專利名稱：空間信息檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間信息檢測(cè)裝置以及適用于該裝置的光電檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
在用于生成與從對(duì)象空間接收的光量相對(duì)應(yīng)的電荷并取出該對(duì)象空間的信息作 為接收光輸出的傳統(tǒng)光電檢測(cè)器中，接收光輸出的最大值通常受到用于取出所生成的電荷 的部分的尺寸的限制。為了擴(kuò)展用于取出所生成的電荷的通道的動(dòng)態(tài)范圍，例如，在日本特開平7-22436 號(hào)公報(bào)和日本特開平7-22437號(hào)公報(bào)中提出了通過使用CCD去除除了電荷轉(zhuǎn)移通道中的信 息信號(hào)以外的不需要的電荷，并使用其余電荷作為有效電荷。根據(jù)該配置，由于不轉(zhuǎn)移不需 要的電荷，所以可通過減少電荷轉(zhuǎn)移量來減小電荷轉(zhuǎn)移通道的尺寸。然而，在該配置中，由于去除不需要的電荷是在電荷轉(zhuǎn)移通道中進(jìn)行的，所以當(dāng)通 過接收來自對(duì)象空間的光生成的不需要的電荷超過光電轉(zhuǎn)換能力時(shí)會(huì)發(fā)生所謂的飽和現(xiàn) 象。在此情況下，有可能出現(xiàn)在電荷轉(zhuǎn)移通道之前要檢測(cè)的信息丟失的情況。因此，根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的配置，可減小電荷轉(zhuǎn)移通道的尺寸。然而，存在不能減 小用于接收來自對(duì)象空間的光以生成電荷的光電轉(zhuǎn)換部分的問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的主要方面是提供一種具有高操作可靠性的空間信息檢 測(cè)裝置，該裝置能夠減小光電轉(zhuǎn)換部分的尺寸，并且即使當(dāng)通過接收來自對(duì)象空間的光生 成大量不需要的電荷時(shí)該裝置也能夠防止飽和現(xiàn)象。也就是說，本發(fā)明的空間信息檢測(cè)裝置包括發(fā)光源，被配置成將由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行 強(qiáng)度調(diào)制的信號(hào)光投射到對(duì)象空間；光電檢測(cè)部分，被配置成在與調(diào)制信號(hào)同步的定時(shí)從 對(duì)應(yīng)于從對(duì)象空間檢測(cè)的接收光量的電荷分離出恒定量的偏置成分，從而提供反映信號(hào)光 的波動(dòng)成分的接收光輸出；以及信號(hào)處理部分，被配置成通過使用接收光輸出來檢測(cè)對(duì)象 空間的空間信息。光電檢測(cè)部分包括光電轉(zhuǎn)換部分，被配置成接收來自對(duì)象空間的光以生 成電荷；電荷分離部分，被配置成從由光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出對(duì)應(yīng)于偏置成分 的規(guī)定的恒定量的不需要的電荷，其中光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷對(duì)應(yīng)于不依賴于信號(hào)光的 波動(dòng)的恒定量的偏置成分和根據(jù)信號(hào)光的波動(dòng)變化的波動(dòng)成分的總和；電荷累積部分，被 配置成累積通過從光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出不需要的電荷而獲得的殘留電荷作 為有效電荷；以及電荷取出部分，被配置成取出在電荷累積部分中累積的有效電荷作為接 收光輸出。
根據(jù)本發(fā)明，由于分離出對(duì)應(yīng)于偏置成分的恒定量的電荷作為不需要的電荷，并 且輸出對(duì)應(yīng)于波動(dòng)成分的殘留電荷作為有效電荷，所以飽和的出現(xiàn)可通過減小電荷的總量 來減少，同時(shí)反映出由光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷的增加或減少。換句話說，即使當(dāng)通過接收 來自對(duì)象空間的光生成的電荷包含大量偏置成分時(shí)，也有可能有效取出有效電荷，同時(shí)通 過只去除偏置成分防止飽和現(xiàn)象的出現(xiàn)。結(jié)果，可以得到緊湊的光電轉(zhuǎn)換部分。在傳統(tǒng)配置中，關(guān)于作為接收光輸出取出的電荷確定作為不需要的電荷分離出的 電荷的量。另一方面，在本發(fā)明中，關(guān)于從光電轉(zhuǎn)換部分提供給電荷取出部分的電荷確定不 需要的電荷的量。因此，有可能通過分離出不需要的電荷顯著減小飽和的可能性。在這點(diǎn) 上，當(dāng)通過使用電子快門的溢漏(overflow drain)來防止飽和時(shí)，以恒定的比率減少對(duì)應(yīng) 于接收光量的電荷。這意味著波動(dòng)成分被完全壓縮，并導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于波動(dòng)成分的電荷的減少。 相反，在本發(fā)明中，由于分離出偏置成分作為不需要的電荷，所以可以保持對(duì)應(yīng)于波動(dòng)成分 的電荷不變。另外，通過將通過接收來自對(duì)象空間的環(huán)境光在光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷作為不 需要的電荷去除，有可能增加從發(fā)光源投射的光和接收光輸出的貢獻(xiàn)比率。因此，當(dāng)根據(jù)從 發(fā)光源投射的光和在光電檢測(cè)部分處接收的光之間的關(guān)系檢測(cè)空間信息時(shí)，有可能靈敏地 檢測(cè)從發(fā)光源投射的光的變化，并提高空間信息的檢測(cè)準(zhǔn)確度。在本發(fā)明中，對(duì)應(yīng)于偏置成分的恒定量的電荷是指以下情況中的電荷。首先，關(guān) 于光電轉(zhuǎn)換部分在預(yù)期時(shí)間段中生成的電荷，偏置成分是指在該預(yù)期時(shí)間段中基本不隨時(shí) 間變化的成分或者在該預(yù)期時(shí)間段中基本不隨位置變化的成分。也就是說，偏置成分是指 不依賴于時(shí)間或空間的穩(wěn)定成分。例如，當(dāng)與用于投射信號(hào)光的發(fā)光源相結(jié)合地形成有源 型傳感器時(shí)，該偏置成分包含在對(duì)應(yīng)于除信號(hào)光以外的環(huán)境光的接收光量的電荷中。第二， 偏置成分是指與對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的電荷量一致的成分。第三，偏置成分是指小于 對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的電荷量的成分。第四，當(dāng)信號(hào)光的強(qiáng)度被調(diào)制，且信號(hào)光的最 小接收光量不為零時(shí)，偏置成分是指等于或小于對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量和信號(hào)光的最小 接收光量的總和的電荷量的成分。也就是說，偏置成分在大多數(shù)情況下由如存在于對(duì)象空 間中的環(huán)境光的信號(hào)光以外的光來提供。另一方面，如在使用強(qiáng)度調(diào)制的信號(hào)光的情況中， 存在偏置成分中包含隨信號(hào)光波動(dòng)的成分的情況。此外，在偏置成分中可能包含補(bǔ)償電流 (offset current)或暗電流(dark current)。假定波動(dòng)成分主要隨時(shí)間變化。然而，當(dāng)多 個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分工作時(shí)，存在波動(dòng)成分是指在相鄰的光電轉(zhuǎn)換部分之間的接收光量的差的 情況。在上述發(fā)明中，有利地，電荷分離部分和電荷累積部分是在半導(dǎo)體襯底中形成的 勢(shì)阱，且光電檢測(cè)部分還包括電荷量調(diào)節(jié)裝置，該電荷量調(diào)節(jié)裝置被配置成在電荷分離部 分和電荷累積部分之間形成勢(shì)壘，并調(diào)節(jié)通過勢(shì)壘從電荷分離部分流入電荷累積部分的電 荷的量。電荷量調(diào)節(jié)裝置有利地包括壘控制電極，布置在半導(dǎo)體襯底上以在電荷分離部分 和電荷累積部分之間形成勢(shì)壘；以及控制部分，被配置成控制對(duì)壘控制電極施加的電壓以 改變勢(shì)壘的高度?？商娲?，電荷量調(diào)節(jié)裝置可包括分離電極，布置在與半導(dǎo)體襯底上的 電荷分離部分相對(duì)應(yīng)的位置處；以及控制部分，被配置成控制對(duì)分離電極施加的電壓以改 變電荷分離部分的勢(shì)阱的深度。在該配置中，該電荷量調(diào)節(jié)裝置可通過利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體加工技術(shù)在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成電極來容易地實(shí)現(xiàn)。另外，不需要的電荷的量可通過控制對(duì)壘控制電極或 分離電極施加的電壓以改變勢(shì)壘的高度或用作電荷分離部分的勢(shì)阱的深度來容易地調(diào)節(jié)。 結(jié)果，可以累積通過在電荷分離部分和電荷累積部分之間形成的勢(shì)壘流入電荷累積部分中 的電荷作為有效電荷。另外，有利地空間信息檢測(cè)裝置還包括定時(shí)控制部分，被配置成與光電轉(zhuǎn)換部分 通過接收來自強(qiáng)度調(diào)制的光照射到的對(duì)象空間的光生成電荷的光接收時(shí)間段和通過使用 電荷分離部分和電荷累積部分從光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出不需要的電荷的稱量 時(shí)間段相關(guān)聯(lián)地確定光電轉(zhuǎn)換部分、電荷分離部分和電荷累積部分的操作定時(shí)。根據(jù)該配 置，有可在稱量時(shí)間段中從在光接收時(shí)間段中生成的電荷中分離出不需要的電荷的效果。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的空間信息檢測(cè)裝置還包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層；第 二導(dǎo)電類型的阱，形成在半導(dǎo)體層的主表面；排放部分，不需要的電荷從電荷分離部分排放 到排放部分；多個(gè)電極，布置在阱的主表面上；以及控制部分，控制部分被配置成與光電轉(zhuǎn) 換部分通過接收來自強(qiáng)度調(diào)制的光照射到的對(duì)象空間的光生成電荷的光接收時(shí)間段和從 光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出不需要的電荷的稱量時(shí)間段相關(guān)聯(lián)地控制對(duì)電極施加 的電壓。電極包括分離電極，用于在阱中形成勢(shì)阱作為電荷分離部分；累積電極，用于在 阱中形成勢(shì)阱作為電荷累積部分；以及壘控制電極，用于在電荷分離部分和電荷累積部分 之間形成勢(shì)壘。根據(jù)該配置，在稱量時(shí)間段中從光接收時(shí)間段中生成的電荷 分離出不需要 的電荷的操作可通過使用該半導(dǎo)體襯底容易地實(shí)現(xiàn)。通過排放部分從電荷分離部分排放出 從光接收時(shí)間段中生成的電荷中去除的不需要的電荷。另外，通過控制電壓施加定時(shí)可以 容易地實(shí)現(xiàn)光接收時(shí)間段和稱量時(shí)間段。另外，由于通過使用分離電極和累積電極形成作 為電荷分離部分和電荷累積部分的勢(shì)阱，且通過使用壘控制電極形成勢(shì)壘，所以得到具有 這些控制電極的設(shè)置的精煉的結(jié)構(gòu)。特別有利地，控制部分控制對(duì)分離電極和壘控制電極中的至少一個(gè)施加的電壓以 改變勢(shì)壘的高度和作為電荷分離部分形成的勢(shì)阱的深度中的至少一個(gè)，從而調(diào)節(jié)越過勢(shì)壘 從電荷分離部分流到電荷累積部分的電荷的量。在上述空間信息檢測(cè)裝置中，有利地，發(fā)光源向?qū)ο罂臻g照射由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng) 度調(diào)制的光，以具有從發(fā)光源向?qū)ο罂臻g投射該強(qiáng)度調(diào)制的光的發(fā)光時(shí)間段和不向?qū)ο罂?間投射該強(qiáng)度調(diào)制的光的暫停時(shí)間段，且光電檢測(cè)部分包括電荷量調(diào)節(jié)裝置，該電荷量調(diào) 節(jié)裝置被配置成根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部分在暫停時(shí)間段中生成的電荷量調(diào)節(jié)從對(duì)應(yīng)于在發(fā)光時(shí) 間段中獲得的接收光量的電荷中分離出的作為不需要的電荷的電荷的量。在這種情況下， 特別有利地，當(dāng)在暫停時(shí)間段中光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷量增加時(shí)，電荷量調(diào)節(jié)裝置增加 從對(duì)應(yīng)于在發(fā)光時(shí)間段中獲得的接收光量的電荷中分離出的不需要的電荷的量。根據(jù)該配置，由于根據(jù)通過在暫停時(shí)間段中接收環(huán)境光生成的電荷量來自動(dòng)確定 要分離的不需要的電荷的量，所以有可能減少環(huán)境光的影響，并且容易通過從發(fā)光源投射 的光來檢測(cè)對(duì)象空間的信息。另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，電荷分離部分和電荷累積部分是在半導(dǎo)體襯底 中形成的勢(shì)阱，在電荷分離部分和電荷累積部分之間布置壘控制電極以形成勢(shì)壘。電荷量 調(diào)節(jié)裝置根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部分在暫停時(shí)間段中生成的電荷量控制對(duì)壘控制電極施加的電壓， 以改變勢(shì)壘的高度，從而調(diào)節(jié)通過勢(shì)壘從電荷分離部分流入電荷累積部分的電荷的量?？商娲兀欣?，還在半導(dǎo)體襯底上對(duì)應(yīng)于電荷分離部分的位置處布置分離電極，且電荷量 調(diào)節(jié)裝置根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部分在暫停時(shí)間段生成的電荷量控制對(duì)分離電極施加的電壓以改 變作為電荷分離部分形成的勢(shì)阱的深度，從而調(diào)節(jié)通過勢(shì)壘從電荷分離部分流入電荷累積 部分的電荷的量。根據(jù)該配置，由于根據(jù)在暫停時(shí)間段接收到的環(huán)境光的接收光量自動(dòng)調(diào)節(jié)勢(shì)壘的 高度，并通過使用該勢(shì)壘從在發(fā)光時(shí)間段中生成的電荷中去除不需要的電荷，所以有可能 減少環(huán)境光的影響，因此容易通過從發(fā)光源投射的光來檢測(cè)對(duì)象空間的空間信息。此外，由 于光電檢測(cè)部分自動(dòng)確定勢(shì)壘的適當(dāng)高度，所以與光電檢測(cè)部分相結(jié)合地使用的外部電路 可以由相對(duì)簡(jiǎn)單的電路配置形成。在改變勢(shì)壘高度的情況下，有利地，電荷量調(diào)節(jié)裝置具有電荷保持部分，該電荷保 持部分是在半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，以保持光電轉(zhuǎn)換部分在暫停時(shí)間段中生成的電荷， 以及電荷量調(diào)節(jié)裝置對(duì)壘控制電極施加根據(jù)電荷保持部分保持的電荷量確定的電壓。在這 種情況下，進(jìn)一步有利地，電荷量調(diào)節(jié)裝置包括通過絕緣層在半導(dǎo)體襯底上對(duì)應(yīng)于電荷保 持部分的位置處形成的并且電連接到壘控制電極的保持電極?？商娲兀瑝究刂齐姌O電連 接到與作為電荷保持部分形成的電荷保持阱相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體襯底的部分也是有利的。另一方面，在改變作為電荷分離部分形成的勢(shì)阱的深度的情況下，有利地，電荷量 調(diào)節(jié)裝置具有電荷保持部分，該電荷保持部分是在半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，以保持光電 轉(zhuǎn)換部分在暫停時(shí)間段中生成的電荷，且電荷量調(diào)節(jié)裝置對(duì)分離電極施加根據(jù)電荷保持部 分保持的電荷量確定的電壓。在改變勢(shì)壘高度或勢(shì)阱深度的任一情況下，有利地，在光電轉(zhuǎn)換部分和電荷保持 部分之間的半導(dǎo)體襯底的主表面上形成柵電極，并且該柵電極被配置成控制將光電轉(zhuǎn)換部 分生成的電荷轉(zhuǎn)移到電荷保持部分的定時(shí)。根據(jù)該配置，由于通過柵電極控制將電荷從光 電轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)移到電荷保持部分的定時(shí)，所以有可能在期望的定時(shí)將該電荷轉(zhuǎn)移到電荷保 持部分。在上述空間信息檢測(cè)裝置中，當(dāng)在發(fā)光時(shí)間段中生成的電荷量達(dá)到預(yù)定的飽和水 平時(shí)，信號(hào)處理部分增加在下一個(gè)發(fā)光時(shí)間段中分離出的不需要的電荷的量也是有利的。 根據(jù)該配置，即使當(dāng)接收光輸出達(dá)到飽和水平時(shí)，在下一發(fā)光時(shí)間段也難以引起飽和。因 此，有可能提高空間信息的檢測(cè)可能性。在根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例的空間信息檢測(cè)裝置中，光電檢測(cè)部分具有多 個(gè)光電檢測(cè)單元，每個(gè)光電檢測(cè)單元對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素。每個(gè)光電檢測(cè)單元包括第一導(dǎo)電類 型的半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電類型的阱，形成在半導(dǎo)體層的主表面中；光電轉(zhuǎn)換部分，包括通過 絕緣層在阱的規(guī)定區(qū)域上形成的多個(gè)靈敏度控制電極的陣列；分離電極，用于在阱中形成 作為電荷分離部分的勢(shì)阱；壘控制電極，用于在阱中形成勢(shì)壘；累積電極，用于在阱中形成 作為電荷累積部分的勢(shì)阱；以及排放部分，不需要的電荷從電荷分離部分排放到排放部分。 其中電荷量調(diào)節(jié)裝置具有電荷保持部分，該電荷保持部分是用于保持光電轉(zhuǎn)換部分在暫停 時(shí)間段中生成的電荷的勢(shì)阱。電荷量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)電荷保持部分保持的電荷量對(duì)壘控制電 極和分離電極中的至少一個(gè)施加電壓。在這種情況下，進(jìn)一步有利地，在靈敏度控制電極的陣列中形成分離電極、壘控制 電極和累積電極，并且在垂直于靈敏度控制電極的陣列的方向上相鄰地形成電荷保持部分。通過以相等的間隔設(shè)置靈敏度控制電極，具有可以容易地控制沿著靈敏度控制電極轉(zhuǎn) 移電荷的操作的效果?？商娲?，有利地，在與所述靈敏度控制電極的所述陣列相鄰的列中 在所述靈敏度控制電極的陣列方向上布置所述分離電極、所述壘控制電極、所述累積電極 和所述電荷保持部分。由于可以在與沿著靈敏度控制電極轉(zhuǎn)移電荷的方向相同的方向上分 離不需要的電荷，所以不需要的電荷的分離效率變得更高。另外，還具有減少在與靈敏度控 制電極的陣列方向不同的方向上轉(zhuǎn)移電荷的操作以及實(shí)現(xiàn)控制配線和控制操作簡(jiǎn)化的其 它效果。本發(fā)明的另一方面是提供特征在于包括以下配置的空間信息檢測(cè)裝置。也就是 說，該空間信息檢測(cè)裝置包括發(fā)光源，被配置成向?qū)ο罂臻g照射由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制 的光；光電檢測(cè)部分，被配置成根據(jù)從對(duì)象空間接收的光提供電輸出；以及信號(hào)處理部分， 被配置成通過使用電輸出檢測(cè)對(duì)象空間的空間信息。光電檢測(cè)部分包括光電轉(zhuǎn)換部分，被 配置成接收來自對(duì)象空間的光以生成電荷；電荷分離部分，被配置成從光電轉(zhuǎn)換部分在調(diào) 制信號(hào)的具有不同相位范圍的兩個(gè)區(qū)間中的一個(gè)生成的電荷中分離出根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部分 在另一區(qū)間中生成的電荷量確定的量的不需要的電荷；電荷累積部分，被配置成累積通過 從光電轉(zhuǎn)換部分在調(diào)制信號(hào)的具有不同相位的兩個(gè)區(qū)間中的一個(gè)中生成的電荷中分離出 不需要的電荷而獲得的殘留電荷作為有效電荷；以及電荷取出部分，被配置成輸出在電荷 累積部分中累積的有效電荷作為電輸出。
根據(jù)該配置，由于與調(diào)制信號(hào)的具有不同相位范圍的兩個(gè)區(qū)間同步獲得的接收光 量之差被確定，所以有可能通過使用該差來有效減少環(huán)境光的影響，因此通過從發(fā)光源投 射的光可以容易地檢測(cè)對(duì)象空間的空間信息。此外，通過在調(diào)制信號(hào)的具有不同相位范圍 的兩個(gè)區(qū)間中的一個(gè)獲得的接收光量來確定不需要的電荷的量，并且有效電荷的量對(duì)應(yīng)于 這兩個(gè)區(qū)間之間電荷量的差。也就是說，有可能獲得對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)區(qū)間之間接收光量的差 的接收光輸出。作為上述空間信息檢測(cè)裝置的優(yōu)選實(shí)施例，電荷分離部分和電荷累積部分是在半 導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，空間信息檢測(cè)裝置具有壘控制電極，布置在半導(dǎo)體襯底上以在電 荷分離部分和電荷累積部分之間形成勢(shì)壘；以及電荷保持部分，被配置成保持光電轉(zhuǎn)換部 分在調(diào)制信號(hào)的具有不同相位范圍的兩個(gè)區(qū)間中的另一區(qū)間中生成的電荷，根據(jù)電荷保持 部分保持的電荷量對(duì)壘控制電極施加電壓以確定不需要的電荷的量，以及通過電荷分離部 分從光電轉(zhuǎn)換部分在調(diào)制信號(hào)的具有不同相位范圍的兩個(gè)區(qū)間中的一個(gè)生成的電荷中分 離出所述量的不需要的電荷。根據(jù)該配置，通過在調(diào)制信號(hào)的具有不同相位范圍的兩個(gè)區(qū) 間中的一個(gè)獲得的接收光量來自動(dòng)確定不需要的電荷的量，且有效電荷的量對(duì)應(yīng)于這兩個(gè) 區(qū)間之間電荷量的差。也就是說，有可能獲得對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)區(qū)間之間接收光量的差的接收 光輸出。本發(fā)明的另一方面是提供一種適于用作上述空間信息檢測(cè)裝置的光電檢測(cè)部分 的光電檢測(cè)器。也就是說，該光電檢測(cè)器特征在于包括光電轉(zhuǎn)換部分，被配置成接收來自 對(duì)象空間的光以生成電荷；電荷分離部分，被配置成從光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷分離出對(duì) 應(yīng)于偏置成分的規(guī)定的恒定量的不需要的電荷，光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷對(duì)應(yīng)于恒定量的 偏置成分和隨接收光量的增加或減少而變化的波動(dòng)成分的總和；電荷累積部分，被配置成 累積通過從光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷分離出不需要的電荷而獲得的殘留電荷作為有效電荷；以及電荷取出部分，被配置成取出累積在電荷累積部分中的有效電荷作為接收光輸出。該光電檢測(cè)器有利地包括裝置形成層，由第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體制成的；第二導(dǎo)電類型的 阱，形成在所述裝置形成層的主表面上；排放部分，所述不需要的電荷從所述電荷分離部分 排放到所述排放部分；以及多個(gè)電極，布置在所述阱的所述主表面上。電極包括分離電 極，用于在所述阱中形成作為所述電荷分離部分的勢(shì)阱；累積電極，用于在所述阱中形成作 為所述電荷累積部分的勢(shì)阱；以及壘控制電極，用于在所述電荷分離部分和所述電荷累積 部分之間形成勢(shì)壘。


圖1是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的截面圖；圖2A-2E是示出本實(shí)施例中的勢(shì)能關(guān)系的操作說明圖；圖3A-3C是示出本實(shí)施例中的電壓關(guān)系的操作說明圖；圖4是示出根據(jù)本實(shí)施例的空間信息檢測(cè)裝置的示意性配置的框圖；圖5A和5B是本實(shí)施例中操作例子的說明圖；圖6A和6B是本實(shí)施例中另一操作例子的說明圖；圖7A和7B是本實(shí)施例中進(jìn)一步的操作例子的說明圖；圖8是本實(shí)施例中另一操作例子的說明圖；圖9A是示出第二實(shí)施例的截面圖，圖9B是示出第二實(shí)施例的變形的截面圖；圖10A-10D是示出本實(shí)施例中的勢(shì)能關(guān)系的操作說明圖；圖1IA-IIC是示出本實(shí)施例中的電壓關(guān)系的操作說明圖；圖12A是示出第三實(shí)施例的平面圖，圖12B是沿圖12A中的線X-X所取的截面圖， 圖12C是沿圖12A中的線Y-Y所取的截面圖；圖13是示出第四實(shí)施例的平面圖；圖14是用于說明本實(shí)施例中的操作的流程圖；圖15是示出第五實(shí)施例的平面圖；圖16是示出第六實(shí)施例的截面圖；圖17A-17H是示出本實(shí)施例中的勢(shì)能關(guān)系的操作說明圖；圖18是示出第七實(shí)施例的截面圖；圖19A-190是示出本實(shí)施例中的勢(shì)能關(guān)系的操作說明圖；圖20是示出第八實(shí)施例的截面圖；圖21是示出第九實(shí)施例的截面圖；圖22A-22E是示出本實(shí)施例中的勢(shì)能關(guān)系的操作說明圖；以及圖23A和23B是示出本實(shí)施例中的電壓關(guān)系的操作說明圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。(第一實(shí)施例)本實(shí)施例的空間信息檢測(cè)裝置包括發(fā)光源，其用于將由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制 的光作為信號(hào)光投射到對(duì)象空間；光電檢測(cè)部分，被配置成通過在與調(diào)制信號(hào)同步的定時(shí)從對(duì)應(yīng)于從對(duì)象空間檢測(cè)到的接收光量的電荷中分離出恒定量的偏置成分來提供反映信號(hào)光的波動(dòng)成分的接收光輸出；以及信號(hào)處理部分，被配置成通過使用接收光輸出來檢測(cè) 對(duì)象空間的空間信息(例如，與對(duì)象空間中的物體的距離)。在以下實(shí)施例中，光電檢測(cè)部 分由光電檢測(cè)器提供。另外，為了避免本發(fā)明的說明變得復(fù)雜，在某些情況下只說明光電檢 測(cè)器的最小單位單元及其操作。通過布置多個(gè)單位單元，有可能獲得作為該光電檢測(cè)器的 圖像傳感器。如圖1中所示，在每個(gè)單元1中，在襯底10上形成的裝置形成層11是第一導(dǎo)電類 型(例如P型)的半導(dǎo)體(例如硅)，在裝置形成層11的主表面形成的阱12是第二導(dǎo)電類 型(例如η型)的半導(dǎo)體。在阱12的主表面上，通過絕緣層13 (例如氧化硅或氮化硅)布 置分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c。壘控制電極14c和分離電極14a用作調(diào) 節(jié)不需要的電荷量的裝置。對(duì)壘控制電極14c和分離電極14a施加的電壓由控制部分(未 示出)確定。襯底10具有第二導(dǎo)電類型。分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c 具有半透明性。在本實(shí)施例中，關(guān)于通過接收來自對(duì)象空間的光而生成的電荷是電子的情 況進(jìn)行說明?？商娲?，通過使半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型相反和稍后說明的電壓的極性相反，空穴 可用作電荷。在圖1中，分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c被設(shè)計(jì)為具有彼此不同 的寬度，使得累積電極14b具有比分離電極14a和壘控制電極14c更大的寬度?？商娲兀?可以布置具有相同寬度的多個(gè)電極。在這種情況下，通過將相同的電壓施加到彼此相鄰地 連續(xù)布置的多個(gè)電極，該多個(gè)電極可等同地用作具有大寬度的單個(gè)電極。例如，當(dāng)分離電極 14a由彼此相鄰地布置的兩個(gè)電極提供，累積電極14b由彼此相鄰地連續(xù)布置的三個(gè)電極 提供，且壘控制電極14c由單個(gè)電極提供時(shí)，分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c 的功能可通過使用具有相同寬度的這六個(gè)電極來實(shí)現(xiàn)。η型阱12由ρ型裝置形成層11圍繞。因此，當(dāng)沒有電壓施加到分離電極14a、累 積電極14b和壘控制電極14c時(shí)，關(guān)于電子，阱12的勢(shì)能低于裝置形成層11的勢(shì)能。也就 是說，對(duì)應(yīng)于阱12的區(qū)域?qū)﹄娮有纬闪藙?shì)阱。在圖1中，陰影區(qū)表示電子。阱12的勢(shì)能可 通過對(duì)分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c施加電壓來控制。在此，關(guān)于在阱12處于空電荷狀態(tài)時(shí)照射光的情況進(jìn)行說明。為了獲得阱12的 空狀態(tài)，通過與阱12相鄰地形成的漏極(未示出)來排放電子?？商娲?，阱12中的電子 可通過電荷取出部分(未示出)作為接收光輸出取出到外部。該電荷取出部分可具有與傳 統(tǒng)CCD圖像傳感器的垂直轉(zhuǎn)移部分或水平轉(zhuǎn)移部分相同的配置。如圖3A-3C中的時(shí)間段Ta所示，當(dāng)在不對(duì)分離電極14a、累積電極14b和壘控制 電極14c施加電壓的情況下從對(duì)象空間接收光時(shí)，在包括阱12的裝置形成層11中生成電 子和空穴。如圖2A中所示，所生成的電子聚集在阱12中。也就是說，阱12用作光電轉(zhuǎn)換 部分Dl。當(dāng)對(duì)分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c中的任何一個(gè)施加具有比裝 置形成層11的基準(zhǔn)電位更高的電位的電壓(即正電壓)時(shí)，有可能獲得具有更大深度的勢(shì) 阱，并提高電子的聚集效率。在電子聚集到光電轉(zhuǎn)換部分Dl中后，通過如圖3A-3C中的時(shí)間段Tb所示對(duì)壘控 制電極14c施加負(fù)電壓，如圖2B所示在阱12中形成勢(shì)壘Bi。勢(shì)壘Bl將阱12的勢(shì)阱分成 兩個(gè)勢(shì)阱電荷分離部分D2和電荷累積部分D3，其中，電荷分離部分D2是與分離電極14a相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，電荷累積部分D3是與累積電極14b相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。在形成勢(shì)壘Bl以分離電荷分離部分D2和電荷累積部分D3的情況下，當(dāng)通過靠近阱12形成的漏極(未示出)排放電荷分離部分D2中的電子時(shí)，電子只留在電荷累積部分 D3中，如圖2C所示。電荷累積部分D3中的殘留電子量對(duì)應(yīng)于在圖3A-3C中所示的時(shí)間段 Ta中獲得的接收光的量。為了排放電荷，在漏極和電荷分離部分D2之間形成柵極是有利 的，并且打開柵極以將電荷從電荷分離部分D2排放到漏極。柵極和漏極結(jié)構(gòu)可以具有與傳 統(tǒng)MOSFET或CXD結(jié)構(gòu)相同的配置。接下來，如圖3A-3C中的時(shí)間段Td所示，對(duì)分離電極14a施加正電壓，并去除對(duì)壘 控制電極施加的電壓。此時(shí)，如圖2D所示，電荷分離部分D2變成具有比電荷累積部分D3更 大的深度的勢(shì)阱。此外，由于電荷分離部分D2和電荷累積部分D3之間的勢(shì)壘Bl被消除， 聚集在電荷累積部分D3中的所有電子都流入電荷分離部分D2中。也就是說，聚集在電荷 累積部分D3中的所有電子都轉(zhuǎn)移到電荷分離部分D2。在阱12中的所有電子都移到電荷分離部分D2中后，如圖3A-3C中的時(shí)間段Te所 示，對(duì)壘控制電極14c施加預(yù)定的負(fù)恒定電壓，并去除對(duì)分離電極14a施加的電壓。也就是 說，如圖2E中所示，再次形成勢(shì)壘Bl以將勢(shì)阱12分成電荷分離部分D2和電荷累積部分 D3。此時(shí)，電荷分離部分D2的勢(shì)阱被形成為具有淺的深度。此外，電荷分離部分D2的容量 (容積)由勢(shì)壘Bl的高度確定。也就是說，根據(jù)對(duì)壘控制電極14c施加的電壓來確定電荷 分離部分D2的容量。對(duì)壘控制電極14c施加的電壓被設(shè)置成使得勢(shì)壘Bl的勢(shì)能不超過裝 置形成層11的勢(shì)能。當(dāng)在圖2D的狀態(tài)中流入電荷分離部分D2中的電子的量在圖2E的狀態(tài)中超過電 荷分離部分D2的容量時(shí)，一部分電子通過(越過)勢(shì)壘Bl從電荷分離部分D2流入電荷累 積部分D3。由于在圖2D的狀態(tài)中流入電荷分離部分D2中的電子的量對(duì)應(yīng)于由光照生成的 電子的量(實(shí)際上是圖2C中電子的量)，所以在圖2E的狀態(tài)中流入電荷累積部分D3中的 電子的量等于從由光照生成的電子中減去與在圖2E的狀態(tài)中設(shè)置的電荷分離部分D2的容 量相對(duì)應(yīng)的電子所確定的量。在以下說明中，將電荷分離部分D2分離出的電子稱為不需要的電荷，而將流入電 荷累積部分D3中的電子稱為有效電荷。一般來說，不需要的電荷被排放，而有效電荷被取 出作為接收光輸出。也就是說，可將光電轉(zhuǎn)換部分Dl生成的電子看作是如環(huán)境光的恒定量 的偏置成分和基于接收光量的增加或減少而波動(dòng)的包括要檢測(cè)的信息的波動(dòng)成分的總和。 由于該偏置成分不包含要檢測(cè)的信息，所以將其作為不需要的電荷排放掉。另一方面，所獲 得的有效電荷對(duì)應(yīng)于通過簡(jiǎn)單地從對(duì)應(yīng)于接收光量的量的電子中去除恒定量的電子而獲 得的電荷。因此，接收光量的波動(dòng)成分保持在有效電荷中，并且在接收光量中所包含的信息 量中沒有變化。另外，在圖2A-2E中所示的時(shí)間段，在阱12中電子移動(dòng)期間接收光，并且所生成的 電子連續(xù)地聚集在阱12中。因此，與在圖2A中所示的時(shí)間段中由光電轉(zhuǎn)換部分Dl生成的 電子的量相比，需要將在圖2B-2E中所示的時(shí)間段中生成的電子的量減小到趨于零。為了 使出現(xiàn)的誤差最小化，例如，在毫秒(ms)量級(jí)設(shè)置圖2A的時(shí)間段，在微秒(μ s)級(jí)設(shè)置圖 2Β-2Ε的時(shí)間段是有利的。在本實(shí)施例中，如上所述，利用電荷分離部分D2從在光電轉(zhuǎn)換部分Dl處通過接收來自對(duì)象空間的光而生成的電子中分離出規(guī)定的恒定量電子，然后將殘留電子作為有效電 荷轉(zhuǎn)移到電荷累積部分D3。在這種情況下，在電荷累積部分D3中累積的有效電荷的量變得 小于對(duì)應(yīng)于接收光量(=接收到的光通量的時(shí)間積分)的電子的量。然而，包含在接收光 量中的信息量反映在有效電荷上。因此，即使當(dāng)接收光量增加時(shí)，也難以出現(xiàn)飽和，因?yàn)橥?過電荷分離部分D2將恒定量的所生成的電荷作為不需要的電荷去除。在本實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換部分Dl形成在阱12中。可替代地，光電轉(zhuǎn)換部分可形成 在與阱12不同的位置。將光電轉(zhuǎn)換部分生成的電子轉(zhuǎn)移到阱12，然后按照上述過程分離出 一部分電子。在這種情況下，由于可以對(duì)阱12進(jìn)行光屏蔽，所以有可能減少在圖2A-2E中 所示的時(shí)間段中生成的電荷導(dǎo)致的誤差。此外，在以上說明中，在圖2D的時(shí)間段中，在不改變電荷累積部分D3的勢(shì)能的情 況下降低電荷分離部分D2和勢(shì)壘Bl的勢(shì)能?？商娲兀诓桓淖冸姾衫鄯e部分D2的勢(shì)能 的情況下，通過降低勢(shì)壘Bl的勢(shì)能使得高于圖2E的勢(shì)壘Bi，并增加電荷累積部分D3的勢(shì) 能使得不小于勢(shì)壘Bi，可以將電子從電荷累積部分D3移到電荷分離部分D2。另外，為了在圖2E的狀態(tài)中通過電荷分離部分D2分離出恒定量的電子作為不需 要的電荷，需要越過勢(shì)壘Bl移動(dòng)的所有電子都流入電荷累積部分D3中。當(dāng)移動(dòng)到電荷累 積部分D3中的電子的量超過電荷累積部分D3的容量時(shí)，不能由電荷分離部分D2分離出恒 定量的不需要的電荷。為了解決這個(gè)問題，在增加電荷累積部分D3的容量而不改變電荷累 積部分D3的深度時(shí)，增加阱12相對(duì)于裝置形成層11的占用面積。結(jié)果，這導(dǎo)致光電檢測(cè) 器尺寸的增加。因此，為了解決上述問題，使用調(diào)節(jié)電荷累積部分D3的深度的技術(shù)是有利 的。電荷累積部分D3的深度取決于勢(shì)壘Bl的高度。不需要的電荷的量由勢(shì)壘Bl與 電荷分離部分D2的底部的勢(shì)能的相對(duì)高度確定。因此，通過調(diào)節(jié)電荷分離部分D2的底部 的勢(shì)能而不改變勢(shì)壘Bl的高度，即使接收光量增加或減少，也有可能通過電荷分離部分D2 來測(cè)量和分離出恒定量的不需要的電荷。為了適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電荷分離部分D2的底部的使能，需要估計(jì)接收光量。在接收光量 的估計(jì)中，將聚集在光電轉(zhuǎn)換部分Dl中的電子移到光電檢測(cè)器的外部，然后由光電檢測(cè)器 的外部電路來估計(jì)是有利的。在這種情況下，從外部電路提供的估計(jì)結(jié)果反映在對(duì)分離電 極14a施加的電壓上。響應(yīng)于接收光量的估計(jì)結(jié)果，存在不需要由電荷分離部分D2分離不 需要的電荷的情況。在這種情況下，在圖2C的狀態(tài)中留在電荷累積部分D3中的電子被取 出作為接收光輸出。具體地，對(duì)分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c施加的電壓由作為控制 部分的外部電路(未示出)控制，使得光電檢測(cè)器進(jìn)行兩個(gè)操作取出用于估計(jì)接收光量 的接收光輸出和在分離出不需要的電荷之后取出接收光輸出。在獲得用于估計(jì)接收光量的 接收光輸出的時(shí)間段中，直接取出聚集在光電轉(zhuǎn)換部分Dl中的電荷。通過使用該接收光輸 出，確定對(duì)分離電極14a、累積電極14b和壘控制電極14c施加的電壓以調(diào)節(jié)勢(shì)壘Bl的高度 和電荷累積部分D3的深度中的一個(gè)。接下來，關(guān)于對(duì)應(yīng)于接收光量的電荷，根據(jù)上述過程 分離出不需要的電荷，從而殘留電子被取出作為接收光輸出。另外，通過分離出不需要的電荷而獲得的接收光輸出必須保持包含在接收光量中 的信息。因此，在沒有發(fā)光源的無源傳感器的情況下，通過將要分離的不需要的電荷的量保持恒定，接收光量的波動(dòng)成分可反映在接收光輸出上。另一方面，在使用發(fā)光源的有源型傳 感器的情況下，設(shè)置發(fā)光源發(fā)光的時(shí)間段(以下稱為“發(fā)光時(shí)間段”)和發(fā)光源關(guān)閉的時(shí)間 段(以下稱為“暫停時(shí)間段”)。在估計(jì)出暫停時(shí)間段中獲得的接收光量之后，從發(fā)光時(shí)間 段中獲得的電荷中去除不需要的電荷。根據(jù)該操作，有可能從在發(fā)光時(shí)間段獲得的電荷中 去除根據(jù)如自然光和照明光的環(huán)境光確定的不需要的電荷的量，并從實(shí)質(zhì)上改善關(guān)于從發(fā) 光源投射的光的動(dòng)態(tài)范圍。在以上操作中，假定進(jìn)行一次分離不需要的電荷的操作，并通過只調(diào)節(jié)勢(shì)壘Bl的 高度來確定不需要的電荷的量?？商娲?，不需要的電荷的量可通過改變分離不需要的電 荷的操作的次數(shù)來調(diào)節(jié)。在這種情況下，電荷分離部分D2的容量保持恒定。在圖2E的狀 態(tài)中通過電荷分離部分D2分離出不需要的電荷之后，從電荷分離部分D2排放不需要的電 荷。然后，再現(xiàn)圖2D的狀態(tài)，使電荷從電荷累積部分D3返回到電荷分離部分D2，在圖2E的 狀態(tài)中再次通過電荷分離部分D2分離出不需要的電荷。通過將以上過程重復(fù)需要的次數(shù)， 可以調(diào)節(jié)不需要的電荷的量。在圖中所示的操作中，在將電荷移到電荷分離部分D2以分離出不需要的電荷之 后，調(diào)節(jié)對(duì)壘控制電極14c施加的電壓或者對(duì)分離電極14a施加的電壓?？商娲兀谕ㄟ^ 調(diào)節(jié)對(duì)壘控制電極14c施加的電壓或?qū)Ψ蛛x電極14a施加的電壓確定出電荷分離部分D2 的容量之后，可以將電荷移到電荷分離部分D2中。在以下說明中，如圖4所示，光從發(fā)光源2投射到對(duì)象空間，使得來自對(duì)象空間的 作為結(jié)果的光作為信號(hào)光由光電檢測(cè)器(即光電檢測(cè)部分)1接收。在該配置中，假定由光 電檢測(cè)器1接收的光包含環(huán)境光，如自然光和照明光，并且通過減少環(huán)境光成分來獲得接 收光輸出。因此，確定作為不需要的電荷分離出的電子的量以反映環(huán)境光的接收光量。光 電檢測(cè)器1的接收光輸出被發(fā)送到接收光處理電路3以從接收光輸出提取想要的信息。光 電檢測(cè)器1、發(fā)光源2和接收光處理電路3的操作根據(jù)從定時(shí)控制電路4輸出的定時(shí)信號(hào)控 制。也就是說，由定時(shí)控制電路4控制對(duì)用作調(diào)節(jié)作為不需要的電荷分離出的電荷量 的裝置的壘控制電極14c和分離電極14a施加的電壓。另外，定時(shí)控制電路4將定時(shí)信號(hào) 輸出到發(fā)光源2，使得發(fā)光時(shí)間段和暫停時(shí)間段交替重復(fù)。定時(shí)控制電路4還向光電檢測(cè) 器1和接收光處理電路3提供定時(shí)信號(hào)，使得在發(fā)光時(shí)間段和暫停時(shí)間段中進(jìn)行稍后說明 的操作。也就是說，在圖中所示的配置中，信號(hào)處理部分包括接收光處理電路3和定時(shí)控制 電路4。信號(hào)處理部分可以由用于執(zhí)行適當(dāng)程序的微處理器來配置。在以下說明中，通過多次進(jìn)行電荷稱量操作(charge weighingoperation)來分離 出期望量的不需要的電荷。也就是說，當(dāng)要排放的不需要的電荷的量是Qg時(shí)，可以通過重 復(fù)“k”次(k是正整數(shù))電荷稱量操作來將其排放。因此，每次電荷稱量操作所排放的不需 要的電荷的量被表示為Qg/k。為了排放不需要的電荷，存在以預(yù)定的時(shí)間間隔多次重復(fù)電 荷稱量操作的方法，以及連續(xù)重復(fù)多次電荷稱量操作的方法。在以下說明中，這兩種方法以 混合的方式進(jìn)行。也就是說，定義連續(xù)重復(fù)“m”次(m是大于等于2的正整數(shù))分離和排放不需要的 電荷的操作的稱量時(shí)間段，并且在發(fā)光時(shí)間段中重復(fù)“η”次(η是大于等于1的正整數(shù))該 稱量時(shí)間段。該關(guān)系在圖5Α和5Β中示出。在圖5Α和5Β的每一個(gè)中，示出一個(gè)暫停時(shí)間段“Pd”和一個(gè)發(fā)光時(shí)間段“Pb”。實(shí)際上，暫停時(shí)間段“Pd”和發(fā)光時(shí)間段“Pb”交替重復(fù)多 次。在圖5A所示的操作中，在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中進(jìn)行“η”次(該圖中為2次)稱量時(shí)間 段“Pt”，并且在每個(gè)稱量時(shí)間段中重復(fù)“m”次(該圖中為5次)分離和排放不需要的電荷 的操作(在下文中稱為稱量操作“W”)。也就是說，在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中進(jìn)行的稱量操作 “W”的次數(shù)被表示為“η” X “m”。在每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中，將不需要的電荷排放，使得只 留下對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的接收光量的電子量。因此，通過將在稱量時(shí)間段“Pt”中排放的不需要 的電荷的量除以正整數(shù)“m”來確定每次稱量操作“W”排放的不需要的電荷的量。另外，根 據(jù)在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量來設(shè)置每次稱量操作“W”排放的不需要的電荷的 量。也就是說，在以下說明的操作中，“k” = “m”。首先說明與通過單次稱量操作一次分離不需要的電荷的情況相比，通過多次稱量 操作逐步分離不需要的電荷的情況的優(yōu)點(diǎn)。一般來說，響應(yīng)于光電檢測(cè)器的接收光量累積 的電荷量“Q”(電子的量)與光電轉(zhuǎn)換部分Dl (電荷累積部分D3)的面積“S”和光接收時(shí)間 “t”成比例。當(dāng)每單位時(shí)間和單位面積累積的電荷量為“q”時(shí)，“Q”=“q” X “S” X “t”。 在本說明中，由于勢(shì)壘Bl的高度根據(jù)在暫停時(shí)間段“Pd”中累積的電荷量來確定，所以勢(shì)壘 Bl的高度Δ V可表示為在暫停時(shí)間段“Pd”中累積的電荷量“Q”的函數(shù)。例如，可以從關(guān)系 式AV(Q) =“α”Χ “q”X “S” X “t”來計(jì)算，其中“ α ”是用于將電荷量“Q”轉(zhuǎn)換為勢(shì) 壘Bl的高度AV(Q)的系數(shù)。每次稱量操作所排放的不需要的電荷量可通過改變勢(shì)壘Bl 的高度AV(Q)來調(diào)節(jié)。勢(shì)壘Bl的高度AV(Q)可通過改變上述四個(gè)變量中的任何一個(gè)來調(diào) 節(jié)。如上所 述，在毫秒(ms)級(jí)設(shè)置時(shí)間“t”，而在微秒(μπι)級(jí)設(shè)置稱量操作所需的時(shí)間。因此，通過 減少用于確定不需要的電荷的量的時(shí)間“t”，有可能縮短暫停時(shí)間段“Pd”，并相對(duì)地增加 收集空間信息所用的時(shí)間。然而，隨著時(shí)間“t”縮短，每次稱量操作排放的電荷量Q減少。 因此，增加稱量操作的次數(shù)以排放期望量的不需要的電荷。為了縮短時(shí)間“t”而不減少每次稱量操作排放的電荷量Q，考慮增大系數(shù)“ α ”、電 荷量“q”以及面積“S”中的至少一個(gè)。然而，隨著系數(shù)“α ”變大，如散粒噪聲(shot noise) 的噪聲成分增加。結(jié)果，導(dǎo)致測(cè)量誤差增加。另外，由于電荷量“q”依賴于光電檢測(cè)器的規(guī) 格和接收光強(qiáng)度，因而難以調(diào)整電荷量“q”。另一方面，隨著面積“S”變大，裝置尺寸的增加 成為問題。因此，不改變系數(shù)“α ”、電荷量“q”和面積“S”。如上所述，每次稱量操作“W”排放的不需要的電荷的量由暫停時(shí)間段“Pd”中累積 的電荷量來確定。該電荷量被表示為環(huán)境光的接收光強(qiáng)度和暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度(時(shí) 間“t”)的函數(shù)。也就是說，將每次稱量操作“W”所排放的不需要的電荷的量定義為隨著暫 停時(shí)間段“Pd”變長(zhǎng)而變大。實(shí)際上，其是通過一次函數(shù)或三次函數(shù)定義的。因此，如上所 述，當(dāng)稱量時(shí)間段“Pt”中排放的不需要的電荷量是“Qg”，且每次稱量操作“W”排放的不需 要的電荷的量被表示為“Qg/m”時(shí)，一次稱量操作所需的暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度是一次排 放電荷量“Qg”所需的暫停時(shí)間段的長(zhǎng)度的1/m。簡(jiǎn)而言之，由于重復(fù)“m”次稱量操作“W”， 所以用于排放不需要的電荷的一次稱量操作所需的暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度可減小到1/m。在上述操作中，暫停時(shí)間段“Pd”被縮短，另一方面需要與稱量操作“W”的重復(fù)次 數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間以完成排放不需要的電荷。由于暫停時(shí)間段的時(shí)間級(jí)別是毫秒(ms)級(jí)，而 稱量操作“W”的時(shí)間級(jí)別是微秒(μπι)級(jí)，所以與一次排放不需要的電荷的情況相比可以縮短暫停時(shí)間段“Pd”和發(fā)光時(shí)間段“Pb”所需的總時(shí)間。例如，當(dāng)在一次排放不需要的電荷 的情況下暫停時(shí)間段需要7毫秒(ms)時(shí)，在通過重復(fù)稱量操作“W”7次來排放不需要的電 荷的情況下暫停時(shí)間段所需的時(shí)間可縮短到1毫秒。也就是說，即使當(dāng)需要100微秒(μπι) 來進(jìn)行每個(gè)稱量操作“W”時(shí)，暫停時(shí)間段“Pd”和發(fā)光時(shí)間段“Pb”的總時(shí)間也小于2毫秒。 因此，可實(shí)現(xiàn)顯著的時(shí)間縮短。因此，信號(hào)處理部分根據(jù)在暫停時(shí)間段獲得的接收光量來確定從與在規(guī)定的恒定 發(fā)光時(shí)間段獲得的接收光量相對(duì)應(yīng)的電荷中分離的不需要的電荷的量。另外，信號(hào)處理部 分控制光電檢測(cè)器，使得通過重復(fù)多次稱量操作來排放不需要的電荷。每次稱量操作排放 的不需要的電荷的量越大，暫停時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間變得越長(zhǎng)。因此，與一次排放不需要的電 荷相比，有可能縮短暫停時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。也就是說，由于稱量操作所需的時(shí)間比暫停時(shí) 間段短兩個(gè)或三個(gè)數(shù)量級(jí)，所以可通過縮短暫停時(shí)間段來有效地縮短對(duì)應(yīng)于暫停時(shí)間段和 發(fā)光時(shí)間段的總時(shí)間的處理時(shí)間。結(jié)果，有可能高效收集發(fā)光時(shí)間段中信號(hào)光的信息，并增 加每個(gè)單位時(shí)間收集的空間信息的量。如上所述，與一次去除不需要的電荷的情況相比，取出接收光輸出所需的時(shí)間可 通過縮短暫停時(shí)間段“Pd”和通過重復(fù)多次稱量操作“W”來去除不需要的電荷來縮短。另 夕卜，即使在暫停時(shí)間段“Pd”中接收的環(huán)境光的強(qiáng)度相對(duì)增加時(shí)，也有可能通過縮短暫停時(shí) 間段“Pd”來減少在光電轉(zhuǎn)換部分Dl處生成的電子的量，從而防止光電檢測(cè)器1飽和。在上述操作中，在稱量時(shí)間段“Pt”中進(jìn)行“m”次稱量操作“W”，并且在發(fā)光時(shí)間段 “Pb”中進(jìn)行“η”次稱量時(shí)間段“Pt”。在這種情況下，每次發(fā)光時(shí)間段“Pb”是恒定的。通 過在每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”進(jìn)行多次稱量操作“W”，縮短暫停時(shí)間段“Pd”的效果變得更高。 可以適當(dāng)?shù)卮_定在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中進(jìn)行的稱量操作“W”的次數(shù)。例如，在發(fā)光時(shí)間段 “Pb”中可以設(shè)置進(jìn)行所需次數(shù)的稱量操作“W”的單個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”?？商娲?，可以在 每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中進(jìn)行單個(gè)稱量操作“W”。從環(huán)境光的接收光強(qiáng)度的觀點(diǎn)看，在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中設(shè)置多個(gè)稱量時(shí)間段 “Pt”是有利的。特別地，當(dāng)在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得大的接收光量時(shí)，換句話說，當(dāng)環(huán)境光 的接收光強(qiáng)度增大時(shí)，需要增加發(fā)光時(shí)間段“Pb”中稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)。參照?qǐng)D6Α和 6Β說明其原因。例如，當(dāng)在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中將稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)設(shè)置為4次時(shí)，如圖6Α 中所示，在時(shí)間“t0”和時(shí)間“t2”之間的發(fā)光時(shí)間段“Pb”中，通過四個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”來 排放恒定量的不需要的電荷。在這種情況下，盡管每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”去除該不需要的電 荷，但是在電荷累積部分D3中累積的電子作為整體逐漸增加。在以上操作中，當(dāng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置了通過一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”排放的不需要的電荷的 量和稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)時(shí)，在電荷累積部分D3中累積的電子的量不超過光電檢測(cè)器 1的飽和水平Li。然而，當(dāng)環(huán)境光大于最初假定時(shí)，在結(jié)束之前，即在發(fā)光時(shí)間段“Pb”的時(shí) 間“t2”之前，可能發(fā)生在電荷累積部分D3中累積的電子的量超過飽和水平Ll的現(xiàn)象。在 圖6A中，在時(shí)間“t3”電荷量超過飽和水平Li。在這種情況下，從光電檢測(cè)器1取出的接收 光輸出中丟失一部分信號(hào)光的信息。由于該原因，需要在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中檢測(cè)電荷量是否已達(dá)到飽和水平Li。為 了檢測(cè)出電荷量已達(dá)到飽和水平Li，例如，將稱量時(shí)間段“Pt”設(shè)置成使得發(fā)光時(shí)間段“Pb”從發(fā)光時(shí)間段“Pb”中的最后稱量時(shí)間段“Pt”經(jīng)過恒定時(shí)間段之后結(jié)束是有利的。將最后 稱量時(shí)間段“Pt”和發(fā)光時(shí)間段“Pb”的末尾之間的時(shí)間段設(shè)置成等于相鄰稱量時(shí)間段“Pt” 之間的時(shí)間間隔。在此假定在一個(gè)發(fā)光時(shí)間段“Pb”中設(shè)置了四個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”，并且在第三稱 量時(shí)間段“Pt”和第四稱量時(shí)間段“Pt”之間發(fā)生飽和。在此情況下，由于通過第四稱量時(shí) 間段“Pt”排放不需要的電荷，使得電荷量低于飽和水平Li，所以在最后(第四)稱量時(shí)間 段“Pt”結(jié)束取出接收光輸出時(shí)不能檢測(cè)到飽和。另一方面，如上所述，當(dāng)發(fā)光時(shí)間段“Pb” 從最后稱量時(shí)間段“Pt”結(jié)束經(jīng)過恒定的時(shí)間段之后結(jié)束，且然后取出接收光輸出時(shí)，有可 能在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中檢測(cè)到飽和，因?yàn)榻邮展廨敵鲈俅蔚竭_(dá)飽和水平Li。另外，即使在時(shí)間“t2”之前在電荷累積部分D3中累積的電子的量超過飽和水平 Ll時(shí)，也存在通過增加稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)而不改變發(fā)光時(shí)間段“Pb”來控制電荷量使 得不超過飽和水平Ll的情況。例如，如圖6A中所示，假定在時(shí)間“tl”和時(shí)間“t2”之間的 發(fā)光時(shí)間段“Pb”中設(shè)置了四個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”，并且在第四稱量時(shí)間段“Pt”之前即刻在 電荷累積部分D3中累積的電子的量超過飽和水平Li，則如圖6B中所示，通過將發(fā)光時(shí)間 段“Pb”中的稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)從4次增加到5次有可能防止在電荷累積部分D3中 累 積的電子的量在時(shí)間“t2”之前超過飽和水平Li。換句話說，當(dāng)將每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt” 設(shè)置得相對(duì)短時(shí)，可以在光電檢測(cè)器1飽和之前排放不需要的電荷。結(jié)果，即使在更大量的 環(huán)境光下也有可能增加與接收光輸出中的信號(hào)光相對(duì)應(yīng)的電子的比率。也就是說，即使當(dāng) 環(huán)境光的接收光強(qiáng)度增加時(shí)，也可以獲得具有信號(hào)光的信息的接收光輸出。通過使用至少在暫停時(shí)間段“Pd”從光電檢測(cè)器1獲得的接收光輸出來確定發(fā)光 時(shí)間段“Pb”中的稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)。如果需要，還可以使用在暫停時(shí)間段“Pd”中 獲得的接收光量。下面說明用于確定稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)的過程。由于在稱量時(shí)間段 “Pt”中進(jìn)行多次稱量操作，所以可以將每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”看作用于排放不需要的電荷 的操作。另外，當(dāng)在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中進(jìn)行多次稱量時(shí)間段“Pt”使得在相鄰稱量時(shí)間段 “Pt”之間設(shè)置了時(shí)間間隔時(shí)，這意味著以時(shí)間間隔進(jìn)行多次用于排放不需要的電荷的稱量 操作。由于環(huán)境光的接收光強(qiáng)度反映在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量上，所以在發(fā) 光時(shí)間段“Pb”中累積的不需要的電荷的量可以從在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量來 估計(jì)。另外，每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”排放的電荷量由在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量 來確定。因此，通過確定暫停時(shí)間段“Pd”的接收光量，有可能識(shí)別出在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中 累積的電子的量隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。此時(shí)，對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的電子的量不清楚。然而，可以認(rèn) 為對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的電子的量在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中幾乎均勻增加。因此，有可能考慮飽和水 平Ll估計(jì)要排放的不需要的電荷的量，并確定稱量時(shí)間段“Pt”次數(shù)的候選值。在確定候選值后，通過接收光處理電路3監(jiān)視使用該候選值的情況下獲得的接收 光輸出的大小來估計(jì)稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)是否合適。為進(jìn)行該估計(jì)，設(shè)置上限值和下限 值，并通過將接收光輸出與該上限值和下限值相比較來調(diào)節(jié)稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)。例如，當(dāng)接收光量超過上限值時(shí)，通過將稱量時(shí)間段“Pt”次數(shù)的候選值加“1”來 準(zhǔn)備新的候選值。另一方面，當(dāng)接收光量小于下限值時(shí)，通過從稱量時(shí)間段“Pt”次數(shù)的候 選值減“1”來預(yù)備另一新的候選值。通過重復(fù)該處理，可以將接收光量維持在上限值和下限值之間的適當(dāng)值。當(dāng)接收光輸出不在上限值和下限值之間時(shí)，不被采用。也就是說，用另 一時(shí)間段的接收光輸出來插值或代替該時(shí)間段的接收光輸出。代替根據(jù)在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量來確定稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)的 候選值，可以使用預(yù)定的默認(rèn)值作為該候選值。在這種情況下，僅使用暫停時(shí)間段“Pd”的 接收光量來確定在一個(gè)稱量操作“W”中排放的不需要的電荷的量。不改變一個(gè)稱量時(shí)間段 “Pt”中稱量操作“W”的次數(shù)。為了確定發(fā)光時(shí)間段“Pb”中稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)，接收光處理電路3根據(jù)在 暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量和接收光輸出來執(zhí)行上述處理，且定時(shí)控制電路4響應(yīng) 于由接收光處理電路3確定的稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)控制光電檢測(cè)器1的操作。不是每 個(gè)發(fā)光時(shí)間段“Pb”都需要用于調(diào)節(jié)稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)使得接收光輸出位于上限值和 下限值之間的處理。根據(jù)使用環(huán)境，每適當(dāng)次數(shù)的發(fā)光時(shí)間段“Pb”執(zhí)行該處理就足夠了。 例如，可以設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)頻率作為默認(rèn)值。當(dāng)環(huán)境光變化大時(shí)，將頻率增大到高于標(biāo)準(zhǔn)頻率。相 反，當(dāng)環(huán)境光變化小時(shí)，將頻率減小到低于標(biāo)準(zhǔn)頻率。當(dāng)在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中接收光輸出已達(dá)到飽和水平時(shí)，不能使用在該發(fā)光時(shí)間段 “Pb”中獲得的接收光輸出來檢測(cè)空間信息。因此，該接收光輸出被排放，并改變?cè)谙乱粋€(gè)發(fā) 光時(shí)間段“Pb”中分離出的不需要的電荷的量以在下一個(gè)或之后的發(fā)光時(shí)間段“Pb”中獲得 適當(dāng)?shù)慕邮展廨敵?。如上所述，作為用于改變不需要的電荷的量的技術(shù)，優(yōu)選改變稱量時(shí)間 段“Pt”的次數(shù)。可替代地，隨著暫停時(shí)間段“Pd”擴(kuò)展，在稱量時(shí)間段“Pt”中排放的電荷 量增加。另外，如稍后所述，當(dāng)形成多個(gè)靈敏度控制電極17a-17h(圖12)時(shí)，光接收面積可 通過改變靈敏度控制電極的個(gè)數(shù)來從實(shí)質(zhì)上得到控制，對(duì)該靈敏度控制電極施加電壓以形 成作為暫停時(shí)間段“Pd”中的光電轉(zhuǎn)換部分Dl的用于收集電荷的勢(shì)阱。因此，通過增加暫 停時(shí)間段“Pd”中的光接收面積，有可能增加在一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中排放的電荷量。從上述原理可以理解，從進(jìn)行稱量操作“W”以使接收光輸出不超過飽和水平Ll的 觀點(diǎn)來看，與在稱量時(shí)間段“Pt”中總地進(jìn)行稱量操作“W”的情況相比，在發(fā)光時(shí)間段“Pb” 中均勻分布稱量操作“W”是有利的。也就是說，如圖5B所示，在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中在相鄰 稱量操作“W”之間設(shè)置時(shí)間間隔是有利的。另外，在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光輸出 變得更大時(shí)，將該時(shí)間間隔設(shè)置得更短是有利的。根據(jù)該技術(shù)，因?yàn)樗鄯e的電荷量難以達(dá) 到飽和水平Li，有可能減少在電荷累積部分D3中累積的電荷量的增加速率，并改進(jìn)防止電 荷累積部分D3飽和的效果。另外，計(jì)算在一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中排放的不需要的電荷的量以保持由信號(hào)光生 成的所有電子。然而，由于在一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中多次進(jìn)行稱量操作“W”，并且在一個(gè)稱 量操作“W”中排放的不需要的電荷的量由暫停時(shí)間段“Pd”的接收光量來確定，所以可能難 以僅保持對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的所有電子。因此，實(shí)際上，保持了略大于對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的所有電子 的電子量。在這種情況下，為了擴(kuò)大關(guān)于信號(hào)光的動(dòng)態(tài)范圍，期望最小化電子的超出量。在一個(gè)稱量操作“W”中排放的不需要的電荷的量由暫停時(shí)間段“Pd”的接收光量 確定，并且該接收光量被表示為暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度(持續(xù)時(shí)間)的函數(shù)。因此，當(dāng)計(jì) 算出在一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中排放的不需要的 電荷的總量時(shí)，有可能確定在一個(gè)稱量操作 “W”中排放的不需要的電荷的量，使得電子的超出量通過改變暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度變得 最小。
另外，由于在一個(gè)稱量操作“W”中排放的不需要的電荷的量隨著暫停時(shí)間段“Pd” 變短而減少，所以可減少電子的超出量?？商娲兀€有可能通過擴(kuò)大暫停時(shí)間段“Pd”來 減少電子的超出量，使得在一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中進(jìn)行一次稱量操作“W”。然而，在前者情 況中，由于稱量操作“W”的次數(shù)的增加，在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中稱量操作“W”的處理比率變 大。在后者情況中，暫停時(shí)間段“Pd”被延長(zhǎng)。因此，在這些情況中，在每單位時(shí)間從信號(hào)光 獲得的信息量減少。另外，優(yōu)選關(guān)于一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中的稱量操作“W”的次數(shù)設(shè)置上限和下限， 并且關(guān)于暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度設(shè)置上限和下限。在這種情況下，確定在一個(gè)稱量操作 “W”中排放的不需要的電荷的量和在一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中稱量操作“W”的次數(shù)中的每 一個(gè)，使得在所述上下限之間的范圍內(nèi)電子的超出量變得最小。結(jié)果，有可能對(duì)稱量時(shí)間段 “Pt”設(shè)置條件以防止稱量操作“W”的次數(shù)極度增加，同時(shí)相對(duì)縮短暫停時(shí)間段“Pd”。另外，計(jì)算在稱量時(shí)間段“Pt”中排放的不需要的電荷的量作為在稱量時(shí)間段 “Pt”中的稱量操作“W”的次數(shù)和在一次稱量操作“W”中排放的不需要的電荷的量的乘積。 一次稱量操作“W”中排放的不需要的電荷的量由暫停時(shí)間段“Pt”的接收光量確定。此外， 暫停時(shí)間段“Pt”的接收光量由暫停時(shí)間段“Pt”的長(zhǎng)度(持續(xù)時(shí)間)和環(huán)境光的接收光強(qiáng) 度來確定。為了對(duì)稱量時(shí)間段“Pt”設(shè)置條件，關(guān)于暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度設(shè)置默認(rèn)值。通 過使用在具有默認(rèn)值的時(shí)間長(zhǎng)度的暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量來估計(jì)環(huán)境光的接 收光強(qiáng)度，然后確定每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”排放的不需要的電荷的總量。另外，通過使用具 有默認(rèn)值的時(shí)間長(zhǎng)度的暫停時(shí)間段“Pd”的接收光量來確定在一次稱量操作“W”中排放的 不需要的電荷的量。接下來，將每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”排放的不需要的電荷的總量除以在一次稱量操作 “W”中排放的不需要的電荷的量來獲得商和余數(shù)。當(dāng)商在稱量時(shí)間段“Pt”的稱量操作“W” 的次數(shù)的上限和下限之間時(shí)，確定在一次稱量操作“W”中排放的不需要的電荷的量以減小 余數(shù)。根據(jù)該量，反算暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度。當(dāng)從該反算獲得的暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng) 度在上限和下限之間時(shí)，將暫停時(shí)間段“Pd”設(shè)置為由該反算確定的長(zhǎng)度。當(dāng)暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度或者稱量操作“W”的次數(shù)偏離上限和下限之間的范圍 時(shí)，在其間的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)該次數(shù)或長(zhǎng)度。在具有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分Dl的圖像傳感器中，當(dāng)在每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分Dl中進(jìn)行 上述處理時(shí)，處理負(fù)荷增加。因此，將暫停時(shí)間段“Pd”設(shè)置得短，同時(shí)將稱量操作“W”的次 數(shù)設(shè)置得大是有利的，使得由一次稱量操作“W”分離出的不需要的電荷的量小于關(guān)于所有 光電轉(zhuǎn)換部分Dl的預(yù)定值。隨著通過一次稱量操作“W”排放的不需要的電荷的量變小，稱 量操作“W”的次數(shù)增加。然而，一次稱量操作“W”所需的時(shí)間非常短。因此，光電轉(zhuǎn)換部分 Dl接收光、排放不需要的電荷、然后取出接收光輸出所需要的總時(shí)間的增加小。另一方面， 由于暫停時(shí)間段“Pd”被縮短，因此有可能相對(duì)地增加用于在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中檢測(cè)空間 信息的時(shí)間。在具有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分Dl的圖像傳感器中，為了簡(jiǎn)單地根據(jù)定時(shí)控制電路4的 輸出控制操作定時(shí)，關(guān)于所有光電轉(zhuǎn)換部分Dl設(shè)置相同次數(shù)的稱量操作“W”是有利的。因 此，如上所述，為了減少由一次稱量操作“W”分離出的不需要的電荷的量，期望將稱量時(shí)間段“Pt”中的稱量操作“W”的次數(shù)設(shè)置得盡可能大。因此，關(guān)于所有像素，信號(hào)處理部分減少由一次稱量操作“W”分離出的不需要的電 荷的量，并且還通過縮短暫停時(shí)間段來增加稱量操作“W”的次數(shù)，使得通過除以由一次稱量 操作“W”分離出的不需要的電荷的量而獲得的余數(shù)小于規(guī)定值。根據(jù)該配置，當(dāng)通過進(jìn)行 多次稱量操作分離出不需要的電荷時(shí)，暫停時(shí)間段被縮短，并且稱量操作的次數(shù)被增加。結(jié) 果，盡管關(guān)于光電檢測(cè)器的每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分重復(fù)相同次數(shù)的稱量操作，但是沒有從每個(gè) 光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出的留下的不需要的電荷的量變得小。因此，有可能減少 混合在作為接收光輸出取出的電荷中的除了信號(hào)光成分以外的不需要的成分的量。另外，如上所述，當(dāng)不需要的電荷被分離并排放時(shí)，大部分接收光輸出對(duì)應(yīng)于信號(hào) 光成分。然而，當(dāng)信號(hào)光的接收光強(qiáng)度增加時(shí)，光電檢測(cè)器1可能飽和。另一方面，當(dāng)信號(hào) 光的接收光強(qiáng)度降低時(shí)，由于如散粒噪聲的內(nèi)部噪聲的影響，S/N比可能惡化。在以上操作 例子中，在恒定長(zhǎng)度的發(fā)光時(shí)間段“Pb”下調(diào)節(jié)不需要的電荷的量。在光接收側(cè)調(diào)節(jié)信號(hào)光 的接收光量的情況下，還需要調(diào)節(jié)發(fā)光時(shí)間段“Pb”的長(zhǎng)度。例如，如圖7A所示，發(fā)光時(shí)間段的長(zhǎng)度可以從多個(gè)長(zhǎng)度(Pbl、 Pb2、Pb3)中選擇是 有利的。通過選擇發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)中的一個(gè)以獲得適當(dāng)?shù)慕邮展廨敵?，可以?高關(guān)于信號(hào)光的動(dòng)態(tài)范圍。也就是說，確定發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度，使得在光電 檢測(cè)器1不飽和的條件下獲得盡量大的接收光輸出。在使用該技術(shù)的情況下，不需要的電 荷的量由于發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)長(zhǎng)度的改變而改變。關(guān)于在具有信號(hào)光和環(huán)境光的環(huán)境下改變發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度的 情況進(jìn)行說明。當(dāng)不需要的電荷沒有被排放時(shí)，對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的電荷的量和對(duì)應(yīng)于信號(hào)光 的電荷的量二者隨著發(fā)光時(shí)間段變長(zhǎng)而增加。因此，如上所述，需要排放不需要的電荷使得 不出現(xiàn)飽和。每次稱量操作“W”排放的不需要的電荷的量響應(yīng)于在暫停時(shí)間段(Pdl、Pd2、Pd3) 中獲得的環(huán)境光的接收光量增加或減少。因此，通過響應(yīng)于發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的 長(zhǎng)度改變暫停時(shí)間段(Pdl、Pd2、Pd3)的長(zhǎng)度，可以調(diào)節(jié)通過一次稱量操作分離出的不需要 的電荷的量。也就是說，在發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)中收集的不需要的電荷的量與發(fā)光時(shí)間 段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度成比例。另外，通過一次稱量操作“W”排放的不需要的電荷的量 與在暫停時(shí)間段(Pdl、Pd2、Pd3)中獲得的接收光量成比例。因此，當(dāng)不考慮發(fā)光時(shí)間段 (Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度在每個(gè)發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)中設(shè)置相同次數(shù)的稱量時(shí)間段 “Pt”時(shí)，要排放的不需要的電荷的量可通過設(shè)置發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度和暫停 時(shí)間段(Pdl、Pd2、Pd3)的長(zhǎng)度之間的比例關(guān)系來適當(dāng)調(diào)節(jié)。在這種情況下，由于需要在具 有不同長(zhǎng)度的發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)中設(shè)置相同次數(shù)的稱量時(shí)間段“Pt”，所以根據(jù)發(fā) 光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)稱量時(shí)間段“Pt”之間的時(shí)間間隔。在上述操作中，根據(jù)發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度改變暫停時(shí)間段(Pdl、 Pd2、Pd3)的長(zhǎng)度?？商娲?，如圖7B中所示，暫停時(shí)間段“Pd”的長(zhǎng)度保持恒定而不考慮 發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度也是有利的，并且根據(jù)發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng) 度改變一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中稱量操作“W”的次數(shù)。由于在稱量操作“W”中排放的不需 要的電荷的量通過在暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的接收光量來確定，所以其不依賴于發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度。因此，可以關(guān)于每個(gè)發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)改變稱量時(shí)間段“Pt”中稱量操作“W”的次數(shù)。在該操作中，在一個(gè)稱量操作“Pt”中排放的不需要的電荷的量根據(jù)發(fā)光時(shí)間段 (Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。因此，這基本上等同于調(diào)節(jié)暫停時(shí)間段(Pdl、Pd2、Pd3)的長(zhǎng) 度的操作。在這點(diǎn)上，由于在稱量時(shí)間段“Pt”排放的不需要的電荷的量是通過一個(gè)稱量操 作“W”排放的不需要的電荷的量的整數(shù)倍，所以與根據(jù)發(fā)光時(shí)間段(Pbl、Pb2、Pb3)的長(zhǎng)度 調(diào)節(jié)暫停時(shí)間段(Pdl、Pd2、Pd3)的長(zhǎng)度的操作相比，在接收光輸出中除了信號(hào)光成分以外 的不需要的成分的量有可能稍微增加。與在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中只進(jìn)行一次稱量操作“W”的情況相比，在發(fā)光時(shí)間段“Pb” 中重復(fù)多次稱量操作“W”的情況下，可以減少一次稱量操作“W”排放的不需要的電荷的量。 結(jié)果，由于暫停時(shí)間段“Pd”變短，有可能減少發(fā)光時(shí)間段“Pb”和暫停時(shí)間段“Pd”的總時(shí) 間。另外，通過在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中設(shè)置多個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”，有可能在保持即使環(huán)境光 增加也不超過飽和水平Ll的狀態(tài)下，累積對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的電子。另一方面，在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中設(shè)置多個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”的情況下，由于在一個(gè) 稱量時(shí)間段“Pt”中排放的不需要的電荷的量被設(shè)置成使得對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的成分不作為不 需要的電荷而被排放，因此有可能在重復(fù)多次稱量時(shí)間段“Pt”的操作期間累積殘留的不需 要的電荷。也就是說，在一個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”中排放的不需要的電荷量被理想地調(diào)整為使 得僅留下對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的電子的量。然而，實(shí)際上，由于在每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”都生成并 累積除了對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的電子以外的殘留電子，所以在接收光輸出中包含對(duì)應(yīng)于該殘留電 子的成分以及對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的成分。也就是說，如圖8所示，在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中稱量時(shí)間段“Pt”之前累積的電子的 量Vl大于要排放的不需要的電荷的量V2和對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的電子的量V3的總和。在排放 不需要的電荷后，除了對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的電子之外還有如噪聲的殘留電子(電荷量V4)。由于 大部分殘留電子是由如散粒噪聲的內(nèi)部噪聲生成的，所以不能從暫停時(shí)間段“Pd”中獲得的 接收光量估計(jì)出殘留電子的量。在這點(diǎn)上，盡管由散粒噪聲導(dǎo)致的每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”的 殘留電子的量等隨時(shí)間推移而變化，但是平均來說幾乎是恒定的。上述殘留電子出現(xiàn)在每個(gè)稱量時(shí)間段“Pt”，并在發(fā)光時(shí)間段“Pb”期間累積。因 此，當(dāng)在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中重復(fù)稱量時(shí)間段“Pt”時(shí)，存在殘留電子的量達(dá)到一次稱量操作 “W”排放的不需要的電荷的量的情況。如上所述，由于可以估計(jì)出殘留電子的量的平均值， 所以有可能確定累積與一次稱量操作排放的不需要的電荷的量相對(duì)應(yīng)的殘留電子所需的 稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)。從該觀點(diǎn)來看，每次稱量時(shí)間段“Pt”的次數(shù)達(dá)到估計(jì)的次數(shù)時(shí)，稱量操作“W”的 次數(shù)只增加“一次”是有利的。從而有可能顯著減少殘留電子。另外，根據(jù)該操作，有可能 防止信號(hào)光的動(dòng)態(tài)范圍受到殘留電子的影響而惡化。在發(fā)光時(shí)間段“Pb”中重復(fù)多次稱量操作“W”的情況下，由于可以通過使用暫停時(shí) 間段“Pd”的接收光量來估計(jì)要排放的不需要的電荷的量，所以需要將對(duì)應(yīng)于暫停時(shí)間段 “Pd”的接收光量的電子取出到光電檢測(cè)器1的外部。在本實(shí)施例中使用該配置是有利的。 另外在以下實(shí)施例中，可以將對(duì)應(yīng)于暫停時(shí)間段“Pd”的接收光量的電子取出到光電檢測(cè)器 1的外部。
另外，交替進(jìn)行用于估計(jì)不需要的電荷的量的暫停時(shí)間段“Pd”和發(fā)光時(shí)間段 “Pb”不是必需的。在一個(gè)暫停時(shí)間段“Pd”中估計(jì)出的不需要的電荷的量可用在多個(gè)發(fā)光 時(shí)間段“Pb”中。另外，由于可以將相鄰發(fā)光時(shí)間段“Pb”之間的時(shí)間間隔設(shè)置得比暫停時(shí) 間段“Pd”短，所以有可能增加在單位時(shí)間接收信號(hào)光的時(shí)間段的比率，并從而增加用于檢 測(cè)對(duì)象空間的空間信息的時(shí)間段。在以下實(shí)施例中可以以類似的方式使用暫停時(shí)間段“Pd” 和發(fā)光時(shí)間段“Pb”之間的關(guān)系。如上所述，在本實(shí)施例中，信號(hào)處理部分控制光電檢測(cè)器，使得在發(fā)光時(shí)間段中設(shè) 置多個(gè)稱量時(shí)間段，在每個(gè)稱量時(shí)間段中，以根據(jù)在暫停時(shí)間段中獲得的接收光量確定的 量分離不需要的電荷。另外，在每個(gè)稱量時(shí)間段中多次重復(fù)稱量操作。在對(duì)應(yīng)于規(guī)定次數(shù) 的稱量時(shí)間段的每個(gè)定時(shí)增加稱量操作的次數(shù)。規(guī)定次數(shù)可以通過使用從一個(gè)發(fā)光時(shí)間段 中的噪聲成分得出的電荷的量和由一個(gè)稱量操作排放的不需要的電荷的量來確定。因此， 有可能減少?gòu)慕邮展廨敵鲋械脑肼暢煞值贸龅牟恍枰碾姾傻谋嚷剩⒃黾雨P(guān)于信號(hào)光成 分的動(dòng)態(tài)范圍。此外，當(dāng)信號(hào)處理部分增加在發(fā)光時(shí)間段中排放不需要的電荷的操作的次數(shù)以增 加在發(fā)光時(shí)間段中分離的不需要的電荷的量時(shí)，要排放的不需要的電荷的量可通過僅管理 排放不需要的電荷的操作的次數(shù)被容易地控制。
另外，在信號(hào)處理部分控制光電檢測(cè)器使得在發(fā)光時(shí)間段中進(jìn)行多次排放不需要 的電荷的操作，在相鄰操作之間設(shè)置時(shí)間間隔，并且該時(shí)間間隔隨著在暫停時(shí)間段獲得的 接收光輸出增加而減小的情況下，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部分在發(fā)光時(shí)間段中收集的電荷增加時(shí)，不 需要的電荷被排放。因此，有可能減小在光電轉(zhuǎn)換部分中收集的電荷的增加速率，并且即使 在環(huán)境光的接收光強(qiáng)度增加時(shí)，也可以防止接收光輸出的飽和。也就是說，由于在發(fā)光時(shí)間 段期間逐步排放不需要的電荷，所以與在發(fā)光時(shí)間段的末尾總地排放不需要的電荷的情況 相比，在光電轉(zhuǎn)換部分中收集的電荷的量難以達(dá)到飽和水平。而且，由于當(dāng)環(huán)境光增加時(shí) 稱量操作之間的時(shí)間間隔被縮短，所以有可能減小在光電轉(zhuǎn)換部分中收集的電荷的增加速 率，并防止由環(huán)境光導(dǎo)致的飽和。在以上說明中，可以使用一次稱量操作或連續(xù)進(jìn)行的多次稱量操作來排放不需要 的電荷。多次連續(xù)進(jìn)行稱量操作的時(shí)間段對(duì)應(yīng)于上述稱量時(shí)間段。另外，當(dāng)信號(hào)處理部分根據(jù)信號(hào)光的接收光強(qiáng)度選擇具有不同的持續(xù)時(shí)間的多個(gè) 發(fā)光時(shí)間段中的一個(gè)，并根據(jù)該發(fā)光時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間增加或減少稱量操作的次數(shù)時(shí)，有 可能擴(kuò)展關(guān)于信號(hào)光的動(dòng)態(tài)范圍。另外，由于通過根據(jù)發(fā)光時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間的變化增加 或減少稱量操作的次數(shù)來控制要排放的不需要的電荷的量，所以暫停時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間可 以保持恒定而與發(fā)光時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間無關(guān)。結(jié)果，有可能相對(duì)地減少暫停時(shí)間段和發(fā)光 時(shí)間段的總時(shí)間的增加或減少。換句話說，通過將暫停時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間設(shè)置得相對(duì)短，發(fā) 光時(shí)間段和暫停時(shí)間段的總時(shí)間的增加或減少僅取決于發(fā)光時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間的增加或 減少。因此，暫停時(shí)間段和發(fā)光時(shí)間段的總時(shí)間的最大值比改變暫停時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間的 情況小。(第二實(shí)施例)本實(shí)施例特征在于使用能夠根據(jù)接收光量自動(dòng)改變作為不需要的電荷分離出的 電子的量的光電檢測(cè)器，而不使用用于控制勢(shì)壘Bl的外部電路。
也就是說，如圖9A所示，作為用于自動(dòng)調(diào)節(jié)不需要的電荷的量的配置，本實(shí)施例 的光電檢測(cè)器1具有在裝置形成層11的主表面上不同于阱12的位置處形成的保持阱 (holding well) 15。保持阱15具有與阱12相同的導(dǎo)電類型，并且具有比阱12低的雜質(zhì)濃 度。也就是說，保持阱15的導(dǎo)電類型是η+。另外，通過絕緣層13在對(duì)應(yīng)于保持阱15的位 置處布置保持電極14d，并且通過絕緣層13在對(duì)應(yīng)于裝置形成層11上的阱12和保持阱15 之間區(qū)域的位置處布置柵電極14e。保持電極14d電連接到壘控制電極14c。另外，對(duì)應(yīng)于 保持電極14d和柵電極14e的裝置形成層11的區(qū)域被光屏蔽膜16光屏蔽。另外，由于η+型保持阱15被ρ型裝置形成層11圍繞，所以如在阱12中一樣在保 持阱15中形成電子的勢(shì)阱。在這點(diǎn)上，由于保持阱15具有比阱12低的雜質(zhì)濃度，所以在 不對(duì)分離電極14a、累積電極14b、壘控制電極14c以及保持電極14d施加電壓的情況下在 保持阱15中形成比阱12具有更大的深度的勢(shì)阱。在保持阱15中形成的勢(shì)阱用作保持電 子的電荷保持部分D4。隨著保持在保持阱I5中的電子的量增加，保持電極14d的電勢(shì)降低，并且連接到 保持電極14d的壘控制電極14c的電勢(shì)也降低。當(dāng)壘控制電極14c的電勢(shì)降低時(shí)，勢(shì)壘Bl 變高，從而電荷分離部分D2的容量增加。也就是說，當(dāng)保持在保持阱15中的電子的量隨著 環(huán)境光變大而增加時(shí)，有可能響應(yīng)于環(huán)境光增加作為不需要的電荷分離出的電子的量。因 此，有可能關(guān)于信號(hào)光保持動(dòng)態(tài)范圍幾乎恒定，而與環(huán)境光的增減無關(guān)。為了根據(jù)環(huán)境光的增加或減少而增加或減少保持在保持阱15中的電子的量，需 要將通過接收環(huán)境光在光電轉(zhuǎn)換部分Dl生成的電子轉(zhuǎn)移到保持阱15，并保持在那里。也就 是說，設(shè)置用于將光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷轉(zhuǎn)移到保持阱15的時(shí)間段。由于保持阱15被 光屏蔽膜16光屏蔽，所以即使當(dāng)光照射到裝置形成層11和阱12時(shí)，保持在保持阱15中的 電子的量也不改變。另外，在本實(shí)施例中，由于壘控制電極14c連接到保持電極14d，所以在對(duì)應(yīng)于壘 控制電極14c的區(qū)域處形成的勢(shì)壘Bl的高度不能任意控制。勢(shì)壘Bl的高度由在保持阱15 中保持的電子的量來確定。由于這個(gè)原因，勢(shì)壘Bl的高度不能如參照?qǐng)D2A-2D說明的第一 實(shí)施例中那樣進(jìn)行控制。因此，本實(shí)施例使用調(diào)節(jié)電荷分離部分D2和電荷累積部分D3的 勢(shì)能的技術(shù)。從而可以按照與第一實(shí)施例相同的過程移動(dòng)電子。對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。與第一實(shí)施例中相同，假定在沒有電壓施加到分 離電極14a和累積電極14b的情況下在阱12中形成的勢(shì)阱用作光電轉(zhuǎn)換部分Dl。另外， 與保持阱15相鄰地形成漏極(未示出)以排放在保持阱15中收集的電子。首先，排放留 在阱12和保持阱15中的電子。在該狀態(tài)下，沒有電壓施加到分離電極14a、累積電極14b、 壘控制電極14c、保持電極14d和柵電極14e。與圖2A中的情況相同，在阱12中形成勢(shì)阱。 該勢(shì)阱用作光電轉(zhuǎn)換部分D1。此時(shí)，發(fā)光源沒有接通，并且只有環(huán)境光入射到光電轉(zhuǎn)換部分 Dl上。因此，光電轉(zhuǎn)換部分Dl在該時(shí)間段生成的電子對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量。在阱12和保持阱15中的電子被排放之后，在預(yù)定的時(shí)間段期間在光電轉(zhuǎn)換部分 Dl中收集對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的量的電子，然后將其轉(zhuǎn)移到保持阱15。也就是說，在 發(fā)光源沒有投射光的暫停時(shí)間段中獲得的對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的電子的量保持在保持阱15中。 當(dāng)該電子從光電轉(zhuǎn)換部分Dl轉(zhuǎn)移到保持阱15后，將正電壓施加到柵電極14e以降低在光 電轉(zhuǎn)換部分Dl和保持阱15之間形成的勢(shì)壘B2。另外，將負(fù)電壓施加到分離電極14a和累積電極14b，使得光電轉(zhuǎn)換部分Dl的勢(shì)能被升高，從而高于保持阱15的勢(shì)能。根據(jù)該操作， 可以將電子從阱12移動(dòng)到保持阱15中。這樣，轉(zhuǎn)移到保持阱15的電子的量對(duì)應(yīng)于發(fā)光源的暫停時(shí)間段中的接收光量。因 此，不需要光電轉(zhuǎn)換部分Dl生成的所有電子都流入到保持阱15。也就是說，從阱12轉(zhuǎn)移到 保持阱15的電子的量與在發(fā)光源的暫停時(shí)間段獲得的光電轉(zhuǎn)換部分Dl的接收光量相關(guān)聯(lián) 是重要的。如圖IOA中所示，當(dāng)對(duì)應(yīng)于發(fā)光源的暫停時(shí)間段的電荷保持在保持阱15中時(shí)，確 定在對(duì)應(yīng)于壘控制電極14c的區(qū)域處形成的勢(shì)壘Bl的高度。也就是說，確定電荷分離部分 D2的容量。隨著流入到保持阱15的電子的量增加，保持阱15的表面電位減小。響應(yīng)于表 面電位的減小，保持電極14d的電位降低。結(jié)果，施加到壘控制電極14c的電壓減小，從而 勢(shì)壘Bl變高。在圖11A-11C中所示的時(shí)間段“Ta”中，由于沒有電壓施加到分離電極14a、 累積電極14b和柵電極14e，所以壘控制電極14c和保持電極14d的電位由保持在電荷保持 部分D4中的電子的量來確定。在將電子從光電轉(zhuǎn)換部分Dl轉(zhuǎn)移到電荷保持部分D4之后，不需要留在光電轉(zhuǎn)換 部分Dl中的電子。因此，通過使用與阱12相鄰地形成的漏極排放該殘留的電子。
接下來，當(dāng)發(fā)光源被接通時(shí)，信號(hào)光和環(huán)境光都入射到光電轉(zhuǎn)換部分Dl上。這時(shí)， 由于根據(jù)電荷保持部分D4中保持的電子的量在光電轉(zhuǎn)換部分Dl中形成勢(shì)壘Bi，所以收集 了不超過勢(shì)壘Bl的高度的量的電子。也就是說，在阱12中，對(duì)應(yīng)于分離電極14a的區(qū)域和 對(duì)應(yīng)于累積電極14b的區(qū)域用作光電轉(zhuǎn)換部分D1。與在第一實(shí)施例的圖2B中所示的操作 中一樣，通過形成勢(shì)壘Bl將阱12分為兩個(gè)區(qū)域。在這兩個(gè)區(qū)域中的一個(gè)，即對(duì)應(yīng)于分離電極14a的電荷分離部分D2中收集的電子 不被使用而被排放掉，使用在對(duì)應(yīng)于累積電極14b的電荷累積部分D3中收集的電子。因此， 在本實(shí)施例中，在從發(fā)光源投射光的發(fā)光時(shí)間段中，阱12中對(duì)應(yīng)于累積電極14b的區(qū)域?qū)?質(zhì)上用作光電轉(zhuǎn)換部分D1。因此，電荷累積部分D3還用作光電轉(zhuǎn)換部分D1。如圖11A-11C的時(shí)間段“Tb”所示，沒有電壓施加到分離電極14a。如圖IOB中所 示，通過使用漏極排放電荷分離部分D2中的電子。隨后，如圖IlA和IlB中的時(shí)間段“Tc” 所示，對(duì)分離電極14a施加正電壓，并對(duì)累積電極14b施加負(fù)電壓。從而，如圖IOC所示，電 荷分離部分D2的勢(shì)能降低。此外，當(dāng)電荷分離部分D2的勢(shì)能相當(dāng)大地降低時(shí)，勢(shì)壘Bl也 降低。結(jié)果，電荷累積部分D3(光電轉(zhuǎn)換部分Dl)中的電子可流入到電荷分離部分D2中。代替降低電荷分離部分D2的勢(shì)能，可升高電荷累積部分D3的勢(shì)能。在這種情況 下，為了將電荷累積部分D3中的所有電子都移到電荷分離部分D2中，需要將電荷累積部分 D3的勢(shì)能設(shè)置為等于或大于勢(shì)壘Bl的勢(shì)能。另外，降低電荷分離部分D2的勢(shì)能的操作和 升高電荷累計(jì)部分D3的勢(shì)能的操作可以同時(shí)進(jìn)行。如圖IlA和IlB中的時(shí)間段“Td”所示，在電荷累積部分D3中的所有電子都流入 到電荷分離部分D2中后，去除對(duì)分離電極14a和累積電極14b施加的電壓。此時(shí)，確定電 荷分離部分D2的容量。如圖IOD中所示，當(dāng)電荷分離部分D2中收集的電子超過電荷分離 部分D2的容量時(shí)，超過該容量的電子通過勢(shì)壘Bl流入到電荷累積部分D3中。也就是說， 從光電轉(zhuǎn)換部分Dl生成的電子中分離出與電荷分離部分D2的容量相對(duì)應(yīng)的且根據(jù)保持在 電荷保持部分D4中的電子的量(即，對(duì)應(yīng)于發(fā)光源的暫停時(shí)間段的電子的量)確定的恒定量的電子作為不需要的電荷。另一方面，返回到電荷累積部分D3的電子用作有效電荷。在上述實(shí)施例中，在光電檢測(cè)器的內(nèi)部自動(dòng)調(diào)節(jié)勢(shì)壘Bl的高度而不使用外部電 路。此外，由于不需要的電荷的量根據(jù)環(huán)境光的接收光量確定，所以接收光輸出中信號(hào)光的 動(dòng)態(tài)范圍可以幾乎保持恒定而與環(huán)境光的接收光量無關(guān)。在通過布置多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分Dl形成圖像拾取裝置的情況下，當(dāng)通過使用外部 電路對(duì)每個(gè)像素控制用于確定不需要的電荷的量的勢(shì)能時(shí)，外部電路的配置變得非常復(fù) 雜。另一方面，如本實(shí)施例中所述，當(dāng)使用根據(jù)環(huán)境光的接收 光量自動(dòng)調(diào)節(jié)不需要的電荷的 量的技術(shù)時(shí)，用于確定不需要的電荷的量的外部電路實(shí)質(zhì)上是不必要的。另外，當(dāng)圖像拾取 裝置和外部裝置集成在半導(dǎo)體襯底中時(shí)，由于光電轉(zhuǎn)換部分Dl相對(duì)于半導(dǎo)體襯底的面積 比的減小，S/N比可能惡化。然而，在本實(shí)施例中，由于實(shí)質(zhì)上不需要外部電路，所以可以獲 得改善的S/N比。其它配置和操作與第一實(shí)施例的相同。因此，在光電轉(zhuǎn)換部分生成電荷之后，通過控制對(duì)柵電極施加的電壓可以將對(duì)應(yīng) 于預(yù)期時(shí)間段中接收光量的電荷從光電轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)移到電荷保持部分。在轉(zhuǎn)移電荷之后， 從對(duì)應(yīng)于一時(shí)間段中的接收光量的電荷中分離出根據(jù)保持電極的電位確定的不需要的電 荷的量。將光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷轉(zhuǎn)移到電荷保持部分的定時(shí)由對(duì)柵電極施加的電壓來 控制。結(jié)果，可取出反映用于生成轉(zhuǎn)移到電荷保持部分的電荷的時(shí)間段中的接收光量和隨 后的適當(dāng)時(shí)間段中的接收光量之差的有效電荷作為接收光量。在本實(shí)施例中，柵電極14e用來控制將電子從阱12中作為光電轉(zhuǎn)換部分Dl形成 的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移到保持阱15中作為電荷保持部分D4形成的勢(shì)阱的定時(shí)?？商娲兀墒÷詵?電極14e。在這種情況下，通過控制對(duì)分離電極14a和累積電極14b施加的電壓可以將電子 從光電轉(zhuǎn)換部分Dl轉(zhuǎn)移到電荷保持部分D4。例如，對(duì)分離電極14a和累積電極14b施加正電壓以形成勢(shì)阱。在光電轉(zhuǎn)換部分 Dl中收集電子后，對(duì)分離電極14a和累積電極14b施加負(fù)電壓，使得收集在阱12中的電子 移向保持阱15。通過對(duì)累積電極14b施加負(fù)電壓，阱12和保持阱15之間的勢(shì)壘被打破，使 得電子容易從阱12移到保持阱15。另外，由于對(duì)分離電極14a施加負(fù)電壓，有可能防止阱 12中收集的電子向圖9的左方向移動(dòng)。在電子從阱12移動(dòng)到保持阱15中之后，對(duì)分離電極14a和累積電極14b施加正 電壓以在阱12中形成勢(shì)阱。通過這些操作，有可能不使用柵電極14e將電子從光電轉(zhuǎn)換部 分Dl移到電荷保持部分D4。代替圖9A，壘控制電極14c直接電連接到半導(dǎo)體襯底中作為電荷保持部分形成的 保持阱15也是有利的。也就是說，如圖9A所示，當(dāng)在絕緣層13上形成保持電極14d時(shí)，保 持電極14d成為浮動(dòng)電極(floatingelectrode)。在這種情況下，隨著時(shí)間的經(jīng)過，在保持 電極14d和壘控制電極14c之間的配線中容易累積噪聲電荷。因此，期望形成用于從保持 電極14d和壘控制電極14c之間的配線中去除(復(fù)位)噪聲電荷的開關(guān)。另一方面，當(dāng)對(duì) 每個(gè)像素形成該開關(guān)時(shí)，可導(dǎo)致裝置尺寸和生產(chǎn)成本的增加。因此，保持電極14d不通過絕緣層形成在半導(dǎo)體襯底的對(duì)應(yīng)于保持阱15的區(qū)域 上?？商娲?，在壘控制電極14c和半導(dǎo)體襯底的對(duì)應(yīng)于保持阱15的區(qū)域之間進(jìn)行直接的 電連接。在這些情況下，當(dāng)保持阱15被復(fù)位時(shí)，通過使用相鄰形成的復(fù)位裝置可以可靠地 去除布線中的噪聲電荷。圖9B中所示的復(fù)位裝置通過復(fù)位漏極100、在對(duì)應(yīng)于保持阱15和復(fù)位漏極100之間的區(qū)域的位置處形成的復(fù)位電極14r以及用于排放來自復(fù)位漏極100的電荷的電路110形成。通過對(duì)復(fù)位電極14r施加預(yù)定電壓Vr，有可能通過復(fù)位漏極100去 除來自保持阱15的電荷。(第三實(shí)施例)在本實(shí)施例中，如在第二實(shí)施例中一樣，形成電荷保持部分D4，且根據(jù)環(huán)境光的接 收光量自動(dòng)確定電荷分離部分D2的容量。本實(shí)施例特征在于通過具有恒定頻率的調(diào)制信 號(hào)調(diào)制在發(fā)光時(shí)間段中從發(fā)光源投射的光的強(qiáng)度，并取出與在與該調(diào)制信號(hào)的兩個(gè)不同相 位區(qū)間(phase zone)同步的定時(shí)獲得的接收光量相對(duì)應(yīng)的接收光輸出。另外，使用正弦波 作為調(diào)制信號(hào)的波形來取出分別與在0-180度的相位區(qū)間(在下文中稱為相位區(qū)間“P0”) 中獲得的接收光量和在180-360度的相位區(qū)間(在下文中稱為相位區(qū)間“P2”)中獲得的接 收光量相對(duì)應(yīng)的接收光輸出?？梢允褂镁匦尾?、三角波或鋸齒波作為調(diào)制信號(hào)的波形。另 夕卜，用于獲得接收光量的相位區(qū)間不限于上述相位區(qū)間。在本實(shí)施例中，通過布置多個(gè)單元1來配置圖像傳感器?？梢栽趶膱D像傳感器取 出1幀的接收光輸出的每個(gè)操作同時(shí)取出上述兩個(gè)相位區(qū)間的接收光輸出。在通過1幀取 出兩個(gè)相位區(qū)間的接收光輸出的情況下，對(duì)每個(gè)單元1需要檢測(cè)關(guān)于每個(gè)相位區(qū)間的接收 光量的配置和累積關(guān)于每個(gè)相位區(qū)間的接收光輸出的配置。因此，光電轉(zhuǎn)換部分Dl與電荷 分離部分D2和電荷累積部分D3分離地形成。參照?qǐng)D12A-12C更詳細(xì)地說明本實(shí)施例。光電轉(zhuǎn)換部分Dl設(shè)置有在裝置形成層11 的主表面上形成的阱(未示出)和通過絕緣層13在阱上布置的多個(gè)靈敏度控制電極(例 如，八個(gè)靈敏度控制電極17a-17h)。該阱具有與裝置形成層11不同的導(dǎo)電類型。期望與用 作電荷分離部分D2和電荷累積部分D3的阱12分離地形成該阱，且電荷經(jīng)由柵極轉(zhuǎn)移到阱 12?？商娲兀@些阱可以連續(xù)形成。在這種情況下，可以通過勢(shì)能控制來轉(zhuǎn)移電荷。八個(gè) 靈敏度控制電極(17a-17h)中的四個(gè)靈敏度控制電極(17a-17d)用作一個(gè)相位區(qū)間的組， 其余四個(gè)靈敏度控制電極(17e_17h)用作其它相位區(qū)間的組?？刂凭€21a連接到每個(gè)靈敏 度控制電極(17a-17h)。因此，可以獨(dú)立地控制對(duì)每個(gè)靈敏度控制電極(17a-17h)施加的電 壓。在附圖中，符號(hào)“X”表示控制線21a和每個(gè)靈敏度控制電極(17a_17h)之間的連接點(diǎn)。圖12A的縱向方向?qū)?yīng)于圖像傳感器的垂直方向。在該圖中，在垂直方向上僅 示出一個(gè)單元1。也就是說，該一個(gè)單元1具有在垂直方向上布置的八個(gè)靈敏度控制電極 (17a-17h)。在該圖中示出在水平方向上與單元1相鄰的另一單元1的一部分。每個(gè)靈敏 度控制電極(17a-17h)在水平方向上在相鄰的兩個(gè)單元1的范圍上延伸。附圖標(biāo)記20表 示單元分離部分，在水平方向上的相鄰單元1之間形成該單元分離部分以防止在水平方向 上的單元1之間的串?dāng)_。通過使用具有不同于裝置形成層11的導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體在裝置 形成層U的主表面?zhèn)壬闲纬蓡卧蛛x部分20。在該圖中，在單元分離部分20的兩側(cè)的每 一側(cè)設(shè)置四個(gè)控制線21a。因此，可以關(guān)于在水平方向上相鄰地形成的兩個(gè)單元中的每一個(gè) 相等地確定光電轉(zhuǎn)換部分Dl中控制線21a的面積。因此，相鄰的兩個(gè)單元1的光電轉(zhuǎn)換部 分Dl可具有相同的靈敏度。另外，在垂直方向上布置的多個(gè)單元1中的相同位置處的靈敏 度控制電極連接到相同的控制線21a。在本實(shí)施例中，如上所述，具有靈敏度控制電極(17a至17h)的光電轉(zhuǎn)換部分Dl 與電荷分離部分D2和電荷累積部分D3分離地形成。另外，在水平方向上與靈敏度控制電極(17a至17h)相鄰地布置電荷分離部分D2、電荷累積部分D3和電荷保持部分D4。盡管 圖中沒有示出，在水平方向上相鄰地形成的兩個(gè)單元1中的右邊一個(gè)的電荷分離部分D2、 電荷累積部分D3和電荷保持部分D4布置在光電轉(zhuǎn)換部分Dl的右側(cè)。另一方面，在水平方 向上相鄰形成的兩個(gè)單元1中的左邊一個(gè)的這些部分布置在光電轉(zhuǎn)換部分Dl的左側(cè)。另 夕卜，每組靈敏度控制電極(17a-17h)形成電荷分離部分D2和電荷累積部分D3。電荷保持部 分D4由構(gòu)成一個(gè)單元1的兩組共享，因?yàn)殡姾杀３植糠諨4用來保持對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的電子， 且可以認(rèn)為在這兩組之間環(huán)境光沒有變化。由于該配置，當(dāng)將相同的電壓施加到兩組的壘 控制電極14c時(shí)，可以在兩組中獲得具有相同高度的勢(shì)壘Bi。因此，當(dāng)形成多組電荷分離部 分和電荷累積部分，且電荷保持部分由相鄰形成的兩個(gè)壘控制電極14c共享時(shí)，與獨(dú)立地 形成電荷保持部分的情況相比，具有裝置形成區(qū)域的尺寸減小的優(yōu)點(diǎn)。在每一組中，與靈敏度控制電極(17c，17f)相鄰地形成累積電極14b。由光電轉(zhuǎn)換 部分Dl生成的電子可以從對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17c，17f)的區(qū)域轉(zhuǎn)移到電荷累積部分 D3。在這點(diǎn)上，通過調(diào)整光電轉(zhuǎn)換部分Dl和電荷累積部分D3之間的勢(shì)能關(guān)系，還有可能將 電子從電荷累積部分D3移到光電轉(zhuǎn)換部分D1?？商娲兀梢酝ㄟ^在光電轉(zhuǎn)換部分Dl和 電荷累積部分D3之間布置柵電極(未示出)來控制二者之間的電荷的流動(dòng)。另外，在每一組中，與靈敏度控制電極(17a，17h)相鄰地布置分離電極14a。另一 方面，與跨在靈敏度控制電極(17d，17e)之間的區(qū)域相鄰地布置由所述兩個(gè)組共享的保持 電極14d。分離電極14a，累積電極14b和柵 電極14e分別連接到控制線21b。壘控制電極 14c通過連接線22連接到保持電極14d。也就是說，控制線21b分別用來在所述組的分離電 極14a之間、在所述組的累積電極14b之間以及所述組的柵電極14e之間進(jìn)行連接。因此， 通過使用這三個(gè)控制線21b可以控制電子在電荷分離部分D2、電荷累積部分D3和電荷保持 部分D4中的移動(dòng)。在該圖中，符號(hào)“X”表示在控制線21b或連接線22和分離電極14a、累 積電極14b、壘控制電極14c、保持電極14d或柵電極14e之間的連接點(diǎn)。控制對(duì)靈敏度控制電極(17a_17h)施加的電壓使得與用來調(diào)制從發(fā)光源投射的 光的強(qiáng)度的調(diào)制信號(hào)同步。例如，在相位區(qū)間PO中，對(duì)靈敏度控制電極(17a-17d)和靈敏 度控制電極17f中的每一個(gè)施加正電壓。另一方面，在相位區(qū)間P2中，對(duì)靈敏度控制電極 17c和靈敏度控制電極(17e-17h)中的每一個(gè)施加正電壓。當(dāng)對(duì)靈敏度控制電極(17a_17h) 中的每一個(gè)施加正電壓時(shí)，在對(duì)應(yīng)于該單元中的每個(gè)靈敏度控制電極的區(qū)域形成用于收集 電子的勢(shì)阱。如上所述，當(dāng)對(duì)靈敏度控制電極(17a_17h)施加的電壓被控制時(shí)，在對(duì)應(yīng)于阱的 靈敏度控制電極(17a-17d)的區(qū)域中收集通過光照在相位區(qū)間PO中生成的電子，另一方 面，在對(duì)應(yīng)于阱的靈敏度控制電極(17e-17h)的區(qū)域中收集通過光照在相位區(qū)間P2中生成 的電子。也就是說，通過控制對(duì)靈敏度控制電極(17a-17h)的電壓施加模式可以改變通過 光照生成電子的面積。這基本等同于控制光電檢測(cè)器的靈敏度。在相位區(qū)間PO中，由于在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17f的區(qū)域也形成勢(shì)阱，所以可 以在該勢(shì)阱中保持在相位區(qū)間P2中收集的電子。另一方面，在相位區(qū)間P2中，可以將相位 區(qū)間PO中收集的電子保持在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17c的區(qū)域處形成的勢(shì)阱中。因此，關(guān)于每個(gè)相位區(qū)間由光照生成的電子可通過多個(gè)周期的調(diào)制信號(hào)來收集。 例如，當(dāng)調(diào)制信號(hào)是10MHz，且在光電轉(zhuǎn)換部分Dl處生成電子的時(shí)間段是15ms時(shí)，該多個(gè)周期對(duì)應(yīng)于150000個(gè)周期。即使在用于將電子保持在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17c，17f) 的區(qū)域中的時(shí)間段，在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17c，17f)的區(qū)域也生成電子。然而，由于在 用于收集電子的時(shí)間段中的電子收集面積是用于保持電子的時(shí)間段中的電子收集面積的4 倍(即面積比為4 1)，所以可以認(rèn)為所保持的電子的量反映了調(diào)制信號(hào)的每個(gè)相位區(qū)間 中的接收光量。簡(jiǎn)而言之，可以將對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間(P0，P2)中的每一個(gè)的量的電子保持在 對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17c，17f)的區(qū)域中。保持在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17c，17f)的區(qū)域中的電子被轉(zhuǎn)移到電荷累積部 分D3中。在該轉(zhuǎn)移步驟中，對(duì)累積電極14b施加正電壓，并對(duì)靈敏度控制電極(17a-17h) 施加負(fù)電壓。在電荷分離部分D2、電荷累積部分D3和電荷保持部分D4中移動(dòng)電子的情況 下，對(duì)靈敏度控制電極(17a-17h)施加負(fù)電壓以防止電子移到光電轉(zhuǎn)換部分D1。在這點(diǎn)上， 由于在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17c的區(qū)域中保持在相位區(qū)間P2中收集的電子，并且在對(duì)應(yīng) 于靈敏度控制電極17f的區(qū)域中保持在相位區(qū)間PO中收集的電子，所以一個(gè)組的電荷累積 部分D3接收來自光電轉(zhuǎn)換部分Dl的電子的定時(shí)不同于另一組的電荷累積部分D3接收來 自光電轉(zhuǎn)換部分Dl的電子的定時(shí)。
在發(fā)光源的暫停時(shí)間段中在光電轉(zhuǎn)換部分Dl處生成的電子通過對(duì)應(yīng)于柵電極 14e的區(qū)域從電荷累積部分D3轉(zhuǎn)移到電荷保持部分D4。在這點(diǎn)上，盡管對(duì)于發(fā)光源的暫停 時(shí)間段不需要調(diào)制信號(hào)，但是在與發(fā)光源的發(fā)光時(shí)間段相同的定時(shí)控制對(duì)靈敏度控制電極 (17a-17h)施加的電壓以在光電轉(zhuǎn)換部分Dl處生成對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的量的電子。 因此，在兩組一個(gè)單元1中，對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的電子被轉(zhuǎn)移到電荷累積部分D3。電子從所述組 的一個(gè)電荷累積部分D3轉(zhuǎn)移到電荷保持部分D4就足夠了。可替代地，電子可以從所述組 的兩個(gè)電荷累積部分D3轉(zhuǎn)移。在對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的量的電子被轉(zhuǎn)移后，對(duì)通過連 接線22連接到保持電極14d的壘控制電極14c施加電壓，使得根據(jù)環(huán)境光的接收光量在各 個(gè)阱12中形成勢(shì)壘Bi。接下來，在發(fā)光源的發(fā)光時(shí)間段中，通過光電轉(zhuǎn)換部分Dl每個(gè)組收集電子。結(jié)果， 在相位區(qū)間(Po，P2)中收集的電子分別保持在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17c，17f)的區(qū)域 中。然后，電子從光電轉(zhuǎn)換部分Dl移到電荷累積部分D3。此后進(jìn)行的操作與第二實(shí)施例 中的操作相同。也就是說，電子從電荷累積部分D3移到電荷分離部分D2，使得根據(jù)電荷分 離部分D2的容量確定的不需要的量的電荷被排放，并且有效電荷返回到電荷累積部分D3。 通過該操作，有可能在電荷累積部分D3中獲得有效電荷。該有效電荷的量對(duì)應(yīng)于通過從光 電轉(zhuǎn)換部分Dl在發(fā)光源的發(fā)光時(shí)間段中收集的電子分離出由發(fā)光源的暫停時(shí)間段中的接 收光量確定的不需要的量的電荷而獲得的電荷的量。本實(shí)施例使用將電荷累積部分D3中的有效電荷返回到光電轉(zhuǎn)換部分Dl中的配 置。也就是說，通過對(duì)累積電極14b施加負(fù)電壓，并對(duì)感光控制電極(17c，17f)施加正電 壓，使有效電荷的電子從電荷累積部分D3轉(zhuǎn)移到光電轉(zhuǎn)換部分D1。通過使用感光控制電極 (17a-17h)作為垂直轉(zhuǎn)移電極將轉(zhuǎn)移到光電轉(zhuǎn)換部分Dl的電子進(jìn)一步在垂直方向上轉(zhuǎn)移， 然后如在傳統(tǒng)的CCD圖像傳感器中那樣將其作為接收光輸出取出到光電檢測(cè)器的外部。在本實(shí)施例的配置中，優(yōu)選地對(duì)除光電轉(zhuǎn)換部分Dl之外的部分進(jìn)行光屏蔽。也就 是說，通過光屏蔽電荷分離部分D2、電荷累積部分D3和電荷保持部分D4，有可能防止在分 離不需要的電荷的操作期間通過光照生成的電子作為誤差成分混合到有效電荷中。另一方面，如在上述實(shí)施例那樣，由于與用于收集通過光照在光電轉(zhuǎn)換部分Dl處生成的電子的光 接收時(shí)間段相比，用于分離不需要的電荷和取出有效電荷的稱量時(shí)間段相當(dāng)短，所以電荷 分離部分D2和電荷累積部分D3可以不被光屏蔽。即使在這種情況下，電荷保持部分D4也 應(yīng)該光屏蔽。在本實(shí)施例中，由于在分離不需要的電荷的操作期間光電轉(zhuǎn)換部分Dl不收集通 過光照生成的電子，所以與光電轉(zhuǎn)換部分Dl也用作電荷累積部分D3的情況相比，有可能實(shí) 現(xiàn)誤差的減小。其它配置和操作與第二實(shí)施例相同。另外，在第二和第三實(shí)施例中關(guān)于如下情況進(jìn)行了說明空間信息檢測(cè)裝置特征為具有電荷保持部分D4的光電檢測(cè)器和發(fā)光源的組合，并且對(duì)應(yīng)于在發(fā)光源的暫停時(shí)間 段中的接收光量(即環(huán)境光的接收光量)的量的電子保持在電荷保持部分D4中。在該裝 置中，通過使用光電檢測(cè)器的接收光輸出和從發(fā)光源投射的光之間的關(guān)系，有可能獲得關(guān) 于從發(fā)光源投射的光投射到的對(duì)象空間的信息。作為關(guān)于對(duì)象空間的信息，例如有對(duì)象空 間中的物體的存在或不存在、該物體的反射系數(shù)以及到該物體的距離。根據(jù)關(guān)于對(duì)象空間 所需的信息，可以適當(dāng)設(shè)計(jì)用于處理接收光輸出的電路(未示出)。例如，在確定到對(duì)象空間中的物體的距離的情況下，通過具有預(yù)定頻率的調(diào)制信 號(hào)來調(diào)制從發(fā)光源投射的光的強(qiáng)度。光電檢測(cè)器在與該調(diào)制信號(hào)同步的多個(gè)定時(shí)檢測(cè)接收 光量。這是檢測(cè)從發(fā)光源投射的光入射到光電檢測(cè)器上所用的飛行時(shí)間作為調(diào)制后的光的 相位差的技術(shù)。為了計(jì)算該相位差，使用調(diào)制信號(hào)的兩個(gè)不同相位區(qū)間中的接收光量之差。在第三實(shí)施例中，由于在相位區(qū)間(P0，P2)中的每一個(gè)中獲得有效電荷，所以可 以使用所述相位區(qū)間的有效電荷之差來計(jì)算該距離。另一方面，在第二實(shí)施例中，當(dāng)在相位 區(qū)間(P0，P2)中的一個(gè)中獲得的電子保持在電荷保持部分D4中時(shí)，與該相位區(qū)間的接收光 量相對(duì)應(yīng)的量的電子被確定為不需要的電荷，并且從在另一相位區(qū)間獲得的電子中減去該 不需要的量的電荷。也就是說，所獲得的有效電荷的量對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相位區(qū)間(P0，P2)的接 收光量之差。因此，當(dāng)通過外部電路計(jì)算出該距離時(shí)，有可能減少用于光電檢測(cè)器的接收光 輸出的計(jì)算量。在有效電荷的量等于兩個(gè)相位區(qū)間(P0，P2)的接收光量之差的配置中，當(dāng)在兩個(gè) 相位區(qū)間(P0，P2)中收集的電子交替保持在電荷保持部分D4中時(shí)，根據(jù)保持兩個(gè)相位區(qū)間 的接收光輸出中的哪一個(gè)，在不同方向上出現(xiàn)誤差。。在這種情況下，通過確定兩個(gè)接收光 輸出的平均值，有可能消除通過分離不需要的電荷而導(dǎo)致的誤差。結(jié)果，根據(jù)接收光輸出可 以準(zhǔn)確檢測(cè)有關(guān)對(duì)象空間的信息。如本實(shí)施例中，當(dāng)布置多個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分時(shí)，可以關(guān)于每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分將稱量 時(shí)間段中分離出的不需要的電荷的量設(shè)置為相同。在這種情況下，與通過每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部 分Dl分別確定不需要的電荷的量的情況相比，通過形成用于控制不需要的電荷的量的共 同電通道使得控制變得容易。另外，當(dāng)關(guān)于每個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分形成電荷分離部分，且信號(hào)處理部分關(guān)于每個(gè)電 荷分離部分設(shè)置由一個(gè)電荷稱量操作分離出的不需要的電荷的量時(shí)，優(yōu)選地，關(guān)于所有電 荷分離部分將電荷稱量操作的次數(shù)設(shè)置為相同。根據(jù)該光電檢測(cè)器，具有可以總地控制電 荷稱量操作的定時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。(第四實(shí)施例)
在第三實(shí)施例中，關(guān)于與調(diào)制信號(hào)的0-180度的相位范圍同步的相位區(qū)間PO中的 接收光量和與調(diào)制信號(hào)的180-360度的相位范圍同步的相位區(qū)間P2中的接收光量的每個(gè) 形成電荷分離部分D2和電荷累積部分D3。本實(shí)施例特征在于關(guān)于這些相位區(qū)間(P0，P2) 中的接收光量共享電荷分離部分D2和電荷累積部分D3。也就是說，如圖13所示，本實(shí)施例在以下方面與第三實(shí)施例相同關(guān)于光電轉(zhuǎn)換 部分Dl的每個(gè)單元1形成八個(gè)靈敏度控制電極(17a-17h)。在第三實(shí)施例中，在垂直方向 上以對(duì)稱的方式布置電荷分離部分D2、電荷累積部分D3和電荷保持部分D4。另一方面，在 垂直方向上以非對(duì)稱的方式布置本實(shí)施例的這些部分。在光電轉(zhuǎn)換部分Dl中，將形成電荷 分離部分D2和電荷累積部分D3的區(qū)域E3布置在設(shè)置了靈敏度控制電極(17a-17d)的區(qū) 域El的一側(cè)。如稍后所述，光電轉(zhuǎn)換部分Dl還用作電荷累積部分D3。此外，將形成電荷保 持部分D4的區(qū)域E4布置在設(shè)置了靈敏度控制電極(17e-17h)的區(qū)域E2的一側(cè)。在形成電荷分離部分D2和電荷累積部分D3的區(qū)域E3中，與光電轉(zhuǎn)換部分Dl的 靈敏度控制電極17a相鄰地形成接受電極14f。當(dāng)在接受電極14f下形成的勢(shì)阱比在靈敏 度控制電極17a下形成的勢(shì)阱具有更大深度時(shí)，在靈敏度控制電極17a下形成的勢(shì)阱中收 集的電荷可以從光電轉(zhuǎn)換部分Dl接收。在區(qū)域E3中，在靈敏度控制電極(17b，17c，17d)的一側(cè)分別設(shè)置分離電極14a、壘 控制電極14c和累積電極14b。在附圖中，示出只有壘控制電極14c具有小的尺寸。然而， 本實(shí)施例不局限于該尺寸關(guān)系。另一方面，在形成電荷保持部分D4的區(qū)域E4中，與光電轉(zhuǎn)換部分Dl的靈敏度控 制電極(17e-17g)相鄰地形成柵電極14e。當(dāng)在柵電極14e下形成的勢(shì)阱比在靈敏度控制 電極17f下形成的勢(shì)阱具有更大深度時(shí)，在靈敏度控制電極17f下形成的勢(shì)阱中收集的電 荷可以從光電轉(zhuǎn)換部分Dl接收。在區(qū)域E4中，形成保持電極14d使得在柵電極14e的一側(cè)布置光電轉(zhuǎn)換部分Dl， 而在柵電極14e的另一側(cè)布置保持電極14d。因此，與第二和第三實(shí)施例中相同，當(dāng)在保持 電極14d下形成勢(shì)阱且適當(dāng)調(diào)節(jié)柵電極14e下的勢(shì)能時(shí)，在靈敏度控制電極17f下的勢(shì)阱 中收集的電荷可流入到保持電極14d下的勢(shì)阱中。在電荷移到保持電極14d下的勢(shì)阱，即電荷保持部分D4中后，通過保持在電荷保 持部分D4中的量來確定壘控制電極14c的勢(shì)能。也就是說，確定出在壘控制電極14c下形 成的勢(shì)壘的高度。與裝置形成層11中的阱12 (圖1)相鄰地形成漏極(溢出漏極)23。參照?qǐng)D14，說明本實(shí)施例的操作。與第三實(shí)施例中相同，設(shè)置發(fā)光源的暫停時(shí)間 段。在使用本實(shí)施例的光電檢測(cè)器的情況下，首先在暫停時(shí)間段(Si)對(duì)光電轉(zhuǎn)換部分Dl 的靈敏度控制電極(17e-17h)施加正電壓，并將靈敏度控制電極(17a-17d)保持在基準(zhǔn)電 位?？商娲兀梢詫?duì)這些電極(17a-17d)施加負(fù)電壓。然后，可以用施加負(fù)電壓的狀態(tài)代 替基準(zhǔn)電位狀態(tài)。另外，還將在區(qū)域(E3，E4)中形成的分離電極14a、累積電極14b、保持電 極14d、柵電極14e和接受電極14f保持在基準(zhǔn)電位。通過上述過程，對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的電子被收集到對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換部分Dl的靈敏度控制電極(17e-17h)的區(qū)域E2中(S2)。隨后，只對(duì)靈敏度控制電極17f施加正電 壓，并將其余靈敏度控制電極(17a-17e，17g，17h)保持在基準(zhǔn)電位。通過該操作，對(duì)應(yīng)于環(huán) 境光的接收光量的電子被收集到對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17f的勢(shì)阱中。
接著，對(duì)柵電極14e施加正電壓以在柵電極14e下形成通道。從而電子可以從靈 敏度控制電極17f下的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移到保持電極14d下的電荷保持部分D4(S3)。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移到 電荷保持部分D4時(shí)，保持電極14d的電位變成對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的電位，并且壘控 制電極14c的電位也變成相同的電位。也就是說，在壘控制電極14c下形成的勢(shì)壘的高度 被確定。接著，啟動(dòng)從發(fā)光源投射光的發(fā)光時(shí)間段(S4)。在發(fā)光時(shí)間段中，由調(diào)制信號(hào)進(jìn) 行強(qiáng)度調(diào)制后的信號(hào)光被投射之后，進(jìn)行以下操作以單獨(dú)取出對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間(Po，P2)的 接收光量的接收光輸出。在本說明中，對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收光量的電子被收集在區(qū)域 El中，對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2的接收光量的電子被收集在區(qū)域E2中。首先，以與調(diào)制信號(hào)同步的周期進(jìn)行一次或多次對(duì)區(qū)域El的每個(gè)靈敏度控制電 極(17a-17d)和區(qū)域E2的靈敏度控制電極17f施加正電壓并將區(qū)域E2的殘留靈敏度控制 電極(17e，17g，17h)保持在基準(zhǔn)電位(S5)的一組操作，以及對(duì)區(qū)域El的靈敏度控制電極 17b和區(qū)域E2的靈敏度控制電極(17e-17h)施加正電壓并將區(qū)域El的其余靈敏度控制電 極(17a，17c，17d)保持在基準(zhǔn)電位(S6)的操作。因而，對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收光量的 電子被收集在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17b的勢(shì)阱中，并且對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2的接收光量的 電子被收集在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17f的勢(shì)阱中。接著，進(jìn)行從對(duì)應(yīng)于每個(gè)相位區(qū)間(P0，P2)的接收光量的電子中分離出不需要的 電荷并取出有效電荷的操作。由于對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收光量的電子被收集到對(duì)應(yīng)于 靈敏度控制電極17b的勢(shì)阱中，所以該電子通過對(duì)靈敏度 控制電極17a施加正電壓并使靈 敏度控制電極17b保持在基準(zhǔn)電位被轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17a的勢(shì)講。此外，該 電子通過對(duì)接受電極14f施加正電壓并將靈敏度控制電極17a保持在基準(zhǔn)電位被轉(zhuǎn)移到接 受電極14f下的勢(shì)阱。也就是說，在區(qū)域El中收集的對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收光量的電 子被轉(zhuǎn)移到區(qū)域E3(S7)。轉(zhuǎn)移到區(qū)域E3的電子從對(duì)應(yīng)于接受電極14f的勢(shì)阱流入在對(duì)應(yīng)于分離電極14a 的區(qū)域處形成的電荷分離部分D2。在這點(diǎn)上，由于電荷分離部分D2和電荷累積部分D3之 間的勢(shì)壘的高度已被確定，所以在電荷分離部分D2中殘留恒定量的不需要的電荷，并且其 余電子流入電荷累積部分D3中。通過漏極23排放掉電荷分離部分D2中的不需要的電荷。 因此，從對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收光量的電子中去除不需要的電荷量，并取出有效電荷 (S8)。如上所述，將由此獲得的有效電荷轉(zhuǎn)移到在與累積電極14b相鄰的靈敏度控制電 極17d下形成的勢(shì)阱。也就是說，通過從對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收光量的電子中分離出對(duì) 應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的不需要的電荷而獲得的有效電荷從區(qū)域E3轉(zhuǎn)移到區(qū)域El (S9)。類似地，需要關(guān)于在區(qū)域E2中收集的電子分離出不需要的電荷。在區(qū)域E2中，對(duì) 應(yīng)于相位區(qū)間P2的接收光量的電子被收集在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17f的勢(shì)阱中。為了 將電子轉(zhuǎn)移到區(qū)域E3，首先將電子從對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17f的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)于靈敏 度控制電極17a的勢(shì)阱。此時(shí)，為了防止轉(zhuǎn)移的電子與從相位區(qū)間PO的接收光量獲得的有 效電荷混合，在垂直方向上轉(zhuǎn)移在步驟S9轉(zhuǎn)移到區(qū)域El的電荷。也就是說，電子(即相位 區(qū)間PO的有效電荷)從靈敏度控制電極17d下的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移到相鄰單元1的靈敏度控制電 極17g下的勢(shì)阱。另一方面，電子(即相位區(qū)間P2的電子)從靈敏度控制電極17f下的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移到靈敏度控制電極17a下的勢(shì)阱(SlO)。在對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2的接收光量的電子轉(zhuǎn)移到靈敏度控制電極17a下的勢(shì)阱后， 其進(jìn)一步從區(qū)域El轉(zhuǎn)移到區(qū)域E3。從轉(zhuǎn)移的電子中分離出不需要的電荷，并將有效電荷累 積在電荷累積部分D3中(S11-S13)。也就是說，通過進(jìn)行與步驟S7-S9相同的操作，有可 能取出相位區(qū)間P2的有效電荷。所獲得的有效電荷轉(zhuǎn)移到靈敏度控制電極17d下的勢(shì)阱。 因此，有效電荷從區(qū)域E3返回到區(qū)域El (S14)。根據(jù)上述過程，當(dāng)獲得每個(gè)相位區(qū)間(P0，P2)的有效電荷時(shí)，將它們?cè)诖怪狈较?上轉(zhuǎn)移，并一次返回到對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17b，17f)的區(qū)域(S15)。在發(fā)光時(shí)間段中將 該操作重復(fù)規(guī)定次數(shù)(S16)后，最后取出在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極(17b，17f)的勢(shì)阱中留 下的電子作為接收光輸出(S17)。在本實(shí)施例中，在分離電極14a和漏極23之間形成排放電極14g，在保持電極14d 和漏極23之間形成排放電極14h。通過控制對(duì)排放電極14g施加的電壓可以在每次將電荷 從區(qū)域El轉(zhuǎn)移到區(qū)域E3時(shí)排放不需要的電荷。另外，通過控制對(duì)排放電極14h施加的電 壓可以在每次將電荷從區(qū)域E2轉(zhuǎn)移到區(qū)域E4時(shí)排放保持在電荷保持部分D4中的對(duì)應(yīng)于 環(huán)境光的接收光量的電子。其它配置和操作與上述實(shí)施例中的相同。(第五實(shí)施例)如圖15中所示，本實(shí)施例特征在于在垂直方向上設(shè)置能夠分離不需要的電荷的 區(qū)域E3和形成光電轉(zhuǎn)換部分Dl的區(qū)域(El，E2)。也就是說，關(guān)于一個(gè)單元1形成靈敏度控制電極(17a-17f)。由三個(gè)靈敏度控制電 極(17a-17c)和三個(gè)靈敏度控制電極(17d-17f)分別提供用于收集對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間(P0， P2)中的接收光量的電荷的區(qū)域(E1，E2)。此外，在垂直方向上的相鄰單元1之間形成用于 分離不需要的電荷的區(qū)域E3。在區(qū)域E3的一側(cè)(即，在水平方向上遠(yuǎn)離區(qū)域E3的位置) 還形成用于保持對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的接收光量的電荷的區(qū)域E4。也就是說，在與單元1的靈敏度控制電極17f相鄰的區(qū)域布置接受電極14f。在 垂直方向上與接受電極14f相鄰地按順序布置分離電極14a、壘控制電極14c和累積電極 14b。也就是說，在靈敏度控制電極17f和分離電極14a之間布置接受電極14f，并且在壘控 制電極14c和相鄰的另一單元1的靈敏度控制電極17a之間布置累積電極14b。另外，形成柵電極14e使得區(qū)域E3的接受電極14f、分離電極14a和壘控制電極 14c布置在柵電極14e的一側(cè)。另外，在柵電極14e的另一側(cè)布置保持電極14d。在這點(diǎn)上， 壘控制電極14c通過連接線22電連接到保持電極14d。形成漏極23以沿著區(qū)域(El，E2， E3，E4)的周圍延伸。另外，在對(duì)應(yīng)于保持電極14d的保持部分D4和漏極23之間布置排放 電極14g。在ρ型裝置形成層11上形成的η型阱12的表面上布置上述電極的每一個(gè)。本實(shí)施例的操作與第四實(shí)施例基本相同。也就是說，在暫停時(shí)間段向?qū)?yīng)于光電 轉(zhuǎn)換部分Dl的區(qū)域Ε2的靈敏度控制電極(17d-17f)施加正電壓，并且將區(qū)域El的靈敏度 控制電極(17a-17c)保持在基準(zhǔn)電位。另外，將分離電極14a、累積電極14b、壘控制電極 14c、保持電極14d、柵電極14e以及接受電極14f保持在基準(zhǔn)電位。因此，對(duì)應(yīng)于環(huán)境光的 接收光量的電子被收集在光電轉(zhuǎn)換部分Dl的區(qū)域E2中。隨后，只向區(qū)域(El，E2)的靈敏 度控制電極(17a-17f)中的一個(gè)(即，靈敏度控制電極17f)施加正電壓，使得收集的電子 被收集在對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17f的勢(shì)阱中。
通過接受電極14f和柵電極14e將對(duì)應(yīng)于靈敏度控制電極17f的勢(shì)阱中收集的電 子轉(zhuǎn)移到保持電極14d下的保持部分D4。在該階段，根據(jù)環(huán)境光設(shè)置在壘控制電極14c下 形成的勢(shì)壘的高度。接下來，啟動(dòng)從發(fā)光源投射光的發(fā)光時(shí)間段。在與調(diào)制信號(hào)同步的周期進(jìn)行至少 一組向靈敏度控制電極(17a-17C，17e)施加正電壓并將靈敏度控制電極(17d，17f)保持 在基準(zhǔn)電位的操作，和向靈敏度控制電極(17b，17d-17f)施加正電壓并將靈敏度控制電極 (17a, 17c)保持在基準(zhǔn)電位的操作，從而與同步于調(diào)制信號(hào)的相位區(qū)間(P0，P2)相關(guān)聯(lián)。 根據(jù)這些操作，對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO中的接收光量的電子被收集到靈敏度控制電極17b下的 勢(shì)阱中，且對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2中的接收光量的電子被收集到靈敏度控制電極17e下的勢(shì)阱 中。在這點(diǎn)上，當(dāng)在靈敏度控制電極17e下的勢(shì)阱中收集的電子在垂直方向上轉(zhuǎn)移， 并且還被轉(zhuǎn)移到在分離電極14a下作為電荷分離部分D2形成的勢(shì)阱時(shí)，根據(jù)壘控制電極 14c下的勢(shì)壘高度分離不需要的電荷，并且在累積電極14b下的電荷累積部分D3中只累積 有效電荷。也就是說，對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2的有效電荷被累積在電荷累積部分D3中。另一 方面，通過預(yù)定路線(未示出)經(jīng)由漏極23排放在電荷分離部分D2中留下的不需要的電 荷。在圖15中，從分離電極14a的上游側(cè)向下游側(cè)連續(xù)形成漏極23。 在這點(diǎn)上，假定 電子從圖15的上側(cè)轉(zhuǎn)移到下側(cè)?？商娲兀诜蛛x電極14a的上游側(cè)形成的漏極23可與 在其下游側(cè)形成的漏極23分離。在這種情況下，不需要的電荷被轉(zhuǎn)移到與上游側(cè)的漏極 23相鄰的一個(gè)靈敏度控制電極(17a-17f，例如靈敏度控制電極17e)下的區(qū)域。然后，向漏 極23施加用于吸引電子的電壓(例如+15V)，并向?qū)?yīng)于具有轉(zhuǎn)移的不需要的電荷的區(qū)域 的靈敏度控制電極17e施加用于逐出電子的電壓(例如-5V)。對(duì)與不需要的電荷轉(zhuǎn)移到 的靈敏度控制電極17e相鄰的靈敏度控制電極(17c，17d，17f，17g)也施加用于逐出電子的 電壓。根據(jù)這些操作，不需要的電荷可以通過漏極23排放而不流向靈敏度控制電極(17c， 17d，17f，17g)。接下來，在靈敏度控制電極17b下形成的勢(shì)阱中收集的對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收 光量的電子在垂直方向上轉(zhuǎn)移，并且還被轉(zhuǎn)移到在分離電極14a下作為電荷分離部分D2形 成的勢(shì)阱中。此時(shí)，在累積電極14b下的電荷累積部分D3中累積的相位區(qū)間P2的有效電 荷在垂直方向上轉(zhuǎn)移，并且被臨時(shí)保持在垂直方向上相鄰的單元1的靈敏度控制電極17b 下形成的勢(shì)阱處。如上所述，當(dāng)對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO的接收光量的電子被轉(zhuǎn)移到電荷分離部分D2時(shí)， 不需要的電荷被分離，并且相位區(qū)間PO的有效電荷被累積在電荷累積部分D3中。在朝向圖15的上側(cè)的垂直方向上轉(zhuǎn)移在電荷累積部分D3中累積的相位區(qū)間PO 的有效電荷以及在靈敏度控制電極17b下形成的勢(shì)阱中累積的相位區(qū)間P2的有效電荷。通 過控制對(duì)累積電極14b施加的電壓，在電荷累積部分D3中累積的有效電荷可以越過在壘控 制電極14c下形成的勢(shì)壘。因此，通過在相反方向上轉(zhuǎn)移該有效電荷，相位區(qū)間(P0，P2)的 有效電荷可以分別累積在靈敏度控制電極(14b，14e)下的勢(shì)阱中。在發(fā)光時(shí)間段中將上述操作重復(fù)預(yù)定次數(shù)之后，有效電荷被作為接收光輸出取 出。在本實(shí)施例中，與第四實(shí)施例相比較，具有操作次數(shù)更少的優(yōu)點(diǎn)。其它配置和操作與第一實(shí)施例的相同。在第二至第五實(shí)施例的每一個(gè)實(shí)施例中，保持電極14d通過絕緣層13布置在保持井15上?？商娲?，保持電極14d可不通過絕緣層13歐姆連接到保持阱15。(第六實(shí)施例)本實(shí)施例特征在于設(shè)置了多個(gè)具有相同寬度的電極，通過使用具有相同寬度的電 極的適當(dāng)組合可以實(shí)現(xiàn)與使用多個(gè)具有不同寬度的電極的情況基本相同的操作。在本實(shí)施 例中，與第三實(shí)施例相同，通過正弦調(diào)制信號(hào)調(diào)制從發(fā)光源投射的光的強(qiáng)度。光電轉(zhuǎn)換部分 Dl還用作電荷分離部分D2和電荷累積部分D3。另外，不形成電荷保持部分D4。如圖16中所示，本實(shí)施例的一個(gè)單元1具有多個(gè)通過絕緣層13布置在裝置形成 層11的主表面上的阱12上的具有相同寬度的并且相互等間隔的控制電極(18a-181)。也 就是說，一個(gè)單元1包括十二個(gè)控制電極(18a-181)。在一個(gè)單元1中，形成配線使得可以 單獨(dú)控制對(duì)控制電極(18a-181)施加的電壓。除了以下各點(diǎn)，光電轉(zhuǎn)換部分Dl的操作基本上與使用第三實(shí)施例的靈敏度控制 電極(17a-17h)的操作相同。在本實(shí)施例中，通過使用控制電極(18a-18i)來收集對(duì)應(yīng)于 相位區(qū)間PO中的接收光量的電子，并通過使用控制電極(18d-181)來收集對(duì)應(yīng)于相位區(qū) 間P2中的接收光量的電子。參照?qǐng)D17A-17H說明這些操作。在圖17A-17H中，控制電極 (18a-181)被表示為(a)-(l)。在光接收時(shí)間段中光電轉(zhuǎn)換部分Dl的操作期間，如圖17A所示，關(guān)于相位區(qū)間PO 對(duì)控制電極(18a-18i)施加正電壓，使得由對(duì)應(yīng)于九個(gè)控制電極(18a-18i)的區(qū)域收集電 子。另外，如圖17B所示，關(guān)于相位區(qū)間P2對(duì)控制電極(18d-181)施加正電壓，使得由對(duì)應(yīng) 于九個(gè)控制電極(18d-181)的區(qū)域收集電子。將關(guān)于每個(gè)相位區(qū)間(P0，P2)收集的電子保 持在除了用于收集電子的區(qū)域以外的區(qū)域處。也就是說，在由對(duì)應(yīng)于控制電極(18a-18i) 的區(qū)域收集電子的相位區(qū)間PO中，將關(guān)于相位區(qū)間P2收集的電子保持在對(duì)應(yīng)于控制電極 18k的區(qū)域處。類似地，在對(duì)應(yīng)于控制電極(18d-181)的區(qū)域收集電子的相位區(qū)間P2中， 將關(guān)于相位區(qū)間PO收集的電子保持在對(duì)應(yīng)于控制電極18b的區(qū)域處。通過重復(fù)多次針對(duì) 相位區(qū)間(P0，P2)的操作，將對(duì)應(yīng)于接收光量的量的電子保持在對(duì)應(yīng)于阱12中的控制電極 (18k，18b)的區(qū)域處。當(dāng)光接收時(shí)間段結(jié)束，使得對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO中的接收光量的量的電子被收集 到對(duì)應(yīng)于控制電極18b的區(qū)域中，或者對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2中的接收光量的量的電子被收集 到對(duì)應(yīng)于控制電極18k的區(qū)域中時(shí)，啟動(dòng)稱量時(shí)間段以進(jìn)行用于分離不需要的電荷以獲得 有效電荷的操作。例如，在從對(duì)應(yīng)于控制電極18b的區(qū)域處保持的電子中分離出不需要的電荷的情 況下，對(duì)控制電極18a施加負(fù)電壓，以在相位區(qū)間PO中收集的電子被保持在對(duì)應(yīng)于控制電 極18b的區(qū)域處形成的勢(shì)阱中的條件下形成勢(shì)壘。另外，如下所述，為了使用對(duì)應(yīng)于控制電 極(18d，18e)的區(qū)域作為電荷累積部分，在相位區(qū)間P2中收集的電子被轉(zhuǎn)移。也就是說， 如圖17C中所示，形成對(duì)應(yīng)于控制電極(18c，18d)的勢(shì)壘。隨后，如圖17D中所示，形成對(duì) 應(yīng)于控制電極(18c-18e)的勢(shì)壘。此外，如圖17E中所示，形成對(duì)應(yīng)于控制電極(18f_18h) 的勢(shì)壘。因此，在相位區(qū)間P2中收集的電子可被轉(zhuǎn)移。另外，如圖17E中所示，對(duì)控制電極(18d，18e)施加正電壓以形成用作電荷累積部 分D3的勢(shì)阱，同時(shí)通過控制施加到控制電極18c的電壓形成具有預(yù)定高度的勢(shì)壘B3。通過該操作，不需要的電荷留在對(duì)應(yīng)于控制電極18b的勢(shì)阱中，且通過勢(shì)壘B3上流入到對(duì)應(yīng)于 控制電極(18d，18e)的勢(shì)阱中的電子用作有效電荷。接下來，如圖17F所示，增加對(duì)應(yīng)于控制電極18c的勢(shì)壘的高度以防止對(duì)應(yīng)于相位 區(qū)間PO的有效電荷的泄漏。同時(shí)，在相位區(qū)間P2中收集的電子被收集到對(duì)應(yīng)于控制電極 18k的勢(shì)阱中。在該狀態(tài)下，在對(duì)應(yīng)于控制電極(18g-18i)的區(qū)域中形成勢(shì)阱作為電荷累積 部分D3，并且在對(duì)應(yīng)于控制電極18j的區(qū)域處形成勢(shì)壘B4。如圖17G所示，為了從保持在對(duì)應(yīng)于控制電極18k的勢(shì)阱中的電荷(電子)中分 離出不需要的電荷，通過控制對(duì)控制電極18j施加的電壓來降低勢(shì)壘B4。通過勢(shì)壘B4的 高度來確定在相位區(qū)間P2中收集的電子中不需要的電荷的量。也就是說，對(duì)應(yīng)于控制電極 18k的區(qū)域用作電荷分離部分D2。如圖17H所示，在分離出不需要的電荷之后，增加對(duì)應(yīng)于控制電極18j的勢(shì)壘的高 度，以防止關(guān)于區(qū)間P2在對(duì)應(yīng)于控制電極(18g-18i)的勢(shì)阱中收集的有效電荷的泄漏。另 一方面，排放留在對(duì)應(yīng)于控制電極(18b，18k)的區(qū)域中的不需要的電荷。根據(jù)上述操作，從通過在相位區(qū)間(P0，P2)中的光照生成的電子中分離出不需 要的電荷，并取出有效電荷。在本實(shí)施例中，由于在一列上布置控制電極(18a-181)，所 以與傳統(tǒng)CCD圖像傳感器的垂直轉(zhuǎn)移電阻器的情況相同，通過在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)對(duì)控制電極 (18a-181)施加電壓可以在控制電極(18a-181)的排列方向上轉(zhuǎn)移有效電荷的電子。通過 將該電子取出到光電檢測(cè)器的外部，獲得接收光輸出。也就是說，在本實(shí)施例的配置中，光 電轉(zhuǎn)換部分Dl還用作電荷分離部分D2、電荷累積部分D3和電荷取出部分。另外，由于可以 同時(shí)進(jìn)行用于從兩個(gè)相位區(qū)間(P0，P2)中生成的電子中分離出不需要的電荷的操作，所以 具有可以縮短分離不需要的電荷所需的處理時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。在上述配置中，關(guān)于進(jìn)行與第一實(shí)施例相同的操作的情況進(jìn)行了說明?？商娲?， 可以根據(jù)由分別形成的電荷保持部分D4保持的電子的量控制對(duì)控制電極18b、18k施加的 電壓。在這種情況下，如第二和第三實(shí)施例中所述，有可能自動(dòng)調(diào)節(jié)不需要的電荷的量。其 它配置和操作與上述實(shí)施例中的相同。此外，在通過光電轉(zhuǎn)換部分生成電荷的操作和從光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離 出不需要的電荷并將有效電荷累積在電荷累積部分中的操作被重復(fù)多次之后，通過電荷取 出部分將累積在電荷累積部分中的電荷取出作為接收光輸出是有利的。在這種情況下，由 于從光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中反復(fù)分離不需要的電荷，所以有可能減少在光電轉(zhuǎn)換部分 處出現(xiàn)飽和的可能性，并實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換部分尺寸的減小。另外，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部分的尺寸減小 時(shí)，電荷取出部分的容量也可減小。結(jié)果，有可能作為整體減小光電檢測(cè)器的尺寸。(第七實(shí)施例)本實(shí)施例與第六實(shí)施例在以下方面相同設(shè)置多個(gè)具有相同寬度的控制電極。然 而，如圖18所示，本實(shí)施例特征在于一個(gè)單元1具有九個(gè)控制電極(19a-19i)。如第六實(shí)施 例中所述，六個(gè)控制電極用來累積對(duì)應(yīng)于調(diào)制信號(hào)的一個(gè)相位區(qū)間的電子，并分離不需要 的電荷。因此，不能通過使用九個(gè)控制電極(19a-19i)在不同區(qū)域處單獨(dú)進(jìn)行收集對(duì)應(yīng)于 調(diào)制信號(hào)的兩個(gè)相位區(qū)間的電子和從其分離出不需要的電荷的操作。也就是說，在這兩個(gè) 相位區(qū)間中以重疊的方式使用這九個(gè)電極中的一部分。另外，在第六實(shí)施例中，可以同時(shí)進(jìn) 行從這兩個(gè)區(qū)間中收集的電子中分別分離出不需要的電荷的操作。另一方面，在本實(shí)施例中，由于以重疊的方式使用該部分控制電極，所以從這兩個(gè)相位區(qū)間中的一個(gè)收集的電子 中分離不需要的電荷的操作在與從另一個(gè)相位區(qū)間收集的電子中分離不需要的電荷的操 作不同的時(shí)間進(jìn)行。具體地，進(jìn)行圖19A-190中所示的操作。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換部分Dl用于收集通過接收來 自對(duì)象空間的光而生成的電子時(shí)，交替設(shè)置如圖19A中所示的對(duì)每個(gè)控制電極(19g，19i) 施加負(fù)電壓的時(shí)間段和如圖19B中所示的對(duì)每個(gè)控制電極(19a，19c)施加負(fù)電壓的時(shí)間 段。與調(diào)制信號(hào)同步設(shè)定這兩個(gè)時(shí)間段。例如，圖19A的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P0，圖19B的 狀態(tài)對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2。在圖19A-190中，控制電極(19a-19i)被表示為(a)-(i)。在圖19A的狀態(tài)中，對(duì)應(yīng)于控制電極(19a-19f)的區(qū)域關(guān)于相位區(qū)間PO用作光電 轉(zhuǎn)換部分D1。在圖19B的狀態(tài)中，對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19i)的區(qū)域關(guān)于相位區(qū)間P2用 作光電轉(zhuǎn)換部分D1。另外，在相位區(qū)間PO中收集的電子被保持在對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2中的 控制電極19b的區(qū)域中。另一方面，在相位區(qū)間P2中收集的電子被保持在對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間 PO中的控制電極19h的區(qū)域中。在將圖19A和19B的狀態(tài)交替重復(fù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間段之后，進(jìn)行從對(duì)應(yīng)于控制電極 (19b，19h)的區(qū)域中保持的電子中分離不需要的電荷以獲得有效電荷的操作。由于對(duì)應(yīng)于 控制電極19b的區(qū)域是用于有效電荷的區(qū)域，所以其也用作電荷累積部分D3。如上所述，由 調(diào)制信號(hào)的兩個(gè)相位區(qū)間共享該部分控制電極。在分離不需要的電荷的時(shí)間段中，在對(duì)應(yīng) 于控制電極19c的區(qū)域中一直形成勢(shì)壘B5以防止在這兩個(gè)相位區(qū)間中收集的電子相互混 合。也就是說，一直向控制電極19c施加負(fù)電壓。在圖19A-190中，首先從相位區(qū)間P2中收集的電子中分離出不需要的電荷，然后 從相位區(qū)間PO中收集的電子中分離出不需要的電荷。因此，在從相位區(qū)間P2中收集的電子 中分離不需要的電荷的操作期間，將相位區(qū)間PO中收集的電子保持在對(duì)應(yīng)于控制電極19b 的區(qū)域中。在光電轉(zhuǎn)換部分Dl收集由光照生成的電子之后，如圖19C中所示，將相位區(qū)間PO 中收集的電子保持在對(duì)應(yīng)于控制電極1%的區(qū)域中形成的勢(shì)阱中。另外，對(duì)控制電極19a 施加負(fù)電壓以形成勢(shì)壘。維持該狀態(tài)，直到從相位區(qū)間P2中收集的電子中分離出不需要的 電荷(即，在圖19C-19I的范圍上)。另一方面，在圖19C的狀態(tài)下，將相位區(qū)間P2中收集 的電子保持在對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19f)的區(qū)域中形成的勢(shì)阱中。也就是說，保持在相位 區(qū)間P2中的對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19i)的區(qū)域中的電子，或者保持在相位區(qū)間PO中的對(duì) 應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中的電子被收集在對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19f)的區(qū)域中。如圖19D中所示，該操作是先前進(jìn)行的操作以在對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中形 成沒有電子(空的)勢(shì)阱。也就是說，在收集通過光照生成的電子的操作已經(jīng)結(jié)束的階段 中，在相位區(qū)間P2中收集的電子存在于對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中。因此，如圖19C中 所示，在對(duì)控制電極(19g-19i)施加負(fù)電壓之后，如圖19D中所示，在對(duì)應(yīng)于控制電極19h 的區(qū)域中形成沒有電子的勢(shì)阱。接下來，如圖19E和19F中所示，保持在對(duì)應(yīng)于控制電極(19d_19f)的區(qū)域中的電子被移到對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域。首先，在對(duì)應(yīng)于控制電極(19f-19h)的區(qū)域中形成 勢(shì)阱，并且在對(duì)應(yīng)于控制電極(19c-19e)的區(qū)域中形成勢(shì)壘。隨后，在對(duì)應(yīng)于控制電極19f 的區(qū)域中形成勢(shì)壘，并且還在對(duì)應(yīng)于控制電極19g的區(qū)域中形成勢(shì)壘。因此，可以在對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中收集電子。在該階段中，在對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19f)的區(qū)域中形 成空勢(shì)阱。盡管在圖19E的狀態(tài)和圖19F的狀態(tài)之間存在多個(gè)中間狀態(tài)，但是它們沒有在 附圖中示出。另一方面，關(guān)于勢(shì)能，圖19F的狀態(tài)與圖19D的狀態(tài)相同。然而，在圖19D的 狀態(tài)中，電子存在于對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19f)的區(qū)域中，而在圖19F的狀態(tài)中，電子存在 于對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中。通過上述過程，在相位區(qū)間P2中收集的電子被收集到對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域 中。接下來，如圖19G中所示，對(duì)應(yīng)于控制電極19g的勢(shì)壘B6被降低。該勢(shì)壘B6與第一實(shí) 施例中所說明的勢(shì)壘Bl具有相同的功能。根據(jù)勢(shì)壘B6的高度確定的量的電子留在作為電 荷分離部分D2的對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中。超出電荷分離部分D2的容量的量的電子 越過勢(shì)壘B6流入到對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19f)的區(qū)域，即電荷累積部分D3中。在電子流入到電荷累積部分D3中后，如圖19H所示，通過對(duì)控制電極19g施加負(fù) 電壓來增加勢(shì)壘B6的高度。因而電荷分離部分D2中的不需要的電荷可以與電荷累積部分 D3中的有效電荷完全分離。如圖191所示，從電荷分離部分D2中排放不需要的電荷，并將 有效電荷留在對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19f)的區(qū)域中。有效電荷的量對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2中 的接收光量。另一方面，保持在對(duì)應(yīng)于控制電極19b的區(qū)域中的電子的量對(duì)應(yīng)于 相位區(qū)間PO中 的接收光量。不需要的電荷可通過圖19J-190所示的過程從電子中分離。在該過程期間維 持相位區(qū)間P2的有效電荷保持在對(duì)應(yīng)于控制電極(19d-19f)的區(qū)域中的狀態(tài)。本實(shí)施例 特征在于對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域具有針對(duì)收集在相位區(qū)間P2中的電子的電荷分離部 分D2的功能和針對(duì)收集在相位區(qū)間PO中的電子的電荷分離部分D2的功能。也就是說，在不需要的電荷被排放后，如圖19J和19K中所示，保持在對(duì)應(yīng)于控制 電極19b的區(qū)域中的相位區(qū)間PO的電子被移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中。此時(shí)，對(duì) 應(yīng)于控制電極(19a，19i)的區(qū)域的勢(shì)能被首先降低，使得對(duì)應(yīng)于控制電極(19a，19b，19h， 19i)的區(qū)域的勢(shì)能彼此相等。隨后，在對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中收集電子。在該圖中 沒有示出圖19J和19K之間的中間狀態(tài)。簡(jiǎn)而言之，首先增加對(duì)應(yīng)于控制電極19b的區(qū)域 的勢(shì)能。隨后，增加對(duì)應(yīng)于控制電極19a的區(qū)域的勢(shì)能，然后增加對(duì)應(yīng)于控制電極19i的區(qū) 域的勢(shì)能。在對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中收集電子之后，降低對(duì)應(yīng)于控制電極(19a，19b) 的區(qū)域的勢(shì)能。根據(jù)上述操作，相位區(qū)間PO的電子被保持在對(duì)應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域中，且對(duì) 應(yīng)于控制電極19h的區(qū)域用作電荷分離部分D2。接下來，如圖19L所示，在對(duì)應(yīng)于控制電極 19i的區(qū)域中形成勢(shì)壘B7。越過勢(shì)壘B7流入對(duì)應(yīng)于控制電極(19a，19b)的區(qū)域中的電子 是有效電荷。也就是說，對(duì)應(yīng)于控制電極(19a，19b)的區(qū)域用作電荷累積部分D3。隨后，如圖19M所示，升高對(duì)應(yīng)于控制電極19i的勢(shì)壘B7。在電荷分離部分D2中 的電子與電荷累積部分D3中的電子隔離的狀態(tài)下，當(dāng)電荷分離部分D2中的電子作為不需 要的電荷被排放時(shí)，如圖19N中所示，對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間P2中的接收光量的電子保持在對(duì)應(yīng) 于控制電極(19d，19e，19b)的區(qū)域中，且對(duì)應(yīng)于相位區(qū)間PO中的接收光量的電子保持在對(duì) 應(yīng)于控制電極(19a，19b)的區(qū)域中。在通過圖190的狀態(tài)取出這些電子之后，再現(xiàn)圖19A 和19B中所示的狀態(tài)以收集通過光照生成的電子。因此，在本實(shí)施例中，作為一個(gè)單位設(shè)置多個(gè)控制電極，并且在光接收時(shí)間段中的不同的兩個(gè)定時(shí)(例如，A0、A2)生成電荷。所生成的電荷被暫時(shí)收集到在對(duì)應(yīng)于該一個(gè)單 位的不同控制電極的區(qū)域形成的勢(shì)阱中。另一方面，在稱量時(shí)間段中，關(guān)于在兩個(gè)定時(shí)中的 一個(gè)生成的電荷形成的電荷分離部分、電荷累積部分和勢(shì)壘被設(shè)置在與關(guān)于在另一個(gè)定時(shí) 中生成的電荷形成的電荷分離部分、電荷累積部分和勢(shì)壘不同的位置處。因而有可能增加 用于在光接收時(shí)間段中收集電荷的區(qū)域。而且，在稱量時(shí)間段中，從在這兩個(gè)不同定時(shí)中的 每一個(gè)生成的電子中分離出不需要的電荷。也就是說，由于用于從在這兩個(gè)定時(shí)中的一個(gè) 生成的電荷中分離不需要的電荷的控制電極不同于用于從在另一個(gè)定時(shí)生成的電荷中分 離不需要的電荷的控制電極，所以有可能從在這兩個(gè)不同定時(shí)中的每一個(gè)生成的電荷中分 離出不需要的電荷，同時(shí)防止在這兩個(gè)定時(shí)生成的電荷相互混合。另外，在稱量時(shí)間段中，用于保持在這兩個(gè)不同的定時(shí)中的一個(gè)生成的電荷的勢(shì) 阱可用作在這兩個(gè)定時(shí)收集的電荷的電荷分離部分。在圖19A-190中，在右端示出控制電 極(i)。實(shí)際上，設(shè)置相鄰單元的控制電極(a)-(i)。因此，對(duì)應(yīng)于控制電極19h的勢(shì)阱用 作在相位區(qū)間P2中收集的電子的電荷分離部分D2。另一方面，在相鄰單元中，如圖19L所 示，對(duì)應(yīng)于控制電極19h的勢(shì)阱還用作在相位區(qū)間PO中收集的電子的電荷分離部分D2。此 時(shí)，通過使用與對(duì)應(yīng)于電荷分離部分D2的控制電極19h的兩側(cè)相鄰的每個(gè)控制電極形成在 每個(gè)定時(shí)收集的電子的勢(shì)壘。也就是說，當(dāng)從在相位區(qū)間P2中收集的電子中分離出有效電荷時(shí)，使用通過對(duì)控 制電極19g施加電壓而形成的勢(shì)壘。另一方面，當(dāng)從在相位區(qū)間PO收集的電子中分離出有 效電荷時(shí)，使用通過對(duì)控制電極19i施加電壓而 形成的勢(shì)壘。因此，由于在兩個(gè)定時(shí)收集的 電子共享用作電荷分離部分的區(qū)域，所以與第六實(shí)施例的電極配置相比較，有可能減少控 制電極的數(shù)量，且作為整體減小控制電極的占用面積，同時(shí)保持在兩個(gè)定時(shí)生成電荷的功 能。結(jié)果，光電檢測(cè)部分的尺寸可減小。另外，當(dāng)配置圖像拾取裝置使得布置多個(gè)單元1，且 每個(gè)單元1提供一個(gè)像素時(shí)，存在如下優(yōu)點(diǎn)一個(gè)像素的占用面積減小，并且實(shí)現(xiàn)了分辨力 的提高。其它配置和操作與上述實(shí)施例中的相同。(第八實(shí)施例)本實(shí)施例特征在于根據(jù)以下方法從通過接收來自對(duì)象空間的光生成的電荷(電 子)排放規(guī)定的恒定量的不需要的電荷。也就是說，如圖20所示，在裝置形成層11的主表面?zhèn)刃纬傻呐欧炮?5被布置在 與用作光電轉(zhuǎn)換部分Dl的阱12不同的位置處。另外，通過絕緣層13在裝置形成層11的 主表面上且在阱12和排放阱25之間形成排放柵電極26。而且，排放電極27歐姆連接到排 放阱25。排放阱25具有與阱12相同的導(dǎo)電類型，并且排放阱25的雜質(zhì)濃度高于阱12的 雜質(zhì)濃度。一直向排放電極27施加正的恒定電壓，使得可以通過排放電極27排放在排放 阱25中收集的電子。另外，當(dāng)對(duì)排放柵電極26施加正電壓時(shí)，形成通道使得電子可以在 阱12和排放阱25之間移動(dòng)。阱12中的電子通過該通道移向排放阱25。在這點(diǎn)上，當(dāng)對(duì) 排放柵電極26和排放電極27施加的電壓保持恒定時(shí)，從阱12到排放阱25的電子遷移率 (electronmobility)幾乎是恒定的。在接收到來自對(duì)象空間的光時(shí)在阱12的光電轉(zhuǎn)換部分Dl中收集電子之后，在預(yù) 定的時(shí)間段對(duì)排放柵電極26施加規(guī)定的恒定電壓以使電子從阱12移動(dòng)到排放阱25。如上所述，由于電子遷移率是恒定的，所以與對(duì)排放柵電極26施加電壓的時(shí)間段成比例地確定的量的電子可以被移動(dòng)到排放阱25。也就是說，當(dāng)從阱12移動(dòng)到排放阱25的電子是不需 要的電荷，且在阱12中的殘留電子被用作有效電荷時(shí)，意味著可以從阱12中生成的電荷去 除規(guī)定的恒定量的不需要的電荷。在阱12中所留的有效電荷被取出作為接收光輸出。根據(jù)本實(shí)施例，通過對(duì)排放柵電極26和排放電極27施加的電壓以及對(duì)排放柵電 極26施加電壓的時(shí)間段來確定不需要的電荷的量。另一方面，如上所述，由于對(duì)排放柵電 極26和排放電極27施加的電壓保持恒定，所以不需要的電荷的量被表示為對(duì)排放柵電極 26施加電壓的時(shí)間段的函數(shù)。另外，由于在阱12中殘留有效電荷，所以本實(shí)施例的阱12用 作光電轉(zhuǎn)換部分D1，還用作電荷累積部分D3。排放阱25、排放柵電極26以及排放電極27 用作電荷分離部分D2。其它配置和操作與上述實(shí)施例的相同。(第九實(shí)施例)本實(shí)施例特征在于通過控制對(duì)在用于取出接收光輸出的電荷轉(zhuǎn)移部分處形成的 轉(zhuǎn)移控制電極31施加的電壓將電荷轉(zhuǎn)移部分用作電荷累積部分D3，而不形成用于控制電 子在用于分離不需要的電荷的電荷分離部分D2處的移動(dòng)的電極。也就是說，在每個(gè)上述實(shí) 施例中，電極布置與幀轉(zhuǎn)移型(frame-transfer type)CCD圖像傳感器的電極配置相同。在 本實(shí)施例中，電極布置與隔行轉(zhuǎn)移(interline-transfer，IT)型CXD圖像傳感器的電極配 置相同。如圖21所示，在η型襯底10上形成ρ型裝置形成層11。在裝置形成層11的主 表面上并且在P+型勢(shì)阱33的一側(cè)形成η+型阱12。另外，在P+型勢(shì)阱33的相對(duì)側(cè)形成η 型轉(zhuǎn)移阱32。轉(zhuǎn)移阱32具有與IT型CCD圖像傳感器相同的配置。轉(zhuǎn)移控制電極通過絕緣 層34布置在轉(zhuǎn)移阱32的主表面上。轉(zhuǎn)移阱32被光屏蔽膜35覆蓋。在與圖21的頁面垂 直的方向上布置多個(gè)轉(zhuǎn)移控制電極31。為了轉(zhuǎn)移電子，與傳統(tǒng)情況相同，控制對(duì)轉(zhuǎn)移控制電 極31施加電壓的順序。為了分離不需要的電荷，與轉(zhuǎn)移控制電極31相結(jié)合地使用歐姆連 接到襯底10的漏電極36。阱12由光電轉(zhuǎn)換部分Dl和電荷分離部分D2共同使用。在本實(shí)施例中，阱12沒有電極，且裝置形成層11具有與阱12不同的導(dǎo)電類型。因 此，如圖22C中所示，在阱12中形成勢(shì)阱。勢(shì)阱33在阱12和轉(zhuǎn)移阱32之間呈現(xiàn)勢(shì)壘B8。 此時(shí)，假定轉(zhuǎn)移阱32處于無電子狀態(tài)。另外，沒有電壓施加到轉(zhuǎn)移控制電極31，且對(duì)漏電極 35施加正電壓(例如5伏)。通過光照光電轉(zhuǎn)換部分Dl生成電子之后，對(duì)轉(zhuǎn)移控制電極31施加相對(duì)大的正電 壓(例如10伏)。隨著對(duì)轉(zhuǎn)移控制電極31施加的電壓更大，勢(shì)壘B8的勢(shì)能減小。當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn) 移控制電極31施加比在轉(zhuǎn)移電子的情況下施加的電壓高的適當(dāng)電壓時(shí)，在阱12中收集的 一部分電子通過勢(shì)壘B8流入轉(zhuǎn)移阱32，如圖22D中所示。由于勢(shì)壘B8的高度由對(duì)轉(zhuǎn)移控 制電極31施加的電壓確定，所以在阱12中可殘留下規(guī)定的恒定量的電子。也就是說，阱12 用作電荷分離部分D2，且轉(zhuǎn)移阱32用作電荷累積部分D3。當(dāng)在阱12中殘留不需要的電荷，且有效電荷流入轉(zhuǎn)移阱32時(shí)，停止對(duì)轉(zhuǎn)移控制電 極31施加電壓，并且對(duì)漏電極36施加相對(duì)高的正電壓(例如15伏)。在該狀態(tài)下，如圖 22E所示，勢(shì)壘B8變高，且在轉(zhuǎn)移阱32中形成的勢(shì)阱變淺。也就是說，流入轉(zhuǎn)移阱32中的 有效電荷保持在電荷累積部分D3中。另外，通過漏電極36排放在阱12中殘留的不需要的 電荷。
根據(jù)以上操作，從通過接收來自對(duì)象空間的光而生成的電子中分離出規(guī)定的恒定 量的電子作為不需要的電荷，且有效電荷殘留在轉(zhuǎn)移阱32中。通過控制對(duì)轉(zhuǎn)移控制電極31 施加的電壓并進(jìn)行與傳統(tǒng)CCD圖像傳感器的垂直轉(zhuǎn)移電阻器的情況類似的操作，可以在與 該圖的頁面垂直的方向上轉(zhuǎn)移有效電荷。其它配置和操作與上述實(shí)施例的相同。另外，當(dāng)本實(shí)施例的圖21所示的光電檢測(cè)器與用于投射由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào) 制的光以檢測(cè)對(duì)象空間的信息的發(fā)光源相結(jié)合使用時(shí)，需要提取對(duì)應(yīng)于調(diào)制信號(hào)的預(yù)定相 位區(qū)間的接收光量。在這種情況下，例如，如圖23A所示，在光接收時(shí)間段“Tl”對(duì)轉(zhuǎn)移控制 電極31施加相對(duì)大的正電壓(例如15伏)以在轉(zhuǎn)移阱32中形成深的勢(shì)阱。因而，由光電 轉(zhuǎn)換部分Dl (阱12)生成的電子可流入到轉(zhuǎn)移阱32中。另一方面，如圖23B所示，與調(diào)制 信號(hào)同步地以高和低兩個(gè)階段(例如15V和5V)改變對(duì)排放電極36施加的電壓，從而交替 重復(fù)排放電子的狀態(tài)和電子流入在轉(zhuǎn)移阱32中形成的勢(shì)阱中的狀態(tài)。當(dāng)在從光電轉(zhuǎn)換部 分Dl生成的電荷中取出用作接收光輸出的電荷的定時(shí)將施加給排放電極36的電壓改變?yōu)?低電壓時(shí)，允許預(yù)期的電荷流入轉(zhuǎn)移阱32中。圖22k和22B中示出光接收時(shí)間段“Tl”中 勢(shì)阱的變化。在進(jìn)行上述操作的光接收時(shí)間段中多次改變對(duì)排放電極36施加的電壓之后，啟 動(dòng)稱量時(shí)間段“T2”。在稱量時(shí)間段“T2”中，對(duì)轉(zhuǎn)移控制電極31施加負(fù)電壓(例如_5伏)， 使得轉(zhuǎn)移阱32的勢(shì)阱變淺。另外，將施加到排放電極36的電壓控制為相對(duì)低的電壓(例 如5伏)，使得電子不從阱12排放。根據(jù)該關(guān)系，電子可以從轉(zhuǎn)移阱32返回到阱12。在電 子返回到阱12之后進(jìn)行的電荷稱量操作與上述的相同。本發(fā)明的目的和特征是通過防止飽和而不受環(huán)境光的增加或減少的影響穩(wěn)定地 獲得檢測(cè)空間信息所需的有效電荷。因此，盡管在優(yōu)選實(shí)施例中沒有對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行說明，但是 通過使用作為接收光輸出的有效電荷檢測(cè)的空間信息包括通過使用在與調(diào)制信號(hào)的多個(gè) 相位區(qū)間同步的不同定時(shí)檢測(cè)到的接收光輸出之差來測(cè)量到對(duì)象空間中物體的距離；生成 具有像素值的振幅圖像，每個(gè)像素值由上述差來提供；從振幅圖像識(shí)別物體的尺寸或形狀； 以及通過消除環(huán)境光成分來獲得如對(duì)象空間中物體的反射率的信息。工業(yè)應(yīng)用如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過控制對(duì)壘控制電極施加的電壓以改變勢(shì)壘的高度來 調(diào)節(jié)通過勢(shì)壘從電荷分離部分流入電荷累積部分的電荷量，并排放在電荷分離部分中殘留 的不需要的電荷。因此，有可能提供這樣的空間信息檢測(cè)裝置其能夠減小光電轉(zhuǎn)換部分的 尺寸，并且即使在通過接收來自對(duì)象空間的光生成大量不需要的電荷的情況下，也能夠通 過防止飽和現(xiàn)象來可靠地獲得有效電荷。特別地，當(dāng)根據(jù)光電轉(zhuǎn)換部分在暫停時(shí)間段生成的電荷量調(diào)節(jié)從對(duì)應(yīng)于發(fā)光時(shí)間 段中的接收光量的電荷中作為不需要的電荷分離出的電荷量時(shí)，即使在對(duì)象空間中出現(xiàn)環(huán) 境光的增加或減少時(shí)，也可以根據(jù)環(huán)境光的變化自動(dòng)排放適當(dāng)量的不需要的電荷。因此，由于本發(fā)明的空間信息檢測(cè)裝置具有準(zhǔn)確檢測(cè)室內(nèi)和室外任何地方的對(duì)象 空間的信息的能力，所以預(yù)期將擴(kuò)展傳統(tǒng)空間信息檢測(cè)裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。 本發(fā)明的實(shí)施例提供了以下技術(shù)方案。1. 一種空間信息檢測(cè)裝置，包括
發(fā)光源，被配置成將由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的信號(hào)光投射到對(duì)象空間；
光電檢測(cè)部分，被配置成在與所述調(diào)制信號(hào)同步的定時(shí)從對(duì)應(yīng)于從所述對(duì)象空間 檢測(cè)的接收光量的電荷分離出恒定量的偏置成分，從而提供反映所述信號(hào)光的波動(dòng)成分的 接收光輸出；以及信號(hào)處理部分，被配置成通過使用所述接收光輸出來檢測(cè)所述對(duì)象空間的空間信 息；其中所述光電檢測(cè)部分包括
光電轉(zhuǎn)換部分，被配置成接收來自所述對(duì)象空間的光以生成電荷；電荷分離部分，被配置成從由所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出對(duì)應(yīng)于所述 偏置成分的規(guī)定的恒定量的不需要的電荷，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷對(duì)應(yīng)于不依 賴于所述信號(hào)光的波動(dòng)的所述恒定量的偏置成分和根據(jù)所述信號(hào)光的波動(dòng)變化的所述波 動(dòng)成分的總和；電荷累積部分，被配置成累積通過從所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出所述 不需要的電荷而獲得的殘留電荷作為有效電荷；以及電荷取出部分，被配置成取出在所述電荷累積部分中累積的所述有效電荷作為所 述接收光輸出。2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷分離部分和所述電荷 累積部分是在半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，且所述光電檢測(cè)部分還包括電荷量調(diào)節(jié)裝置，該 電荷量調(diào)節(jié)裝置被配置成在所述電荷分離部分和所述電荷累積部分之間形成勢(shì)壘，并關(guān)于 所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷調(diào)節(jié)通過所述勢(shì)壘從所述電荷分離部分流入所述電荷累積 部分的電荷的量。3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置包括壘 控制電極，布置在所述半導(dǎo)體襯底上以在所述電荷分離部分和所述電荷累積部分之間形成 所述勢(shì)壘；以及控制部分，被配置成控制對(duì)所述壘控制電極施加的電壓以改變所述勢(shì)壘的尚度。4.根據(jù)技術(shù)方案2所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置包括分 離電極，布置在與所述半導(dǎo)體襯底上的所述電荷分離部分相對(duì)應(yīng)的位置處；以及控制部分， 被配置成控制對(duì)所述分離電極施加的電壓以改變所述電荷分離部分的所述勢(shì)阱的深度。5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的空間信息檢測(cè)裝置，還包括定時(shí)控制部分，被配置成與 所述光電轉(zhuǎn)換部分通過接收來自強(qiáng)度調(diào)制的光照射到的所述對(duì)象空間的光生成電荷的光 接收時(shí)間段和通過使用所述電荷分離部分和所述電荷累積部分從所述光電轉(zhuǎn)換部分生成 的電荷中分離出所述不需要的電荷的稱量時(shí)間段相關(guān)聯(lián)地確定所述光電轉(zhuǎn)換部分、所述電 荷分離部分和所述電荷累積部分的操作定時(shí)。6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的空間信息檢測(cè)裝置，還包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層； 第二導(dǎo)電類型的阱，形成在所述半導(dǎo)體層的主表面；排放部分，所述不需要的電荷從所述電 荷分離部分排放到所述排放部分；多個(gè)電極，布置在所述阱的所述主表面上；以及控制部 分，所述控制部分被配置成與所述光電轉(zhuǎn)換部分通過接收來自強(qiáng)度調(diào)制的光照射到的所述 對(duì)象空間的光生成電荷的光接收時(shí)間段和從所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出所述 不需要的電荷的稱量時(shí)間段相關(guān)聯(lián)地控制對(duì)所述電極施加的電壓，其中所述電極包括分離電極，用于在所述阱中形成勢(shì)阱作為所述電荷分離部分；累積電極，用于在所述阱中形成勢(shì)阱作為所述電荷累積部分；以及壘控制電極，用于在所述 電荷分離部分和所述電荷累積部分之間形成勢(shì)壘。7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述控制部分控制對(duì)所述分離 電極和所述壘控制電極中的至少一個(gè)施加的電壓以改變所述勢(shì)壘的高度和作為所述電荷 分離部分形成的所述勢(shì)阱的深度中的至少一個(gè)，從而調(diào)節(jié)通過所述勢(shì)壘從所述電荷分離部 分流到所述電荷累積部分的電荷的量。8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述發(fā)光源向所述對(duì)象空間照 射由所述調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的光，從而具有從所述發(fā)光源向所述對(duì)象空間投射所述強(qiáng) 度調(diào)制的光的發(fā)光時(shí)間段和不向所述對(duì)象空間投射所述強(qiáng)度調(diào)制的光的暫停時(shí)間段，以及所述光電檢測(cè)部分包括電荷量調(diào)節(jié)裝置，被配置成根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部 分在所述 暫停時(shí)間段中生成的電荷量調(diào)節(jié)從對(duì)應(yīng)于在所述發(fā)光時(shí)間段中獲得的接收光量的電荷中 分離出的作為所述不需要的電荷的電荷的量。9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中當(dāng)所述光電轉(zhuǎn)換部分在所述暫 停時(shí)間段中生成的電荷量增加時(shí)，所述電荷量調(diào)節(jié)裝置增加要從與在所述發(fā)光時(shí)間段中獲 得的所述接收光量相對(duì)應(yīng)的電荷中分離出的不需要的電荷的量。10.根據(jù)技術(shù)方案8所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷分離部分和所述電 荷累積部分是在半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，在所述電荷分離部分和所述電荷累積部分之間布置壘控制電極以形成勢(shì)壘，以及所述電荷量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部分在所述暫停時(shí)間段中生成的電荷量 控制對(duì)所述壘控制電極施加的電壓，以改變所述勢(shì)壘的高度，從而調(diào)節(jié)通過所述勢(shì)壘從所 述電荷分離部分流入所述電荷累積部分的電荷的量。11.根據(jù)技術(shù)方案10所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置具有電 荷保持部分，該電荷保持部分是在所述半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，以保持所述光電轉(zhuǎn)換部 分在所述暫停時(shí)間段中生成的電荷，以及所述電荷量調(diào)節(jié)裝置對(duì)所述壘控制電極施加根據(jù)所述電荷保持部分保持的電荷 量確定的電壓。12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置包括通 過絕緣層在所述半導(dǎo)體襯底上對(duì)應(yīng)于所述電荷保持部分的位置處形成的并且電連接到所 述壘控制電極的保持電極。13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述壘控制電極電連接到與 作為所述電荷保持部分形成的電荷保持阱相對(duì)應(yīng)的所述半導(dǎo)體襯底的部分。14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的空間信息檢測(cè)裝置，還包括柵電極，該柵電極形成在 所述光電轉(zhuǎn)換部分和所述電荷保持部分之間的所述半導(dǎo)體襯底的主表面上，并被配置成控 制將所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷轉(zhuǎn)移到所述電荷保持部分的定時(shí)。15.根據(jù)技術(shù)方案8所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷分離部分和所述電 荷累積部分是在半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，在所述半導(dǎo)體襯底上對(duì)應(yīng)于所述電荷分離部分的位置處布置分離電極，以及所述電荷量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部分在所述暫停時(shí)間段中生成的電荷量 控制對(duì)所述分離電極施加的電壓，以改變作為所述電荷分離部分形成的勢(shì)阱的深度，從而調(diào)節(jié)通過所述勢(shì)壘從所述電荷分離部分流入所述電荷累積部分的電荷的量。16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置具有電 荷保持部分，該電荷保持部分是在所述半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，以保持所述光電轉(zhuǎn)換部 分在所述暫停時(shí)間段中生成的電荷，以及所述電荷量調(diào)節(jié)裝置對(duì)所述分離電極施加根據(jù)所述電荷保持部分保持的所述電 荷量確定的電壓。17.根據(jù)技術(shù)方案8所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中當(dāng)在所述發(fā)光時(shí)間段中生成 的電荷量達(dá)到預(yù)定的飽和水平時(shí)，所述信號(hào)處理部分增加在下一個(gè)發(fā)光時(shí)間段中分離出的 所述不需要的電荷的量。18.根據(jù)技術(shù)方案8所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述光電檢測(cè)部分具有多個(gè) 光電檢測(cè)單元，每個(gè)所述光電檢測(cè)單元對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素，每個(gè)所述光電檢測(cè)單元包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層；第 二導(dǎo)電類型的阱，形 成在所述半導(dǎo)體層的主表面中；所述光電轉(zhuǎn)換部分，包括通過絕緣層在所述第二導(dǎo)電類型 的所述阱的規(guī)定區(qū)域上形成的多個(gè)靈敏度控制電極的陣列；分離電極，用于在所述阱中形 成作為所述電荷分離部分的勢(shì)阱；壘控制電極，用于在所述阱中形成所述勢(shì)壘；累積電極， 用于在所述阱中形成作為所述電荷累積部分的勢(shì)阱；以及排放部分，所述不需要的電荷從 所述電荷分離部分排放到所述排放部分，其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置具有電荷保持部分，該電荷保持部分是用于保持所述光 電轉(zhuǎn)換部分在所述暫停時(shí)間段中生成的電荷的勢(shì)阱，以及所述電荷量調(diào)節(jié)裝置根據(jù)所述電荷保持部分保持的電荷量對(duì)所述壘控制電極和 所述分離電極中的至少一個(gè)施加電壓。19.根據(jù)技術(shù)方案18所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中在所述靈敏度控制電極的所 述陣列中形成所述分離電極、所述壘控制電極和所述累積電極，并且在垂直于所述靈敏度 控制電極的所述陣列的方向上相鄰地形成所述電荷保持部分。20.根據(jù)技術(shù)方案18所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中在與所述靈敏度控制電極的 所述陣列相鄰的列中在所述靈敏度控制電極的陣列方向上布置所述分離電極、所述壘控制 電極、所述累積電極和所述電荷保持部分。21. 一種空間信息檢測(cè)裝置，包括發(fā)光源，被配置成向?qū)ο罂臻g照射由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的光；光電檢測(cè)部分，被配置成根據(jù)從所述對(duì)象空間接收的光提供電輸出；以及信號(hào)處理部分，被配置成通過使用所述電輸出檢測(cè)所述對(duì)象空間的空間信息；其中所述光電檢測(cè)部分包括光電轉(zhuǎn)換部分，被配置成接收來自所述對(duì)象空間的光以生成電荷；電荷分離部分，被配置成從所述光電轉(zhuǎn)換部分在所述調(diào)制信號(hào)的具有不同相位范 圍的兩個(gè)區(qū)間中的一個(gè)生成的電荷中分離出根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部分在另一區(qū)間中生成的 電荷量確定的量的不需要的電荷；電荷累積部分，被配置成累積通過從所述光電轉(zhuǎn)換部分在所述調(diào)制信號(hào)的所述具 有不同相位的兩個(gè)區(qū)間中的所述一個(gè)中生成的電荷中分離出所述不需要的電荷而獲得的 殘留電荷作為有效電荷；以及
電荷取出部分，被配置成輸出在所述電荷累積部分中累積的所述有效電荷作為所 述電輸出。22.根據(jù)技術(shù)方案21所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述電荷分離部分和所述電 荷累積部分是在半導(dǎo)體襯底中形成的勢(shì)阱，所述空間信息檢測(cè)裝置具有壘控制電極，布置在所述半導(dǎo)體襯底上以在所述電荷分離部分和所述電荷累積部分之間形成勢(shì)壘；以及電荷保持部分，被配置成保持所述光 電轉(zhuǎn)換部分在所述調(diào)制信號(hào)的所述具有不同相位范圍的兩個(gè)區(qū)間中的所述另一區(qū)間中生 成的電荷，根據(jù)所述電荷保持部分保持的電荷量對(duì)所述壘控制電極施加電壓以確定所述不 需要的電荷的量，以及通過所述電荷分離部分從所述光電轉(zhuǎn)換部分在所述調(diào)制信號(hào)的所述具有不同相 位范圍的兩個(gè)區(qū)間中的所述一個(gè)生成的電荷中分離出所述量的不需要的電荷。23. —種光電檢測(cè)器，包括光電轉(zhuǎn)換部分，被配置成接收來自對(duì)象空間的光以生成電荷；電荷分離部分，被配置成從所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷分離出對(duì)應(yīng)于偏置成分 的規(guī)定的恒定量的不需要的電荷，所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷對(duì)應(yīng)于恒定量的偏置成分 和隨接收光量的增加或減少而變化的波動(dòng)成分的總和；電荷累積部分，被配置成累積通過從所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷分離出所述不 需要的電荷而獲得的殘留電荷作為有效電荷；以及電荷取出部分，被配置成取出累積在所述電荷累積部分中的所述有效電荷作為接 收光輸出。24.根據(jù)技術(shù)方案23所述的光電檢測(cè)器，還包括裝置形成層，由第一導(dǎo)電類型的 半導(dǎo)體制成；第二導(dǎo)電類型的阱，形成在所述裝置形成層的主表面上；排放部分，所述不需 要的電荷從所述電荷分離部分排放到所述排放部分；以及多個(gè)電極，布置在所述阱的所述 主表面上，以及所述電極包括分離電極，用于在所述阱中形成作為所述電荷分離部分的勢(shì) 阱；累積電極，用于在所述阱中形成作為所述電荷累積部分的勢(shì)阱；以及壘控制電極，用于 在所述電荷分離部分和所述電荷累積部分之間形成勢(shì)壘。
權(quán)利要求
一種空間信息檢測(cè)裝置，包括發(fā)光源(2)，被配置成將由調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的信號(hào)光投射到對(duì)象空間；光電檢測(cè)部分(1)，被配置成在與所述調(diào)制信號(hào)同步的定時(shí)從對(duì)應(yīng)于從所述對(duì)象空間檢測(cè)的接收光量的電荷分離出恒定量的偏置成分，從而提供反映所述信號(hào)光的波動(dòng)成分的接收光輸出；以及信號(hào)處理部分(3，4)，被配置成通過使用所述接收光輸出來檢測(cè)所述對(duì)象空間的空間信息；其中所述光電檢測(cè)部分(1)包括光電轉(zhuǎn)換部分(D1)，被配置成接收來自所述對(duì)象空間的光以生成電荷；電荷分離部分(D2)，被配置成從由所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出對(duì)應(yīng)于所述偏置成分的規(guī)定的恒定量的不需要的電荷，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷對(duì)應(yīng)于不依賴于所述信號(hào)光的波動(dòng)的所述恒定量的偏置成分和根據(jù)所述信號(hào)光的波動(dòng)變化的所述波動(dòng)成分的總和；電荷累積部分(D3)，被配置成累積通過從所述光電轉(zhuǎn)換部分(D1)生成的電荷中分離出所述不需要的電荷而獲得的殘留電荷作為有效電荷；以及電荷取出部分，被配置成取出在所述電荷累積部分(D3)中累積的所述有效電荷作為所述接收光輸出，其中所述光電檢測(cè)部分(1)包括分離電極(14a)，布置在所述半導(dǎo)體襯底上，以在所述半導(dǎo)體襯底中形成勢(shì)阱作為所述電荷分離部分(D2)；累積電極(14b)，布置在所述半導(dǎo)體襯底上，以在所述半導(dǎo)體襯底中形成勢(shì)阱作為所述電荷累積部分(D3)；壘控制電極(14c)，布置在所述半導(dǎo)體襯底上且在所述分離電極(14a)和所述累積電極(14b)之間，以在所述電荷分離部分(D2)和所述電荷累積部分(D3)之間形成勢(shì)壘(B1)；以及電荷量調(diào)節(jié)裝置，所述電荷量調(diào)節(jié)裝置被配置成在所述電荷分離部分(D2)和所述電荷累積部分(D3)之間形成勢(shì)壘(B1)，并關(guān)于所述光電轉(zhuǎn)換部分(D1)生成的電荷調(diào)節(jié)通過所述勢(shì)壘(B1)從所述電荷分離部分(D2)流入所述電荷累積部分(D3)的電荷的量，以及其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置包括控制部分(4)，被配置成控制對(duì)所述壘控制電極(14c)施加的電壓以改變所述勢(shì)壘(B1)的高度；或者控制部分(4)，被配置成控制對(duì)所述分離電極(14a)施加的電壓以改變所述電荷分離部分的所述勢(shì)阱的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間信息檢測(cè)裝置，還包括定時(shí)控制部分(4)，被配置成與所 述光電轉(zhuǎn)換部分(D1)通過接收來自強(qiáng)度調(diào)制的光照射到的所述對(duì)象空間的光生成電荷的 光接收時(shí)間段和通過使用所述電荷分離部分(D2)和所述電荷累積部分(D3)從所述光電轉(zhuǎn) 換部分(D1)生成的電荷中分離出所述不需要的電荷的稱量時(shí)間段相關(guān)聯(lián)地確定所述光電 轉(zhuǎn)換部分(D1)、所述電荷分離部分(D2)和所述電荷累積部分(D3)的操作定時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述光電檢測(cè)部分(1)包括所述半導(dǎo)體襯底；排放部分，所述不需要的電荷從所 述電荷分離部分排放到所述排放部分；以及多個(gè)電極，其中所述控制部分(4)被配置成與所述光電轉(zhuǎn)換部分(D1)通過接收來自強(qiáng)度調(diào)制的 光照射到的所述對(duì)象空間的光生成電荷的光接收時(shí)間段和從所述光電轉(zhuǎn)換部分(D1)生成 的電荷中分離出所述不需要的電荷的稱量時(shí)間段相關(guān)聯(lián)地控制對(duì)所述電極施加的電壓，其中所述半導(dǎo)體襯底包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層(11)；以及第二導(dǎo)電類型的阱 (12)，形成在所述半導(dǎo)體層(11)的主表面中，其中所述多個(gè)所述電極布置在所述阱(12)的所述主表面上，并且包括所述分離電極 (14a)、所述累積電極(14b)和所述壘控制電極(14c),其中所述分離電極(14a)被配置成在所述阱(12)中形成所述電荷分離部分(D2)，以及 所述累積電極(14b)被配置成在所述阱(12)中形成所述電荷累積部分(D3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中所述發(fā)光源(2)向所述對(duì)象空間照射由所述調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的光，從而具 有從所述發(fā)光源(2)向所述對(duì)象空間投射所述強(qiáng)度調(diào)制的光的發(fā)光時(shí)間段和不向所述對(duì) 象空間投射所述強(qiáng)度調(diào)制的光的暫停時(shí)間段，以及其中所述電荷量調(diào)節(jié)裝置被配置成根據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換部分(D1)在所述暫停時(shí)間段中 生成的電荷量調(diào)節(jié)從對(duì)應(yīng)于在所述發(fā)光時(shí)間段中獲得的接收光量的電荷中分離出的作為 所述不需要的電荷的電荷的量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間信息檢測(cè)裝置，其中當(dāng)所述光電轉(zhuǎn)換部分(D1)在所述暫停時(shí)間段中生成的電荷量增加時(shí)，所述電荷 量調(diào)節(jié)裝置被配置成增加要從與在所述發(fā)光時(shí)間段中獲得的所述接收光量相對(duì)應(yīng)的電荷 中分離出的不需要的電荷的量。
全文摘要
提供一種空間信息檢測(cè)裝置，其能夠減小環(huán)境光的影響所導(dǎo)致的飽和現(xiàn)象的可能性。該裝置包括光電轉(zhuǎn)換部分，用于接收來自對(duì)象空間的信號(hào)光以生成電荷；電荷分離部分，用于從光電轉(zhuǎn)換部分生成的電荷中分離出對(duì)應(yīng)于恒定量的偏置成分的電荷作為不需要的電荷；電荷累積部分，用于累積殘留電荷作為反映信號(hào)光的波動(dòng)成分的有效電荷；壘控制電極，用于在電荷分離部分和電荷累積部分之間形成勢(shì)壘；以及電荷取出部分，用于輸出有效電荷作為接收光輸出。通過控制對(duì)壘控制電極施加的電壓以改變勢(shì)壘的高度，有可能調(diào)節(jié)通過勢(shì)壘從電荷分離部分流入電荷累積部分的電荷的量。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101834197SQ20101017263
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者今井憲次, 常定扶美, 橋本裕介, 高田裕司 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社