CN116137934A - 固体摄像装置以及测距装置 - Google Patents

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Abstract

固体摄像装置具有被配置为矩阵状的多个像素电路(1)，像素电路(1)具备：光电二极管(A P D)；蓄积电荷的第1电荷蓄积部(C 1)；蓄积电荷的浮动扩散区(F D)；蓄积电荷的第2电荷蓄积部(C 2)；第1传输晶体管(2)，将电荷从光电二极管(A P D)传输到第1电荷蓄积部(C1)；第2传输晶体管(3)，将电荷从第1电荷蓄积部(C 1)传输到浮动扩散区(F D)；第1复位晶体管(4)，将浮动扩散区(F D)复位；以及累积晶体管(7)，用于将浮动扩散区(F D)的电荷累积在第2电荷蓄积部(C 2)，第1电荷蓄积部(C 1)的电容比浮动扩散区(F D)的电容大，第2电荷蓄积部(C 2)的电容比浮动扩散区(F D)的电容大。

Description

固体摄像装置以及测距装置
技术领域
本发明涉及固体摄像装置以及测距装置。
背景技术
专利文献1公开了具备具有雪崩光电二极管(以下称为APD)的像素的固体摄像元件，该固体摄像元件对微弱的光进行检测。
专利文献2公开了具有全局快门功能的MOS型固体摄像装置。
专利文献3公开了具有光电转换元件和信号输出电路的固体摄像元件，该光电转换元件包括层叠在半导体基板的上方的一对电极以及被该一对电极夹着的光电转换层，该信号输出电路输出与在光电转换层产生的电荷对应的信号。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：国际公开第2018/216400号公报
专利文献2：日本特开2008-283615号公报
专利文献3：日本特开2009-147067号公报
然而，在现有技术中存在如下的问题，由于电荷的产生，贯通电流有可能在光电二极管流动，由于该贯通电流从而光电二极管的偏置电压受到影响，动作变得不稳定。
发明内容
本公开的目的在于提供一种抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化的固体摄像装置以及测距装置。
本公开的一个方案涉及的固体摄像装置，具有被配置为矩阵状的多个像素电路，所述像素电路具备：光电二极管；第1电荷蓄积部，蓄积电荷；浮动扩散区，蓄积电荷；第2电荷蓄积部，蓄积电荷；第1传输晶体管，将电荷从所述光电二极管传输到所述第1电荷蓄积部；第2传输晶体管，将电荷从所述第1电荷蓄积部传输到所述浮动扩散区；第1复位晶体管，将所述浮动扩散区复位；以及累积晶体管，用于将所述浮动扩散区的电荷累积在所述第2电荷蓄积部，所述第1电荷蓄积部的电容比所述浮动扩散区的电容大，所述第2电荷蓄积部的电容比所述浮动扩散区的电容大。
本公开的一个方案涉及的测距装置具备上述的固体摄像装置。
另外，这些概括性的或具体的形态可以由系统、方法、集成电路来实现，也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。
通过本公开的固体摄像装置以及测距装置，能够抑制光电二极管的贯通电流并且实现动作的稳定化。
附图说明
图1是示出实施方式1中的像素电路的一例的图。
图2是示出实施方式1中的固体摄像装置的结构例的方框图。
图3是示出实施方式1中的像素电路的驱动例的定时图。
图4是示出实施方式1中的像素电路的各部的电势以及电荷的动作说明图。
图5是示出实施方式2中的像素电路的电路例的图。
图6是示出实施方式2中的像素电路的驱动例的定时图。
图7是示出实施方式2中的像素电路的各部的电势例的动作说明图。
图8是示出实施方式3中的测距装置的结构例的方框图。
图9是示出作为可能产生贯通电流的比较例的像素电路的图。
图10是示出比较例的像素电路的一帧期间中的动作例的定时图。
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
本发明者们发现了在背景技术中记载的固体摄像装置出现的问题，即有可能因为贯通电流发生不稳定的动作。关于这个问题，说明作为比较例的像素电路例。
图9是示出作为可能产生贯通电流的比较例的像素电路100的图。图10是示出比较例的像素电路100的一帧期间中的动作例的定时图。
在图9中光电二极管APD作为动作模式，具有伴随雪崩倍增的盖革倍增模式和与入射光量成比例地产生电荷的线性倍增模式。为了以盖革倍增模式动作，向光电二极管APD的阳极施加反向偏置电压VSUB(例如25V)。
复位晶体管102是用来按照复位控制信号OVF，将蓄积在光电二极管APD的阴极的电荷复位的晶体管。
传输晶体管103是用来按照传输控制信号TRN对蓄积在光电二极管APD的阴极的电荷传输到浮动扩散区FD的晶体管。
复位晶体管104是用来按照复位控制信号RST，将蓄积在浮动扩散区FD的电荷复位的晶体管。
放大晶体管105是用来将蓄积在浮动扩散区FD的电荷的电荷量转换为电压的晶体管。
选择晶体管106在选择控制信号SEL有效的期间内，将由放大晶体管105进行了转换的电压输出给垂直信号线109的晶体管。
累积晶体管107，通过按照累积控制信号CT，连接浮动扩散区FD与电荷蓄积部C，从而将浮动扩散区FD的电荷传输到电荷蓄积部C。
电荷蓄积部C，将从浮动扩散区FD经由累积晶体管107多次传输来的电荷进行累积，以作为模拟存储器。
首先说明这样构成的比较例的像素电路100中的动作例。
在图10的期间T1，在像素电路100中通过使复位晶体管104以及累积晶体管107成为导通状态，从而将浮动扩散区FD以及电荷蓄积部C复位。换言之，为了排出浮动扩散区FD以及电荷蓄积部C的电荷，所以将浮动扩散区FD以及电荷蓄积部C复位到复位电压RSD2。
在期间T2，通过高电平的复位控制信号OVF，复位晶体管102将光电二极管APD复位到复位电压RSD1。换言之将光电二极管APD的电荷向复位电压RSD1的电源线排出。之后通过曝光从而光子入射到光电二极管APD时，通过雪崩倍增而放大的电荷，被集电在光电二极管APD的阴极。
在期间T3，被集电在光电二极管APD的阴极的电荷，经由传输晶体管103被分配到浮动扩散区FD。
之后在期间T4，电荷经由累积晶体管107被分配到电荷蓄积部C。
通过使期间T2到期间T4的序列反复N次，从而电荷蓄积部C，作为每当累积晶体管107导通时累积电荷的模拟存储器来发挥作用。换言之，在各序列中光子入射到APD时，电荷在模拟存储器一点点累积。上述的N是整数，例如是100左右。
在期间T6到期间T10中，作为模拟存储器的电荷蓄积部C累积的电荷，返回到浮动扩散区FD，进而由放大晶体管105转换为电压，向垂直信号线109输出。换言之，在期间T6浮动扩散区FD被复位。在期间T7，电荷从电荷蓄积部C向浮动扩散区FD传输。在期间T8，信号电平输出到垂直信号线109。在期间T9，浮动扩散区FD被复位。在期间T10，复位电平输出到垂直信号线109。
于是在图10的动作例中，从上述期间T2到期间T4，复位晶体管104被设定为半导通状态。此外，在期间T3传输晶体管103被设定为半导通状态。这是为了抑制由于雪崩倍增导致的光电二极管APD的过量的电荷。具体而言，在光电二极管APD中，由于雪崩倍增可能产生超过饱和电荷量的过量的电荷。为了将这样的过量的电荷排出，使复位晶体管102的势垒设定地很低，过量的电荷经由传输晶体管103以及复位晶体管104，排出到复位电压RSD2的电源线。
如上所述，即使在将光电二极管APD中过量地产生的电荷引导到复位电压RSD1的电源线的构成中，从光电二极管APD的阴极分配给浮动扩散区FD的电荷，不限于必定达到一定量。例如从光电二极管APD的阴极向浮动扩散区FD分配电荷的期间，进而由于雪崩倍增电荷增加时，在分配后蓄积在浮动扩散区FD的电荷量发生偏差。关于这个偏差，例如根据来自各像素电路100的信号生成距离图像的情况下，可能产生偏差(测距误差)。这样为了减少蓄积在浮动扩散区FD的电荷量的偏差，在像素电路100中，使复位晶体管104以及传输晶体管103控制为半导通状态，从光电二极管APD的阴极经由传输晶体管103蓄积到浮动扩散区FD的电荷中，使超过一定电平的电荷量的电荷，从复位晶体管104排出到复位电压RSD2的电源线。从而实现减少蓄积在浮动扩散部的电荷量的偏差。
接下来针对通过上述的贯通电流可能产生的具体问题进行说明。
在图9的像素电路例中，例如在光电二极管APD中由于雪崩倍增从而电荷急剧增加时，在两个路径上可能产生贯通电流。两个路径中的一个路径是，在图10的期间T2中，从复位电压RSD1的电源线经由复位晶体管102流向光电二极管APD的路径。另一个路径是，在期间T3中，从复位电压RSD2的电源线经由复位晶体管104以及传输晶体管103流向光电二极管APD的路径。
由于贯通电流出现如下的问题，光电二极管APD的偏置电压发生变动，光电二极管APD的动作特性受到影响。例如，在光电二极管APD的复位中或曝光中，由于雪崩倍增产生大量的电荷，由于该电荷导致贯通电流在APD流动。由于该贯通电流产生偏置电压的变动，出现光电二极管APD的动作模式不能从线性倍增模式变更为盖革倍增模式、或盖革倍增模式被解除成为线性倍增模式等的错误动作。这样的错误动作产生如下的问题，引起光电二极管APD的灵敏度降低或S/N劣化，引起亮度图像或距离图像的品质劣化。
于是，本公开提供一种抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化的固体摄像装置以及测距装置。
为了解决上述问题，本公开的一个方案涉及的固体摄像装置，具有被配置为矩阵状的多个像素电路，所述像素电路具备：光电二极管；第1电荷蓄积部，蓄积电荷；浮动扩散区，蓄积电荷；第2电荷蓄积部，蓄积电荷；第1传输晶体管，将电荷从所述光电二极管传输到所述第1电荷蓄积部；第2传输晶体管，将电荷从所述第1电荷蓄积部传输到所述浮动扩散区；第1复位晶体管，将所述浮动扩散区复位；以及累积晶体管，用于将所述浮动扩散区的电荷累积在所述第2电荷蓄积部，所述第1电荷蓄积部的电容比所述浮动扩散区的电容大，所述第2电荷蓄积部的电容比所述浮动扩散区的电容大。
通过该结构，能够抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化。即通过上述构成难以形成贯通电流的路径。具体而言在第1复位晶体管与光电二极管APD之间，第1传输晶体管以及第2传输晶体管以串联方式介入，所以难以形成贯通电流的路径。例如即使在第1复位晶体管是半导通状态，由于雪崩倍增从而电荷剧增的情况下，也难以形成贯通电流的路径。
此外，本公开的一个方案涉及的测距装置具备所述的固体摄像装置。
另外，这些概括性的或具体的形态可以由系统、方法、或者集成电路等来实现，也可以通过系统、方法、或者集成电路的任意组合来实现。
以下针对实施方式等，参考附图进行说明。
另外，以下说明的实施方式都是示出本公开的总括性或者具体性的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态、动作的顺序等均为一个例子，其主旨并非是对本公开进行限定。
(实施方式1)
[1.1像素电路的结构]
图1是示出实施方式1中的像素电路1的一例的图。
像素电路1具备：光电二极管APD、第1电荷蓄积部C1、浮动扩散区FD、第2电荷蓄积部C2、第1传输晶体管2、第2传输晶体管3、第1复位晶体管4、放大晶体管5、选择晶体管6以及累积晶体管7。另外，在图1中还图示了按照被配置为矩阵状的多个像素电路1的每一列而设置的垂直信号线9。
光电二极管APD是将由于光子入射而产生的电子(电荷)通过雪崩倍增而放大到饱和电荷量的雪崩光电二极管。光电二极管APD，作为动作模式，具有伴随雪崩倍增的盖革倍增模式、以及与入射光量成比例地产生电荷的线性倍增模式。为了以盖革倍增模式进行动作，从而将比线性倍增模式大的反向偏置电压VSUB(例如25V)施加到光电二极管APD。
第1电荷蓄积部C1，蓄积从光电二极管APD经由第1传输晶体管2传输来的电荷。第1电荷蓄积部C1的2个电极中的一方与地线连接。第1电荷蓄积部C1的两个电极中的另一方，与第1传输晶体管2的漏极或源极连接、并且与第2传输晶体管3的漏极或源极连接。第1电荷蓄积部C1的电容可以比浮动扩散区FD的电容大。另外，这里示出了第1电荷蓄积部C1的两个电极中的一方与地线连接的例子，但是也可以与和地线不同的电位的布线连接。
浮动扩散区FD，蓄积从第1电荷蓄积部C1经由第2传输晶体管3传输来的电荷。
第2电荷蓄积部C2，累积从浮动扩散区FD经由累积晶体管7传输来电荷。这里说的累积不仅是指保持累积晶体管7的一次传输来的电荷，还指作为模拟存储器累积多次传输来的电荷。第2电荷蓄积部C2的两个电极中的一方与地线连接。第2电荷蓄积部C2的两个电极中的另一方，与第2传输晶体管3的漏极或源极连接、并且与浮动扩散区FD连接。另外，这里示出了第2电荷蓄积部C2的两个电极中的一方与地线连接的例子，但是也可以与和地线不同的电位的布线连接。此外，第2电荷蓄积部C2的电容，可以比浮动扩散区FD的电容大。作为电容的一例，可以将光电二极管APD设为1.5fF，将第1电荷蓄积部C1设为20fF，将第2电荷蓄积部C2设为20fF，将浮动扩散区FD设为2fF。
第1传输晶体管2，按照传输控制信号TR1将电荷从光电二极管APD传输到第1电荷蓄积部C1。具体而言，传输控制信号TR1被输入到第1传输晶体管2的栅极。第1传输晶体管2的漏极以及源极的一方与光电二极管APD的阴极连接。第1传输晶体管2的漏极以及源极的另一方，与第1电荷蓄积部C1连接。例如，第1传输晶体管2，在传输控制信号TR1为高电平时成为导通状态，在传输控制信号TR1为低电平时成为截止状态。第1传输晶体管2进行的电荷传输，可以是例如通过光电二极管APD和第1电荷蓄积部C1的电容分配的一部分传输，也可以是从光电二极管APD向第1电荷蓄积部的完全传输。
第2传输晶体管3，按照传输控制信号TR2将电荷从第1电荷蓄积部C1传输到浮动扩散区FD。具体而言，传输控制信号TR2被输入到第2传输晶体管3的栅极。第2传输晶体管3的漏极以及源极的一方，与第1电荷蓄积部C1连接。第2传输晶体管3的漏极以及源极的另一方，与浮动扩散区FD连接。传输控制信号TR2不是二值信号，而是三值信号。即传输控制信号TR2是除了高电平以及低电平以外，还具有半电平的三值的信号。例如，传输控制信号TR2为高电平时，第2传输晶体管3是导通状态。传输控制信号TR2为低电平时，第2传输晶体管3是截止状态。在传输控制信号TR2为半电平时，第2传输晶体管3是半导通状态。这里半导通状态是指，第2传输晶体管3是不完全导通状态，第2传输晶体管3的栅极下形成了势垒的状态。通过该势垒，第1电荷蓄积部C1的电荷中的超过一定量的电荷，从第2传输晶体管3传输到浮动扩散区FD，第1电荷蓄积部C1的电荷中一定量以内的电荷，停留在第1电荷蓄积部C1。
第1复位晶体管4，按照复位控制信号RS0将浮动扩散区FD复位，也就是将浮动扩散区FD的电位复位到复位电压RD0。进一步，第1复位晶体管4除了复位功能以外还具有将蓄积在浮动扩散区FD的电荷限制在规定量以下的功能。这个功能称为电荷的找平功能或找平动作。因此复位控制信号RS0不是二值信号而是三值信号。即传输控制信号TR2是除了具有高电平以及低电平以外，还具有半电平的三值的信号。例如，复位控制信号RS0为高电平时，第1复位晶体管4是导通状态。在复位控制信号RS0为低电平时，第1复位晶体管4是截止状态。在复位控制信号RS0是半电平时，第1复位晶体管4是半导通状态。这里称为半导通状态是指第1复位晶体管4为不完全导通状态，并且是第1复位晶体管4形成了势垒的状态，能够实现上述的找平功能。浮动扩散区FD的电荷中超过规定量的电荷，通过该势垒，经由第1复位晶体管4向复位电压RD0的漏极排出。其结果，通过找平动作，浮动扩散区FD的电荷被抑制为不超过规定量。
放大晶体管5和与垂直信号线9连接的电流源一起构成源极跟踪电路。具体而言，在选择晶体管6截止时，放大晶体管5不动作，但是选择晶体管6导通时，放大晶体管5与上述电流源连接，形成源极跟踪电路。也就是，放大晶体管5，在选择晶体管6导通时将浮动扩散区FD的电荷转换为电压，作为像素信号输出给垂直信号线9。
选择晶体管6，按照选择控制信号SEL将放大晶体管5与垂直信号线9连接。选择控制信号SEL是按照被配置为矩阵状的多个像素电路1的每一行设置的信号。
累积晶体管7，通过按照累积控制信号CT将浮动扩散区FD与第2电荷蓄积部C2连接，从而将浮动扩散区FD的电荷向第2电荷蓄积部C2传输。
另外，在图1中示出了第1传输晶体管2、第2传输晶体管3、第1复位晶体管4、放大晶体管5、选择晶体管6以及累积晶体管7分别由NMOS晶体管来构成的例子，但是也可以由PMOS晶体管来构成。
此外在图1中示出了光电二极管APD是雪崩光电二极管的像素电路的例子，但是不限于此。即本公开也有用于具有通常的光电二极管的像素电路，该通常的光电二极管是产生与受光量对应的量的电荷的光电二极管。
[1.2固体摄像装置的结构]
接下来对具备像素电路1的固体摄像装置的结构进行说明。
图2是示出实施方式1中的固体摄像装置的结构例的方框图。该图的固体摄像装置具备像素阵列10、行选择电路20、控制电路30以及列选择电路40。
像素阵列10具备被配置为矩阵状的多个像素电路1。像素电路1可以与图1相同。
行选择电路20，按像素电路1的每一行来输出用于读出像素信号的选择控制信号SEL。像素信号的读出可以是以行单位进行的滚动动作。
控制电路30，为了控制像素电路1的曝光动作，生成传输控制信号TR1、传输控制信号TR2、复位控制信号RS0以及累积控制信号CT。曝光动作是使所有像素电路1同时曝光的全局动作。
列选择电路40，被输入行单位的像素信号，依次选择像素信号并输出。例如，像素信号包括复位电平与信号电平的2个种类，列选择电路40按每个列具备CDS(相关双取样)电路，输出CDS后的像素信号。CDS电路可以对像素信号进行模拟处理也可以进行数字处理。
[1.3动作]
关于如上所述构成的实施方式1涉及的像素电路1以及固体摄像装置，说明其动作。
图3是示出实施方式1中的像素电路1的驱动例的定时图。图3的横轴是时间轴。纵轴与复位控制信号RS0、传输控制信号TR1、传输控制信号TR2、累积控制信号CT、选择控制信号SEL对应。在图3的期间T0至期间T4，与使所有像素电路1同时曝光的全局动作P1对应。从期间T5到期间T10，与以行单位读出像素电路1的滚动动作P2对应。此外图4是示出实施方式1中的像素电路1的各部的电势以及电荷的动作说明图。
图4的(a)至(r)模式地示出图3的从时刻t0a至时刻t11b中的对应的时刻的电势以及电荷。另外，在图4的例子中，“TR1(gate)”表示传输控制信号TR1的电位，即第1传输晶体管2的栅极下的电势。“TR2(gate)”表示传输控制信号TR2的电位，即第2传输晶体管3的栅极下的电势。“RS0(gate)”表示复位控制信号RS0的电位，即第1复位晶体管4的栅极下的电势。“CT(gate)”表示累积控制信号CT的电位，即累积传输晶体管7的栅极下的电势。另外该图中越是下方，电势越大。
此外，在图4中的阴影部分模式地表示在势垒的山谷间蓄积的电荷。光电二极管APD的阴极电压Va的Vq至Vr的范围表示雪崩动作区域，换言之盖革倍增模式。
图3中的期间T1到期间T4表示为了在第2电荷蓄积部C2累积电荷而进行N次反复动作。N例如可以是100。图4的(a)至(k)表示反复动作的第1次动作，以始终曝光并且存在入射光为前提。
图4的(a)时刻t0a，即图3的期间T0的开始时，与初始状态对应。在初始状态下，“TR1(gate)”、“TR2(gate)”、“RS0(gate)”以及“CT(gate)”全部是低电平。也就是说第1传输晶体管2、第2传输晶体管3、第1复位晶体管4以及累积晶体管7全部是截止状态。换言之，像素电路1是初始状态。
图4的(b)的时刻t0b，即图3的期间T0的中间部，与反复动作的第1次动作中的浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2的复位动作对应。在该复位动作中，“TR1(gate)”是低电平，“TR2(gate)”、“RS0(gate)”以及“CT(gate)”是高电平。该图中高电平是Vr。其结果，第1传输晶体管2是截止状态，第2传输晶体管3、第1复位晶体管4以及累积晶体管7全部是导通状态。换言之，在图4的(b)中，与图4的(a)相比，第2传输晶体管3、第1复位晶体管4以及累积晶体管7从截止状态变为导通状态。从而，浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2，复位到复位电压RD0。此时第1电荷蓄积部C1也复位到复位电压RD0。在该图中，复位电压RD0是Vr。这样图4的(b)的复位动作中，没有形成在光电二极管APD流动贯通电流的路径，所以能够抑制光电二极管APD的偏置电压的变动，实现稳定地动作。
图4的(c)的时刻t1a，即图3的期间T1的开始时，与反复动作的第1次动作中的浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2的复位紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态。此外，第1复位晶体管4不是截止状态，而是半导通状态。第1复位晶体管4的半导通状态，在此之后从期间T2到期间T4为止被维持。从而，第1复位晶体管4进行电荷找平动作P3。换言之，浮动扩散区FD的超过规定量的电荷，经由第1复位晶体管4向复位电压RD0的电源线排出。换句话说，以浮动扩散区FD蓄积的电荷不超过规定量来进行抑制。
图4的(d)时刻t1b，即图3的期间T1的中间部，与反复动作的第1次动作中的将第1电荷蓄积部C1复位的动作对应。在该复位动作中，第1传输晶体管2以及累积晶体管7是截止状态，第2传输晶体管3以及第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，在图4的(d)中，与图4的(c)的状态相比，第2传输晶体管3从截止状态变为半导通状态。如图4的(d)所示在反复动作的第1次中，第1电荷蓄积部C1只是维持该图的(b)中被复位的状态，所以复位动作没有意义，但是在第2次以后的复位动作具有意义。在该复位动作中，代替直接设定第1电荷蓄积部C1的电位，而是使第2传输晶体管3成为半导通状态，从而使第1电荷蓄积部C1复位到蓄积了一定量的电荷的状态，。该一定量是由第2传输晶体管3的栅极下的势垒的高度，换言之传输控制信号TR2的半电平的电位而被设定。此外，在图4的(d)，传输控制信号TR2的半电平的电位被设定为比复位控制信号RS0的半电平的电位低。换句话说，传输控制信号TR2的半电平的势垒被设定为比复位控制信号RS0的半电平的势垒高。在该图的例子中，传输控制信号TR2的半电平的电位是大约Vr/2，比复位控制信号RS0的半电平的电位低。换句话说，第2传输晶体管3的势垒被设定为比第1复位晶体管4的势垒高。第2传输晶体管3的势垒被设定为比第1复位晶体管4的势垒高，是为了实现电荷逆流防止动作P4，该电荷逆流防止动作P4是防止从浮动扩散区FD的电荷向第1电荷蓄积部C1电荷逆流。其效果不显现在反复动作的第1次动作，但是显现在第2次以后的动作中。这样图4的(d)的复位动作中，不在光电二极管APD形成贯通电流流动的路径，所以能够抑制光电二极管APD的偏置电压的变动，实现稳定地动作。
图4的(e)的时刻t2a，即图3的期间T2的开始时，与反复动作的第1次动作中的第1电荷蓄积部C1的复位动作紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。第1电荷蓄积部C1的第1次复位动作中，第1电荷蓄积部C1的电荷被清除，但是在第2次以后的复位动作中被复位到电荷量不超过一定量。
图4的(f)的时刻t2b，即图3的期间T2的中间部，与反复动作的第1次动作中的从光电二极管APD到第1电荷蓄积部C1的电荷传输对应。在该电荷传输中，第1传输晶体管2是导通状态，第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图4的(f)，与图4的(e)相比，第1传输晶体管2从截止状态变为导通状态。通过第1传输晶体管2是导通状态，从而光电二极管APD与第1电荷蓄积部C1之间的势垒消失，光电二极管APD的电荷传输到第1电荷蓄积部C1，成为相同电位。
进一步详细说明时，在该动作例中是光始终入射到光电二极管APD的状态，所以接受了入射光的光电二极管APD，通过雪崩倍增产生大量的电荷。雪崩倍增在光电二极管APD达到猝熄的Vq电位时停止。其结果，如图4的(f)一样光电二极管APD和第1电荷蓄积部C1，电荷充被满到Vq电位。
这里在第1传输晶体管2是导通状态的期间，第2传输晶体管3是截止状态，所以不在光电二极管APD形成可能产生贯通电流的电流路径。因此能够抑制由雪崩倍增引起的贯通电流，实现光电二极管APD的动作稳定化。
图4的(g)时刻t3a，即图3的期间T3的开始时，与反复动作的第1次动作中的从光电二极管APD到第1电荷蓄积部C1的电荷传输紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。在光电二极管APD，电荷蓄积到Vq电位。此外，在第1电荷蓄积部C1，电荷也蓄积到Vq电位。
图4的(h)的时刻t3b，即图3的期间T3的中间部，与反复动作的第1次动作中的从第1电荷蓄积部C1到浮动扩散区FD的电荷传输对应。在该电荷传输中，第1传输晶体管2以及累积晶体管7是截止状态，第2传输晶体管3以及第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图4的(h)，与图4的(g)相比，第2传输晶体管3从截止状态变为半导通状态。第2传输晶体管3是半导通状态，所以在图4的(g)蓄积的第1电荷蓄积部C1的电荷中超过一定量的电荷，传输到浮动扩散区FD。此外，与图4的(d)同样，由于第2传输晶体管3的半导通状态而形成的势垒，被设定为比由于第1复位晶体管4的半导通状态而形成的势垒稍微高。进而第1复位晶体管4也是半导通状态，所以通过找平动作，将从第1电荷蓄积部C1传输来的电荷中超过规定量的电荷向复位电压RD0的电源线排出。换言之，在浮动扩散区FD蓄积的电荷，被抑制为不超过规定量。
图4的(i)时刻t4a，即图3的期间T4的开始时，与反复动作的第1次动作中的从第1电荷蓄积部C1到浮动扩散区FD的电荷传输结束紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图4的(i)，与图4的(h)相比，第2传输晶体管3从半导通状态变为截止状态。在这个状态下，在浮动扩散区FD蓄积从第1电荷蓄积部C1传输来的电荷。此外，在第1电荷蓄积部C1蓄积不超过一定量的电荷。
图4的(j)的时刻t4b，即图3的期间T4的中间部，与反复动作的第1次动作中的从浮动扩散区FD到第2电荷蓄积部C2的电荷传输对应。在这个电荷传输中，第1传输晶体管2以及第2传输晶体管3是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态，累积晶体管7是导通状态。换言之图4的(j)，与图4的(i)相比，累积晶体管7从截止状态变为导通状态。从而，浮动扩散区FD与第2电荷蓄积部C2成为相同电位，电荷被电容分配。换言之被蓄积在浮动扩散区FD的电荷的一部分，传输到第2电荷蓄积部C2。
图4的(k)的时刻t5a，即图3的期间T5的开始时，与反复动作的第1次动作中的从浮动扩散区FD到第2电荷蓄积部C2的电荷传输结束的紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图4的(k)，与图4的(j)相比，累积晶体管7从导通状态变为截止状态。在这个状态下，第2电荷蓄积部C2，蓄积从浮动扩散区FD传输来的电荷。
图4的(a)至(k)示出了全局动作P1中进行的N次反复动作中的第1次动作。
在此以后的动作中，反复进行与第1次同样的动作。通过使期间T1至期间T4反复N次，从而在第2电荷蓄积部C2累积基于N次的曝光的像素信号。从而提高像素信号的SN比以及精度。
在包括使期间T1至期间T4反复N次的全局动作P1之后，进行以行单位读出像素信号的滚动动作P2。
图3的期间T5是从全局动作P1向滚动动作P2的转移期间。滚动动作P2包括期间T6至期间T11。
在期间T6中，浮动扩散区FD被复位。另外，在期间T6中，可以省略浮动扩散区FD的复位。
在期间T7，在第2电荷蓄积部C2累积的电荷被传输到FD。
在期间T8，浮动扩散区FD的电荷通过放大晶体管5转换成电压。被转换后的电压，作为像素信号中的信号电平，输出到垂直信号线9。
在期间T9，浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2被复位到复位电压RD0。
在期间T10，被复位的浮动扩散区FD的电荷，通过放大晶体管5转换成电压。被转换后的电压，作为像素信号中的复位电平，输出到垂直信号线9。
期间T11是向下一个帧期间的转移期间。
如上说明的实施方式1涉及的固体摄像装置，具有被配置为矩阵状的多个像素电路，像素电路1具备：光电二极管APD；第1电荷蓄积部C1，蓄积电荷；浮动扩散区FD，蓄积电荷；第2电荷蓄积部C2，蓄积电荷；第1传输晶体管2，将电荷从光电二极管APD传输到第1电荷蓄积部C1；第2传输晶体管3，将电荷从第1电荷蓄积部C1传输到浮动扩散区FD；第1复位晶体管4，将浮动扩散区FD复位；累积晶体管7，用于将所述浮动扩散区的电荷累积在所述第2电荷蓄积部，第1电荷蓄积部C1的电容比浮动扩散区FD的电容大，第2电荷蓄积部C2的电容比浮动扩散区FD的电容大。
通过上述，能够抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化。即通过上述构成，难以形成贯通电流的路径。具体而言，在第1复位晶体管与光电二极管APD之间，以串联方式介入第1传输晶体管以及第2传输晶体管，所以难以形成贯通电流的路径。
进一步在图9的比较例中，复位电压RSD1的电源线以及复位电压RSD2的电源线排出的电荷，作为噪声流入邻接像素，使邻接像素白化(whitening)等引起特性不良的问题。实施方式1涉及的固体摄像装置具有改善这个问题的效果。
在此可以是，固体摄像装置还具备控制电路30，控制电路30通过使第1传输晶体管2以及累积晶体管7成为截止状态，并且使第1复位晶体管4以及第2传输晶体管3成为半导通状态，从而将第1电荷蓄积部C1复位。
通过上述，难以形成贯通电流的路径，所以能够抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化。例如，在第1复位晶体管是半导通状态时，能够抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化。
在此可以是，固体摄像装置还具备控制电路30，在用于将浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2复位的第1期间，控制电路30使第1传输晶体管2成为截止状态，并且使第1复位晶体管4、第2传输晶体管3以及累积晶体管7成为导通状态，在用于将第1电荷蓄积部C1复位的第2期间，控制电路30使第1传输晶体管2以及累积晶体管7成为截止状态，并且使第1复位晶体管4以及第2传输晶体管3成为半导通状态。另外，第1期间与图3的期间T0对应，第2期间与图3的期间T1对应。
通过上述，在第1复位晶体管4以及第2传输晶体管3是半导通状态时，难以形成贯通电流的路径，所以能够抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化。
在此可以是，控制电路30，在一帧期间内对包括多个像素电路1的同时曝光的全局动作P1和包括从多个像素电路1以行单位读出信号的滚动动作P2进行控制，全局动作P1包括第1期间以及第2期间，控制电路30，在全局动作P1的期间内的第2期间之后，使第1复位晶体管4维持半导通状态。
通过上述，即使在全局动作P1由于雪崩倍增急剧产生电荷，也可以将浮动扩散区FD的超过一定量的电荷，通过第1复位晶体管4来排出，所以能够恰当地控制过量的电荷。
在此可以是，固体摄像装置还具备控制电路30，控制电路30使第1复位晶体管4成为半导通状态。
通过上述，将浮动扩散区FD的超过一定量的电荷，通过第1复位晶体管4来排出，所以能够恰当地控制过量的电荷。
在此可以是，固体摄像装置还具备控制电路30，控制电路30使第2传输晶体管3成为半导通状态。
通过上述，能够将第1电荷蓄积部C1的电荷中超过一定量的电荷，传输到浮动扩散区FD。
在此可以是，控制电路30，在第3期间，进行从光电二极管APD向第1电荷蓄积部C1传输电荷的控制，在第4期间，进行从第1电荷蓄积部C1向浮动扩散区FD传输电荷的控制，在第5期间，进行从浮动扩散区FD向第2电荷蓄积部C2蓄积电荷的控制，从第2期间到第5期间，使第1复位晶体管4维持半导通状态。另外，第3期间至第5期间与图3的期间T2至T4对应。
通过上述，即使从第2期间至第4期间由于雪崩倍增急剧产生电荷，通过第1复位晶体管4排出一定量以上的电荷，能够恰当地控制电荷量。
在此可以是，控制电路30，在第4期间T3，使第1传输晶体管2以及累积晶体管7成为截止状态，并且使第2传输晶体管3成为半导通状态。
在此可以是，在第4期间，被形成在第2传输晶体管3的栅极的势垒的高度比被形成在第1复位晶体管4的栅极的势垒高。
通过上述，在从第1电荷蓄积部C1向浮动扩散区FD的电荷传输中，能够抑制电荷的逆流。
在此可以是，控制电路30，在一帧期间内，在第1期间结束后使第2期间至第5期间反复多次。
通过上述，能够大幅度增加由曝光获得的信号量，所以能够提高像素信号的SN比以及像素信号的精度。
此外，实施方式1中的一个方案涉及的测距装置具备上述的固体摄像装置。
通过上述，能够抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化。即通过上述构成难以形成贯通电流的路径。具体而言，在第1复位晶体管与光电二极管APD之间，以串联方式介入第1传输晶体管以及第2传输晶体管，所以难以形成贯通电流的路径。
(实施方式2)
在实施方式1中示出了在第1电荷蓄积部C1的复位动作中通过使第2传输晶体管3成为半导通状态，从而将电荷复位到一定量的例子。相对于此，在实施方式2中，对不依靠第2传输晶体管3，而将第1电荷蓄积部C1直接复位到规定的复位电位的构成例子进行说明。
实施方式2的固体摄像装置，可以与图2的结构相同。
[2.1像素电路的结构]
图5是示出实施方式2中的像素电路1的电路例的图。图5与图1相比，不同之处在与添加了第2复位晶体管8。接下来对于相同点不重复说明，以不同点为中心进行说明。
第2复位晶体管8，按照复位控制信号RS1将第1电荷蓄积部C1复位，即将第1电荷蓄积部C1的电位复位到复位电压RD1。第2复位晶体管8的漏极，与复位电压RD1的电源线连接。第2复位晶体管8的栅极，被输入复位控制信号RS1。第2复位晶体管8的源极与第1电荷蓄积部C1、第1传输晶体管2的源极以及漏极的一方，第2传输晶体管3的源极以及漏极的一方连接。
复位控制信号RS1是具有高电平以及低电平的二值的信号。因此，第2复位晶体管8具有导通状态和截止状态的两个状态。
[2.2动作]
关于如上所述构成的实施方式2涉及的像素电路1，对其动作进行说明。
图6是示出实施方式2中的像素电路1的驱动例的定时图。图6与图3相比，主要不同之处在于添加了复位控制信号RS1、以及传输控制信号TR1以及传输控制信号TR2的各信号波形不同。此外，图7是示出实施方式2中的像素电路1的各部的电势以及电荷的动作说明图。图7与图4相比，主要不同点在于添加了“RS1(gate)”、以及各阶段的电势的不同。以下以不同点为中心进行说明。
图7的“RS1(gate)”表示被输入到第2复位晶体管8的栅极的复位控制信号RS1的电位，即第2复位晶体管8的栅极下的电势。另外，图7的(a)至(k)表示反复动作的第1次动作，以始终曝光并且存在入射光为前提。
图7的(a)的时刻t0a，即图6的期间T0的开始时，与初始状态对应。在初始状态下，“TR1(gate)”、“RS1(gate)”、“TR2(gate)”、“RS0(gate)”以及“CT(gate)”全部是低电平。也就是说，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8、第2传输晶体管3、第1复位晶体管4以及累积晶体管7全部是截止状态。换言之，像素电路1是初始状态。
图7的(b)的时刻t0b，即图6的期间T0的中间部，与反复动作的第1次动作中的浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2的复位动作对应。在该复位动作中，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8、第2传输晶体管3是截止状态，第1复位晶体管4以及累积晶体管7都是导通状态。换言之，在图7的(b)中，与图7的(a)相比，第1复位晶体管4以及累积晶体管7从截止状态变为导通状态。从而，浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2，被复位到复位电压RD0。
图7的(c)的时刻t1a，即图6的期间T1的开始时，与反复动作的第1次动作中的浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2的复位紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态。此外，第1复位晶体管4不是截止状态，而是半导通状态。第1复位晶体管4的半导通状态，在此之后从期间T2到期间T4为止被维持。从而，第1复位晶体管4进行电荷找平动作P3。换言之，浮动扩散区FD的超过规定量的电荷，经由第1复位晶体管4向复位电压RD0的电源线排出。换句话说，以浮动扩散区FD蓄积的电荷不超过规定量来进行抑制。
图7的(d)的时刻t1b，即图6的期间T1的中间部，与反复动作的第1次动作中的将第1电荷蓄积部C1复位的动作对应。在该复位动作中，第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第2复位晶体管8是导通状态，第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，在图7的(d)中，与图7的(c)相比，第2复位晶体管8从截止状态变为导通状态。从而，第1电荷蓄积部C1的电荷，经由第2复位晶体管8向复位电压RD1的电源线排出。在这个例子中，复位电压RD1是Vr。第1电荷蓄积部C1被复位到电位Vr。在该复位动作中，第1传输晶体管2是截止状态，所以不形成光电二极管APD的贯通电流的路径。此外，图7的(d)中的第1电荷蓄积部C1的复位动作，与图4的(l)相比，对第1电荷蓄积部C1设定为复位电位时，不需要第2传输晶体管3的介入，而是能够直接复位，所以能够高速且高精度地进行。
图7的(e)的时刻t2a，即图6的期间T2的开始时，与反复动作的第1次动作中的第1电荷蓄积部C1的复位动作的紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。第1电荷蓄积部C1，处于复位电压RD1的复位状态。
图7的(f)的时刻t2b，即图6的期间T2的中间部，与反复动作的第1次动作中的从光电二极管APD到第1电荷蓄积部C1的电荷传输对应。在该电荷传输中，第1传输晶体管2是导通状态，第2复位晶体管8、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图7的(f)，与图7的(e)相比，第1传输晶体管2从截止状态变为导通状态。由于第1传输晶体管2是导通状态，从而光电二极管APD与第1电荷蓄积部C1之间的势垒消失，电荷从光电二极管APD传输到第1电荷蓄积部C1，成为相同电位。
进一步详细说明时，在该动作例中是光始终入射到光电二极管APD的状态，所以接受了入射光的光电二极管APD，通过雪崩倍增产生大量的电荷。雪崩倍增在光电二极管APD达到猝熄的Vq电位时停止。其结果，如图7的(f)一样光电二极管APD和第1电荷蓄积部C1，电荷被充满到Vq电位。
这里在第1传输晶体管2是导通状态的期间，第2传输晶体管3是截止状态，并且第2复位晶体管8也是截止状态，所以不在光电二极管APD形成可能产生贯通电流的电流路径。因此，能够抑制由雪崩倍增引起的贯通电流，实现光电二极管APD的动作稳定化。
图7的(g)的时刻t3a，即图6的期间T3的开始时，与反复动作的第1次动作中的从光电二极管APD到第1电荷蓄积部C1的电荷传输紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。在光电二极管APD电荷蓄积到Vq电位。此外，在第1电荷蓄积部C1电荷也蓄积到Vq电位。
图7的(h)的时刻t3b，即图6的期间T3的中间部，与反复动作的第1次动作中的从第1电荷蓄积部C1到浮动扩散区FD的电荷传输对应。在该电荷传输中，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8以及累积晶体管7是截止状态，第2传输晶体管3以及第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图7的(h)，与图7的(g)相比，第2传输晶体管3从截止状态变为半导通状态。第2传输晶体管3是半导通状态，所以在图7的(g)蓄积的第1电荷蓄积部C1的电荷中超过一定量的电荷，传输到浮动扩散区FD。此外，由于第2传输晶体管3的半导通状态而形成的势垒，被设定为比由于第1复位晶体管4的半导通状态而形成的势垒稍微高。进而第1复位晶体管4也是半导通状态，所以通过找平动作，从第1电荷蓄积部C1传输来的电荷中超过规定量的电荷，向复位电压RD0的电源线排出。换言之，在浮动扩散区FD蓄积的电荷，被抑制为不超过规定量。
图7的(i)时刻t4a，即图6的期间T4的开始时，与反复动作的第1次动作中的从第1电荷蓄积部C1到浮动扩散区FD的电荷传输结束紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图7的(i)与图7的(h)相比，第2传输晶体管3从半导通状态变为截止状态。在这个状态下，在浮动扩散区FD蓄积从第1电荷蓄积部C1传输来的电荷。此外，在第1电荷蓄积部C1蓄积不超过一定量的电荷。
图7的(j)的时刻t4b，即图6的期间T4的中间部，与反复动作的第1次动作中的从浮动扩散区FD到第2电荷蓄积部C2的电荷传输对应。在这个电荷传输中，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8以及第2传输晶体管3是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态，累积晶体管7是导通状态。换言之，图7的(j)与图7的(i)相比，累积晶体管7从截止状态变为导通状态。从而，浮动扩散区FD与第2电荷蓄积部C2成为相同电位，电荷被电容分配。蓄积在浮动扩散区FD的电荷的一部分被传输到第2电荷蓄积部C2。换言之，蓄积在浮动扩散区FD的电荷的一部分被传输到第2电荷蓄积部C2。
图7的(k)的时刻t5a，即图6的期间T5的开始时，与反复动作的第1次动作中的从浮动扩散区FD到第2电荷蓄积部C2的电荷传输结束紧之后的状态对应。在这个状态下，第1传输晶体管2、第2复位晶体管8、第2传输晶体管3以及累积晶体管7是截止状态，第1复位晶体管4是半导通状态。换言之，图7的(k)与图7的(j)相比，累积晶体管7从导通状态变为截止状态。在这个状态下，第2电荷蓄积部C2蓄积从浮动扩散区FD传输来的电荷。
图7的(a)至(k)示出了全局动作P1中N次反复动作中的第1次动作。
在此以后的动作中，反复与第1次同样的动作。通过将期间T1至期间T4反复N次，从而在第2电荷蓄积部C2累积基于N次的曝光的像素信号。从而提高像素信号的SN比以及精度。
在全局动作P1之后，进行以行单位读出像素信号的滚动动作P2，该全局动作P1包括使期间T1至期间T4反复N次。
图6的期间T5是从全局动作P1向滚动动作P2的转移期间。滚动动作P2包括期间T6至期间T11。
在期间T6中，浮动扩散区FD被复位。另外，在期间T6中，可以省略浮动扩散区FD的复位。
在期间T7，在第2电荷蓄积部C2累积的电荷被传输到FD。
在期间T8，浮动扩散区FD的电荷通过放大晶体管5转换成电压。被转换后的电压，作为像素信号中的信号电平，向垂直信号线9输出。
在期间T9，浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2被复位到复位电压RD0。
在期间T10，被复位的浮动扩散区FD的电荷，通过放大晶体管5转换成电压。被转换后的电压，作为像素信号中的复位电平，输出到垂直信号线9。
期间T11是向下一个帧期间的转移期间。
如上说明，实施方式2涉及的固体摄像装置，还包括将第1电荷蓄积部C1复位的第2复位晶体管8。
通过上述，在复位时抑制贯通电流，并且将第1电荷蓄积部C1直接复位，所以能够减少复位电平的噪声电平，提高SN比，提高像素信号的精度。
在此可以是，固体摄像装置还具备控制电路30，控制电路30通过使第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7成为截止状态，使第2复位晶体管8成为导通状态，并且使第1复位晶体管4成为半导通状态，从而将第1电荷蓄积部C1复位。
通过上述，能够将第1电荷蓄积部C1直接复位、并且能够在复位时抑制贯通电流。
在此可以是，固体摄像装置还具备控制电路30，在用于将浮动扩散区FD以及第2电荷蓄积部C2复位的第1期间T0，控制电路30使第2复位晶体管8、第1传输晶体管2以及第2传输晶体管3成为截止状态，并且使第1复位晶体管4以及累积晶体管7成为导通状态，在用于将第1电荷蓄积部C1复位的第2期间T1，控制电路30使第1传输晶体管2、第2传输晶体管3以及累积晶体管7成为截止状态，并且使第2复位晶体管8成为导通状态，并且使第1复位晶体管4成为半导通状态。
通过上述，即使在第1复位晶体管4是半导通状态时，也难以形成贯通电流的路径，所以能够抑制光电二极管的贯通电流，实现动作的稳定化。
在此可以是，控制电路30，在一帧期间内对使所有像素电路同时曝光的全局动作P1和以行单位从像素电路读出信号的滚动动作P2进行控制，全局动作P1包括第1期间以及第2期间，控制电路30，在全局动作P1的期间内的第2期间之后，使第1复位晶体管4维持半导通状态。
通过上述，在全局动作P1由于雪崩倍增急剧产生电荷，也可以将浮动扩散区FD的超过一定量的电荷，由第1复位晶体管4来排出，所以能够恰当地控制过量的电荷。
(实施方式3)
在实施方式3中，作为实施方式1以及实施方式2的固体摄像装置的适用例，对测距装置的构成例进行说明。
[3.1测距装置的结构]
图8是示出实施方式3中的测距装置的构成例的方框图。
该测距装置具备投光装置50、摄像装置60。投光装置50，向目标区域投射光。因此投光装置50具备光源51、发光控制部52。
摄像装置60，接受从投光装置50射出的光在目标区域中的物体反射的反射光。因此摄像装置60具备固体摄像装置61、摄像控制部62、信号处理部63。
光源51由激光光源或LED(Light Emitting Diode)等来构成，射出规定波长的光。
发光控制部52，通过信号处理部63的控制，使光源51发出脉冲光。
固体摄像装置61是实施方式1或实施方式2的固体摄像装置，接受从投光装置50射出的光在物体反射后的反射光。
摄像控制部62，通过信号处理部63的控制，来驱动固体摄像装置61。
信号处理部63，通过控制发光控制部52以及摄像控制部62来计算到物体的距离。即信号处理部63，经由发光控制部52使光源51进行脉冲发光。由固体摄像装置61来接受基于该脉冲发光的反射光。而且，信号处理部63，根据脉冲发光的定时与各像素电路1中的反射光的受光定时之间的时间差，测量到与各像素电路1对应的目标区域上的位置上存在的物体为止的距离。
固体摄像装置61具备实施方式1的像素电路1的情况，与具备实施方式2的像素电路1的情况相比，能够使半导体基板上的像素阵列10的面积变小。换言之，像素电路1不具有第2复位晶体管8，所以能够使面积变小。
此外，固体摄像装置61具备实施方式2的像素电路1的情况，与具备实施方式1的像素电路1的情况相比，能够提高像素信号的SN比以及精度，并且进一步高速化。因为第1电荷蓄积部C1的复位状态，不是在第1电荷蓄积部C1蓄积了一定量的电荷的复位状态，而是由复位电压RD 1直接被复位的状态，难以受到噪声的影响。
另外，图8的测距装置不仅生成距离图像，还可以生成亮度图像。此外，图2的控制电路30，可以具备在与固体摄像装置相同的半导体基板，也可以具备在与固体摄像装置不同的别的半导体基板。
另外，在上述各个实施方式中全部或者一部分的构成要素，可以由专用的硬件来构成，或者由执行适合各个构成要素的软件程序来实现。构成要素中的一部分，可以由CPU或者处理器等的程序执行部，读出并执行在半导体存储器等记录介质中记录的软件程序来实现。
以上关于1个或者多个方案涉及的固体摄像装置以及测距装置，根据实施方式进行了说明，但是本公开并非被该实施方式所限定。在不超出本公开的主旨的范围内，将本领域技术人员所能够想到的各种变形执行于本实施方式而得到的形态、对不同的实施方式中的构成要素进行组合而构成的形态也包括在本公开的一个或多个形态的范围内。
本公开涉及的固体摄像装置以及测距装置，例如能够利用于摄像机。
符号说明
1，100 像素电路
2 第1传输晶体管
3 第2传输晶体管
4 第1复位晶体管
5，105 放大晶体管
6，106 选择晶体管
7，107 累积晶体管
8 第2复位晶体管
9，109 垂直信号线
10 像素阵列
20 行选择电路
30 控制电路
40 列选择电路
50 投光装置
51 光源
52 发光控制部
60 摄像装置
61 固体摄像装置
62 摄像控制部
63 信号处理部
102，104 复位晶体管
103 传输晶体管
APD 光电二极管
C 电荷蓄积部
C1 第1电荷蓄积部
C2 第2电荷蓄积部
CT 累积控制信号
FD 浮动扩散区
RD0，RD1，RSD1，RSD2 复位电压
RS0，RS1，RST，OVF 复位控制信号
SEL 选择控制信号
TR1，TR2，TRN 传输控制信号。

Claims (15)

1.一种固体摄像装置，具有被配置为矩阵状的多个像素电路，
所述像素电路具备：
光电二极管；
第1电荷蓄积部，蓄积电荷；
浮动扩散区，蓄积电荷；
第2电荷蓄积部，蓄积电荷；
第1传输晶体管，将电荷从所述光电二极管传输到所述第1电荷蓄积部；
第2传输晶体管，将电荷从所述第1电荷蓄积部传输到所述浮动扩散区；
第1复位晶体管，将所述浮动扩散区复位；以及
累积晶体管，用于将所述浮动扩散区的电荷累积在所述第2电荷蓄积部，
所述第1电荷蓄积部的电容比所述浮动扩散区的电容大，
所述第2电荷蓄积部的电容比所述浮动扩散区的电容大。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，
所述固体摄像装置还具备控制电路，所述控制电路通过使所述第1传输晶体管以及所述累积晶体管成为截止状态，并且使所述第1复位晶体管以及所述第2传输晶体管成为半导通状态，从而将所述第1电荷蓄积部复位。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，
所述固体摄像装置还具备控制电路，
在用于将所述浮动扩散区以及所述第2电荷蓄积部复位的第1期间，所述控制电路使所述第1传输晶体管成为截止状态，并且使所述第1复位晶体管、所述第2传输晶体管以及所述累积晶体管成为导通状态，
在用于将所述第1电荷蓄积部复位的第2期间，所述控制电路使所述第1传输晶体管以及所述累积晶体管成为截止状态，并且使所述第1复位晶体管以及所述第2传输晶体管成为半导通状态。
4.如权利要求3所述的固体摄像装置，
所述控制电路，在一帧期间内对包括所述多个像素电路的同时曝光的全局动作和包括从所述多个像素电路以行单位读出信号的滚动动作进行控制，
所述全局动作包括所述第1期间以及所述第2期间，
所述控制电路，在所述全局动作的期间内的所述第2期间之后，使所述第1复位晶体管维持半导通状态。
5.如权利要求1所述的固体摄像装置，
所述固体摄像装置还具备第2复位晶体管，所述第2复位晶体管将所述第1电荷蓄积部复位。
6.如权利要求1或5所述的固体摄像装置，
所述固体摄像装置还具备控制电路，所述控制电路使所述第1复位晶体管成为半导通状态。
7.如权利要求1或5所述的固体摄像装置，
所述固体摄像装置还具备控制电路，所述控制电路使所述第2传输晶体管成为半导通状态。
8.如权利要求5所述的固体摄像装置，
所述固体摄像装置还具备控制电路，所述控制电路通过使所述第1传输晶体管、所述第2传输晶体管以及所述累积晶体管成为截止状态，使所述第2复位晶体管成为导通状态，并且使所述第1复位晶体管成为半导通状态，从而将所述第1电荷蓄积部复位。
9.如权利要求5所述的固体摄像装置，
所述固体摄像装置还具备控制电路，
在用于将所述浮动扩散区以及所述第2电荷蓄积部复位的第1期间，所述控制电路使所述第2复位晶体管、所述第1传输晶体管以及所述第2传输晶体管成为截止状态，并且使所述第1复位晶体管以及所述累积晶体管成为导通状态，
在用于将所述第1电荷蓄积部复位的第2期间，所述控制电路使所述第1传输晶体管、所述第2传输晶体管以及所述累积晶体管成为截止状态，并且使所述第2复位晶体管成为导通状态，并且使所述第1复位晶体管成为半导通状态。
10.如权利要求9所述的固体摄像装置，
所述控制电路，在一帧期间内对使所有像素电路同时曝光的全局动作和以行单位从像素电路读出信号的滚动动作进行控制，
所述全局动作包括所述第1期间以及所述第2期间，
所述控制电路，在所述全局动作的期间内的所述第2期间之后，使所述第1复位晶体管维持半导通状态。
11.如权利要求4或9所述的固体摄像装置，
所述控制电路，
在第3期间，进行从所述光电二极管向所述第1电荷蓄积部传输电荷的控制，
在第4期间，进行从所述第1电荷蓄积部向所述浮动扩散区传输电荷的控制，
在第5期间，进行从所述浮动扩散区向所述第2电荷蓄积部蓄积电荷的控制，
从所述第2期间到所述第5期间，使所述第1复位晶体管维持半导通状态。
12.如权利要求11所述的固体摄像装置，
所述控制电路，在所述第4期间，使所述第1传输晶体管以及所述累积晶体管成为截止状态，并且使所述第2传输晶体管成为半导通状态。
13.如权利要求12所述的固体摄像装置，
在所述第4期间，被形成在所述第2传输晶体管的栅极的势垒的高度比被形成在所述第1复位晶体管的栅极的势垒高。
14.如权利要求11至13的任一项所述的固体摄像装置，
所述控制电路，在一帧期间内，在所述第1期间结束后使所述第2期间到所述第5期间反复多次。
15.一种测距装置，具备权利要求1至14的任一项所述的固体摄像装置。
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