、横方向に配置された複数の単位ピクセルの集合を意味し、「カラム」は、ピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルのうち、縦方向に配置された複数の単位ピクセルの集合を意味する。複数の単位ピクセルは、それぞれ距離センサを構成することができる。

【0020】

ピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルは、それぞれ複数のタップ（ｔａｐ）を有するマルチタップ（ｍｕｌｔｉ－ｔａｐ）構造のピクセルからなる。本明細書で使用する用語「タップ」は、所定の復調信号により、光電荷を収集（ｃｏｌｌｅｃｔ）して検出するためのフォトゲート及び検出領域を含むコンポーネントを意味する。

【0021】

一実施形態において、距離センサ３０のピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルは、それぞれ１つの単位ピクセルから２個のサンプル出力を提供する２－タップピクセルである。他の一実施形態において、距離センサ３０のピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルは、それぞれ１つの単位ピクセルから４個のサンプル出力を提供する４－タップピクセルである。しかし、本発明の技術的思想は、前述に限定されるものではない。

【0022】

前記複数の単位ピクセルは、それぞれレンズモジュール４０を経て、ピクセルアレイ３４に入射された複数の反射光信号ＲＬに応答し、反射光信号ＲＬの位相と、光信号ＥＬの位相との位相差を検出する。前記複数の単位ピクセルから検出された位相差情報から、イメージピクセル信号が出力される。

【0023】

ロウデコーダ３１は、タイミングコントローラ１０から出力されたロウアドレス信号Ｘ－ＡＤＤをデコーディングし、デコーディング結果により、ピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルの複数のロウのうち特定ローを駆動させる。ロウデコーダ３１は、複数の単位ピクセルの複数のロウのうち特定ローを駆動させるために、複数の制御信号、例えば、リセット信号及び選択信号を出力することができる。

【0024】

フォトゲートコントローラ３２は、タイミングコントローラ１０から伝送された光検出制御信号ＤＴＣに基づいて、複数のフォトゲートコントロール信号ＣＰＧを生成する。

【0025】

フォトゲートドライバ回路部３３は、フォトゲートコントローラ３２から出力される複数のフォトゲートコントロール信号ＣＰＧを利用し、距離センサ３０のピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルをロウ単位またはカラム単位で駆動するための回路である。フォトゲートドライバ回路部３３は、複数のバッファグループと、位相マッチングブロック（ｐｈａｓｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｂｌｏｃｋ）とを含んでもよい。前記位相マッチングブロックは、複数のフォトゲートコントロール信号ＣＰＧの位相を変更し、位相が互いにマッチングされた複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧを生成する。複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧは、光信号ＥＬと０゜の位相差を有する第１フォトゲート信号Ｇａ、光信号ＥＬと９０゜の位相差を有する第２フォトゲート信号Ｇｂ、光信号ＥＬと１８０゜の位相差を有する第３フォトゲート信号Ｇｃ、及び光信号ＥＬと２７０゜の位相差を有する第４フォトゲート信号Ｇｄを含んでもよい。第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄに関わるさらに詳細な説明は、図２Ａないし図２Ｃ、及び図１０Ａないし図１０Ｃを参照して説明する。

【0026】

フォトゲートドライバ回路部３３は、ピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルそれぞれに、配線を介して、複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧを、ロウ単位またはカラム単位に印加することができる。複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧは、複数の単位ピクセルそれぞれの複数のフォトゲートに印加される。

【0027】

ピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルにおいては、複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧを受信し、ピクセル信号を生成する。ピクセルアレイ３４の複数の単位ピクセルにおいては、一定位相差を有して周期的に印加される複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧと、反射光信号ＲＬとに基づいて、ピクセル信号を生成することができる。ピクセルアレイ３４においては、複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧと、反射光信号ＲＬとに応答して生じる光電荷を、一定積分時間の間蓄積し、光電荷蓄積動作が完了する順序により、光電荷蓄積結果を順次出力する。

【0028】

ピクセルアレイ３４に含まれた１個の単位ピクセルには、第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄのうち少なくとも２個のフォトゲート信号が同時に供給される。

【0029】

距離センサ３０のピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルが２－タップピクセルである場合、ピクセルアレイ３４に含まれた１個の単位ピクセルには、互いに異なる位相差を有する２個のフォトゲート信号が同時に供給される。例えば、ピクセルアレイ３４に含まれた１個の単位ピクセルには、１つのフレームにおいて、フォトゲートドライバ回路部３３で生成された複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧのうち、第１フォトゲート信号Ｇａ及び第３フォトゲート信号Ｇｃが同時に供給されるか、あるいは第２フォトゲート信号Ｇｂ及び第４フォトゲート信号Ｇｄが同時に供給される。本明細書で使用する用語「フレーム」は、ピクセルアレイ３４全体に対して、光電荷蓄積、ピクセル信号の生成、及びリードアウトが１回完了するのに必要となる時間を意味する。

【0030】

他の一実施形態において、距離センサ３０のピクセルアレイ３４に含まれた複数の単位ピクセルは、それぞれ４－タップピクセルである。その場合、ピクセルアレイ３４に含まれた１個の単位ピクセルには、１つのフレームにおいて、フォトゲートドライバ回路部３３で生成された複数のマッチングフォトゲートコントロール信号ＭＰＧのうち、互いに異なる位相差を有する４個のフォトゲート信号、例えば、第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄが供給される。

【0031】

ＣＤＳ／ＡＤＣ回路３６は、タイミングコントローラ１０から出力されたＣＤＳ制御信号ＣＤＳＣに基づいて、ピクセルアレイ３４の複数の単位ピクセルからそれぞれ出力されたイメージピクセル信号に対して、ＣＤＳ動作とＡＤＣ動作とを遂行し、デジタルピクセル信号を出力する。

【0032】

メモリユニット３７は、ＣＤＳ／ＡＤＣ回路３６から出力された複数のピクセル信号Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３をフレーム単位で保存することができる。複数のピクセル信号Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３に関わるさらに詳細な説明は、図２Ａ及び図２Ｂと、図１０Ａ及び図１０Ｂとを参照して説明する。

【0033】

距離推定器３８は、メモリユニット３７から出力された複数のピクセル信号Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３に基づいて、光信号ＥＬと反射光信号ＲＬとの位相差を計算し、前記計算された位相差を基に、対象物体５までの距離または深さを推定する。

【0034】

図２Ａは、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれる単位ピクセルＰＸ１の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。図２Ａに例示した単位ピクセルＰＸ１は、図１に例示したイメージセンサ１の距離センサ３０に含まれたピクセルアレイ３４の単位ピクセルを構成する。
図２Ａを参照すれば、単位ピクセルＰＸ１は、２－タップピクセルからなる。

【0035】

単位ピクセルＰＸ１は、光電変換領域１６０と、光電変換領域１６０上に配置された第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢと、光電変換領域１６０の両側に配置された２個の第１検出領域１６４Ａ及び第２検出領域１６４Ｂと、を含む。第１検出領域１６４Ａ及び第２検出領域１６４Ｂは、光電変換領域１６０に隣接して配置され、光電変換領域１６０から電気信号を提供される。第１検出領域１６４Ａは、第１フォトゲートＰＧＡに隣接するように配置され、第２検出領域１６４Ｂは、第２フォトゲートＰＧＢに隣接するように配置される。また、単位ピクセルＰＸ１は、第１検出領域１６４Ａから出力された光電子を伝達及び／または増幅するための第１回路領域１６８Ａと、第２検出領域１６４Ｂから出力された光電子を伝達及び／または増幅するための第２回路領域１６８Ｂとをさらに含んでもよい。第１回路領域１６８Ａ及び第２回路領域１６８Ｂは、それぞれ複数のトランジスタを含んでもよい。

【0036】

一実施形態において、光電変換領域１６０は、フォトダイオードであり、Ｐ型基板に形成されたＮ型不純物拡散領域からなる。対象物体５から反射される反射光信号ＲＬ（図１）が光電変換領域１６０に入射され、光電荷を生成することができる。第１フォトゲートＰＧＡに正の電圧が印加される場合、光電変換領域１６０において、正の極性を有する正孔は、Ｐ型基板で押され、負の極性を有する電子が、第１フォトゲートＰＧＡの下部において、基板表面にたまる。また、基板内において、不純物濃度の差と、印加された正の電圧による電圧勾配（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｇｒａｄａｔｉｏｎ）とが生じ、それにより、基板表面にたまった光電子は、第１検出領域１６４Ａに移動する。それと類似して、第２フォトゲートＰＧＢに、正の電圧が印加される場合、光電変換領域１６０において、電子が第２フォトゲートＰＧＢの下部において、基板表面にたまり、基板表面にたまった光電子は、第２検出領域１６４Ｂに移動する。

【0037】

図２Ｂは、図２Ａに例示した単位ピクセルＰＸ１の例示的な動作について説明するための図面である。図２Ｃは、図２Ａに例示した単位ピクセルＰＸ１に印加される第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄと、光信号ＥＬとの位相差を例示したグラフである。

【0038】

図２Ａないし図２Ｃを参照すれば、第１時点ｔ０において、第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢに、１８０゜の位相差を有する２個のフォトゲート信号、例えば、第１フォトゲート信号Ｇａ及び第３フォトゲート信号Ｇｃが印加され、第１フォトゲート信号Ｇａ及び第３フォトゲート信号Ｇｃに応答し、光電子が、第１検出領域１６４Ａ及び第２検出領域１６４Ｂに出力され、第１検出領域１６４Ａ及び第２検出領域１６４Ｂから出力された光電子は、第１回路領域１６８Ａ及び第２回路領域１６８Ｂを介して、２個のピクセル信号、すなわち、第１ピクセル信号Ａ０及び第３ピクセル信号Ａ２として出力される。

【0039】

第２時点ｔ１において、第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢに、１８０゜の位相差を有する他の２個のフォトゲート信号、例えば、第２フォトゲート信号Ｇｂ及び第４フォトゲート信号Ｇｄが印加され、第２フォトゲート信号Ｇｂ及び第４フォトゲート信号Ｇｄに応答し、光電子が、第１検出領域１６４Ａ及び第２検出領域１６４Ｂに出力され、第１検出領域１６４Ａ及び第２検出領域１６４Ｂから出力された光電子は、第１回路領域１６８Ａ及び第２回路領域１６８Ｂを介して、２個の他のピクセル信号、すなわち、第２ピクセル信号Ａ１及び第４ピクセル信号Ａ３として出力される。

【0040】

２－タップピクセルで構成される単位ピクセルＰＸ１において、第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢには、前述の方式により、それぞれ９０゜の位相差を有する第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄが、２個のゲート信号ずつ周期的に印加される。単位ピクセルＰＸ１においては、反射光信号ＲＬ（図１）から生じた光電子が一定時間の間蓄積され、単位ピクセルＰＸ１において、２回のサンプリング動作を順次遂行することにより、光信号ＥＬと０゜の位相差を有する第１フォトゲート信号Ｇａ、光信号ＥＬと９０゜の位相差を有する第２フォトゲート信号Ｇｂ、光信号ＥＬと１８０゜の位相差を有する第３フォトゲート信号Ｇｃ、及び光信号ＥＬと２７０゜の位相差を有する第４フォトゲート信号Ｇｄにそれぞれ対応する第１ピクセル信号Ａ０、第２ピクセル信号Ａ１、第３ピクセル信号Ａ２及び第４ピクセル信号Ａ３を生成することができる。

【0041】

図２Ｄは、図２Ａに例示した単位ピクセルＰＸ１の例示的な回路図である。
図２Ｄを参照すれば、単位ピクセルＰＸ１は、光電変換領域１６０に連結された第１光電変換素子ＰＸＡ及び第２光電変換素子ＰＸＢを含む。

【0042】

光電変換領域１６０は、光を感知することができる。光電変換領域１６０は、感知された光により、電子・正孔対ＥＨＰを生成する。第１光電変換素子ＰＸＡの第１フォトゲートＰＧＡに印加される信号の電圧により、ディプリーション領域が形成される。前記ディプリーション領域により、ＥＨＰの電子と正孔とが分離され、該電子は、第１光電変換素子ＰＸＡの下部に蓄積される。第１光電変換素子ＰＸＡについて説明したのと類似し、第２光電変換素子ＰＸＢの第２フォトゲートＰＧＢに印加される信号の電圧により、第２光電変換素子ＰＸＢの下部に電子が蓄積される。第１フォトゲートＰＧＡに印加される信号と、第２フォトゲートＰＧＢに印加される信号との位相差は、１８０゜である。

【0043】

単位ピクセルＰＸ１は、第１光電変換素子ＰＸＡと連結された第１シャッタトランジスタＴＸＡ、第１ストレージトランジスタＳＴＡ、第１伝送トランジスタＴＸ１、第１ドライブトランジスタＤＸ１、第１選択トランジスタＳＸ１及び第１リセットトランジスタＲＸ１を含んでもよい。また、単位ピクセルＰＸ１は、第２光電変換素子ＰＸＢと連結された第２シャッタトランジスタＴＸＢ、第２ストレージトランジスタＳＴＢ、第２伝送トランジスタＴＸ２、第２ドライブトランジスタＤＸ２、第２選択トランジスタＳＸ２及び第２リセットトランジスタＲＸ２を含んでもよい。

【0044】

第１シャッタトランジスタＴＸＡ及び第２シャッタトランジスタＴＸＢは、第１シャッタゲートＴＧＡ及び第２シャッタゲートＴＧＢに印加された信号に応答し、光電変換領域１６０から伝達された光電荷が、第１ストレージトランジスタＳＴＡ及び第２ストレージトランジスタＳＴＢに伝送されることを選択的にオン／オフする。

【0045】

第１ストレージトランジスタＳＴＡ及び第２ストレージトランジスタＳＴＢは、第１ストレージゲートＳＧＡ及び第２ストレージゲートＳＧＢにそれぞれ印加される保存制御信号に応答し、第１シャッタトランジスタＴＸＡ及び第２シャッタトランジスタＴＸＢを介して伝達される光電荷を保存する。

【0046】

第１伝送トランジスタＴＸ１及び第２伝送トランジスタＴＸ２は、第１伝送ゲートＴＧ１及び第２伝送ゲートＴＧ２に印加される伝送制御信号に応答し、第１ストレージトランジスタＳＴＡ及び第２ストレージトランジスタＳＴＢの保存領域に保存された光電荷を、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２に伝送する。第１伝送トランジスタＴＸ１及び第２伝送トランジスタＴＸ２は、第１伝送ゲートＴＧ１及び第２伝送ゲートＴＧ２に印加される伝送制御信号により、第１ストレージトランジスタＳＴＡと第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１との電気的連結、及び第２ストレージトランジスタＳＴＢと第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２との電気的連結をオンまたはオフにする。

【0047】

第１ドライブトランジスタＤＸ１及び第２ドライブトランジスタＤＸ２は、ソースフォロワバッファ増幅器（ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ ｂｕｆｆｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の役割を行うものであり、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２に充電された光電荷に応答してバッファリング動作を遂行し、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２の電圧を増幅する。第１ドライブトランジスタＤＸ１は、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１に連結されたゲートと、電源電圧ＶＤＤが連結されたドレインと、第１選択トランジスタＳＸ１に連結されたソースと、を有する。第１ドライブトランジスタＤＸ１のソース端子の電圧は、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１の電圧によって決定される。第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１の電圧は、第１光電変換素子ＰＸＡから伝達される電子の量によって決定される。第２ドライブトランジスタＤＸ２は、第１ドライブトランジスタＤＸ１と類似した構造を有する。

【0048】

第１リセットトランジスタＲＸ１及び第２リセットトランジスタＲＸ２は、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２の電圧に基づいてピクセル情報を検出した後、第１リセットゲートＲＧ１及び第２リセットゲートＲＧ２に印加されるリセット信号が活性化されれば、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２に蓄積された電荷を放電することにより、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２を、電源電圧ＶＤＤのレベルに初期化させることができる。第１リセットトランジスタＲＸ１は、リセット信号が印加されるリセットゲートＲＧ１と、電源電圧ＶＤＤに連結されるドレインと、第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１に連結されるソースと、を有する。第２リセットトランジスタＲＸ２は、第１リセットトランジスタＲＸ１と類似した構造を有する。

【0049】

第１選択トランジスタＳＸ１及び第２選択トランジスタＳＸ２は、第１ドライブトランジスタＤＸ１及び第２ドライブトランジスタＤＸ２から出力されたイメージピクセル信号を、カラムラインに出力する。第１選択トランジスタＳＸ１は、選択信号が印加されるゲートと、第１ドライブトランジスタＤＸ１のソースに連結されるドレインと、ピクセルアレイ３４（図１）のビットラインに連結されるソースと、を有する。第２選択トランジスタＳＸ２は、第１選択トランジスタＳＸ１と、概して類似した構造を有する。第１選択トランジスタＳＸ１及び第２選択トランジスタＳＸ２は、それぞれのゲートに印加される選択信号に応答し、第１ドライブトランジスタＤＸ１及び第２ドライブトランジスタＤＸ２によって増幅された電圧を、第１出力電圧ＶＯＵＴ１及び第２出力電圧ＶＯＵＴ２として出力する。

【0050】

第１伝送トランジスタＴＸ１、第１ドライブトランジスタＤＸ１、第１選択トランジスタＳＸ１、第１リセットトランジスタＲＸ１及び第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１は、第１回路領域１６８Ａを構成する。第２伝送トランジスタＴＸ２、第２ドライブトランジスタＤＸ２、第２選択トランジスタＳＸ２、第２リセットトランジスタＲＸ２及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２は、第２回路領域１６８Ｂを構成する。

【0051】

オーバーフロートランジスタＯＸは、光電変換領域１６０と電源電圧ＶＤＤ端子との間に連結される。オーバーフロートランジスタＯＸは、光電変換領域１６０で生成された光電荷が、第１ストレージトランジスタＳＴＡ及び第２ストレージトランジスタＳＴＢの保存領域にオーバーフローされることを防止するために使用される。オーバーフロートランジスタＯＸは、オーバーフローゲート（ＯＧ）に印加されるオーバーフローゲート信号に沿ってオンまたはオフになることができる。オーバーフローゲートＯＧにドライブゲイティング信号が印加されれば、あらかじめ設定した単位時間外で生じた余剰光電荷を、光電変換領域１６０から放出する。

【0052】

図２Ｄに例示した単位ピクセルＰＸ１の回路構成は、例示に過ぎず、本発明の技術的思想の範囲内において、多様な変形及び変更が可能である。例えば、第１シャッタトランジスタＴＸＡ及び第２シャッタトランジスタＴＸＢ、第１ストレージトランジスタＳＴＡ及び第２ストレージトランジスタＳＴＢ、第１伝送トランジスタＴＸ１及び第２伝送トランジスタＴＸ２、並びにオーバーフロートランジスタＯＸのうち少なくとも一つは、省略可能である。

【0053】

図３は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれるピクセルアレイの例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。図３に例示したピクセルアレイ１３４は、図１に例示したイメージセンサ１の距離センサ３０に含まれたピクセルアレイ３４を構成する。

【0054】

図２Ａ及び図３を参照すれば、ピクセルアレイ１３４は、ロウライン方向（Ｘ方向）及びカラムライン方向（Ｙ方向）に沿って、マトリックス状に配列された複数の単位ピクセルＰＸ１を含む。複数の単位ピクセルＰＸ１は、それぞれ第１フォトゲートＰＧＡ及び第１検出領域１６４Ａを含む第１タップＴＡと、第２フォトゲートＰＧＢ及び第２検出領域１６４Ｂを含む第２タップＴＢと、を有する。図３において、複数の単位ピクセルＰＸ１それぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢには、第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢに印加される第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２を表示している。

【0055】

複数の単位ピクセルＰＸ１それぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢに含まれた第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢは、互いに異なる位相差を有する第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２が印加されるように構成される。第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２は、それぞれ光信号ＥＬと０゜の位相差を有する信号（以下、「０゜信号」とする）、光信号ＥＬと９０゜の位相差を有する信号（以下、「９０゜信号」とする）、光信号ＥＬと１８０゜の位相差を有する信号（以下、「１８０゜信号」とする）、及び光信号ＥＬと２７０゜の位相差を有する信号（以下、「２７０゜信号」とする）のうちから選択され、１８０゜の位相差を有する互いに異なる信号である。一例として、第１信号Ｐ１は、０゜信号であり、第２信号Ｐ２は、１８０゜信号である。他の例として、第１信号Ｐ１は、９０゜信号であり、第２信号Ｐ２は、２７０゜信号である。

【0056】

複数の単位ピクセルＰＸ１において、ロウライン方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ１、例えば、図３の左側上部に例示した第１単位ピクセルＰＸ１Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ１Ｂそれぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が、第１単位ピクセルＰＸ１Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ１Ｂの間において、Ｙ方向に沿って延長される１本の直線を中心に線対称である。

【0057】

複数の単位ピクセルＰＸ１において１つのカラム、例えば、第１カラムＣ１において、カラムライン方向に沿って一列に延長される複数の単位ピクセルＰＸ１には、第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２が印加されるように構成された第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が互いに同一である。また、複数の単位ピクセルＰＸ１において、互いに隣接する２個のカラム、例えば、第１カラムＣ１及び第２カラムＣ２において、カラムライン方向に沿って一列に延長される複数の単位ピクセルＰＸ１においては、第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２が印加されるように構成された第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が、カラム同士互いに対称である。例えば、第１カラムＣ１にある単位ピクセルＰＸ１の第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置、と第２カラムＣ２にある単位ピクセルＰＸ１の第１タップＴＡ及び第２タップＴＢとの位置は、互いに対称である。

【0058】

図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ図３に例示したピクセルアレイ１３４において、複数の単位ピクセルＰＸ１それぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢに印加される例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【0059】

図２Ａ、図３及び図４Ａを参照すれば、第１カラムＣ１にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第１単位ピクセルＰＸ１Ａの第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡと、第２カラムＣ２にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第２単位ピクセルＰＸ１Ｂの第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡは、それぞれ第１信号Ｐ１として、０゜信号を受信するように構成される。また、第１カラムＣ１にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第１単位ピクセルＰＸ１Ａの第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢと、第２カラムＣ２にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第２単位ピクセルＰＸ１Ｂの第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢは、それぞれ第２信号Ｐ２として、１８０゜信号を受信するように構成される。しかし、本発明の技術的思想は、図４Ａの例示に限定されるものではない。例えば、第１カラムＣ１及び第２カラムＣ２にある複数の単位ピクセルＰＸ１において、第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡは、１８０゜信号を受信し、第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢは、０゜信号を受信するようにも構成される。

【0060】

図２Ａ、図３及び図４Ｂを参照すれば、第１カラムＣ１にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第１単位ピクセルＰＸ１Ａの第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡと、第２カラムＣ２にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第２単位ピクセルＰＸ１Ｂの第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡは、それぞれ第１信号Ｐ１として、９０゜信号を受信するように構成される。また、第１カラムＣ１にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第１単位ピクセルＰＸ１Ａの第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢと、第２カラムＣ２にある複数の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第２単位ピクセルＰＸ１Ｂの第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢは、それぞれ第２信号Ｐ２として、２７０゜信号を受信するように構成される。しかし、本発明の技術的思想は、図４Ｂの例示に限定されるものではない。例えば、第１カラムＣ１及び第２カラムＣ２にある複数の単位ピクセルＰＸ１において、第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡは、２７０゜信号を受信し、第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢは、９０゜信号を受信するようにも構成される。

【0061】

図５は、図３に例示したピクセルアレイ１３４において、対象物体５（図１）の距離情報を計算するための一例によるタップ情報について説明するための図面である。図５において、「ＤＩＣ」で表示した複数のポイントは、それぞれ対象物体５の距離情報中心点を示す。

【0062】

図５を参照すれば、１個の距離情報中心点ＤＩＣに関わる距離情報を得るために、第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が互いに対称である２個の単位ピクセルＰＸ１、例えば、第１単位ピクセルＰＸ１Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ１Ｂの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢから得られる情報を利用する。

【0063】

図３、図４Ａ、図４Ｂ及び図５を参照して説明したピクセルアレイ１３４において、複数の単位ピクセルＰＸ１それぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ１において、互いに対称になるように分散配置することにより、１個の位相差信号に対して、単位ピクセルＰＸ１ごとに互いに異なる位置で光を受けることができるようになる。従って、１個の位相差信号に対して、互いに異なる方向に関わる２個のピクセル信号の平均値を得ることができる。

【0064】

一般的には、イメージセンサ１の製造工程時の製造バラツキ、イメージセンサ１の構成要素間の誤整列、イメージセンサ１の駆動時の光のシェーディング（ｓｈａｄｉｎｇ）、ＣＲＡ（ｃｈｉｅｆ ｒａｙ ａｎｇｌｅ）サイズというような多様な原因により、単位ピクセルＰＸ１ごとに同一信号を受信するタップ間の感度差が発生したり、単位ピクセルＰＸ１ごとに同一信号を受信するタップ間の不均衡（ｔａｐ ａｓｙｍｍｅｔｒｙ）が存在するというような問題が内在する。本発明の技術的思想によれば、複数の単位ピクセルＰＸ１それぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ１において、互いに対称になるように分散配置し、互いに対称である２個の単位ピクセルＰＸ１のタップ情報を利用し、互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ１間にある１つの地点での距離情報を獲得することにより、タップ間の不均衡による問題によるエラーを互いに相殺させることができ、それにより、距離情報の正確度を向上させることができる。

【0065】

図６は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサにおいて、図３に例示したピクセルアレイ１３４を含む場合、ピクセルアレイ１３４と、ピクセルアレイ１３４を駆動するのに利用されるフォトゲートドライバ回路部１５０との例示的な連結関係について説明するための図面である。

【0066】

図２Ａ及び図６を参照すれば、フォトゲートドライバ回路部１５０は、図１に例示したイメージセンサ１のフォトゲートドライバ回路部３３を構成する。フォトゲートドライバ回路部１５０は、複数の配線（第１配線１６０Ａ、第２配線１６０Ｂ）を介して、ピクセルアレイ１３４に連結される。

【0067】

フォトゲートドライバ回路部１５０は、第１信号Ｐ１を第１フォトゲートＰＧＡに印加するための第１フォトゲートドライバ１５０Ａと、第２信号Ｐ２を第２フォトゲートＰＧＢに印加するための第２フォトゲートドライバ１５０Ｂと、を含んでもよい。複数の配線（第１配線１６０Ａ、第２配線１６０Ｂ）は、第１フォトゲートドライバ１５０Ａと複数の第１フォトゲートＰＧＡとの間に連結された第１配線１６０Ａと、第２フォトゲートドライバ１５０Ｂと複数の第２フォトゲートＰＧＢとの間に連結された第２配線１６０Ｂと、を含む。フォトゲートドライバ回路部１５０は、第１配線１６０Ａ及び第２配線１６０Ｂを介して、ピクセルアレイ１３４を構成する複数の単位ピクセルＰＸ１それぞれに含まれた第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢに、第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２を伝達するように構成される。

【0068】

ピクセルアレイ１３４において、互いに隣接し、第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が互いに対称である２個の単位ピクセルＰＸ１は、第１配線１６０Ａ及び第２配線１６０Ｂのうちから選択される１本の配線を介して、第１フォトゲートドライバ１５０Ａまたは第２フォトゲートドライバ１５０Ｂに連結される。

【0069】

複数の単位ピクセルＰＸ１において、第１単位ピクセルＰＸ１Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ１Ｂは、互いに隣接し、第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が互いに対称であり、第２単位ピクセルＰＸ１Ｂ及び第３単位ピクセルＰＸ１Ｃは、互いに隣接し、第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が互いに対称である。

【0070】

第２単位ピクセルＰＸ１Ｂに含まれた第１フォトゲートＰＧＡと、第３単位ピクセルＰＸ１Ｃに含まれた第１フォトゲートＰＧＡは、それぞれ複数の配線（第１配線１６０Ａ、第２配線１６０Ｂ）のうちから選択される１本の配線である第１配線１６０Ａを介して、第１フォトゲートドライバ１５０Ａに連結される。

【0071】

複数の単位ピクセルＰＸ１において、ロウライン方向に沿って一列に配置された第１列の単位ピクセルＰＸ１に含まれた複数の第１フォトゲートＰＧＡと、前記第１列に隣接する第２列の単位ピクセルＰＸ１に含まれた複数の第１フォトゲートＰＧＡは、それぞれコンタクトＣＴを介して、１つの第１配線１６０Ａに連結され、第１配線１６０Ａを介して、第１フォトゲートドライバ１５０Ａに共に連結され、第１フォトゲートドライバ１５０Ａから同一位相差信号を同時に受信することができる。従って、図６において、点線（Ｘ１）で表示した領域のように、互いに隣接する２本のロウラインに沿って延長される２列の単位ピクセルＰＸ１において、１個の第１フォトゲートドライバ１５０Ａを共有する構造を有する。

【0072】

また、第１単位ピクセルＰＸ１Ａに含まれた第２フォトゲートＰＧＢと、第２単位ピクセルＰＸ１Ｂに含まれた第２フォトゲートＰＧＢは、それぞれ複数の配線（第１配線１６０Ａ、第２配線１６０Ｂ）のうちから選択される１本の配線である第２配線１６０Ｂを介して、第２フォトゲートドライバ１５０Ｂに連結される。複数の単位ピクセルＰＸ１において、ロウライン方向に沿って一列に配置された第１列の単位ピクセルＰＸ１に含まれた複数の第２フォトゲートＰＧＢと、前記第１列に隣接する第２列の単位ピクセルＰＸ１に含まれた複数の第２フォトゲートＰＧＢは、それぞれコンタクトＣＴを介して、１本の第２配線１６０Ｂに連結され、第２配線１６０Ｂを介して、第２フォトゲートドライバ１５０Ｂに共に連結され、第２フォトゲートドライバ１５０Ｂから、同一位相差信号を同時に受信することができる。従って、図６において、点線（Ｘ２）で表示した領域のように、互いに隣接する２本のロウラインに沿って延長される２列の単位ピクセルＰＸ１において、１個の第２フォトゲートドライバ１５０Ｂを共有する構造を有する。

【0073】

図６に例示しているような連結関係を有するピクセルアレイ１３４及びフォトゲートドライバ回路部１５０を含むイメージセンサにおいては、複数列の単位ピクセルＰＸ１において、１個の第１フォトゲートドライバ１５０Ａ及び１個の第２フォトゲートドライバ１５０Ｂを共有する構造を有するので、フォトゲートドライバ回路部１５０において、フォトゲートドライバの個数を減少させることができ、イメージセンサの回路構造及び配線構造を単純化させることができる。

【0074】

図７は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれるピクセルアレイの他の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。図７に例示したピクセルアレイ２３４は、図１に例示したイメージセンサ１の距離センサ３０に含まれたピクセルアレイ３４を構成することができる。

【0075】

図７には、ロウライン方向（Ｘ方向）及びカラムライン方向（Ｙ方向）に沿って、マトリックス状に配列された複数の単位ピクセルＰＸ２からなるピクセルアレイ２３４の一部領域を例示している。

【0076】

図７を参照すれば、ピクセルアレイ２３４は、図３に例示したピクセルアレイ１３４と概して同一構成を有する。複数の単位ピクセルＰＸ２は、それぞれ図２Ａを参照して説明した単位ピクセルＰＸ１のように、２－タップピクセル構造を有する。複数の単位ピクセルＰＸ２は、それぞれ図２Ｄを参照して説明した回路構成を有する。ただし、ピクセルアレイ２３４において、複数の単位ピクセルＰＸ２のうち一部の単位ピクセルＰＸ２には、互いに異なる位相差を有する第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２が印加され、他の一部の単位ピクセルＰＸ２には、互いに異なる位相差を有する第３信号３及び第４信号Ｐ４が印加されるように構成される。一実施形態において、第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２は、それぞれ０゜信号及び１８０゜信号のうちから選択されるいずれか１つの信号であり、第３信号Ｐ３及び第４信号Ｐ４は、それぞれ９０゜信号及び２７０゜信号のうちから選択されるいずれか１つの信号である。他の一実施形態において、第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２は、それぞれ９０゜信号及び２７０゜信号のうちから選択されるいずれか１つの信号であり、第３信号Ｐ３及び第４信号Ｐ４は、それぞれ０゜信号及び１８０゜信号のうちから選択されるいずれか１つの信号である。

【0077】

ピクセルアレイ２３４は、点線（Ｘ３）で表示した領域のように、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ２Ａ、第２単位ピクセルＰＸ２Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄを含んでもよい。点線（Ｘ３）で表示した領域にある２ｘ２ピクセルアレイにおいて、１つの対角線方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ２は、前記対角線上にある１地点を中心に点対称である。

【0078】

例えば、対角線方向に互いに隣接する第１単位ピクセルＰＸ２Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ２Ｂそれぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が、前記対角線上にある第１地点ＰＴ１を中心に点対称である。また、他の対角線方向に互いに隣接する第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄそれぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が、前記他の対角線上にある第１地点ＰＴ１を中心に点対称である。

【0079】

一実施形態において、第１単位ピクセルＰＸ２Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ２Ｂそれぞれの第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢに、第１信号Ｐ１及び第２信号Ｐ２が印加される間、第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄそれぞれの第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢに、第３信号Ｐ３及び第４信号Ｐ４が印加される。

【0080】

図７には、第１単位ピクセルＰＸ２Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ２Ｂにおいて、それぞれ第１信号Ｐ１が印加される第１タップＴＡが、第２信号Ｐ２が印加される第２タップＴＢより第１地点ＰＴ１からより遠い位置に配置され、第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄにおいて、それぞれ第３信号Ｐ３が印加される第１タップＴＡが、第４信号Ｐ４が印加される第２タップＴＢより第１地点ＰＴ１からより遠い位置に配置された場合を例示している。しかし、第１単位ピクセルＰＸ２Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ２Ｂにおいて、それぞれ第１タップＴＡが、第２タップＴＢより第１地点ＰＴ１により近くの位置に配置され、第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄにおいて、それぞれ第１タップＴＡが、第２タップＴＢより第１地点ＰＴ１により近くの位置に配置されてもよい。

【0081】

ピクセルアレイ２３４において、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ２Ａ、第２単位ピクセルＰＸ２Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄの構成が、ピクセルアレイ２３４のロウライン方向及びカラムライン方向に沿って複数回反復される。

【0082】

図８は、図７に例示したピクセルアレイ２３４において、複数の単位ピクセルＰＸ２に印加される例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【0083】

図８を参照すれば、１つの対角線方向に互いに隣接する第１単位ピクセルＰＸ２Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ２Ｂそれぞれの第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡは、第１信号Ｐ１として、０゜信号を受信し、第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢは、第２信号Ｐ２として、１８０゜信号を受信するように構成される。そして、他の対角線方向に互いに隣接する第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄそれぞれの第１フォトゲートＰＧＡは、第１信号Ｐ１として、９０゜信号を受信し、第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢは、第２信号Ｐ２として、２７０゜信号を受信するように構成される。しかし、本発明の技術的思想は、図８の例示に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において、多様な変形及び変更が可能である。

【0084】

図９は、図８に例示したピクセルアレイ２３４において、対象物体５（図１）の距離情報を計算するための一例によるタップ情報について説明するための図面である。図９において、「ＤＩＣ」で表示した複数のポイントは、それぞれ対象物体５の距離情報中心点を示す。

【0085】

図９を参照すれば、１個の距離情報中心点ＤＩＣに関わる距離情報を得るために、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ２Ａ、第２単位ピクセルＰＸ２Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ２Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ２Ｄそれぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢから得られる情報を利用する。

【0086】

図７ないし図９を参照して説明したピクセルアレイ２３４において、対角線方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ２それぞれの第１タップＴＡ及び第２タップＴＢの位置が、一地点、例えば、第１地点ＰＴ１を中心に互いに点対称になるように分散配置することにより、１個の位相差信号に対して、単位ピクセルＰＸ２ごとに互いに異なる位置で光を受けることができる。従って、１個の位相差信号に対して、互いに異なる方向に関わる４個のピクセル信号の平均値を得ることができる。それにより、単位ピクセルＰＸ２のタップ間の感度差が発生したり、１つの単位ピクセルＰＸ２において、複数のタップ間の不均衡が存在するというような問題がある場合にも、前記問題によるエラーを互いに相殺させることができ、それにより、距離情報の正確度を向上できる。

【0087】

また、図７ないし図９を参照して説明したピクセルアレイ２３４を含むイメージセンサにおいては、通常の場合と異なり、距離情報を得ようとするいずれか１つの目標単位ピクセルにおいて、さらに正確な距離情報を求めるために、前記目標単位ピクセル周囲に配置された他の複数の単位ピクセルから得られる複数のタップ情報を、前記目標単位ピクセルでのタップ情報と共に処理しなければならない別途のリモザイク（ｒｅｍｏｓａｉｃ）過程を遂行する必要がない。

【0088】

図１０Ａは、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれる単位ピクセルＰＸ３の他の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。図１０Ａに例示した単位ピクセルＰＸ３は、図１に例示したイメージセンサ１の距離センサ３０に含まれたピクセルアレイ３４の単位ピクセルを構成することができる。

【0089】

図１０Ａを参照すれば、単位ピクセルＰＸ３は、４－タップピクセルからなる。

【0090】

単位ピクセルＰＸ３は、光電変換領域１６０と、光電変換領域１６０上に配置された第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤと、光電変換領域１６０の周りに配置された第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄを含む。第１検出領域３６４Ａは、第１フォトゲートＰＧＡに隣接するように配置され、第２検出領域３６４Ｂは、第２フォトゲートＰＧＢに隣接するように配置され、第３検出領域３６４Ｃは、第３フォトゲートＰＧＣに隣接するように配置され、第４検出領域３６４Ｄは、第４フォトゲートＰＧＤに隣接するように配置される。

【0091】

また、単位ピクセルＰＸ３は、第１検出領域３６４Ａから出力された光電子を伝達及び／または増幅するための第１回路領域３６８Ａと、第２検出領域３６４Ｂから出力された光電子を伝達及び／または増幅するための第２回路領域３６８Ｂと、第３検出領域３６４Ｃから出力された光電子を伝達及び／または増幅するための第３回路領域３６８Ｃと、第４検出領域３６４Ｄから出力された光電子を伝達及び／または増幅するための第４回路領域３６８Ｄと、をさらに含む。第１回路領域３６８Ａ、第２回路領域３６８Ｂ、第３回路領域３６８Ｃ及び第４回路領域３６８Ｄは、それぞれ複数のトランジスタを含んでもよい。

【0092】

第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤと、第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄとに関わるさらに詳細な構成及び動作は、図２Ａを参照し、第１フォトゲートＰＧＡ及び第２フォトゲートＰＧＢ、並びに第１検出領域１６４Ａ及び第２検出領域１６４Ｂについて説明したのと概して類似している。

【0093】

図１０Ａには、単位ピクセルＰＸ３が四角形平面形状を有し、第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄが、それぞれ単位ピクセルＰＸ３を限定する四角形領域内で、コーナー近辺に配置された例を図示したが、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内において、単位ピクセルＰＸ３内での第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤの位置と、第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄの位置とを多様に変形させることができる。

【0094】

図１０Ｂは、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれる単位ピクセルＰＸ４の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。図１０Ｂに例示した単位ピクセルＰＸ４は、図１に例示したイメージセンサ１の距離センサ３０に含まれたピクセルアレイ３４の単位ピクセルを構成することができる。

【0095】

図１０Ｂに例示した単位ピクセルＰＸ４は、図１０Ａに例示した単位ピクセルＰＸ３と概して同一構成を有することができる。ただし、第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄは、それぞれ単位ピクセルＰＸ３を限定する四角形領域において、コーナーから離隔された位置において、前記四角形領域の辺に沿った領域に配置され、第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤは、第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄに対応し、前記四角形領域の辺に対面する位置に配置される。

【0096】

図１０Ｃは、図１０Ａ及び図１０Ｂに例示した単位ピクセルＰＸ３，ＰＸ４に印加される第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄと光信号ＥＬとの位相差を例示したグラフである。

【0097】

図１０Ａないし図１０Ｃを参照すれば、第１フォトゲート、第２フォトゲート、第３フォトゲート及び第４フォトゲートには、１つのフレームにおいて、９０゜の位相差を有する第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄが印加され、第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄに応答し、光電子が、第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄに出力される。第１検出領域３６４Ａ、第２検出領域３６４Ｂ、第３検出領域３６４Ｃ及び第４検出領域３６４Ｄに出力された光電子は、第１回路領域３６８Ａ、第２回路領域３６８Ｂ、第３回路領域３６８Ｃ及び第４回路領域３６８Ｄを介して伝達及び／または増幅され、第１ピクセル信号Ａ０、第２ピクセル信号Ａ１、第３ピクセル信号Ａ２及び第４ピクセル信号Ａ３として出力される。

【0098】

４－タップピクセルで構成される単位ピクセルＰＸ３，ＰＸ４において、それぞれ第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄが印加される。単位ピクセルＰＸ３，ＰＸ４においては、反射光信号ＲＬ（図１）から生じた光電子が、一定時間の間蓄積され、単位ピクセルＰＸ３，ＰＸ４において、１回のサンプリング動作を遂行することにより、第１フォトゲート信号Ｇａ、第２フォトゲート信号Ｇｂ、第３フォトゲート信号Ｇｃ及び第４フォトゲート信号Ｇｄにそれぞれ対応する第１ピクセル信号Ａ０、第２ピクセル信号Ａ１、第３ピクセル信号Ａ２及び第４ピクセル信号Ａ３を生成することができる。

【0099】

図１０Ｄは、図１０Ａに例示した単位ピクセルＰＸ３の例示的な回路図である。図１０Ｄに例示した回路図は、図１０Ｂに例示した単位ピクセルＰＸ４にも適用される。図１０Ｄにおいて、図２Ｄと同一参照符号、は同一部材を示し、ここでは、それらに関わる重複説明を省略する。

【0100】

図１０Ｄを参照すれば、単位ピクセルＰＸ３は、光電変換領域１６０に連結された第１光電変換素子ＰＸＡ、第２光電変換素子ＰＸＢ、第３光電変換素子ＰＸＣ及び第４光電変換素子ＰＸＤを含む。第１光電変換素子ＰＸＡ及び第２光電変換素子ＰＸＢに関わる詳細な構成は、図２Ｄを参照して説明した通りである。第３光電変換素子ＰＸＣは、第３フォトゲートＰＧＣを含み、第４光電変換素子ＰＸＤは、第４フォトゲートＰＧＤを含んでもよい。第３光電変換素子ＰＸＣ及び第４光電変換素子ＰＸＤにおいては、図２Ｄを参照し、第１光電変換素子ＰＸＡ及び第２光電変換素子ＰＸＢについて説明したのと類似した方式により、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに印加される信号の電圧によっても電子が蓄積される。

【0101】

単位ピクセルＰＸ３は、第３光電変換素子ＰＸＣと連結された第３シャッタトランジスタＴＸＣ、第３ストレージトランジスタＳＴＣ、第３伝送トランジスタＴＸ３、第３ドライブトランジスタＤＸ３、第３選択トランジスタＳＸ３及び第３リセットトランジスタＲＸ３を含んでもよい。また、単位ピクセルＰＸ３は、第４光電変換素子ＰＸＤと連結された第４シャッタトランジスタＴＸＤ、第４ストレージトランジスタＳＴＤ、第４伝送トランジスタＴＸ４、第４ドライブトランジスタＤＸ４、第４選択トランジスタＳＸ４及び第４リセットトランジスタＲＸ４を含んでもよい。

【0102】

第３シャッタトランジスタＴＸＣ及び第４シャッタトランジスタＴＸＤは、第３シャッタゲートＴＧＣ及び第４シャッタゲートＴＧＤに印加された信号に応答し、光電変換領域１６０から伝達された光電荷が、第３ストレージトランジスタＳＴＣ及び第４ストレージトランジスタＳＴＤに伝送されることを選択的にオン／オフする。

【0103】

第３ストレージトランジスタＳＴＣ及び第４ストレージトランジスタＳＴＤは、第３ストレージゲートＳＧＣ及び第４ストレージゲートＳＧＤにそれぞれ印加される保存制御信号に応答し、第３シャッタトランジスタＴＸＣ及び第４シャッタトランジスタＴＸＤを介して伝達される光電荷を保存する。

【0104】

第３伝送トランジスタＴＸ３及び第４伝送トランジスタＴＸ４は、第３伝送ゲートＴＧ３及び第４伝送ゲートＴＧ４に印加される伝送制御信号に応答し、第３ストレージトランジスタＳＴＣ及び第４ストレージトランジスタＳＴＤの保存領域に保存された光電荷を第３フローティングディフュージョン領域ＦＤ３及び第４フローティングディフュージョン領域ＦＤ４に伝送する。第３伝送トランジスタＴＸ３及び第４伝送トランジスタＴＸ４は、第３伝送ゲートＴＧ３及び第４伝送ゲートＴＧ４に印加される伝送制御信号により、第３ストレージトランジスタＳＴＣと第３フローティングディフュージョン領域ＦＤ３との電気的連結、及び第４ストレージトランジスタＳＴＤと第４フローティングディフュージョン領域ＦＤ４との電気的連結をオンまたはオフすることができる。

【0105】

第３リセットトランジスタＲＸ３及び第４リセットトランジスタＲＸ４は、第３フローティングディフュージョン領域ＦＤ３及び第４フローティングディフュージョン領域ＦＤ４の電圧に基づいてピクセル情報を検出した後、第３リセットゲートＲＧ３及び第４リセットゲートＲＧ４に印加されるリセット信号により、第３フローティングディフュージョン領域ＦＤ３及び第４フローティングディフュージョン領域ＦＤ４を、電源電圧ＶＤＤのレベルに初期化させる。

【0106】

第３ドライブトランジスタＤＸ３及び第４ドライブトランジスタＤＸ４、並びに第３選択トランジスタＳＸ３及び第４選択トランジスタＳＸ４は、図２Ｄを参照して説明した第１ドライブトランジスタＤＸ１及び第２ドライブトランジスタＤＸ２、並びに第１選択トランジスタＳＸ１及び第２選択トランジスタＳＸ２について説明したのと概して同一の構成及び機能を有する。第３選択トランジスタＳＸ３及び第４選択トランジスタＳＸ４は、それぞれのゲートに印加される選択信号に応答し、第３ドライブトランジスタＤＸ３及び第４ドライブトランジスタＤＸ４によって増幅された電圧を、第３出力電圧ＶＯＵＴ３及び第４出力電圧ＶＯＵＴ４として出力する。

【0107】

第１伝送トランジスタＴＸ１、第１ドライブトランジスタＤＸ１、第１選択トランジスタＳＸ１、第１リセットトランジスタＲＸ１及び第１フローティングディフュージョン領域ＦＤ１は、第１回路領域３６８Ａを構成する。第２伝送トランジスタＴＸ２、第２ドライブトランジスタＤＸ２、第２選択トランジスタＳＸ２、第２リセットトランジスタＲＸ２及び第２フローティングディフュージョン領域ＦＤ２は、第２回路領域３６８Ｂを構成する。第３伝送トランジスタＴＸ３、第３ドライブトランジスタＤＸ３、第３選択トランジスタＳＸ３、第３リセットトランジスタＲＸ３及び第３フローティングディフュージョン領域ＦＤ３は、第３回路領域３６８Ｃを構成する。第４伝送トランジスタＴＸ４、第４ドライブトランジスタＤＸ４、第４選択トランジスタＳＸ４、第４リセットトランジスタＲＸ４及び第４フローティングディフュージョン領域ＦＤ４は、第４回路領域３６８Ｄを構成する。

【0108】

図１０Ｄに例示した単位ピクセルＰＸ３の回路構成は、例示に過ぎず、本発明の技術的思想の範囲内において、多様な変形及び変更が可能である。例えば、第１シャッタトランジスタＴＸＡ、第２シャッタトランジスタＴＸＢ、第３シャッタトランジスタＴＸＣ及び第４シャッタトランジスタＴＸＤ、第１ストレージトランジスタＳＴＡ、第２ストレージトランジスタＳＴＢ、第３ストレージトランジスタＳＴＣ及び第４ストレージトランジスタＳＴＤ、第１伝送トランジスタＴＸ１、第２伝送トランジスタＴＸ２、第３伝送トランジスタＴＸ３及び第４伝送トランジスタＴＸ４、並びにオーバーフロートランジスタＯＸのうち少なくとも一つは、省略可能である。

【0109】

図１１は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサに含まれるピクセルアレイ３３４の他の例示的な構成について説明するための概略的なレイアウトである。図１１に例示したピクセルアレイ３３４は、図１に例示したイメージセンサ１の距離センサ３０に含まれたピクセルアレイ３４を構成することができる。

【0110】

図１０Ａ及び図１１を参照すれば、ピクセルアレイ３３４は、ロウライン方向（Ｘ方向）及びカラムライン方向（Ｙ方向）に沿って、マトリックス状に配列された複数の単位ピクセルＰＸ３を含む。複数の単位ピクセルＰＸ３は、それぞれ４－タップピクセルからなる。複数の単位ピクセルＰＸ３は、それぞれ第１フォトゲートＰＧＡ及び第１検出領域３６４Ａを含む第１タップＴＡと、第２フォトゲートＰＧＢ及び第２検出領域３６４Ｂを含む第２タップＴＢと、第３フォトゲートＰＧＣ及び第３検出領域３６４Ｃを含む第３タップＴＣと、第４フォトゲートＰＧＤ及び第４検出領域３６４Ｄを含む第４タップＴＤと、を有する。図１１において、ピクセルアレイ３３４に含まれた複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤには、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに印加される第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４を表示している。

【0111】

複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤに含まれた第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤは、互いに異なる位相差を有する第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４が印加されるように構成される。第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４は、０゜信号、９０゜信号、１８０゜信号及び２７０゜信号のうちから選択される互いに異なる信号である。一実施形態において、第１信号Ｑ１は、０゜信号であり、第２信号Ｑ２は、９０゜信号であり、第３信号Ｑ３は、１８０゜信号であり、第４信号Ｑ４は、２７０゜信号であるが、それらに限定されるものではない。

【0112】

ピクセルアレイ３３４において、複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、ロウライン方向またはカラムライン方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３に含まれた第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置は、前記隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３間で延長される１本の直線を中心に線対称である。

【0113】

例えば、ピクセルアレイ３３４は、点線（Ｘ４）で表示した領域のように、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄを含む。複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、図１１の左側上部に例示した第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第３単位ピクセルＰＸ３Ｃは、ロウライン方向に互いに隣接し、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第３単位ピクセルＰＸ３Ｃにおいて、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置が、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第３単位ピクセルＰＸ３Ｃの間において、Ｙ方向に沿って延長される１本の直線を中心に線対称である。複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、図１１の左側上部に例示した第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄは、ロウライン方向に互いに隣接し、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置が、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄの間において、Ｙ方向に沿って延長される１本の直線を中心に線対称である。

【0114】

また、複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、図１１の左側上部に例示した第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄは、カラムライン方向に互いに隣接し、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置が、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄの間において、Ｘ方向に沿って延長される１本の直線を中心に線対称である。複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、図１１の左側上部に例示した第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ及び第３単位ピクセルＰＸ３Ｃは、カラムライン方向に互いに隣接し、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ及び第３単位ピクセルＰＸ３Ｃにおいて、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置が、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ及び第３単位ピクセルＰＸ３Ｃの間において、Ｘ方向に沿って延長される１本の直線を中心に線対称である。

【0115】

ピクセルアレイ３３４の複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、２ｘ２ピクセルアレイを構成する４個の単位ピクセルＰＸ３において、前記２ｘ２ピクセルアレイの１つの対角線方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３に含まれた第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置は、前記対角線上にある１地点を中心に点対称である。

【0116】

例えば、点線（Ｘ４）で表示した領域において、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、前記２ｘ２ピクセルアレイの１つの対角線方向に互いに隣接する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ３Ｂそれぞれに含まれた第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置が、前記対角線上にある１地点、例えば、第２地点ＰＴ２を中心に点対称である。また、点線（Ｘ４）で表示した領域において、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、前記２ｘ２ピクセルアレイの他の対角線方向に互いに隣接する第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれに含まれた第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置が、前記他の対角線上にある１地点、例えば、第２地点ＰＴ２を中心に点対称である。

【0117】

一実施形態において、点線（Ｘ４）で表示した領域において、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、第２地点ＰＴ２から、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれの第１タップＴＡまでの距離は、実質的に同一であり、第２地点ＰＴ２から、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれの第２タップＴＢまでの距離は、実質的に同一であり、第２地点ＰＴ２から、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれの第３タップＴＣまでの距離は、実質的に同一であり、第２地点ＰＴ２から、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれの第４タップＴＤまでの距離は、実質的に同一である。

【0118】

図１２は、図１１に例示したピクセルアレイ３３４において、複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤに印加される例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【0119】

図１０Ａ、図１１及び図１２を参照すれば、ピクセルアレイ３３４において、複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれは、第１タップＴＡの第１フォトゲートＰＧＡにおいて、第１信号Ｑ１として、０゜信号を受信し、第２タップＴＢの第２フォトゲートＰＧＢにおいて、第２信号Ｑ２として、９０゜信号を受信し、第３タップＴＣの第３フォトゲートＰＧＣにおいて、第３信号Ｑ３として、１８０゜信号を受信し、第４タップＴＤの第４フォトゲートＰＧＤにおいて、第４信号Ｑ４として、２７０゜信号を受信するように構成される。しかし、本発明の技術的思想は、図１２の例示しに限定されるものではなく、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤに印加される信号は、多様に変更される。

【0120】

図１３は、図１１に例示したピクセルアレイ２３４において、対象物体５（図１）の距離情報を計算するための一例によるタップ情報について説明するための図面である。図１３において、「ＤＩＣ」で表示した複数のポイントは、それぞれ対象物体５の距離情報中心点を示す。

【0121】

図１３を参照すれば、フルモード（ｆｕｌｌ ｍｏｄｅ）において、複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤからの情報を利用し、距離情報中心点ＤＩＣに関わる距離情報を得ることができる。本明細書において使用する用語「フルモード」は、ピクセルアレイ３３４（または、図１に例示されたピクセルアレイ３４）を構成する全てのピクセルによって感知された電圧に対して、サンプリング及びホールディング（ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎｄ ｈｏｌｄｉｎｇ）、並びにアナログ・デジタルコンバーティング動作を遂行することを意味する。

【0122】

図１３に例示しているように、フルモードにおいて、複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれで距離情報中心点ＤＩＣに関わる距離情報を得る場合、例えば、点線（Ｘ４）で表示した領域において、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４が印加される位置が互いに異なるように分布されているので、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれで得られる第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４に関わる距離情報が、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄごとに異なりもする。

【0123】

図１４は、図１１に例示したピクセルアレイ３３４において、対象物体５（図１）の距離情報を計算するための他の例によるタップ情報について説明するための図面である。図１４において、「ＤＩＣ」で表示した複数のポイントは、それぞれ対象物体５の距離情報中心点を示す。

【0124】

図１４を参照すれば、ビニングモード（ｂｉｎｎｉｎｇ ｍｏｄｅ）において、点線（Ｘ４）で表示した領域において、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれの第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤからの情報を利用し、距離情報中心点ＤＩＣに関わる距離情報を得ることができる。本明細書において使用する用語「ビニングモード」は、図１３を参照して説明したフルモードとは異なり、ピクセルアレイ３３４（または、図１に例示したピクセルアレイ３４）を構成する複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、隣接した一部単位ピクセルＰＸ３のピクセル値を合算した値（または、平均値）を、感知電圧に出力するモードを意味する。

【0125】

図１４に例示しているように、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄに関わる２ｘ２ビニングモードにおいて、距離情報を得る場合、１個の距離情報中心点ＤＩＣに関わる距離情報を得るために、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれの第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤからの情報をアナログ合算（ａｎａｌｏｇ ｓｕｍｍａｔｉｏｎ）するか、あるいは前記情報の平均値を求める。その場合、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４が印加される位置が互いに異なるように分布されているので、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄそれぞれに印加される第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４に関わる平均距離情報が自動的に得られる。

【0126】

図１４において、点線（Ｘ４）で表示した領域にある第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄだけでなく、ピクセルアレイ３３４を構成する全ての単位ピクセルＰＸ３について、前述のような２ｘ２ビニングモードで距離情報を得ることができる。それにより、単位ピクセルＰＸ３ごとに内在することができるタップ間の不均衡が互いに相殺され、距離情報の正確度を向上させることができる。

【0127】

図１５は、図１１に例示したピクセルアレイ３３４において、対象物体５（図１）の距離情報を計算するためのさらに他の例によるタップ情報について説明するための図面である。図１５において、「ＤＩＣ」で表示した複数のポイントは、それぞれ対象物体５の距離情報中心点を示す。

【0128】

図１５を参照すれば、デジタルビニング方式により、距離情報中心点ＤＩＣに関わる距離情報を得ることができる。そのために、図１３を参照して説明した方法により、フルモードで複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれのピクセル値を得て、そのように得られたピクセル値を、ＣＤＳ／ＡＤＣ回路３６のアナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）によって処理し、デジタル信号を得ることができる。その後、図１５に表示した距離情報中心点ＤＩＣを中心にする２ｘ２ピクセルアレイの４個の単位ピクセルＰＸ３に関わるデジタル信号を結合し、最終距離情報を得ることができる。その場合、信号対ノイズ比が向上し、ノイズ低減のための別途のローパスフィルタリング（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）過程を遂行する必要がない。

【0129】

一実施形態において、必要により、図１５に表示した距離情報中心点ＤＩＣを中心にする２ｘ２ピクセルアレイの４個の単位ピクセルＰＸ３から、第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４のうち、距離情報中心点ＤＩＣに最も近接している１つの位相差信号に関わる４個のピクセル信号を合算することもできる。例えば、点線（Ｘ４）で表示した領域において、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄから距離情報中心点ＤＩＣに最も近接している４個の第４信号Ｑ４に関わる４個のピクセル信号を合算することもできる。

【0130】

図１６は、図１１に例示したピクセルアレイ３３４において、複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤに印加される他の例示的な信号について説明するための概略的な平面図である。

【0131】

図１６を参照すれば、ピクセルアレイ３３４を構成する複数の単位ピクセルＰＸ３において、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに印加される信号は、時計回り方向及び反時計回り方向のうちいずれか１方向の循環経路に沿って、順次増加する値の位相差を有するように構成される。ピクセルアレイ３３４を構成する複数の単位ピクセルＰＸ３において、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤは、時計回り方向及び反時計回り方向のうちいずれか１方向の循環経路に沿って、実質的に等間隔に配置される。

【0132】

例えば、図１６において、点線（Ｘ４）で表示した領域の２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄは、それぞれ矢印（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）で表示したように、時計回り方向及び反時計回り方向のうちいずれか１方向の循環経路に沿って、順次増加する値の位相差を有するように構成される。また、２ｘ２ピクセルアレイを構成する第１単位ピクセルＰＸ３Ａ、第２単位ピクセルＰＸ３Ｂ、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄにおいて、２ｘ２ピクセルアレイの対角線方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３は、前記循環経路の方向が互いに同一であり、ロウライン方向またはカラムライン方向に互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３は、前記循環経路の方向が互いに反対である。

【0133】

図１６に例示しているように、第１単位ピクセルＰＸ３Ａ及び第２単位ピクセルＰＸ３Ｂは、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに印加される信号が、矢印（Ｒ１，Ｒ２）で表示しているように、反時計回り方向の循環経路に沿って、順次増加する値の位相差を有する信号が印加されるように構成される。そして、第３単位ピクセルＰＸ３Ｃ及び第４単位ピクセルＰＸ３Ｄは、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに印加される信号が、矢印（Ｒ３，Ｒ４）で表示しているように、時計回り方向の循環経路に沿って、順次増加する値の位相差を有する信号が印加されるように構成される。

【0134】

図１６に例示しているように、複数の単位ピクセルＰＸ３において、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに印加される信号の位相差が、循環経路に沿って、順次増加する値を有するように構成された場合には、変調動作時、特定の位相差を有する基準タップと、前記基準タップの以前タップとの間での電荷の伝送距離と、基準タップと、前記基準タップの後続タップとの間での電荷の伝送距離と、がおよそ同一になる。従って、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれに印加される互いに異なる位相差信号に対して、１つの単位ピクセルＰＸ３内において、それぞれの位相差信号ごとに電荷の伝送距離を一定に制御することができ、１つの単位ピクセルＰＸ３内において、第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれに伝達される電荷の伝達速度差に起因するタップ間の不均衡による問題を解消することができる。また、復調動作時、各位相差信号のパルス動作が不明確になる時点がある場合にも、単位ピクセルＰＸ３内にある第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの感度均一性を維持することができる。

【0135】

図１７は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサにおいて、図１１に例示したピクセルアレイ３３４を含む場合、ピクセルアレイ３３４と、ピクセルアレイ３３４を駆動するのに利用されるフォトゲートドライバ回路部３５０との他の例示的な連結関係について説明するための図面である。図１７には、簡略化のために、図１１に例示したピクセルアレイ３３４において、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３のみを図示したが、次に説明する構成は、図１１に例示したピクセルアレイ３３４を構成する全ての単位ピクセルについても、同一に適用される。

【0136】

図１０Ａ及び図１７を参照すれば、フォトゲートドライバ回路部３５０は、図１に例示したイメージセンサ１のフォトゲートドライバ回路部３３を構成することができる。フォトゲートドライバ回路部３５０は、複数の配線（３６０Ａ，３６０Ｂ，３６０Ｃ，３６０Ｄ）を介して、ピクセルアレイ１３４を構成する複数の単位ピクセルＰＸ３に連結される。

【0137】

フォトゲートドライバ回路部３５０は、第１信号Ｑ１を第１フォトゲートＰＧＡに印加するための第１フォトゲートドライバ３５０Ａと、第２信号Ｑ２を第２フォトゲートＰＧＢに印加するための第２フォトゲートドライバ３５０Ｂと、第３信号Ｑ３を第３フォトゲートＰＧＣに印加するための第３フォトゲートドライバ３５０Ｃと、第４信号Ｑ４を第４フォトゲートＰＧＤに印加するための第４フォトゲートドライバ３５０Ｄと、を含む。

【0138】

複数の配線（３６０Ａ，３６０Ｂ，３６０Ｃ，３６０Ｄ）は、第１配線３６０Ａ、第２配線３６０Ｂ、第３配線３６０Ｃ及び第４配線３６０Ｄを含む。第１配線３６０Ａは、第１フォトゲートドライバ３５０Ａから、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３まで延長される。第２配線３６０Ｂは、第２フォトゲートドライバ３５０Ｂから、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３まで延長される。第３配線３６０Ｃは、第３フォトゲートドライバ３５０Ｃから、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３まで延長される。第４配線３６０Ｄは、第４フォトゲートドライバ３５０Ｄから、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３まで延長される。

【0139】

フォトゲートドライバ回路部３５０は、第１配線３６０Ａ、第２配線３６０Ｂ、第３配線３６０Ｃ及び第４配線３６０Ｄを介して、ピクセルアレイ３３４を構成する複数の単位ピクセルＰＸ３に含まれた第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに第１信号Ｑ１、第２信号Ｑ２、第３信号Ｑ３及び第４信号Ｑ４を提供するように構成される。

【0140】

複数の単位ピクセルＰＸ３と、第１配線３６０Ａとの間には、複数の第１コンタクトＣＴ１が連結されている。複数の単位ピクセルＰＸ３と、第２配線３６０Ｂとの間には、複数の第２コンタクトＣＴ２が連結されている。複数の単位ピクセルＰＸ３と、第３配線３６０Ｃとの間には、複数の第３コンタクトＣＴ３が連結されている。複数の単位ピクセルＰＸ３と、第４配線３６０Ｄとの間には、複数の第４コンタクトＣＴ４が連結されている。

【0141】

第１配線３６０Ａは、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第１タップＴＡに含まれた第１フォトゲートＰＧＡに、第１コンタクトＣＴ１を介して連結される。第２配線３６０Ｂは、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第２タップＴＢに含まれた第２フォトゲートＰＧＢに、第２コンタクトＣＴ２を介して連結される。第３配線３６０Ｃは、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第３タップＴＣに含まれた第３フォトゲートＰＧＣに、第３コンタクトＣＴ３を介して連結される。第４配線３６０Ｄは、１つのカラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３それぞれの第４タップＴＤに含まれた第４フォトゲートＰＧＤに、第４コンタクトＣＴ４を介して連結される。

【0142】

図１１を参照して説明したように、カラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３に含まれた第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤそれぞれの位置は、前記互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３の間において、Ｘ方向に延長される１本のラインを中心に互いに線対称である。それにより、カラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３のうち、互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３に含まれた第１タップＴＡ、第２タップＴＢ、第３タップＴＣ及び第４タップＴＤの第１フォトゲートＰＧＡ、第２フォトゲートＰＧＢ、第３フォトゲートＰＧＣ及び第４フォトゲートＰＧＤに連結される第１コンタクトＣＴ１、第２コンタクトＣＴ２、第３コンタクトＣＴ３及び第４コンタクトＣＴ４それぞれの位置も、前記互いに隣接する２個の単位ピクセルＰＸ３の間において、Ｘ方向に延長される１本のラインを中心に互いに線対称である。

【0143】

図１７には、フォトゲートドライバ回路部３５０の第１フォトゲートドライバ３５０Ａ、第２フォトゲートドライバ３６５０Ｂ、第３フォトゲートドライバ３５０Ｃ及び第４フォトゲートドライバ３５０Ｄが、それぞれピクセルアレイ１３４において、カラムライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３に連結される構成を例示しているが、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではない。例えば、フォトゲートドライバ回路部３５０の第１フォトゲートドライバ３５０Ａ、第２フォトゲートドライバ３６５０Ｂ、第３フォトゲートドライバ３５０Ｃ及び第４フォトゲートドライバ３５０Ｄは、それぞれピクセルアレイ１３４において、ロウライン方向に沿って一列に配置された複数の単位ピクセルＰＸ３に、前述と類似した方式で連結される

【0144】

図１１ないし図１７においては、ピクセルアレイ３３４が、図１０Ａに例示した第３単位ピクセルＰＸ３を含む場合を例として挙げて説明したが、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではない。例えば、ピクセルアレイ３３４が、図１０Ｂに例示した第３単位ピクセルＰＸ４を含む場合にも、図１１ないし図１７を参照して説明した構成が同一に適用される。

【0145】

以上、本発明について、望ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想及び範囲内において、当分野の当業者により、さまざまな変形及び変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0146】

本発明のマルチタップピクセルを含むイメージセンサは、例えば、グラフィック関連の技術分野に効果的に適用可能である。

【符号の説明】

【0147】

１ イメージセンサ
３ ＣＰＵ
５ 対象物体
１０ タイミングコントローラ
２０ 光モジュール
２２ 光源ドライバ
２４ 光源
３０ 距離センサ
３１ ロウデコーダ
３２ フォトゲートコントローラ
３３、１５０、３５０ フォトゲートドライバ回路部
３４、１３４、２３４、３３４ ピクセルアレイ
３６ ＣＤＳ／ＡＤＣ回路
３７ メモリユニット
３８ 距離推定器
４０ レンズモジュール
１５０Ａ 第１フォトゲートドライバ
１５０Ｂ 第２フォトゲートドライバ
１６０ 光電変換領域
１６０Ａ 第１配線
１６０Ｂ 第２配線
１６４Ａ 第１検出領域
１６４Ｂ 第２検出領域
１６８Ａ 第１回路領域
１６８Ｂ 第２回路領域
３５０Ａ 第１フォトゲートドライバ
３５０Ｂ 第２フォトゲートドライバ
３５０Ｃ 第３フォトゲートドライバ
３５０Ｄ 第４フォトゲートドライバ
３６０Ａ 第１配線
３６０Ｂ 第２配線
３６０Ｃ 第３配線
３６０Ｄ 第４配線
３６４Ａ 第１検出領域
３６４Ｂ 第２検出領域
３６４Ｃ 第３検出領域
３６４Ｄ 第４検出領域
３６８Ａ 第１回路領域
３６８Ｂ 第２回路領域
３６８Ｃ 第３回路領域
３６８Ｄ 第４回路領域

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】