JP5357291B2

JP5357291B2 - 距離センサ及び距離画像センサ

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Publication number: JP5357291B2
Application number: JP2012063965A
Authority: JP
Inventors: 光人間瀬; 高志鈴木
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP2012189599A

Description

本発明は、工場の製造ラインにおける製品モニタや車両等に搭載される距離センサ及び距離画像センサに関する。

従来の測距装置は、例えば、特許文献１に記載されている。この距離画像センサでは、光が入射する光感応領域の四方は４つの転送ゲート電極で囲まれており、これらの転送ゲート電極には異なる位相の転送電圧が印加され、転送ゲート電極の外側に位置する４つの電荷蓄積領域内に、光感応領域で発生した電荷が順次流れ込む。この距離画像センサでは、蓄積領域内に振り分けられた電荷量に基づいて、対象物までの距離が演算される。

特表２０００−５１７４２７号公報

しかしながら、従来の距離センサを有する距離画像センサにおいては、微小な光入射領域の周囲を、三角形状の４つの転送ゲート電極で囲む構成となっているため、開口率が悪く、また、この光入射領域から離れた位置で発生した電荷は収集できず、電荷収集効率が悪く、収集できない電荷はクロストークを発生する可能性が高い。また、画素を大きくする場合には、転送ゲート電極を長くする必要がある。このように、従来の距離画像センサは、電荷収集効率を向上させることができず、信号量が少ないため、Ｓ／Ｎ比の良い距離画像を得ることができない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、Ｓ／Ｎ比の良い距離出力を得ることが可能な距離センサ及びＳ／Ｎ比の良い距離画像を得ることが可能な距離画像センサを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る距離センサは、入射光に応じて電荷が発生する電荷発生領域と、空間的に離間して配置され、前記電荷発生領域からの電荷を収集する少なくとも２つの電荷収集領域と、前記電荷収集領域のそれぞれの周囲に設けられ、異なる位相の電荷転送信号が与えられ、前記電荷収集領域を囲む転送電極と、を備えることを特徴とし、本発明に係る距離画像センサは、二次元状に配置された複数のユニットからなる撮像領域を半導体基板上に備え、ユニットから出力される電荷量に基づいて、距離画像を得る距離画像センサにおいて、１つのユニットは、上記距離センサからなることを特徴とする。

複数のユニットを二次元状に配置すると、電荷発生領域の周辺に複数の転送電極が位置することになるが、逆に、転送電極の周辺にも電荷発生領域が位置することとなる。転送電極は電荷収集領域を囲んでいるため、転送電極へ電荷転送信号を与えることで、全方向からの電荷を電荷収集領域に転送することが可能となる。すなわち、転送電極の周辺領域を実質的に全て電荷発生領域として機能させることが可能となり、開口率が著しく改善する。したがって、信号量を増加させ、Ｓ／Ｎ比の良い距離画像を得ることができる。１つの距離センサに着目すると、転送電極の外側の全方向から内側の電荷収集領域に電荷を転送させることができるので、多くの電荷が収集でき、かかる電荷に基づいて距離を求めると、Ｓ／Ｎ比の良い距離出力を得ることができる。

また、同位相の電荷転送信号が与えられる転送電極に囲まれた少なくとも２つの電荷収集領域が電気的に接続されていることとしてもよい。この場合、これらの電荷収集領域から出力される電荷量が平均化され、電荷収集領域毎の特性差を補償することができる。

また、本発明の距離画像センサは、電荷発生領域に設けられ、電荷発生領域から電荷収集領域へ向かうポテンシャル勾配を急にするポテンシャル調整手段を更に備えることが好ましい。ポテンシャル調整手段によって、ポテンシャル勾配が急になると、電荷発生領域から電荷収集領域に転送される電荷の移動速度が高速になる。すなわち、高速撮像が可能となる。

このようなポテンシャル調整手段は、電荷収集領域とは異なる導電型であり、周囲よりも不純物濃度が高い半導体領域から構成することができる。導電型が異なることにより、ポテンシャル勾配は大きくすることができる。

また、ポテンシャル調整手段は、所定の電位が与えられる電極であることを特徴とする。電荷収集領域においてイオン化されたドナー又はアクセプターによる電位とは逆の電位を、上記電極に与えれば、ポテンシャル勾配は大きくすることができる。

また、転送電極の形状は、環状であることが好ましい。これにより全方位から電荷収集領域に流れる電荷を着実に収集し、また、その流入を阻止することが可能となる。

本発明の距離センサによれば、その電荷収集効率が高く、Ｓ／Ｎ比の良い距離出力を得ることができ、これを複数用いた距離画像センサによれば、その電荷収集効率が高く、Ｓ／Ｎ比の良い距離画像を得ることができる。

拡大した撮像領域の斜視図である。撮像領域のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。撮像領域におけるポテンシャル分布を示す図である。各種信号のタイミングチャートである。各種信号のタイミングチャートである。図２に示した撮像チップを配線基板に取り付けた撮像デバイスの一部分の断面図である。撮像デバイスの全体の断面図である。距離画像測定装置の全体構成を示す図である。画素内における回路図である。第２実施形態に係る距離画像センサの撮像領域の斜視図である。図１０に示した撮像領域のＸＩ−ＸＩ矢印断面図である。第３実施形態に係る距離画像センサの撮像領域の斜視図である。図１２に示した撮像領域のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢印断面図である。画素配置について説明するための説明図である。電荷収集領域の接続について説明するための図である。転送電極の別の構成について説明するための説明図である。

以下、発明の実施の形態に係る距離センサを有する距離画像センサについて説明する。なお、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、第１実施形態に係る距離画像センサの撮像領域の斜視図であり、図２は、撮像領域のＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。

Ｐ型の半導体基板１上には、半導体基板１よりも低濃度のＰ型のエピタキシャル層２が成長しており、エピタキシャル層２内には、高濃度のＮ型の半導体領域（電荷収集領域）３がマトリックス状に設けられている。なお、エピタキシャル層２を含む基板も半導体基板であるとする。エピタキシャル層２の表面は絶縁層４で被覆されており、絶縁層４には、半導体領域３の表面を露出させるためのコンタクトホールが設けられている。コンタクトホール内には、半導体領域３を外部に接続するための導体７が通っている。

半導体領域３の周囲の絶縁層４上には、環状の転送電極（ゲート）５が設けられている。転送電極５の外側の領域には、電荷発生領域が広がっており、画素内の電荷発生領域の中心には、ポテンシャル調整部（ポテンシャル調整手段）６が設けられている。本例のポテンシャル調整部６は、絶縁層４に配置された電極である。ＸＹＺ直交座標系を設定すると、１つの画素ＰはＸＹ平面内に形成され、四角形を呈し、距離センサを構成している。ポテンシャル調整部６は、四角形の画素の中心、角部、各辺の中点上に位置している。１つの画素Ｐ内には、４つの転送電極５が含まれており、これらの中心を結ぶ線は四角形を構成することができ、その対角線の中心上に１つのポテンシャル調整部６が位置している。

半導体領域３は、光の入射に応じて転送電極５の外側で発生した電荷を収集するものである。転送電極５は、これに印加される電荷転送信号の位相が０度のものをＡ、１８０度のものをＢとする。転送電極５は、Ｘ軸に沿って異なる種類のものが交互に並んでおり、Ｙ軸方向に沿っても異なる種類のものが交互に並んでいる、すなわち、１つの転送電極Ａに着目すると、その周囲のＸ軸方向、及び、Ｙ軸方向には、転送電極Ｂが隣接している。１つの転送電極Ｂに着目すると、その周囲のＸ軸方向、及び、Ｙ軸方向には、転送電極Ａが隣接している。なお、転送電極への印加電圧の位相に着目している場合には転送電極Ａ，Ｂとし、位相に拘らず転送電極に着目している場合には転送電極５として説明する。

１つの画素Ｐの中心に入射した光は、半導体基板内において電荷に変換され、このようにして発生した電荷は、ポテンシャル調整部６の形成するポテンシャル勾配にしたがって、いずれかの転送電極５の方向に走行する。

転送電極５に、正電位を与えると、転送電極５によるゲートが開放し、負の電荷（電子）は、転送電極５方向に引き込まれ、Ｎ型の半導体領域３によって形成されるポテンシャル井戸内に蓄積される。Ｎ型の半導体は、正にイオン化したドナーを含んでおり、正のポテンシャルを有し、電子を引き付ける。

転送電極５に、上記正電位よりも低い電位（グランド電位）を与えると、転送電極５によるゲートが閉じ、半導体領域３で発生した電荷は、半導体領域３内には引き込まれないことになる。

なお、半導体はＳｉ、絶縁層４はＳｉＯ_２、転送電極５及びポテンシャル調整部６は、ポリシリコンからなるが、これらは別の材料を用いてもよい。

図３は、撮像領域におけるポテンシャル分布を示す図である。

図３（ａ）は、転送電極Ａの位相が０度のときの図２の断面の横方向に沿ったポテンシャル図であり、図３（ｂ）は、転送電極Ａの位相が１８０度のときの図２の断面の横方向に沿ったポテンシャル図である。また、図３（ｃ）は、図３（ａ）の状態のときに、図１のＣ−Ｃ’線に沿った断面における横方向のポテンシャル図である。なお、同図では下向きがポテンシャルの正の向きである。

図３（ａ）に示すように、転送電極Ａの位相が０度のとき、転送電極Ａには正の電位が与えられ、転送電極Ｂには、逆相の電位、すなわち位相が１８０度の電位（グランド電位）が与えられる。この場合、転送電極ＡとＢの間に位置する電荷発生部で発生した負の電荷ｅは、転送電極Ａ直下の半導体のポテンシャル障壁が下がることにより、転送電極Ａの内側にある半導体領域内に流れ込む。一方、転送電極Ｂ直下の半導体のポテンシャル障壁は下がらず、転送電極Ｂの内側にある半導体領域３内には、電荷は流れ込まない。

また、図３（ｂ）に示すように、転送電極Ｂの位相が０度のとき、転送電極Ｂには正の電位が与えられ、転送電極Ａには、逆相の電位、すなわち位相が１８０度の電位（グランド電位）が与えられる。この場合、転送電極ＡとＢの間に位置する電荷発生部で発生した負の電荷ｅは、転送電極Ｂ直下の半導体のポテンシャル障壁が下がることにより、転送電極Ｂの内側にある半導体領域内に流れ込む。一方、転送電極Ａ直下の半導体のポテンシャル障壁は下がらず、転送電極Ａの内側にある半導体領域３内には、電荷は流れ込まない。

また、図３（ｃ）に示すように、本来、転送電極Ａと転送電極Ｂとの間には、ポテンシャル調整部６が位置しておらず、ポテンシャル調整部６を通らない断面内においては、転送電極Ａと転送電極Ｂとの間の中点には、図３（ａ）、図３（ｂ）に見られるポテンシャル障壁は観察されない。一方、図３（ａ）、図３（ｂ）における断面は、ポテンシャル調整部６を通っているので、転送電極Ａ，Ｂ間の中点のエネルギーが高く、ポテンシャル勾配が急になっており、高速の電荷転送が実現されている。なお、図３（ｃ）における転送電極Ａ，Ｂ間で発生した電荷も、半導体領域３内に流れ込む。

図４は、各種信号のタイミングチャートである。

後述の光源の駆動信号Ｓ_Ｄ、光源が対象物に当たって撮像領域まで戻ってきたときの反射光の強度信号Ｌ_Ｐ、転送電極Ａに印加される電荷転送信号Ｓ_Ｌ、転送電極Ｂに印加される電荷転送信号Ｓ_Ｒが示されている。電荷転送信号Ｓ_Ｌは、駆動信号Ｓ_Ｄに同期しているので、反射光の強度信号Ｌ_Ｐの電荷転送信号Ｓ_Ｌに対する位相が、光の飛行時間であり、これはセンサから対象物までの距離を示している。ここでは、各電荷転送信号Ｓ_Ｌ，Ｓ_Ｒの印加時に、半導体領域３で収集された電荷量Ｑ_Ｌ，Ｑ_Ｒの比率を用いて、距離ｄを演算する。すなわち、駆動信号の１つのパルス幅をＴ_Ｐとすると、距離ｄ＝（ｃ／２）×（Ｔ_Ｐ×Ｑ_Ｒ／（Ｑ_Ｌ＋Ｑ_Ｒ））で与えられる。なお、ｃは光速である。

図５は、実際の各種信号のタイミングチャートである。

１フレームの期間Ｔ_Ｆ内において、１つの画素に着目すると、複数のパルスを有する駆動信号Ｓ_Ｄが光源に印加され、これに同期して、電荷転送信号Ｓ_Ｌ，Ｓ_Ｒが互いに逆位相で転送電極Ａ，Ｂに印加される。なお、距離測定に先立って、リセット信号ｒｅｓｅｔが半導体領域３に印加され、内部に蓄積された電荷が外部に排出される。本例では、リセット信号ｒｅｓｅｔが一瞬ＯＮし、続いてＯＦＦした後、複数の駆動振動パルスが逐次印加され、更に、これに同期して電荷転送が逐次的に行われ、半導体領域３内に電荷が積算して蓄積される。しかる後、次のリセット信号ｒｅｓｅｔがＯＮする前に、半導体領域３内に蓄積された電荷が読み出される。

図６は、図２に示した撮像チップを配線基板に取り付けた撮像デバイスの一部分の断面図である。

この撮像デバイスは、図２に示した撮像チップＣＰを反転させ、多層配線基板Ｍ１と接着剤ＦＬを介して配線基板ＷＢに撮像チップＣＰを貼り付けたものである。多層配線基板Ｍ１の内部には、各半導体領域３、転送電極５、及びポテンシャル調整部６にそれぞれ電気的に接続された貫通電極７、５Ｅ、６Ｅが設けられている。貫通電極７は、配線基板ＷＢと多層配線基板Ｍ１との間に介在するバンプ電極ＢＰを介して、配線基板ＷＢの貫通電極８に接続されており、貫通電極８は配線基板ＷＢの裏面に露出している。各転送電極５に接続された貫通電極５Ｅは、図示しない配線を介して配線基板ＷＢの内部配線５０Ｅに接続されている。配線基板ＷＢを構成する絶縁基板Ｍ２の接着剤ＦＬとの界面側の表面には、遮光層４０が形成されており、撮像チップＣＰを透過した光の配線基板ＷＢへの入射を抑制している。

図７は、撮像デバイスの全体の断面図である。

この撮像デバイスは、裏面照射型の距離画像測定装置である。図７の点線Ｇで囲まれた領域の拡大図が、図６に相当する。撮像チップＣＰは、中央部ＣＲが周辺部ＰＲと比較して薄化されており、薄化された領域が撮像領域となり、対象物からの反射光ＩＭが入射する。この装置では、電荷発生部の光入射側に電極が存在しないので、Ｓ／Ｎ比の高い距離出力及び距離画像を得ることができる。

図８は、距離画像測定装置の全体構成を示す図である。

対象物ＯＪまでの距離ｄは、距離画像測定装置によって測定される。上述のように、ＬＥＤなどの光源１００には、駆動信号Ｓ_Ｄが印加され、対象物ＯＪで反射された反射光像の強度信号Ｌ_Ｐが撮像チップＣＰの撮像領域ＩＡに入射する。撮像チップＣＰからは、各画素毎に、電荷転送信号Ｓ_Ｌ．Ｓ_Ｒに同期して収集された電荷量Ｑ_Ｌ，Ｑ_Ｒが出力され、これは駆動信号Ｓ_Ｄに同期して演算回路ＡＲＴに入力される。演算回路ＡＲＴでは、上述のように画素毎に距離ｄを演算し、演算結果を制御部ＣＯＮＴに転送する。制御部ＣＯＮＴは、光源１００を駆動する駆動回路ＤＲＶを制御すると共に、電荷転送信号Ｓ_Ｌ，Ｓ_Ｒを出力し、演算回路ＡＲＴから入力された演算結果を表示器ＤＳＰに表示する。

図９は、画素内における回路図である。

ポテンシャル調整部６を電荷発生領域とすると、この領域で発生した電荷は、転送電極Ａ，Ｂに交互に電圧を印加することで、左右の半導体領域３内に電荷を振り分けている。なお、転送電極Ａ，Ｂは、それぞれ電界効果トランジスタのゲート電極を構成している。

以上、説明したように、上述の距離画像センサは、二次元状に配置された複数のユニット（画素Ｐ）からなる撮像領域を半導体基板上に備え、ユニットから出力される電荷量Ｑ_Ｌ，Ｑ_Ｒに基づいて、距離画像を得る距離画像センサにおいて、１つのユニットは、入射光に応じて電荷が発生する電荷発生領域（転送電極５の外側の領域）と、空間的に離間して配置され、電荷発生領域からの電荷を収集する少なくとも２つの半導体領域（電荷収集領域）３と、半導体領域３のそれぞれの周囲に設けられ、異なる位相の電荷転送信号が与えられ、半導体領域３を囲む転送電極５とを備えている。

このように、複数の画素Ｐを二次元状に配置すると、電荷発生領域の周辺に複数の転送電極５が位置することになるが、逆に、転送電極５の周辺にも電荷発生領域が位置することとなる。転送電極５は半導体領域３を囲んでいるため、転送電極５へ電荷転送信号を与えることで、全方向からの電荷を半導体領域３に転送することが可能となる。すなわち、転送電極５の周辺領域を実質的に全て電荷発生領域として機能させることが可能となり、開口率が著しく改善する。したがって、信号量を増加させ、Ｓ／Ｎ比の良い距離出力及びその集合情報としての距離画像を得ることができる。

また、第１実施形態の距離画像センサは、電荷発生領域に設けられ、電荷発生領域から半導体領域３へ向かうポテンシャル勾配を急にするポテンシャル調整部６を更に備えている。ポテンシャル調整部６によって、ポテンシャル勾配が急になると、電荷発生領域から半導体領域３に転送される電荷の移動速度が高速になる。すなわち、高速撮像が可能となる。なお、また、第１実施形態のポテンシャル調整部６は、所定の電位が与えられる電極である。好適には、本例では、この電極には、転送電極に与えられる電位の最低値よりも低い電位が与えられる。電荷収集領域においてイオン化されたドナー（全ての導電型を逆にした場合には又はアクセプター）による電位とは逆の電位を、上記電極に与えれば、ポテンシャル勾配は大きくすることができる。

また、転送電極５の形状は環状であり、これにより全方位から電荷収集領域に流れる電荷を着実に収集し、また、その流入を阻止するこが可能となる。転送電極５の形状は、円環状であるが、これは角環状であってもよく、図１６のように環状に沿って離間して配置された微小電極群から構成してもよい。図１６に示す転送電極５は、複数の部分転送電極５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９が等間隔に離れて並んでいる。各部分転送電極５１〜５９の形状は円弧状であり、その内側の側面は、点線で示される円に沿っている。このように、転送電極５は、空隙を有する環状を構成している。但し、この場合には、全ての電極に同時に電位が与えられるように各微小電極は電気的に接続されていることとする。

なお、上記では４つの転送電極を含む領域を１画素としたが、これは、異なる位相の電荷転送信号が印加される２つの転送電極を含む領域としてもよい。

図１０は、第２実施形態に係る距離画像センサの撮像領域の斜視図であり、図１１は、図１０に示した撮像領域のＸＩ−ＸＩ矢印断面図である。

第１実施形態においては、ポテンシャル調整部６として電極を用いたが、本例のポテンシャル調整部６は、第１実施形態のポテンシャル調整部６と、同一の平面内位置であって、絶縁層４の下に形成されたＰ型の半導体領域である。この場合において、ポテンシャル調整部６が、第１実施形態の場合と同様にポテンシャル勾配を高めるように機能する。

本実施形態のポテンシャル調整部６は、半導体領域３とは異なる導電型であり、周囲よりも不純物濃度が高い半導体領域から構成されている。このように、ポテンシャル調整部６の導電型が半導体領域３とは異なることにより、ポテンシャル勾配を大きくすることができる。

図１２は、第３実施形態に係る距離画像センサの撮像領域の斜視図であり、図１３は、図１２に示した撮像領域のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢印断面図である。

本例では、転送電極５が、環状部５Ｘと、環状部５Ｘから外方に放射状に延びた放射部５Ｙからなり、また、ポテンシャル調整部を備えていない。放射部５Ｙは、上述の実施形態においてポテンシャル調整部が位置していた箇所に向かって延びており、この箇所の近辺で発生した電荷も放射部５Ｙを介して、半導体領域３内に転送することができる。

図１４は、画素配置について説明するための説明図である。

第１〜第３実施形態においては、図１４（ａ）のように転送電極Ａ，Ｂを配置し、４つの転送電極を含む四角形の領域を１画素Ｐとして説明した。これは、図１４（ｂ）に示すように一点鎖線で囲まれた８つの転送電極Ａ，Ｂを含む組を１画素Ｐとしてもよい。図１４（ｂ）において中央で隣接する２つの転送電極Ａ，Ｂは、点線で囲まれた５つの転送電極Ａ，Ｂの組と、二点鎖線で囲まれた５つの転送電極Ａ，Ｂの組の双方に属するものである。この場合、図１４（ａ）に示したように、４つの転送電極を含む四角形の領域を１画素とした場合に比べて、２倍近くの面積の電荷発生領域から電荷収集するので、距離精度を向上させることができるという効果がある。

図１５は、電荷収集領域の接続について説明するための図である。

この構成では、１つの画素内において、同位相の電荷転送信号が与えられる転送電極Ａに囲まれた少なくとも２つの半導体領域３が電気的に接続されている。また、この構成では、１つの画素内において、同位相の電荷転送信号が与えられる転送電極Ｂに囲まれた少なくとも２つの半導体領域３が電気的に接続されている。

転送電極Ａに囲まれた半導体領域３同士を接続するために、金属配線Ｗ１Ａ、Ｗ１Ｂ、Ｗ１Ｃを用いている。転送電極Ａに囲まれた一方の半導体領域３に接続された金属配線Ｗ１Ａは、コンタクトホールを介して、金属配線Ｗ１Ｂに接続され、金属配線Ｗ１Ｂは更にコンタクトホールを介して金属配線Ｗ１Ｃに接続され、金属配線Ｗ１Ｃは他方の半導体領域３に接続されている。

同様に、転送電極Ｂに囲まれた一方の半導体領域３に接続された金属配線Ｗ２Ａは、コンタクトホールを介して、金属配線Ｗ２Ｂに接続され、金属配線Ｗ２Ｂは更にコンタクトホールを介して金属配線Ｗ２Ｃに接続され、金属配線Ｗ２Ｃは転送電極Ｂに囲まれた他方の半導体領域３に接続されている。

この場合、各グループの半導体領域３から出力される電荷量が平均化され、半導体領域３毎の特性差を補償することができる。

また、電荷収集領域として高濃度のＮ型の半導体領域３を、Ｐ型の半導体基板１の上に成長させたＰ型の半導体基板１よりも低濃度のＰ型のエピタキシャル層２の中に作りこんでいるが、高濃度のＮ型の半導体領域３の底（Ｐ型のエピタキシャル層２との界面）にＰ型のエピタキシャル層２の濃度よりも濃いＰ型の層を設けると、高濃度のＮ型の半導体領域３に電圧を印加することによる電界の影響を抑えることができて好ましい。これは、高濃度のＮ型の半導体領域３に電圧を印加するとＰ型のエピタキシャル層２との間で空乏層が広がってしまい、光により生じた電荷が空乏層内部の電界によって転送電極の電位に関係なく高濃度のＮ型の半導体領域３に流れ込む可能性があるが、高濃度のＮ型の半導体領域３の下にＰ型のエピタキシャル層２よりも濃い濃度でP型の層を設けてやることにより、P型のエピタキシャル層２の中で空乏層があまり広がらなくすることができるからである。なお、上述の導電型は一括して反転させることも可能である。

３・・・半導体領域（電荷収集領域）、５，Ａ，Ｂ・・・転送電極、６・・・ポテンシャル調整部。

Claims

入射光に応じて電荷が発生する電荷発生領域と、
前記電荷発生領域に配置され、前記電荷発生領域からの電荷を収集する電荷収集領域と、
前記電荷発生領域上において前記電荷収集領域の周囲に設けられ、電荷転送信号が与えられ、前記電荷収集領域を囲む転送電極と、
前記電荷発生領域から前記電荷収集領域へ向かうポテンシャル勾配を急にするポテンシャル調整手段と、
を備え、
前記転送電極の外側に位置する前記電荷発生領域にて発生した電荷を、前記転送電極の全方向から前記転送電極に囲まれる前記荷収集領域に転送することを特徴とする距離センサ。
前記ポテンシャル調整手段は、前記電荷収集領域とは異なる導電型であり、周囲よりも不純物濃度が高い半導体領域からなることを特徴とする請求項１に記載の距離センサ。
前記ポテンシャル調整手段は、所定の電位が与えられる電極であることを特徴とする請求項１に記載の距離センサ。
複数の前記ポテンシャル調整手段を備え、
複数の前記ポテンシャル調整手段は、互いに直交する対角線を有し且つ該対角線の交点に前記電荷収集領域が位置する四角形の角部に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の距離センサ。
複数の前記電荷収集領域を備え、
複数の前記電荷収集領域間を結ぶ方向で見て複数の前記電荷収集領域間に位置する前記ポテンシャル調整手段は、複数の前記電荷収集領域に対して共用されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の距離センサ。
前記転送電極の形状は、環状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の距離センサ。
二次元状に配置された複数のユニットからなる撮像領域を半導体基板上に備え、前記ユニットから出力される電荷量に基づいて、距離画像を得る距離画像センサにおいて、
１つの前記ユニットは、請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離センサであることを特徴とする距離画像センサ。