CN111034178B - 固体摄像装置及具备该固体摄像装置的摄像装置 - Google Patents

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Abstract

固体摄像装置(100)，具备：多个像素(13)，具有光电转换部(1)和多个第一传送电极(3)，以矩阵状配置；以及多个控制线(12)，与在特定的行上排列的多个像素(13)中的相互对应的第一传送电极(3)的每一个连接；多个像素(13)包括多个第1像素(13a)和多个第2像素(13b)，多个第1像素(13a)具备浮置扩散层(4)和读出电路(5)，第2像素(13b)，与在列方向上排列的第1像素(13a)中的1个共用浮置扩散层(4)，多个控制线(12)中的至少一部分，还与相对于在上述特定的行上排列的多个像素(13)的每一个分别在列方向上邻接而排列的共用至少1个浮置扩散层(4)的像素(13)的第一传送电极(3)连接。

Description

固体摄像装置及具备该固体摄像装置的摄像装置
技术领域
本发明涉及取得被摄体的图像的固体摄像装置。
背景技术
以往，已知将来自被摄体的光受光而取得被摄体的图像的固体摄像装置(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－175783号公报
在固体摄像装置中，为了使灵敏度特性更高，希望使像素的面积中的将光取入的开口部的面积的比率更高。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供能使像素的面积中的开口部的面积的比率比以往高的固体摄像装置以及摄像装置。
本发明的一形态的固体摄像装置，具备：多个像素，具有将接收到的光转换为信号电荷的光电转换部、以及进行从该光电转换部读出的上述信号电荷的蓄积和传送的多个第一传送电极，在半导体基板上以矩阵状配置；以及多个控制线，与上述多个像素的上述配置中的特定的行上排列的多个像素中的、相互对应的上述第一传送电极的每一个相连接；上述多个像素包括多个第1像素和多个第2像素，上述多个第1像素的每一个还具备对被传送的上述信号电荷进行蓄积的浮置扩散层和读出该浮置扩散层中蓄积的上述信号电荷的读出电路；上述多个第2像素的每一个，与在上述多个像素的上述配置中的列方向上排列的上述第1像素中的1个共用上述浮置扩散层，上述多个控制线中的至少一部分，还与相对于在上述特定的行上排列的多个像素的每一个分别在上述列方向上邻接而排列的共用至少1个上述浮置扩散层的像素的上述第一传送电极中的至少1个相连接。
本发明的一形态的摄像装置，具备上述固体摄像装置、按1帧期间内的每个曝光期间以多个定时将红外光以脉冲状发出的光源部、以及基于通过上述读出电路读出的信号来生成距离图像的处理器。
根据上述结构的固体摄像装置以及摄像装置，能够使像素的面积中的开口部的面积的比率比以往高。
附图说明
图1是表示实施方式1的测距摄像装置的概略结构的一例的功能框图。
图2是表示实施方式1的固体摄像装置所具备的像素的布局结构的概略平面图。
图3是表示实施方式1的固体摄像装置所具备的控制线的布局结构的概略平面图。
图4是表示实施方式1的固体摄像装置的曝光期间的动作的概略平面图。
图5是表示实施方式1的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
图6是表示实施方式1的固体摄像装置的传送期间的动作的概略平面图。
图7是表示实施方式1的固体摄像装置的传送期间的动作的驱动时序图。
图8是表示实施方式2的固体摄像装置所具备的像素的布局结构的概略平面图。
图9是表示实施方式2的固体摄像装置的曝光期间的动作的概略平面图。
图10是表示实施方式2的固体摄像装置的传送期间的动作的概略平面图。
图11是表示实施方式3的固体摄像装置所具备的像素的布局结构的概略平面图。
图12是表示实施方式3的固体摄像装置所具备的控制线的布局结构的概略平面图。
图13是表示实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作的概略平面图。
图14A是表示实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
图14B是表示实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
图14C是表示实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
图14D是表示实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
图15是表示实施方式3的固体摄像装置的传送期间的动作的概略平面图。
图16是表示实施方式3的固体摄像装置的传送期间的动作的驱动时序图。
图17是表示实施方式4的固体摄像装置所具备的像素的布局结构的概略平面图。
图18是表示实施方式4的固体摄像装置的曝光期间的动作的概略平面图。
图19A是表示实施方式4的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
图19B是表示实施方式4的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
图20是表示实施方式4的固体摄像装置的传送期间的动作的概略平面图。
图21是表示实施方式4的固体摄像装置的传送期间的动作的驱动时序图。
图22是以往技术的固体摄像装置中的像素的平面图。
图23是以往技术的固体摄像装置中的像素的剖面图。
图24是以往技术的固体摄像装置中的各种信号的时序图。
具体实施方式
(得到本发明的一形态的过程)
近年来，在智能手机、游戏机等中，搭载有例如将红外光向摄影对象空间照射、检测被摄体(人物)的身体及手的运动的测距相机。作为用测距相机检测被摄体的距离的动作原理之一，已知TOF(Time Of Flight)方式。
图22中表示在专利文献1中公开的以往技术的固体摄像装置的像素平面图。
图22中，801、804、813、816是光电转换部，802、805、812、815是电荷保持部，803、806、811、814是电荷传送部，807是浮置扩散部，其他读出电路等元件作为808统一表示。
此外，图23是以往技术的固体摄像装置的像素剖面图。图23中，904、907是电荷保持部的栅极电极，906、909是电荷传送部的栅极电极，910是浮置扩散部。
图24是以往技术的固体摄像装置的各种信号的时序图。图24中，公开了通过将驱动信号Φ904、Φ906、Φ907、Φ909向各栅极电极施加从而将在光电转换部801、804中生成的信号电荷向浮置扩散部807进行电荷传送的期间。
利用TOF方式的测距相机，例如使红外光以脉冲状发光，在2种曝光期间将来自被摄体的反射光进行受光，由此生成2种信号电荷，根据其比率求出到被摄体的距离。
专利文献1公开了通过利用电荷传送而将多个像素的信号电荷从1个浮置扩散部、以及读出电路读出的以往技术。
但是，对共用浮置扩散部的像素所具备的各栅极电极施加的驱动信号分别不同，因此有向栅极电极传递驱动信号的控制线变多、无法充分扩展将光取入的开口部、灵敏度特性下降的课题。
此外，在测距相机中使用的固体摄像装置，由于全部像素同时地进行曝光，所以要求使用对应全局快门的固体摄像装置。
该情况下，也由于全部像素同时地施加快门，所以像素中需要电荷蓄积部，用于对读出电路、电荷蓄积部进行控制的控制线在像素中大量配置，因此将光取入的开口部变小，从而灵敏度特性降低。
发明者鉴于上述课题，反复研究的结果是，想到了将栅极电极的控制线根数削减、实现高灵敏度特性的固体摄像装置。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，利用随附的附图进行说明，但它们以例示为目的，本发明不限于此。附图中对于表示实质相同的结构、动作及效果的要素附加同一符号。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的摄像装置1000的概略结构的一例的功能框图。
如该图所示，摄像装置1000具备固体摄像装置100、光源驱动器200、处理器300、光学透镜400和光源部500。此外，固体摄像装置100具备摄像部101、AD转换部102、定时生成部103和快门驱动器104。
定时生成部103产生用于指示向对象物600的光照射(这里例示近红外光的照射)的发光信号，并经由光源驱动器200对光源部500进行驱动，并且，对摄像部101，产生用于指示来自对象物600的反射光的曝光的曝光信号。
摄像部101在半导体基板中包含以矩阵状配置的多个像素，对包含对象物600的区域，按照由定时生成部103产生的曝光信号所表示的定时，在1帧期间内进行多次曝光，得到与多次曝光量的总和对应的信号。
处理器300根据从固体摄像装置100接受到的信号，运算到对象物600的距离。
如图1所示，对于对象物600，从光源部500照射背景光和近红外光。来自对象物600的反射光经由光学透镜400向摄像部101入射。向摄像部101入射的反射光成像，该成像的图像被转换为电信号。光源部500及固体摄像装置100的动作由固体摄像装置100的定时生成部103控制。固体摄像装置100的输出由处理器300转换为距离图像，根据用途还被转换为可视图像。另外，处理器300不必须设置在固体摄像装置100的外部，也可以将对距离进行运算的功能等的一部分或全部内置于固体摄像装置100。
作为固体摄像装置100，例示所谓的CMOS图像传感器。
图2是表示实施方式1的固体摄像装置100所具备的像素13的布局结构的概略平面图。图2中，为了附图简略化，仅示出了垂直方向(以矩阵状配置的多个像素13的列方向、即图2中的上下方向)上的4像素、水平方向(以矩阵状配置的多个像素13的行方向、即图2中的左右方向)上的4像素。
如图2所示，实施方式1的固体摄像装置100具备在半导体基板中以矩阵状配置的像素13(第1像素13a、第2像素13b)。
像素13具备光电转换部1、读出电极2、多个第一传送电极(垂直传送电极)3、曝光控制电极6、电荷排出部7和传送通道8。
第1像素13a中，作为多个第一传送电极3，具备第一传送电极3a、3b、3c、3d这4个，还具备浮置扩散层4(floating diffusion)和读出电路5。
相对于此，第2像素13b中，作为多个第一传送电极3，具备第一传送电极3a、3b、3c、3d、3e这5个，但不具备第1像素13a所具备的浮置扩散层4和读出电路5。并且，第2像素13b，与以矩阵状配置的多个像素13的在列方向上排列的第1像素13a中的1个共用浮置扩散层4。
光电转换部1将接受到的光转换为信号电荷。
读出电极2从光电转换部1读出信号电荷。
第一传送电极3进行从光电转换部1读出的信号电荷的蓄积和传送。
传送通道8是在多个第一传送电极3各自的下方相连的、将信号电荷进行蓄积的通道。由被施加High电压的第一传送电极3、和在其下重叠的传送通道8形成电荷蓄积部。这里，各电荷蓄积部，作为一例，设为被5相驱动来说明。
浮置扩散层4对被传送的信号电荷进行蓄积。
读出电路5读出在浮置扩散层4中蓄积的信号电荷。
在各电荷蓄积部中蓄积的信号电荷被5相驱动，从而被传送到在垂直方向上配置在下方的浮置扩散层4，被读出电路5读出到AD转换部102。
电荷排出部7从光电转换部1将信号电荷的至少一部分排出。
曝光控制电极6控制向电荷排出部7的上述排出。
如图2所示，在上述列方向上排列的、共用至少1个浮置扩散层4的2个以上的像素(这里例如是第1像素13a、第2像素13b)的上述列方向上的一端或另一端是第1像素13a。
图2中，被分配了相同记号(例如VG1－m、VG2－m、VG3－m、VG4－m等)的第一传送电极3连接到相同控制线。
图3是对于实施方式1的固体摄像装置100所具备的像素13来表示与第一传送电极3连接的控制线12的布局结构的概略平面图。
如图3所示，固体摄像装置100具备与以矩阵状配置的多个像素13中的特定的行(这里例如是从上起第2行)中的、相互对应的第一传送电极3(这里是图2中被分配了相同记号(例如VG1－m等)的第一传送电极3)的每一个分别连接的多个控制线12(这里例如是控制线12a～12e)。并且，这些控制线12中的至少一部分(这里例如是控制线12a～12d)，还与相对于上述特定的行上排列的多个像素13的每一个在上述列方向上排列的、共用浮置扩散层4的像素13(这里例如是从上起第3行的像素13)的第一传送电极3中的至少1个(这里是被分配了相同记号的第一传送电极3)相连接。
如图3所示那样，通过将在垂直方向上排列的多个(作为一例是2个)像素13所具备的多个第一传送电极3连接，从而减少了在水平方向上布线的12的根数。
图4是表示实施方式1的固体摄像装置100的曝光期间的动作的概略平面图，图5是表示实施方式1的固体摄像装置100的曝光期间的动作的驱动时序图。
以下，参照图4及图5，说明固体摄像装置100的曝光期间的动作。
曝光控制电极6分别被施加驱动脉冲ΦODG，读出电极2分别被施加驱动脉冲ΦTG，第一传送电极3分别被施加驱动脉冲ΦVG1－l～ΦVG5－n。如图5所示，在曝光期间，驱动脉冲ΦVG1－l、驱动脉冲ΦVG1－m、驱动脉冲ΦVG1－n是以同一相位变化的信号，是实质相同的信号。
这些驱动脉冲被从定时生成部103输出。
作为初始状态，向曝光控制电极6施加的驱动脉冲ΦODG为High状态，光电转换部1为复位状态。此外，向读出电极2施加的ΦTG为Low状态，保持为High状态的第一传送电极3a(图2中的VG1－l、VG1－m、VG1－n)和光电转换部1被电切断。该状态下由光电转换部1产生的信号电荷经由曝光控制电极6向电荷排出部7排出，不蓄积于光电转换部1。
接着，在时刻t1曝光控制电极6成为Low状态，从光电转换部1向电荷排出部7的电荷排出停止，光电转换部1成为将生成的信号电荷进行蓄积的状态。
接着，读出电极2在一定期间成为High状态，在复原为Low状态的时刻t2，摄像部101中的全部像素13同时完成从光电转换部1向第一传送电极3a(图2中的VG1－l、VG1－m、VG1－n)的信号电荷S的读出，曝光控制电极6回到High状态。
接着，通过对第一传送电极3施加5相驱动脉冲，从而摄像部101中的全部像素13同时将信号电荷S向第一传送电极3b(图2中的VG2－l、VG2－m、VG2－n)下传送(t3)，进而，摄像部101中的全部像素13同时通过向第一传送电极3施加5相驱动脉冲从而将信号电荷S向第一传送电极3c(图2中的VG3－l、VG3－m、VG3－n)下传送(t4)。
这样，在1帧期间内的曝光期间，在多个像素13的全部中，相互对应的多个第一传送电极3各自的电位同样地变化。
图6是表示实施方式1的固体摄像装置100的传送期间的动作的概略平面图，图7是表示实施方式1的固体摄像装置100的传送期间的动作的驱动时序图。
以下，参照图6及图7，对固体摄像装置100的传送期间的动作进行说明。
在初始时刻t1，若着眼于m行(图6中从上起第2行以及从上起第3行)，则第一传送电极3c(图2中的VG3－m)为High状态，在电极下蓄积有信号电荷S。
接着，通过对m行中的第一传送电极3c～3e(图2中的VG3－m、VG4－m、VG5－m)施加5相驱动脉冲，将m行中的信号电荷S向第一传送电极3e(图2中的VG5－m)以及浮置扩散层4传送(t2)。这里虽未图示，但向浮置扩散层4传送的信号电荷S经由读出电路5被读出。
接着，通过对m行中的第一传送电极3e、3a～3c(图2中的VG5－m、VG1－m、VG2－m、VG3－m)施加5相驱动脉冲，将m行中的信号电荷S向第一传送电极3c(图2中的VG3－m)传送(t3)，进而，通过对m行中的第一传送电极3c、3d(图2中的VG3－m、VG4－m)施加5相驱动脉冲，将m行中的信号电荷S向浮置扩散层4传送，经由读出电路5读出(t4)。
这里，传送期间不同于曝光期间，在m行(图6中的从上起第2行以及从上起第3行)的像素13动作的期间，仅m行的像素13动作，其他像素13的动作停止。即，第1像素13a在多个浮置扩散层配置行(这里是图2中的从上起第1行、从上起第3行)中排列配置，在1帧期间内的传送期间，以由在一个浮置扩散层配置行(这里是图2中的从上起第3行)中配置的第1像素13a、和共用该第1像素13a具备的浮置扩散层4的像素13构成的像素群单位，相互对应的多个第一传送电极3各自的电位同样地变化，在一个像素群中的第一传送电极3变化的期间，其他像素群中的第一传送电极3的电位不变化。
以上，根据实施方式1的固体摄像装置100，通过使多个像素13的第一传送电极3以相同定时动作，能够在这些像素13间连接相同的控制线12，能够削减每1个像素13的控制线的根数。因此，能够提供扩大将光取入的开口面积、灵敏度特性良好的固体摄像装置。
此外，在实施方式1中，将从多个(作为一例是2个)光电转换部1读出的信号电荷经由1个浮置扩散层4以及读出电路5读出，但也能够将从这以上的例如4个光电转换部1读出的信号电荷经由1个浮置扩散层4以及读出电路5读出，进一步削减每1个像素13的控制线的根数，提供灵敏度特性更加良好的固体摄像装置。
(实施方式2)
关于本发明的实施方式2的固体摄像装置，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
图8是表示实施方式2的固体摄像装置所具备的像素13的布局结构的概略平面图。
实施方式2的固体摄像装置，与实施方式1相比，与第一传送电极3连接的控制线12(图8中未图示)的结构不同，作为第一传送电极3的VG1－l～VG5－l被替换为作为第一传送电极3的VG1－m～VG5－m，由此，传送期间的读出动作不同。这里，被分配了相同记号(例如VG1－m、VG2－m、VG3－m、VG4－m等)的第一传送电极3被连接到相同控制线12。
由此，相对于实施方式1，能够进一步削减控制线的根数，并且2行的读出电路5同时动作，所以能够缩短1帧内的传送期间。另外，该情况下，例如，AD转换部102需要具备执行用1行的读出电路5进行的读出动作的、相互独立地动作的2组电路，以便能够将2行的读出电路5同时使用来进行信号电荷的读出。
图9是表示实施方式2的固体摄像装置的曝光期间的动作的概略平面图，表示曝光期间的动作的驱动时序图与图5相同。
图9所示的实施方式2的固体摄像装置的曝光期间的动作，与实施方式1相比不同点仅在于，作为第一传送电极3的VG1－l～VG5－l被替换为作为第一传送电极3的VG1－m～VG5－m，动作本身相同。
图10是表示实施方式2的固体摄像装置的传送期间的动作的概略平面图，表示传送期间的动作的驱动时序图与图7相同。
以下，参照图10及图7，对实施方式2的固体摄像装置的传送期间的动作进行说明。
在时刻t1及t3，在实施方式1的固体摄像装置100中将信号电荷S经由以1行配置的浮置扩散层4以及读出电路5读出，相对于此，在实施方式2的固体摄像装置中将信号电荷S经由以2行配置的浮置扩散层4以及读出电路5同时读出。
以上，根据实施方式2的固体摄像装置，能够增加在传送期间中同时动作的第一传送电极3以及读出电路5。由此，实施方式2的固体摄像装置，与实施方式1的固体摄像装置100相比，能够削减每1个像素13的控制线的根数，并且缩小1帧内的传送期间，因此能够提高灵敏度特性并且提高帧速率。
(实施方式3)
关于本发明的实施方式3的固体摄像装置，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
图11是表示实施方式3的固体摄像装置所具备的像素13A的布局结构的概略平面图。实施方式3的固体摄像装置，与实施方式1相比，将实施方式1的第1像素13a变更为第1像素13Aa，将实施方式1的第2像素13b变更为第2像素13Ab。
第1像素13Aa，相对于实施方式1的第1像素13a，被追加了第一传送电极3e、第二传送电极9和输出控制电极10。
第二传送电极9，与第一传送电极3中的1个(这里是第一传送电极3e)在以矩阵状配置的多个像素13A的列方向即图11中的上下方向上邻接而配置，将信号电荷向列方向及行方向传送。
输出控制电极10，与第二传送电极9在以矩阵状配置的多个像素13A的行方向即图11中的左右方向上邻接而配置，将信号电荷向行方向传送。
此外，在第1像素13Aa中，浮置扩散层4与输出控制电极10在行方向上邻接而配置。
第2像素13Ab，相对于实施方式1的第2像素13b，被追加了第一传送电极3f。
第2像素13Ab，与实施方式1的第2像素13b同样地，与在列方向上排列的第1像素13Aa中的1个共用浮置扩散层4。
此外，第2像素13Ab中，读出电极2、曝光控制电极6和电荷排出部7相对于光电转换部1的位置，相对于实施方式1的第2像素13b而言，被变更为在列方向上对称。
由此，在光电转换部1的垂直方向上侧具备读出电极2的第1像素13Aa和在光电转换部1的垂直方向下侧具备读出电极2的第2像素13Ab按每行交替地配置。因此，能够将从在垂直方向上邻接的2个光电转换部1读出的信号电荷在第一传送电极3之下进行加法运算，使固体摄像装置的灵敏度特性提高。
即，在列方向上排列的共用至少1个浮置扩散层4的2个以上的像素13A(这里是第1像素13Aa、第2像素13Ab)中，从光电转换部1读出的信号电荷分别在这2个以上的像素13A所具有的多个第一传送电极3中的至少1个(这里是第2像素13Ab的第一传送电极3e、第2像素13Ab的第一传送电极3f、第1像素13Aa的第一传送电极3a)之下被进行加法运算。关于具体的动作，利用图13后述。
此外，由被施加了High电压的第一传送电极3及第二传送电极9、和在其下重叠的传送通道8形成电荷蓄积部。这里，各电荷蓄积部，作为一例，设为被6相驱动来进行说明。因此，能够以2像素单位蓄积4种信号电荷，能够将实施方式3的固体摄像装置用于测距相机。
图11中，被分配了相同记号(例如VG1－m、VG2－m、VG3－m、VG4－m等)的第一传送电极3被连接到相同控制线。
图12是对于实施方式3的固体摄像装置所具备的像素13A来表示第一传送电极3、第二传送电极9、以及输出控制电极10所连接的控制线12的布局结构的概略平面图。
如图12所示，通过将在垂直方向上排列的多个(作为一例是2个)像素13A所具备的多个第一传送电极3连接，从而减少了在水平方向上布线的控制线12的根数。
图13是表示实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作的概略平面图，图14A～14D是表示实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
以下，参照图13及图14A～14D，对实施方式3的固体摄像装置的曝光期间的动作进行说明。
向曝光控制电极6分别施加驱动脉冲ΦODG，向读出电极2分别施加驱动脉冲ΦTG。虽未图示，但在曝光时，第一传送电极3a的施加脉冲ΦVG1、第一传送电极3c的施加脉冲ΦVG3、第一传送电极3e的施加脉冲ΦVG5、第一传送电极3f的施加脉冲ΦVG6、第二传送电极9的施加脉冲ΦVH被施加了High电压，其他第一传送电极3的施加脉冲被施加了Low电压。在被施加了High电压的第一传送电极3下能够蓄积信号电荷，形成电荷蓄积部。此外，从光源部500，反复照射以一定周期反复开闭(on/off)的红外脉冲光。
作为初始状态，曝光控制电极6及读出电极2为High状态，由光电转换部1生成的信号电荷经由曝光控制电极6被向电荷排出部7排出。
关于图14A～14D所示的第1～第4序列，读出电极2始终为High状态，与照射光同步的驱动脉冲ΦODG的定时分别不同。
图14A所示的第1序列中，摄像部101中的全部像素13A同时地对在时刻t1得到的信号电荷A0进行蓄积，并将其反复多次。此时，如图13的第1序列的部分所示，从第1像素13Aa的光电转换部1读出的信号电荷A0和从第2像素13Ab的光电转换部1读出的电荷信号A0在第2像素13Ab的第一传送电极3e(VG5－m)、第2像素13Ab的第一传送电极3f(VG6－m)、第1像素13Aa的第一传送电极3a(VG1－m)之下被进行加法运算。
虽未图示，但在从第1序列向第2序列转移的期间，摄像部101中的全部像素13A同时对第一传送电极3施加6相驱动脉冲，将信号电荷向列方向上的下方传送。
图14B所示的第2序列中，摄像部101中的全部像素13A同时将在时刻t2得到的信号电荷A1进行蓄积，并将其反复多次。此时，如图13的第2序列的部分所示，从第1像素13Aa的光电转换部1读出的信号电荷A1和从第2像素13Ab的光电转换部1读出的电荷信号A1在第2像素13Ab的第一传送电极3e(VG5－m)、第2像素13Ab的第一传送电极3f(VG6－m)、第1像素13Aa的第一传送电极3a(VG1－m)之下被加法运算。
虽未图示，但在从第2序列向第3序列转移的期间，摄像部101中的全部像素13A同时对第一传送电极3施加6相驱动脉冲，将信号电荷向列方向上的下方传送。
图14C所示的第3序列中，摄像部101中的全部像素13A同时将在时刻t3得到的信号电荷A2进行蓄积，并将其反复多次。此时，如图13的第3序列的部分所示，从第1像素13Aa的光电转换部1读出的信号电荷A2和从第2像素13Ab的光电转换部1读出的电荷信号A2在第2像素13Ab的第一传送电极3e(VG5－m)、第2像素13Ab的第一传送电极3f(VG6－m)、第1像素13Aa的第一传送电极3a(VG1－m)之下被加法运算。
虽未图示，但在从第3序列向第4序列转移的期间，摄像部101中的全部像素13A同时向第一传送电极3施加6相驱动脉冲，将信号电荷向列方向上的下方传送。
图14D所示的第4序列中，摄像部101中的全部像素13A同时将在时刻t4得到的信号电荷A3进行蓄积，并将其反复多次。此时，如图13的第4序列的部分所示，从第1像素13Aa的光电转换部1读出的信号电荷A3和从第2像素13Ab的光电转换部1读出的电荷信号A3在第2像素13Ab的第一传送电极3e(VG5－m)、第2像素13Ab的第一传送电极3f(VG6－m)、第1像素13Aa的第一传送电极3a(VG1－m)之下被加法运算。
虽未图示，但在从第4序列向第1序列转移的期间，摄像部101中的全部像素13A同时向第一传送电极3施加6相驱动脉冲，将信号电荷向列方向上的上方传送。
在曝光期间，将对第1～第4序列分别进行的多次反复作为1组，将其反复多组。
这样，在1帧期间内的曝光期间，在多个像素13A的全部中，相互对应的多个第一传送电极3各自的电位同样地变化。
图15是表示实施方式3的固体摄像装置的传送期间的动作的概略平面图，图16是表示实施方式3的固体摄像装置的传送期间的动作的驱动时序图。
以下，参照图15及图16对传送期间的动作进行说明。
在初始时刻t1，若着眼于m行(图15中的从上起第2行及从上起第3行)，则第一传送电极3b(图11中的VG2－m)以及第一传送电极3e(图11中的VG5－m)为High状态，在第一传送电极3b、第一传送电极3e之下蓄积了信号电荷A0～A3。
接着，通过对m行中的第一传送电极3a～3f、第二传送电极9(图11中的VG1－m～VG6－m、VH－m)施加6相驱动脉冲从而将信号电荷A0～A3向列方向上的下方传送(t2)。
接着，通过对m行中的第二传送电极9(图11中的VH－m)以及输出控制电极10(图11中的OG－m)施加驱动脉冲从而将信号电荷A0向浮置扩散层4传送(t3)。这里虽未图示，但被向浮置扩散层4传送的信号电荷A0经由读出电路5被读出。
接着，通过对m行中的第一传送电极3a～3f、第二传送电极9(图11中的VG1－m～VG6－m、VH－m)施加6相驱动脉冲从而将信号电荷A1～A3向列方向上的下方传送(t4)。
接着，虽未图示，但通过反复t1至t4的动作，从而与信号电荷A0同样地，将信号电荷A1、A2、A3读出，利用信号电荷A0～A3计算被摄体的距离。
这里，传送期间不同于曝光期间，在m行(图15中的从上起第2行以及从上起第3行)的像素13A动作的期间，仅m行的像素13A动作，其他像素13A的动作停止。
以上，根据实施方式3的固体摄像装置，将从在垂直方向上邻接的2个光电转换部1读出的信号电荷在第一传送电极3之下进行加法运算，从而与实施方式1的固体摄像装置100相比，能够提高固体摄像装置的灵敏度特性。进而，在将信号电荷进行了加法运算的基础上通过第一传送电极3进行复相驱动(作为一例是6相驱动)，能够在多个(作为一例是2个)像素13A中蓄积多种(作为一例是4种)信号电荷。由此，能够将实施方式3的固体摄像装置用于测距相机。
(实施方式4)
关于本发明的实施方式4的固体摄像装置，以与实施方式3的不同点为中心来说明。
图17是表示实施方式4的固体摄像装置所具备的像素13B的布局结构的概略平面图。实施方式4的固体摄像装置，与实施方式3相比，将实施方式3的第1像素13Aa变更为第1像素13Ba，将实施方式3的第2像素13Ab变更为第2像素13Bb。
第1像素13Ba相对于实施方式3的第1像素13Aa取消了第一传送电极3e。并且，实施方式3的第1像素13Aa具备1条传送通道8，相对于此，第1像素13Ba具备传送通道8a和传送通道8b这2条传送通道8。即，第1像素13Ba，以使在多个第一传送电极3各自之下相连的、蓄积信号电荷的k(k是2以上的整数(这里是2))条传送通道8(这里是传送通道8a、8b)在多个像素13B的矩阵状配置中的行方向上排列配置的方式，具有k(这里是2)条传送通道(这里是传送通道8a、8b)。
如图17所示，第1像素13Ba，按多个像素13B的矩阵状配置中的每列且每行反转而配置。由此，(1)在行方向上邻接的第1像素13Ba的第二传送电极9分别将向行方向的电荷信号的传送在行方向上相互反向地进行，(2)第1像素13Ba所具备的输出控制电极10、浮置扩散层4、读出电路5的在行方向上的配置顺序按每列且每行反转，(3)配置有与第二传送电极9的行方向上的两端的每一个分别邻接、成为相同电位的输出控制电极10。
此外，实施方式3的第1像素13Aa中，对于1个光电转换部1，具备1个读出电极2、1个曝光控制电极6、和1个电荷排出部7，相对于此，第1像素13Ba中，对于1个光电转换部1，具备读出电极2a和读出电极2b这2个读出电极2、曝光控制电极6a和曝光控制电极6b这2个曝光控制电极6、以及电荷排出部7a和电荷排出部7b这2个电荷排出部7。这里，相对于光电转换部1而言的读出电极2a与读出电极2b的位置关系、曝光控制电极6a与曝光控制电极6b的位置关系、以及电荷排出部7a与电荷排出部7b的位置关系以在列方向上对称的方式配置。
第2像素13Bb相对于实施方式3的第2像素13Ab取消了第一传送电极3f。并且，实施方式3的第2像素13Ab具备1条传送通道8，相对于此，第2像素13Bb具备传送通道8a和传送通道8b这2条传送通道。即，第2像素13Bb具有k(这里是2)条传送通道(这里是传送通道8a、8b)，以使得在多个第一传送电极3各自之下相连的、蓄积信号电荷的k(k是2以上的整数(这里是2))条传送通道(这里是传送通道8a、8b)在多个像素13B的矩阵状配置中的行方向上排列配置。
如图17所示，第2像素13Bb按多个像素13B的矩阵状配置中的每列且每行反转而配置。
此外，实施方式3的第2像素13Ab，对于1个光电转换部1，具备1个读出电极2、1个曝光控制电极6和1个电荷排出部7，相对于此，第2像素13Bb，对于1个光电转换部1，具备读出电极2a和读出电极2b这2个读出电极2、曝光控制电极6a和曝光控制电极6b这2个曝光控制电极6、以及电荷排出部7a和电荷排出部7b这2个电荷排出部7。这里，相对于光电转换部1而言的读出电极2a与读出电极2b的位置关系、曝光控制电极6a与曝光控制电极6b的位置关系、以及电荷排出部7a与电荷排出部7b的位置关系以在列方向上对称的方式配置。
第2像素13Bb与在列方向上排列的第1像素13Ba中的1个共用浮置扩散层4。
在上述结构的像素13B中，通过被施加了High电压的第一传送电极3及第二传送电极9、和在其下重叠的传送通道8a、8b形成电荷蓄积部。这里，各电荷蓄积部，作为一例，设为5相驱动来说明。因此，1个像素中能够蓄积4种信号电荷。除此之外，每1个光电转换部1具备多个(作为一例是2个)读出电极2、多个(作为一例是2个)曝光控制电极6、以及多个(作为一例是2个)电荷排出部7。
由此，能够用1个曝光序列蓄积2种信号电荷，能够抑制红外脉冲光的发光次数，削减发光导致的耗电。
此外，如上述那样，第1像素13Ba具备的输出控制电极10、浮置扩散层4、读出电路5的行方向上的配置顺序按每列且每行在水平方向上反转而配置。
由此，在1水平扫描期间内，能够使信号电荷A0～A3的排列一致。
在图17中，被分配相同记号(例如VG1－m、VG2－m、VG3－m、VG4－m等)的电极被连接到相同控制线。
图18是表示实施方式4的固体摄像装置的曝光期间的动作的概略平面图，图19A、图19B是表示实施方式4的固体摄像装置的曝光期间的动作的驱动时序图。
以下，参照图18及图19A、图19B，对实施方式4的固体摄像装置的曝光期间的动作进行说明。
曝光控制电极6分别被施加驱动脉冲ΦODG，读出电极2分别被施加驱动脉冲ΦTG1及ΦTG2。虽未图示，但在曝光时，对第一传送电极3a的施加脉冲ΦVG1、第一传送电极3d的施加脉冲ΦVG4施加了High电压，对其他第一传送电极3的施加脉冲施加了Low电压。在被施加了High电压的第一传送电极3下能够蓄积电荷，形成电荷蓄积部。此外，从光源部500，反复照射以一定周期反复开闭的红外脉冲光。
作为初始状态，曝光控制电极6是High状态，读出电极2是Low状态，由光电转换部1生成的信号电荷经由曝光控制电极6被向电荷排出部7排出。
图19A、图19B所示的第1及第2序列，与照射光同步的驱动脉冲ΦODG、ΦTG1及ΦTG2的定时分别不同。
图19A所示的第1序列中，蓄积在时刻t1得到的信号电荷A0和在时刻t2得到的信号电荷A2，将其反复多次。
虽未图示，但在从第1序列向第2序列转移的期间，摄像部101中的全部像素13B同时向第一传送电极3施加5相驱动脉冲，将信号电荷向列方向上的下方传送。
图19B所示的第2序列中，蓄积在时刻t3得到的信号电荷A1和在时刻t4得到的信号电荷A3，将其反复多次。
虽未图示，但在从第2序列向第1序列转移的期间，摄像部101中的全部像素13B同时向第一传送电极3施加5相驱动脉冲，将信号电荷向列方向上的上方传送。
在曝光期间，将对第1及第2序列分别进行的多次反复作为1组，将其反复多组。
这样，在1帧期间内的曝光期间，在多个像素13B的全部中，相互对应的多个第一传送电极3各自的电位同样地变化。
图20是表示实施方式4的固体摄像装置的传送期间的动作的概略平面图，图21是表示实施方式4的固体摄像装置的传送期间的动作的驱动时序图。
以下，参照图20及图21，对实施方式4的固体摄像装置的传送期间的动作进行说明。
在初始时刻t1，若着眼于m行(图20中左侧的列的从上起第2行～从上起第5行，以及图20中右侧的列的从上起第1行～从上起第4行)，则第一传送电极3b(图17中的VG2－m)以及第一传送电极3d(图17中的VG4－m)处于High状态，在第一传送电极3b、第一传送电极3d之下蓄积了信号电荷A0～A3。
接着，通过对m行中的第一传送电极3a～3e、第二传送电极9(图17中的VG1－m～VG5－m、VH－m)施加5相驱动脉冲而将信号电荷A0～A3向列方向上的下方传送(t2)。
接着，通过向m行中的第二传送电极9(图17中的VH－m)以及输出控制电极10(图17中的OG－m)施加驱动脉冲而将信号电荷A0向浮置扩散层4传送，被向浮置扩散层4传送的信号电荷A0经由读出电路5被读出。
接着，通过对m行中的第一传送电极3a～3e、第二传送电极9(图17中的VG1－m～VG5－m、VH－m)施加5相驱动脉冲而将信号电荷A0～A3向列方向上的下方传送(t3)。
接着，虽未图示，但通过反复t1至t3的动作，与信号电荷A0同样地，将残留的信号电荷A0～A3读出，利用信号电荷A0～A3计算被摄体的距离。
这里，传送期间不同于曝光期间，在m行(图20中左侧的列的从上起第2行～从上起第5行、以及图20中右侧的列的从上起第1行～从上起第4行)动作的期间，仅m行的像素13B动作，其他像素13B的动作停止。
以上，根据实施方式4的固体摄像装置，每1个第一传送电极3具备多个(作为一例是2个)传送通道8，从而1个像素中能够蓄积4种信号电荷，与实施方式3的固体摄像装置相比，距离图像的分辨率提高。进而，每1个光电转换部1具备多个(作为一例是2个)读出电极2、多个(作为一例是2个)曝光控制电极6、以及多个(作为一例是2个)电荷排出部7，从而能够用1个曝光序列蓄积多种(作为一例是2种)信号电荷，与实施方式3的固体摄像装置相比，能够抑制红外脉冲光的发光次数，削减发光导致的耗电。
本发明能够广泛用于取得被摄体的图像的固体摄像装置。
符号说明
1 光电转换部
2，2a，2b 读出电极
3，3a，3b，3c，3d，3e，3f 第一传送电极
4 浮置扩散层
5 读出电路
6，6a，6b 曝光控制电极
7，7a，7b 电荷排出部
8，8a，8b 传送通道
9 第二传送电极
10 输出控制电极
12，12a，12b，12c，12d，12e，12f，12g，12h 控制线
13，13A，13B 像素
13a，13Aa，13Ba 第1像素
13b，13Ab，13Bb 第2像素
100 固体摄像装置
101 摄像部
102 AD转换部
103 定时生成部
104 快门驱动器
200 光源驱动器
300 处理器
400 光学透镜
500 光源部
1000 摄像装置

Claims (13)

1.一种固体摄像装置，其特征在于，
具备：
多个像素，具有将接收到的光转换为信号电荷的光电转换部、以及进行从该光电转换部读出的上述信号电荷的蓄积和传送的第一传送电极，以矩阵状配置；以及
控制线，与在行方向上排列的上述像素的上述第一传送电极共通地连接，
在上述行方向上排列的多个上述像素的一部分是具有对被传送的上述信号电荷进行蓄积的浮置扩散层的浮置扩散层保有像素，在与上述浮置扩散层保有像素在列方向上相邻的上述行方向上排列并且与上述浮置扩散层保有像素共用上述浮置扩散层的上述多个像素的一部分是不具有浮置扩散层的浮置扩散层非保有像素，
上述控制线，在上述以矩阵状配置的上述多个像素的区域的内部分支，共通地连接于上述浮置扩散层保有像素和上述浮置扩散层非保有像素中分别具有的上述第一传送电极。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述像素具备多个上述第一传送电极，
上述固体摄像装置具备与多个上述第一传送电极的每一个连接的多个上述控制线。
3.如权利要求1或2所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述像素对红外光进行受光。
4.如权利要求1或2所述的固体摄像装置，其特征在于，
在上述列方向上排列的共用上述浮置扩散层的2个以上的上述像素的、上述列方向上的一端或另一端的上述像素，是上述浮置扩散层保有像素。
5.如权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于，
在上述列方向上排列的共用至少1个上述浮置扩散层的2个以上的像素中，从上述光电转换部读出的上述信号电荷的每一个在该2个以上的像素所具有的多个上述第一传送电极中的至少1个之下被进行加法运算。
6.如权利要求1或2所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述像素还具有k条传送通道，以使得在上述第一传送电极之下相连的、蓄积上述信号电荷的该k条传送通道在上述多个像素的上述配置中的行方向上排列配置，k是2以上的整数。
7.如权利要求2所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述浮置扩散层保有像素，还具备与多个上述第一传送电极中的1个在上述列方向上邻接配置的第二传送电极、以及与该第二传送电极在上述多个像素的上述配置的行方向上邻接配置的将上述信号电荷向上述浮置扩散层传送的输出控制电极，
上述第二传送电极将上述信号电荷在上述列方向及上述行方向上传送。
8.如权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于，
在上述行方向上邻接的上述浮置扩散层保有像素的上述第二传送电极的每一个，将向上述行方向的上述信号电荷的传送，在上述行方向上相互反向地进行。
9.如权利要求7或8所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述浮置扩散层保有像素所具备的上述输出控制电极、上述浮置扩散层、以及将上述浮置扩散层中蓄积的上述信号电荷读出的读出电路的在上述行方向上的配置顺序按每个列且每个行而反转。
10.如权利要求7所述的固体摄像装置，其特征在于，
与上述第二传送电极的上述行方向上的两端的每一个邻接而配置成为相同电位的上述输出控制电极。
11.如权利要求1或2所述的固体摄像装置，其特征在于，
在上述列方向上排列的共用上述浮置扩散层的像素中，多个上述第一传送电极的电位分别相等地变化。
12.如权利要求1或2所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述浮置扩散层保有像素，在上述多个像素的上述配置中的多个浮置扩散层配置行上排列配置，
在1帧期间内的曝光期间，在上述多个像素的全部中，相互对应的多个上述第一传送电极各自的电位相等地变化，
在上述1帧期间内的传送期间，按照由一个上述浮置扩散层配置行中配置的上述浮置扩散层保有像素以及共用该浮置扩散层保有像素所具备的上述浮置扩散层的像素构成的像素群单位，相互对应的多个上述第一传送电极各自的电位相等地变化，
在一个上述像素群中的上述第一传送电极变化的期间，其他像素群中的上述传送电极的电位不变化。
13.一种摄像装置，其特征在于，具备：
权利要求1～12中任1项所述的固体摄像装置；
光源部，按照1帧期间内的每个曝光期间，以多个定时将红外光以脉冲状发出；以及
处理器，基于上述固体摄像装置的输出信号，生成距离图像。
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