CN113574408A - 固体摄像装置 - Google Patents

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CN113574408A CN202080020889.3A CN202080020889A CN113574408A CN 113574408 A CN113574408 A CN 113574408A CN 202080020889 A CN202080020889 A CN 202080020889A CN 113574408 A CN113574408 A CN 113574408A
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石井基范
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Abstract

与门(201)在扫描期间所包含的光照射期间，输出输出信号(A)，以便第一像素同时曝光，另一方面，与门(205)在光照射期间之后的读出期间，输出输出信号(E)，以便从第一像素读出像素信号。此外，与门(206)在包含扫描期间中的光照射期间的期间，输出输出信号(F)，以便从第二像素读出像素信号。

Description

固体摄像装置
技术领域
本公开涉及一种能够用于距离测量和相机图像生成的固体摄像装置。
背景技术
以往，固体摄像装置一直致力于高灵敏度、高清晰地进行拍摄，而近年来也出现了除上述外兼具还能够获得与固体摄像装置之间的距离信息的功能的固体摄像装置。如果对图像附加距离信息，则能够感知固体摄像装置的拍摄对象的3维信息。例如，如果拍摄人物，则能够3维地检测动作(姿势)，因此能够将固体摄像装置作为各种设备的输入装置使用。再例如，如果搭载于汽车上，则能够识别与存在于本车周围的物体、人之间的距离，因此能够应用于防止碰撞、自动驾驶等。
在用于测量从固体摄像装置到物体的距离的诸多方法中，存在一种对在从固体摄像装置附近向物体照射光后光被物体反射而返回固体摄像装置为止的时间进行测量的TOF(Time Of flight：飞行时间)法。专利文献1中公开了一种在固体摄像装置中应用TOF法来获得三维信息的技术。
在专利文献1中，求出投射光(光脉冲信号)在物体反射而得到的光与在将投射光断开(OFF)的状态下得到的背景光的差分，使用利用多个传输门得到的上述差分的相位差，获得三维信息。
专利文献1：日本公开专利公报特开2004-294420号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
然而，在专利文献1中，需要相对于背景光的强度确保一定程度以上的投射光的强度。特别是，在背景光较强的野外、或物***于距离较远的位置上的情况下，需要提高投射光的强度。
因此通过缩小投射光的扩散角(例如，将投射光设为在水平方向上延伸的线状)，能够提高投射光的强度。
然而，在该方法中，虽然从像素区域中的与投射光的照射位置相对应的像素即规定行的像素生成用于距离测量的信号，然而从除此以外的像素不生成用于距离测量的信号。因此，无法将全部像素在相同的时机都用于距离测量，固体摄像装置的使用效率降低。
于是考虑将不与投射光的照射位置相对应的像素用于相机图像的拍摄。然而，在实施距离测量的情况下，像素的曝光时间会变得非常短，因此无法确保为生成清晰的相机像素而需要的曝光时间。
本公开正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：提供一种能够用于距离测量和相机图像生成的固体摄像装置中既能高效地使用像素又能确保为生成清晰的相机图像而需要的曝光时间的固体摄像装置。
-用以解决技术问题的技术方案-
本公开的一方面的固体摄像装置包括多个像素、测距地址电路、相机地址电路、第一驱动电路以及第二驱动电路，所述多个像素以矩阵状布置；所述测距地址电路在实施所述多个像素的曝光和从所述多个像素读出像素信号的扫描期间，选择所述多个像素中的规定数量的行所包含的像素作为用于距离测量的第一像素；所述相机地址电路在所述扫描期间，选择所述多个像素中的所述第一像素以外的像素作为用于相机图像生成的第二像素；所述第一驱动电路驱动所述第一像素；所述第二驱动电路驱动所述第二像素。在所述扫描期间所包含的光照射期间，所述第一驱动电路实施所述第一像素的同时曝光，另一方面，在所述光照射期间之后的读出期间，所述第一驱动电路从所述第一像素读出像素信号。在包含所述扫描期间中的所述光照射期间的期间，所述第二驱动电路从所述第二像素读出像素信号。
-发明的效果-
能够在可用于距离测量和相机图像生成的固体摄像装置中，既高效地使用像素又确保为生成清晰的相机图像而需要的曝光时间。
附图说明
图1是示出第一实施方式的距离测量装置的构成例的简图；
图2是示出第一实施方式的固体摄像装置的构成例的电路图；
图3是示出第一实施方式的像素的构成例的电路图；
图4是示出第一实施方式的固体摄像装置的动作顺序的图；
图5是示出第二实施方式的固体摄像装置的动作顺序的图；
图6是示出第三实施方式的固体摄像装置的构成例的电路图；
图7是示出第三实施方式的固体摄像装置的动作顺序的图；
图8是示出测距地址电路的构成例的电路图；
图9是示出测距地址电路的动作顺序的图。
具体实施方式
下面，基于附图对本公开的实施方式进行详细的说明。以下优选的实施方式只不过是从本质上说明本发明的示例而已，并无限制本公开、其应用对象或者其用途的意图。例如，虽然公开具体的功能块构成、电路构成，并参照它们进行说明，但所公开的构成归根结底为一例，并非局限于此。
-距离测量装置的构成-
图1是示出第一实施方式的距离测量装置的构成例的简图，图2是示出第一实施方式的固体摄像装置的构成例的电路图，图3是示出第一实施方式的像素的构成例的电路图。需要说明的是，图2为了便于说明固体摄像装置1而省略示出部分内容。
如图1所示，本实施方式的距离测量装置包括固体摄像装置1、信号处理装置2、计算机3以及光源4。
固体摄像装置1包括像素阵列11、测距地址电路12、相机地址电路13、多路复用器(multiplexer)14、全局快门电路15、列电路16、水平移位寄存器17以及输出放大器18。
在像素阵列11，呈矩阵状地布置有像素100。各像素100根据所输入的曝光信号TRN，实施曝光。此外，各像素100根据所输入的选择信号SEL，向垂直信号线121输出示出曝光结果的像素信号。需要说明的是，在以下说明中，像素阵列11包括N行(N为整数)像素100。
此外，像素阵列11包括第一像素区域110和第二像素区域111。第一像素区域110包括用于距离测量的第一像素。第二像素区域111包括用于相机图像的第二像素。第一像素区域110是与光源4中的投射光的照射位置相对应的部分，包括多行像素100。
测距地址电路12是例如生成脉冲信号的电路等，从像素阵列11选择多行像素100作为第一像素。具体而言，测距地址电路12生成第一驱动信号TOF，并输出至多路复用器14，所述第一驱动信号TOF示出所选择的第一像素的驱动时机。
相机地址电路13是例如生成脉冲信号的电路等，其从像素阵列11选择被选择作为第一像素的像素100以外的像素作为第二像素。具体而言，相机地址电路13选择由测距地址电路12选择出的第一像素以外的像素100作为第二像素，生成示出第二像素的驱动时机的第二驱动信号BRT，并输出至多路复用器14。
多路复用器14包括多个驱动信号生成部141。驱动信号生成部141设置于像素阵列11的每一行。驱动信号生成部141被从外部输入测距曝光信号TRN_TOF、相机曝光信号TRN_BRT、测距复位信号RST_TOF、相机复位信号RST_BRT、测距选择信号SEL_TOF、相机选择信号SEL_BRT。此外，驱动信号生成部141还将曝光信号TRN输出至全局快门电路15，将第一复位信号RST和选择信号SEL输出至相对应的像素100。需要说明的是，多路复用器14向像素100的每一行输出第二复位信号OVF和计数信号CNT，对此图2中省略图示。此外，以下说明中，将第k行像素所对应的第一驱动信号、第二驱动信号、曝光信号、第一复位信号、第二复位信号、选择信号、计数信号分别设为第一驱动信号TOF(k)、第二驱动信号BRT(k)、曝光信号TRN(k)、第一复位信号RST(k)、第二复位信号OVF(k)、选择信号SEL(k)、计数信号CNT(k)。
全局快门电路15例如设置于每一行像素100，在从相对应的驱动信号生成部141接受到曝光信号TRN时，实施在行方向上排列的像素100的同时曝光。例如，全局快门电路15在接受到曝光信号TRN(k)时，输出曝光信号TRN(k)，以便在第k行排列的像素100同时曝光。需要说明的是，也可以不设置全局快门电路15，可以由多路复用器14直接向像素100输出曝光信号TRN。
列电路16经由垂直信号线121接受从各像素100输出的像素信号。列电路16对各像素100实施去除不同的偏移分量的CDS(Correlated Double Sampling：相关双采样)处理等，向水平移位寄存器17输出信号。
水平移位寄存器17将从列电路16输出的信号依次传输至输出放大器18。
输出放大器18将从水平移位寄存器17依次输入的信号放大，输出至信号处理装置2。
信号处理装置2包括模拟前端21和逻辑·存储器22。
模拟前端21将从固体摄像装置1的输出放大器18输出来的信号从模拟格式转换为数字格式。此外，模拟前端21将转换为数字格式的信号输出至逻辑·存储器22。需要说明的是，模拟前端21也可以根据需要，更换从输出放大器18输出来的信号的顺序。
逻辑·存储器22基于从模拟前端21接受到的信号，生成距离信号和相机图像信号。所生成的距离信号和相机图像信号被输出至计算机3。
计算机3例如为电脑等，其基于从逻辑·存储器22输入的距离信号，构成固体摄像装置1的周围的三维信息。此外，计算机3基于从逻辑·存储器22输入的相机图像信号，生成相机图像。需要说明的是，也可以由信号处理装置2基于距离信号和相机图像信号构成固体摄像装置1的周围的三维信息并且生成相机图像。
光源4向想获得三维信息的部位投射光。光源4包括扫描机构41，输出在行方向上延伸的线状的脉冲光。脉冲光的输出时刻、宽度由逻辑·存储器22控制。
-像素的构成-
如图3所示，像素100包括雪崩光电二极管101、溢出晶体管102、传输门晶体管(transfer gate transistor)103、复位晶体管105、计数晶体管106、存储电容器107、放大晶体管108以及选择晶体管109。
雪崩光电二极管101实施将入射光转换为信号电荷的光电转换。雪崩光电二极管101将所生成的信号电荷放大至数倍～数十倍。
在栅极接受第二复位信号OVF、第二复位信号OVF为高电平时，溢出晶体管102向雪崩光电二极管101供给复位电压VRST。即，在第二复位信号OVF为高电平时，雪崩光电二极管101内的电压被复位成复位电压VRST。
在栅极接受曝光信号TRN、曝光信号TRN为高电平时，传输门晶体管103将雪崩光电二极管101内的信号电荷传输至浮动扩散部FD。即，在曝光信号TRN为高电平时，像素100实施曝光。
在栅极接受第一复位信号RST、第一复位信号RST为高电平时，复位晶体管105向浮动扩散部FD供给复位电压VRST。即，在第一复位信号RST为高电平时，浮动扩散部FD被复位成复位电压VRST。
在栅极接受计数信号CNT、计数信号CNT为高电平时，计数晶体管106将积蓄在浮动扩散部FD的信号电荷传输至存储电容器107。存储电容器107积蓄从计数晶体管106传输过来的信号电荷。即，在存储电容器107积蓄基于曝光结果的信号电荷。
放大晶体管108放大与在浮动扩散部FD积蓄的信号电荷相对应的电压，并输出至选择晶体管109。
在选择晶体管109的栅极接受选择信号SEL、选择信号SEL为高电平时，选择晶体管109将与从放大晶体管108接受到的电压相对应的像素信号输出至垂直信号线121。即，在选择信号SEL为高电平时，从像素100读出像素信号。
-多路复用器的构成-
如图2所示，多路复用器14在像素100的每一行都包括驱动信号生成部141。驱动信号生成部141包括与门201～206以及或门207～209。
与门201计算第一驱动信号TOF与测距曝光信号TRN_TOF的逻辑积，作为输出信号A输出至或门207。与门202计算第二驱动信号BRT与相机曝光信号TRN_BRT的逻辑积，作为输出信号B输出至或门207。或门207计算输出信号A与输出信号B的逻辑和，作为曝光信号TRN输出至像素100。即，在第一驱动信号TOF和测距曝光信号TRN_TOF为高电平时或者第二驱动信号BRT和相机曝光信号TRN_BRT为高电平时，曝光信号TRN成为高电平，像素100实施曝光。
与门203计算第一驱动信号TOF与测距复位信号RST_TOF的逻辑积，作为输出信号C输出至或门208。与门204计算第二驱动信号BRT与相机复位信号RST_BRT的逻辑积，作为输出信号D输出至或门208。或门208计算输出信号A与输出信号B的逻辑和，作为第一复位信号RST输出至像素100。即，在第一驱动信号TOF与测距复位信号RST_TOF为高电平时或者第二驱动信号BRT与相机复位信号RST_BRT为高电平时，第一复位信号RST成为高电平，像素100中的浮动扩散部FD被复位成复位电压VRST。
与门205计算第一驱动信号TOF与测距选择信号SEL_TOF的逻辑积，作为输出信号E输出至或门209。与门206计算第二驱动信号BRT与相机选择信号SEL_BRT的逻辑积，作为输出信号F输出至或门209。或门209计算输出信号E与输出信号F的逻辑和，作为选择信号SEL输出至像素100。即，在第一驱动信号TOF和测距选择信号SEL_TOF为高电平时或者第二驱动信号BRT和相机选择信号SEL_BRT为高电平时，选择信号SEL成为高电平，像素100实施像素信号的读出。
-固体摄像装置的动作-
图4示出固体摄像装置的动作顺序。具体而言，图4示出光源扫描期间γ、γ+1中的固体摄像装置1的动作。
固体摄像装置1为了生成1帧量的距离图像和相机图像，而实施包括光源扫描期间γ、γ+1在内的M个光源扫描期间的动作。在各扫描期间，由测距地址电路12选择与光源4的照射位置相对应的α行像素100作为第一像素。而且由相机地址电路13选择第一像素以外的像素100作为第二像素。
图4中，在光源扫描期间γ，选择像素阵列11中的第k行像素100～第k+d行像素100作为第一像素，选择第m行像素100～第m+d行像素100、第l行像素100～第1+α行像素100作为第二像素。此外，在光源扫描期间γ+1，选择像素阵列11中的第k+α+1行像素～第k+2α行像素作为第一像素。
此外，各光源扫描期间分为光照射期间和读出期间。
首先，对第一像素的动作进行说明。
在光源扫描期间γ的光照射期间，测距地址电路12使第一驱动信号TOF(k)～TOF(k+α)为高电平。之后，测距曝光信号TRN_TOF成为高电平。因此，从第k行像素100～第k+α行像素100所对应的驱动信号生成部141中的与门201输出的输出信号A成为高电平，曝光信号TRN(k)～TRN(k+α)成为高电平。由此，在第k行像素100～第k+α行像素100，传输门晶体管103成为导通状态，开始从雪崩光电二极管101向浮动扩散部FD传输信号电荷。即，开始第一像素的同时曝光。
之后，测距曝光信号TRN_TOF变为低电平，从与门201输出的输出信号A变为低电平，曝光信号TRN(k)～TRN(k+α)变为低电平。因此，在第k行像素100～第k+α行像素100，传输门晶体管103变为截止状态，停止从雪崩光电二极管101向浮动扩散部FD传输信号电荷。即，第一像素中的同时曝光结束。之后，测距地址电路12使第一驱动信号TOF(k)～TOF(k+α)为低电平，返回初始状态。
在光照射期间，对第一像素实施多次以上动作。即，在本实施方式的固体摄像装置1中，在光照射期间，实施多次第一像素的同时曝光。
接下来，在光源扫描期间γ的读出期间，测距选择信号SEL_TOF成为高电平。此外，测距地址电路12将第一驱动信号TOF(k)设为高电平。因此，从第k行像素100所对应的驱动信号生成部141中的与门205输出的输出信号E成为高电平，选择信号SEL(k)成为高电平。由此，在第k行像素100，选择晶体管109成为导通状态，从像素100输出像素信号。即，开始从第k行像素100读出像素信号。之后，测距选择信号SEL_TOF和第一驱动信号TOF(k)变为低电平，停止从第k行像素100输出像素信号。即，结束从第k行像素100读出像素信号。
之后，对第k+1行像素100～第k+α行像素100依次实施以上动作。即，以行为单位从第一像素读出像素信号。
之后，在光源扫描期间γ+1，固体摄像装置1将光源4的照射位置变更为与第k+α+1行像素100～第k+2α行像素100相对应，并对第k+α+1行像素100～第k+2α行像素100同样实施以上说明的动作。即，测距地址电路12在每个光源扫描期间都将像素100错开a行来选择第一像素。因此，在固体摄像装置1，在每个扫描期间，都会选择不同行的像素100作为第一像素。
接下来，对第二像素的动作进行说明。
在光源扫描期间γ的光照射期间，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(m)设为高电平。此外，相机曝光信号TRN_BRT和相机选择信号SEL_BRT成为高电平。因此，从第m行像素100所对应的驱动信号生成部141中的与门202输出的输出信号B成为高电平，曝光信号TRN(m)成为高电平。此外，从第m行像素100所对应的驱动信号生成部141中的与门206输出的输出信号F成为高电平，选择信号SEL(m)成为高电平。由此，在第m行像素100中，传输门晶体管103和选择晶体管109成为导通状态，第m行像素100开始曝光，并且开始从第m行像素100读出像素信号。之后，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(m)设为低电平，并且相机曝光信号TRN_BRT和相机选择信号SEL_BRT变为低电平，由此第m行像素100的曝光结束，并且结束从第m行像素100读出像素信号。
此处，将相机曝光信号TRN_BRT处于高电平的相机曝光时间Tb设定为比测距曝光信号TRN_TOF处于高电平的测距曝光时间Ta长。即，在各光源扫描期间，作为第二像素选择出的像素100所曝光的时间比作为第一像素选择出的像素100所曝光的时间长。
之后，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(l)设为高电平。此外，相机复位信号RST_BRT成为高电平。因此，从第l行像素100所对应的驱动信号生成部141中的与门204输出的输出信号D成为高电平，第一复位信号RST成为高电平。由此，复位晶体管105成为导通状态，向浮动扩散部FD供给复位电压VRST。即，第l行像素100的浮动扩散部FD被复位成复位电压VRST。
之后，对第m+1行像素100～第m+α行像素100、第l+1行像素100～第l+α行像素100同样实施以上说明的动作。
之后，相机地址电路13在每个光源扫描期间都将像素100错开a行来选择第二像素，对此省略图示。即，在固体摄像装置1，在每个扫描期间，都会选择不同行的像素100作为第二像素。
采用以上构成方式，像素阵列11所包含的第k行像素100～第k+α行像素100由测距地址电路12选择作为距离测量中所使用的第一像素。此外，像素阵列11所包含的、第一像素以外的第m行像素100～第m+α行像素100由相机地址电路13选择作为相机图像生成中所使用的第二像素。多路复用器14的与门201在扫描期间所包含的光照射期间输出输出信号A以使第一像素实施同时曝光，另一方面，多路复用器14的与门205在光照射期间之后的读出期间输出输出信号E以便从第一像素读出像素信号。此外，多路复用器14的与门206在包含扫描期间中的光照射期间的期间，输出输出信号F，以便从第二像素读出像素信号。即，第一像素用于距离测量，而第二像素用于相机图像生成。由此，能够不浪费地使用像素100。此外，在包含扫描期间中的光照射期间的期间，由与驱动第一像素的与门201、206不同的与门205，读出来自第二像素的像素信号。由此，第二像素所曝光的时间能够比第一像素的曝光时间长。因此，在能够用于距离测量和相机图像生成的固体摄像装置1，既能高效地使用像素100，又能够确保为生成清晰的相机图像而需要的曝光时间。
此外，测距地址电路12对每一行第一像素，输出示出第一像素的驱动时机的第一驱动信号TOF。相机地址电路13对每一行第二像素，输出示出第二像素的驱动时机的第二驱动信号BRT。多路复用器14接受示出第一像素的曝光时机的测距曝光信号TRN_TOF、示出第一像素的像素信号的输出时机的测距选择信号SEL_TOF、示出第二像素的曝光时机的相机曝光信号TRN_BRT以及示出第二像素的像素信号的输出时机的SEL_BRT，将曝光信号TRN和选择信号SEL输出至像素100。第一像素的曝光信号TRN是基于第一驱动信号TOF与测距曝光信号TRN_TOF的逻辑积生成的。第一像素的选择信号SEL是基于第一驱动信号TOF与测距选择信号SEL_TOF的逻辑积生成的。第二像素的曝光信号TRN是基于第二驱动信号与相机曝光信号TRN_BRT的逻辑积生成的。第二像素的选择信号是基于第二驱动信号BRT与测距选择信号SEL_BRT的逻辑积生成的。由此，通过求出示出第一像素和第二像素的驱动时机的信号与示出每个驱动内容的驱动时机的信号的逻辑积，由此无需对像素100的每一行和每一个驱动内容，设置用于生成控制信号的电路，从而能够抑制固体摄像装置1的面积。
需要说明的是，在本实施方式中，同时实施第二像素的曝光和从第二像素输出像素信号，但也可以在不同的时机实施。
(第二实施方式)
图5示出第二实施方式的固体摄像装置的动作顺序。需要说明的是，第二实施方式中的固体摄像装置的构成与第一实施方式中的固体摄像装置相同。图5中，在光源扫描期间γ的光照射期间，在实施了第二像素的同时曝光后，从第二像素读出像素信号。
具体而言，在光源扫描期间γ的光照射期间，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(m)～BRT(m+α)设为高电平。此外，相机曝光信号TRN_BRT成为高电平。因此曝光信号TRN(m)～TRN(m+α)成为高电平，第m行像素100～第m+α行像素100中的传输门晶体管103成为导通状态。即，开始第二像素的同时曝光。
之后，相机曝光信号TRN_BRT变为低电平。因此，曝光信号TRN(m)～TRN(m+α)变为低电平，第m行像素100～第m+α行像素100中的传输门晶体管103变为截止状态。即，第二像素的同时曝光结束。
之后，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(m+1)～BRT(m+α)设为低电平。此外，相机选择信号SEL_BRT成为高电平。因此，选择信号SEL(m)成为高电平，第m行像素100中的选择晶体管109成为导通状态。即，开始从第m行像素100读出像素信号。
之后，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(m)设为低电平。因此，选择信号SEL(m)变为低电平，第m行像素100中的选择晶体管109变为截止状态。即，结束从第m行像素100读出像素信号。
之后，在实施了第二像素的同时曝光后，对第m+1行像素100～第m+α行像素100同样实施以上说明的动作。由此，能够从第二像素获得生成清晰的相机图像所需要的像素信号。
需要说明的是，在本实施方式中，也可以在第二像素的同时曝光结束后，使第m+1行像素100～第m+α行像素100中的计数信号CNT为高电平，使计数晶体管106为导通状态，将信号电荷从浮动扩散部FD传输至存储电容器107。
(第三实施方式)
图6是示出第三实施方式的固体摄像装置的构成例的电路图。需要说明的是，图6中，为了便于说明，省略示出固体摄像装置1的一部分。
如图6所示，多路复用器14还包括第一电源线301、第二电源线302、第三电源线303以及开关321、322。第三电源线303和开关321、322设置于每一行像素100。
多路复用器14经由第一电源线301与第一电源311相连接，从第一电源311接受第一复位电压VRST1的供给。此外，多路复用器14经由第二电源线302与第二电源312相连接，从第二电源312接受第二复位电压VRST2的供给。需要说明的是，第一复位电压VRST1是比第二复位电压VRST2高的电压。例如，第一复位电压VRST1是3V，第二复位电压VRST2是1.5V～2V。
第一电源线301经由开关321与第三电源线303相连接，第二电源线302经由开关322与第三电源线303相连接。开关321在从测距地址电路12接受到高电平的第一驱动信号TOF时，将第一电源线301与第三电源线303连接起来。开关322在从相机地址电路13接受到高电平的第二驱动信号BRT时，将第二电源线302与第三电源线303连接起来。需要说明的是，第三电源线303与在行方向上排列的像素100中的溢出晶体管102的源极和复位晶体管105的源极相连接，对此省略图示。即，多路复用器14向图3中的复位电压VRST供给第一复位电压VRST1或者第二复位电压VRST2。
图7示出本实施方式的固体摄像装置的动作顺序。具体而言，图7示出光源扫描期间γ中的第k行、第m行、第l行的像素100的动作顺序。
首先，对第一像素的动作进行说明。
在光照射期间，测距地址电路12将第一驱动信号TOF(k)～TOF(k+α)设为高电平。此外，第二复位信号OVF(k)～OVF(k+α)成为高电平。因此，第k行像素100～第k+α行像素100中的溢出晶体管102成为导通状态。此时，通过开关321，第一电源线301与第三电源线303相连接，因此向雪崩光电二极管101供给第一复位电压VRST1。即，第一像素中的雪崩光电二极管101复位为第一复位电压VRST1。
之后，第二复位信号OVF(k)～OVF(k+α)变为低电平，并且曝光信号TRN(k)～TRN(k+α)成为高电平，实施第一像素的同时曝光。
之后，曝光信号TRN(k)～TRN(k+α)变为低电平，计数信号CNT(k)～CNT(k+α)成为高电平。即，在第一像素中的存储电容器107积蓄基于曝光结果的信号电荷。
之后，计数信号CNT(k)～CNT(k+α)变为低电平，测距地址电路12将第一驱动信号TOF(k)～TOF(k+α)设为低电平。
之后，在光照射期间，对第一像素实施多次以上动作。
接下来，在光源扫描期间γ的读出期间，测距选择信号SEL_TOF和第一复位信号RST(k)成为高电平。此外，测距地址电路12将第一驱动信号TOF(k)设为高电平。因此，复位晶体管105和选择晶体管109成为导通状态。此时，通过开关321，第一电源线301与第三电源线303相连接，因此向浮动扩散部FD供给第一复位电压VRST1。即，第k行像素100中的浮动扩散部FD复位为第一复位电压VRST1。
之后，第一复位信号RST(k)变为低电平，计数信号CNT(k)成为高电平。因此，计数晶体管106成为导通状态，积蓄于存储电容器107的信号电荷被传输至浮动扩散部FD，从选择晶体管109输出与浮动扩散部FD的电压相对应的像素信号。即，从第k行像素100读出像素信号。
之后，计数信号CNT(k)变为低电平，第一复位信号RST(k)暂时变为高电平，第k行像素100中的浮动扩散部FD复位为第一复位电压VRST1。
之后，测距选择信号SEL_TOF变为低电平，测距地址电路12将第一驱动信号TOF(k)设为低电平，返回初始状态。
之后，针对第k+1行像素100～第k+α行像素100，以像素100的行为单位实施以上动作。
接下来，对第二像素的动作进行说明。
在光照射期间，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(m)设为高电平。此外，相机选择信号SEL_BRT和第一复位信号RST(m)成为高电平。因此，第m行像素100中的复位晶体管105和选择晶体管109成为导通状态。此时，通过开关322，第二电源线302与第三电源线303相连接，因此向浮动扩散部FD供给第二复位电压VRST2。即，第m行像素100中的浮动扩散部FD复位为第二复位电压VRST2。
之后，第一复位信号RST(m)变为低电平，曝光信号TRN(m)成为高电平。因此，在第m行像素100实施曝光。此时，由于选择晶体管109为导通状态，因此从像素100读出像素信号。
之后，相机曝光信号SEL_BRT、曝光信号TRN(m)、第一驱动信号BRT(m)和选择信号SEL(m)变为低电平，返回初始状态。
之后，相机地址电路13将第二驱动信号BRT(1)设为高电平。此外，相机曝光信号SEL_BRT、选择信号SEL(l)和第一复位信号RST(l)成为高电平。因此，第l行像素100中的复位晶体管105和选择晶体管109成为导通状态。此时，通过开关322，第二电源线302与第三电源线303相连接，因此向浮动扩散部FD供给第二复位电压VRST2。即，第l行像素100中的浮动扩散部FD复位为第二复位电压VRST2。
之后，第一复位信号RST(l)变为低电平，曝光信号TRN(l)成为高电平。因此，第l行像素100中的溢出晶体管102成为导通状态。此时，通过开关322，第二电源线302与第三电源线303相连接，因此向雪崩光电二极管101供给第二复位电压VRST2。即，第l行像素100中的雪崩光电二极管101复位为第二复位电压VRST2。
之后，第二驱动信号BRT(l)、第二复位信号RST(l)和选择信号SEL(1)变为低电平，返回初始状态。
之后，针对第m+1行像素100～第m+α行像素100、第l+1行像素100～第l+α行像素100，以行为单位实施以上动作。
采用以上的构成方式，在光源扫描期间γ，对于作为第一像素选择出的第k行像素100～第k+α行像素100而言，在被曝光前，雪崩光电二极管101和浮动扩散部FD复位为第一复位电压VRST1。此外，在光源扫描期间γ，对于作为第二像素选择出的第m行像素100～第m+α行像素100、第l行像素100～第l+α行像素100而言，在被曝光前，雪崩光电二极管101和浮动扩散部FD复位为比第一复位电压VRST1低的第二复位电压VRST2。由此，能够抑制第二像素中的雪崩光电二极管101的信号电荷的倍增系数，因此能够使第二像素实施适于相机图像生成的动作。
(地址电路的构成)
图8是示出第一实施方式到第三实施方式的固体摄像装置中的测距地址电路的构成例的电路图。如图8所示，测距地址电路12包括曝光地址用子电路405、读出地址用子电路406、N个选择电路403以及N个与门404，所述曝光地址用子电路405包括N个D触发器401，所述读出地址用子电路406包括N个D触发器402。D触发器401、D触发器402、选择电路403和与门404设置于每一行像素100。
各D触发器401在时钟端子接受第一时钟信号CK1，在复位端子接受第三复位信号RST3。此外，D触发器401串联。例如，第一行像素100所对应的D触发器401在D端子接受第一移位信号SFT1，Q端子与第二行像素100所对应的D触发器401的D端子和第一行像素100所对应的选择电路403的第一输入端子相连接。即，D触发器401的Q端子与后级的D触发器401的D端子和选择电路403的第一输入端子连接。
各D触发器402在时钟端子接受第二时钟信号CK2，在复位端子接受第四复位信号RST4。此外，D触发器402串联。例如，第一行像素100所对应的D触发器402在D端子接受第二移位信号SFT2，Q端子与第二行像素100所对应的D触发器402的D端子和第一行像素100所对应的选择电路403的第二输入端子相连接。即，D触发器402的Q端子与后级的D触发器402的D端子和选择电路403的第二输入端子连接。
选择电路403根据所输入的控制信号，将输入到第一输出端子的信号或者输入到第二输出端子的信号输出至与门404。具体而言，选择电路403接受作为控制信号的反转后的测距选择信号SEL_TOF。例如，在测距选择信号SEL_TOF为低电平时，选择电路403将输入到第一输入端子的信号即从D触发器401的Q端子输出的信号输出至与门404。另一方面，在测距选择信号SEL_TOF为高电平时，选择电路403将输入到第二输入端子的信号即从D触发器402的Q端子输出的信号输出至与门404。
与门404求出从选择电路403输出了的信号与地址能使信号Addr的逻辑积，输出第一驱动信号TOF(1)～TOF(N)。
图9示出测距地址电路的动作顺序。具体而言，图9示出光源扫描期间1的固体摄像装置1的动作。图9中，由测距地址电路12选择第二行像素100～第α+1行像素100作为第一像素。
在光源扫描期间1之前，将第一移位信号SFT1设为高电平，将第一时钟信号CK1设为高电平α次。之后，将第一移位信号SFT1设为低电平，将第一时钟信号CK1设为高电平一次。因此，从第二行像素100～第α+1行像素100所对应的D触发器401的Q端子输出的信号成为高电平。
此外，将第二移位信号SFT2设为高电平，将第二时钟信号CK1设为高电平一次。之后，将第二移位信号SFT2设为低电平，将第二时钟信号CK2设为高电平一次。因此，从第二行像素100所对应的D触发器402的Q端子输出的信号成为高电平。
在光源扫描期间1中的光照射期间，地址能使信号Addr成为高电平。此时，由于测距选择信号SEL_TOF为低电平，因此选择电路403将输入到第一输入端子的信号即从D触发器401的Q端子输出的信号输出至与门404。因此，第一驱动信号TOF(2)～TOF(1+α)成为高电平。
之后，在地址能使信号Addr成为高电平的时机，第一驱动信号TOF(2)～TOF(1+α)成为高电平。
在光源扫描期间1的读出期间，测距选择信号SEL_TOF和地址能使信号Addr成为高电平。因此，选择电路403将输入到第二输入端子的信号即从D触发器402的Q端子输出的高电平的信号输出至与门404。因此，第一驱动信号TOF(2)成为高电平。
之后，测距选择信号SEL_TOF和地址能使信号Addr成为低电平，第二时钟信号CK2成为高电平。即，从第二行像素100所对应的D触发器402的Q端子输出的信号成为低电平，从第三行像素100所对应的D触发器402的Q端子输出的信号成为高电平。
之后，测距选择信号SEL_TOF和地址能使信号Addr成为低电平，第二时钟信号CK2成为高电平。此时，第一驱动信号TOF(3)成为高电平。
之后，通过实施相同的动作，能够逐行将第一驱动信号TOF(4)～TOF(α+1)设为高电平。
采用以上的构成方式，在测距地址电路12，能够生成第一驱动信号TOF(1)～TOF(N)。
需要说明的是，在本实施方式中，也可以将相机地址电路13构成为与测距地址电路12相同。
此外，测距地址电路12也可以由其他电路构成方式实现。
(其他实施方式)
如上所述，作为在本申请中公开的技术的示例，对实施方式进行了说明。然而，本公开的技术不限定于此，也能够应用于进行了适当地变更、置换、附加、省略等而得到的实施方式中。此外，也能够将在上述实施方式中说明的各构造要素组合起来而作为新的实施方式。
需要说明的是，在上述各实施方式中，也可以是多路复用器14在像素100曝光前，将第二复位信号OVF设为高电平，将溢出晶体管102设为导通状态，使雪崩光电二极管101内的信号电荷复位。
此外，在上述各实施方式中，也可以是多路复用器14还包括与门和或门，以与曝光信号TRN、选择信号SEL或者第一复位信号RST相同的构成，生成第二复位信号OVF和计数信号CNT。
此外，在上述各实施方式中，也可以为：固体摄像装置1在将1帧量的动作分为M个光源扫描期间，将像素阵列11的行数设为N，在每个光源扫描期间，错开α行选择作为第一像素和第二像素选择的像素100的情况下，将α设定为N/M。此外，也可以将α设定为N/M以下。在该情况下，在1帧量的动作中，对同一第二像素，实施多次曝光和像素信号的读出，因此在光源4的照射端部的强度较小时，也能生成清晰的相机图像。
此外，在上述各实施方式中，在光源扫描期间，选择α行像素100作为第一像素，选择2α行像素100作为第二像素，但并不局限于此。例如，也可以选择α行以上或者α行以下的像素100作为第一像素，选择2α行以上或者2α行以下的像素100作为第二像素。
此外，还可以在每个光源扫描期间，错开α行以上或者α行以下选择作为第一像素和第二像素的像素100。
此外，在上述各实施方式中，像素100还可以包括光电二极管等光电转换元件来替代雪崩光电二极管101。
-产业实用性-
本公开涉及能够用于距离测量和相机图像生成的固体摄像装置，因此例如能够用于测距相机等。
-符号说明-
1 固体摄像装置
4 光源
11 像素阵列
12 测距地址电路
13 相机地址电路
14 多路复用器
100 像素
103 传输门晶体管
105 复位晶体管
109 选择晶体管
201～206 与门

Claims (8)

1.一种固体摄像装置，其特征在于：包括：
多个像素、测距地址电路、相机地址电路、第一驱动电路以及第二驱动电路，
所述多个像素以矩阵状布置，
所述测距地址电路在实施所述多个像素的曝光和从所述多个像素读出像素信号的扫描期间，选择所述多个像素中的规定数量的行所包含的像素作为用于距离测量的第一像素，
所述相机地址电路在所述扫描期间，选择所述多个像素中的所述第一像素以外的像素作为用于相机图像生成的第二像素，
所述第一驱动电路驱动所述第一像素，
所述第二驱动电路驱动所述第二像素，
在所述扫描期间所包含的光照射期间，所述第一驱动电路实施所述第一像素的同时曝光，另一方面，在所述光照射期间之后的读出期间，所述第一驱动电路从所述第一像素读出像素信号，
在包含所述扫描期间中的所述光照射期间的期间，所述第二驱动电路从所述第二像素读出像素信号。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
在每个所述扫描期间，所述测距地址电路变更所述多个像素中的作为所述第一像素选择的行。
3.根据权利要求1或2所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述测距地址电路输出第一驱动信号，所述第一驱动信号示出所述第一像素中的被曝光的行，
所述第一驱动电路从所述测距地址电路接受所述第一驱动信号，并且接受示出使所述第一像素曝光的时机的测距曝光信号，求出所述第一驱动信号与所述测距曝光信号的逻辑积，输出至所述第一像素。
4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述像素包括雪崩光电二极管，
在所述第二像素，电荷积蓄区域利用第二复位电压复位，所述第二复位电压与用于复位所述第一像素的电荷积蓄区域的第一复位电压不同。
5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的固体摄像装置，其特征在于：
在包含所述扫描期间中的所述光照射期间的期间，所述第二驱动电路以所述第二像素的行为单位，实施所述第二像素的曝光和从所述第二像素读出像素信号。
6.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的固体摄像装置，其特征在于：
在包含所述扫描期间中的所述光照射期间的期间，所述第二驱动电路实施所述第二像素的同时曝光，且以所述第二像素的行为单位，从所述第二像素读出像素信号。
7.一种摄像装置，其特征在于：
所述摄像装置包括权利要求1到6中任一项权利要求所述的固体摄像装置和光源，
所述光源能够照射在行方向上延伸的线状的照射光，
所述测距地址电路选择与所述照射光的照射位置相对应的像素作为所述第一像素。
8.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于：
所述光源在每个所述扫描期间，在列方向上使所述照射光移动，
所述测距地址电路在每个所述扫描期间，变更作为所述第一像素选择的像素。
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