固体摄像装置的驱动方法制造方法及图纸

固体摄像装置(1000)的单位像素，具备：光电转换部，接受来自对象物(600)的反射光，并且，将该反射光转换为电荷；电荷排出部，排出光电转换部的电荷；曝光复位部，对向光电转换部的电荷的蓄积定时以及向电荷排出部的电荷的排出定时进行切换；n个(n为自然数)电荷蓄积部，蓄积电荷；以及n个(n为自然数)读出部，用于进行电荷的读出，固体摄像装置(1000)的驱动方法，进行具有如下步骤的曝光序列，即：曝光开始步骤，使读出部成为导通状态后经过规定的期间后，使曝光复位部成为非导通状态，使光电转换部开始曝光；以及曝光结束步骤，在开始该曝光后，使读出部成为非导通状态的规定的期间之前，使曝光复位部成为导通状态，使光电转换部结束曝光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体摄像装置的驱动方法
本专利技术涉及，用于测距摄像的固体摄像装置的驱动方法。
技术介绍
检测物体的多个方式之中，利用光到测量对象物往返的飞行时间进行测距的TOF(timeofflight)方式已经被周知。专利文献1公开一种距离图像传感器，针对两个不同信号蓄积单元，与来自光源的光的断续工作同步以互不相同的相位传送电荷来进行信号蓄积，根据蓄积信号的分配比求出到对象物的距离，进而，针对第三信号蓄积单元进行只有背景光的信号蓄积，从而进行背景光消除，来排除背景光的影响。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004－294420号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在一般的脉冲TOF法中，在将从脉冲宽度Tp的照射光的上升时刻开始的第一曝光期间设为T1、将照射光的下降时刻开始的第二曝光期间设为T2、将照射光OFF的状态下执行的第三曝光期间设为T3的情况下，曝光期间T1至T3，被设定为与脉冲宽度Tp相同的长度。并且，若将在第一曝光期间T1由摄像部获得的信号量设为A0、将在第二曝光期间T2由摄像部获得的信号量设为A1、将在第三曝光期间T3由摄像部获得的信号量设为A2、将光速(299,792,458m/s)设为c，则由以下的算式得到距离L。L＝c×Tp/2×{(A1－A2)/(A0－A2+A1－A2)}并且，用于该TOF方式的测距摄像装置的固体摄像装置，反复多次进行针对照射光的一个周期进行的取样。在所述TOF方式中，如下表示测距范围D。D＝c×Tp/2另一方面，在专利文献1中，若考虑获得背景光的像素，则将三个像素作为一个测距单位计算距离，计算距离的一个测距单位大，难以实现摄像元件的小型化。进而，一个像素仅具有一个电荷蓄积部，因此，若光源的脉冲宽度(To)变大，则测距范围D变大，但是，距离分辨率降低。也就是说，测距精度与光源的脉冲宽度(To)成反比例，若为了扩大测距范围(界限)D而使光源的脉冲宽度(To)变大，反而，测距精度变低。进而，起因于每个像素的制造不均匀所产生的背景光的信号不均匀的测距不均匀变大。鉴于所述课题，本专利技术的目的在于，提供小型且高测距精度、并且获得实现宽广的测距范围的测距信号的固体摄像装置的其驱动方法。用于解决课题的手段为了解决所述问题，本专利技术的实施方案之一涉及的固体摄像装置的驱动方法，其特征是，该测距摄像用于测量与具有规定的脉冲宽度的脉冲光照射的对象物的距离，所述固体摄像装置具备，被配置在半导体基板的单位像素，所述单位像素，具备：光电转换部，接受来自所述对象物的反射光，并且，将该反射光转换为电荷；电荷排出部，排出所述光电转换部的电荷；曝光复位部，对向所述光电转换部的所述电荷的蓄积定时以及从所述光电转换部向所述电荷排出部的所述电荷的排出定时进行切换；n个电荷蓄积部，蓄积所述光电转换部的电荷，其中，n为自然数；以及n个读出部，被配置在所述光电转换部与所述电荷蓄积部之间，用于进行从所述光电转换部向所述电荷蓄积部的所述电荷的读出，其中，n为自然数，所述固体摄像装置的驱动方法，进行具有如下步骤的曝光序列，即：曝光开始步骤，使所述读出部成为导通状态后经过规定的期间后，使所述曝光复位部成为非导通状态，使所述光电转换部开始曝光；以及曝光结束步骤，在开始所述曝光后，使所述读出部成为非导通状态的规定的期间之前，使所述曝光复位部成为导通状态，使所述光电转换部结束曝光。专利技术的效果根据本专利技术涉及的固体摄像装置的其驱动方法，小型且高测距精度、并且能够获得实现宽广的测距范围的测距信号。附图说明图1是示出实施例1涉及的固体摄像装置的概略结构的一个例子的功能框图。图2是示出实施例1涉及的固体摄像装置的测距像素的电路结构的图。图3是实施例1涉及的单位像素的截面结构图。图4A是实施例1涉及的固体摄像装置的近距离测量的测距驱动时序图。图4B是实施例1涉及的固体摄像装置的中距离测量的测距驱动时序图。图4C是实施例1涉及的固体摄像装置的远距离测量的测距驱动时序图。图4D是示出近距离测量、中距离测量以及远距离测量中获得的信号的组合的图。图5是示出实施例1涉及的单位像素的测距驱动时的像素电位分布的转变状态的图。图6A是示出实施例1涉及的固体摄像装置能够缩小光学尺寸的图。图6B是示出实施例1涉及的固体摄像装置能够扩大单位像素尺寸的图。图7A是实施例1的变形例涉及的固体摄像装置的远远距离测量的测距驱动时序图。图7B是追加了远远距离测量中获得的信号的组合的图。图8是示出实施例2涉及的固体摄像装置的测距像素的电路结构的图。图9A是实施例2涉及的固体摄像装置的近距离测量的测距驱动时序图。图9B是实施例2涉及的固体摄像装置的中距离测量的测距驱动时序图。图9C是实施例2涉及的固体摄像装置的远距离测量的测距驱动时序图。图9D是示出近距离测量、中距离测量以及远距离测量中获得的信号的组合的图。图10是测距驱动的发光、曝光以及读出的序列的比较图。图11是示出实施例2涉及的单位像素的测距驱动时的像素电位分布的转变状态的图。图12A是示出实施例2涉及的固体摄像装置能够缩小光学尺寸的图。图12B是示出实施例2涉及的固体摄像装置能够将单位像素尺寸扩大为两倍的图。图12C是示出实施例2涉及的固体摄像装置能够将单位像素尺寸扩大为三倍的图。图13A是实施例2的变形例涉及的固体摄像装置的远远距离测量的测距驱动时序图。图13B是追加了远远距离测量中获得的信号的组合的图。图14是其他的实施例涉及的单位像素的截面结构图。图15A是使用三个单位像素获得测距信息的以往的测距像素的概略结构图。图15B是说明以往的测距装置的测距驱动的时序图。图16是示出以往的测距装置的测距驱动时的像素电位分布的转变状态的图。图17是示出使用三个单位像素获得测距信息的以往的测距像素的排列的图。图18是说明以往的测距装置的测距驱动的驱动定时的错开的时序图。具体实施方式(成为本专利技术的基础的知识)本专利技术人员，关于“
技术介绍
”的栏中记载的距离图像传感器，发现了会发生如下问题。以下，利用附图说明该问题。专利文献1所记载的距离图像传感器，使用三个单位像素组，针对一次的发光和其反射光，错开定时进行三个曝光，从该三个曝光信号按每三个单位像素(＝测距像素)获得距离信息。图15A是使用三个单位像素获得测距信息的以往的测距像素的概略结构图。并且，图15B是说明以往的测距装置的测距驱动的时序图。并且，图16是示出以往的测距装置的测距驱动时的像素电位分布的转变状态的图。图15A示出，三个单位像素70A、70B以及70C的构成要素，由三个单位像素70A、70B以及70C构成一个测距像素70。单位像素70A，由一个光电转换元件50A、读出栅极TG0、电荷蓄积栅极SG0、输出栅极OG0、以及曝光复位栅极PRS0构成。单位像素70B，由一个光电转换元件50B、读出栅极TG1、电荷蓄积栅极SG1、输出栅极OG1、以及曝光复位栅极PRS1构成。单位像素70C，由一个光电转换器50C、读出栅极TG2、电荷蓄积栅极SG2、输出栅极OG2、以及曝光复位栅极PRS2构成。并且，测距像素70具有，三个单位像素70A、70B以及70C所共用的浮动扩散区域(FD)61、放大晶体管63、复位晶体管64、以及选择晶体管65。在具有所述结构的测距像素70中，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像装置的驱动方法，该固体摄像装置进行用于测量与具有规定的脉冲宽度的脉冲光照射的对象物的距离的测距摄像，所述固体摄像装置具备，被配置在半导体基板的单位像素，所述单位像素，具备：光电转换部，接受来自所述对象物的反射光，并且，将该反射光转换为电荷；电荷排出部，排出所述光电转换部的电荷；曝光复位部，对向所述光电转换部的所述电荷的蓄积定时以及从所述光电转换部向所述电荷排出部的所述电荷的排出定时进行切换；n个电荷蓄积部，蓄积所述光电转换部的电荷，其中，n为自然数；以及n个读出部，被配置在所述光电转换部与所述电荷蓄积部之间，用于进行从所述光电转换部向所述电荷蓄积部的所述电荷的读出，其中，n为自然数，所述固体摄像装置的驱动方法，进行具有如下步骤的曝光序列，即：曝光开始步骤，使所述读出部成为导通状态后经过规定的期间后，使所述曝光复位部成为非导通状态，使所述光电转换部开始曝光；以及曝光结束步骤，在开始所述曝光后，使所述读出部成为非导通状态的规定的期间之前，使所述曝光复位部成为导通状态，使所述光电转换部结束曝光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.04 JP 2015-1545121.一种固体摄像装置的驱动方法，该固体摄像装置进行用于测量与具有规定的脉冲宽度的脉冲光照射的对象物的距离的测距摄像，所述固体摄像装置具备，被配置在半导体基板的单位像素，所述单位像素，具备：光电转换部，接受来自所述对象物的反射光，并且，将该反射光转换为电荷；电荷排出部，排出所述光电转换部的电荷；曝光复位部，对向所述光电转换部的所述电荷的蓄积定时以及从所述光电转换部向所述电荷排出部的所述电荷的排出定时进行切换；n个电荷蓄积部，蓄积所述光电转换部的电荷，其中，n为自然数；以及n个读出部，被配置在所述光电转换部与所述电荷蓄积部之间，用于进行从所述光电转换部向所述电荷蓄积部的所述电荷的读出，其中，n为自然数，所述固体摄像装置的驱动方法，进行具有如下步骤的曝光序列，即：曝光开始步骤，使所述读出部成为导通状态后经过规定的期间后，使所述曝光复位部成为非导通状态，使所述光电转换部开始曝光；以及曝光结束步骤，在开始所述曝光后，使所述读出部成为非导通状态的规定的期间之前，使所述曝光复位部成为导通状态，使所述光电转换部结束曝光。2.如权利要求1所述的固体摄像装置的驱动方法，所述固体摄像装置，所述单位像素，由第一单位像素以及第二单位像素构成，具备作为所述n个电荷蓄积部的第一及第二电荷蓄积部、以及作为所述n个读出部的第一及第二读出部，作为所述曝光序列，进行第一曝光序列、第二曝光序列、第三曝光序列、以及第四曝光序列，在所述第一曝光序列中，由所述第一单位像素的所述第一读出部，执行作为所述曝光开始步骤与所述脉冲光的发光的开始同步进行的第一曝光开始步骤、以及作为所述曝光结束步骤与所述脉冲光的发光的结束同步进行的第一曝光结束步骤，在所述第二曝光序列中，由所述第二单位像素的所述第一读出部，执行作为所述曝光开始步骤与所述脉冲的光发光的结束同步进行的第二曝光开始步骤、以及作为所述曝光结束步骤从所述第二曝光开始步骤经过第一规定的期间后进行的第二曝光结束步骤，在所述第三曝光序列中，由所述第一单位像素的所述第二读出部，执行作为所述曝光开始步骤从所述第二曝光开始步骤经过所述第一规定的期间后进行的第三曝光开始步骤、以及作为所述曝光结束步骤从所述第三曝光开始步骤经过所述第一规定的期间后进行的第三曝光结束步骤，在所述第四曝光序列中，由所述第二单位像素的所述第二读出部，执行作为所述曝光开始步骤从所述第三曝光开始步骤经过所述第一规定的期间后进行的第四曝光开始步骤、以及作为所述曝光结束步骤从所述第四曝光开始步骤经过所述第一规定的期间后进行的第四曝光结束步骤。3.如权利要求1或2所述的固体摄像装置的驱动方法，所述第一规定的期间是，与所述脉冲光的发光脉冲宽度相同的期间、或比该发光脉冲宽度长的期间。4.如权利要求1所述的固体摄像装置的驱动方法，所述单位像素，具备作为所述n个电荷蓄积部的第一、第二、第三及第四电荷蓄积部、以及作为所述n个读出部的第一、第二、第三及第四读出部，作为所述曝光序列，进行第一曝光序列、第二曝光序列、第三曝光序列、以及第四曝光序列，在所述第一曝光序列中，由所述单位像素的所述第一读出部，执行作为所述曝光开始步骤与所述脉冲光的第一发光的开始同步进行的第一曝光开始步骤、以及作为所述曝光结束步骤与所述脉冲光的第一发光的结束同步进行的第一曝光结束步骤，在所述第二曝光序列中，由所述单位像素的所述第三读出部，执行作为所述曝光开始步骤从所述第一曝光开始步骤经过第二规定的期间后进行的第二曝光开始步骤、以及作为所述曝光结束步骤从所述第二曝光开始步骤经过所述第二规定的期间后进行的第二曝光结束步骤，在所述第三曝光序列中，由所述单位像素的所述第二读出部，执行作为所述曝光开始步骤与所述脉冲光的第二发光的结束同步进行的第三曝光开始步骤、以及作为所述曝光结束步骤从所述第三曝光开始步骤经过第三规定的期间后进行的第三曝光结束步骤，在所述第四曝...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田徹，铃木静，清水靖之，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP