TWI809109B - 光接收裝置及用於控制其之方法及電子設備 - Google Patents

光接收裝置及用於控制其之方法及電子設備 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種光接收裝置，其包含：一像素，其包含：一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷；一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號；一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號；一第一零重設信號產生電路，其經組態以在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第一比較電路之一第一零重設信號；及一第二零重設信號產生電路，其經組態以在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第二比較電路之一第二零重設信號。

Description

光接收裝置及用於控制其之方法及電子設備
本發明技術係關於一種光接收裝置及用於控制其之方法及電子設備，且特定而言係關於一種其中可產生具有經抑制元素變化之距離資訊之光接收裝置及用於驅動其之方法及電子設備。
已知使用一間接時差測距(ToF)方法之一測距元件。在間接ToF方法之測距元件中，藉助於在高速下驅動之兩個閘極電極(舉例而言)將藉由以光電方式轉換經反射光而產生之信號電荷分配至兩個電荷累積區域，且依據信號電荷之間的分配比率計算距離(舉例而言，參見WO 2007/026777)。
在一測距元件中，當將分配於電荷累積區域中之信號電荷作為信號偵測時，有必要集中注意力使得不包含元素變化。
已鑒於此類情景做出本發明技術，且本發明技術係可產生具有經抑制元素變化之距離資訊之一技術。
根據本發明之一第一態樣，提供一種光接收裝置，其包含：一像素，其包含：一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷；一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號；一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號；一第一零重設信號產生電路，其經組態以在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第一比較電路之一第一零重設信號；及一第二零重設信號產生電路，其經組態以在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第二比較電路之一第二零重設信號。
根據本發明之一第二態樣，提供一種用於控制一光接收裝置之方法。一光接收裝置包含：一像素，其包含：一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號，及一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號，在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生一第一零重設信號且將該第一零重設信號供應至該第一比較電路，且在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生一第二零重設信號且將該第二零重設信號供應至該第二比較電路。
根據本發明之一第三態樣，提供一種電子設備，其包含一光接收裝置，該光接收裝置包含：一像素，其包含：一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷；一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號；一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號；一第一零重設信號產生電路，其經組態以在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第一比較電路之一第一零重設信號；及一第二零重設信號產生電路，其經組態以在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第二比較電路之一第二零重設信號。
根據本發明之第一至第三態樣，提供一像素，其包含：一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號，及一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號，在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生一第一零重設信號且將該第一零重設信號供應至該第一比較電路，且在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生一第二零重設信號且將該第二零重設信號供應至該第二比較電路。
根據本發明之一第四態樣，提供一種光接收裝置，其包含：一像素，其包含：一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷；一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號；一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號；一第一垂直信號線，其經組態以將該像素之該第一偵測信號傳輸至該第一比較電路；一第二垂直信號線，其經組態以將該像素之該第二偵測信號傳輸至該第二比較電路；一第一零重設信號產生電路，其連接至該第一垂直信號線；及一第二零重設信號產生電路，其連接至該第二垂直信號線。該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路連接至同一控制線，且根據該第一偵測信號與該第二偵測信號之間的一差計算對應於至一拍攝對象之一距離之一深度值。
在本發明技術之一實施例之第四形式中，提供一像素，其包含：一第一分接頭，其偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷；在一第一比較電路中比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號，且在一第二比較電路中比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號；由一第一垂直信號線將該像素之該第一偵測信號傳輸至該第一比較電路，且由一第二垂直信號線將該像素之該第二偵測信號傳輸至該第二比較電路；連接至該第一垂直信號線之一第一零重設信號產生電路及連接至該第二垂直信號線之一第二零重設信號產生電路連接至同一控制線；根據該第一偵測信號與該第二偵測信號之間的差計算對應於至一拍攝對象之距離之一深度值。
光接收裝置及電子設備可係獨立裝置，或者可係待併入至其他裝置中之模組。
根據本發明技術之一實施例之第一至第四形式，可產生具有經抑制元素變化之距離資訊。
說明書中所闡述之效應並非限制性的。亦即，本發明可展現本發明中所闡述之效應中之任一者。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張2018年6月27日提出申請之日本優先權專利申請案JP 2018-122186之權益，該日本優先權專利申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。
下文中，闡述用於實施本發明技術之形式(下文中，稱為實施例)。應注意，按以下次序給出說明。 1.光接收裝置之第一實施例 2.光接收裝置之第二實施例 3.修改實例 4.測距模組之組態實例 5.電子設備之組態實例 6.至行動物件之應用之實例
＜1.光接收裝置之第一實施例＞ ＜光接收裝置之組態實例＞ 圖1係展示本發明技術之一實施例應用到的一光接收裝置之一第一實施例之一組態實例的一方塊圖。
圖1中所展示之一光接收裝置1係接收脈衝光之經反射光且基於一間接ToF方法輸出距離量測資訊之一裝置，該脈衝光係自一預定光源施加、在一拍攝對象處被反射且已返回。光接收裝置1包含一像素陣列單元11、一分接頭驅動電路12、一垂直掃描電路13、一基礎信號產生單元14、一恆定電流源電路單元15、一比較電路單元16、一計數器單元17、一參考信號產生單元18、一水平掃描電路19、一系統控制單元20、一信號處理單元21、一資料儲存單元22等等。
像素陣列單元11具有其中像素PX沿一列方向及一行方向二維配置成一矩陣組態之一組態，像素PX中之每一者接收脈衝光之經反射光，該脈衝光係自一預定光源施加、在一拍攝對象處被反射且已返回。此處，列方向係指像素PX沿水平方向之配置方向(一像素列)，且行方向係指像素PX沿垂直方向之配置方向(一像素行)。在像素陣列單元11中，舉例而言，480個像素PX係沿垂直方向配置，且640個像素PX係沿水平方向配置。像素PX接收自外部入射之光(特定而言，紅外光)，對所接收光執行光電轉換，且根據因此獲得之一電荷而輸出一偵測信號VSL。像素PX具有：一第一分接頭TA，其藉由施加一預定電壓GDA (第一電壓)而偵測藉由光電轉換獲得之一電荷；及一第二分接頭TB，其藉由施加一預定電壓GDB (第二電壓)而偵測藉由光電轉換獲得之一電荷。
分接頭驅動電路12經由一控制線23A將一預定電壓GDA供應至像素陣列單元11之每一像素PX之第一分接頭TA，且經由一控制線23B將一預定電壓GDB供應至第二分接頭TB。
垂直掃描電路13包含一移位暫存器、一位址解碼器等等，且在一針對所有像素同時基礎上、在一列基礎上等等驅動像素陣列單元11之每一像素PX。儘管稍後闡述像素PX之一詳細電路，但垂直掃描電路13將一重設驅動信號RST、一FD驅動信號FDG、一傳送驅動信號TRG及一選擇信號SEL供應至每一像素PX。
在其中比較電路單元16執行一自動歸零操作之情況下，基礎信號產生單元14產生一零重設信號且將該零重設信號供應至比較電路單元16。
恆定電流源電路單元15包含複數個恆定電流源31，且一個恆定電流源31連接至一個垂直信號線24。恆定電流源31連同經由垂直信號線24連接之像素PX中之一電晶體一起形成一源極隨耦器電路。
比較電路單元16包含複數個比較電路32，且一個比較電路32連接至一個垂直信號線24。比較電路32比較自參考信號產生單元18供應之一參考信號RAMP與一偵測信號VSL，偵測信號VSL係來自像素PX之一輸出。
計數器單元17包含複數個計數器(CNT) 33，計數器33中之每一者基於比較電路32之比較結果執行計數。比較電路單元16及計數器單元17構成一類比轉數位轉換器(ADC)。
參考信號產生單元18產生一參考信號RAMP以供與來自像素PX之一偵測信號VSL做比較，且將參考信號RAMP供應至比較電路單元16之比較電路32。參考信號RAMP係其位準(電壓)根據時間流逝以一階梯形式改變之一信號。
水平掃描電路19包含一移位暫存器、一位址解碼器等等，且按順序選擇計數器單元17之複數個計數器33，並且在A/D轉換之後經由一水平信號線25將暫時保存於計數器33中之一偵測信號VSL輸出至信號處理單元21。
系統控制單元20包含產生各種時序信號之一時序產生器或諸如此類，且基於由該時序產生器產生之各種時序而執行垂直掃描電路13、基礎信號產生單元14、恆定電流源電路單元15、比較電路單元16、計數器單元17等等之驅動控制。
信號處理單元21具有至少一算術處理功能，且基於自計數器單元17之計數器33輸出之一偵測信號VSL而執行各種信號片段處理。舉例而言，信號處理單元21依據每一像素PX之第一分接頭TA之一偵測信號VSL與第二分接頭TB之一偵測信號VSL之間的差而計算至一拍攝對象之距離之資訊，且致使該距離資訊自一輸出端子26輸出。在信號處理單元21中之信號處理之情況下，資料儲存單元22暫時儲存該處理所必需之資料。
上文所闡述之光接收裝置1使用至一拍攝對象之距離之資訊作為一深度值來輸出儲存於每一像素中之一深度影像。光接收裝置1安裝於一交通工具(舉例而言)中，且可安裝於用於一交通工具之量測至存在於該交通工具外部之一物件之距離之一系統中，或者安裝於量測至一物件(諸如一使用者之手)之距離且基於量測結果而辨識使用者之一手勢之用於手勢辨識之一裝置或諸如此類中。
＜像素之結構實例＞ 接下來，闡述提供於像素陣列單元11中之像素PX之結構。
圖2展示提供於像素陣列單元11中之一個像素PX之剖面圖，且圖3展示像素PX之一平面圖。圖2之A展示沿著圖3之A-A’線截取之一剖面圖，且圖2之B展示沿著圖3之B-B’線截取之一剖面圖。
如圖2中所圖解說明，像素PX具有包含一矽基板(具體地，舉例而言，一P型半導體層)之一半導體基板61及形成於半導體基板61上之一晶片上透鏡62。
圖式中半導體基板61沿一垂直方向之一厚度(亦即，沿垂直於半導體基板61之一表面之一方向之厚度)經形成為20 μm或更小(舉例而言)。應注意，理所當然的是，半導體基板61之厚度可係20 μm或更大，且若半導體基板61之厚度係根據光接收裝置1之一目標特性及諸如此類判定則係充足的。
另外，半導體基板61係具有一高電阻(舉例而言，具有大約1E+13或更小之一基板濃度)之一P磊晶基板或諸如此類，且半導體基板61之電阻(電阻率)經形成為(舉例而言) 500 [Ωcm]或更大。
此處，半導體基板61之基板濃度與電阻之間的一關係(舉例而言)係在基板濃度係6.48E+12 [cm3 ]時具有2000 [Ωcm]之一電阻，在基板濃度係1.30E+13 [cm3 ]時具有1000 [Ωcm]之一電阻，在基板濃度係2.59E+13 [cm3 ]時具有500 [Ωcm]之一電阻，在基板濃度係1.30E+14 [cm3 ]時具有100 [Ωcm]之一電阻，及諸如此類。
在半導體基板61之圖式中，上側上之表面係致使經反射光入射之處的側上之一表面(下文中，亦稱為一光入射表面)，且凝聚自外部投入之經反射光並致使該光投入至半導體基板61中之一晶片上透鏡62形成於該光入射表面上。
此外，用於防止毗鄰像素之間的色彩混合之一像素間光阻擋膜63形成於半導體基板61之光入射表面上像素PX之一邊界部分中。像素間光阻擋膜63防止投入於像素PX中之光投入至毗鄰地提供之另一像素PX中。
一信號提取單元65-1及一信號提取單元65-2形成於與半導體基板61中之光入射表面相對之表面上，亦即，形成於圖中之下表面之一內部部分中。信號提取單元65-1對應於圖1中所圖解說明之第一分接頭TA，且信號提取單元65-2對應於圖1中所圖解說明之第二分接頭TB。
信號提取單元65-1具有：一N+半導體區域71-1及一N−半導體區域72-1，其係一N型半導體區域，N−半導體區域72-1具有低於N+半導體區域71-1之彼施體雜質濃度之一施體雜質濃度；以及一P+半導體區域73-1及一P−半導體區域74-1，其係一P型半導體區域，P−半導體區域74-1具有低於P+半導體區域73-1之彼受體雜質濃度之一受體雜質濃度。此處，關於Si之一施體雜質之一實例可包含屬元素週期表中之族5之一元素(諸如磷(P)或砷(As))，且關於Si之一受體雜質之一實例可包含屬元素週期表中之族3之一元素(諸如硼(B))。充當施體雜質之一元素稱為一施體元素，且充當受體雜質之一元素稱為一受體元素。
N-半導體區域72-1形成於N+半導體區域71-1之上側上以便覆蓋(環繞) N+半導體區域71-1。類似地，P-半導體區域74-1形成於P+半導體區域73-1之上側上以便覆蓋(環繞) P+半導體區域73-1。
在一平面圖中，如圖3中所展示，N+半導體區域71-1經形成以便圍繞P+半導體區域73-1環繞P+半導體區域73-1之周邊。此外，形成於N+半導體區域71-1之上側上之N-半導體區域72-1類似地經形成以便圍繞P-半導體區域74-1環繞P-半導體區域74-1之周邊。
類似地，圖2中之信號提取單元65-2具有：一N+半導體區域71-2及一N−半導體區域72-2，其係一N型半導體區域，N−半導體區域72-2具有低於N+半導體區域71-2之彼施體雜質濃度之一施體雜質濃度；以及一P+半導體區域73-2及一P−半導體區域74-2，其係一P型半導體區域，P−半導體區域74-2具有低於P+半導體區域73-2之彼受體雜質濃度之一受體雜質濃度。
N-半導體區域72-2形成於N+半導體區域71-2之上側上以便覆蓋(環繞) N+半導體區域71-2。類似地，P-半導體區域74-2形成於P+半導體區域73-2之上側上以便覆蓋(環繞) P+半導體區域73-2。
在一平面圖中，如圖3中所展示，N+半導體區域71-2經形成以便圍繞P+半導體區域73-2環繞P+半導體區域73-2之周邊。此外，形成於N+半導體區域71-2之上側上之N-半導體區域72-2類似地經形成以便圍繞P-半導體區域74-2環繞P-半導體區域74-2之周邊。
下文中，在其中不必要特別地在信號提取單元65-1與信號提取單元65-2之間進行區分之一情形中，信號提取單元65-1及信號提取單元65-2亦簡單地稱為一信號提取單元65。
另外，下文中，在其中不必要特別地在N+半導體區域71-1與N+半導體區域71-2之間進行區分之一情形中，N+半導體區域71-1及N+半導體區域71-2亦簡單地稱為一N+半導體區域71，且在其中不必要特別地在N−半導體區域72-1與N−半導體區域72-2之間進行區分之一情形中，N−半導體區域72-1及N−半導體區域72-2亦簡單地稱為一N−半導體區域72。
此外，下文中，在其中不必要特別地在P+半導體區域73-1與P+半導體區域73-2之間進行區分之一情形中，P+半導體區域73-1及P+半導體區域73-2亦簡單地稱為一P+半導體區域73，且在其中不必要特別地在P−半導體區域74-1與P−半導體區域74-2之間進行區分之一情形中，P−半導體區域74-1及P−半導體區域74-2亦簡單地稱為一P−半導體區域74。
包含具有一正固定電荷之一個膜層或一堆疊式膜之一固定電荷膜75形成於半導體基板61之光入射表面側上之界面上。固定電荷膜75抑制在半導體基板61之入射表面側上發生暗電流。
另一方面，一多層互連層91形成於與針對每一像素上面形成晶片上透鏡62的半導體基板61之光入射表面側相對之側上。換言之，係一半導體層之一半導體基板61放置於晶片上透鏡62與多層互連層91之間。多層互連層91包含五個金屬膜M1至M5及其間之一層間絕緣膜92。應注意，多層互連層91之五個金屬膜M1至M5當中最外側上之金屬膜M5未展示於圖2之A中，此乃因其位於一不可見地方，但展示於圖2之B中。
多層互連層91之五個金屬膜M1至M5當中最接近半導體基板61之金屬膜M1包含用於將一預定電壓GDA或GDB施加至P+半導體區域73-1或73-2之一電壓施加互連件93及係反射入射光之一部件之一反射部件94。
此外，除作為一電壓施加單元用於將一預定電壓GDA或GDB施加至P+半導體區域73之電壓施加互連件93之外，連接至係一電荷偵測單元之N+半導體區域71之部分之一信號提取互連件95亦形成於金屬膜M1中。信號提取互連件95將由N+半導體區域71偵測之一電荷傳輸至一FD 102 (圖4)。
如圖2之B中所展示，信號提取單元65-2 (第二分接頭TB)連接至金屬膜M1之電壓施加互連件93，且電壓施加互連件93經由一通孔電連接至金屬膜M4之一互連件96-2。金屬膜M4之互連件96-2經由一通孔連接至金屬膜M5之控制線23B，且金屬膜M5之控制線23B連接至分接頭驅動電路12。藉此，一預定電壓GDB經由金屬膜M5之控制線23B、金屬膜M4之互連件96-2及電壓施加互連件93自分接頭驅動電路12供應至作為一電壓施加單元之P+半導體區域73-2。
類似地，在像素PX之一未圖解說明區域中，一預定電壓GDA經由金屬膜M5之控制線23A、金屬膜M4之一互連件96-1及電壓施加互連件93自分接頭驅動電路12供應至作為信號提取單元65-1 (第一分接頭TA)之一電壓施加單元之P+半導體區域73-1。
如上文，在圖1之光接收裝置1中，半導體基板61之光入射表面係稱作與多層互連層91側相對之側上之背表面之物；因此，光接收裝置1具有一背側照明電流輔助光子解調變器(CAPD)結構。
提供於半導體基板61上之N+半導體區域71用作用於偵測自外部入射於像素PX上之光之一光量(亦即，藉由半導體基板61藉由光電轉換所產生之一信號載波之一量)之一電荷偵測單元。應注意，除N+半導體區域71之外，具有一低施體雜質濃度之N−半導體區域72亦能夠視為電荷偵測單元。
另外，P+半導體區域73用作用於將一大部分載波電流注入至半導體基板61中(亦即，將一電壓直接施加至半導體基板61以在半導體基板61中產生一電場)之一電壓施加單元。應注意，除P+半導體區域73之外，具有一低受體雜質濃度之P−半導體區域74亦能夠視為一電壓施加單元。
在圖3之平面圖中，信號提取單元65具有P+半導體區域73作為放置於中心處之一電壓施加單元及N+半導體區域71作為經放置以便環繞P+半導體區域73之周邊之一電荷偵測單元。
如圖3中所展示，信號提取單元65-1及65-2配置於關於像素PX之一中心部分對稱之位置中。應注意，儘管圖3展示其中N+半導體區域71及P+半導體區域73中之每一者之平坦形狀係一八邊形形狀之一實例，但該平坦形狀可係其他平坦形狀，諸如一正方形形狀、一矩形形狀及一圓形形狀。
＜像素之等效電路組態實例＞ 圖4展示像素PX之一等效電路。
像素PX針對包含N+半導體區域71-1、P+半導體區域73-1等等之信號提取單元65-1 (第一分接頭TA)包含一傳送電晶體101A、一FD 102A、一額外電容103A、一切換電晶體104A、一重設電晶體105A、一放大電晶體106A及一選擇電晶體107A。
此外，像素PX針對包含N+半導體區域71-2、P+半導體區域73-2等等之信號提取單元65-2 (第二分接頭TB)包含一傳送電晶體101B、一FD 102B、一額外電容103B、一切換電晶體104B、一重設電晶體105B、一放大電晶體106B及一選擇電晶體107B。
傳送電晶體101 (101A及101B)、切換電晶體104 (104A及104B)、重設電晶體105 (105A及105B)、放大電晶體106 (106A及106B)以及選擇電晶體107 (107A及107B)中之每一者包含一N型MOS電晶體。
分接頭驅動電路12將一預定電壓GDA施加至P+半導體區域73-1，且將一預定電壓GDB施加至P+半導體區域73-2。舉例而言，電壓GDA及GDB中之一者係1.5 V，且另一者係0 V。
N+半導體區域71-1及71-2中之每一者係偵測且累積由投入於半導體基板61中之光經由以光電方式轉換而產生之一電荷之一電荷偵測單元。
若供應至傳送電晶體101A之閘極電極之一傳送驅動信號TRG進入一現用狀態，則傳送電晶體101A回應於此而進入一導電狀態，且藉此將在N+半導體區域71-1中累積之電荷傳送至FD 102A。若供應至傳送電晶體101B之閘極電極之一傳送驅動信號TRG進入一現用狀態，則傳送電晶體101B回應於此而進入一導電狀態，且藉此將在N+半導體區域71-2中累積之電荷傳送至FD 102B。
FD 102A暫時保留自N+半導體區域71-1供應之電荷。FD 102B暫時保留自N+半導體區域71-2供應之電荷。
若供應至切換電晶體104A之閘極電極之一FD驅動信號FDG進入一現用狀態，則切換電晶體104A回應於此而進入一導電狀態，且藉此致使額外電容103A連接至FD 102A。若供應至切換電晶體104B之閘極電極之一FD驅動信號FDG進入一現用狀態，則切換電晶體104B回應於此而進入一導電狀態，且藉此致使額外電容103B連接至FD 102B。
在(舉例而言)其中入射光量較大之高照度之時間，垂直掃描電路13使切換電晶體104A及104B進入一現用狀態以連接FD 102A與額外電容103A且連接FD 102B與額外電容103B。藉此，在高照度之時間可累積一較大電荷量。
另一方面，在其中入射光量較小之低照度之時間，垂直掃描電路13使切換電晶體104A及104B進入一非現用狀態以分別將額外電容103A及103B與FD 102A及102B分開。藉此，可提高轉換效率。
若供應至重設電晶體105A之閘極電極之一重設驅動信號RST進入一現用狀態，則重設電晶體105A回應於此而進入一導電狀態，且藉此將FD 102A之電位重設至一預定位準(一重設電壓VDD)。若供應至重設電晶體105B之閘極電極之一重設驅動信號RST進入一現用狀態，則重設電晶體105B回應於此而進入一導電狀態，且藉此將FD 102B之電位重設至一預定位準(一重設電壓VDD)。應注意，當使重設電晶體105A及105B進入一現用狀態時，亦同時使傳送電晶體101A及101B進入一現用狀態。
藉由放大電晶體106A之源極電極經由選擇電晶體107A連接至一垂直信號線24A，放大電晶體106A連同恆定電流源電路單元15之恆定電流源31一起形成一源極隨耦器電路。藉由放大電晶體106B之源極電極經由選擇電晶體107B連接至一垂直信號線24B，放大電晶體106B連同恆定電流源電路單元15之恆定電流源31一起形成一源極隨耦器電路。
選擇電晶體107A連接於放大電晶體106A之源極電極與垂直信號線24A之間。若供應至選擇電晶體107A之閘極電極之一選擇信號SEL進入一現用狀態，則選擇電晶體107A回應於此而進入一導電狀態，且將自放大電晶體106A輸出之一偵測信號VSL輸出至垂直信號線24A。
選擇電晶體107B連接於放大電晶體106B之源極電極與垂直信號線24B之間。若供應至選擇電晶體107B之閘極電極之一選擇信號SEL進入一現用狀態，則選擇電晶體107B回應於此而進入一導電狀態，且將自放大電晶體106B輸出之一偵測信號VSL輸出至垂直信號線24B。
像素PX之傳送電晶體101A及101B、重設電晶體105A及105B、放大電晶體106A及106B以及選擇電晶體107A及107B由垂直掃描電路13控制。
在圖4之等效電路中，可省略額外電容103A及103B以及控制其連接之切換電晶體104A及104B，但可藉由提供額外電容103及根據入射光量以不同方式使用其而確保一高動態範圍。
＜像素之電荷偵測操作＞ 參考圖2及圖4闡述像素PX之一偵測操作。
在嘗試藉由一間接ToF方法(舉例而言)量測至物件之距離之一情形中，自配備有光接收裝置1之成像設備朝向物件發射紅外光。另外，在其中紅外光由物件反射且作為經反射光返回到成像設備之一情形中，光接收裝置1接收入射於其上之經反射光(紅外光)且執行光電轉換。
在此情況下，分接頭驅動電路12致使像素PX被驅動，且將藉由光電轉換獲得之電荷分配至連接至係一個電荷偵測單元(一第一電荷偵測單元)之N+半導體區域71-1之FD 102A及連接至係另一電荷偵測單元(一第二電荷偵測單元)之N+半導體區域71-2之FD 102B。
更具體而言，在一特定時序處，分接頭驅動電路12經由電壓施加互連件93等等將預定電壓施加至兩個P+半導體區域73。舉例而言，分接頭驅動電路12施加將1.5 V之一電壓施加至P+半導體區域73-1，且將0 V之一電壓施加至P+半導體區域73-2。
然後，在半導體基板61中之兩個P+半導體區域73之間產生一電場，且一電流自P+半導體區域73-1流動至P+半導體區域73-2。在此情形中，半導體基板61中之一電洞朝向P+半導體區域73-2移動，且一電子朝向P+半導體區域73-1移動。
因此，在此一狀態中，在其中來自外部之紅外光(經反射光)穿過晶片上透鏡62進入半導體基板61內部且對半導體基板61中之紅外光執行光電轉換以將紅外光轉換成成對電子及電洞之一情形中，所獲得電子藉由P+半導體區域73之間的電場而被朝向P+半導體區域73-1引導且移動至N+半導體區域71-1。
在此情形中，藉由光電轉換產生之電子用作用於根據入射於像素PX上之一紅外光量(亦即，紅外光之一接收光量)而偵測信號之信號載波。
藉此，在N+半導體區域71-1中偵測且在FD 102A中累積根據已移動至N+半導體區域71-1中之電子之一電荷。在其中切換電晶體104A處於一現用狀態之一情形中，亦在額外電容103A中累積一電荷。在其中選擇像素PX之一情形中，經由垂直信號線24A等等將根據此電荷之一信號輸出至比較電路單元16之比較電路32。
然後，讀取信號在比較電路單元16之比較電路32及計數器單元17之計數器33中經受A/D轉換處理，且偵測信號VSL之所得經A/D轉換值供應至信號處理單元21。偵測信號VSL之經A/D轉換值係指示由N+半導體區域71-1偵測之電荷量(換言之，由像素PX接收之紅外光量)之一值。
應注意，在此時間處，與N+半導體區域71-1之一情形類似地，根據在N+半導體區域71-2中偵測之電荷之一信號亦能夠用於適當距離量測。
此外，在下一時序處，由分接頭驅動電路12以一方式將電壓施加至兩個P+半導體區域73使得產生與半導體基板61中迄今為止產生之電場相反之方向上之一電場。具體地，舉例而言，將0 V之一電壓施加至P+半導體區域73-1，且將1.5 V之一電壓施加至P+半導體區域73-2。
因此，在半導體基板61中之兩個P+半導體區域73之間產生一電場，且一電流自P+半導體區域73-2流動至P+半導體區域73-1。
在此一狀態中，在其中來自外部之紅外光(經反射光)穿過晶片上透鏡62進入半導體基板61內部且對半導體基板61中之紅外光執行光電轉換以將紅外光轉換成一對電子及電洞之一情形中，所獲得電子藉由P+半導體區域73之間的電場而被沿P+半導體區域73-2之方向引導且移動至N+半導體區域71-2中。
藉此，在N+半導體區域71-2中偵測且在FD 102B中累積根據已移動至N+半導體區域71-2中之電子之一電荷。在其中切換電晶體104B處於一現用狀態之一情形中，亦在額外電容103B中累積一電荷。在其中選擇像素PX之一情形中，經由垂直信號線24B等等將根據此電荷之一信號輸出至比較電路單元16之比較電路32。
然後，讀取信號在比較電路單元16之比較電路32及計數器單元17之計數器33中經受A/D轉換處理，且偵測信號VSL之所得經A/D轉換值供應至信號處理單元21。偵測信號VSL之經A/D轉換值係指示由N+半導體區域71-2偵測之電荷量(換言之，由像素PX接收之紅外光量)之一值。
應注意，在此時間處，與N+半導體區域71-2之一情形類似地，根據在N+半導體區域71-1中偵測之電子之一信號亦能夠用於適當距離量測。
如上文所闡述，在其中獲得藉由同一像素PX中彼此不同之週期之光電轉換而獲得之偵測信號VSL之一情形中，信號處理單元21基於偵測信號VSL計算指示至物件之距離之距離資訊且將該距離資訊輸出至後續級。
如上文所闡述之將信號載波分配至彼此不同之N+半導體區域71且根據信號載波基於信號而計算距離資訊之一方法稱為一間接ToF方法。
此處，其中將執行根據藉由光電轉換獲得之電荷(電子)之信號之讀取的信號提取單元65 (亦即，其中將偵測藉由光電轉換獲得之電荷之信號提取單元65)將稱為一現用分接頭。
相反，基本上，其中將不執行根據藉由光電轉換獲得之電荷之信號之讀取的信號提取單元65 (亦即，並非現用分接頭之信號提取單元65)將稱為一非現用分接頭。
在以上實例中，其中將1.5 V之一電壓施加至P+半導體區域73之信號提取單元65係現用分接頭，且其中將0 V之一電壓施加至P+半導體區域73之信號提取單元65係非現用分接頭。
針對一CAPD感測器，存在充當一距離量測準確度指數之稱作Cmod (現用分接頭與非現用分接頭之間的對比)之一值。下文藉由數學式(1)計算Cmod。在數學式(1)中，I0係在兩個電荷偵測單元(P+半導體區域73)中之一者中偵測之一信號，且I1係在兩個電荷偵測單元中之另一者中偵測之一信號。 Cmod = {|I0 - I1| / (I0 + I1)} × 100 … (1)
Cmod指示在藉由入射紅外光之光電轉換產生之電荷當中多少百分比的電荷能夠在係現用分接頭之信號提取單元65之N+半導體區域71中偵測到(亦即，指示是否可能根據電荷提取信號之一指數)，且指示電荷分離效率。
因此，舉例而言，在其中自外部入射之紅外光入射於非現用分接頭之一區域上且在非現用分接頭中執行光電轉換之一情形中，存在係藉由光電轉換產生之信號載波之電子將移動至非現用分接頭中之N+半導體區域71之一高機率。因此，在現用分接頭中之N+半導體區域71中未偵測到藉由光電轉換獲得之電子之一部分之一電荷，且Cmod (亦即，電荷分離效率)減小。
因此，在像素PX中，在定位於與兩個信號提取單元65相距實質上相同距離處之像素PX之中心部分附近凝聚紅外光，使得將對自外部入射於非現用分接頭之區域中之紅外光執行光電轉換之一可能性減小。因此，可能改良電荷分離效率。
＜像素陣列單元之電路組態實例＞ 圖5展示像素陣列單元11之一電路組態實例。
圖5展示像素陣列單元11中二維配置成一矩陣組態的複數個像素PX當中2×2之四個像素之一電路組態。應注意，在其中在圖5中區分2×2之四個像素PX之一情形中，將該等像素展示為像素PX1 至PX4 。
如參考圖4所闡述，每一像素PX針對第一分接頭TA及第二分接頭TB中之每一者包含一傳送電晶體101、一FD 102、一額外電容103、一切換電晶體104、一重設電晶體105、一放大電晶體106及一選擇電晶體107。
沿像素陣列單元11之垂直方向，控制線23A及23B配置於一個像素行中。如此，一預定電壓GDA經由控制線23A供應至沿行方向配置之複數個像素PX中之每一者之第一分接頭TA，且一預定電壓GDB經由控制線23B供應至第二分接頭TB。
此外，四個垂直信號線24A至24D沿像素陣列單元11之垂直方向配置於一個像素行中。
在像素PX1 與PX2 之像素行中，舉例而言，垂直信號線24A將像素PX1 之第一分接頭TA之一偵測信號VSL0傳輸至比較電路單元16 (圖1)，垂直信號線24B將像素PX1 之第二分接頭TB之一偵測信號VSL1傳輸至比較電路單元16，垂直信號線24C將同一行中毗鄰於像素PX1 之像素PX2 之第一分接頭TA之一偵測信號VSL2傳輸至比較電路單元16，且垂直信號線24D將像素PX2 之第二分接頭TB之一偵測信號VSL3傳輸至比較電路單元16。
在像素PX3 與PX4 之像素行中，舉例而言，垂直信號線24A將像素PX3 之第一分接頭TA之一偵測信號VSL0傳輸至比較電路單元16 (圖1)，垂直信號線24B將像素PX3 之第二分接頭TB之一偵測信號VSL1傳輸至比較電路單元16，垂直信號線24C將同一行中毗鄰於像素PX3 之像素PX4 之第一分接頭TA之一偵測信號VSL2傳輸至比較電路單元16，且垂直信號線24D將像素PX4 之第二分接頭TB之一偵測信號VSL3傳輸至比較電路單元16。
另一方面，沿像素陣列單元11之水平方向，傳輸一重設驅動信號RST之一控制線121、傳輸一傳送驅動信號TRG之一控制線122、傳輸一FD驅動信號FDG之一控制線123及傳輸一選擇信號SEL之一控制線124係在一像素列基礎上配置。
關於重設驅動信號RST、FD驅動信號FDG、傳送驅動信號TRG及選擇信號SEL，相同信號自垂直掃描電路13供應至沿垂直方向毗鄰之兩個列之像素PX。
如上文，控制線23A及23B以及控制線121至124係針對像素陣列單元11之每一像素PX配置。
分接頭驅動電路12將一預定電壓GDA及一預定電壓GDB供應至像素陣列單元11之所有像素PX共同之第一分接頭TA及第二分接頭TB。換言之，將電荷分配至像素陣列單元11之每一像素PX之FD 102A及FD 102B之時序在所有像素PX之間係相同的。
然後，藉由垂直掃描電路13之控制以兩個列為單位按順序將在像素陣列單元11之每一像素PX之FD 102A及FD 102B中累積之電荷讀取至比較電路單元16。
＜基礎信號產生單元等等之詳細組態實例＞ 接下來，參考圖6闡述基礎信號產生單元14、恆定電流源電路單元15、比較電路單元16及計數器單元17之一詳細組態實例。
圖6展示對應於沿垂直方向毗鄰之兩個像素(例如圖5中所展示之像素PX1 與像素PX2 或像素PX3 與像素PX4 )之基礎信號產生單元14、恆定電流源電路單元15、比較電路單元16及計數器單元17之一詳細組態實例。
如上文所闡述，沿垂直方向毗鄰之兩個像素PX同時經由垂直信號線24A至24D輸出偵測信號VSL0至VSL3。
基礎信號產生單元14包含複數個基礎信號產生電路141，且基礎信號產生電路141係針對垂直信號線24在一個一對一基礎上提供。
基礎信號產生電路141包含串聯連接之一放大電晶體161與一選擇電晶體162。放大電晶體161及選擇電晶體162中之每一者包含一N型MOS電晶體。
放大電晶體161藉由放大電晶體161之源極電極經由選擇電晶體162連接至垂直信號線24而連同恆定電流源電路單元15之恆定電流源31一起形成一源極隨耦器電路。放大電晶體161根據經由一控制線163供應至放大電晶體161之閘極電極之一控制信號而設定為接通。控制線163連接至基礎信號產生單元14中之每一基礎信號產生電路141之放大電晶體161之閘極電極。
選擇電晶體162連接於放大電晶體161之源極電極與垂直信號線24之間。若經由一控制線164供應至選擇電晶體162之閘極電極之一選擇信號SELst 進入一現用狀態，則選擇電晶體162回應於此而進入一導電狀態，且將自放大電晶體161輸出之一基礎信號BSL1 輸出至垂直信號線24。控制線164連接至基礎信號產生單元14中之每一基礎信號產生電路141之選擇電晶體162之閘極電極。放大電晶體161及選擇電晶體162由(舉例而言)系統控制單元20控制。
藉由系統控制單元20之控制，在其中比較電路單元16執行一自動歸零操作之一自動歸零週期中，放大電晶體161及選擇電晶體162同時被設定為接通。因此，在自動歸零週期中，基礎信號產生電路141產生一預定電壓之一基礎信號BSL1 ，且將基礎信號BSL1 供應至比較電路單元16中之對應比較電路32。在其中比較電路單元16執行自動歸零操作之情況下，基礎信號BSL1 用作一零重設信號，且基礎信號產生電路141等效於在執行自動歸零操作之情況下產生一零重設信號之一零重設信號產生電路。
恆定電流源電路單元15針對一個垂直信號線24包含一個恆定電流源31，且用作一源極隨耦器電路之一電流源。
恆定電流源31包含一開關171、一電容器(電容元件) 172及一負載電晶體173。開關171藉由系統控制單元20之控制而在一預定時序處導電，且一預定電荷在電容器172 (舉例而言)中累積。電容器172根據所累積電荷將一預定電壓施加至負載電晶體173之閘極電極。
比較電路單元16針對一個垂直信號線24包含一個比較電路32。比較電路32比較經由垂直信號線24輸入的像素PX之一偵測信號VSL與自參考信號產生單元18供應之一參考信號RAMP，且輸出一比較結果信號COM_Out。此外，比較電路單元16藉由在自動歸零週期中使用一零重設信號而執行自動歸零操作。
比較電路32包含電容器(電容元件) 181及182、開關183及184、一比較器185以及一感測放大器186。
當執行其中比較器185之兩個輸入端子被設定為相同電壓之自動歸零操作時，電容器181及182以及開關183及184被設定為接通。更具體而言，在自動歸零操作期間，開關183及184被設定為接通，且將電容器181及182充電，使得賦予連接至垂直信號線24之一第一輸入端子與連接至參考信號產生單元18之一第二輸入端子之電壓相等。開關183及184由(舉例而言)系統控制單元20控制。
比較器185比較輸入至第一輸入端子之一輸入信號VSLIN 與輸入至第二輸入端子之一參考信號RAMP，且經由感測放大器186將一比較結果信號COM_Out輸出至計數器33。對於第一輸入端子，在一自動歸零操作期間，由基礎信號產生電路141產生之一基礎信號BSL1 作為一輸入信號VSLIN 輸入，且在一計數操作期間，一偵測信號VSL自像素PX輸入。在計數操作期間，在其中作為一輸入信號VSLIN 輸入的像素PX之偵測信號VSL小於參考信號RAMP之一情形中，比較器185輸出一比較結果信號COM_Out：Hi (高)；在其中偵測信號VSL大於參考信號RAMP之一情形中，比較器185輸出一比較結果信號COM_Out：Lo (低)。
感測放大器186放大由比較器185輸出之一比較結果信號COM_Out，且將經放大信號輸出至計數器單元17。
計數器單元17針對一個垂直信號線24包含一個計數器33。
基於自系統控制單元20供應之一時脈信號AD_CLK，計數器33僅在供應一比較結果信號COM_Out：Hi時使一內部計數器遞增計數。計數結果係在A/D轉換之後的一偵測信號VSL。
＜偵測信號讀取操作＞ 參考圖7闡述根據第一實施例之讀取光接收裝置1之像素PX之一偵測信號VSL之操作。
藉由經反射光在每一像素PX中以光電方式轉換而產生之電荷藉由施加至第一分接頭TA之一電壓GDA及施加至第二分接頭TB之一電壓GDB而分配且累積於係電荷偵測單元之N+半導體區域71-1及71-2中。分配且累積於N+半導體區域71-1及71-2中之電荷傳送至FD 102A及FD 102B，且然後作為像素PX之偵測信號VSL藉由後續讀取操作而讀取。
首先，在自時間t1至時間t3之一自動歸零週期中，執行取消比較器185之間的臨限值變化之一自動歸零操作。
在自動歸零操作中，藉由系統控制單元20之控制，基礎信號產生單元14之所有基礎信號產生電路141設定為接通，且由每一基礎信號產生電路141產生之一基礎信號BSL1 供應至經由垂直信號線24連接之比較電路單元16之比較電路32。在比較電路單元16之每一比較電路32中，開關183及184已設定為接通。
藉由自動歸零操作，在自時間t1至時間t2之一穩定週期中，一輸入信號VSLIN 及一參考信號RAMP輸入至比較電路32之比較器185。此處，輸入信號VSLIN 係自基礎信號產生電路141輸出之基礎信號BSL1 ，且輸入信號VSLIN 及參考信號RAMP轉變以便變成一預定基礎電壓V1且在時間t3之前重合。藉此，取消比較器185之間的臨限值變化。
在自動歸零週期結束處之時間t3處，基礎信號產生單元14之每一基礎信號產生電路141設定為關斷，且比較電路單元16之每一比較電路32之開關183及184亦設定為關斷。
自時間t3至時間t5之下一週期係一計數週期，其中讀取且計數待讀取像素PX之一類比偵測信號VSL，且藉此將其轉換為一數位值。
在時間t3處，待讀取像素PX之選擇電晶體107A及107B設定為接通，且自參考信號產生單元18輸出之參考信號RAMP之電壓設定為與自動歸零操作中之基礎電壓V1偏移一預定電位之一電壓V2。
藉此，在自時間t3至時間t4之一穩定週期中，輸入至比較電路32之比較器185之第一輸入端子之輸入信號VSLIN 轉變為像素PX之偵測信號VSL之一電壓V3，且輸入至第二輸入端子之參考信號RAMP轉變為電壓V2。
在自時間t4至時間t5之下一週期中，一時脈信號AD_CLK自系統控制單元20供應至計數器33，且在自比較器185供應一比較結果信號COM_Out：Hi時之週期期間，計數器33基於時脈信號AD_CLK執行計數。
在時間t5處，若輸入信號VSLIN 與參考信號RAMP之電壓重合且比較結果信號COM_Out轉變為Lo，則計數器33停止計數。計數結果係待讀取像素PX之偵測信號VSL之一經A/D轉換值。此後，藉由水平掃描電路19之控制，偵測信號VSL之經A/D轉換值在一預定時序處輸出至信號處理單元21。
如上文，在光接收裝置1之第一實施例中，在輸出一偵測信號VSL之像素PX與比較偵測信號VSL和一參考信號RAMP之比較器185之間提供在執行自動歸零操作之情況下輸出一基礎信號BSL1 作為一零重設信號之基礎信號產生電路141。
在執行其中將待讀取像素PX之一類比偵測信號VSL轉換為一數位值之計數操作之前，基礎信號產生電路141產生一基礎信號BSL1 ，且將基礎信號BSL1 輸出至比較電路32之比較器185。比較電路32之比較器185藉由使用基礎信號BSL1 作為一輸入信號VSLIN 而執行自動歸零操作。藉此，可取消比較器185之間的臨限值變化，且比較器185可輸出其中消除元素變化之偵測信號VSL。
＜2.光接收裝置之第二實施例＞ 接下來，闡述一光接收裝置之一第二實施例。
在上文所闡述之第一實施例中，在自動歸零操作期間作為一零重設信號供應至比較電路32之基礎信號BSL1 之基礎電壓V1係無論由像素PX輸出之偵測信號VSL如何而設定之一任意電壓。然而，取決於基礎電壓V1之設定，在計數週期之開始時間處，像素PX之參考信號RAMP之電壓V2與偵測信號VSL之電壓V3之間的差Vdif 比必需的大，且計數週期可比必需的長。
因此，在第二實施例之光接收裝置1中，闡述其中將在自動歸零操作期間作為一零重設信號供應至比較電路32之電壓設定為與由像素PX輸出之偵測信號VSL相關之一值且藉此防止計數週期比必需的長之一組態。
＜光接收裝置之組態實例＞ 圖8係展示本發明技術之一實施例應用到的光接收裝置之第二實施例之一組態實例之一方塊圖。
在圖8中，對應於第一實施例中之圖1之部分以相同元件符號標記，且視情況省略該等部分之一說明。
在圖1中所展示之第一實施例中，基礎信號產生單元14係提供於像素陣列單元11外部；然而，在圖8之第二實施例中，一基礎信號產生單元221係提供於像素陣列單元11中之一OPB區域201中。
亦即，第二實施例與第一實施例之不同之處在於，代替第一實施例之基礎信號產生單元14，基礎信號產生單元221提供於像素陣列單元11中之OPB區域201中，且在其他方面係與第一實施例共同的。
OPB區域201係光屏蔽像素PXG二維配置於其中之一區域，光屏蔽像素PXG中之每一者具有與像素PX相同之像素電路組態，但在光屏蔽像素PXG中之每一者中，光電轉換區域(半導體基板61)被屏蔽光使得不投入經反射光。OPB區域201沿水平方向具有與像素陣列單元11之有效像素區域中之像素PX (有效像素)相同數目的行(舉例而言)，且沿垂直方向具有兩個列以對應於其中像素PX輸出偵測信號VSL0至VSL3之兩個列(舉例而言)。
＜基礎位準產生電路等等之詳細組態實例＞ 圖9展示圖8之基礎信號產生單元221之一詳細組態實例。
與第一實施例中所展示之圖6類似地，圖9展示對應於自有效像素區域中沿垂直方向毗鄰之兩個像素輸出之偵測信號VSL0至VSL3之基礎信號產生單元221以及對應於基礎信號產生單元221之恆定電流源電路單元15、比較電路單元16及計數器單元17之一詳細組態實例。
應注意，恆定電流源電路單元15、比較電路單元16及計數器單元17之一詳細組態類似於第一實施例，且因此省略對其之一說明。
基礎信號產生單元221針對一個像素行包含至少兩個光屏蔽像素PXG、四個開關241及四個基礎信號產生電路141。兩個光屏蔽像素PXG係沿垂直方向配置以對應於有效像素區域中輸出偵測信號VSL0至VSL3之沿垂直方向之兩個像素。
兩個光屏蔽像素PXG中之每一者具有與有效像素區域中之像素PX相同之電路組態，惟光電轉換區域(半導體基板61)被屏蔽光使得不投入經反射光除外。在其中比較電路單元16執行自動歸零操作之自動歸零週期中，光屏蔽像素PXG將指示一黑色位準之一偵測信號VSLG 輸出至垂直信號線24。
基礎信號產生電路141係針對一個垂直信號線24在一個一對一基礎上提供，如同在第一實施例中。開關241係針對配置於像素陣列單元11中之所有垂直信號線24在一個一對一基礎上配置於沿水平方向毗鄰之垂直信號線24之間。基礎信號產生單元221中之複數個開關241係由一個控制線242相互連接。
如同在第一實施例中，在其中比較電路單元16執行自動歸零操作之自動歸零週期中，基礎信號產生電路141產生一預定電壓之一基礎信號BSL2 且將基礎信號BSL2 供應至比較電路單元16之比較電路32。
因此，在第二實施例中，在其中比較電路單元16執行自動歸零操作之自動歸零週期中，來自光屏蔽像素PXG之一偵測信號VSLG 及來自基礎信號產生電路141之一基礎信號BSL2 輸出至每一垂直信號線24。偵測信號VSLG 與基礎信號BSL2 之總和信號在其中比較電路單元16執行自動歸零操作之情況下用作一零重設信號，且光屏蔽像素PXG及基礎信號產生電路141等效於在執行自動歸零操作之情況下產生一零重設信號之一零重設信號產生電路。
開關241根據經由一控制線243自系統控制單元20供應之一選擇控制信號SELAZ 而進入一導電狀態，且將像素陣列單元11中之所有垂直信號線24連接在一起。在自動歸零週期期間，系統控制單元20使所有開關241進入一導電狀態，且致使所有垂直信號線24連接在一起。
藉由藉助開關241將配置於像素陣列單元11中之所有垂直信號線24連接在一起，可在其中在OPB區域201中之所有光屏蔽像素PXG當中包含一或多個缺陷像素之一情形中抑制缺陷像素之影響。
＜偵測信號讀取操作＞ 參考圖10闡述根據第二實施例之讀取光接收裝置1之像素PX之一偵測信號VSL之操作。
藉由經反射光在每一像素PX中以光電方式轉換而產生之電荷藉由施加至第一分接頭TA之一電壓GDA及施加至第二分接頭TB之一電壓GDB而分配且累積於係電荷偵測單元之N+半導體區域71-1及71-2中。分配且累積於N+半導體區域71-1及71-2中之電荷傳送至FD 102A及FD 102B，且然後作為像素PX之偵測信號VSL藉由後續讀取操作而讀取。
首先，在自時間t11至時間t13之一自動歸零週期中，執行取消比較器185之間的臨限值變化之一自動歸零操作。
在自動歸零操作中，OPB區域201中之所有光屏蔽像素PXG之選擇電晶體107A及107B經控制為接通，且讀取光屏蔽像素PXG之一偵測信號VSLG 。光屏蔽像素PXG之偵測信號VSLG 係等效於一黑色位準之一信號。此外，藉由系統控制單元20之控制，基礎信號產生單元221之所有基礎信號產生電路141設定為接通，且自每一基礎信號產生電路141輸出一預定基礎信號BSL2 。基礎信號BSL2 係不同於第一實施例中之基礎信號BSL1 之一電壓。此外，基礎信號產生單元221中之所有開關241根據一選擇控制信號SELAZ ：Hi而設定為接通。
藉由自動歸零操作，在自時間t11至時間t12之一穩定週期中，一輸入信號VSLIN 及一參考信號RAMP輸入至比較電路32之比較器185。此處，輸入信號VSLIN 係其中光屏蔽像素PXG之偵測信號VSLG 與自基礎信號產生電路141輸出之基礎信號BSL2 加總在一起之一信號。輸入信號VSLIN 及參考信號RAMP轉變以便變成一預定基礎電壓V1’，且在時間t13之前重合。藉此，取消比較器185之間的臨限值變化。
在自動歸零週期結束處之時間t13處，OPB區域201中之所有光屏蔽像素PXG之選擇電晶體107A及107B、基礎信號產生單元221之所有基礎信號產生電路141及開關241以及比較電路單元16之所有比較電路32之開關183及184設定為關斷。
自時間t13至時間t15之下一週期係一計數週期，其中讀取且計數待讀取像素PX之一類比偵測信號VSL，且藉此將其轉換為一數位值。
在時間t13處，待讀取像素PX之選擇電晶體107A及107B設定為接通，且自參考信號產生單元18輸出之參考信號RAMP之電壓設定為與自動歸零操作中之基礎電壓V1’偏移一預定電位之一電壓V2’。
藉此，在自時間t13至時間t14之一穩定週期中，輸入至比較電路32之比較器185之第一輸入端子之輸入信號VSLIN 轉變為像素PX之偵測信號VSL之一電壓V3’，且輸入至第二輸入端子之參考信號RAMP轉變為電壓V2’。
在自時間t14至時間t15之下一週期中，一時脈信號AD_CLK自系統控制單元20供應至計數器33，且在自比較器185供應一比較結果信號COM_Out：Hi時之週期期間，計數器33基於時脈信號AD_CLK執行計數。
在時間t15處，若輸入信號VSLIN 與參考信號RAMP之電壓重合且比較結果信號COM_Out轉變為Lo，則計數器33停止計數。計數結果係待讀取像素PX之偵測信號VSL之一經A/D轉換值。此後，藉由水平掃描電路19之控制，偵測信號VSL之經A/D轉換值在一預定時序處輸出至信號處理單元21。
如上文，在光接收裝置1之第二實施例中，基礎信號產生單元221提供於OPB區域201中。基礎信號產生單元221包含複數個光屏蔽像素PXG，且在執行自動歸零操作之情況下將其中由複數個光屏蔽像素PXG中之每一者輸出之指示一黑色位準之一偵測信號VSLG 與由基礎信號產生電路141輸出之一基礎信號BSL2 加總在一起之一信號作為一零重設信號供應至比較電路32之比較器185。
比較電路32之比較器185藉由使用偵測信號VSLG 與基礎信號BSL2 之總和信號作為一零重設信號而執行自動歸零操作。藉此，可取消比較器185之間的臨限值變化，且比較器185可輸出其中消除元素變化之偵測信號VSL。
此外，在自動歸零操作期間作為一輸入信號VSLIN 供應至比較器185之零重設信號係其中由光屏蔽像素PXG輸出之等效於一黑色位準之一偵測信號VSLG 被視為一基礎之一信號；因此，在計數週期之開始時間處像素PX之參考信號RAMP之電壓V2’與偵測信號VSL之電壓V3’之間的差Vdif ’可設定為小於第一實施例中之差Vdif (Vdif ’ ＜ Vdif )，且可防止計數週期比必需的長。換言之，可適當地設定計數週期中之最大計數值。可將臨限值變化抑制為僅用於形成光接收裝置1之一晶片之平面內變化。
此外，在自動歸零週期期間，基礎信號產生單元221中之所有開關241設定為接通，且所有垂直信號線24連接在一起；藉此，甚至在其中在OPB區域201中之所有光屏蔽像素PXG當中包含缺陷像素之一情形中，可將其中抑制缺陷像素之影響之偵測信號VSLG 輸出至比較電路32。
應注意，在上文所闡之第二實施例述中，闡述包含輸出一偵測信號VSLG 之光屏蔽像素PXG及輸出一基礎信號BSL2 之基礎信號產生電路141之一組態作為對應於一個比較電路32之基礎信號產生單元221之一組態；然而，可省略基礎信號產生電路141。在此情形中，在自動歸零操作中，僅將來自光屏蔽像素PXG之一偵測信號VSLG 作為一輸入信號VSLIN 供應至比較器185之第一輸入端子；因此，光屏蔽像素PXG等效於在執行自動歸零操作之情況下產生一零重設信號之一零重設信號產生電路。
此外，在上文所闡述之第二實施例中，提及OPB區域201中之光屏蔽像素PXG沿水平方向具有與像素陣列單元11之像素PX (有效像素)相同數目的行且沿垂直方向具有兩個列以對應於有效像素區域中沿垂直方向之兩個列。然而，沿垂直方向，一個列係可能的，或者三個或更多列係可能的。藉由在OPB區域201中配置較大數目個光屏蔽像素PXG，在自動歸零操作中可更多地抑制在其中在OPB區域201中之光屏蔽像素PXG當中包含缺陷像素之一情形中缺陷像素之影響。
在光接收裝置1之第一實施例與第二實施例兩者中，包含基礎信號產生電路141或光屏蔽像素PXG中之至少一者之一零重設信號產生電路在其中比較電路32之比較器185執行自動歸零操作之情況下產生且供應一零重設信號，且藉此可輸出其中消除比較器185之間的元素變化之偵測信號VSL。因此，可產生具有經抑制元素變化之距離資訊。
＜3.修改實例＞ ＜垂直信號線之數目＞ 在上文所闡述之實施例中之每一者中，光接收裝置1具有其中針對像素陣列單元11之一個像素行配置四個垂直信號線24A至24D且同時輸出沿垂直方向毗鄰之兩個列之一第一像素PX及一第二像素PX之四個偵測信號VSL之一組態。亦即，光接收裝置1具有其中同時輸出第一像素PX之第一分接頭TA之一偵測信號VSL0及第二分接頭TB之一偵測信號VSL1以及第二像素PX之第一分接頭TA之一偵測信號VSL2及第二分接頭TB之一偵測信號VSL3之一組態。
然而，舉例而言，如圖11中所展示，可採用其中針對像素陣列單元11之一個像素行配置兩個垂直信號線24A及24B之一組態，且可採用其中以一個列為單位按行順序輸出像素PX之第一分接頭TA之偵測信號VSL0及第二分接頭TB之偵測信號VSL1之一組態。在此情形中，如圖11中所展示，在一列基礎上自垂直掃描電路13供應一重設驅動信號RST、一FD驅動信號FDG、一傳送驅動信號TRG及一選擇信號SEL。
在如同圖5中所展示之其中針對一個像素行配置四個垂直信號線24A至24D之一組態實例中，可以高速執行整個像素陣列單元11之偵測信號VSL之讀取，但垂直信號線24之數目係大的。
另一方面，在如同圖11中之其中針對一像素行配置兩個垂直信號線24A及24B之一組態實例中，儘管整個像素陣列單元11之偵測信號VSL之讀取係慢的，但垂直信號線24之數目可減少。
＜閘極電極結構之像素＞ 在上文所闡述之實施例中之每一者中，光接收裝置1之像素PX具有其中將一預定電壓GDA或GDB直接施加至半導體基板61之P+半導體區域73-1及73-2中之每一者且將藉由光電轉換產生之一信號電荷(電子)傳送至作為一電荷偵測單元之N+半導體區域71-1或71-2之一CAPD結構。
然而，本發明技術之一實施例可不僅應用於CAPD結構之一像素PX，而且應用於其中藉由兩個傳送電晶體將由一光電二極體產生之一信號電荷(電子)分配至作為電荷累積單元之兩個FD之一閘極電極結構之一像素PX。
圖12展示其中像素PX具有一閘極電極結構之一情形中之像素PX之一等效電路。
像素PX可具有類似於圖4中所展示之CAPD結構之像素PX之一組態，惟一光電二極體301形成於半導體基板61中除外。在閘極電極結構之像素PX中，將由光電二極體301產生之一電荷傳送至FD 102A及102B之傳送電晶體101A及101B等效於第一分接頭TA及第二分接頭TB。
＜4.測距模組之組態實例＞ 圖13係圖解說明使用上文所闡述之光接收裝置1輸出距離量測資訊之測距模組之組態實例之一方塊圖。
測距模組500包含一光發射單元511、一光發射控制單元512及一光接收單元513。
光發射單元511具有發射具有一預定波長之光之一光源，且以亮度週期地改變之照射光照射物件。舉例而言，光發射單元511具有發射具有在780 nm至1000 nm之一範圍內之一波長之紅外光之一發光二極體作為一光源，且與自光發射控制單元512供應之一矩形波之一光發射控制信號CLKp同步地產生照射光。
應注意，光發射控制信號CLKp不限於矩形波，只要控制信號CLKp係一週期性信號即可。舉例而言，光發射控制信號CLKp可係一正弦波。
光發射控制單元512將光發射控制信號CLKp供應至光發射單元511及光接收單元513且控制照射光之一照射時序。光發射控制信號CLKp之一頻率係(舉例而言) 20兆赫(MHz)。應注意，光發射控制信號CLKp之頻率不限於20兆赫(MHz)，且可係5兆赫(MHz)或諸如此類。
光接收單元513接收自物件反射之經反射光，根據一光接受結果計算每一像素之距離資訊，產生其中將對應於至物件(拍攝對象)之距離之一深度值儲存為一像素值之一深度影像，且輸出該深度影像。
根據第一實施例或第二實施例之光接收裝置1用於光接收單元513，且舉例而言，充當光接收單元513之光接收裝置1基於光發射控制信號CLKp依據由像素陣列單元11之每一像素PX之信號提取單元65-1及65-2中之每一者之每一電荷偵測單元(N+半導體區域71)偵測之一信號強度而計算每一像素之距離資訊。
如上文所闡述，根據第一實施例或第二實施例之光接收裝置1能夠經併入作為測距模組500之光接收單元513，該測距模組藉由間接ToF方法獲得且輸出與至拍攝對象之距離相關聯之資訊。因此，可能改良測距模組500之一距離量測特性。
＜5.電子設備之組態實例＞ 應注意，光接收裝置1可用於如上文所闡述之一測距模組，且此外可用於(舉例而言)各種電子設備，諸如成像裝置，諸如包含一距離量測功能之數位靜態相機及數位視訊攝影機，及包含一距離量測功能之智慧型電話。
圖14係展示作為本發明技術之一實施例應用到的一電子設備之一智慧型電話之一組態實例之一方塊圖。
在一智慧型電話601中，如圖14中所展示，一測距模組602、一成像裝置603、一顯示器604、一揚聲器605、一麥克風606、一通信模組607、一感測器單元608、一觸控面板609及一控制單元610經由一匯流排611連接在一起。此外，在控制單元610中，一CPU執行程式；因此，控制單元610具有作為一應用程式處理單元621及一作業系統處理單元622之一功能。
圖13之測距模組500用作測距模組602。舉例而言，測距模組602放置於智慧型電話601之前表面上，且執行至作為一物件之智慧型電話601之一使用者之距離之量測；藉此，可輸出使用者之面部、一手、一手指或諸如此類之表面形狀之深度值作為一距離量測結果。
成像裝置603放置於智慧型電話601之前表面上；且將智慧型電話601之使用者作為一拍攝對象來成像，且藉此獲取其中將使用者拍照之一影像。應注意，儘管未圖解說明，但其中一成像裝置603另外放置於智慧型電話601之背表面上之一組態亦係可能的。
顯示器604顯示用於執行應用程式處理單元621及作業系統處理單元622之處理之一操作螢幕、由成像裝置603擷取之一影像等等。舉例而言，當藉助於智慧型電話601執行一電話呼叫時，揚聲器605及麥克風606輸出另一方之聲音且收集使用者之聲音。
通信模組607經由一通信網(諸如網際網路、一公共電話網路、用於無線行動物件(諸如稱作一4G線或一5G線之物)之一廣域通信網或者一廣域網路(WAN)或一區域網路(LAN))執行網路通信、短距離無線通信(諸如藍芽(註冊商標))或近場通信(NFC)，或諸如此類。感測器單元608感測速度、加速度、接近度等等，且觸控面板609獲取使用者在顯示於顯示器604上之一操作螢幕上之一觸控操作。
應用程式處理單元621執行用於藉助於智慧型電話601提供各種服務之處理。舉例而言，應用程式處理單元621可執行其中基於自測距模組602供應之深度值建立且在顯示器604上顯示其中幾乎複製使用者之一表情之一基於電腦圖形之面部之處理。此外，應用程式處理單元621可執行其中(舉例而言)基於自測距模組602供應之深度值建立一任意固體物件之三維形狀資料之處理。
作業系統處理單元622執行用於實施智慧型電話601之基礎功能及操作之處理。舉例而言，作業系統處理單元622可執行其中基於自測距模組602供應之深度值鑑認使用者之面部且釋放智慧型電話601之一鎖定之處理。此外，作業系統處理單元622可執行其中(舉例而言)基於自測距模組602供應之深度值執行辨識使用者之一手勢之處理且輸入根據手勢之各種操作之處理。
在此一智慧型電話601中，舉例而言，量測及顯示至一預定物件之距離、建立及顯示一預定物件之三維形狀資料等等之處理可藉由使用上文所闡述之測距模組500作為測距模組602來執行。
＜6.至行動物件之應用之實例＞ 根據本發明之一實施例之技術(本發明技術)可應用於各種產品。舉例而言，根據本發明之一實施例之技術實施為安裝於任一類型之行動物件(諸如汽車、電動交通工具、混合電動交通工具、摩托車、自行車、個人行動工具、飛機、無人機、輪船及機器人)上之裝置。
圖15係繪示作為根據本發明之一實施例之技術可應用到的一行動主體控制系統之一實例的一交通工具控制系統之示意性組態之一實例的一方塊圖。
交通工具控制系統12000包含經由一通信網路12001彼此連接之複數個電子控制單元。在圖15中所繪示之實例中，交通工具控制系統12000包含一驅動系統控制單元12010、一主體系統控制單元12020、一交通工具外資訊偵測單元12030、一交通工具內資訊偵測單元12040及一整合式控制單元12050。另外，圖解說明一微電腦12051、一聲音/影像輸出區段12052及一交通工具安裝式網路介面(I/F) 12053作為整合式控制單元12050之一功能組態。
驅動系統控制單元12010根據各種各樣的程式控制與交通工具之驅動系統相關之裝置之操作。舉例而言，驅動系統控制單元12010用作用於以下裝置之一控制裝置：一驅動力產生裝置，其用於產生交通工具之驅動力(諸如一內燃機、一驅動馬達或諸如此類)；一驅動力傳輸機構，其用於將驅動力傳輸至輪子；一操縱機構，其用於調整交通工具之操縱角度；一制動裝置，其用於產生交通工具之制動力；及諸如此類。
主體系統控制單元12020根據各種各樣的程式控制提供至一交通工具主體之各種各樣的裝置之操作。舉例而言，主體系統控制單元12020用作用於一免鑰進入系統、一智慧型鑰匙系統、一電動窗裝置或各種各樣的燈(諸如一前照燈、一備用燈、一制動燈、一轉向信號、一霧燈或諸如此類)之一控制裝置。在此情形中，自一行動裝置傳輸之作為對一鑰匙之一替代物之無線電波或各種各樣的開關之信號可輸入至主體系統控制單元12020。主體系統控制單元12020接收此等輸入無線電波或信號，且控制交通工具之一門鎖裝置、電動窗裝置、燈或諸如此類。
交通工具外資訊偵測單元12030偵測關於包含交通工具控制系統12000之交通工具外部之資訊。舉例而言，交通工具外資訊偵測單元12030與一成像區段12031連接。交通工具外資訊偵測單元12030使成像區段12031將交通工具外部之一影像成像，且接收所成像影像。基於所接收影像，交通工具外資訊偵測單元12030可執行偵測一物件(諸如一人、一交通工具、一障礙物、一符號、一道路表面上之一字符或諸如此類)之處理，或偵測至其等之一距離之處理。
成像區段12031係接收光且輸出對應於該光之一所接收光量之一電信號之一光學感測器。成像區段12031可將電信號輸出為一影像，或者可將電信號輸出為關於一經量測距離之資訊。另外，由成像區段12031接收之光可係可見光，或者可係不可見光(諸如紅外線或諸如此類)。
交通工具內資訊偵測單元12040偵測關於交通工具內部之資訊。交通工具內資訊偵測單元12040 (舉例而言)與偵測一駕駛員之狀態之一駕駛員狀態偵測區段12041連接。駕駛員狀態偵測區段12041 (舉例而言)包含將駕駛員成像之一相機。基於自駕駛員狀態偵測區段12041輸入之偵測資訊，交通工具內資訊偵測單元12040可計算駕駛員之一疲勞程度或駕駛員之一集中程度，或者可判定駕駛員是否正在打瞌睡。
微電腦12051可基於關於交通工具內部或外部之資訊(該資訊由交通工具外資訊偵測單元12030或交通工具內資訊偵測單元12040獲得)而計算驅動力產生裝置、操縱機構或制動裝置之一控制目標值，且將一控制命令輸出至驅動系統控制單元12010。舉例而言，微電腦12051可執行用於實施一先進駕駛員輔助系統(ADAS)之功能之合作控制，該等功能包含交通工具之防撞或減震、基於一尾隨距離之尾隨駕駛、交通工具速度保持駕駛、交通工具之碰撞之一警告、交通工具偏離一車道之一警告，或諸如此類。
另外，微電腦12051可基於關於交通工具外部或內部之資訊(該資訊由交通工具外資訊偵測單元12030或交通工具內資訊偵測單元12040獲得)藉由控制驅動力產生裝置、操縱機構、制動裝置或諸如此類而執行用於使交通工具在不取決於駕駛員之操作之情況下自主地行進之自動駕駛或諸如此類之合作控制。
另外，微電腦12051可基於關於交通工具外部之資訊(該資訊由交通工具外資訊偵測單元12030獲得)而將一控制命令輸出至主體系統控制單元12020。舉例而言，微電腦12051可執行用於藉由根據由交通工具外資訊偵測單元12030偵測之一前行交通工具或一迎面而來交通工具之位置來控制前照燈以便自一高光束改變為一低光束(舉例而言)而防止一炫光之合作控制。
聲音/影像輸出區段12052將一聲音及一影像中之至少一者之一輸出信號傳輸至一輸出裝置，該輸出裝置能夠在視覺上或聽覺上將資訊通知到交通工具之一佔有者或交通工具外部。在圖15之實例中，將一音訊揚聲器12061、一顯示區段12062及一儀錶板12063圖解說明為輸出裝置。顯示區段12062可(舉例而言)包含一車載顯示器及一抬頭顯示器中之至少一者。
圖16係繪示成像區段12031之安裝位置之一實例之一圖式。
在圖16中，作為成像區段12031之交通工具12100包含成像區段12101、12102、12103、12104及12105。
成像區段12101、12102、12103、12104及12105 (舉例而言)安置於交通工具12100之一前鼻、側視鏡、一後保險桿及一後門上之位置處以及交通工具內部內之一擋風玻璃之一上部分上之一位置處。提供至前鼻之成像區段12101及提供至交通工具內部內之擋風玻璃之上部分之成像區段12105主要獲得交通工具12100之前面之一影像。提供至側視鏡之成像區段12102及12103主要獲得交通工具12100之側面之一影像。提供至後保險桿或後門之成像區段12104主要獲得交通工具12100之後面之一影像。由成像區段12102及12105獲得的交通工具之前面之影像主要用於偵測一前行交通工具、一行人、一障礙物、一信號、一交通符號、一車道或諸如此類。
附帶地，圖16繪示成像區段12101至12104之拍照範圍之一實例。一成像範圍12111表示提供至前鼻之成像區段12101之成像範圍。成像範圍12112及12113分別表示提供至側視鏡之成像區段12102及12103之成像範圍。一成像範圍12114表示提供至後保險桿或後門之成像區段12104之成像範圍。藉由疊加由成像區段12101至12104 (舉例而言)成像之影像資料而獲得如自上方觀看之交通工具12100之一鳥瞰影像。
成像區段12101至12104中之至少一者可具有獲得距離資訊之一功能。舉例而言，成像區段12101至12104中之至少一者可係由複數個成像元件構成之一立體攝影機，或者可係具有用於相位差偵測之像素之一成像元件。
舉例而言，微電腦12051可基於自成像區段12101至12104獲得之距離資訊而判定至成像範圍12111至12114內之每一三維物件之一距離及該距離之一時間改變(相對於交通工具12100之相對速度)，且藉此提取存在於交通工具12100之一行進路徑上且以一預定速度(舉例而言，等於或超過0千米/小時)沿與交通工具12100實質上相同之方向行進之一最近三維物件(特定而言)作為一前行交通工具。此外，微電腦12051可提前設定待在一前行交通工具前面保持之一尾隨距離，且執行自動制動控制(包含尾隨停止控制)、自動加速控制(包含尾隨開始控制)或諸如此類。因此，可能執行用於使交通工具在不取決於駕駛員之操作之情況下自主地行進之自動駕駛或諸如此類之合作控制。
舉例而言，微電腦12051可基於自成像區段12101至12104獲得之距離資訊將關於三維物件之三維物件資料分類成一兩輪交通工具、一標準大小交通工具、一大型交通工具、一行人、一電線桿及其他三維物件之三維物件資料，提取經分類三維物件資料，且使用所提取三維物件資料來自動避開一障礙物。舉例而言，微電腦12051將交通工具12100周圍之障礙物識別為交通工具12100之駕駛員可視覺上辨識之障礙物及交通工具12100之駕駛員難以視覺上辨識之障礙物。然後，微電腦12051判定指示與每一障礙物碰撞之一風險之一碰撞風險。在其中碰撞風險等於或高於一設定值且因此存在一碰撞可能性之一情況中，微電腦12051經由音訊揚聲器12061或顯示區段12062將一警告輸出至駕駛員，且經由驅動系統控制單元12010執行強制減速或避開操縱。微電腦12051可藉此輔助駕駛以避免碰撞。
成像區段12101至12104中之至少一者可係偵測紅外線之一紅外線相機。微電腦12051可(舉例而言)藉由判定在成像區段12101至12104之所成像影像中是否存在一行人而辨識一行人。一行人之此辨識係(舉例而言)藉由提取作為紅外線相機之成像區段12101至12104之所成像影像中之特性點之一程序及藉由對表示物件之輪廓之一連串特性點執行圖案匹配處理而判定其是否是行人之一程序而執行。當微電腦12051判定在成像區段12101至12104之所成像影像中存在一行人且因此辨識該行人時，聲音/影像輸出區段12052控制顯示區段12062，使得顯示用於強調之一正方形輪廓線以便疊加於所辨識行人上。聲音/影像輸出區段12052亦可控制顯示區段12062，使得在一所要位置處顯示表示行人之一圖標或諸如此類。
上文中，闡述根據本發明之技術可應用到的一交通工具控制系統之一實例。根據本發明之技術可應用於上文所闡述之組態之交通工具外資訊偵測單元12030或成像區段12031。具體而言，光接收裝置1或測距模組500可用於交通工具外資訊偵測單元12030或成像區段12031之一距離偵測處理區塊。藉由將根據本發明之技術應用於交通工具外資訊偵測單元12030或成像區段12031，可以高準確度量測距一物件(諸如一人、一轎車、一障礙物、一標誌或道路表面上之一字符)之距離；因此，可藉由使用所獲得距離資訊而減輕駕駛員之疲勞，且可提高駕駛員或交通工具之安全程度。
本發明技術之實施例不限於上文所闡述之實施例，且在不背離本發明技術之主旨之情況下，各種更改係可能的。
此外，儘管在上文所闡述之光接收裝置1中闡述其中電子用作信號載波之一實例，但藉由光電轉換產生之電洞可用作信號載波。在此一情形中，用於偵測信號載波之一電荷偵測單元可包含一P+半導體區域，且用於在一基板中產生一電場之一電壓施加單元可包含一N+半導體區域，使得在提供於信號提取單元中之電荷偵測單元中偵測作為信號載波之電洞。
舉例而言，在上文所闡述之光接收裝置1中，可採用其中組合實施例中之所有或某些實施例之一形式。
應注意，本說明書中所闡述之效應僅係實例且並非限制性效應，且可存在除本說明書中所闡述之效應之外的效應。
另外，本發明技術亦可如下組態。
(1) 一種光接收裝置，其包含：一像素，其包含 一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及 一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷； 一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號； 一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號； 一第一零重設信號產生電路，其經組態以在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第一比較電路之一第一零重設信號；及 一第二零重設信號產生電路，其經組態以在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第二比較電路之一第二零重設信號。
(2) 如(1)之光接收裝置， 其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路中之每一者包含一源極隨耦器電路。
(3) 如(1)之光接收裝置， 其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路中之每一者包含經組態為被屏蔽光之該像素之一光屏蔽像素。
(4) 如(1)之光接收裝置， 其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路中之每一者包含經組態為被屏蔽光之該像素之一光屏蔽像素及一源極隨耦器電路。
(5) 如(3)或(4)之光接收裝置，其進一步包含： 一像素陣列單元，複數個該等像素二維配置於該像素陣列單元中； 垂直信號線，其各自經組態以沿一垂直方向傳輸該像素之該第一偵測信號或該第二偵測信號；及 開關，其各自經組態以在執行該自動歸零操作時連接沿一水平方向毗鄰之任意界定之兩個垂直信號線。
(6) 如(3)或(4)之光接收裝置，其進一步包含： 一像素陣列單元，像素二維配置於該像素陣列單元中；及 四個垂直信號線，其經組態以傳輸一個像素行中沿一垂直方向毗鄰之兩個像素之該等第一及第二偵測信號， 其中該光接收裝置包含兩個列之該等像素之該等第一及第二偵測信號使得同時讀取兩個信號。
(7) 一種用於控制一光接收裝置之方法， 其中一光接收裝置包含 一像素，其包含 一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及 一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷， 一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號，及 一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號 在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生一第一零重設信號且將該第一零重設信號供應至該第一比較電路，且 在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生一第二零重設信號且將該第二零重設信號供應至該第二比較電路。
(8) 一種電子設備，其包含： 一光接收裝置，其包含 一像素，其包含 一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及 一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷， 一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號， 一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號， 一第一零重設信號產生電路，其經組態以在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第一比較電路之一第一零重設信號，及 一第二零重設信號產生電路，其經組態以在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第二比較電路之一第二零重設信號。
(9) 一種光接收裝置，其包含： 一像素，其包含 一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及 一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷； 一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號； 一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號； 一第一垂直信號線，其經組態以將該像素之該第一偵測信號傳輸至該第一比較電路； 一第二垂直信號線，其經組態以將該像素之該第二偵測信號傳輸至該第二比較電路； 一第一零重設信號產生電路，其連接至該第一垂直信號線；及 一第二零重設信號產生電路，其連接至該第二垂直信號線， 其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路連接至同一控制線，且 根據該第一偵測信號與該第二偵測信號之間的一差計算對應於至一拍攝對象之一距離之一深度值。
1:光接收裝置 11:像素陣列單元 12:分接頭驅動電路 13:垂直掃描電路 14:基礎信號產生單元 15:恆定電流源電路單元 16:比較電路單元 17:計數器單元 18:參考信號產生單元 19:水平掃描電路 20:系統控制單元 21:信號處理單元 22:資料儲存單元 23A:控制線 23B:控制線 24:垂直信號線 24A-24D:垂直信號線 25:水平信號線 26:輸出端子 31:恆定電流源 32:比較電路 33:計數器 61:半導體基板 62:晶片上透鏡 63:像素間光阻擋膜 65-1:信號提取單元 65-2:信號提取單元 71-1:N+半導體區域 71-2:N+半導體區域 72-1:N−半導體區域 72-2:N−半導體區域 73-1:P+半導體區域 73-2:P+半導體區域 74-1:P−半導體區域 74-2:P−半導體區域 75:固定電荷膜 91:多層互連層 92:層間絕緣膜 93:電壓施加互連件 94:反射部件 95:信號提取互連件 96-1:互連件 96-2:互連件 101A:傳送電晶體 101B:傳送電晶體 102A:FD 102B:FD 103A:額外電容 103B:額外電容 104A:切換電晶體 104B:切換電晶體 105A:重設電晶體 105B:重設電晶體 106A:放大電晶體 106B:放大電晶體 107A:選擇電晶體 107B:選擇電晶體 121-124:控制線 141:基礎信號產生電路 161:放大電晶體 162:選擇電晶體 163:控制線 164:控制線 171:開關 172:電容器 173:負載電晶體 181:電容器 182:電容器 183:開關 184:開關 185:比較器 186:感測放大器 201:OPB區域 221:基礎信號產生單元 241:開關 242:控制線 243:控制線 301:光電二極體 500:測距模組 511:光發射單元 512:光發射控制單元 513:光接收單元 601:智慧型電話 602:測距模組 603:成像裝置 604:顯示器 605:揚聲器 606:麥克風 607:通信模組 608:感測器單元 609:觸控面板 610:控制單元 611:匯流排 621:應用程式處理單元 622:作業系統處理單元 12000:交通工具控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:主體系統控制單元 12030:交通工具外資訊偵測單元 12031:成像區段 12040:交通工具內資訊偵測單元 12041:駕駛員狀態偵測區段 12050:整合式控制單元 12051:微電腦 12052:聲音/影像輸出區段 12053:交通工具安裝式網路介面 12061:音訊揚聲器 12062:顯示區段 12063:儀錶板 12100:交通工具 12101-12105:成像區段 12111-12114:成像範圍 A-A’:線 AD_CLK:時脈信號 B-B’:線 BSL1:基礎信號 BSL2:基礎信號/預定基礎信號 CLKp:光發射控制信號/控制信號 COM_Out:比較結果信號 FDG:FD驅動信號 GDA:預定電壓/電壓 GDB:預定電壓/電壓 M1-M5:金屬膜 PX:像素/第一像素/第二像素 PX1-PX4:像素 PXG:光屏蔽像素 RAMP:參考信號 RST:重設驅動信號 SEL:選擇信號 SELAZ:選擇控制信號 SELst:選擇信號 t1-t5:時間 t11-t15:時間 TA:第一分接頭 TB:第二分接頭 TRG:傳送驅動信號 V1:預定基礎電壓/基礎電壓 V1’:預定基礎電壓/基礎電壓 V2:電壓 V2’:電壓 V3:電壓 V3’:電壓 VDD:重設電壓 Vdif:差 Vdif’:差 VSL:偵測信號/類比偵測信號 VSL0-VSL3:偵測信號 VSLG:偵測信號 VSLIN:輸入信號
圖1係展示本發明技術之一實施例應用到的一光接收裝置之一第一實施例之一組態實例的一方塊圖； 圖2係提供於一像素陣列單元中之一像素之剖面圖； 圖3係提供於一像素陣列單元中之一像素之一平面圖； 圖4係展示一像素之一等效電路之一圖式； 圖5係展示一像素陣列單元之一電路組態實例之一圖式； 圖6係展示圖1之一基礎位準產生單元等之一詳細組態實例之一圖式； 圖7係闡述第一實施例中之讀取一像素之一偵測信號之一操作之一圖式； 圖8係展示本發明技術之一實施例應用到的一光接收裝置之一第二實施例之一組態實例的一方塊圖； 圖9係展示圖8之一基礎位準產生單元等之一詳細組態實例之一圖式； 圖10係闡述第二實施例中之讀取一像素之一偵測信號之一操作之一圖式； 圖11係展示垂直信號線之另一組態實例之一圖式； 圖12係展示一像素之另一組態實例之一圖式； 圖13係圖解說明一測距模組之一組態實例之一方塊圖； 圖14係展示作為本發明技術之一實施例應用到的一電子設備之一智慧型電話之一組態實例的一方塊圖； 圖15係繪示一交通工具控制系統之示意性組態之一實例之一方塊圖；及 圖16係幫助解釋一交通工具外資訊偵測區段及一成像區段之安裝位置之一實例之一圖式。
1:光接收裝置
11:像素陣列單元
12:分接頭驅動電路
13:垂直掃描電路
14:基礎信號產生單元
15:恆定電流源電路單元
16:比較電路單元
17:計數器單元
18:參考信號產生單元
19:水平掃描電路
20:系統控制單元
21:信號處理單元
22:資料儲存單元
23A:控制線
23B:控制線
24:垂直信號線
25:水平信號線
26:輸出端子
31:恆定電流源
32:比較電路
33:計數器
FDG:FD驅動信號
GDA:預定電壓/電壓
GDB:預定電壓/電壓
PX:像素
RAMP:參考信號
RST:重設驅動信號
SEL:選擇信號
TA:第一分接頭
TB:第二分接頭
TRG:傳送驅動信號

Claims (9)

  1. 一種光接收裝置，其包括：一像素，其包含一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷；一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號；一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號；一第一零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第一比較電路之間之一第一垂直信號線且經組態以在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第一比較電路之一第一零重設信號；及一第二零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第二比較電路之間之一第二垂直信號線且經組態以在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第二比較電路之一第二零重設信號。
  2. 如請求項1之光接收裝置，其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路中之每一者包含一源極隨耦器電路。
  3. 如請求項1之光接收裝置，其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路中之每一者包含經組態為被屏蔽光之該像素之一光屏蔽像素。
  4. 如請求項1之光接收裝置，其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路中之每一者包含經組態為被屏蔽光之該像素之一光屏蔽像素及一源極隨耦器電路。
  5. 如請求項3之光接收裝置，其進一步包括：一像素陣列單元，複數個該等像素二維配置於該像素陣列單元中；及開關，其各自經組態以在執行該自動歸零操作時連接沿一水平方向毗鄰之該第一垂直信號線及該第二垂直信號線。
  6. 如請求項1之光接收裝置，其進一步包括：一像素陣列單元，像素二維配置於該像素陣列單元中；及四個垂直信號線，其由兩條該第一垂直信號線及兩條該第二垂直信號線組成且經組態以傳輸一個像素行中沿一垂直方向毗鄰之兩個像素之該等第一及第二偵測信號，其中該光接收裝置包含兩個列之該等像素之該等第一及第二偵測信號使得同時讀取兩個信號。
  7. 一種用於控制一光接收裝置之方法，其中一光接收裝置包含一像素，其包含一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號，一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號，一第一零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第一比較電路之間之一第一垂直信號線，及一第二零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第二比較電路之間之一第二垂直信號線，其中該第一零重設信號產生電路在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生一第一零重設信號且將該第一零重設信號供應至該第一比較電路，且其中該第二零重設信號產生電路在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生一第二零重設信號且將該第二零重設信號供應至該第二比較電路。
  8. 一種電子設備，其包括： 一光接收裝置，其包含一像素，其包含一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號，一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號，一第一零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第一比較電路之間之一第一垂直信號線且經組態以在該第一比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第一比較電路之一第一零重設信號，及一第二零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第二比較電路之間之一第二垂直信號線且經組態以在該第二比較電路執行一自動歸零操作時產生供應至該第二比較電路之一第二零重設信號。
  9. 一種光接收裝置，其包括：一像素，其包含一第一分接頭，其經組態以偵測由一光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷，及一第二分接頭，其經組態以偵測由該光電轉換單元以光電方式轉換之一電荷； 一第一比較電路，其經組態以比較由該第一分接頭偵測之一第一偵測信號與一參考信號；一第二比較電路，其經組態以比較由該第二分接頭偵測之一第二偵測信號與該參考信號；一第一垂直信號線，其經組態以將該像素之該第一偵測信號傳輸至該第一比較電路；一第二垂直信號線，其經組態以將該像素之該第二偵測信號傳輸至該第二比較電路；一第一零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第一比較電路之間之該第一垂直信號線；及一第二零重設信號產生電路，其連接至該像素及該第二比較電路之間之該第二垂直信號線，其中該第一零重設信號產生電路及該第二零重設信號產生電路連接至同一控制線，且根據該第一偵測信號與該第二偵測信號之間的一差計算對應於至一拍攝對象之一距離之一深度值。
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