CN111936882A - 固体拍摄装置、固体拍摄系统、固体拍摄装置的驱动方法 - Google Patents

固体拍摄装置、固体拍摄系统、固体拍摄装置的驱动方法 Download PDF

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竹本征人
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Abstract

列信号线(101)与属于多个像素(100)的Q列像素列中任一列的P个像素(100)中的两个以上的像素(100)连接。在多个像素(100)的每一个像素中，第一开关部(400)使受光部(200)与第一电荷蓄积部(300)在连接状态和断开状态之间进行切换。第二开关部(600)使第一电荷蓄积部(300)与第二电荷蓄积部(500)在连接状态和断开状态之间进行切换。第三开关部(700)使第一电荷蓄积部(300)与像素(100)所对应的列信号线(101)在连接状态和断开状态之间进行切换。第四开关部(800)使第二电荷蓄积部(500)与像素(100)所对应的列信号线(101)在连接状态和断开状态之间进行切换。

Description

固体拍摄装置、固体拍摄系统、固体拍摄装置的驱动方法
技术领域
此处所公开的技术涉及一种固体拍摄技术。
背景技术
迄今为止，已开发出一种除了对被拍摄体进行拍摄外还能进行光子计数的固体拍摄装置。利用这样的光子计数，能够实施例如TOF(Time OfFlight：飞行时间)方式的距离测量方法。
专利文献1公开了一种具有包括红外透射滤光片的第一像素组的多个像素呈二维状排列而成的固体拍摄装置。该第一像素组的各像素包括受光电路、计数电路、比较电路以及存储电路。受光电路具有进行将接收到的光转换为电信号的光电转换的受光元件，利用曝光信号设定在受光元件中进行光电转换的光电时间，并输出与在光电时间内有无到达像素的入射光相应的受光信号。计数电路根据从受光电路输入的受光信号，计数入射光的到达次数，以作为计数值。比较电路设定与计数值相对应的值作为阈值，当计数值大于阈值时，使比较信号成为接通状态。存储电路被输入比较信号和相对于时间而变化的时间信号，在比较信号为接通状态时，就存储时间信号以作为距离信号。
专利文献1：国际公开第2017/098725号小册子
发明内容
-发明要解决的技术问题-
可以想到：在专利文献1的固体拍摄装置中，从多个像素的多行像素行中指定至少一行像素行，并驱动属于该被指定的像素行的像素。但是，在专利文献1的固体拍摄装置中，在从多个像素的多行像素行中指定了至少一行像素行的期间，由属于该被指定的像素行的像素的受光电路(受光部)生成的电荷仅能传输至该像素的计数电路。因此，难以提高固体拍摄装置的处理速度。
-用以解决技术问题的技术方案-
此处所公开的技术涉及一种固体拍摄装置，该固体拍摄装置包括多个像素和多根列信号线，所述多个像素排列成P行Q列的矩阵状，所述多根列信号线分别与所述多个像素的Q列像素列中的任一列对应，并与属于该像素列的P个像素中的两个以上的像素相连接。所述多个像素分别具有受光部、第一电荷蓄积部、第一开关部、第二电荷蓄积部、第二开关部、第三开关部以及第四开关部，所述受光部构成为能够在曝光状态与遮光状态之间进行切换，并且在该曝光状态下生成与接收到的光相应的电荷，所述第一电荷蓄积部蓄积所述电荷，所述第一开关部使所述受光部与所述第一电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第二电荷蓄积部蓄积所述电荷，所述第二开关部使所述第一电荷蓄积部与所述第二电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第三开关部使所述第一电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第四开关部使所述第二电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换。
另外，此处所公开的技术涉及一种固体拍摄装置的驱动方法，该固体拍摄装置包括多个像素和多根列信号线，所述多个像素排列成P行Q列的矩阵状，所述多根列信号线分别与所述多个像素的Q列像素列中的任一列对应，并与属于该像素列的P个像素中的两个以上的像素相连接。所述多个像素分别具有受光部、第一电荷蓄积部、第一开关部、第二电荷蓄积部、第二开关部、第三开关部以及第四开关部，所述受光部构成为能够在曝光状态与遮光状态之间进行切换，并且在该曝光状态下生成与接收到的光相应的电荷，所述第一电荷蓄积部蓄积所述电荷，所述第一开关部使所述受光部与所述第一电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第二电荷蓄积部蓄积所述电荷，所述第二开关部使所述第一电荷蓄积部与所述第二电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第三开关部使所述第一电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第四开关部使所述第二电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换。而且，该固体拍摄装置的驱动方法包括行指定步骤、第一曝光传输步骤以及第二曝光传输步骤，在所述行指定步骤中，指定所述多个像素的P行像素行中的至少一行像素行，在所述第一曝光传输步骤中，以如下方式驱动所述多个像素：在所述多个像素的Q列像素列中的至少一列像素列中，属于该像素列的P个像素中的属于在所述行指定步骤中被指定的像素行的像素即第一像素的受光部在第一曝光期间成为曝光状态，由该第一像素的受光部生成的电荷经由该第一像素的第一开关部、第一电荷蓄积部以及第三开关部，向所述多根列信号线中该第一像素所连接的列信号线传输，传输至该列信号线的电荷经由属于该像素列的P个像素中与该第一像素一起连接于该列信号线的像素即第二像素的第四开关部，向该第二像素的第二电荷蓄积部传输，在所述第二曝光传输步骤中，以如下方式驱动所述多个像素：在所述多个像素的Q列像素列中的至少一列像素列，所述第一像素的受光部在第二曝光期间成为曝光状态，由该第一像素的受光部生成的电荷经由该第一像素的第一开关部、第一电荷蓄积部以及第二开关部，向该第一像素的第二电荷蓄积部传输。
-发明的效果-
根据此处所公开的技术，在多个像素的P行像素行中的至少一行像素行已被指定的期间，在多个像素的Q列像素列中的至少一列像素列中，由构成该像素列的P个像素中属于被指定的像素行的像素(以下记作“第一像素”)的受光部生成的电荷不仅能传输至该第一像素的第二电荷蓄积部，还能传输至属于该像素列的P个像素中与第一像素一起连接于列信号线的像素(属于其它像素行的像素)的第二电荷蓄积部。由此，能够提高固体拍摄装置的处理速度。
附图说明
图1是示出固体拍摄系统的结构的框图。
图2是举例示出固体拍摄装置的主要部分的结构的电路图。
图3是用于说明光源的概念图。
图4是用于说明距离测量的原理的概念图。
图5是用于说明距离检测控制的流程图。
图6是举例示出曝光传输处理的设定的表。
图7是用于说明距离检测控制的概念图。
图8是举例示出曝光传输处理中的信号变化的时序图。
图9是举例示出曝光传输处理中的电位变化的时序图。
图10是举例示出曝光传输处理中的电位变化的时序图。
图11是举例示出输出处理中的信号变化的时序图。
图12是用于说明拍摄控制的流程图。
图13是举例示出固体拍摄装置的变形例的主要部分的结构的框图。
图14是举例示出距离检测控制的变形例中的曝光传输处理的设定的表。
图15是用于说明距离检测控制的变形例的概念图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明实施方式。需要说明的是，对于附图中的相同或相当的部分标注相同附图标记并不对其做重复说明。
(固体拍摄系统)
图1举例示出实施方式的固体拍摄系统10的结构。该固体拍摄系统10构成为对视场(field)进行拍摄并采用光子计数进行距离测量。具体而言，该固体拍摄系统10包括固体拍摄装置20、光源30以及控制部40。固体拍摄装置20包括像素区域21和驱动处理部22。
〔像素区域〕
像素区域21包括多个像素100、多根列信号线101以及列信号线驱动部102。多个像素100排列成P行Q列的矩阵状。多根列信号线101分别与多个像素100的Q列像素列中的任一列相对应，并且与属于该像素列的P个像素100中的两个以上的像素100相连接。在该示例中，多根列信号线101被设置成：多个像素100的Q列像素列分别与一根列信号线101相对应。也就是说，设置有与多个像素100的Q列像素列分别对应的Q根列信号线101。而且，在Q根列信号线101上分别连接有属于该列信号线所对应的像素列的P个像素100。
〔像素〕
如图2所示，多个像素100分别具有受光部200、第一电荷蓄积部300、第一开关部400、第二电荷蓄积部500、第二开关部600、第三开关部700、第四开关部800以及输出部900。
<受光部>
受光部200构成为能够在曝光状态与遮光状态之间切换。而且，受光部200构成为在曝光状态下生成与接收到的光相应的电荷。需要说明的是，受光部200在遮光状态下不生成电荷。在该示例中，受光部200响应曝光信号EXP，在曝光状态与遮光状态之间切换。
具体而言，在该示例中，受光部200具有光电转换元件201。而且，受光部200构成为：在曝光状态下使光电转换元件201曝光，在遮光状态下对光电转换元件201进行遮光。例如，在受光部200设置有使光电转换元件曝光和对光电转换元件进行遮光的曝光机构(省略图示)。
在该示例中，光电转换元件201由雪崩光电二极管构成。需要说明的是，并不局限于此，光电转换元件201也可以由其它种类的光电二极管构成。
另外，在该示例中，受光部200具有电荷控制晶体管202。电荷控制晶体管202连接在光电转换元件201与被施加电源电压的电源节点之间。电荷控制晶体管202的栅极与被施加电荷控制信号OVF的电荷控制节点连接。而且，电荷控制晶体管202响应电荷控制信号OVF，在导通状态与截止状态之间切换。
需要说明的是，在以下说明中，将受光部200的电位(在该示例中为光电转换元件201的电位)记作“输入电位VPD”。
<第一电荷蓄积部>
第一电荷蓄积部300构成为蓄积电荷。在该示例中，第一电荷蓄积部300具有浮动扩散部301。
需要说明的是，在以下说明中，将第一电荷蓄积部300的电位(在该示例中为浮动扩散部301的电位)记作“中间电位VFD”。
<第一开关部>
第一开关部400构成为使受光部200与第一电荷蓄积部300在连接状态和断开状态之间进行切换。当受光部200与第一电荷蓄积部300通过第一开关部400连接起来时，电荷在受光部200与第一电荷蓄积部300之间传输；当受光部200与第一电荷蓄积部300之间被第一开关部400断开时，电荷便不在受光部200与第一电荷蓄积部300之间传输。在该示例中，第一开关部400响应第一开关控制信号TRN，使受光部200与第一电荷蓄积部300在连接状态和断开状态之间进行切换。具体而言，在该示例中，第一开关部400具有第一开关晶体管401。
第一开关晶体管401连接在受光部200的光电转换元件201与第一电荷蓄积部300的浮动扩散部301之间。第一开关晶体管401的栅极与被施加第一开关控制信号TRN的第一开关控制节点连接。而且，第一开关晶体管401响应第一开关控制信号TRN，在导通状态与截止状态之间切换。
<第二电荷蓄积部>
第二电荷蓄积部500构成为蓄积电荷。在该示例中，第二电荷蓄积部500具有电荷蓄积电容器501。
需要说明的是，在以下说明中，将第二电荷蓄积部500的电位(在该示例中为电荷蓄积电容器501的一端的电位)记作“存储电位VMM”。
<第二开关部>
第二开关部600构成为使第一电荷蓄积部300与第二电荷蓄积部500在连接状态和断开状态之间进行切换。当第一电荷蓄积部300与第二电荷蓄积部500由第二开关部600连接起来时，电荷在第一电荷蓄积部300与第二电荷蓄积部500之间传输；当第一电荷蓄积部300与第二电荷蓄积部500之间被第二开关部600断开时，电荷便不在第一电荷蓄积部300与第二电荷蓄积部500之间传输。在该示例中，第二开关部600响应第二开关控制信号CNT，使第一电荷蓄积部300与第二电荷蓄积部500在连接状态和断开状态之间进行切换。具体而言，在该示例中，第二开关部600具有第二开关晶体管601。
第二开关晶体管601连接在第一电荷蓄积部300的浮动扩散部301与第二电荷蓄积部500的电荷蓄积电容器501的一端之间。第二开关晶体管601的栅极与被施加第二开关控制信号CNT的第二开关控制节点连接。而且，第二开关晶体管601响应第二开关控制信号CNT，在导通状态与截止状态之间切换。
<第三开关部>
第三开关部700构成为：使第一电荷蓄积部300与多根列信号线101中像素100(具有该第三开关部700的像素100)所对应的列信号线101在连接状态和断开状态之间进行切换。当第一电荷蓄积部300与列信号线101由第三开关部700连接起来时，电荷在第一电荷蓄积部300与列信号线101之间传输；当第一电荷蓄积部300与列信号线101被第三开关部700断开时，电荷便不在第一电荷蓄积部300与列信号线101之间传输。在该示例中，第三开关部700响应第三开关控制信号SCT，使第一电荷蓄积部300与列信号线101在连接状态和断开状态之间进行切换。具体而言，在该示例中，第三开关部700具有第三开关晶体管701。
第三开关晶体管701连接在第一电荷蓄积部300的浮动扩散部301与列信号线101之间。第三开关晶体管701的栅极与被施加第三开关控制信号SCT的第三开关控制节点连接。而且，第三开关晶体管701响应第三开关控制信号SCT，在导通状态与截止状态之间切换。
<第四开关部>
第四开关部800构成为：使第二电荷蓄积部500与多根列信号线101中像素100(具有该第四开关部800的像素100)所对应的列信号线101在连接状态和断开状态之间进行切换。当第二电荷蓄积部500与列信号线101由第四开关部800连接起来时，电荷在第二电荷蓄积部500与列信号线101之间传输；当第二电荷蓄积部500与列信号线101之间被第四开关部800断开时，电荷便不在第二电荷蓄积部500与列信号线101之间传输。在该示例中，第四开关部800响应第四开关控制信号MMI，使第二电荷蓄积部500与列信号线101在连接状态和断开状态之间进行切换。具体而言，在该示例中，第四开关部800具有第四开关晶体管801。
第四开关晶体管801连接在第二电荷蓄积部500的电荷蓄积电容器501的一端与列信号线101之间。第四开关晶体管801的栅极与被施加第四开关控制信号MMI的第四开关控制节点连接。而且，第四开关晶体管801响应第四开关控制信号MMI，在导通状态与截止状态之间切换。
<输出部>
输出部900构成为输出与在第一电荷蓄积部300蓄积的电荷相应的信号。在该示例中，输出部900响应选择控制信号SEL，输出与在第一电荷蓄积部300蓄积的电荷相应的信号。具体而言，在该示例中，输出部900具有放大晶体管901和选择晶体管902。
放大晶体管901和选择晶体管902串联在列信号线101与被施加电源电压VDD的电源节点之间。放大晶体管901的栅极与第一电荷蓄积部300的浮动扩散部301连接。选择晶体管902的栅极与被施加选择控制信号SEL的选择控制节点连接。而且，选择晶体管902响应选择控制信号SEL，在导通状态与截止状态之间切换。
〔列信号线驱动部〕
列信号线驱动部102构成为将多根列信号线101各自的状态在复位状态、读出状态以及浮置状态之间进行切换。在复位状态下，列信号线101与被施加复位电压VRS的复位电压节点连接，复位电压VRS被施加于列信号线101。在读出状态下，列信号线101与读出部(在该示例中为相关二重取样电路27)连接。在浮置状态下，列信号线101与复位电压节点和读出部这两者电绝缘。
〔驱动处理部〕
返回图1，驱动处理部22构成为驱动多个像素100。在该示例中，驱动处理部22通过向多个像素100分别供给曝光信号EXP、电荷控制信号OVF、选择控制信号SEL、第一开关控制信号TRN、第二开关控制信号CNT、第三开关控制信号SCT以及第四开关控制信号MMI，来驱动多个像素100。
另外，在该示例中，驱动处理部22构成为：响应控制部40的控制，进行光子计数动作和拍摄动作。
在光子计数动作中，驱动处理部22以如下方式驱动多个像素100：指定多个像素100的P行像素行中的至少一行像素行，在多个像素100的Q列像素列中的至少一列像素列，进行第一曝光传输动作和第二曝光传输动作至少各一次。
在第一曝光传输动作中，属于像素列的P个像素100中的属于被指定的像素行的像素即像素100(以下记作“第一像素100a”)的受光部200在第一曝光期间成为曝光状态，由该第一像素100a的受光部200生成的电荷经由第一像素100a的第一开关部400、第一电荷蓄积部300以及第三开关部700，向多根列信号线101中与第一像素100a连接的列信号线101传输，传输至该列信号线101的电荷经由属于像素列(第一像素100a所属的像素列)的P个像素100中与第一像素100a一起连接于列信号线101的像素100(以下记作“第二像素100b”)的第四开关部800，向第二像素100b的第二电荷蓄积部500传输。
在第二曝光传输动作中，第一像素100a的受光部200在第二曝光期间成为曝光状态，由第一像素100a的受光部200生成的电荷经由第一像素100a的第一开关部400、第一电荷蓄积部300以及第二开关部600，向第一像素100a的第二电荷蓄积部500传输。
在拍摄动作中，驱动处理部22以如下方式驱动多个像素100中的每一个像素：由受光部200生成的电荷经由第一开关部400向第一电荷蓄积部300传输，并由输出部900输出与在第一电荷蓄积部300蓄积的电荷相应的信号。
具体而言，在该示例中，驱动处理部22包括像素驱动电路25、垂直位移寄存器26、相关二重取样电路27、水平位移寄存器28以及输出电路29。
<像素驱动电路>
像素驱动电路25构成为：响应控制部40的控制，向多个像素100中的每一个像素供给曝光信号EXP、电荷控制信号OVF、第一开关控制信号TRN、第二开关控制信号CNT、第三开关控制信号SCT以及第四开关控制信号MMI。
<垂直位移寄存器>
垂直位移寄存器26构成为响应控制部40的控制，向多个像素100中的每一个像素供给选择控制信号SEL。而且，垂直位移寄存器26依次选择多个像素100的P行像素行。在该示例中，垂直位移寄存器26使向多个像素100的P行像素行中被选出的像素行所包含的Q个像素100供给的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平。
就由垂直位移寄存器26选出的像素100而言，与在第一电荷蓄积部300蓄积的电荷相应的信号由输出部900输出至列信号线101(该像素100所对应的列信号线101)。也就是说，由垂直位移寄存器26选择多个像素100的P行像素行中的任一行，由此从该像素行所包含的Q个像素100的输出部900向Q根列信号线101分别输出信号。
在该示例中，设置有两个垂直位移寄存器26。而且，两个垂直位移寄存器26中的一个垂直位移寄存器26对像素行的选择和另一个垂直位移寄存器26对像素行的选择是交替着进行的。
<相关二重取样电路>
相关二重取样电路27构成为对输出至Q根列信号线101的Q个信号中的每一个信号实施相关二重取样处理。具体而言，相关二重取样电路27对输出至列信号线101的信号中的后述信号期间的信号电平和后述复位期间的信号电平进行取样，输出与这些信号电平之差相应的信号。这样一来，通过实施相关二重取样处理，由此来从Q个信号中去除偏移分量。
在该示例中，设置有两个相关二重取样电路27。而且，将从由两个垂直位移寄存器26中的一个垂直位移寄存器26选出的像素行分别输出至Q根列信号线101的Q个信号供向一个相关二重取样电路27，将从由另一个垂直位移寄存器26选出的像素行分别输出至Q根列信号线101的Q个信号供向另一个相关二重取样电路27。
<水平位移寄存器>
水平位移寄存器28构成为依次传输在相关二重取样电路27处理过的Q个信号。在该示例中，设置有两个水平位移寄存器28，在两个相关二重取样电路27中的一个相关二重取样电路27处理过的Q个信号被一个水平位移寄存器28依次传输，在另一个相关二重取样电路27处理过的Q个信号被另一个水平位移寄存器28依次传输。
<输出电路>
输出电路29构成为以预先规定好的放大增益放大由水平位移寄存器28传输过来的信号后再将其输出。在该示例中，设置有两个输出电路29，从两个水平位移寄存器28中的一个水平位移寄存器28向一个输出电路29传输信号，并且从另一个水平位移寄存器28向另一个输出电路29传输信号。
〔光源〕
光源30构成为照射信号光LL1。在该示例中，光源30照射具有预先决定好的脉冲宽度的信号光LL1(脉冲光)。例如，光源30构成为根据需要使光漫射，由此向想取得三维信息(距离信息)的部位整体照射光。需要说明的是，光源30例如由LED构成。另外，信号光LL1的脉冲宽度例如设定为10ns，信号光LL1的峰值强度例如设定为1kW。
另外，在该示例中，光源30构成为能够以使信号光LL1的照射范围成为在多个像素100的行方向上延伸的线状的方式照射信号光LL1。并且，光源30构成为能够在多个像素100的列方向上切换信号光LL1的照射范围。
具体而言，如图3所示，光源30能够将信号光LL1的照射范围在H阶段(H为2以上的整数)的照射范围LR1～LRH之间进行切换。H阶段的照射范围LR1～LRH分别与H个视场区域RR1～RRH相对应。H个视场区域RR1～RRH是将固体拍摄装置20能够拍摄的视场在列方向(多个像素100的列方向)上分割为H个而得到的H个区域。而且，第L个(L为1以上且H以下的整数)照射范围被设定为照射第L个视场区域的范围。
另外，在该示例中，多个像素100的P行像素行被分成H个像素行部。也就是说，H个像素行部分别包含多个像素100的P行像素行中的至少一行像素行。而且，多个像素100的H个像素行部分别与H个视场区域RR1～RRH相对应。具体而言，由属于第L个像素行部的像素100拍摄第L个视场区域。
〔控制部〕
控制部40构成为对固体拍摄装置20的动作和光源30的动作进行控制。例如，控制部40由CPU等运算处理部和存储用于使运算处理部工作的程序、信息等的存储器等存储部构成。
在该示例中，控制部40具有驱动控制部41和信息输出部42。也就是说，驱动控制部41和信息输出部42构成控制部40的一部分功能。
<驱动控制部>
驱动控制部41构成为对固体拍摄装置20的动作和光源30的动作进行控制。另外，在该示例中，驱动控制部41构成为进行距离检测控制和拍摄控制。
在距离检测控制中，驱动控制部41以如下方式控制固体拍摄装置20的动作：指定多个像素100的P行像素行中的至少一行像素行，并在多个距离检测期间分别由驱动处理部22进行光子计数动作。而且，在距离检测控制中，驱动控制部41以如下方式控制固体拍摄装置20的动作和光源30的动作：在多个距离检测期间分别进行的光子计数动作中，至少进行一次连续曝光传输动作。
在连续曝光传输动作中，从光源30照射信号光LL1，在从光源30照射信号光LL1的时刻起经过了第一距离区间所对应的第一延迟时间TA后，进行第一曝光传输动作和第二曝光传输动作中的一者(在该示例中为第一曝光传输动作)，之后，在从光源30照射信号光LL1的时刻起经过了第二距离区间所对应的第二延迟时间TB后，进行第一曝光传输动作和第二曝光传输动作中的另一者(在该示例中为第二曝光传输动作)。
需要说明的是，第二距离区间被设定成：与第一距离区间相比，离固体拍摄装置20较远的区间。而且，第二延迟时间TB被设定成比第一延迟时间TA长的时间。需要说明的是，距离区间和延迟时间将在后面进行详细的说明。
而且，在距离检测控制中，驱动控制部41以如下方式控制光源30的动作：使多个像素100的P行像素行中被指定的像素行所对应的视场(由属于被指定的像素行的像素100能够拍摄的视场区域)落入信号光LL1的照射范围内。在该示例中，驱动控制部41以如下方式控制光源30的动作：使信号光LL1的照射范围成为H阶段照射范围中的第L阶段(多个像素100的H行像素行中被指定的第L行像素行所对应的第L段照射范围)。
在拍摄控制中，驱动控制部41控制驱动处理部22，使驱动处理部22进行拍摄动作。
<信息输出部>
信息输出部42构成为根据通过驱动控制部41的距离检测控制而取得的信号，输出与到对象物的距离相关的信息(距离信息)。在该示例中，信息输出部42输出由分别表示与到对象物的距离相对应的值的P×Q个距离值构成的三维信息(距离图像)。
〔利用光子计数的距离测量〕
接下来，参照图4，说明利用光子计数的距离测量的原理。在该示例中，在TOF(TimeOf Flight：飞行时间)方式的距离测量方法中使用了光子计数。
首先，对TOF方式的距离测量方法进行说明。TOF方式的距离测量方法指的是：对从设置于距离测量装置(在该示例中为固体拍摄装置20)附近的光源(在该示例中为光源30)向对象物照射了光的时刻起到该光在对象物反射而返回到距离测量装置的时刻为止的时间进行测量，并根据该时间求取从距离测量装置到对象物的距离。
如图4所示，就该固体拍摄系统10而言，作为距离测量范围的从固体拍摄装置20到任意地点为止的距离R(例如能够由固体拍摄系统10测量的距离)被分割为N个距离区间。具体而言，第一个距离区间被设定为从零到R/N的区间，第二个距离区间被设定为从R/N到2R/N的区间，第三个距离区间被设定为从2R/N到3R/N的区间，第N个距离区间被设定为从R(N-1)/N到R的区间。这里，当对象物存在于N个距离区间中的第K个(K为1以上且N以下的整数)距离区间时，若将光速设为“V”，则从光源30照射信号光LL1的时刻起到反射光LL2到达固体拍摄装置20的时刻为止的时间T如下面的式子所示。
(式子1)
Figure BDA0002701693520000131
也就是说，通过将从光源30照射信号光LL1的时刻起到使受光部200从遮光状态变为曝光状态的时刻为止的时间(延迟时间TD)设定为上面式子所示的时间T，从而能够使处于曝光状态的受光部200接收反射光LL2。
基于这样的原理，在该固体拍摄系统10中，N个距离区间各自的延迟时间TD如下面的式子那样进行了设定。
(式子2)
Figure BDA0002701693520000141
也就是说，只要当在从光源30照射信号光LL1的时刻起经过了第K个距离区间所对应的延迟时间TD的时刻，使受光部200从遮光状态变为曝光状态时，该处于曝光状态的受光部200能够接收反射光LL2的话，就可以说对象物存在于第K个距离区间。另外，通过由处于曝光状态的受光部200接收反射光LL2，从而在受光部200生成与反射光LL2相应的电荷。而且，通过将由该受光部200生成的电荷经由第一开关部400和第二开关部600向第二电荷蓄积部500传输并蓄积起来，从而能够根据在第二电荷蓄积部500蓄积起来的电荷的量，来判定在第K个距离区间是否存在有对象物。
〔驱动控制部的动作：距离检测控制〕
接下来，参照图5，对驱动控制部41的距离检测控制进行说明。在该示例中，依次指定多个像素100的H个像素行部，驱动处理部22在预先决定的jmax个(jmax为2以上的整数)距离检测期间分别进行光子计数动作。另外，光源30在jmax个距离检测期间分别照射Mmax个(Mmax为1以上的整数)信号光LL1。也就是说，在jmax个距离检测期间分别将信号光LL1照射Mmax次。
<步骤ST101>
首先，驱动控制部41从多个像素100的H个像素行部中指定第一个像素行部作为处理对象。在该示例中，H个像素行部分别由一行像素行构成。也就是说，在该示例中H＝P，驱动控制部41从多个像素100的P行像素行中指定任一像素行(在步骤ST101中为第一行像素行)。需要说明的是，以下将被指定为处理对象的像素行部记作“第L个(L为1以上且H以下的整数)像素行部”。
<步骤ST102>
接下来，驱动控制部41从jmax个距离检测期间中选择第一个距离检测期间作为处理对象。由此，第一个距离检测期间开始。需要说明的是，以下将被选为处理对象的距离检测期间记作“第j个(j为1以上且jmax以下的整数)距离检测期间”。
另外，当第一个距离检测期间开始时，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，驱动第一像素100a和第二像素100b，而使得第一像素100a和第二像素100b各自的中间电位VFD和存储电位VMM复位。
<步骤ST103>
接下来，驱动控制部41从在第j个距离检测期间应照射的Mmax个信号光LL1中选择第一个信号光LL1作为照射处理的对象。需要说明的是，以下将被选为照射处理的对象的信号光LL1记作“第j个(j为1以上且Mmax以下的整数)信号光LL1”。
<步骤ST104>
接下来，光源30响应驱动控制部41的控制，照射第M个信号光LL1。这里，光源30以使第M个信号光LL1的照射范围成为第L个像素行部所对应的第L段照射范围的方式照射第M个信号光LL1。
<步骤ST105>
接下来，在固体拍摄装置20，进行曝光传输处理。在曝光传输处理中，就多个像素100的Q列像素列中的每一列像素列而言，驱动属于该像素列的P个像素中的属于第L个像素行部的像素之一即第一像素100a、和属于该像素列的P个像素中的与第一像素100a一起连接于列信号线101的像素之一即第二像素100b。需要说明的是，曝光传输处理将在后面进行详细的说明。
<步骤ST106>
接下来，驱动控制部41判定在第j个距离检测期间应照射的Mmax个信号光LL1是否已全部被选为照射处理的对象(即Mmax次信号光LL1的照射是否已结束)。当在第j个距离检测期间应照射的Mmax个信号光LL1未被全部选为照射处理的对象时，就进入步骤ST107，当全部被选为照射处理的对象时，进入步骤ST108。
<步骤ST107>
当在第j个距离检测期间应照射的Mmax个信号光LL1未被全部选为照射处理的对象时，驱动控制部41就选择在第j个距离检测期间应照射的Mmax个信号光LL1中的第M个信号光LL1的下一个信号光LL1(第M+1个信号光LL1)作为下一个照射处理的对象。接下来，进入步骤ST104。
另外，当选出成为下一个照射处理的对象的信号光LL1时，驱动处理部22就响应驱动控制部41的控制，驱动第一像素100a和第二像素100b，以使第一像素100a的中间电位VFD得以复位。
<步骤ST108>
另一方面，当在步骤ST106中在第j个距离检测期间应照射的Mmax个信号光LL1已全部被选为照射处理的对象时(即信号光LL1的Mmax次照射结束时)，在固体拍摄装置20进行输出处理。在输出处理中，就多个像素100的Q列像素列中的每一列像素列而言，驱动属于该像素列的P个像素中的属于第L个像素行部的像素之一即第一像素100a、和属于该像素列的P个像素中的与第一像素100a一起连接于列信号线101的像素之一即第二像素100b。需要说明的是，输出处理将在后面进行详细的说明。
<步骤ST109>
接下来，驱动控制部41判定jmax个距离检测期间是否已全部被选为处理对象。当jmax个距离检测期间未被全部选为处理对象时，就进入步骤ST110，当全部被选为处理对象时，进入步骤ST111。
<步骤ST110>
当jmax个距离检测期间未被全部选为处理对象时，驱动控制部41就选择jmax个距离检测期间中的第j个距离检测期间的下一个距离检测期间(第j+1个距离检测期间)作为下一个处理对象。由此，下一个距离检测期间开始。接下来，进入步骤ST103。
另外，当下一个距离检测期间开始时，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，驱动第一像素100a和第二像素100b，以使得第一像素100a和第二像素100b各自的中间电位VFD和存储电位VMM复位。
<步骤ST111>
另一方面，当在步骤ST109中jmax个距离检测期间已全部被指定为处理对象时，驱动控制部41就判定H个像素行部是否已全部被指定为处理对象。当H个像素行部未被全部指定为处理对象时，进入步骤ST112，当H个像素行部全部被指定为处理对象时，就结束处理。
<步骤ST112>
当H个像素行部未被全部指定为处理对象时，驱动控制部41选择H个像素行部中的第L个像素行部的下一个像素行部(第L+1个像素行部)作为下一个处理对象。接下来，进入步骤ST102。
〔曝光传输处理〕
接下来，参照图6～图10，对曝光传输处理进行说明。在曝光传输处理中，第一曝光传输动作和第二曝光传输动作至少各进行一次。另外，在曝光传输处理中，至少进行一次在进行第一曝光传输动作和第二曝光传输动作中的一者后再进行另一者的连续曝光传输动作。
如图6所示，在该示例中，针对多个距离检测期间和多个信号光LL1分别组合起来的每一个组合，预先设定是否进行第一曝光传输动作、与第一曝光传输动作相关联的第一距离区间、是否进行第二曝光传输动作、与第二曝光传输动作相关联的第二距离区间。需要说明的是，第一距离区间被设定为N个距离区间中与第一曝光传输动作建立了关联关系的第α个(α为1以上且N以下的整数)距离区间，第二距离区间被设定为N个距离区间中与第二曝光传输动作建立了关联关系的第β个(β为1以上且N以下的整数，在该示例中β＞α)距离区间。
图6的示例中的第一行示出：对第一个距离检测期间的第一个信号光LL1进行第一曝光传输动作，将与第一曝光传输动作相关联的第一距离区间设定为第一个距离区间，并进行第二曝光传输动作，将与第二曝光传输动作相关联的第二距离区间设定为第八个距离区间。另外，图6的示例中的第二行示出：对第一个距离检测期间的第二个信号光LL1不进行第一曝光传输动作，而进行第二曝光传输动作，将与第二曝光传输动作相关联的第二距离区间设定为第八个距离区间。
在进行图6中的示例那样的设定时，如图7所示，在四个距离检测期间的每一个期间，进行与两个距离区间相关的距离检测控制。例如，在图7的示例中，在第一个距离检测期间，进行与第一个距离区间(图7的示例中零至R/8的区间)相关联的第一曝光传输动作、和与第八个距离区间(图7的示例中7R/8至R的区间)相关联的第二曝光传输动作，在第二个距离检测期间，进行与第二个距离区间(图7的示例中R/8至2R/8的区间)相关联的第一曝光传输动作、和与第七个距离区间(图7的示例中6R/8至7R/8的区间)相关联的第二曝光传输动作。
需要说明的是，当将与第一曝光传输动作相关联的第一距离区间设定为N个距离区间中的第α个(α为1以上且N以下的整数)距离区间时，与第一曝光传输动作相关联的第一延迟时间TA(从光源30照射信号光的时刻起到第一曝光传输动作开始为止的时间)如下面的式子所示的那样被进行了设定。
(式子3)
Figure BDA0002701693520000181
与此相同，当将与第二曝光传输动作相关联的第二距离区间设定为N个距离区间中的第β个(β为1以上且N以下的整数，在该示例中β＞α)距离区间时，与第二曝光传输动作相关联的第二延迟时间TB(从光源30照射信号光的时刻起至第二曝光传输动作开始为止的时间)如下面的式子所示的那样被进行了设定。
(式子4)
Figure BDA0002701693520000182
接下来，参照图8～图10，对曝光传输处理进行具体的说明。图8～图10举例示出如下情况：在jmax个距离检测期间中的第j个距离检测期间，光源30照射两个信号光LL1，对第一个信号光LL1进行第一曝光传输动作和第二曝光传输动作这两者，对第二个信号光LL1仅进行第二曝光传输动作(例如图6的示例中所设定的情况)。另外，图9举例示出在与第一曝光传输动作相关联的第一距离区间存在对象物的情况，图10举例示出在与第二曝光传输动作相关联的第二距离区间存在对象物的情况。
如图8的时刻t1所示，当第一个距离检测期间开始时，第一像素100a和第二像素100b各自的中间电位VFD和存储电位VMM复位(步骤ST102)。
具体而言，驱动处理部22的像素驱动电路25使分别供向第一像素100a和第二像素100b的第三开关控制信号SCT和第四开关控制信号MMI的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第一像素100a和第二像素100b中的每个像素中，第三开关晶体管701和第四开关晶体管801都成为导通状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a和第二像素100b的列信号线101的状态成为复位状态(被施加复位电压VRS的状态)。
由此，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第一像素100a的处于导通状态的第三开关晶体管701和处于导通状态的第四开关晶体管801，分别传递至第一像素100a的第一电荷蓄积部300和第二电荷蓄积部500，如图9和图10的时刻t1所示，第一像素100a的中间电位VFD和存储电位VMM复位。
与此相同，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第二像素100b的处于导通状态的第三开关晶体管701和处于导通状态的第四开关晶体管801，分别传递至第二像素100b的第一电荷蓄积部300和第二电荷蓄积部500，从而使得第二像素100b的中间电位VFD和存储电位VMM复位。
而且，当中间电位VFD和存储电位VMM的复位结束(例如经过预先决定好的复位时间)时，像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT和第四开关控制信号MMI的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一像素100a的第三开关晶体管701与第四开关晶体管801成为截止状态。另外，像素驱动电路25使供向第二像素100b的第三开关控制信号SCT和第四开关控制信号MMI的信号电平从高电平变为低电平。由此，第二像素100b的第三开关晶体管701和第四开关晶体管801成为截止状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a和第二像素100b的列信号线的状态成为浮置状态(没有施加复位电压并且没有与读出部连接的状态)。
接下来，如图8的时刻t2所示，光源30响应驱动控制部41的控制，照射第一个信号光LL1。
接下来，如图8的时刻t3、t4所示，当从光源30照射信号光LL1的时刻起经过第一延迟时间TA时，进行第一曝光传输动作。在第一曝光传输动作中，第一像素100a的受光部200在第一曝光期间成为曝光状态，由该第一像素100a的受光部200生成的电荷经由第一像素100a的第一开关部400、第一电荷蓄积部300以及第三开关部700，向列信号线101传输，传输至该列信号线101的电荷经由第二像素100b的第四开关部800，向第二像素100b的第二电荷蓄积部500传输。
具体而言，如图8的时刻t3所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT的信号电平从低电平变为高电平，并使供向第二像素100b的第四开关控制信号MMI的信号电平从低电平变为高电平。由此，第一像素100a的第一电荷蓄积部300与列信号线101通过第一像素100a的第三开关晶体管701连接起来，第二像素100b的第二电荷蓄积部500与列信号线101通过第二像素100b的第四开关晶体管801连接起来。其结果是，形成从第一像素100a的第一电荷蓄积部300经由第一像素100a的处于导通状态的第三开关晶体管701、列信号线101以及第二像素100b的处于导通状态的第四开关晶体管801到达第二像素100b的第二电荷蓄积部500的路径。
如图8的时刻t4所示，当从光源30照射第一个信号光LL1的时刻起经过第一延迟时间TA时，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第一像素100a的曝光信号EXP的信号电平从低电平变为高电平，并使电荷控制信号OVF的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一像素100a的电荷控制晶体管202成为截止状态，第一像素100a的受光部200成为曝光状态，从而生成与第一像素100a的受光部200接收到的光相应的电荷，如图9的时刻t4所示，第一像素100a的输入电位VPD与该所生成的电荷的量相应地发生变化。
而且，当从使供向第一像素100a的曝光信号EXP的信号电平从低电平变为高电平的时刻起经过第一曝光期间时，像素驱动电路25使供向第一像素100a的曝光信号EXP的信号电平从高电平变为低电平，并使电荷控制信号OVF的信号电平从低电平变为高电平。由此，第一像素100a的电荷控制晶体管202成为导通状态，第一像素100a的受光部200成为遮光状态。需要说明的是，在该示例中，第一曝光期间的时间长度被设定为与信号光LL1的脉冲宽度相对应的时间长度(与脉冲宽度相等的时间长度)。
另外，如图8的时刻t4所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使第一像素100a的第一开关控制信号TRN的信号电平从低电平变为高电平。由此，第一像素100a的第一开关晶体管401成为导通状态，从第一像素100a的受光部200经由处于导通状态的第一开关晶体管401向第一电荷蓄积部300传输电荷，第一像素100a的中间电位VFD与该所传输的电荷的量相应地发生变化。另外，在图8的时刻t2，形成了从第一像素100a的第一电荷蓄积部300经由第一像素100a的处于导通状态的第三开关晶体管701、列信号线101以及第二像素100b的处于导通状态的第四开关晶体管801到达第二像素100b的第二电荷蓄积部500的路径，因此从第一像素100a的第一电荷蓄积部300经由该路径向第二像素100b的第二电荷蓄积部500传输电荷，如图9的时刻t4所示，第二像素100b的存储电位VMM与该所传输的电荷的量相应地发生变化。需要说明的是，从第一像素100a的第一电荷蓄积部300向第二像素100b的第二电荷蓄积部500传输的电荷的量成为与第一电荷蓄积部300和第二电荷蓄积部500的静电电容之比相对应的量。
而且，当从第一像素100a的第一电荷蓄积部300向第二像素100b的第二电荷蓄积部500的传输结束(例如经过预先决定好的传输时间)时，像素驱动电路25使供向第一像素100a的第一开关控制信号TRN的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一像素100a的第一开关晶体管401成为截止状态。另外，像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT和供向第二像素100b的第四开关控制信号MMI的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一像素100a的第三开关晶体管701和第二像素100b的第四开关晶体管801成为截止状态。
如图8的时刻t5所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT的信号电平从低电平变为高电平。由此，第一像素100a的第三开关晶体管701成为导通状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a的列信号线101的状态成为复位状态(被施加复位电压VRS的状态)。由此，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第一像素100a的处于导通状态的第三开关晶体管701传递至第一像素100a的第一电荷蓄积部300，如图9的时刻t5所示，第一像素100a的中间电位VFD复位。
而且，当中间电位VFD的复位结束(例如经过预先决定好的复位时间)时，像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一像素100a的第三开关晶体管701成为截止状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a的列信号线101的状态成为浮置状态(没有施加复位电压并且没有与读出部连接的状态)。
接下来，如图8的时刻t7、t8所示，当从光源30照射信号光LL1的时刻起经过第二延迟时间TB时，进行第二曝光传输动作。在第二曝光传输动作中，第一像素100a的受光部200在第二曝光期间成为曝光状态，由第一像素100a的受光部200生成的电荷经由第一像素100a的第一开关部400、第一电荷蓄积部300以及第二开关部600，向第一像素100a的第二电荷蓄积部500传输。
具体而言，如图8的时刻t6所示，当从光源30照射第一个信号光LL1的时刻起经过第二延迟时间TB时，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第一像素100a的曝光信号EXP的信号电平从低电平变为高电平，并使电荷控制信号OVF的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一像素100a的电荷控制晶体管202成为截止状态，第一像素100a的受光部200成为曝光状态，从而生成与第一像素100a的受光部200接收到的光相应的电荷，如图10的时刻t6所示，第一像素100a的输入电位VPD与该所生成的电荷的量相应地发生变化。而且，当从使供向第一像素100a的曝光信号EXP的信号电平从低电平变为高电平的时刻起经过第二曝光期间时，像素驱动电路25使供向第一像素100a的曝光信号EXP的信号电平从高电平变为低电平，并使电荷控制信号OVF的信号电平从低电平变为高电平。由此，第一像素100a的电荷控制晶体管202成为导通状态，第一像素100a的受光部200成为遮光状态。需要说明的是，在该示例中，第二曝光期间的时间长度被设定为与信号光LL1的脉冲宽度相对应的时间长度(与脉冲宽度相等的时间长度)。
另外，如图8的时刻t6所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使第一像素100a的第一开关控制信号TRN的信号电平从低电平变为高电平。由此，第一像素100a的第一开关晶体管401成为导通状态，从第一像素100a的受光部200经由处于导通状态的第一开关晶体管401向第一电荷蓄积部300传输电荷，如图10的时刻t6所示，第一像素100a的中间电位VFD与该所传输的电荷的量相应地发生变化。而且，当从第一像素100a的受光部200向第一电荷蓄积部300的电荷传输结束(例如经过预先决定好的传输时间)时，像素驱动电路25使第一开关控制信号TRN的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一开关晶体管401成为截止状态。
如图8的时刻t7所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第一像素100a的第二开关控制信号CNT的信号电平从低电平变为高电平。由此，第二开关晶体管601成为导通状态，从第一电荷蓄积部300经由处于导通状态的第二开关晶体管601向第二电荷蓄积部500传输电荷，如图10的时刻t7所示，第一像素100a的存储电位VMM与该所传输的电荷的量相应地发生变化。需要说明的是，从第一电荷蓄积部300向第二电荷蓄积部500传输的电荷的量成为与第一电荷蓄积部300和第二电荷蓄积部500的静电电容之比相对应的量。而且，当从第一像素100a的第一电荷蓄积部300向第二电荷蓄积部500的传输结束(例如经过预先决定好的传输时间)时，像素驱动电路25使第二开关控制信号CNT的信号电平从高电平变为低电平。由此，第二开关晶体管601成为截止状态。
接下来，如图8的时刻t8所示，当选择第二个信号光LL1作为下一个照射对象时，第一像素100a的中间电位VFD复位(步骤ST107)。具体而言，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第一像素100a，第三开关晶体管701成为导通状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a的列信号线101的状态成为复位状态(被施加复位电压VRS的状态)。由此，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第一像素100a的处于导通状态的第三开关晶体管701，传递至第一像素100a的第一电荷蓄积部300，如图10的时刻t8所示，第一像素100a的中间电位VFD复位。
而且，当中间电位VFD的复位结束(例如经过预先决定好的复位时间)时，像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT的信号电平从高电平变为低电平。由此，第一像素100a的第三开关晶体管701成为截止状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a的列信号线的状态成为浮置状态(没有施加复位电压并且没有与读出部连接的状态)。
接下来，在图8的时刻t9、t10、t11，进行与图8的时刻t2、t6、t7相同的动作。需要说明的是，在该示例中，在从时刻t9到时刻t10的期间，不进行第一曝光传输动作。
〔输出处理〕
参照图11，对输出处理进行说明。在输出处理中，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，驱动第一像素100a和第二像素100b，使得在第一像素100a和第二像素100b，分别在中间电位VFD复位后，在第二电荷蓄积部500蓄积起来的电荷经由第二开关部600向第一电荷蓄积部300传输，并由输出部900输出与在第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号。
具体而言，如图11的时刻t21所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使分别供向第一像素100a和第二像素100b的第三开关控制信号SCT的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第一像素100a和第二像素100b，第三开关晶体管701都成为导通状态。另外，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a和第二像素100b的列信号线101的状态成为复位状态(被施加复位电压VRS的状态)。由此，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第一像素100a的处于导通状态的第三开关晶体管701，传递至第一像素100a的第一电荷蓄积部300，第一像素100a的中间电位VFD复位。与此相同，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第二像素100b的处于导通状态的第三开关晶体管701，传递至第二像素100b的第一电荷蓄积部300，第二像素100b的中间电位VFD复位。而且，当中间电位VFD的复位结束(例如经过预先决定好的复位时间)时，像素驱动电路25使分别供向第一像素100a和第二像素100b的第三开关控制信号SCT的信号电平从高电平变为低电平。由此，在第一像素100a和第二像素100b，第三开关晶体管701都成为截止状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a和第二像素100b的列信号线101的状态成为读出状态(与读出部相连的状态)。
接下来，如图11的时刻t22所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使分别供向第一像素100a和第二像素100b的第二开关控制信号CNT的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第一像素100a和第二像素100b，第二开关晶体管601都成为导通状态，都从第二电荷蓄积部500经由处于导通状态的第二开关晶体管601向第一电荷蓄积部300传输电荷，中间电位VFD与该所传输的电荷的量相应地发生变化。需要说明的是，从第二电荷蓄积部500向第一电荷蓄积部300传输的电荷的量成为与第一电荷蓄积部300和第二电荷蓄积部500的静电电容之比相对应的量。而且，当在第一像素100a和第二像素100b，从第二电荷蓄积部500向第一电荷蓄积部300的电荷传输都结束(例如经过预先决定好的传输时间)时，像素驱动电路25使分别供向第一像素100a和第二像素100b的第二开关控制信号CNT的信号电平从高电平变为低电平。由此，在第一像素100a和第二像素100b，第二开关晶体管601都成为截止状态。
接下来，如图11的时刻t23所示，驱动处理部22的垂直位移寄存器26使供向第一像素100a的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第一像素100a，选择晶体管902成为导通状态，与在第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号从放大晶体管901经由处于导通状态的选择晶体管902向列信号线101输出。而且，当从使供向第一像素100a的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平的时刻起经过预先决定好的输出时间(信号期间)时，驱动处理部22的垂直位移寄存器26使供向第一像素100a的选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平。由此，从第一像素100a向列信号线101的信号输出暂停。
接下来，如图11的时刻t24所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第一像素100a，第三开关晶体管701成为导通状态。另外，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a的列信号线101的状态成为复位状态(被施加复位电压VRS的状态)。由此，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第一像素100a的处于导通状态的第三开关晶体管701传递至第一像素100a的第一电荷蓄积部300，第一像素100a的中间电位VFD复位。而且，当中间电位VFD的复位结束(例如经过预先决定好的复位时间)时，像素驱动电路25使供向第一像素100a的第三开关控制信号SCT的信号电平从高电平变为低电平。由此，在第一像素100a，第三开关晶体管701成为截止状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第一像素100a的列信号线101的状态成为读出状态(与读出部相连的状态)。
接下来，如图11的时刻t25所示，驱动处理部22的垂直位移寄存器26使供向第一像素100a的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第一像素100a，选择晶体管902成为导通状态，与在第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号(即复位电平的信号)从放大晶体管901经由处于导通状态的选择晶体管902向列信号线101输出。而且，当从使供向第一像素100a的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平的时刻起经过预先决定好的输出时间(复位期间)时，垂直位移寄存器26使供向第一像素100a的选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平。
需要说明的是，在图11的示例中，从时刻t23到选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平的时刻为止的期间成为信号期间，从时刻t25到选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平的时刻为止的期间成为复位期间。而且，相关二重取样电路27对从第一像素100a的输出部900输出至列信号线101的信号中的信号期间的信号电平和复位期间的信号电平进行取样。由相关二重取样电路27处理过的信号经由水平位移寄存器28和输出电路29，被供向控制部40的信息输出部42。
接下来，如图11的时刻t26所示，驱动处理部22的垂直位移寄存器26使供向第二像素100b的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第二像素100b，选择晶体管902成为导通状态，与在第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号从放大晶体管901经由处于导通状态的选择晶体管902，向列信号线101输出。而且，当从使供向第二像素100b的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平的时刻起经过预先决定好的输出时间(信号期间)时，驱动处理部22的垂直位移寄存器26使供向第二像素100b的选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平。由此，从第二像素100b向列信号线101的信号输出暂停。
接下来，如图11的时刻t27所示，驱动处理部22的像素驱动电路25使供向第二像素100b的第三开关控制信号SCT的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第二像素100b，第三开关晶体管701成为导通状态。另外，列信号线驱动部102使连接有第二像素100b的列信号线101的状态成为复位状态(被施加复位电压VRS的状态)。由此，被施加于列信号线101的复位电压VRS经由第二像素100b的处于导通状态的第三开关晶体管701，传递至第二像素100b的第一电荷蓄积部300，第二像素100b的中间电位VFD复位。而且，当中间电位VFD的复位结束(例如经过预先决定好的复位时间)时，像素驱动电路25使供向第二像素100b的第三开关控制信号SCT的信号电平从高电平变为低电平。由此，在第二像素100b，第三开关晶体管701成为截止状态。而且，列信号线驱动部102使连接有第二像素100b的列信号线101的状态成为读出状态(与读出部相连的状态)。
接下来，如图11的时刻t28所示，驱动处理部22的垂直位移寄存器26使供向第二像素100b的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平。由此，在第二像素100b，选择晶体管902成为导通状态，与在第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号(即复位电平的信号)从放大晶体管901经由处于导通状态的选择晶体管902向列信号线101输出。而且，当从使供向第二像素100b的选择控制信号SEL的信号电平从低电平变为高电平的时刻起经过预先决定好的输出时间(复位期间)时，垂直位移寄存器26使供向第二像素100b的选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平。
需要说明的是，在图11的示例中，从时刻t26到选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平的时刻为止的期间成为信号期间，从时刻t28到选择控制信号SEL的信号电平从高电平变为低电平的时刻为止的期间成为复位期间。而且，相关二重取样电路27对从第二像素100b的输出部900输出至列信号线101的信号中的信号期间的信号电平和复位期间的信号电平进行取样。由相关二重取样电路27处理过的信号经由水平位移寄存器28和输出电路29，被供向控制部40的信息输出部42。
如上所述，在输出处理中，在H个像素行部，分别在jmax个距离检测期间中的每个距离检测期间，从属于该像素行部的第一像素100a的组和与第一像素100a的组相对应的第二像素100b的组中输出信号，由此向控制部40的信息输出部输出了jmax×2个计数图像。需要说明的是，计数图像是由分别表示计数值的P×Q个信号值构成的信息。另外，计数值是与在第二电荷蓄积部500蓄积起来的电荷的量相对应的值，在该示例中，成为与处于曝光状态的受光部200接收到的反射光LL2的数量相对应的值。另外，在该示例中，随着在第二电荷蓄积部500蓄积起来的电荷的量增多(处于曝光状态的受光部200接收到的反射光LL2的数量增多)，计数值变大。
〔信息输出部的动作：距离信息的输出〕
接下来，对信息输出部42的动作进行说明。当驱动控制部41的距离检测处理结束时，信息输出部42取得分别与N个(在该示例中为jmax×2)距离区间相对应的N个计数图像(由分别表示计数值的P×Q个信号值构成的信息)。而且，信息输出部42根据上述N个计数图像，生成距离图像(由分别表示与到对象物的距离相应的值的P×Q个距离值构成的三维信息)，然后输出该距离图像。
例如，信息输出部42对N个计数图像分别进行比较处理。在对第K个计数图像进行的比较处理中，信息输出部42对于构成第K个计数图像的P×Q个信号值(计数值)，分别判定该信号值是否在针对与第K个计数图像相对应的第K个距离区间所规定的阈值以上。针对N个距离区间分别规定好的阈值被设定成例如在该距离区间中存在有对象物时所取得的信号值(计数值)。
而且，信息输出部42根据对N个计数图像分别进行的比较处理的结果，生成距离图像。例如，当构成第K个计数图像的P×Q个信号值(计数值)中的第X行(X为1以上且P以下的整数)且第Y列(Y为1以上且Q以下的整数)的信号值在针对第K个计数图像所规定的阈值以上时，信息输出部42将构成距离图像的P×Q个距离值中第X行且第Y列的距离值设定成与第K个距离区间相对应的值。
需要说明的是，信息输出部42也可以构成为：根据背景光来调节针对N个距离区间分别规定好的阈值。
〔驱动控制部的动作：拍摄控制〕
接下来，参照图12，对驱动控制部41的拍摄控制进行说明。在拍摄控制中，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，进行拍摄动作。
<步骤ST201>
首先，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，驱动多个像素100以使输入电位VPD和中间电位VFD复位。
<步骤ST202>
接下来，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，驱动多个像素100以使受光部200仅在预先决定好的曝光时间成为曝光状态。由此，受光部200成为曝光状态，生成与受光部200接收到的光相应的电荷，并且输入电位VPD与该所生成的电荷的量相应地发生变化。
<步骤ST203>
接下来，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，驱动多个像素100，以使由受光部200生成的电荷通过第一开关部400向第一电荷蓄积部300传输。由此，从受光部200经由第一开关部400向第一电荷蓄积部300传输电荷，中间电位VFD与该所传输的电荷的量相应地发生变化。
<步骤ST204>
接下来，驱动处理部22响应驱动控制部41的控制，针对P行像素行中的每行像素行驱动多个像素100，使得输出部900输出与在第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号。由此，与多个像素100各自的第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号经由相关二重取样电路27、水平位移寄存器28以及输出电路29，被供向控制部40。也就是说，向控制部40供给由分别表示与亮度相对应的值的多个信号值构成的信息(亮度图像)。
〔实施方式的效果〕
如上所述，在多个像素100的P行像素行中的至少一行像素行已被指定的期间，在多个像素100的Q列像素列中的至少一列像素列中，由构成该像素列的P个像素中属于被指定的像素行的第一像素100a的受光部200生成的电荷不仅能传输至该第一像素100a的第二电荷蓄积部500，还能传输至属于该像素列的P个像素100中与第一像素100a一起连接于列信号线101的第二像素100b的第二电荷蓄积部500。具体而言，通过第一曝光传输动作，能够将电荷从第一像素100a的受光部200传输至第二像素100b的第二电荷蓄积部500；通过第二曝光传输动作，能够将电荷从第一像素100a的受光部200传输至第一像素100a的第二电荷蓄积部500。由此，能够提高固体拍摄装置20的处理速度。
需要说明的是，存在从对象物返回固体拍摄装置20的反射光LL2的强度随着从固体拍摄装置20到对象物的距离变长而降低的趋势。也就是说，在从光源30照射信号光LL1的时刻起经过了第二延迟时间TB(比第一延迟时间TA长的延迟时间)后由受光部200接收到的反射光LL2的强度呈现出比在从光源30照射信号光LL1的时刻起经过第一延迟时间TA后由受光部200接收到的反射光LL2的强度低的趋势。另外，第二曝光传输动作中电荷的传输路径(从第一像素100a的受光部200到第一像素100a的第二电荷蓄积部500为止的路径)比第一曝光传输动作中电荷的传输路径(从第一像素100a的受光部200到第二像素100b的第二电荷蓄积部500为止的路径)短。因此，第二曝光传输动作中电荷的传输损失比第一曝光传输动作中电荷的传输损失少。因此，在连续曝光传输动作中，在从光源30照射信号光LL1的时刻起经过第一延迟时间TA后进行第一曝光传输动作，之后，在从光源30照射信号光LL1的时刻起经过第二延迟时间TB后进行第二曝光传输动作，由此当反射光LL2的强度变得较低时(即经过第二延迟时间TB后)，能够利用电荷的传输损失较少的传输路径(即第二曝光传输动作中的传输路径)，传输由第一像素100a的受光部200生成的电荷。
另外，光源30以使信号光LL1的照射范围成为线状的方式照射信号光LL1，由此与信号光LL1的照射范围被设定成对与多个像素100全部相对应的视场同时进行照射的这一范围时相比，能够提高信号光LL1的强度。由此，能够增长可由固体拍摄系统10测量的距离。
另外，在该示例中，设置有向多根列信号线101分别施加复位电压VRS的列信号线驱动部102。而且，就多个像素100中的每一个像素而言，由第三开关部700将第一电荷蓄积部300和列信号线101连接起来，并由列信号线驱动部102对列信号线101施加复位电压VRS，由此能够使第一电荷蓄积部300的电位(中间电位VFD)复位。另外，就多个像素100中的每一个像素而言，由第四开关部800将第二电荷蓄积部500和列信号线101连接起来，并由列信号线驱动部102对列信号线101施加复位电压VRS，由此能够使第二电荷蓄积部500的电位(存储电位VMM)复位。这样一来，通过设置列信号线驱动部102，从而无需在像素100另外设置用于使中间电位VFD复位的构造(例如晶体管)，就能使中间电位VFD复位。另外，无需在像素100另外设置用于使存储电位VMM复位的构造(例如晶体管)，就能使存储电位VMM复位。由此，能够减小像素100的电路规模。
另外，在该示例中，在多个像素100分别设置有输出部900。而且，通过将在第二电荷蓄积部500蓄积起来的电荷经由第二开关部600向第一电荷蓄积部300传输，并将与在第一电荷蓄积部300蓄积起来的电荷相应的信号由输出部900向列信号线101输出，由此能够将与在第二电荷蓄积部500蓄积起来的电荷相应的信号向列信号线101输出。
(固体拍摄装置的变形例)
如图12所示，多根列信号线101也可以设置成：多个像素100的Q列像素列分别与两根以上的列信号线101相对应。在图12的示例中，多个像素100的Q列像素列分别与三根列信号线(第一列信号线101a、第二列信号线101b以及第三列信号线101c)相对应。而且，第三Z-2行(Z为1以上且P/3以下的整数，在该示例中P为3的倍数)的像素100与第一列信号线101a连接，第三Z-1行的像素100与第二列信号线101b连接，第三Z行的像素100与第三列信号线101c连接。
在图12所示的固体拍摄装置20中，能够从多个像素100的P行像素行中同时指定两行以上的像素行。具体而言，在该示例中，能够同时指定三行像素行(第三Z-2行像素行、第三Z-1行像素行以及第三Z行像素行)。由此，能够提高固体拍摄装置20的处理速度。
(距离检测控制的变形例)
需要说明的是，如图14和图15所示，也可以在一个距离检测期间，进行与三个以上的距离区间相关的距离检测控制。
在图14的示例中，在第一个距离检测期间到第三个距离检测期间中的每个距离检测期间，与响应第二个信号光LL1而进行的第一曝光传输动作相关联的第一距离区间和传输目的地(电荷的传输目的地)不同于与响应第一个信号光LL1而进行的第一曝光传输动作相关联的第一距离区间和传输目的地(电荷的传输目的地)。例如，图14的示例中的第一行示出：对第一个距离检测期间的第一个信号光LL1进行第一曝光传输动作，将与该第一曝光传输动作相关联的第一距离区间设定为第一个距离区间，将该第一曝光传输动作中的电荷的传输目的地设定为第二像素。而且，图14的示例中的第二行示出：对第一个距离检测期间的第二个信号光LL1进行第一曝光传输动作，将与该第一曝光传输动作相关联的第一距离区间设定为第二个距离区间，将该第一曝光传输动作中的电荷的传输目的地设定为第三像素。需要说明的是，第三像素是属于第一像素100a和第二像素100b所属的像素列的P个像素100中的与第一像素100a和第二像素100b一起连接于列信号线101的像素。
在进行图14中的示例那样的设定时，如图15所示，在从第一个到第三个这三个距离检测期间的每一个期间，进行与三个距离区间相关的距离检测控制。例如，在图14的示例中，在第一个距离检测期间，当照射第一个信号光LL1时，进行与第一个距离区间(图14的示例中零到R/8的区间)相关联的第一曝光传输动作和与第八个距离区间(图14的示例中7R/8到R的区间)相关联的第二曝光传输动作，当照射第二个信号光LL1时，进行与第二个距离区间(图14的示例中R/8到2R/8的区间)相关联的第一曝光传输动作和与第八个距离区间相关联的第二曝光传输动作。
(其它实施方式)
在以上说明中，N个距离区间可以分别设定成相同的区间长度，也可以分别设定成不同的区间长度。
另外，也能够将以上实施方式和变形例适当地组合起来加以实施。以上的实施方式和变形例是本质上优选的示例，并没有对本发明、其应用对象或其用途的范围加以限制的意图。
-产业实用性-
综上所述，此处所公开的技术对于固体拍摄装置、固体拍摄系统、固体拍摄装置的驱动方法是有用的。
-符号说明-
10 固体拍摄系统
20 固体拍摄装置
21 像素区域
22 驱动处理部
25 像素驱动电路
26 垂直位移寄存器
27 相关二重取样电路
28 水平位移寄存器
29 输出电路
30 光源
40 控制部
41 驱动控制部
42 信息输出部
100 像素
100a 第一像素
100b 第二像素
200 受光部
201 光电转换元件
202 电荷控制晶体管
300 第一电荷蓄积部
301 浮动扩散部
400 第一开关部
401 第一开关晶体管
500 第二电荷蓄积部
501 电荷蓄积电容器
600 第二开关部
601 第二开关晶体管
700 第三开关部
701 第三开关晶体管
800 第四开关部
801 第四开关晶体管
900 输出部
901 放大晶体管
902 选择晶体管。

Claims (10)

1.一种固体拍摄装置，其特征在于：
所述固体拍摄装置包括多个像素和多根列信号线，
所述多个像素排列成P行Q列的矩阵状，
所述多根列信号线分别与所述多个像素的Q列像素列中的任一列对应，并与属于该像素列的P个像素中的两个以上的像素相连接，
所述多个像素分别具有受光部、第一电荷蓄积部、第一开关部、第二电荷蓄积部、第二开关部、第三开关部以及第四开关部，
所述受光部构成为能够在曝光状态与遮光状态之间进行切换，并且在该曝光状态下生成与接收到的光相应的电荷，
所述第一电荷蓄积部蓄积所述电荷，
所述第一开关部使所述受光部与所述第一电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，
所述第二电荷蓄积部蓄积所述电荷，
所述第二开关部使所述第一电荷蓄积部与所述第二电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，
所述第三开关部使所述第一电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换，
所述第四开关部使所述第二电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的固体拍摄装置，其特征在于：
所述多根列信号线被设置成：所述多个像素的Q列像素列中的每一列与两根以上的列信号线相对应。
3.根据权利要求1或2所述的固体拍摄装置，其特征在于：
所述多个像素分别具有输出部，所述输出部将与在所述第一电荷蓄积部蓄积起来的电荷相应的信号向该像素所对应的列信号线输出。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的固体拍摄装置，其特征在于：
所述固体拍摄装置包括向所述多根列信号线分别施加复位电压的列信号线驱动部。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的固体拍摄装置，其特征在于：
所述固体拍摄装置包括驱动所述多个像素的驱动处理部，
所述驱动处理部进行光子计数动作，在所述光子计数动作中以如下方式驱动所述多个像素：指定所述多个像素的P行像素行中的至少一行像素行，在该多个像素的Q列像素列中的至少一列像素列，进行第一曝光传输动作和第二曝光传输动作至少各一次，
在所述第一曝光传输动作中，在属于所述像素列的P个像素中属于被指定的像素行的像素即第一像素的受光部在第一曝光期间成为曝光状态，由该第一像素的受光部生成的电荷经由该第一像素的第一开关部、第一电荷蓄积部以及第三开关部，向所述多根列信号线中与该第一像素连接的列信号线传输，传输至该列信号线的电荷经由属于该像素列的P个像素中与该第一像素一起连接于该列信号线的像素即第二像素的第四开关部，向该第二像素的第二电荷蓄积部传输，
在所述第二曝光传输动作中，所述第一像素的受光部在第二曝光期间成为曝光状态，由该第一像素的受光部生成的电荷经由该第一像素的第一开关部、第一电荷蓄积部以及第二开关部，向该第一像素的第二电荷蓄积部传输。
6.一种固体拍摄系统，其特征在于：
所述固体拍摄系统包括光源、控制部以及权利要求5中所记载的固体拍摄装置，
所述光源照射信号光，
所述控制部控制所述固体拍摄装置的动作和所述光源的动作。
7.根据权利要求6所述的固体拍摄系统，其特征在于：
所述控制部进行距离检测控制，在该距离检测控制下，以如下方式对所述固体拍摄装置的动作和所述光源的动作进行控制：指定所述多个像素的P行像素行中的至少一行像素行，在多个距离检测期间分别由所述驱动处理部进行所述光子计数动作，在该多个距离检测期间分别进行的光子计数动作中至少进行一次连续曝光传输动作，
在所述连续曝光传输动作中，从所述光源照射所述信号光，在从该光源照射该信号光的时刻起经过了第一距离区间所对应的第一延迟时间后，进行所述第一曝光传输动作和所述第二曝光传输动作中的一者，之后，在从该光源照射该信号光的时刻起经过了第二距离区间所对应的第二延迟时间后，进行该第一曝光传输动作和该第二曝光传输动作中的另一者，
所述第二距离区间被设定成与所述第一距离区间相比离所述固体拍摄装置较远的区间，所述第二延迟时间被设定成比所述第一延迟时间长的时间。
8.根据权利要求7所述的固体拍摄系统，其特征在于：
在所述连续曝光传输动作中，从所述光源照射所述信号光，在从该光源照射该信号光的时刻起经过了所述第一延迟时间后，进行所述第一曝光传输动作，之后，在从该光源照射该信号光的时刻起经过了所述第二延迟时间后，进行所述第二曝光传输动作。
9.根据权利要求7或8所述的固体拍摄系统，其特征在于：
所述光源构成为：能够以使所述信号光的照射范围成为在所述多个像素的行方向上延伸的线状的方式照射该信号光，且能够在该多个像素的列方向上切换该信号光的照射范围，
所述控制部以使所述多个像素的P行像素行中被指定的像素行所对应的视场落入所述信号光的照射范围内的方式，控制所述光源的动作。
10.一种固体拍摄装置的驱动方法，所述固体拍摄装置包括多个像素和多根列信号线，所述多个像素排列成P行Q列的矩阵状，所述多根列信号线分别与所述多个像素的Q列像素列中的任一列对应，并与属于该像素列的P个像素中的两个以上的像素相连接，所述多个像素分别具有受光部、第一电荷蓄积部、第一开关部、第二电荷蓄积部、第二开关部、第三开关部以及第四开关部，所述受光部构成为能够在曝光状态与遮光状态之间进行切换，并且在该曝光状态下生成与接收到的光相应的电荷，所述第一电荷蓄积部蓄积所述电荷，所述第一开关部使所述受光部与所述第一电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第二电荷蓄积部蓄积所述电荷，所述第二开关部使所述第一电荷蓄积部与所述第二电荷蓄积部在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第三开关部使所述第一电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换，所述第四开关部使所述第二电荷蓄积部与所述多根列信号线中该像素所对应的列信号线在连接状态和断开状态之间进行切换，其特征在于：
所述固体拍摄装置的驱动方法包括行指定步骤、第一曝光传输步骤以及第二曝光传输步骤，
在所述行指定步骤中，指定所述多个像素的P行像素行中的至少一行像素行，
在所述第一曝光传输步骤中，以如下方式驱动所述多个像素：在所述多个像素的Q列像素列中的至少一列像素列中，属于该像素列的P个像素中的属于在所述行指定步骤中被指定的像素行的像素即第一像素的受光部在第一曝光期间成为曝光状态，由该第一像素的受光部生成的电荷经由该第一像素的第一开关部、第一电荷蓄积部以及第三开关部，向所述多根列信号线中该第一像素所连接的列信号线传输，传输至该列信号线的电荷经由属于该像素列的P个像素中与该第一像素一起连接于该列信号线的像素即第二像素的第四开关部，向该第二像素的第二电荷蓄积部传输，
在所述第二曝光传输步骤中，以如下方式驱动所述多个像素：在所述多个像素的Q列像素列中的至少一列像素列中，所述第一像素的受光部在第二曝光期间成为曝光状态，由该第一像素的受光部生成的电荷经由该第一像素的第一开关部、第一电荷蓄积部以及第二开关部，向该第一像素的第二电荷蓄积部传输。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022024645A1 (ja) * 2020-07-30 2022-02-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置、撮像装置及び距離測定装置
JP7434115B2 (ja) 2020-09-07 2024-02-20 株式会社東芝 光検出器及び距離計測装置

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11225289A (ja) * 1997-11-04 1999-08-17 Nikon Corp エッジ検出用固体撮像装置、並びに固体撮像装置の駆動によるエッジ検出方法
US20040051801A1 (en) * 2002-09-18 2004-03-18 Tetsuya Iizuka Solid-state image pickup device and device driving control method for solid-state image pickup
CN1711752A (zh) * 2002-11-07 2005-12-21 罗姆股份有限公司 平面图像传感器
JP2007324984A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
JP2009033520A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Nikon Corp 固体撮像装置
JP2009225021A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Sharp Corp 固体撮像装置および電子情報機器
US20090303367A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Olympus Corporation Solid-state imaging apparatus
JP2010068179A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Dainippon Printing Co Ltd 固体撮像装置およびその駆動方法
CN102265606A (zh) * 2008-12-25 2011-11-30 松下电器产业株式会社 固体摄像装置、数字相机以及ad转换方法
WO2012042934A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 オムロン株式会社 変位センサ
EP2667591A1 (en) * 2011-01-17 2013-11-27 Hamamatsu Photonics K.K. Solid imaging device
CN103581579A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 索尼公司 固态成像装置、信号读取方法以及电子装置
CN103988495A (zh) * 2011-12-13 2014-08-13 国立大学法人东北大学 固体摄像装置
CN104702864A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 株式会社东芝 固体摄像装置
CN104823442A (zh) * 2012-12-05 2015-08-05 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
CN105865404A (zh) * 2015-01-20 2016-08-17 山东科技大学 一种基于光学经纬仪即时图像传输系统装置
CN105917644A (zh) * 2013-11-18 2016-08-31 株式会社尼康 固态成像元件及成像装置
JP2016174219A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 固体撮像装置
CN106576146A (zh) * 2014-08-29 2017-04-19 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN107801425A (zh) * 2016-03-31 2018-03-13 索尼公司 固态摄像器件及其驱动方法和电子设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008011298A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Fujitsu Ltd 固体撮像装置及びその制御方法
JP6179139B2 (ja) * 2013-03-13 2017-08-16 株式会社ニコン 撮像素子
US9182490B2 (en) * 2013-11-27 2015-11-10 Semiconductor Components Industries, Llc Video and 3D time-of-flight image sensors
JP6406856B2 (ja) 2014-04-07 2018-10-17 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
WO2017098725A1 (ja) * 2015-12-08 2017-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置、距離測定装置および距離測定方法

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11225289A (ja) * 1997-11-04 1999-08-17 Nikon Corp エッジ検出用固体撮像装置、並びに固体撮像装置の駆動によるエッジ検出方法
US20040051801A1 (en) * 2002-09-18 2004-03-18 Tetsuya Iizuka Solid-state image pickup device and device driving control method for solid-state image pickup
CN1711752A (zh) * 2002-11-07 2005-12-21 罗姆股份有限公司 平面图像传感器
JP2007324984A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
JP2009033520A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Nikon Corp 固体撮像装置
JP2009225021A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Sharp Corp 固体撮像装置および電子情報機器
US20090303367A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Olympus Corporation Solid-state imaging apparatus
JP2010068179A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Dainippon Printing Co Ltd 固体撮像装置およびその駆動方法
CN102265606A (zh) * 2008-12-25 2011-11-30 松下电器产业株式会社 固体摄像装置、数字相机以及ad转换方法
WO2012042934A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 オムロン株式会社 変位センサ
EP2667591A1 (en) * 2011-01-17 2013-11-27 Hamamatsu Photonics K.K. Solid imaging device
CN103988495A (zh) * 2011-12-13 2014-08-13 国立大学法人东北大学 固体摄像装置
CN103581579A (zh) * 2012-07-23 2014-02-12 索尼公司 固态成像装置、信号读取方法以及电子装置
CN104823442A (zh) * 2012-12-05 2015-08-05 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
CN105917644A (zh) * 2013-11-18 2016-08-31 株式会社尼康 固态成像元件及成像装置
CN104702864A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 株式会社东芝 固体摄像装置
CN106576146A (zh) * 2014-08-29 2017-04-19 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN105865404A (zh) * 2015-01-20 2016-08-17 山东科技大学 一种基于光学经纬仪即时图像传输系统装置
JP2016174219A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 固体撮像装置
CN107801425A (zh) * 2016-03-31 2018-03-13 索尼公司 固态摄像器件及其驱动方法和电子设备

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘旭: "cmos图像传感器中关键模拟电路的研究与设计", 《中国优秀硕士学位论文全文库 信息科技辑》 *
刘灵志: "摄像机中成像器件的工作原理(下)――固态传感器的像素结构及信号传输方式", 影视技术, no. 06 *
陈中建, 李晓勇, 吉利久, 韩建忠, 喻松林: "低功耗64×64CMOS快照模式焦平面读出电路新结构", 半导体学报, no. 11 *

Also Published As

Publication number Publication date
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