DE112020006379T5 - Distanzmessvorrichtung und Verfahren zum Betreiben vonDistanz-Messsensor - Google Patents

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Akihiro Shimada
Mitsuhito Mase
Jun Hiramitsu
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Abstract

In einer Distanzmessvorrichtung führt eine Steuereinheit einen Ladungs-Verteilungsprozess durch, in welchem Ladungstransfersignale mit unterschiedlichen Phasen an eine erste Transfer-Gatterelektrode und eine zweite Transfer-Gatterelektrode angelegt werden und in einer ersten Periode eine in einer Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an eine erste Ladungs-Speicherregion transferiert wird und in einer zweiten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an eine zweite Ladungs-Speicherregion transferiert wird. Die Steuereinheit legt ein elektrisches Potential an eine erste Überfluss-Gatterelektrode so an, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode kleiner als eine potentielle Energie einer Ladungserzeugungsregion in der ersten Periode ist, und legt ein elektrisches Potential an eine zweite Überfluss-Gatterelektrode so an, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als eine potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion in der zweiten Periode ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Distanzmessvorrichtung, die einen Distanzmess-Sensor beinhaltet, und ein Verfahren zum Betreiben eines Distanzmess-Sensors.
  • Hintergrund
  • Als eine Distanzmessvorrichtung zum Messen der Distanz zu einem Objekt unter Verwendung eines indirekten TOF-(Laufzeit, Time Of Flight) -Verfahrens ist eine Distanzmessvorrichtung bekannt, die einen Distanzmess-Sensor, der eine Ladungserzeugungsregion aufweist, ein Paar von Transfer-Gatterelektroden und ein Paar von Ladungsspeicherregionen zum Speichern der aus der Ladungserzeugungsregion durch das Paar von Transfer-Gatterelektroden transferierten Ladung beinhaltet, bekannt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). In einer solchen Distanzmessvorrichtung werden Transfersignale mit unterschiedlichen Phasen an das Paar von Transfer-Gatterelektroden angelegt und wird die in der Ladungserzeugungsregion durch das Einfallen von Licht erzeugte Ladung zwischen dem Paar von Ladungsspeicher-Regionen distributiert. Zusätzlich wird die Distanz zum Objekt basierend auf der in dem Paar von Ladungsspeicher-Regionen gespeicherten Ladungsmenge berechnet.
  • Zitateliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patent-Veröffentlichung Nr. JP 2011-133464 A .
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der oben beschriebenen Distanzmessvorrichtung, um die Sättigung der Speicherkapazität zu unterdrücken, ist es vorstellbar, eine zusätzliche Ladungs-Speicherregion bereitzustellen (nachfolgend auch als eine Überflussregion bezeichnet), so dass die aus der Ladungs-Speicherregion überfließende Ladung in der Überflussregion gespeichert wird. Falls jedoch eine solche Konfiguration einfach angenommen wird, wenn die Ladung in der Ladungs-Speicherregion in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die Überflussregion überfließt, verbleibt ein Teil der Ladung in der Ladungserzeugungsregion. In diesem Fall kann die Genauigkeit der Distanzmessung aufgrund der in der Ladungs-Speicherregion verbleibenden Ladung sinken.
  • Es ist eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung, eine Distanzmessvorrichtung und ein Verfahren zum Antreiben eines Distanzmess-Sensors bereitzustellen, der in der Lage ist, die Genauigkeit der Distanzmessung zu verbessern.
  • Problemlösung
  • Eine Distanzmessvorrichtung gemäß einem Aspekt dieser vorliegenden Offenbarung beinhaltet: einen Distanzmess-Sensor; und eine Steuereinheit, welche den Distanzmess-Sensor steuert. Der Distanzmess-Sensor beinhaltet eine Ladungserzeugungsregion, welche Ladung in Reaktion auf Einfallslicht erzeugt, eine erste Ladungs-Speicherregion, eine erste Überflussregion, eine zweite Ladungs-Speicherregion, eine zweite Überflussregion, ein erste Transfer-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der ersten Ladungs-Speicherregion angeordnet ist, eine erste Überfluss-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion angeordnet ist, eine zweite Transfer-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der zweiten Ladungs-Speicherregion angeordnet ist, und eine zweite Überfluss-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion angeordnet ist. Die Steuereinheit führt einen Ladungsverteilungs-Prozess durch, in welchem Ladungs-Transfersignale mit unterschiedlichen Phasen an die erste Transfer-Gatterelektrode und die zweite Transfer-Gatterelektrode angelegt werden, und in einer ersten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die erste Ladungs-Speicherregion transferiert wird, durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die erste Transfer-Gatterelektrode, so dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode niedriger als eine potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in einer zweiten Periode, die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die zweite Ladungs-Speicherregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die zweite Transfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In der ersten Periode wird ein elektrisches Potential an die erste Überfluss-Gatterelektrode so angelegt, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In der zweiten Periode wird ein elektrisches Potential so an die zweite Überfluss-Gatterelektrode angelegt, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist.
  • In der Distanzmessvorrichtung beinhaltet der Distanzmess-Sensor die erste Überflussregion, die auf einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion angeordnete erste Überfluss-Gatterelektrode und die auf der Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion angeordnete zweite Überfluss-Gatterelektrode. Daher kann die aus der ersten Ladungs-Speicherregion überfließende Ladung in der ersten Überflussregion gespeichert werden und kann die aus der zweiten Ladungs-Speicherregion überfließende Ladung in der zweiten Überflussregion gespeichert werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Sättigung der Speicherkapazität zu unterdrücken. Zusätzlich ist in der ersten Periode des Ladungs-Verteilungsprozesses die potentielle Energie unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion und ist in der zweiten Periode des Ladungs-Verteilungsprozesses die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion. Als Ergebnis, selbst wenn die Ladung in der ersten Ladungs-Speicherregion in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die erste Überflussregion überfließt, und wenn die Ladung in der zweiten Ladungs-Speicherregion in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die zweite Überflussregion überfließt, ist es möglich, zu unterdrücken, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion verbleibt. Daher ist es gemäß der Distanzmessvorrichtung möglich, die Genauigkeit der Distanzmessung zu verbessern.
  • Die Ladungserzeugungsregion kann eine Lawinen-Multiplikationsregion enthalten. In diesem Fall, da die Lawinen-Multiplikation in der Ladungserzeugungsregion verursacht werden kann, ist es möglich, die Detektionssensitivität des Distanzmess-Sensors zu erhöhen. Andererseits, wenn die Lawinen-Multiplikationsregion in der Ladungserzeugungsregion enthalten ist, ist die erzeugte Ladungsmenge extrem groß. In der Distanzmessvorrichtung ist es selbst in einem solchen Fall möglich, die Sättigung der Speicherkapazität ausreichend zu unterdrücken und ist es möglich, ausreichend zu verhindern, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion bleibt.
  • Die Steuereinheit kann durchführen: einen ersten Leseprozess zum Einlesen einer in der ersten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Ladungs-Speicherregion gespeicherten Ladungsmenge nach dem Ladungs-Distributionsprozess; einen Ladungstransferprozess, in welchem die in der ersten Ladungs-Speicherregion gespeicherte Ladung in die erste Überflussregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die erste Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode reduziert wird und die in der zweiten Ladungs-Speicherregion gespeicherte Ladung an die zweite Überflussregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die zweite Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode reduziert wird, nach dem ersten Leseprozess; und ein zweiter Leseprozess zum Lesen einer in der ersten Ladungs-Speicherregion unter der ersten Überflussregion gespeicherten Ladungsmenge und Lesen einer in der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion nach dem Ladungstransferprozess gespeicherten Ladungsmenge. In diesem Fall ist nicht nur die in den ersten und zweiten Ladungs-Speicherregionen gespeicherte Ladungsmenge, die im ersten Leseprozess gelesen wird, sondern auch die in der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion gespeicherte Ladungsmenge und die in der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion gespeicherte Ladungsmenge im zweiten Leseprozess gelesen. Als Ergebnis ist es möglich, die Ladungsmengen-Detektionsgenauigkeit zu verbessern. Das Einlesen der in der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion gespeicherten Ladungsmenge und das Einlesen der in der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion gespeicherten Ladungsmenge kann sequentiell durchgeführt werden oder kann gleichzeitig (als ein einzelner Prozess) durchgeführt werden.
  • Der Distanzmess-Sensor kann weiter beinhalten eine unnötige Ladungs-Entlade-Region und eine unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der unnötigen Ladungsentladeregion angeordnet ist. Die Steuereinheit kann einen unnötigen Ladungstransferprozess zum Transferieren der in der Ladungserzeugungsregion erzeugten Ladung an die unnötige Ladungsentladeregion durchführen, indem ein elektrisches Potential an der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion in einer anderen Periode als der ersten Periode und der zweiten Periode ist. In diesem Fall, da die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die unnötige Ladungsentladeregion in einer anderen Periode als der ersten und zweiten Perioden transferiert werden kann, ist es möglich, weiterhin zu unterdrücken, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion bleibt.
  • Der Distanzmess-Sensor kann weiter eine dritte Ladungs-Speicherregion, eine dritte Überflussregion, eine vierte Ladungs-Speicherregion, eine vierte Überflussregion, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der dritten Ladungs-Speicherregion angeordnete dritte Transfer-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der dritten Ladungs-Speicherregion und der dritten Überflussregion angeordnete dritte Überfluss-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der vierten Ladungs-Speicherregion angeordnete Transfer-Gatterelektrode, und eine auf einer Region zwischen der vierten Ladungs-Speicherregion und der vierten Überflussregion angeordnete vierte Überfluss-Gatterelektrode aufweisen. Im Ladungs-Verteilungsprozess kann die Steuereinheit Ladungstransfer-Signale mit unterschiedlichen Phasen an die erste Transfer-Gatterelektrode, die zweite Transfer-Gatterelektrode, die dritte Transfer-Gatterelektrode und die vierte Transfer-Gatterelektrode anlegen und in einer dritten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die dritte Ladungs-Speicherregion transferieren, durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die dritte Transfer-Gatterelektrode so, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der dritten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in einer vierten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die vierte Ladungs-Speicherregion transferieren, durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die vierte Transfer-Gatterelektrode so, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der vierten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In der dritten Periode kann ein elektrisches Potential an die dritte Überfluss-Gatterelektrode so angelegt werden, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der dritten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der vierten Periode kann ein elektrisches Potential an die vierte Überfluss-Gatterelektrode so angelegt werden, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der vierten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In diesem Fall, da Ladungsverteilung durch die ersten bis vierten Transfer-Gatterelektrode realisiert werden kann, ist es möglich, die Genauigkeit der Distanzmessung zu verbessern.
  • Die dritte Überflussregion kann eine größere Ladungsspeicherkapazität als eine Ladungsspeicherkapazität der dritten Ladungs-Speicherregion aufweisen, und die vierte Überflussregion kann eine größere Ladungsspeicherkapazität als eine Ladungsspeicherkapazität der vierten Ladungs-Speicherregion aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, die Sättigung der Speicherkapazität effektiv zu unterdrücken.
  • Die Distanzmessvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann weiter eine Photo-Gatterelektrode enthalten, die auf der Ladungserzeugungsregion angeordnet ist. In der ersten Periode kann die Steuereinheit ein elektrisches Potential an der Photo-Gatterelektrode und der ersten Transfer-Gatterelektrode so anlegen, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist und die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In der zweiten Periode kann die Steuereinheit ein elektrisches Potential an die Photo-Gatterelektrode und die zweite Transfer-Gatterelektrode so anlegen, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist und die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In diesem Fall ist es möglich, die Größe der potentiellen Energie genau zu justieren.
  • Die erste Überflussregion kann eine größere Ladungsspeicherkapazität als eine Ladungsspeicherkapazität der ersten Ladungs-Speicherregion aufweisen und die zweite Überflussregion kann eine Ladungsspeicherkapazität größer als eine Ladungsspeicherkapazität der zweiten Ladungs-Speicherregion aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, die Sättigung der Speicherkapazität effektiv zu unterdrücken.
  • In einem Verfahren zum Antreiben eines Distanzmess-Sensors gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der Distanzmess-Sensor eine Ladungserzeugungsregion, die Ladung in Reaktion auf Einfallslicht erzeugt, eine erste Ladungs-Speicherregion, eine erste Überflussregion, eine zweite Ladungs-Speicherregion, eine zweite Überflussregion, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der ersten Ladungs-Speicherregion angeordnete erste Transfer-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion angeordnete erste Überfluss-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der zweiten Ladungs-Speicherregion angeordnete zweite Transfer-Gatterelektrode und eine auf einer Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion angeordnete zweite Überfluss-Gatterelektrode. Das Verfahren zum Antreiben des Distanzmess-Sensors beinhaltet einen Ladungsverteilungs-Schritt, in welchem Ladungstransfer-Signale mit unterschiedlichen Phasen an die erste Transfer-Gatterelektrode und die zweite Transfer-Gatterelektrode angelegt werden und in einer ersten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die erste Ladungs-Speicherregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an der ersten Transfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode niedriger als eine potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist und in einer zweiten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die zweite Ladungs-Speicherregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die zweite Transfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In der ersten Periode wird ein elektrisches Potential an die erste Überfluss-Gatterelektrode so angelegt, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist. In der zweiten Periode wird ein elektrisches Potential an die zweite Überfluss-Gatterelektrode so angelegt, dass ein potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist.
  • Beim Verfahren zum Antreiben des Distanzmess-Sensors beinhaltet der Distanzmess-Sensor die erste Überflussregion, die zweite Überflussregion, die auf einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion angeordnete erste Überfluss-Gatterelektrode, und die auf der Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion angeordnete zweite Überfluss-Gatterelektrode. Daher kann die aus der ersten Ladungs-Speicherregion überfließende Ladung in der ersten Überflussregion gespeichert werden und kann die aus der zweiten Ladungs-Speicherregion überfließende Ladung in der zweiten Überflussregion gespeichert werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Sättigung der Speicherkapazität zu unterdrücken. Zusätzlich ist in der ersten Periode des Ladungsverteilungs-Schritts die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion und ist in der zweiten Periode des Ladungsverteilungs-Schritts die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion. Als Ergebnis, selbst wenn die Ladung in der ersten Ladungs-Speicherregion in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die erste Überflussregion überfließt, und wenn die Ladung in der zweiten Ladungs-Speicherregion in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die zweite Überflussregion überfließt, ist es möglich, zu verhindern, dass die Ladung in der Ladungs-Speicherregion verbleibt. Daher ist es gemäß dem Verfahren zum Antreiben des Distanzmess-Sensors möglich, die Genauigkeit der Distanzmessung zu verbessern.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Distanzmessvorrichtung und ein Verfahren zum Antreiben eines Distanzmess-Sensors bereitzustellen, die zur Verbesserung der Genauigkeit der Distanzmessung in der Lage sind.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Distanzmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 ist eine Aufsicht einer Pixel-Einheit eines Distanz-Messsensors.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht längs der in 2 gezeigten Linie III-III.
    • 4 ist ein Schaltungsdiagramm des Distanzmess-Sensors.
    • 5 ist ein Timing-Diagramm, das ein Betriebsbeispiel des Distanzmess-Sensors zeigt.
    • 6(a) bis 6(d) sind Verteilungsdiagramme potentieller Energie zum Erläutern eines Betriebsbeispiels des Distanzmess-Sensors.
    • 7 ist ein Timing-Diagramm, das ein Betriebsbeispiel eines Bildsensors gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 8(a) bis 8(d) sind des Verteilungsdiagramme potentieller Energie zum Erläutern eines Betriebsbeispiels des Bildsensors gemäß dem Vergleichsbeispiel.
    • 9 ist eine Aufsicht eines Teils eines Distanzmess-Sensors gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel.
    • 10 ist ein Timing-Diagramm, das ein Betriebsbeispiel des Distanzmess-Sensors gemäß dem ersten Modifikationsbeispiel zeigt.
    • 11 ist eine Aufsicht eines Teils eines Distanzmess-Sensors gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel.
    • 12 ist ein Timing-Diagramm, das ein Betriebsbeispiel des Distanzmess-Sensors gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel zeigt.
    • 13 ist ein Schaltungsdiagramm eines Distanzmess-Sensors gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Diagramme beschrieben. Zusätzlich werden in der nachfolgenden Beschreibung die gleichen oder äquivalente Elemente durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren wiederholte Beschreibung wird weggelassen.
  • [Konfiguration von Distanzmessvorrichtung]
  • Wie in 1 gezeigt, beinhaltet eine Distanzmessvorrichtung 1 eine Lichtquelle 2, einen Distanzmess-Sensor (Distanzmessbildsensor) 10A, eine Signalverarbeitungseinheit 3, eine Steuereinheit 4 und eine Anzeigeeinheit 5. Die Distanzmessvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die ein Distanzbild eines Objekts OJ (ein Bild, das Information hinsichtlich einer Distanz d zum Objekt OJ enthält) unter Verwendung eines indirekten TOF-Verfahrens erfasst.
  • Die Lichtquelle 2 emittiert gepulstes Licht L. Die Lichtquelle 2 wird beispielsweise durch eine Infrarot-LED gebildet. Das gepulste Licht L ist beispielsweise nahes Infrarotlicht und die Frequenz des gepulsten Lichts L ist beispielsweise 10 kHz oder höher. Der Distanzmess-Sensor 10A detektiert das gepulste Licht L, das aus der Lichtquelle 2 emittiert und durch das Objekt OJ reflektiert wird. Der Distanzmess-Sensor 10A ist durch monolithisches Bilden einer Pixeleinheit 11 und eine CMOS-Leseschaltungseinheit 12 auf einem Halbleitersubstrat (beispielsweise einem Siliziumsubstrat) konfiguriert. Der Distanzmess-Sensor 10A ist auf der Signalverarbeitungseinheit 3 montiert.
  • Die Signalverarbeitungseinheit 3 steuert die Pixeleinheit 11 und die CMOS-Leseschaltungseinheit 12 des Distanzmess-Sensors 10A. Die Signalverarbeitungseinheit 3 führt vorbestimmte Verarbeitung am aus dem Distanzmess-Sensor 10A ausgegebenen Signal durch, um ein Detektionssignal zu erzeugen. Die Steuereinheit 4 steuert die Lichtquelle 2 und die Signalverarbeitungseinheit 3. Die Steuereinheit 4 erzeugt ein Distanzbild des Objekts OJ auf Basis des aus der Signalverarbeitungseinheit 3 ausgegebenen Detektionssignals. Die Anzeigeeinheit 5 zeigt das Distanzbild des durch die Steuereinheit 4 erzeugten Objekts OJ an.
  • [Konfiguration von Distanzmess-Sensor]
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, beinhaltet der Distanzmess-Sensor 10A eine Halbleiterschicht 20 und eine Elektrodenschicht 40 in der Pixeleinheit 11. Die Halbleiterschicht 20 weist eine erste Oberfläche 20A und eine zweite Oberfläche 20B auf. Die erste Oberfläche 20A ist eine Oberfläche auf einer Seite der Halbleiterschicht 20 in der Dickenrichtung. Die zweite Oberfläche 20B ist eine Oberfläche auf der anderen Seite der Halbleiterschicht 20 in der Dickenrichtung. Die Elektrodenschicht 40 ist auf der ersten Oberfläche des Verbrenners 20 vorgesehen. Die Halbleiterschicht 20 und die Elektrodenschicht 40 bilden eine Vielzahl von Pixeln 11a, die entlang der ersten Oberfläche 20A angeordnet sind. Im Distanzmess-Sensor 10A sind die Vielzahl von Pixeln 11a in einer zweidimensionalen Weise entlang der ersten Oberfläche 20A angeordnet. Nachfolgend wird die Dickenrichtung der Halbleiterschicht 20 als eine Z-Richtung bezeichnet, wird eine Richtung rechtwinklig zur Z-Richtung als eine X-Richtung bezeichnet und wird eine Richtung rechtwinklig sowohl zur Z-Richtung als auch der X-Richtung als eine Y-Richtung bezeichnet. Zusätzlich wird eine Seite in der Z-Richtung als eine erste Seite bezeichnet und wird die andere Seite in der Z-Richtung (Seite entgegengesetzt zur ersten Seite) als eine zweite Seite bezeichnet. Zusätzlich ist in 2 die Anordnung von Ladungs-Speicherregion P1 bis P4, Übergangsregion Q1 bis Q4, einer unnötigen Ladungs-Entlade-Region R, einer Photogatterelektrode PG, Transfer-Gatterelektroden TX1 bis TX4, Überfluss-Gatterelektroden OV1 bis OV4 und eine unnötige Ladungs-Transfer-Gatterelektrode RG, die später beschrieben wird, schematisch gezeigt und werden andere Elemente je nachdem weggelassen.
  • In der Halbleiterschicht 20 weist jedes Pixel 11a eine Halbleiterregion 21, eine Lawinen-Multiplikationsregion 22, eine Ladungsverteilungsregion 23, eine erste Ladungs-Speicherregion P1, eine Ladungs-Speicherregion P2, eine dritte Ladungs-Speicherregion P3, eine vierte Ladungs-Speicherregion P4, eine erste Überflussregion Q1, eine zweite Überflussregion Q2, eine dritte Überflussregion Q3, eine vierte Überflussregion Q4, zwei unnötige Ladungs-Entladeregionen R, eine Napfregion 31 und eine Barriereregion 32 auf. Jede der Regionen 21 bis 23, P1 bis P4, Q1 bis Q4, R, und 31 und 32 sind durch Durchführen verschiedener Prozesse (beispielsweise Ätzen, Filmbildung, Verunreinigungs-Injektion und dergleichen) auf einem Halbleitersubstrat (beispielsweise einem Siliziumsubstrat) gebildet.
  • Die Halbleiterregion 21 ist eine p-Typ (erster Leitfähigkeitstyp)-Region und ist entlang der zweiten Oberfläche 20b in der Halbleiterschicht 20 vorgesehen. Die Halbleiterregion 21 fungiert als eine Licht-Absorptionsregion photoelektrische Umwandlungsregion). Als ein Beispiel ist die Halbleiterregion 21 eine p-Typ-Region mit einer TrägerKonzentration von 1 × 1015 cm-3 oder weniger und ist die Dicke der Halbleiterregion 21 etwa 10 µm. Zusätzlich fungieren die Lawinen-Multiplikationsregion 22 und dergleichen auch als eine Licht-Absorptionsregion (photoelektrische Umwandlungsregion).
  • Die Lawinen-Multiplikationsregion 22 beinhaltet eine erste Multiplikationsregion 22a und eine zweite Multiplikationsregion 22b. Die erste Multiplikationsregion 22a ist eine p-Typ-Region und ist auf der ersten Seite der Halbleiterregion 21 in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Als Beispiel ist die erste Multiplikationsregion 22a eine p-Typ-Region mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1016 cm-3 oder mehr und beträgt die Dicke der ersten Multiplikationsregion 22a etwa 1 µm. Die zweite Multiplikationsregion 22b ist eine n-Typ- (zweiter Leitfähigkeitstyp) Region und auf der ersten Seite der ersten Multiplikationsregion 22a in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Als ein Beispiel ist die zweite Multiplikationsregion 22b eine n-Typ-Region mit eine Trägerkonzentration von 1 × 1016 cm-3 oder mehr und ist die Dicke der zweiten Multiplikationsregion 22b etwa 1 µm. Die erste Multiplikationsregion 22a und die zweite Multiplikationsregion 22b formen einen pn-Übergang. Die Lawinen-Multiplikationsregion 22 ist eine Region, die Lawinen-Multiplikation verursacht. Die elektrische Feldstärke, die in der Multiplikationsregion 22 erzeugt wird, wenn eine reverse Vorspannung mit einem vorbestimmten Wert angelegt wird, ist beispielsweise 3 × 305 bis 4 × 105 V/cm.
  • Die Ladungsverteilungsregion 23 ist eine n-Typ-Region und ist auf der ersten Seite der zweiten Multiplikationsregion 22b in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Als ein Beispiel ist die Ladungsverteilungsregion 23 eine n-Typ-Region mit einer Trägerkonzentration von 5 × 1015 bis 1 × 1016 cm-3, und ist die Dicke der Ladungsverteilungsregion 23 etwa 1 µm.
  • Jede der Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 ist eine n-Typ-Region und ist auf der ersten Seite der zweiten Multiplikationsregion 22b in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Jede der Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 ist mit der Ladungsverteilungsregion 23 verbunden. Als ein Beispiel ist jede der ersten Ladungstransferregionen P1 bis P4 eine n-Typ-Region mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1918 cm-3 oder mehr und ist die Dicke jeder der ersten Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 etwa 0,2 µm.
  • Jede der Überflussregionen Q1 bis Q4 ist eine n-Typ-Region und ist auf der ersten Seite der zweiten Multiplikationsregion 22b in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Die Ladungsspeicherkapazität der ersten Überflussregion Q1 ist größer als die Ladungsspeicherkapazität der ersten Ladungsspeicherregion P1. Die Ladungsspeicherkapazität der zweiten Überflussregion Q2 ist größer als die Ladungsspeicherkapazität der zweiten Ladungs-Speicherregion P2. Die Ladungsspeicherkapazität der dritten Überflussregion Q3 ist größer als die Ladungsspeicherkapazität der dritten Ladungs-Speicherregion P3. Die Ladungsspeicherkapazität der vierten Überflussregion Q4 ist größer als die Ladungsspeicherkapazität der vierten Ladungs-Speicherregion P4. Beispielsweise sind die Ladungsspeicherkapazitäten der Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 gleich und sind die Ladungsspeicherkapazitäten der Überflussregionen Q1 bis Q4 gleich. Ein PN-Übergangskondensator wird in den Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 verwendet, während ein zusätzlicher Kondensator in den Überflussregionen Q1 bis Q4 vorgesehen ist. Daher sind die Speicherkapazitäten der Überflussregionen Q1 bis Q4 größer als die Speicherkapazitäten der Ladungsspeicherregionen P1 bis P4. Beispiele des hinzuzufügenden Kondensators beinhalten einen MIM- (Metall Isolator Metall) Kondensator, einen MOS-Kondensator, einen Graben-Kondensator, einen PIP-Kondensator, und dergleichen.
  • Jede unnötige Ladungs-Entlade-Region R ist eine n-Typ-Region und ist auf der ersten Seite der zweiten Multiplikationsregion 22b in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Jede unnötige Ladungs-Entlade-Region R ist mit der Ladungsverteilungsregion 23 verbunden. Die unnötige Ladungs-Entlade-Region R weist dieselbe Konfiguration wie beispielsweise die Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 auf.
  • Die Napfregion 31 ist eine p-Typ-Region und ist auf der ersten Seite der zweiten Multiplikationsregion 22b in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Die Napfregion 31 umgibt die Ladungsverteilungsregion 23 bei Sicht aus der Z-Richtung. Die Napfregion 31 bildet eine Vielzahl von Leseschaltungen (beispielsweise einen Quellen-Folgerverstärker (source follower), einen Rücksetz-Transistor und dergleichen). Die Vielzahl von Leseschaltungen sind elektrisch mit den Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 bzw. den Überflussregionen Q1 bis Q4 verbunden. Als ein Beispiel ist die Napfregion 31 eine p-Typ-Region mit einer Trägerkonzentration von 1 × 1016 bis 5 × 1017 cm-3, und beträgt die Dicke der Napfregion 31 etwa 1 µm.
  • Die Barriere-Region 32 ist eine n-Typ-Region und ist zwischen der zweiten Multiplikationsregion 22b und der Napfregion 31 in der Halbleiterschicht 20 gebildet. Die Barriere-Region 32 beinhaltet die Napfregion 31 bei Sicht aus der Z-Richtung. Das heißt, dass die Napfregion 31 innerhalb der Barriere-Region 32 bei Sicht aus der Z-Richtung lokalisiert ist. Die Barriere-Region 32 umgibt die Ladungsverteilungsregion 23. Die n-Typ-Störstellenkonzentration in der Barriere-Region 32 ist höher als die n-Typ-Störstellenkonzentration in der zweiten Multiplikationsregion 22b. Als ein Beispiel ist die Barriere-Region 32 eine n-Typ-Region mit einer Trägerkonzentration ab der Trägerkonzentration der zweiten Multiplikationsregion 22b bis zum etwa 2-fachen der Trägerkonzentration der zweiten Multiplikationsregion 22b und beträgt die Dicke der Barriere-Region 32 etwa 1 µm. Da die Barriere-Region 32 zwischen der zweiten Multiplikationsregion 22b und der Napfregion 31 gebildet ist, selbst falls eine Erschöpfungsschicht, die in der Lawinen-Multiplikationsregion 22 gebildet ist, sich zur Napfregion 31 ausbreitet, aufgrund des Anlegens einer Hochspannung an die Lawinen-Multiplikationsregion 22, wird verhindert, dass die Erschöpfungsschicht die Napfregion 31 erreicht. Das heißt, dass es möglich ist, zu verhindern, dass der Strom zwischen der Lawinen-Multiplikationsregion 22 und der Napfregion 31 aufgrund dessen, dass die Erschöpfungsschicht die Napfregion 31 erreicht, fließt.
  • Hier wird die Positionsbeziehung der jeweiligen Regionen beschrieben. Die erste Ladungs-Speicherregion P1 weist zur zweiten Ladungs-Speicherregion P2 in der X-Richtung, wobei die Ladungsverteilungsregion 23 dazwischen eingefügt ist. Die erste Überflussregion Q1 ist auf einer Seite entgegengesetzt der Ladungsverteilungsregion 23 in Bezug auf die erste Ladungs-Speicherregion P1 angeordnet. Die zweite Überflussregion Q2 ist auf einer Seite entgegengesetzt zur Ladungsverteilungsregion 23 in Bezug auf die zweite Ladungs-Speicherregion P2 angeordnet.
  • Die dritte Ladungs-Speicherregion P3 weist zur vierten Ladungs-Speicherregion P4 in der X-Richtung, mit der dazwischen eingefügten Ladungsverteilungsregion 23. Die dritte Überflussregion Q3 ist auf einer Seite entgegengesetzt zur Ladungsverteilungsregion 23 in Bezug auf die dritte Ladungs-Speicherregion P3 angeordnet. Die vierte Überflussregion Q4 ist auf einer Seite entgegengesetzt zur Ladungsverteilungsregion 23 in Bezug auf die vierte Ladungs-Speicherregion P4 angeordnet. Die erste Ladungs-Speicherregion P1 und die vierte Ladungs-Speicherregion P4 sind in der Y-Richtung ausgerichtet. Die zweite Ladungs-Speicherregion P2 und die dritte Ladungs-Speicherregion P3 sind in der Y-Richtung ausgerichtet. Die erste Überflussregion Q1 und die vierte Überflussregion Q4 sind in der Y-Richtung ausgerichtet. Die zweite Überflussregion Q2 und die dritte Überflussregion Q3 sind in der Y-Richtung ausgerichtet. Die zwei unnötigen Ladungs-Entladeregionen R weisen in Y-Richtung zueinander hin, wobei die Ladungsverteilungsregion 23 dazwischen eingefügt ist.
  • In der Elektrodenschicht 40 beinhaltet jedes Pixel 11a eine Photo-Gatterelektrode PG, eine erste Transfer-Gatterelektrode TX1, eine zweite Transfer-Gatterelektrode TX2, eine dritte Transfer-Gatterelektrode TX3, eine vierte Transfer-Gatterelektrode TX4, eine erste Überfluss-Gatterelektrode OV1, eine zweite Überfluss-Gatterelektrode OV2, eine dritte Überfluss-Gatterelektrode OV3, eine vierte Überfluss-Gatterelektrode OV4 und zwei unnötige Ladungstransfer-Gatterelektroden RG. Jede der Gatterelektroden PG, TX1 bis TX4, OV1 bis OV4 und RG ist auf der ersten Oberfläche 20a der Halbleiterschicht 20 gebildet, wobei ein Isolationsfilm 41 dazwischen eingefügt ist. Der Isolationsfilm 41 ist beispielsweise ein Siliziumnitridfilm oder ein Siliziumoxidfilm.
  • Die Photo-Gatterelektrode PG ist auf der Ladungsverteilungsregion 23 angeordnet. Die Photo-Gatterelektrode PG ist aus einem Material gebildet, das Leitfähigkeit und Lichttransmission (beispielsweise Polysilizium) aufweist. Als ein Beispiel weist die Photo-Gatterelektrode PG eine rechtwinklige Form mit zwei Seiten, die zueinander in X-Richtung weisen und zwei Seiten, die zueinander in Y-Richtung weisen, bei Sicht aus der Z-Richtung, auf. Von der Halbleiterregion 21, der Multiplikationsregion 22 und der Ladungsverteilungsregion 23 fungiert eine Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG als eine Ladungserzeugungsregion 24, die Ladung entsprechend einfallendem Licht erzeugt. Mit anderen Worten ist die Photo-Gatterelektrode PG auf der Ladungserzeugungsregion 24 angeordnet. In der Ladungserzeugungsregion 24 wird eine in der Halbleiterregion 21 erzeugte Ladung in der Multiplikationsregion 22 multipliziert und in der Ladungsverteilungsregion 23 verteilt. Anders als in der Ausführungsform, wenn das gepulste Licht L auf die Halbleiterschicht 20 von der Seite einer Gegenelektrode 50 (im Falle eines Rückoberflächeneinfallens) einfällt, muss die Photo-Gatterelektrode PG keine Lichttransmission aufweisen. Die Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist eine Region, welche die Photo-Gatterelektrode PG überlappt, bei Sicht aus der Z-Richtung. Dieser Punkt ist der gleiche für die anderen Gatterelektroden TX1 bis TX4, OV1 bis Ov4 und RG.
  • Die erste Transfer-Gatterelektrode TX1 ist auf einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion P1 und der Ladungserzeugungsregion 24 in der Ladungsverteilungsregion 23 angeordnet. Die zweite Transfer-Gatterelektrode TX2 ist auf einer Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 und der Ladungserzeugungsregion 24 in der Ladungsverteilungsregion 23 angeordnet. Die dritte Transfer-Gatterelektrode TX3 ist auf einer Region zwischen der dritten Ladungs-Speicherregion P3 und der Ladungserzeugungsregion 24 in der Ladungsverteilungsregion 23 angeordnet. Die vierte Transfer-Gatterelektrode TX4 ist auf einer Region zwischen der vierten Ladungs-Speicherregion P4 und der Ladungserzeugungsregion 24 in der Ladungsverteilungsregion 23 angeordnet.
  • Jede der Transfer-Gatterelektroden TX1 bis TX4 ist aus einem leitfähigen Material (beispielsweise Polysilizium) gebildet. Als ein Beispiel weist jede der Transfer-Gatterelektroden TX1 bis TX4 eine rechtwinklige Form auf, bei der zwei Seiten in der X-Richtung zueinander weisen und zwei Seiten in der Y-Richtung zueinander weisen, bei Sicht aus der Z-Richtung.
  • Eine der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektroden RG ist auf einer Region zwischen dem einen Paar von unnötigen Ladungs-Entlade-Regionen R und der Ladungserzeugungsregion 24 in der Ladungsverteilungsregion 23 angeordnet. Die andere der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektroden RG ist auf einer Region zwischen der anderen des Paars von unnötigen Ladungs-Entladeregionen R und der Ladungserzeugungsregion 24 in der Ladungsverteilungsregion 23 angeordnet. Jede unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode RG ist aus einem leitfähigen Material (beispielsweise Polysilizium) gebildet. Als ein Beispiel weist die unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode RG eine rechteckige Form auf mit zwei Seiten, die in X-Richtung zueinander weisen und zwei Seiten, die in Y-Richtung zueinander weisen, bei Sicht aus der Z-Richtung.
  • Der Distanzmess-Sensor 10A beinhaltet weiter eine Gegenelektrode 50 und eine Verdrahtungsschicht 60 in der Pixeleinheit 11. Die Gegenelektrode 50 ist auf der zweiten Oberfläche 20b der Halbleiterschicht 20 vorgesehen. Die Gegenelektrode 50 beinhaltet eine Vielzahl von Pixeln 11a bei Sicht aus der Z-Richtung. Die Gegenelektrode 50 weist zur Elektrodenschicht 40 in der Z-Richtung. Die Gegenelektrode 50 ist aus beispielsweise einem Metallmaterial gebildet. Die Verdrahtungsschicht 60 ist auf der ersten Oberfläche 20a der Halbleiterschicht 20 so vorgesehen, dass sie die Elektrodenschicht 40 abdeckt. Die Verdrahtungsschicht 60 ist elektrisch mit jedem Pixel 11a und der CMOS-Leseschaltungseinheit 12 verbunden (siehe 1). Eine Lichteinfallsöffnung 60a ist in einem Bereich der Verdrahtungsschicht 60 gebildet, der zur Photo-Gatterelektrode PG jedes Pixels 11a weist.
  • 4 zeigt ein Beispiel der Schaltungskonfiguration jedes Pixels 11a. Wie in 4 gezeigt, weist jedes Pixel 11a eine Vielzahl von (in diesem Beispiel vier) Rücksetztransistoren RST auf, die mit den Überflussregionen Q1 bis Q4 und einer Vielzahl von (in diesem Beispiel vier) Auswahltransistoren SEL, die zum Auswählen des Pixel 11a verwendet werden, verbunden sind.
  • [Verfahren zum Betreiben von Distanzmess-Sensor]
  • Ein Betriebsbeispiel des Distanzmess-Sensors 10A wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben. Die nachfolgende Operation wird durch die Steuereinheit 4, die den Antrieb des Distanzmess-Sensors 10A steuert, realisiert. In jedem Pixel 11a des Distanzmess-Sensors 10A wird eine negative Spannung (beispielsweise -50 V) an die Gegenelektrode 50 angelegt, mit dem elektrischen Potential der Photo-Gatterelektrode PG als einer Referenz (das heißt eine reverse Vorspannung wird an den pn Übergang angelegt, der in der Multiplikationsregion 22 gebildet ist), so dass eine elektrische Feldstärke von 3 × 105 bis 4 × 105 V/cm in der Multiplikationsregion 22 erzeugt wird. In diesem Zustand, wenn das gepulste Licht L auf die Halbleiterschicht 20 durch die Lichteinfallsöffnung 60a und die Photo-Gatterelektrode PG einfällt, werden durch die Absorption des gepulsten Lichts L erzeugte Elektronen in der Multiplikationsregion 22 multipliziert und bewegen sich zur Ladungsverteilungsregion 23 bei hoher Geschwindigkeit.
  • Wenn ein Distanzbild des Objekts OJ erzeugt wird (siehe 1), wird zuerst ein Rücksetzprozess (Rücksetzschritt) zum Anlegen einer Rücksetzspannung an jeden Rücksetz-Transistor RST jedes Pixels 11a durchgeführt. Die Rücksetzspannung ist eine positive Spannung mit dem elektrischen Potential der Photo-Gatterelektrode PG als einer Referenz. Dann wird die in den Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 und den Überflussregionen Q1 bis Q4 gespeicherte Ladung nach außen entladen, so dass keine Ladung in den Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 und den Überflussregionen Q1 bis Q4 gespeichert ist (Zeit T1, 6(a)). Die Ladung wird nach außerhalb durch beispielsweise eine Leseschaltung entladen, welche durch die Napfregion 31 und die Verdrahtungsschicht 60 konfiguriert ist. Nachfolgend wird die Operation unter Fokussierung auf ein ausgewähltes Pixel 11a beschrieben.
  • Nach dem Rücksetzprozess wird die Ladung in den Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 und den Überflussregionen Q1 bis Q4 in einer Speicherperiode T2 gespeichert ( 6(b)). In der Speicherperiode T2 werden Ladungstransfersignale mit unterschiedlichen Phasen an die Transfer-Gatterelektroden TX1 bis TX4 angelegt. Als Ergebnis wird ein Ladungsverteilungsprozess (Ladungsverteilungsschritt) zum Verteilen der in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugten Ladung zwischen den Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 durchgeführt.
  • Als ein Beispiel ist das an die erste Transfer-Gatterelektroden TX1 angelegte Transfersignal ein Spannungssignal, bei welchem eine positive Spannung und eine negative Spannung abwechselnd wiederholt werden, mit dem elektrischen Potential der Merkmalspunkte P_i Merkmalspunkte P_i als eine Referenz, und ist ein Spannungssignal mit derselben Periode, Impulsbreite und Phase wie das Intensitätssignal des aus der Lichtquelle 2 emittierten gepulsten Lichts L (siehe 1). Die an die zweite Transfer-Gatterelektrode TX2, die dritte Transfer-Gatterelektrode TX3 und die vierte Transfer-Gatterelektrode TX4 angelegten Ladungstransfersignale sind dieselben Spannungssignale wie das an die erste Transfer-Gatterelektrode TX1 angelegte Impuls-Spannungssignal, außer dass die Phasen 90°, 180° bzw. 270° betragen.
  • In einer ersten Periode, während welcher eine positive Spannung an die erste Transfer-Gatterelektrode TX1 angelegt wird, ist die potentielle Energie ϕTX1 eine Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode TX1 niedriger als die potentielle Energie ϕPG eine Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG. Mit anderen Worten wird in der ersten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die erste Transfer-Gatterelektrode TX1 so angelegt, dass die potentielle Energie ϕTX1 niedriger als die potentielle Energie ϕPG ist. Als Ergebnis wird die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die erste Ladungsspeicherregion P1 transferiert. In 6(b) ist die potentielle Energie ϕTX1, wenn eine Positivspannung an die erste Transfer-Gatterelektrode TX1 angelegt wird, durch die unterbrochene Linie gezeigt, und ist die potentielle Energie ϕTX1, wenn eine negative Spannung an die erste Transfer-Gatterelektrode TX1 angelegt wird, durch die durchgezogenen Linie gezeigt. Zusätzlich ist die in der ersten Ladungsspeicherregion P1 und der ersten Überflussregion Q1 gespeicherte Ladung durch Schraffur gezeichnet.
  • Zum Justieren der Größe der potentiellen Energie einer Region unmittelbar unter der Gatterelektrode kann die Größe des an die Gatterelektrode angelegten elektrischen Potentials justiert werden oder kann stattdessen oder zusätzlich dazu die Trägerkonzentration in der Region unmittelbar unter der Gatterelektrode justiert werden. Wenn die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG auf eine vorbestimmte Größe eingestellt wird, durch Justieren der Trägerkonzentration, kann es sein, dass die Photo-Gatterelektrode PG nicht vorgesehen ist. In diesem Fall muss die oben beschriebene negative Spannung nicht notwendigerweise angelegt werden.
  • In der ersten Periode wird eine negative Spannung an die zweiten bis vierten Transfer-Gatterelektroden TX2 bis TX4 angelegt und sind die potentielle Energie Energie ϕTX2 an der Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode TX2, die potentielle Energie Energie ϕTX3 einer Region unmittelbar unter der dritten Transfer-Gatterelektrode TX3 und die potentielle Energie Energie ϕTX4 einer Region unmittelbar unter der vierten Transfer-Gatterelektrode TX4 höher als die potentielle Energie ϕPG. Als Ergebnis wird eine potentielle Energiebarriere zwischen der Ladungserzeugungsregion 24 und den zweiten bis vierten Ladungsspeicher-Regionen P2 bis P4 erzeugt, so dass die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung nicht an die zweiten bis vierten Ladungsspeicher-Regionen P2 bis P4 übertragen wird. Mit anderen Worten ist in der ersten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die zweiten bis vierten Transfer-Gatterelektroden TX2 bis TX4 so angelegt, dass die potentiellen Energien ϕTX2, ϕTX3 und ϕTX4 höher als die potentielle Energie ϕPG sind.
  • Zusätzlich wird in der ersten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die erste Überfluss-Gatterelektrode OV1 so angelegt, dass die potentielle Energie ϕOV1 an der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode OV1 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. Mit anderen Worten wird das an die erste Überfluss-Gatterelektrode OV1 in der ersten Periode angelegte elektrische Potential mit dem elektrischen Potential der Photo-Gatterelektrode PG als eine Referenz so eingestellt, dass die potentielle Energie ϕOV1 niedriger als die potentielle Energie ϕPG ist. Als Ergebnis, wie in 6(b) gezeigt, selbst wenn die erste Ladungsspeicherregion P1 mit Ladung gesättigt ist, fließt die aus der ersten Ladungsspeicherregion P1 überfließende Ladung in die erste Überflussregion Q1, und in der ersten Überflussregion Q1 gespeichert.
  • In einer zweiten Periode, während welcher eine positive Spannung an die zweite Transfer-Gatterelektrode TX2 angelegt wird, ist die potentielle Energie ϕTX2 der Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode TX2 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG. Mit anderen Worten wird in der zweiten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die zweite Transfer-Gatterelektrode TX2 so angelegt, dass die potentielle Energie ϕTX2 niedriger als die potentielle Energie ϕPG ist. Als Ergebnis wird die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die zweite Ladungsspeicher-Region P2 transferiert. In der zweiten Periode wird das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die ersten, dritten und vierten Transfer-Gatterelektroden TX1, TX3 und TX4 so angelegt, dass die potentiellen Energien Energie ϕTX1, ϕTX3 und ϕTX4 höher sind als die potentielle Energie ϕPG.
  • Zusätzlich wird in der zweiten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die zweite Überfluss-Gatterelektrode OV2 so angelegt, dass die potentielle Energie ϕOV2 einer Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode OV2 niedriger als die potentielle Energie ϕPG bei der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. Als Ergebnis, selbst wenn die zweite Ladungsspeicher-Region P2 mit Ladung gesättigt ist, fließt die aus der zweiten Ladungsspeicher-Region P2 überfließende Ladung in die zweite Überflussregion Q2, und gespeichert in der zweiten Überflussregion Q2.
  • In einer dritten Periode, während welcher eine positive Spannung an die dritte Transfer-Gatterelektrode TX3 angelegt wird, ist die potentielle Energie Energie ϕTX3 der Region unmittelbar unter der dritten Transfer-Gatterelektrode TX3 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG. Mit anderen Worten wird in der dritten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die dritte Transfer-Gatterelektrode TX3 so angelegt, dass die potentielle Energie Energie ϕTX3 niedriger als die potentielle Energie ϕPG ist. Als Ergebnis wird die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die dritte Ladungs-Speicherregion P3 transferiert. In der dritten Periode wird das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die ersten, zweiten und vierten Transfer-Gatterelektroden TX1, TX2 und TX4 so angelegt, dass die potentiellen Energien Energie ϕTX1, Energie ϕTX2, Energie ϕTX4 höher als die potentielle Energie ϕPG sind.
  • Zusätzlich wird in der dritten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die dritte Überfluss-Gatterelektrode OV3 so angelegt, dass die potentielle Energie ϕOV3 unmittelbar unter einer Region unmittelbar unter der dritten Überfluss-Gatterelektrode OV3 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. Als Ergebnis, selbst wenn die dritte Ladungs-Speicherregion P3 mit Ladung gesättigt ist, fließt die aus der dritten Ladungs-Speicherregion P3 überfließende Ladung in die dritte Überflussregion Q3, und gespeichert in der dritten Überflussregion Q3.
  • In einer vierten Periode, während welcher eine positive Spannung an die vierte Transfer-Gatterelektrode TX4 angelegt wird, ist die potentielle Energie ϕTX4 der Region unmittelbar unter der vierten Transfer-Gatterelektrode TX4 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG. Mit anderen Worten wird in der vierten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die vierte Transfer-Gatterelektrode TX4 so angelegt, dass die potentielle Energie ϕTX4 niedriger als die potentielle Energie ϕPG ist. Als Ergebnis wird die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die vierte Ladungs-Speicherregion P4 transferiert. In der vierten Periode wird das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die ersten bis dritten Transfer-Gatterelektroden TX1 bis TX3 so angelegt, dass die potentiellen Energien ϕTX1 bis ϕTX3 höher sind als die potentielle Energie ϕPG.
  • Zusätzlich wird in der vierten Periode das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die vierte Überfluss-Gatterelektrode OV4 so angelegt, dass die potentielle Energie ϕOV4 eine Region unmittelbar unter der vierten Überfluss-Gatterelektrode OV4 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. Als Ergebnis, selbst wenn die vierte Ladungs-Speicherregion P4 mit Ladung gesättigt ist, fließt die aus der vierten Ladungs-Speicherregion P4 überfließende Ladung in die vierte Überflussregion Q4, und gespeichert in der vierten Überflussregion Q4.
  • Nach dem Ladungsverteilungsprozess in der Speicherperiode T2 wird ein erster Leseprozess (Hochsensitivitätsprozess) (erster Leseschritt) zum Auslesen der in jeder der Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 gespeicherten Ladungsmenge durchgeführt (Zeit T3, 6(c)). In diese Beispiel, nachdem sowohl der Prozess, in welchem die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die erste Ladungs-Speicherregion P1 transferiert wird, der Prozess, in welchem die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die zweite Ladungs-Speicherregion P2 transferiert wird, der Prozess, in welchem die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die dritte Ladungs-Speicherregion P3 transferiert wird, als auch der Prozess, in welchem die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die vierte Ladungs-Speicherregion P4 übertragen wird, mehrere Male durchgeführt wird, wird der erste Leseprozess durchgeführt.
  • Nach dem ersten Leseprozess wird eine höhere Spannung als die in der ersten Periode angelegte Spannung an die erste Überfluss-Gatterelektrode OV1 angelegt, um die potentielle Energie ϕOV1 der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode OV1 zu reduzieren, wodurch ein Ladungstransferprozess (Ladungstransfer-Schritt) durchgeführt wird zum Transferieren der in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 gespeicherten Ladung an die erste Überflussregion Q1 (6(d)). Mit anderen Worten wird im Ladungstransferprozess die in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 gespeicherte Ladung an die erste Überflussregion Q1 transferiert, durch Anlegen des elektrischen Potentials an die erste Überfluss-Gatterelektrode OV1, so dass die potentielle Energie ϕOV1 reduziert wird.
  • Ähnlich wird im Ladungstransferprozess die in der zweiten Ladungsspeicher-Region P2 gespeicherte Ladung an die zweite Überflussregion Q2 transferiert, durch Anlegen des elektrischen Potentials an die zweite Überfluss-Gatterelektrode OV2, so dass die potentielle Energie ϕOV2 der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode OV2 reduziert wird. Durch Anlegen des elektrischen Potentials an die dritte Überfluss-Gatterelektrode OV3, so dass die potentielle Energie ϕOV3 der Region unmittelbar unter der dritten Überfluss-Gatterelektrode OV3 reduziert wird, wird die in der dritten Ladungs-Speicherregion P3 gespeicherte Ladung an die dritte Überflussregion Q3 transferiert. Durch Anlegen des elektrischen Potentials an die vierte Überfluss-Gatterelektrode OV4 so, dass die potentielle Energie ϕOV4 der Region unmittelbar unter der vierten Überfluss-Gatterelektrode OV4 reduziert wird, wird die in der vierten Ladungs-Speicherregion P4 gespeicherte Ladung an die vierte Überflussregion Q4 transferiert.
  • Nach dem Ladungstransferprozess wird ein zweiter Leseprozess (Niedersensitivitäts-Leseprozess) (zweiter Leseschritt) zum Auslesen der gesamten in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 und der ersten Überflussregion Q1 gespeicherten Ladungsmenge durchgeführt (Zeit T4, 6(d)). Ähnlich wird im zweiten Leseprozess die in der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 und der zweiten Überflussregion Q2 gespeicherte gesamte Ladungsmenge eingelesen. Die gesamte Ladungsmenge, die in der dritten Ladungs-Speicherregion P3 und der dritten Überflussregion Q3 gespeichert wird, wird gelesen. Die in der vierten Ladungs-Speicherregion P4 und der vierten Überflussregion Q4 gespeicherte gesamte Ladungsmenge wird gelesen. Nach dem zweiten Leseprozess wird wieder der oben beschriebene Rücksetzprozess durchgeführt (Zeit T1, 6a)), so dass die Reihe von oben beschriebenen Prozessen wiederholt durchgeführt werden.
  • Zusätzlich wird in einer anderen Periode als den ersten bis vierten Perioden ein unnötiger Ladungstransferprozess (unnötiger Ladungstransfer-Schritt) zum Transferieren der in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugten Ladung an die unnötige Ladungs-Entlade-Region R durchgeführt. In dem unnötigen Ladungstransferprozess, durch Anlegen einer positiven Spannung an die unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode RG, wird die potentielle Energie ϕRG einer Region unmittelbar unter der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektrode RG dazu gebracht, niedriger als die potentielle Energie ϕRG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG zu sein. Mit anderen Worten wird das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode RG so angelegt, dass die potentielle Energie ϕRG niedriger als die potentielle Energie ϕPG ist. Als Ergebnis wird die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die unnötige Ladungs-Entlade-Region R transferiert. Die an die unnötige Ladungs-Entlade-Region R transferierte Ladung wird nach außen entladen. Beispielsweise ist die unnötige Ladungs-Entlade-Region R mit dem festen elektrischen Potential verbunden, so dass die an die unnötige Ladungs-Entlade-Region R transferierte Ladung nach außen entladen wird, ohne die Leseschaltung zu passieren.
  • Wie in 1 gezeigt, wenn das gepulste Licht L aus der Lichtquelle 2 emittiert wird und das durch das Objekt OJ reflektierte gepulste Licht L durch den Distanzmess-Sensor 10A detektiert wird, wird die Phase des Intensitätssignals des durch den Distanzmess-Sensor 10A detektierten gepulsten Lichts L von der Phase des Intensitätssignals des aus der Lichtquelle 2 emittierten gepulsten Lichts L gemäß der Distanz d zum Objekt OJ verschoben. Daher, indem ein Signal auf Basis der in den Ladungsspeicherregionen P1 bis P4 und den Überflussregionen Q1 bis Q4 gespeicherte Ladungsmenge (das heißt die Ladungsmenge, die im ersten Leseprozess und dem zweiten Leseprozess gelesen wird) für jedes Pixel 11a erfasst wird, ist es möglich, das Distanzbild des Objekts OJ zu erzeugen.
  • [Funktionen und Effekte]
  • In der Distanzmessvorrichtung 1 weist der Distanzmess-Sensor 10A die erste Überflussregion Q1 mit einer Ladungsspeicherkapazität größer als die Ladungsspeicherkapazität der ersten Ladungs-Speicherregion P1 auf, wobei die zweite Überflussregion Q2 eine größere Ladungsspeicherkapazität als die Ladungsspeicherkapazität der zweiten Ladungsspeicher-Region P2 aufweist, die erste Überfluss-Gatterelektrode OV1 an einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion P1 und der ersten Überflussregion Q1 angeordnet ist, und die zweite Überfluss-Gatterelektrode OV2 auf einer Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 und der zweiten Überflussregion Q2 angeordnet ist. Daher kann die aus der ersten Ladungs-Speicherregion P1 überfließende Ladung in der ersten Überflussregion Q1 gespeichert werden, und kann die aus der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 überfließende Ladung in der zweiten Überflussregion Q2 gespeichert werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Sättigung der Speicherkapazität zu unterdrücken. Zusätzlich ist in der ersten Periode des Ladungsteilungsprozesses die potentielle Energie ϕOV1 der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode OV1 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Ladungserzeugungsregion 24 und ist in der zweiten Periode des Ladungsverteilungsprozesses die potentielle Energie ϕOV2 der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode OV2 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Ladungserzeugungsregion 24. Als Ergebnis, selbst wenn die Ladung in der ersten Ladungsspeicherregion P1 in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die erste Überflussregion Q1 überfließt, und wenn die Ladung in der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die zweite Überflussregion Q2 überfließt, ist es möglich, zu verhindern, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion 24 bleibt. Daher ist es gemäß der Distanzmessvorrichtung 1 möglich, die Genauigkeit von Distanzmessung zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, hohe Sensitivität und hohen Dynamikbereich zu erzielen.
  • Dieser Punkt wird weiter unter Bezugnahme auf ein in 7 und 8 gezeigtes Vergleichsbeispiel beschrieben. Im Bildsensor des Vergleichsbeispiels ist die potentielle Energie ϕTX1 einer Region unmittelbar unter der Transfer-Gatterelektrode TX höher als die potentielle Energie ϕPG einer Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG über die gesamte Speicherperiode T2 (8(b)). Zusätzlich ist die potentielle Energie ϕOV einer Region unmittelbar unter der Überfluss-Gatterelektrode OV höher als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG über die gesamte Speicherperiode T2. Nach der Speicherperiode T2 ist die potentielle Energie ϕTX der Region unmittelbar unter der Transfer-Gatterelektrode TX niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG, so dass die in der Ladungserzeugungsregion gespeicherte Ladung an die Ladungs-Speicherregion P transferiert wird. Danach wird die in der Ladungs-Speicherregion P gespeicherte Ladungsmenge gelesen (Zeit t3, 8(c)).
  • Im Bildsensor des Vergleichsbeispiels ist in der Speicherperiode T2 die potentielle Energie ϕOV der Region unmittelbar unter der Überfluss-Gatterelektrode OV höher als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG. Daher, wie in 8(c) gezeigt, wenn die Ladung in der Ladungs-Speicherregion P in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die Überflussregion Q überfließt, verbleibt ein Teil der Ladung in der Region (Ladungs-Erzeugungsregion) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG. In diesem Fall kann die Genauigkeit der Distanzmessung aufgrund der in der Ladungs-Speicherregion verbleibenden Ladung sinken.
  • Im Gegensatz dazu, wie oben beschrieben, sind in der Distanzmessvorrichtung 1 die potentielle Energie ϕOV1 der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode OV1 und die potentielle Energie ϕOV2 der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode OV2 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Ladungserzeugungsregion 24 während der Ausführung des Ladungsverteilungsprozesses. Als Ergebnis, selbst wenn die Ladung in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 oder der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 in dem Ausmaß gespeichert wird, dass die Ladung in die erste Überflussregion Q1 oder die zweite Überflussregion Q2 überfließt, ist es möglich, zu verhindern, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion 24 bleibt.
  • Die Ladungserzeugungsregion 24 beinhaltet die Lawinen-Multiplikationsregion 22. In diesem Fall, da die Lawinen-Multiplikation in der Ladungserzeugungsregion 24 verursacht werden kann, ist es möglich, die Detektionssensitivität des Distanzmess-Sensors 10A zu erhöhen. Wenn andererseits die Lawinen-Multiplikationsregion 22 in der Ladungserzeugungsregion 24 enthalten ist, ist die erzeugte Ladungsmenge extrem groß. In der Distanzmessvorrichtung 1, selbst in einem solchen Fall, ist es möglich, ausreichend die Sättigung der Speicherkapazität zu verhindern und ist es möglich, zu verhindern, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion 24 bleibt.
  • Die Steuereinheit 4 führt einen ersten Leseprozess zum Lesen der in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 und der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 gespeicherten Ladungsmenge, einen Ladungstransferprozess zum Transferieren der in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 gespeicherten Ladung an die erste Überflussregion Q1 und Transferieren der in der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 gespeicherten Ladung an die zweite Überflussregion Q2, und einen zweiten Leseprozess zum Lesen der in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 gespeicherten Ladungsmenge und der ersten Überflussregion Q1, und Lesen der in der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 und der zweiten Überflussregion Q2 gespeicherten Ladungsmenge durch. Daher wird nicht nur die in den ersten und zweiten Ladungs-Speicherregionen P2 gespeicherte Ladung, die im ersten Leseprozess gelesen wird, sondern auch die in der ersten Ladungs-Speicherregion P1 und der ersten Überflussregion Q1 gespeicherte Ladungsmenge und die in der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 und der zweiten Überflussregion Q2 gespeicherte Ladungsmenge im zweiten Leseprozess gelesen. Als Ergebnis ist es möglich, die Ladungsmengen-Detektionsgenauigkeit zu verbessern.
  • Die Steuereinheit 4 führt einen unnötigen Ladungstransferprozess zum Transferieren der in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugten Ladung an die unnötige Ladungs-Entlade-Region R unter Verwendung der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektrode RG in einer anderen Periode als der ersten Periode und der zweiten Periode durch. Daher, da die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung an die unnötige Ladungs-Entlade-Region in einer anderen Periode als den ersten und zweiten Perioden transferiert werden kann, ist es möglich, zu verhindern, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion 24 bleibt. Der unnötige Ladungstransferprozess ist insbesondere in einer Umgebung nützlich, in der es viel Umgebungslicht gibt.
  • In der ersten Periode legt die Steuereinheit 4 das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die erste Transfer-Gatterelektrode TX1 so an, dass die potentielle Energie ϕTX1 der Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode TX1 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region (Ladungserzeugungsregion 24) unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist, und die potentielle Energie ϕOV1 der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode OV1 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. In der zweiten Periode legt die Steuereinheit 4 das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die zweite Transfer-Gatterelektrode TX2 so an, dass die potentielle Energie ϕTX2 der Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode TX2 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist und die potentielle Energie ϕOV2 der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode OV2 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. In der dritten Periode legt die Steuereinheit 4 das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die dritte Transfer-Gatterelektrode TX3 so an, dass die potentielle Energie ϕTX3 der Region unmittelbar unter der dritten Transfer-Gatterelektrode TX3 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist und die potentielle Energie ϕOV3 der Region unmittelbar unter der dritten Überfluss-Gatterelektrode OV3 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. In der vierten Periode legt die Steuereinheit 4 das elektrische Potential an die Photo-Gatterelektrode PG und die vierte Transfer-Gatterelektrode TX4 so an, dass die potentielle Energie ϕTX4 der Region unmittelbar unter der vierten Transfer-Gatterelektrode TX4 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist und die potentielle Energie ϕOV4 der Region unmittelbar unter der vierten Überfluss-Gatterelektrode OV4 niedriger als die potentielle Energie ϕPG der Region unmittelbar unter der Photo-Gatterelektrode PG ist. Als Ergebnis ist es möglich, die Größe jeder potentiellen Energie genau zu justieren.
  • Der Distanzmess-Sensor 10A hat nicht nur die ersten und zweiten Ladungsspeicherregionen P1 und P2, die ersten und zweiten Überflussregionen Q1 und Q2, die ersten und zweiten Transfer-Gatterelektroden TX1 und TX2 und die ersten und zweiten Überfluss-Gatterelektroden OV1 und OV2, sondern auch die dritten und vierten Ladungs-Speicherregionen P3 und P4, die dritten und vierten Überflussregionen Q3 und Q4, die dritten und vierten Transfer-Gatterelektroden TX3 und TX4 und die dritten und vierten Überfluss-Gatterelektroden OV3 und OV4. Dann legt im Ladungsverteilungsprozess die Steuereinheit 4 Ladungstransfer-Signale mit unterschiedlichen Phasen an die Transfer-Gatterelektroden TX1 bis TX4 an, so dass die in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugte Ladung zwischen den Ladungs-Speicherregionen P1 bis P4 verteilt wird. Daher, da Ladungsverteilung durch die ersten bis vierten Transfer-Gatterelektroden TX1 bis TX4 realisiert werden kann, ist es möglich, die Genauigkeit von Distanzmessung zu verbessern.
  • [Modifikationsbeispiele]
  • In einem Distanzmess-Sensor 10B gemäß einem ersten in 9 gezeigten Modifikationsbeispiel sind die unnötige Ladungs-Entlade-Region R und die unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode RG nicht vorgesehen. Die dritte Ladungs-Speicherregion P3 weist zur vierten Ladungs-Speicherregion P4 in der Y-Richtung, wobei die Ladungserzeugungsregion 24 (Photo-Gatterelektrode PG) dazwischen eingefügt ist. Der Distanzmess-Sensor 10B wird beispielsweise wie in 10 gezeigt, angetrieben. Bei diesem Antriebs-Verfahren wird der unnötige Ladungstransferprozess zum Transferieren der in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugten Ladung an die unnötige Ladungs-Entlade-Region R nicht durchgeführt. Auch im ersten Modifikationsbeispiel, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, ist es möglich, die Genauigkeit der Distanzmessung zu verbessern, indem die Sättigung der Speicherkapazität unterdrückt wird und verhindert wird, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion 24 bleibt.
  • In einem Distanzmess-Sensor 10C gemäß einem in 11 gezeigten zweiten Modifikationsbeispiel sind die dritten und vierten Ladungs-Speicherregionen P3 und P4, die dritten und vierten Überflussregionen Q3 und Q4, die dritten und vierten Transfer-Gatterelektroden TX3 und TX4 und die dritten Überfluss-Gatterelektroden OV3 und OV4 nicht vorgesehen. Der Distanzmesssensor 10C weist vier unnötige Ladungs-Entlade-Regionen R1, R2, R3 und R4 und vier unnötige Ladungstransfer-Gatterelektroden RG auf. Die unnötigen Ladungs-Entlade-Regionen R1 und R2 weisen in X-Richtung zueinander hin, wobei die Ladungserzeugungsregion 24 (Photo-Gatterelektrode PG) dazwischen eingefügt ist. Die unnötigen Ladungs-Entlade-Regionen R3 und R4 weisen in X-Richtung zueinander hin, wobei die Ladungserzeugungsregion 24 dazwischen eingefügt ist. Die unnötigen Ladungs-Entlade-Regionen R1 und R4 weisen in Y-Richtung zueinander hin, wobei die erste Ladungs-Speicherregion P1 dazwischen eingefügt ist. Die unnötigen Ladungs-Entlade-Regionen R2 und R3 weisen zueinander in der Y-Richtung hin, wobei die zweite Ladungs-Speicherregion P2 dazwischen eingefügt ist.
  • Der Distanzmess-Sensor 10C wird beispielsweise wie in 12 gezeigt angetrieben. In diesem Antriebsverfahren werden in der Speicherperiode T2 eine erste Periode, während welcher eine positive Spannung an der ersten Transfer-Gatterelektrode TX1 angelegt wird, eine zweite Periode, während welcher eine positive Spannung an der zweiten Transfer-Gatterelektrode TX2 angelegt wird, und eine Periode, während welcher ein unnötiger Ladungstransferprozess zum Transferieren der in der Ladungserzeugungsregion 24 erzeugten Ladung an die unnötige Ladungs-Entlade-Region R in dieser Reihenfolge wiederholt werden. Ein Distanzbild des Objekts OJ kann auch durch solch ein Antriebsverfahren erzeugt werden. Auch im zweiten Modifikationsbeispiel, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, ist es möglich, die Genauigkeit der Distanzmessung durch Unterdrücken der Sättigung der Speicherkapazität, und Unterdrücken, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion 24 bleibt, zu verbessern.
  • Wie im in 13 gezeigten dritten Modifikationsbeispiel, kann der Rücksetztransistor RST an einer anderen Position als derjenigen in der Ausführungsform angeordnet sein. In 13 ist nur die Schaltungskonfiguration eines Teils des Pixels 11a gezeigt. Auch im dritten Modifikationsbeispiel, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, ist es möglich, die Genauigkeit der Distanzmessung durch Unterdrücken der Sättigung der Speicherkapazität und verhindern, dass die Ladung in der Ladungserzeugungsregion 24 bleibt, zu verbessern.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele beschränkt. Beispielsweise sind Material und Form jeder Komponente nicht auf die Materialien und Formen, die oben beschrieben sind, beschränkt, und es können verschiedene Materialien und Formen angewendet werden. In den Distanzmess-Sensoren 10A und 10C kann die an die unnötigen Ladungs-Entlade-Region R und R1 bis R4 transferierte Ladung gespeichert und gelesen werden, ohne nach außen entladen zu werden. Das heißt, dass die unnötigen Ladungs-Entlade-Regionen R und R1 bis R4 als Ladungsspeicherregionen fungieren können. In diesem Fall kann anderes Licht (Licht das keine Distanzinformation enthält) als Signallicht gelesen und verwendet werden.
  • Es kann sein, dass die Lawinen-Multiplikationsregion 22 nicht in der Halbleiterschicht 20 gebildet ist. Das heißt, dass die Ladungserzeugungsregion 24 nicht die Lawinen-Multiplikationsregion 22 enthalten kann. Zumindest eines von der Napfregion 31 und der Barriere-Region 32 mögen nicht in der Halbleiterschicht 20 gebildet sein. Die Signalverarbeitungseinheit 3 kann weggelassen werden und die Steuereinheit 4 kann direkt mit den Distanzmess-Sensoren 10A bis 10C verbunden werden. Es kann sein, dass der zweite Ladungstransferprozess und der zweite Leseprozess nicht durchgeführt werden.
  • In den Distanzmess-Sensoren 10A und 10C ist es möglich, Licht auf die Halbleiterschicht 20 von entweder der ersten Seite oder der zweiten Seite einfallen zu lassen. Wenn beispielsweise Licht auf die Halbleiterschicht 20 von der zweiten Seite aus einfällt, kann die Gegenelektrode 50 aus einem Material mit Leitfähigkeit und Lichttransmission gebildet sein (beispielsweise Polysilizium). In einem der Distanzmess-Sensoren 10A bis 10B können die p-Typ- und n-Typ-Leitfähigkeitstypen entgegengesetzt jenen sein, die oben beschrieben sind. In jeglichem der Distanzmess-Sensoren 10A bis 10C kann die Anzahl von Pixeln 11a in einer eindimensionalen Weise entlang der ersten Oberfläche 20a der Halbleiterschicht 20 ausgerichtet sein. Es kann sein, dass jeder der Distanzmess-Sensoren 10A bis 10C und des Bildsensors 10D nur ein einzelnes Pixel 11a aufweisen. Die Ladungsspeicherkapazität der ersten Überflussregion Q1 kann gleich oder kleiner als die Ladungsspeicherkapazität der ersten Ladungsspeicherregion P1 sein. Die Ladungsspeicherkapazität der Überflussregion Q2 kann gleich oder kleiner als die Ladungsspeicherkapazität der zweiten Ladungs-Speicherregion P2 sein. Die Ladungsspeicherkapazität der dritten Überflussregion Q3 kann gleich oder kleiner als die Ladungsspeicherkapazität der dritten Ladungs-Speicherregion P3 sein. Die Ladungsspeicherkapazität der vierten Überflussregion Q4 kann gleich oder kleiner als die Ladungsspeicherkapazität der vierten Ladungs-Speicherregion P4 sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Distanzmessvorrichtung
    4
    Steuereinheit
    10A, 10B, 10C
    Distanzmess-Sensor
    22
    Lawinen-Multiplikationsregion
    24
    Ladungserzeugungsregion
    P1
    Erste Ladungsspeicherregion
    P2
    Zweite Ladungsspeicherregion
    P3
    Dritte Ladungsspeicherregion
    P4
    Vierte Ladungsspeicherregion
    Q1
    Erste Überflussregion
    Q2
    Zweite Überflussregion
    Q3
    Dritte Überflussregion
    Q4
    Vierte Überflussregion
    R, R1, R2, R3, R4
    Unnötige Ladungs-Entlade-Region
    PG
    Photo-Gatterelektrode
    TX1
    Erste Transfer-Gatterelektrode
    TX2
    Zweite Transfer-Gatterelektrode
    TX3
    Dritte Transfer-Gatterelektrode
    TX4
    Vierte Transfer-Gatterelektrode
    OV1
    Erste Überfluss-Gatterelektrode
    OV2
    Zweite Überfluss-Gatterelektrode
    OV3
    Dritte Überfluss-Gatterelektrode
    OV4
    Vierte Überfluss-Gatterelektrode
    RG
    Unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011133464 A [0003]

Claims (9)

  1. Distanzmessvorrichtung, umfassend: einen Distanzmess-Sensor; und eine Steuereinheit, welche den Distanzmess-Sensor steuert, wobei der Distanzmess-Sensor eine Ladungserzeugungsregion, welche Ladung in Reaktion auf Einfallslicht erzeugt, eine erste Ladungs-Speicherregion, eine erste Überflussregion, eine zweite Ladungs-Speicherregion, eine zweite Überflussregion, ein erste Transfer-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der ersten Ladungs-Speicherregion angeordnet ist, eine erste Überfluss-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion angeordnet ist, eine zweite Transfer-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der zweiten Ladungs-Speicherregion angeordnet ist, und eine zweite Überfluss-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion angeordnet ist, beinhaltet, die Steuereinheit einen Ladungsverteilungs-Prozess durchführt, in welchem Ladungs-Transfersignale mit unterschiedlichen Phasen an die erste Transfer-Gatterelektrode und die zweite Transfer-Gatterelektrode angelegt werden, und in einer ersten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die erste Ladungs-Speicherregion transferiert wird, durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die erste Transfer-Gatterelektrode, so dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode niedriger als eine potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in einer zweiten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die zweite Ladungs-Speicherregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die zweite Transfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der ersten Periode ein elektrisches Potential an die erste Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der zweiten Periode ein elektrisches Potential so an die zweite Überfluss-Gatterelektrode angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist.
  2. Distanzmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ladungserzeugungsregion eine Lawinen-Multiplikationsregion beinhaltet.
  3. Distanzmessvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit durchführt: einen ersten Leseprozess zum Einlesen einer in der ersten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Ladungs-Speicherregion gespeicherten Ladungsmenge nach dem Ladungs-Distributionsprozess; einen Ladungstransferprozess, in welchem die in der ersten Ladungs-Speicherregion gespeicherte Ladung in die erste Überflussregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die erste Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode reduziert wird und die in der zweiten Ladungs-Speicherregion gespeicherte Ladung an die zweite Überflussregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die zweite Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode reduziert wird, nach dem ersten Leseprozess; und einen zweiten Leseprozess zum Lesen einer in der ersten Ladungs-Speicherregion unter der ersten Überflussregion gespeicherten Ladungsmenge und Lesen einer in der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion nach dem Ladungstransferprozess gespeicherten Ladungsmenge.
  4. Distanzmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Distanzmess-Sensor weiter beinhaltet eine unnötige Ladungs-Entlade-Region und eine unnötige Ladungstransfer-Gatterelektrode, die auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der unnötigen Ladungsentladeregion angeordnet ist, und die Steuereinheit einen unnötigen Ladungstransferprozess zum Transferieren der in der Ladungserzeugungsregion erzeugten Ladung an die unnötige Ladungs-Entlade-Region durchführt, indem ein elektrisches Potential an der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der unnötigen Ladungstransfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion in einer anderen Periode als der ersten Periode und der zweiten Periode ist.
  5. Distanzmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Distanzmess-Sensor weiter eine dritte Ladungs-Speicherregion, eine dritte Überflussregion, eine vierte Ladungs-Speicherregion, eine vierte Überflussregion, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der dritten Ladungs-Speicherregion angeordnete dritte Transfer-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der dritten Ladungs-Speicherregion und der dritten Überflussregion angeordnete dritte Überfluss-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der vierten Ladungs-Speicherregion angeordnete Transfer-Gatterelektrode, und eine auf einer Region zwischen der vierten Ladungs-Speicherregion und der vierten Überflussregion angeordnete vierte Überfluss-Gatterelektrode aufweist, im Ladungs-Verteilungsprozess die Steuereinheit Ladungstransfer-Signale mit unterschiedlichen Phasen an die erste Transfer-Gatterelektrode, die zweite Transfer-Gatterelektrode, die dritte Transfer-Gatterelektrode und die vierte Transfer-Gatterelektrode anlegt und in einer dritten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die dritte Ladungs-Speicherregion transferiert, durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die dritte Transfer-Gatterelektrode so, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der dritten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in einer vierten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die vierte Ladungs-Speicherregion transferiert, durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die vierte Transfer-Gatterelektrode so, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der vierten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der dritten Periode ein elektrisches Potential an die dritte Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der dritten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der vierten Periode ein elektrisches Potential an die vierte Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der vierten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist.
  6. Distanzmessvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der die dritte Überflussregion eine größere Ladungsspeicherkapazität als eine Ladungsspeicherkapazität der dritten Ladungs-Speicherregion aufweist, und die vierte Überflussregion eine größere Ladungsspeicherkapazität als eine Ladungsspeicherkapazität der vierten Ladungs-Speicherregion aufweist.
  7. Distanzmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend eine Photo-Gatterelektrode, die auf der Ladungserzeugungsregion angeordnet ist, wobei in der ersten Periode die Steuereinheit ein elektrisches Potential an die Photo-Gatterelektrode und die erste Transfer-Gatterelektrode so anlegt, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist und die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der zweiten Periode die Steuereinheit ein elektrisches Potential an die Photo-Gatterelektrode und die zweite Transfer-Gatterelektrode so anlegt, dass die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist und die potentielle Energie der Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist.
  8. Distanzmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Überflussregion eine größere Ladungsspeicherkapazität als eine Ladungsspeicherkapazität der ersten Ladungs-Speicherregion aufweist und die zweite Überflussregion eine Ladungsspeicherkapazität größer als eine Ladungsspeicherkapazität der zweiten Ladungs-Speicherregion aufweist.
  9. Verfahren zum Antreiben eines Distanzmess-Sensors, wobei der Distanzmess-Sensor beinhaltet eine Ladungserzeugungsregion, die Ladung in Reaktion auf Einfallslicht erzeugt, eine erste Ladungs-Speicherregion, eine erste Überflussregion, eine zweite Ladungs-Speicherregion, eine zweite Überflussregion, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der ersten Ladungs-Speicherregion angeordnete erste Transfer-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der ersten Ladungs-Speicherregion und der ersten Überflussregion angeordnete erste Überfluss-Gatterelektrode, eine auf einer Region zwischen der Ladungserzeugungsregion und der zweiten Ladungs-Speicherregion angeordnete zweite Transfer-Gatterelektrode und eine auf einer Region zwischen der zweiten Ladungs-Speicherregion und der zweiten Überflussregion angeordnete zweite Überfluss-Gatterelektrode, das Verfahren zum Antreiben des Distanzmess-Sensors umfasst: einen Ladungsverteilungs-Schritt, in welchem LadungstransferSignale mit unterschiedlichen Phasen an die erste Transfer-Gatterelektrode und die zweite Transfer-Gatterelektrode angelegt werden und in einer ersten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die erste Ladungs-Speicherregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an der ersten Transfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Transfer-Gatterelektrode niedriger als eine potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in einer zweiten Periode die in der Ladungserzeugungsregion erzeugte Ladung an die zweite Ladungs-Speicherregion transferiert wird, indem ein elektrisches Potential an die zweite Transfer-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Transfer-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der ersten Periode ein elektrisches Potential an die erste Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass eine potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der ersten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist, und in der zweiten Periode ein elektrisches Potential an die zweite Überfluss-Gatterelektrode so angelegt wird, dass ein potentielle Energie einer Region unmittelbar unter der zweiten Überfluss-Gatterelektrode niedriger als die potentielle Energie der Ladungserzeugungsregion ist.
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