摄像装置以及距离信息算出方法与流程

1.本公开涉及获得被摄体的距离信息的摄像装置。


背景技术：

2.现在已知的是利用tof(time of flight)方式进行测距的摄像装置(例如参考专利文献1)。
3.(现有技术文献)
4.(专利文献)
5.专利文献1∶日本专利第4369574号说明书


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.在利用tof方式进行测距的情况下，到被摄体的距离比较短时，来自被摄体的反射光引起的光电转换而产生的信号电荷比较多。因此有时对信号电荷进行蓄积的电荷蓄积部成为饱和。
8.于是，本公开的目的在于，提供一种能够抑制电荷蓄积部的饱和的摄像装置等。
9.解决课题所采用的手段
10.本公开的一个方案涉及的摄像装置，具备：发光部，对被摄体照射脉冲状的光；固体摄像装置，具有被形成在半导体基板上的像素部；以及信号处理部，算出距离信息，该距离信息是与到所述被摄体的距离有关的信息，所述像素部，具有：光电转换部，将接受的光转换为信号电荷；第1读出栅极以及第2读出栅极，用于从所述光电转换部读出所述信号电荷；以及电荷蓄积部，所述电荷蓄积部有多个，包括第1电荷蓄积部以及第2电荷蓄积部，所述第1电荷蓄积部以及所述第2电荷蓄积部分别与所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极成对，多个所述电荷蓄积部，对从所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述第1读出栅极，在第1期间被激活，并且在接在所述第1期间之后的第2期间不被激活，所述第1期间是在所述发光部停止照射所述脉冲状的光以前开始的期间，从所述第1期间的开始到所述第2期间的结束为止的时间间隔，比所述脉冲状的光的照射期间长，所述第2读出栅极，在所述第1期间以及所述第2期间被激活，所述第1电荷蓄积部，对在所述第1期间由被激活的所述第1读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述第2电荷蓄积部，对在所述第1期间以及所述第2期间由被激活的所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述信号处理部，在所述光电转换部接受光的情况下，根据如下的信号电荷的总量以及如下的信号电荷的量的差，算出所述距离信息，所述信号电荷的总量是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到多个所述电荷蓄积部的所述信号电荷的总量，所述信号电荷的量的差是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷的量与在所述第1期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷的量之间的差。
11.本公开的一个方案涉及的距离信息算出方法，是由摄像装置算出距离信息的距离信息算出方法，所述摄像装置具备：发光部，对被摄体照射脉冲状的光；固体摄像装置，具有被形成在半导体基板上的像素部；以及信号处理部，算出距离信息，该距离信息是与到所述被摄体的距离有关的信息，所述像素部具有：光电转换部，将接受的光转换为信号电荷；第1读出栅极以及第2读出栅极，用于从所述光电转换部读出所述信号电荷；以及电荷蓄积部，所述电荷蓄积部有多个，包括第1电荷蓄积部以及第2电荷蓄积部，所述第1电荷蓄积部以及所述第2电荷蓄积部分别与所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极成对，多个所述电荷蓄积部，对从所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述距离信息算出方法，包括：第1步骤，所述第1读出栅极在第1期间被激活，并且在第2期间不被激活，所述第1期间是在所述发光部停止照射所述脉冲状的光以前开始的期间，所述第2期间是接在所述第1期间之后的期间，并且从所述第1期间的开始到所述第2期间的结束为止的时间间隔，比所述脉冲状的光的照射期间长；第2步骤，所述第2读出栅极在所述第1期间以及所述第2期间被激活；第3步骤，所述第1电荷蓄积部，对在所述第1期间由被激活的所述第1读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积；第4步骤，所述第2电荷蓄积部，对在所述第1期间以及所述第2期间由被激活的所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积；以及第5步骤，所述信号处理部，在所述光电转换部接受光的情况下，根据如下的信号电荷的总量以及如下的信号电荷的量的差，来算出所述距离信息，所述信号电荷的总量是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到多个所述电荷蓄积部的所述信号电荷的总量，所述信号电荷的量的差是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷的量、与在所述第1期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷的量之间的差。
12.发明效果
13.本公开提供一种能够抑制电荷蓄积部的饱和的摄像装置等。
附图说明
14.图1是示出实施方式1涉及的摄像装置的构成例的方框图。
15.图2是示出实施方式1涉及的像素部的概略构成的方框图。
16.图3是示出实施方式1涉及的摄像装置进行的测距的概要(基本原理)的定时图。
17.图4是示出实施方式1涉及的固体摄像装置的构成例的方框图。
18.图5是示出实施方式1涉及的像素部的构成例的方框图。
19.图6是实施方式1涉及的摄像装置进行的动作的动作序列图。
20.图7是实施方式1涉及的第1曝光序列的定时图。
21.图8是示出实施方式1涉及的信号电荷交换驱动的情况的概要平面图。
22.图9是实施方式1涉及的信号电荷交换驱动的驱动脉冲的定时图。
23.图10是实施方式1涉及的第2曝光序列的定时图。
24.图11是示出实施方式1涉及的信号电荷交换驱动的情况的概要平面图。
25.图12是实施方式1涉及的第3曝光序列的定时图。
26.图13是实施方式1涉及的第4曝光序列的定时图。
27.图14是实施方式2涉及的变形第1曝光序列的定时图。
28.图15是实施方式2涉及的变形第3曝光序列的定时图。
29.图16是示出实施方式2涉及的像素部的构成例的方框图。
30.图17是实施方式3涉及的摄像装置进行的动作的动作序列图。
31.图18是示出信号电荷a0和信号电荷a1和信号电荷a2和信号电荷a3的配置关系的概要平面图。
32.图19是示出实施方式4涉及的像素部的构成例的方框图。
33.图20是实施方式4涉及的第1曝光序列的定时图。
34.图21是实施方式4涉及的第1曝光序列的定时图。
35.图22是实施方式4涉及的第3曝光序列的定时图。
具体实施方式
36.本公开的一个方案涉及的摄像装置，具备：发光部，对被摄体照射脉冲状的光；固体摄像装置，具有被形成在半导体基板上的像素部；以及信号处理部，算出距离信息，该距离信息是与到所述被摄体的距离有关的信息，所述像素部，具有：光电转换部，将接受的光转换为信号电荷；第1读出栅极以及第2读出栅极，用于从所述光电转换部读出所述信号电荷；以及电荷蓄积部，所述电荷蓄积部有多个，包括第1电荷蓄积部以及第2电荷蓄积部，所述第1电荷蓄积部以及所述第2电荷蓄积部分别与所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极成对，多个所述电荷蓄积部，对从所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述第1读出栅极，在第1期间被激活，并且在接在所述第1期间之后的第2期间不被激活，所述第1期间是在所述发光部停止照射所述脉冲状的光以前开始的期间，从所述第1期间的开始到所述第2期间的结束为止的时间间隔，比所述脉冲状的光的照射期间长，所述第2读出栅极，在所述第1期间以及所述第2期间被激活，所述第1电荷蓄积部，对在所述第1期间由被激活的所述第1读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述第2电荷蓄积部，对在所述第1期间以及所述第2期间由被激活的所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述信号处理部，在所述光电转换部接受光的情况下，根据如下的信号电荷的总量以及如下的信号电荷的量的差，算出所述距离信息，所述信号电荷的总量是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到多个所述电荷蓄积部的所述信号电荷的总量，所述信号电荷的量的差是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷的量与在所述第1期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷的量之间的差。
37.通过所述构成的摄像装置，能够将从发光部照射的脉冲状的光在被摄体反射的反射光进行光电转换而产生的信号电荷，分散地蓄积在第1电荷蓄积部和第2电荷蓄积部。因此，通过所述构成的摄像装置，能够抑制电荷蓄积部的饱和。
38.此外，所述第1读出栅极被开始激活的定时，可以与所述第2读出栅极被开始激活的定时相同。
39.此外，所述第1读出栅极被开始激活的定时，可以比所述第2读出栅极被开始激活的定时早。
40.此外可以是，所述固体摄像装置具有多个所述像素部，该多个所述像素部被配置为矩阵状而构成像素阵列，在所有多个所述像素部中，每一个像素部的所述第1读出栅极以
及所述第2读出栅极的相对于所述光电转换部的相对位置相同，每一个像素部的所述第1读出栅极的被激活的定时相同，每一个像素部的所述第1读出栅极的不被激活的定时相同，每一个像素部的所述第2读出栅极的被激活的定时相同，以及每一个像素部的所述第2读出栅极的不被激活的定时相同。
41.此外可以是，所述第1读出栅极，进一步在第1反射光非受光期间中，在第3期间被激活，并且在第4期间不被激活，所述第3期间是时间间隔与所述第1期间相同的期间，所述第4期间是接在所述第3期间之后的、时间间隔与所述第2期间相同的期间，所述第1反射光非受光期间是所述光电转换部不接受从所述发光部照射的所述脉冲状的光的反射光的期间，所述第2读出栅极，进一步在所述第1反射光非受光期间中，在所述第3期间以及所述第4期间被激活，所述第1电荷蓄积部，进一步对在所述第3期间由被激活的所述第1读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述第2电荷蓄积部，进一步对在所述第3期间以及所述第4期间由被激活的所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述信号处理部，根据在所述第3期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷的量、与在所述第3期间以及所述第4期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的信号电荷的量，算出所述距离信息。
42.此外可以是，所述像素部，进一步具有信号交换部，该信号交换部用于将被蓄积在所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷以及被蓄积在所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷，在所述第1电荷蓄积部与所述第2电荷蓄积部之间进行交换，所述发光部，进一步在利用所述信号交换部对被蓄积在所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷与被蓄积在所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷进行了交换之后，再次对所述被摄体照射所述脉冲状的光，所述第2读出栅极，进一步在第5期间被激活，并且在第6期间不被激活，所述第5期间相对于所述发光部进行的所述脉冲状的光的再次照射的期间的相位差，与所述第1期间相对于所述发光部进行的所述脉冲状的光的照射的期间的相位差相同，所述第6期间相对于所述发光部进行的所述脉冲状的光的再次照射的期间的相位差，与所述第2期间相对于所述发光部进行的所述脉冲状的光的照射的期间的相位差相同，所述第1读出栅极，进一步在所述第5期间以及所述第6期间被激活，所述第1电荷蓄积部，进一步对在所述第5期间以及所述第6期间由被激活的所述第1读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述第2电荷蓄积部，进一步对在所述第5期间由被激活的所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述信号处理部，在所述转换部进一步接受光的情况下，根据如下的信号电荷的总量以及如下的信号电荷的总量的差，来算出所述距离信息，所述信号电荷的总量是指，在所述第1期间、所述第2期间、所述第5期间及所述第6期间被蓄积到多个所述电荷蓄积部的所述信号电荷的总量，所述信号电荷的总量的差是指，在所述第1期间及所述第2期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷和在所述第5期间及所述第6期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷的总量、与在所述第1期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷和在所述第5期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷的总量之间的差。
43.此外可以是，所述第2读出栅极，进一步在第2反射光非受光期间中，在第7期间被激活，并且在第8期间不被激活，所述第7期间是时间间隔与所述第5期间相同的期间，所述第8期间是接在所述第7期间之后的、时间间隔与所述第6期间相同的期间，所述第2反射光非受光期间是所述光电转换部不接受从所述发光部再次照射的所述脉冲状的光的反射光的期间，所述第1读出栅极，进一步在所述第2反射光非受光期间中，在所述第7期间以及所
述第8期间被激活，所述第1电荷蓄积部，进一步对在所述第7期间以及所述第8期间由被激活的所述第1读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述第2电荷蓄积部，进一步对在所述第7期间由被激活的所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述信号处理部，根据在所述第7期间以及所述第8期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷的量、与在所述第7期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的信号电荷的量，算出所述距离信息。
44.此外可以是，多个所述电荷蓄积部，还包括第3电荷蓄积部以及第4电荷蓄积部，所述第3电荷蓄积部以及所述第4电荷蓄积部分别与所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极成对。
45.本公开的一个方案涉及的距离信息算出方法，是由摄像装置算出距离信息的距离信息算出方法，所述摄像装置具备：发光部，对被摄体照射脉冲状的光；固体摄像装置，具有被形成在半导体基板上的像素部；以及信号处理部，算出距离信息，该距离信息是与到所述被摄体的距离有关的信息，所述像素部具有：光电转换部，将接受的光转换为信号电荷；第1读出栅极以及第2读出栅极，用于从所述光电转换部读出所述信号电荷；以及电荷蓄积部，所述电荷蓄积部有多个，包括第1电荷蓄积部以及第2电荷蓄积部，所述第1电荷蓄积部以及所述第2电荷蓄积部分别与所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极成对，多个所述电荷蓄积部，对从所述第1读出栅极以及所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积，所述距离信息算出方法，包括：第1步骤，所述第1读出栅极在第1期间被激活，并且在第2期间不被激活，所述第1期间是在所述发光部停止照射所述脉冲状的光以前开始的期间，所述第2期间是接在所述第1期间之后的期间，并且从所述第1期间的开始到所述第2期间的结束为止的时间间隔，比所述脉冲状的光的照射期间长；第2步骤，所述第2读出栅极在所述第1期间以及所述第2期间被激活；第3步骤，所述第1电荷蓄积部，对在所述第1期间由被激活的所述第1读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积；第4步骤，所述第2电荷蓄积部，对在所述第1期间以及所述第2期间由被激活的所述第2读出栅极读出的所述信号电荷进行蓄积；以及第5步骤，所述信号处理部，在所述光电转换部接受光的情况下，根据如下的信号电荷的总量以及如下的信号电荷的量的差，来算出所述距离信息，所述信号电荷的总量是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到多个所述电荷蓄积部的所述信号电荷的总量，所述信号电荷的量的差是指，在所述第1期间以及所述第2期间被蓄积到所述第2电荷蓄积部的所述信号电荷的量、与在所述第1期间被蓄积到所述第1电荷蓄积部的所述信号电荷的量之间的差。
46.通过所述构成的距离算出方法，能够将从发光部照射的脉冲状的光在被摄体反射的反射光进行光电转换而产生的信号电荷，分散地蓄积在第1电荷蓄积部和第2电荷蓄积部。因此，通过所述构成的摄像装置，能够抑制电荷蓄积部的饱和。
47.下面参考附图来说明本技术的一个方案涉及的摄像装置的具体例子。这里示出的实施方式都是示出本公开的一个具体例子。因此，以下实施方式中示出的数值、形状、构成要素、构成要素的配置以及连接形式等是一个例子，主旨并非限定本公开。此外，各图是示意图，并非是严谨的图示。
48.(实施方式1)
49.以下说明实施方式1涉及的摄像装置。该摄像装置通过tof方式进行测距，tof方式是利用到被摄体的光往返的飞行时间来进行测距的方式。这里首先说明实施方式1涉及的
摄像装置进行测距的基本原理，之后说明实施方式1涉及的摄像装置的具体的构成。实施方式1涉及的摄像装置，因为是对到被摄体的距离进行测距，所以有时称为测距摄像装置。
50.1.基本原理
51.图1是示出实施方式1涉及的摄像装置1的构成例的方框图。图2是示出摄像装置1包括的像素部100的概略构成的方框图。
52.如图1所示，摄像装置1具备：发光部4、固体摄像装置10、信号处理部2、控制部3。
53.控制部3输出发光信号和曝光信号，发光信号是指示向被摄体照射光的信号，曝光信号是指示背景光的曝光的信号，该背景光起因于来自该被摄体的反射光以及太阳光等。控制部3，例如由存储器以及处理器来实现，该处理器用于执行在存储器存储的程序。
54.发光部4，具有发光元件，按照从控制部3输出的发光信号，对被摄体照射脉冲状的光。发光元件，例如由激光二极管、垂直腔面发射激光器(vcsel：vertical cavity surface emitting laser)，发光二极管(led：light emitting device)等来实现。照射光例如是红外光。
55.固体摄像装置10，具有以矩阵状配置的多个像素部100(参考图2)构成的像素阵列20。固体摄像装置10，例如由coms图像传感器来实现。
56.像素阵列20，接受从发光部4照射的脉冲状的光在被摄体的反射光。此外，像素阵列20接受来自太阳光等的背景光。像素阵列20，按照从控制部3输出的曝光信号进行曝光。虽然下面说明的像素阵列20由以矩阵状配置的多个像素部100来构成，但是像素阵列20只要具有至少1个像素部100，那就不一定限定为以矩阵状配置的多个像素部100来构成。例如，像素阵列20可以由1个像素部100来构成。
57.像素部100，被形成在半导体基板上。如图2所示，像素部100具有光电转换部101、第1读出栅极106a、第2读出栅极106b、第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b。
58.光电转换部101将接受的光转换为信号电荷。光电转换部101，例如由光电二极管来实现。
59.第1读出栅极106a和第2读出栅极106b，从光电转换部101读出信号电荷。第1读出栅极106a以及第2读出栅极106b成为被激活状态即导通状态、以及不被激活的状态即非导通状态的任一状态。第1读出栅极106a以及第2读出栅极106b，在被激活的状态下进行所述信号电荷的读出，在不被激活的状态下，不进行所述信号电荷的读出。第1读出栅极106a和第2读出栅极106b，通过从控制部3输出的曝光信号，分别控制导通状态和非导通状态。
60.第1电荷蓄积部102a以及第2电荷蓄积部102b是分别与第1读出栅极106a以及第2读出栅极106b成对的电荷蓄积部，对从第1读出栅极106a以及第2读出栅极106b读出的信号电荷进行蓄积。为了方便说明设为如下，第1电荷蓄积部102a，蓄积从第1读出栅极106a读出的信号电荷，第2电荷蓄积部102b，蓄积从第2读出栅极106b读出的信号电荷。
61.再回到图1，继续说明摄像装置1的构成。
62.信号处理部2，根据蓄积在第1电荷蓄积部102a的信号电荷以及蓄积在第2电荷蓄积部102b的信号电荷，算出距离信息，该距离信息是与到被摄体的距离有关的信息。信号处理部2，例如由存储器、以及用于执行存储在存储器中的程序的处理器来实现。
63.另外这里将信号处理部2、控制部3，说明为固体摄像装置10的外部的构成要素，但是可以使由信号处理部2来实现的功能的一部分或者全部由固体摄像装置10来实现，也可
以使由控制部3实现的功能的一部分或全部，由固体摄像装置10来实现。
64.图3是示出上述构成的摄像装置1进行测距的概要(基本原理)的定时图。
65.通过控制部3的指示，从发光部4照射的时间宽度tp的脉冲状的照射光，作为在被摄体反射的反射光，在从照射光的发光定时延迟时间td后，到达像素部100。
66.在将到被摄体的距离设为d，将光速(299,792,458m/s)设为c时，时间td与距离d之间的关系如同下式。
67.d＝c
×
td/2
···
(式0)
68.控制部3对第1曝光期间和第2曝光期间进行控制，该第1曝光期间是使第1读出栅极106a和第2读出栅极106b激活的期间(也称为“第1期间”)，该第2曝光期间是接在第1曝光期间之后的、仅使第2读出栅极106b激活的期间(也称为“第2期间”)。这里设第1曝光期间为，从发光部4的发光开始到发光结束为止的期间，设第2曝光期间为，从发光部的发光结束起进一步经过了时间tp为止的期间。还有这里设第1读出栅极106a的信号电荷的读出能力，与第2读出栅极106b的信号电荷的读出能力相同。
69.如图3的“第1电荷蓄积部的信号电荷”和“第2电荷蓄积部的信号电荷”的图示，在第1读出栅极106a和第2读出栅极106b双方都处于被激活的状态的第1曝光期间，在光电转换部101产生的电荷，将各一半的电荷量分配并传输给第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b，在仅是第2读出栅极106b处于被激活的状态的第2曝光期间，在光电转换部101产生的电荷，全部传输给第2电荷蓄积部102b。
70.由于上述的动作，针对1次的脉冲状的照射光，在光电转换部101的由全部的脉冲状的反射光产生的信号电荷设为sr，在第1电荷蓄积部102a蓄积的信号电荷设为sa，在第2电荷蓄积部102b蓄积的信号电荷设为sb，信号电荷sa与信号电荷sb的和相当于信号电荷sr，信号电荷sa与信号电荷sb的差成为，相当于在第2曝光期间到达像素部100的反射光的信号电荷(以后表示为sd)。
71.由于上述时间tp与时间td的比，和信号电荷sr与信号电荷sd的比相同，所以信号处理部2能够用如下的式来算出到被摄体的距离d。
72.d＝c
×
tp/2
×
(sd/sr)
···
(式1)
73.d＝c
×
tp/2
×
(sb－sa)/(sb+sa)
···
(式2)
74.下面说明进行所述概要(基本原理)的测距的摄像装置1的具体的构成。
75.2.具体的构成
76.图4是示出实施方式1涉及的固体摄像装置10的构成例的方框图。
77.如图4所示，固体摄像装置10具备：像素阵列20、像素阵列控制部11、垂直扫描部12、列处理部13、水平扫描部14、输出缓冲器15。
78.像素阵列20，包括以矩阵状配置的多个像素部100、按每个列配置的多个垂直信号线16。关于构成像素阵列20的多个像素部100，所有多个像素部100，以第1读出栅极106a和第2读出栅极106b相对于光电转换部101的相对位置相同的方式，被配置为矩阵状。
79.在像素阵列20中，在列方向上排列的像素部100包含的传输通道104(后述)，在列方向上以直线状连结，从而按每个列形成传输通道17。
80.像素阵列控制部11，根据从控制部3输出的曝光信号，对构成像素阵列20的多个像素部100进行控制。在此像素阵列控制部11，对构成像素阵列20的多个像素部100的全部进
行控制，以使每一个像素部100的第1读出栅极106a的被激活的定时相同，每一个像素部100的第1读出栅极106a的不被激活的定时相同，每一个像素部100的第2读出栅极106b的被激活的定时相同，每一个像素部100的第2读出栅极106b的不被激活的定时相同。
81.垂直扫描部12，以行单位扫描从构成像素阵列20的多个像素部100读出的信号电荷，换言之依次选择每一个列，输出到按每个列配置的多个垂直信号线16。
82.列处理部13，接收被输出到多个垂直信号线16的信号电荷，实施相关双采样(cds：correlated double sampling)，作为像素信号来输出。
83.水平扫描部14，扫描从列处理部13输出的像素信号，换言之依次选择每一个并输出。有时列处理部13可以按照多个垂直信号线16的每个列，具有用于转换为数字信号的a/d转换电路。
84.输出缓冲器15，输出从水平扫描部14接受的像素信号。
85.图5是示出像素部100的构成例的模式图。
86.如图5所示，像素部100具备：光电转换部101、多个电荷蓄积部102(作为一例，第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b)、多个读出栅极106(第1读出栅极106a、第2读出栅极106b为例)、输出控制栅极113、浮置扩散层114、复位栅极115、复位漏极116、读出电路117、多个曝光控制栅极108(曝光控制栅极108a、曝光控制栅极108b为例)、多个溢出漏极109(溢出漏极109a、溢出漏极109b为例)、信号交换部110。
87.光电转换部101将接受的光转换为信号电荷。
88.读出栅极106，从光电转换部101读出信号电荷。
89.电荷蓄积部102，对从读出栅极106读出的信号电荷进行蓄积。电荷蓄积部102，由在栅极绝缘膜下的用于传输信号电荷的传输通道104(ccd通道104)和栅极绝缘膜上的传输电极105(传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e中的任一个为例)来构成。也就是如图5示出，电荷蓄积部102包括传输通道104的一部分、以及在半导体基板的平面图中与传输通道104的一部分重叠的传输电极105的一部分。此外，如图5示出，在每一个像素部100a中，有1个传输通道104。如上所述，在像素阵列20中，在列方向上排列的各个像素部100的传输通道104，在列方向上以直线状连结。从而，在像素阵列20，按照每个列形成传输通道17。
90.在本实施方式中，将被施加到传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e的电压，分别设为vg1、vg2、vg3、vg4、vg5。
91.第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b进行五相驱动。第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b，在从像素阵列控制部11被施加成为high电压的vg1和vg3时，分别被形成在与第1读出栅极106a和第2读出栅极106b邻接，并且传输电极105的深度方向上的下方(这里是指，在传输电极105a和传输电极105c的深度方向上的下方)。
92.溢出漏极109，用于从光电转换部101排出信号电荷。
93.曝光控制栅极108，对上述的向溢出漏极109的排出进行控制。
94.信号交换部110，从多个电荷蓄积部102(这里是指第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b)中的1个，接受传输来的蓄积在该电荷蓄积部102的信号电荷并进行保持，将保持的信号电荷，传输给多个电荷蓄积部102(这里是指第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b)中的1个。信号交换部110具备电荷保持栅极111、以及对信号交换部110的传输进行控
制的传输控制栅极112。如后面所述，信号交换部110，用于将在多个电荷蓄积部102中的一个电荷蓄积部(这里是指第1电荷蓄积部102a或第2电荷蓄积部102b)蓄积的信号电荷以及多个电荷蓄积部102中的另一个电荷蓄积部(这里是指第2电荷蓄积部102b或第1电荷蓄积部102a)蓄积的信号电荷，在一个电荷蓄积部(这里是指第1电荷蓄积部102a或第2电荷蓄积部102b)与另一个电荷蓄积部(这里是指第2电荷蓄积部102b或第1电荷蓄积部102a)之间进行交换。
95.浮置扩散层114，从多个电荷蓄积部102(这里是指第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b)中的1个电荷蓄积部，接受蓄积在该电荷蓄积部102的信号电荷的传输，并且保持。
96.输出控制栅极113，对向浮置扩散层114的传输进行控制。
97.读出电路117，将保持在浮置扩散层114的信号电荷转换为电压，从像素部100读出到垂直信号线16。例如，读出电路117包括与浮置扩散层114栅极被连接的源极跟踪晶体管、以及与源极跟随晶体管串联连接的选择晶体管。例如由选择晶体管选择读出电路117，从而保持在浮置扩散层114的信号电荷，通过该读出电路117，被转换为电压信号，被读出到垂直信号线16。
98.从像素阵列控制部11，向曝光控制栅极108a以及曝光控制栅极108b分别施加驱动脉冲odg，向第1读出栅极106a以及第2读出栅极106b分别施加驱动脉冲tg1、tg2，向传输电极105a～105e分别施加驱动脉冲vg1～vg5。在曝光时，high电压被施加到vg1和vg3，low电压被施加到其他电极，从而在施加了high电压的传输电极105之下能够蓄积电荷。即，通过被施加了high电压的传输电极105(这里是指传输电极105a、传输电极105c)和在其下方重叠的传输通道104，形成电荷蓄积部102(这里是指第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b)。
99.作为初始状态，odg为high状态，光电转换部101为复位状态。此外，第1读出栅极106a和第2读出栅极106b是low状态，传输电极105a和传输电极105c被保持为high状态的第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b，与光电转换部101为电切断的状态。在这个状态下，在光电转换部101生成的信号电荷，经由曝光控制栅极108排出到溢出漏极109。
100.以下，针对摄像装置1进行的动作，参考附图进行说明。
101.图6是摄像装置1进行的动作的动作序列图。
102.如图6所示，摄像装置1按照如下顺序执行第1曝光序列、信号电荷交换驱动、第2曝光序列、读出发光曝光信号、第3曝光序列、信号电荷交换驱动、第4曝光序列、读出无发光曝光信号、算出距离的各个步骤。
103.首先说明第1曝光序列。
104.图7是示出在第1曝光序列中的发光部4的发光定时、像素部100的曝光以及信号蓄积定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
105.第1曝光序列由第1曝光期间和第2曝光期间来构成，第1曝光期间是由控制部3进行定时控制的发光部4的脉冲状的光的照射开始到照射结束为止的与时间tp同步的期间(也称为“第1期间”)，第2曝光期间是从脉冲状的光的照射结束起经过了时间tp的期间(也称为“第2期间”)。如图7的图示，第1期间是在发光部4停止照射脉冲状的光以前开始的期
间。此外，第2期间是接在第1曝光期间之后的期间，并且是从第1曝光期间的开始到第2期间的结束为止的时间间隔，比脉冲状的光的照射期间tp长的期间。
106.在第1曝光序列开始时，通过控制部3的指示，从发光部4以时间tp的间隔照射脉冲状的光。被照射的脉冲状的光在被摄体反射的反射光，在延迟了与相距摄像装置1的距离对应的时间td之后，到达像素部100，在光电转换部101被转换为信号电荷。
107.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，与开始第1曝光期间的时刻t11同步地使odg从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出栅极106a和第2读出栅极106b一起从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
108.通过像素阵列控制部11的上述动作，停止从光电转换部101向溢出漏极109的信号电荷的排出，并且通过接受从发光部4照射的脉冲状的光的反射光中在第1曝光期间到达光电转换部101的光、以及在第1曝光期间到达的该反射光以外的背景光，而在光电转换部101产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b。
109.接下来在第2曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在开始定时的时刻t12，使第1读出栅极106a从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而停止向第1电荷蓄积部102a蓄积信号电荷。
110.通过上述的控制动作，通过接受在时刻t12以后的第2曝光期间到达光电转换部101的反射光以及在第2曝光期间到达的背景光，而在光电转换部101产生的信号电荷，全部经由第2读出栅极106b，蓄积到第2电荷蓄积部102b。
111.在第2曝光期间结束的时刻t13，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，使第2读出栅极106b从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，从而停止向第2电荷蓄积部102b蓄积信号电荷，并且使ogd从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)，从而使曝光控制栅极108成为导通状态。由此，光电转换部101恢复到复位状态。
112.在第1曝光序列结束的时刻，经由第1读出栅极106a被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s1a，经由第2读出栅极106b蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s1b，被蓄积到第1电荷蓄积部102a的信号电荷设为a0，被蓄积到第2电荷蓄积部102b的信号电荷设为a1时，如下的式成立。
113.a0＝s1a ···
(式3)
114.a1＝s1b
···
(式4)
115.进一步信号电荷s1a，由接受脉冲状的反射光而在光电转换部101产生的信号电荷s1ar、和接受该脉冲状的反射光以外的背景光而在光电转换部101产生的信号电荷s1ab来形成，信号电荷s1b，由接受脉冲状的反射光而在光电转换部101产生的信号电荷s1br、和接受该脉冲状的反射光以外的背景光而在光电转换部101产生的信号电荷s1bb来形成，从而具有如下式的关系。
116.a0＝s1ar+s1ab
···
(式5)
117.a1＝s1br+s1bb
···
(式6)
118.按照上述的说明，在第1曝光序列中，在第1曝光期间向第1电荷蓄积部102a和第2
电荷蓄积部102b的2个电荷蓄积部102并行地传输电荷，所以在第1曝光期间由光电转换部101产生的信号电荷的大致一半的电荷量，蓄积到各个电荷蓄积部102，所以抑制电荷蓄积部102的信号饱和。
119.进而，存在这样的原理性的现象，相对于到被摄体的距离d，反射光的强度以1/d2成比例，位于越近的距离的被摄体，反射光的延迟时间td越小，在第1曝光期间包含的反射光的比率越大。因此，反射光具有与被摄体的距离越近其反射光越增大的特性，通过在第1曝光期间所包含的反射光在光电转换部101产生的信号电荷，被分为大致一半来蓄积到各个电荷蓄积部102，从而能够知道在所述第1曝光序列中的发光与曝光的控制，能够提高针对近距离的被摄体的电荷蓄积部102的信号饱和的抑制效果。
120.但是在半导体制造工序中的特性的不均一，引起第1读出栅极106a和第2读出栅极106b的电荷传输特性出现差异等，所以在第1曝光期间被蓄积到第1电荷蓄积部102a的信号电荷的量，和在第1曝光期间被蓄积到第2电荷蓄积部102b的信号电荷的量，有可能不是完全的50％：50％。
121.接下来说明信号电荷交换驱动。
122.图8是示出信号电荷交换驱动的动作的情况的概要平面图。
123.图9是信号电荷交换驱动的驱动脉冲的定时图。
124.在图8中，从像素阵列控制部11，vg1～vg5的驱动脉冲分别被施加到传输电极105a～传输电极105e。从而，能够将信号电荷传输给所希望的位置。此外，从像素阵列控制部11，vs、vb的驱动脉冲被施加到电荷保持栅极111、传输控制栅极112。
125.在图8中，为了容易理解被传输的信号电荷的位置的变化，针对在特定的像素部100生成的信号电荷a0和信号电荷a1，在模仿信号电荷的位置上的椭圆形上画了阴影。
126.首先，在第1曝光序列结束的时刻tt1(即图7中的时刻t13)，vg1和vg3成为high电压。从而，在被施加了vg1和vg3的传输电极105(这里是指传输电极105a和传输电极105c)之下，分别被蓄积信号电荷a0和信号电荷a1。
127.接下来在时刻tt2，vg5和vg2成为high电压。从而，在被施加了vg5和vg2的传输电极105(这里是指传输电极105e和传输电极105b)之下，分别被蓄积信号电荷a0和信号电荷a1。即在时刻tt1施加vg1的传输电极(这里是指传输电极105a)之下被蓄积的信号电荷a0，被传输给施加vg5的传输电极105(这里是指传输电极105e)之下，在时刻tt1施加vg3的传输电极(这里是指传输电极105c)之下被蓄积的信号电荷a1，被传输给施加vg2的传输电极105(这里是指传输电极105b)之下。接下来，如图9所示，vs成为high电压，接下来vb成为high电压，施加vg5的传输电极105(这里是指传输电极105e)的电荷蓄积部102，与信号交换部110之间，形成电荷传输的路径。而且，之后vg5和vb依次被施加low电压，信号电荷a0被传输到电荷保持栅极111之下(tt3)。这样像素阵列控制部11输出第1信号，该第1信号用于从多个电荷蓄积部102中的1个，将蓄积在该电荷蓄积部102的信号电荷，传输给信号交换部110。
128.接下来时刻tt3，针对电荷保持栅极111之下的信号电荷a0，位于图8的下方的信号电荷a1，以五相驱动传输给上方，信号电荷a0，越过电荷保持栅极111移动到施加vg3的传输电极105之下(tt4)。
129.之后vg5和vb再次成为high电压，从而在施加vg5的传输电极105(这里是指传输电极105e)的电荷蓄积部102与信号交换部110之间，形成电荷传输的路径。而且，之后在vs和
vb依次施加low电压，信号电荷a0，被传输到施加了vg5的传输电极105(这里是指传输电极105e)之下(tt5)。这样像素阵列控制部11输出第2信号，该第2信号用于从信号交换部110，将被蓄积的信号电荷传输给多个电荷蓄积部102中的1个。
130.接下来在五相驱动中，信号电荷a0和信号电荷a1向图8中的下方向传输，信号电荷a0和信号电荷a1被移动到，在时刻tt1的位置被调换的位置上。此后将这一连串的动作称为信号电荷交换动作。这样，像素阵列控制部11，通过输出包括第1信号和第2信号的驱动信号，从而在第1曝光序列中由第1读出栅极106a蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷a0，移动到第2电荷蓄积部102b，由第2读出栅极106b蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷a1，移动到第1电荷蓄积部102a。
131.接下来说明第2曝光序列。
132.图10是示出第2曝光序列中的发光部4的发光定时、像素部100的曝光以及信号蓄积定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
133.在第2曝光序列开始的紧之前，第1电荷蓄积部102a保持着在第1曝光序列生成的信号电荷a1，在第2电荷蓄积部102b保持着在第一曝光序列生成的信号电荷a0。
134.第2曝光序列与第1曝光序列同样，由第1曝光期间和第2曝光期间构成，第1曝光期间是由控制部3进行定时控制的发光部4的脉冲状的光的照射开始到照射结束为止的与时间tp同步的期间(也称为“第5期间”)，第2曝光期间是从脉冲状的光的照射结束起经过了时间tp的期间(也称为“第6期间”)。如图7以及图10中的图示，第5期间相对于发光部4进行的脉冲状的光的照射的期间的相位差，与第1期间相对于发光部4进行的脉冲状的光的照射的期间的相位差相同，第6期间相对于发光部4进行的脉冲状的光的照射的期间的相位差，与第2期间相对于发光部4进行的脉冲状的光的照射的期间的相位差相同。
135.在第1曝光期间开始时，通过控制部3的指示，从发光部4，照射时间tp的间隔的脉冲状的光。被照射的脉冲状的光在被摄体反射的反射光，在延迟时间td之后，到达像素部100，在光电转换部101转换为信号电荷，该时间td与相距摄像装置1的距离对应。
136.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，与开始第1曝光期间的时刻t11同步地使odg从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出栅极106a和第2读出栅极106b一起从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
137.通过像素阵列控制部11的上述动作，停止从光电转换部101向溢出漏极109的信号电荷的排出，并且通过接受从发光部4照射的脉冲状的光的反射光中在第1曝光期间到达光电转换部101的光、以及在第1曝光期间到达的该反射光以外的背景光，而在光电转换部101产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b。
138.接下来在第2曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在开始定时的时刻t22，使第2读出栅极106b从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而，停止向第2电荷蓄积部102b蓄积信号电荷。
139.通过上述的控制动作，通过接受在时刻t22以后的第2曝光期间到达光电转换部101的反射光以及在第2曝光期间到达的背景光，在光电转换部101产生的信号电荷，全部经
由第1读出栅极106a，蓄积到第1电荷蓄积部102a。
140.在第2曝光期间结束的时刻t23，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，使第1读出栅极106a从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，从而停止向第1电荷蓄积部102a蓄积信号电荷，并且使ogd从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)，从而使曝光控制栅极108成为导通状态。从而，光电转换部101恢复到复位状态。
141.在第2曝光序列结束的时刻，经由第1读出栅极106a被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s2a，经由第2读出栅极106b被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s2b，在第1电荷蓄积部102a蓄积有在第2曝光序列开始之前的第1曝光序列中被蓄积的信号电荷a1，在第2电荷蓄积部102b蓄积有在第2曝光序列开始之前的第1曝光序列中被蓄积的信号电荷a0，从而在第2曝光序列结束之后的信号电荷a0和信号电荷a1，使如下式成立。
142.a0＝s1a+s2b
143.a1＝s1b+s2a
144.进一步信号电荷s2a，由接受脉冲状的反射光而在光电转换部101产生的信号电荷s2ar、和接受该脉冲状的反射光以外的背景光而在光电转换部101产生的信号电荷s2ab来形成，信号电荷s2b，由接受脉冲状的反射光而在光电转换部101产生的信号电荷s2br、和接受该脉冲状的反射光以外的背景光而在光电转换部101产生的信号电荷s2bb来形成，从而具有如下式的关系。
145.a0＝(s1ar+s2br)+(s1ab+s2bb)
···
(式7)
146.a1＝(s1br+s2ar)+(s1bb+s2ab)
···
(式8)
147.在第1曝光序列和第2曝光序列的结果所获得的信号电荷a0，由如下的加算平均成分形成，所述加算平均成分是将在第1曝光期间接受脉冲状的反射光而在光电转换部101产生的信号电荷经由第1读出栅极106a被蓄积的信号电荷s1ar和经由第2读出栅极106b被蓄积的信号电荷s2br的加算平均成分，以及将在第1曝光期间接受该脉冲状的反射光以外的背景光而在光电转换部101产生的信号电荷经由第1读出栅极106a被蓄积的信号电荷s1ab和经由第2读出栅极106b被蓄积的信号电荷s2bb的加算平均成分。通过上述，在第1曝光序列和第2曝光序列的结果所获得的信号电荷a0，成为由于第1读出栅极106a和第2读出栅极106b之间的半导体制造工序的特性不均一导致的传输特性的差异等被平滑并且差异被取消的信号电荷。
148.在第1曝光序列和第2曝光序列的结果来获得的信号电荷a1，也与信号电荷a0相同，该信号电荷a1成为由于第1读出栅极106a和第2读出栅极106b之间的半导体制造工序的特性不均一导致的传输特性的差异等被平滑并且差异被消除的信号电荷。
149.通过上述，相当于信号电荷a0的反射光的前期成分的(s1ar+s2br)，和信号电荷a1的反射光成分(s1br+s2ar)中的在第1曝光期间被蓄积的成分，由于第1读出栅极106a和第2读出栅极106b的传输特性的差异等被消除，所以成为相同的电荷量。
150.图11是示出在施加vg1的传输电极105(这里是指传输电极105a)之下被蓄积信号电荷a1，在施加vg3的传输电极105(这里是指传输电极105c)之下被蓄积信号电荷a0的情况下的信号电荷交换驱动的情况的概要平面图。
151.在第2曝光序列结束之后，进行图11示出的信号电荷的交换动作，则能够将信号电
荷a0和信号电荷a1的蓄积位置，返回到第1曝光序列时的蓄积位置。以后将该信号电荷的交换动作，称为信号电荷返回交换驱动。
152.通过多次重复地进行“第1曝光序列”、“信号电荷交换驱动”、“第2曝光序列”以及“信号电荷返回交换驱动”，从而能够进行多次反射光的曝光动作。从而，例如背景光的光量随着时间来变动的情况下，能够减少背景光成分的信号电荷的偏差。
153.接下来说明读出发光曝光信号。
154.读出发光曝光信号是指，将通过实施第1曝光序列以及第2曝光序列在各个像素部100获得的信号电荷a0和信号电荷a1，从固体摄像装置10输出给信号处理部2的步骤，在第2曝光序列结束之后开始。
155.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在所有像素部100中，使保持在第2电荷蓄积部102b的信号电荷a0，通过伴随施加给传输电极105a～105e的vg1～vg4的五相驱动脉冲施加的电荷传输，移动到被施加vg4的传输电极105d之下。
156.通过像素阵列控制部11的指示，垂直扫描部12，针对规定的1行的像素部100，以输出控制栅极113为不被激活的状态下，使复位栅极115激活，将残存在浮置扩散层114的不需要的电荷排出到复位漏极116之后，使读出电路117激活，将无信号电压输出，输出给垂直信号线16。
157.通过垂直扫描部12的指示，列处理部13，保持输出给各个列的垂直信号线16的无信号电压。
158.接下来垂直扫描部12，针对相同行的像素部100，以输出控制栅极113为不被激活的状态下，使复位栅极115被激活，将残存在浮置扩散层114的不需要的电荷排出到复位漏极116之后，使输出控制栅极113激活，从而将保持在传输电极105d下的信号电荷a0传输给浮置扩散层114之后，使读出电路117被激活，将信号电荷a0的信号电压输出，输出给垂直信号线16。
159.通过垂直扫描部12的指示，列处理部13，针对各个列的前端保持的无信号电压和信号电荷a0的信号电压，实施相关双采样，将各个列的像素信号a0向水平扫描部14输出并保持。
160.通过垂直扫描部12的指示，水平扫描部14，依次扫描从列处理部13输出保持的一行的像素信号a0群，从而与规定的行的像素部100对应的像素信号a0，在水平方向上依次选择，经由输出缓冲器15，输出给信号处理部2。
161.垂直扫描部12，将从上述的无信号电压的输出控制到水平扫描部14进行的一行的像素信号a0的输出控制为止的一连串的动作，按照各个行依次实施，使与各个像素部100对应的全部像素信号a0，经由输出缓冲器15，从固体摄像装置10以光栅扫描来输出。
162.通过控制部3的指示，信号处理部2，对从固体摄像装置10以光栅扫描来输出的所有像素部100的像素信号a0，暂时保持。
163.接下来像素阵列控制部11，在所有像素部100中，使保持在第2电荷蓄积部102b的信号电荷a1，通过施加给传输电极105a～105e的vg1～vg4的五相驱动脉冲施加而带来的电荷传输，移动到被施加vg4的传输电极105d之下。之后进行与像素信号a0的输出控制同样的动作，与各个像素部100对应的所有像素信号a1，经由输出缓冲器15从固体摄像装置10以光栅扫描来输出。
164.通过控制部3的指示，信号处理部2，对从固体摄像装置10以光栅扫描来输出的所有像素部100的像素信号a1，暂时保持。
165.接下来说明第3曝光序列。
166.图12是示出第3曝光序列中的发光部4的发光定时、像素部100的曝光以及信号蓄积定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
167.第3曝光序列由第1曝光期间和第2曝光期间构成，第1曝光期间是与第1曝光序列中的从发光部4的脉冲状的光的照射开始到照射结束为止的时间tp相同长度的期间(也称为“第3期间”)，第2曝光期间是从第1曝光期间的结束起经过了时间tp为止的期间(也称为“第4期间”)。如图7以及图11中的图示，第3期间是时间间隔与第1期间相同的的期间，第4期间是时间间隔与第2期间相同的期间。
168.在第3曝光序列中，从发光部4不照射脉冲状的光。
169.在第3曝光序列开始时，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，与开始第1曝光期间的时刻t31同步地使odg从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出栅极106a和第2读出栅极106b一起从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
170.通过像素阵列控制部11的上述动作，停止从光电转换部101向溢出漏极109的信号电荷的排出，并且通过接受在第1曝光期间到达的背景光而在光电转换部101产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b。
171.接下来在第2曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在开始定时的时刻t32，使第1读出栅极106a从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而，停止向第1电荷蓄积部102a蓄积信号电荷。
172.通过上述的控制动作，通过接受在时刻t32以后的第2曝光期间到达光电转换部101的背景光，而在光电转换部101产生的信号电荷，全部经由第2读出栅极106b，蓄积到第2电荷蓄积部102b。
173.在第2曝光期间结束的时刻t33，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，使第2读出栅极106b从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，从而停止向第2电荷蓄积部102b蓄积信号电荷，并且使ogd从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)，从而使曝光控制栅极108成为导通状态。从而，光电转换部101恢复到复位状态。
174.在第3曝光序列结束的时刻，经由第1读出栅极106a被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s3a，经由第2读出栅极106b被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s3b，被蓄积到第1电荷蓄积部102a的信号电荷设为a2，被蓄积到第2电荷蓄积部102b的信号电荷设为a3时，如下式成立。
175.a2＝s3a ···
(式9)
176.a3＝s3b
···
(式10)
177.进而信号电荷s3a由通过接受背景光在光电转换部101产生的信号电荷s3ab来形成，信号电荷s3b由通过接受背景光在光电转换部101产生的信号电荷s3bb来形成，从而如
下式成立。
178.a2＝s3ab
···
(式11)
179.a3＝s3bb
···
(式12)
180.如上述说明，在第3曝光序列中，在第1曝光期间向第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b的2个电荷蓄积部102并行地传输电荷，所以在第1曝光期间在光电转换部101产生的信号电荷的分为大致一半的电荷量，蓄积到各自的电荷蓄积部102。
181.如在第1曝光序列中的说明，在第1曝光期间被蓄积到第1电荷蓄积部102a的信号电荷的量，和在第1曝光期间被蓄积到第2电荷蓄积部102b的信号电荷的量，有可能不是完全的50％：50％。
182.如图6所示，在第3曝光序列结束时，再次执行上述的信号交换驱动。而且，在信号交换驱动结束时，执行第4曝光序列。从而，在第4曝光序列开始之前成为如下状态，即在第3曝光序列中经由第1读出栅极106a被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷a2，移动到第2电荷蓄积部102b，经由第2读出栅极106b被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷a3，移动到第1电荷蓄积部102a的状态。
183.接下来说明第4曝光序列。
184.图13是示出第4曝光序列中的发光部4的发光定时、像素部100的曝光以及信号蓄积定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
185.第4曝光序列与第3曝光序列相同，由第1曝光期间和第2曝光期间构成，第1曝光期间是与第1曝光序列中的从发光部4的脉冲状的光的照射开始到照射结束为止的时间tp相同长度的期间(也称为“第7期间”)，第2曝光期间是从第1曝光期间的结束起经过了时间tp为止的期间(也称为“第8期间”)。如图10以及图13所示，第7期间是时间间隔与第5期间相同的期间，第8期间是时间间隔与第6期间相同的期间。
186.在第4曝光序列中，发光部4不照射脉冲状的光。
187.在第4曝光序列开始时，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，与开始第1曝光期间的时刻t41同步地使odg从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出栅极106a和第2读出栅极106b一起从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
188.通过像素阵列控制部11的上述动作，从光电转换部101向溢出漏极109的信号电荷的排出被停止，并且通过接受在第1曝光期间到达的该背景光，而在光电转换部101产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a被蓄积到第1电荷蓄积部102a，经由第2读出栅极106b被蓄积到第2电荷蓄积部102b。
189.接下来在第2曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在开始定时的时刻t42，使第2读出栅极106b从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而停止向第2电荷蓄积部102b蓄积信号电荷。
190.通过上述的控制动作，通过接受在时刻t42以后的第2曝光期间到达光电转换部101的背景光，而在光电转换部101产生的信号电荷，全部经由第1读出栅极106b，蓄积到第1电荷蓄积部102a。
191.在第2曝光期间结束的时刻t43，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，使第1读
出栅极106a从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，从而停止向第1电荷蓄积部102a蓄积信号电荷，并且使ogd从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)，从而使曝光控制栅极108成为导通状态。从而，光电转换部101恢复到复位状态。
192.在第4曝光序列结束的时刻，经由第1读出栅极106a被蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s4a，经由第2读出栅极106b蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷设为s4b，在第1电荷蓄积部102a蓄积有在第3曝光序列中被蓄积的信号电荷a3，在第2电荷蓄积部102b蓄积有在第3曝光序列中被蓄积的信号电荷a2，从而在第4曝光序列结束之后的信号电荷a0和信号电荷a1，使如下式成立。
193.a2＝s3a+s4b
···
(式13)
194.a3＝s3b+s4a ···
(式14)
195.进而信号电荷s4a，由通过接受背景光而在光电转换部101产生的信号电荷s4ab来形成，信号电荷s4b，由通过接受背景光而在光电转换部101产生的信号电荷s4bb来形成，从而如下式成立。
196.a2＝(s3ab+s4bb)
···
(式15)
197.a3＝(s3bb+s4ab)
···
(式16)
198.在第3曝光序列和第4曝光序列的结果所获得的信号电荷a2，由在1曝光期间接受背景光而在光电转换部101产生的信号电荷经由第1读出栅极106a被蓄积的信号电荷s1ab、和经由第2读出栅极106b被蓄积的信号电荷s2bb的加算平均成分来形成。通过上述，在第3曝光序列和第4曝光序列的结果来获得的信号电荷a2，成为第1读出栅极106a和第2读出栅极106b之间的传输特性的差异等被平滑并被消除的信号电荷，该传输特性的差异是由于半导体制造工序中的特性的不均一而导致的。
199.在第3曝光序列和第4曝光序列的结果所获得的信号电荷a3，也与信号电荷a2相同，该信号电荷a3是第1读出栅极106a和第2读出栅极106b之间的传输特性的差异等被平滑并且被消除的信号电荷，该传输特性的差异是由于半导体制造工序中的特性的不均一而导致的。
200.接下来说明读出无发光曝光信号。
201.读出无发光曝光信号是指，将通过实施第3曝光序列以及第4曝光序列而在各个像素部100获得的信号电荷a2和信号电荷a3，从固体摄像装置10输出给信号处理部2的步骤，在第4曝光序列结束之后开始。
202.读出无发光曝光信号是，与上述的读出发光曝光信号同样的步骤。即读出无发光曝光信号是指，将与各个像素部100对应的所有像素信号a1和像素信号a3，经由输出缓冲器15从固体摄像装置10以光栅扫描来输出，将被输出的所有像素信号a1和像素信号a3，由信号处理部2保持的步骤。
203.接下来说明算出距离。
204.算出距离是指，信号处理部2，根据在读出发光曝光信号的步骤和读出无发光曝光信号的步骤中保持的像素信号a0、像素信号a1、像素信号a2、像素信号a3，算出与各个像素部100对应的距离信号dout的步骤。
205.信号处理部2，作为第1顺序，利用(式17)来算出从与各个像素部100对应的像素信
号a0消除背景光的成分的像素信号a0c，并且利用(式18)来算出从像素信号a1消除背景光的成分的像素信号a1c。
206.a0c＝a0－a2
···
(式17)
207.a1c＝a1－a3
···
(式18)
208.(式17)可以根据(式7)和(式15)，变形为如下式(式19)，(式18)可以根据(式8)和(式16)变形为如下式(式20)。
209.a0c＝(s1ar+s2br)+(s1ab+s2bb)－(s3ab+s4bb)
···
(式19)
210.a1c＝(s1br+s2ar)+(s1bb+s2ab)－(s3bb+s4ab)
···
(式20)
211.这里(式19)的像素信号s1ab和像素信号s3ab的组合、以及像素信号s2bb和像素信号s4bb的组合，分别是从同一个读出栅极106以相同的蓄积条件来获得的背景光成分所对应的相同量的信号的组合，所以(式19)的第2项和第3项的减算结果成为0，所以能够表示为(式21)。通过上述，可以知道用(式17)的运算所获得的像素信号a0c是，从像素信号a0消除背景光的成分的像素信号。
212.a0c＝(s1ar+s2br)
···
(式21)
213.关于(式20)，通过注目于像素信号s1bb和像素信号s3bb的组合，像素信号s2ab和像素信号s4ab的组合，能够与上述同样地表示为(式22)，所以能够知道通过(式18)的运算获得的像素信号a1c是，从像素信号a1消除背景光的成分的像素信号。
214.a1c＝(s1br+s2ar)
···
(式22)
215.信号处理部2，作为第2顺序，利用通过(式17)以及(式18)获得的像素信号a0c和像素信号a1c，以使用定数k的下式(式23)，算出dout。以(式23)算出的dout，与(式2)是等价的，所以能够知道是相当于到被摄体的距离的距离信号。
216.dout＝k
×
(a1c－a0c)/(a1c+a0c)
···
(式23)
217.(式23)的定数k，相当于(式2)中的c
×
tp/2，优选的是配合距离信号dout的有限的动态范围而被设定。
218.通过以上的实施方式1的说明能够明确知道，根据摄像装置1，不需要预备测距，虽然功耗小，但是能够抑制从距离近的被摄体接受的反射光的信号电荷的饱和，该被摄体包括移动的对象物，并且能够获得消除了半导体制造工序中的不均一引起的误差的、高精度的到被摄体的距离信息。
219.另外，在实施方式1的例示中，第1曝光期间的开始定时与发光部4的脉冲状的光的照射开始、以及第1曝光期间的结束定时与第2曝光期间的开始定时，在时间上是一致的，但是本公开不被该例示所限定。
220.例如，即使将第1曝光期间与第2曝光期间的定时，相对于照射光的相位，在时间上前后移动，原理上也能够获得相对于被摄体的距离变化具有截距的单调增加的距离信息。
221.此外，例如可以使第1曝光期间的结束定时，比照射光的停止定时，早时间ts来结束，并且以与第1曝光期间的结束同步地使第1读出栅极106a和第2读出栅极106b不被激活，在时间ts后可以使读出栅极106再次激活，在这个情况下，针对能够测距的距离范围成为c
×
(tp－ts)/2的被摄体的距离变化，能够获得单调增加的距离信息。
222.(实施方式2)
223.下面说明实施方式2涉及的摄像装置。该摄像装置与实施方式1涉及的摄像装置1
是同样的构成，另一方面，代替第1曝光序列进行变形第1曝光序列、代替第2曝光序列进行变形第2曝光序列、代替第3曝光序列进行变形第3曝光序列、代替第4曝光序列进行变形第4曝光序列。
224.首先说明变形第1曝光序列。
225.图14是示出变形第1曝光序列中的发光部4的发光定时、像素部100的曝光以及信号蓄积定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
226.变形第1曝光序列由第0曝光期间(未图示)、第1曝光期间和第2曝光期间构成，第0曝光期间是由控制部3进行定时控制的从发光部4的脉冲状的光的照射开始起经过了时间ts为止的期间，第1曝光期间是从经过了时间ts的时刻开始到脉冲状的光的照射结束为止的期间(也称为“第1期间”)，第2曝光期间是从脉冲状的光的照射结束起经过了时间tp为止的期间(也称为“第2期间”)。如图7中的图示，第1期间是发光部4停止照射脉冲状的光以前开始的期间。此外，第2期间是接在第1曝光期间之后的期间，并且是从第1曝光期间的开始到第2期间的结束为止的时间间隔，比脉冲状的光的照射期间tp长的期间。
227.在变形第1曝光序列开始时，通过控制部3的指示，从发光部4照射时间tp的间隔的脉冲状的光。被照射的脉冲状的光在被摄体反射的反射光，在延迟了与从摄像装置1的距离对应的时间td之后，到达像素部100，并且在光电转换部101被转换为信号电荷。
228.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，与开始第0曝光期间的时刻t11同步地使odg从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出栅极106a从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
229.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在从t11经过了时间ts的定时，使第2读出栅极106b从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
230.通过像素阵列控制部11的上述动作，针对从发光部4照射的脉冲状的光的反射光中的在第1曝光期间到达光电转换部101的光，接受该光产生的信号电荷，大致一半经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，大致一半经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b。对于此，接受第0曝光期间的背景光而产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a只蓄积到第1电荷蓄积部102a，接受第1期间的背景光成分而产生的信号电荷，大致一半经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，大致一半经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b。
231.变形第1曝光序列的第2曝光期间的动作，与实施方式1涉及的第1曝光序列的第2曝光期间的动作相同。
232.接下来说明变形第3曝光序列。
233.图15是示出变形第3曝光序列中的发光部4的发光定时、像素部100的曝光以及信号蓄积定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
234.变形第3曝光序列由第0曝光期间(未图示)、第1曝光期间以及第2曝光期间构成，第0曝光期间是与变形第1曝光序列中的时间ts相同长度的期间，第1曝光期间是从第0曝光期间的结束起经过了时间tp－时间ts为止的期间(也称为“第3期间”)，第2曝光期间是从第1曝光期间的结束起经过了时间tp为止的期间(也称为“第4期间”)。如图14以及图15所示，
第3期间是时间间隔与第1期间相同的期间，第4期间是时间间隔与第2期间相同的期间。
235.在变形第3曝光序列中，从发光部4不照射脉冲状的光。
236.在变形第3曝光序列开始时，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，使odg与开始第0曝光期间的时刻t31同步地从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出栅极106a从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
237.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在从t31经过了时间ts的定时，使第2读出栅极106b从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
238.通过像素阵列控制部11的上述动作，在第0曝光期间接受的背景光而产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a只蓄积到第1电荷蓄积部102a，在第1曝光期间接受的背景光成分而产生的信号电荷，大致一半经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，大致一半经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b。
239.变形第3曝光序列的第2曝光期间的动作，与实施方式1涉及的第3曝光序列的第2曝光期间的动作相同。
240.在变形第1曝光序列中，在第1电荷蓄积部102a获得的信号电荷a0'由如下信号电荷来构成，即通过接受由发光部4照射的脉冲状的光的反射光中的在第1曝光期间到达光电转换部101的光而在光电转换部101产生的信号电荷s1cr，以及接受在第1曝光期间到达的该反射光以外的背景光而在光电转换部101产生的信号电荷s1cb。
241.在变形第3曝光序列中，在第1电荷蓄积部102a获得的信号电荷a2'，由信号电荷s3cb形成，该信号电荷s3cb是通过接受第1曝光期间到达的该反射光以外的背景光而产生的信号电荷。该信号电荷s3cb是与上述信号电荷s1cb相同的、从第1读出栅极106a以相同的蓄积条件来获得的成分，所以以如下式(式24)求出的信号电荷a0c'中，被消除了背景光成分。
242.a0c'＝a0'－a2'(＝s1cr+s1cb－s3cb)
···
(式24)
243.关于在变形第1曝光序列中在第2电荷蓄积部102b获得的信号电荷a1'、和在变形第3曝光序列中在第2电荷蓄积部102b获得的信号电荷a3'，与上述同样作为背景光成分的信号电荷s1db与信号电荷s3db相同，所以以如下式(式25)求出的信号电荷a1c'中，被消除了背景光成分。
244.a1c'＝a1'－a3'(＝s1dr+s1db－s3db)
···
(式25)
245.如上述的说明，即使是相对于第1读出栅极106a的被激活的定时，使第2读出栅极106b的开始被激活的定时延迟了时间ts，也能够获得正确地消除背景光的像素信号，所以在变形第2曝光序列和变形第4曝光序列中，也同样关于使第2读出栅极106b的开始导通的定时延迟了时间ts而获得的像素信号，与实施方式1同样根据该像素信号，获得在信号处理部2进行运算的距离信号。
246.相对于像素信号a0'，曝光时间较长，从而相对的信号量变大的像素信号a1的背景光的受光成分减少。从而，通过实施方式2涉及的摄像装置，能够更加抑制电荷蓄积部102的信号饱和。
247.另外时间tp，在被要求的能够测距的最近的能够测量距离设为dcl的情况下，优选的是以满足下式(式26)的范围来进行设定。
248.ts＜2
×
dcl/c
···
(式26)
249.(式26)中的右侧，相当于针对距离dcl的对象物的光的往返时间。
250.(实施方式3)
251.以下说明实施方式3涉及的摄像装置。该摄像装置的构成为，从实施方式1涉及的摄像装置1中的像素部100变更为像素部100b。在以下的说明中，实施方式3涉及的摄像装置的构成要素中，与实施方式1涉及的像素部100同样的构成要素视为已经说明，并且赋予相同的符号，省略对其的详细说明。
252.图16是示出像素部100b的构成例的模式图。
253.实施方式1涉及的像素部100具备：5个传输电极105(传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e)(参考图5)，相对于此，如图16所示，像素部100b，具备10个传输电极105(传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e、传输电极105f、传输电极105g、传输电极105h、传输电极105i、传输电极105j)。
254.在本实施方式中，将针对传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e、传输电极105f、传输电极105g、传输电极105h、传输电极105i、传输电极105j施加的电压，分别设为vg1、vg2、vg3、vg4、vg5、vg6、vg7、vg8、vg9、vg0。
255.像素部100b，通过所述构成，在1个像素部100b，能够生成4个被分离的电荷蓄积部102(这里是指第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b、第3电荷蓄积部102c、第4电荷蓄积部102d)。
256.第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b、第3电荷蓄积部102c以及第4电荷蓄积部102d，在从像素阵列控制部11被施加成为high电压的vg1，vg3，vg5，vg7时，分别被形成在传输电极105的深度方向之下(这里是指传输电极105a、传输电极105c、传输电极105e和传输电极105g的深度方向之下)。
257.第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b，分别与第1读出栅极106a和第2读出栅极106b邻接，分别经由被激活的状态的第1读出栅极106a与第2读出栅极106b，被蓄积光电转换部101的信号电荷。
258.图17是示出实施方式3涉及的摄像装置进行的动作的动作序列图。
259.如图17所示，实施方式3涉及的摄像装置按照如下顺序执行第1曝光序列、第1信号电荷交换驱动、第2曝光序列、信号电荷移动、第3曝光序列、第2信号电荷交换驱动、第4曝光序列、读出信号、算出距离的各个步骤。
260.实施方式3涉及的第1曝光序列、第2曝光序列、第3曝光序列、第4曝光序列、算出距离，分别与实施方式1涉及的第1曝光序列、第2曝光序列、第3曝光序列、第4曝光序列、算出距离相同。
261.在实施方式3涉及的摄像装置中，在像素部100b能够在4处蓄积信号电荷，所以信号电荷a0和信号电荷a1和信号电荷a2和信号电荷a3，能够不被中途读出而连续生成。
262.图18是示出信号电荷a0和信号电荷a1和信号电荷a2和信号电荷a3的配置关系的概要平面图。
263.在图18中，第1电荷蓄积部状态，表示在第1曝光序列结束的时刻tt41的各个信号电荷的配置位置关系，第2电荷蓄积部状态，表示在第2曝光序列开始的时刻tt42的各个信
号电荷的配置位置关系，第3电荷蓄积部状态，表示在第3曝光序列结束的时刻tt43的各个信号电荷的配置位置关系，第4电荷蓄积部状态，表示在第4曝光序列开始的时刻tt44的各个信号电荷的配置位置关系。
264.在第1信号电荷交换驱动中，像素阵列控制部11对传输电极105进行十相驱动控制，并且与实施方式1同样地进行对传输控制栅极112以及电荷保持栅极111的电压控制，从而从第1电荷蓄积部状态到第2电荷蓄积部状态，使信号电荷a0与信号电荷a1的位置关系被调换。
265.在信号电荷移动中，通过像素阵列控制部11对传输电极105进行驱动控制，从第2电荷蓄积部状态到第3电荷蓄积部状态，使信号电荷a0和信号电荷a1和信号电荷a2和信号电荷a3，向上方移动5个电极。
266.在第2信号电荷交换驱动中，像素阵列控制部11对传输电极105进行十相驱动控制，并且与实施方式1同样地进行对传输控制栅极112以及电荷保持栅极111的电压控制，从而从第3电荷蓄积部状态到第4电荷蓄积部状态，使信号电荷a2与信号电荷a3的位置关系被调换。
267.读出信号是指，读出通过第1曝光序列～第4曝光序列在各个像素部100b获得的信号电荷a0和信号电荷a1和信号电荷a2和信号电荷a3，将关于全部像素部100b的像素信号a0和像素信号a1和像素信号a2和像素信号a3，从固体摄像装置10输出给信号处理部2的步骤。即，像素阵列控制部11和垂直扫描部12针对同一行的像素部100b，将信号电荷a0和信号电荷a1和信号电荷a2和信号电荷a3，以在其间实施水平扫描部14的水平扫描的方式依次输出到列处理部13，从而将同一行的像素部100b的像素信号a0和像素信号a1和像素信号a2和像素信号a3，在连续的水平同步期间全部输出。而且在该动作结束之后，移动到其他行的像素部100b的输出处理，从而与所有像素部100b对应的像素信号a0和像素信号a1和像素信号a2和像素信号a3，从固体摄像装置10输出。
268.通过像素部100b的所述构成，以及在实施方式3涉及的摄像装置进行的上述动作，在实施方式3涉及的摄像装置，能够将与实施方式1相同特性的像素信号a0和像素信号a1和像素信号a2和像素信号a3，在第4曝光序列之后一并输出。从而缩短了第1曝光序列与第2曝光序列之间的时间差、以及第3曝光序列与第4曝光序列间之间的时间差。因此，通过实施方式3涉及的摄像装置，尤其是背景光在时间上有变化的状况下，能够实现更高精度地消除背景光。
269.进而，通过实施方式3涉及的摄像装置，能够知道在连续的4个期间的水平同步期间，同一行的像素部100b的像素信号a0和像素信号a1和像素信号a2和像素信号a3，全部输入到信号处理部2，信号处理部2，不需要具备用于记录保持4种类的像素信号的帧缓存器，通过具备3行或4行的行缓冲器就能够进行流水线处理，该行缓冲器用于保持与4行的像素部100b对应的像素信号a0和像素信号a1和像素信号a2和像素信号a3。因此，通过实施方式3涉及的摄像装置，虽然是小规模但能够在时间上位于最后的第4曝光序列结束时刻起在短时间内开始距离信号的输出。
270.(实施方式4)
271.以下说明实施方式4涉及的摄像装置。这个摄像装置的构成为，实施方式1涉及的摄像装置1中的像素部100变更为像素部100c。在以下的说明中，关于实施方式3涉及的摄像
装置的构成要素，与实施方式涉及的像素部100同样的构成要素视为已经说明，并且赋予相同的符号，省略对其的详细说明。
272.图19是示出像素部100c的构成例的模式图。
273.实施方式1涉及的像素部100具备5个传输电极105(传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e)(参考图5)，相对于此，如图19所示，像素部100b具备7个传输电极105(传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e、传输电极105f、传输电极105g)。
274.在本实施方式中，针对传输电极105a、传输电极105b、传输电极105c、传输电极105d、传输电极105e、传输电极105f、传输电极105g施加的电压，分别设为vg1、vg2、vg3、vg4、vg5、vg6、vg7。
275.像素部100c，通过上述构成，在1个像素部100c，能够生成3个被分离的电荷蓄积部102(这里是指第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b、第3电荷蓄积部102c)。
276.第1电荷蓄积部102a、第2电荷蓄积部102b、和第3电荷蓄积部102c，在从像素阵列控制部11被施加成为high电压的vg1、vg3、vg5时，分别形成在传输电极105的深度方向之下(这里是指传输电极105a、传输电极105c、传输电极105e的深度方向之下)。
277.此外，如图19所示，像素部100c的构成为，在实施方式1涉及的像素部100中，光电转换部101变更为光电转换部101a。
278.实施方式1涉及的像素部100具备2个读出栅极106(第1读出栅极106a、第2读出栅极106b)(参考图5)，相对于此，光电转换部101a具备3个读出栅极106(第1读出栅极106a、第2读出栅极106b、第3读出栅极106c)。
279.第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b和第3电荷蓄积部102c，分别与第1读出栅极106a和第2读出栅极106b和第3电荷蓄积部102c邻接，分别经由被激活的状态的第1读出栅极106a与第2读出栅极106b与第3电荷蓄积部102c，被蓄积光电转换部101的信号电荷。
280.图20、图21是示出实施方式4涉及的第1曝光序列中的发光部4的发光定时、像素部100c的曝光以及信号蓄积定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b和第3读出栅极106c蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
281.第1曝光序列由第1曝光期间、第2曝光期间以及第3曝光期间构成，第1曝光期间是与由控制部3进行控制定时的发光部4的脉冲状的光的照射开始到照射结束为止的时间tp同步的期间，第2曝光期间是从脉冲状的光的照射结束起经过了时间tp为止的期间，第3曝光期间是从第2曝光期间结束起经过了时间tp为止的期间。
282.在第1曝光序列开始时，通过控制部3的指示，从发光部4以时间tp的间隔照射脉冲状的光。被照射的脉冲状的光在被摄体反射的反射光，在延迟了时间td之后，到达像素部100c，在光电转换部101a被转换为信号电荷，该时间td与从实施方式4涉及的摄像装置的距离相对应。
283.图20是在第1曝光期间和第2曝光期间中，由光电转换部101a接受脉冲状的反射光的事例1的情况下的定时图。图21是在第2曝光期间和第3曝光期间中，由光电转换部101a接受脉冲状的反射光的事例2的情况下的定时图。
284.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，与开始第1曝光期间的时刻t11同步地使odg从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出
栅极106a和第2读出栅极106b和第3读出栅极106c的全部从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
285.通过像素阵列控制部11的上述动作，停止从光电转换部101向溢出漏极109的信号电荷的排出，并且通过接受从发光部4照射的脉冲状的光的反射光中在第1曝光期间到达光电转换部101a的光，以及在第1曝光期间到达的该反射光以外的背景光，在光电转换部101a产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b，经由第3读出栅极106c蓄积到第3电荷蓄积部102c。从而，从光电转换部101a产生的信号电荷，分为大致1/3分别蓄积到第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b和第3电荷蓄积部102c。
286.接下来在第2曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在开始定时的时刻t12，使第1读出栅极106a从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而，停止向第1电荷蓄积部102a蓄积信号电荷。
287.通过像素阵列控制部11的上述动作，通过接受在第2曝光期间到达光电转换部101a的反射光以及在第2曝光期间到达的背景光，而在光电转换部101a产生的信号电荷，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b，经由第3读出栅极106c蓄积到第3电荷蓄积部102c。从而在光电转换部101a产生的信号电荷被分为大致一半分别蓄积到第2电荷蓄积部102b和第3电荷蓄积部102c。
288.接下来在第3曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11在开始定时的时刻t13，使第2读出栅极106b从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而停止向第2电荷蓄积部102b蓄积信号电荷。
289.通过像素阵列控制部11的上述动作，通过接受在第3曝光期间到达光电转换部101a的反射光以及在第3曝光期间到达的背景光，而在光电转换部101a产生的信号电荷，全部经由第3读出栅极106c，蓄积到第3电荷蓄积部102c。
290.在第3曝光期间结束的时刻t14，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，使第3读出栅极106c从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，从而停止向第3电荷蓄积部102c蓄积信号电荷，并且使ogd从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)，从而使曝光控制栅极108成为导通状态。从而光电转换部101恢复到复位状态。
291.下面在第1曝光序列结束的时刻，经由第1读出栅极106a被蓄积到第1电荷蓄积部102a的信号电荷设为p0，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b的信号电荷设为p1，经由第3读出栅极106c蓄积到第3电荷蓄积部102c的信号电荷设为p2。
292.信号电荷p0、信号电荷p1、信号电荷p2，通过信号电荷的读出动作，从各个像素部100c以光栅扫描的顺序，分别作为像素信号p0、像素信号p1、像素信号p2被输出到信号处理部2，并保持在信号处理部2。
293.如图20所示，在被摄体位于比较近的距离，反射光的强度比较大的事例1的情况下，在第1曝光期间中在光电转换部101a产生的信号电荷，被分为大致1/3被蓄积到3个电荷蓄积部102。从而通过实施方式4涉及的摄像装置，能够对电荷蓄积部102的信号饱和进一步进行抑制。
294.图22是示出实施方式4涉及的第3曝光序列中的像素部100c的曝光以及信号蓄积
定时、分别经由第1读出栅极106a和第2读出栅极106b和第3读出栅极106c蓄积到电荷蓄积部102的信号电荷的曝光状态的定时图。
295.第3曝光序列由第1曝光期间和第2曝光期间和第3曝光期间来构成，第1曝光期间是与第1曝光序列中的发光部4的脉冲状的光的照射开始到照射结束为止的时间tp相同长度的期间，第2曝光期间是从第1曝光期间的结束起经过了时间tp为止的期间，第3曝光期间是从第2曝光期间的结束起经过了时间tp为止的期间。
296.在第3曝光序列中，从发光部4不照射脉冲状的光。
297.通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，与开始第1曝光期间的时刻t31同步地使odg从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，与此并行地使第1读出栅极106a和第2读出栅极106b和第3读出栅极106c一起从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)。
298.通过像素阵列控制部11的上述动作，停止从光电转换部101a向溢出漏极109的信号电荷的排出，并且通过接受背景光而在光电转换部101a产生的信号电荷，经由第1读出栅极106a蓄积到第1电荷蓄积部102a，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b，经由第3读出栅极106c蓄积到第3电荷蓄积部102c。从而在光电转换部101a产生的信号电荷被分为大致1/3，分别蓄积到第1电荷蓄积部102a和第2电荷蓄积部102b和第3电荷蓄积部102c。
299.接下来在第2曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11在开始定时的时刻t32，使第1读出栅极106a从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而停止向第1电荷蓄积部102a蓄积信号电荷。
300.通过像素阵列控制部11的上述动作，通过接受在第2曝光期间到达的背景光而在光电转换部101a产生的信号电荷，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b，经由第3读出栅极106c蓄积到第3电荷蓄积部102c。从而光电转换部101a产生的信号电荷被分为大致一半，分别蓄积到第2电荷蓄积部102b和第3电荷蓄积部102c。
301.接下来在第3曝光期间中，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，在开始定时的时刻t33，使第2读出栅极106b从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)。从而停止向第2电荷蓄积部102b蓄积信号电荷。
302.通过像素阵列控制部11的上述动作，通过接受在第3曝光期间到达的背景光而在光电转换部101a产生的信号电荷，全部经由第3读出栅极106c，被蓄积到第3电荷蓄积部102c。
303.在第3曝光期间结束的时刻t34，通过控制部3的指示，像素阵列控制部11，使第3读出栅极106c从high状态(被激活的状态)转移到low状态(不被激活的状态)，从而停止向第3电荷蓄积部102c蓄积信号电荷，并且使ogd从low状态(不被激活的状态)转移到high状态(被激活的状态)，从而使曝光控制栅极108成为导通状态。从而，光电转换部101恢复到复位状态。
304.下面在第3曝光序列结束的时刻，经由第1读出栅极106a被蓄积到第1电荷蓄积部102a的信号电荷设为b0，经由第2读出栅极106b蓄积到第2电荷蓄积部102b的信号电荷设为b1，经由第3读出栅极106c蓄积到第3电荷蓄积部102c的信号电荷设为b2。
305.信号电荷b0、信号电荷b1、信号电荷b2，通过信号电荷的读出动作，从各个像素部100c以光栅扫描的顺序，分别作为像素信号b0、像素信号b1、像素信号b2被输出到信号处理
部2，并保持在信号处理部2。
306.像素信号b0，与像素信号p0包含的背景光成分(图20或者图21中的信号电荷s1xb)相同，像素信号b1，与像素信号p1包含的背景光成分(图20或者图21中的信号电荷s1yb)相同，像素信号b2，与像素信号p2包含的背景光成分(图20或者图21中的信号电荷s1zb)相同。
307.信号处理部2，通过所保持的像素信号p0、像素信号p1、以及像素信号p2、像素信号b0、像素信号b1、以及像素信号b2，算出与各个像素部100c对应的距离信号dout。
308.信号处理部2，作为第1顺序，根据(式27)来算出从与各个像素部100c对应的各个像素信号p0消除背景光的成分的像素信号p0c，根据(式28)来算出从像素信号p1消除背景光的成分的像素信号p1c、根据(式29)来算出从像素信号p2消除背景光的成分的像素信号p2c。
309.p0c＝p0－b0
···
(式27)
310.p1c＝p1－b1
···
(式28)
311.p2c＝p2－b2
···
(式29)
312.信号处理部2，作为第2顺序，针对在执行第1曝光序列时从被摄体反射的反射光在像素部100c中，是相当于在第1曝光期间和第2曝光期间的两个期间内蓄积电荷的事例1，还是相当于在第2曝光期间和第3曝光期间的两个期间内蓄积电荷的事例2进行判别，并算出距离信号dout。
313.在满足下式(式30)条件的情况下，能够判断在第3曝光期间中像素部100c没有接受反射光，所以利用下式(式31)算出距离信号dout。
314.p0c≥p2c－p1c
···
(式30)
315.dout＝k'
×
(p2c+p1c－2
×
p0c)/(p2c+p1c+p0c)
···
(式31)
316.在满足下式(式32)条件的情况下，能够判断为在第1曝光期间中像素部100c没有接受反射光，所以利用下式(式33)算出距离信号dout。
317.p0c＜p2c－p1c
···
(式32)
318.dout＝k'
×
{1+(p2c－p1c)/(p2c+p1c)}
···
(式33)
319.(式31)和(式33)中的k'是相当于c
×
tp/2的定数。
320.从以上的实施方式4的说明可以明确知道如下，通过实施方式4涉及的摄像装置，根据从发光部4照射的照射光的脉冲宽度即时间tp，在原理上决定的远距离侧的测距极限距离成为c
×
tp。因此与远距离侧的测距极限距离成为c
×
tp/2的实施方式1涉及的摄像装置1比较时，能够对2倍远的距离进行测距。
321.另外，在实施方式4公开的内容中，不包括实施方式1公开的与“信号电荷交换驱动”对应的步骤，但是可以将图19示出的传输电极105的电极数最大增加4个，从而可以在本公开的技术(例如与实施方式1的信号电荷交换驱动同样的步骤)中容易实现。
322.以上关于本公开的一个方案涉及的摄像装置，根据实施方式1～实施方式4进行了说明，但是本公开并非被这些实施方式所限定。在不超出本公开的宗旨的范围内，将本领域技术人员想出的各种变形实施在这些实施方式、或者将不同实施方式中的构成要素进行组合构筑的形式，也包括在本公开的一个或多个方案的范围内。
323.工业实用性
324.本公开能够广泛利用于获得被摄体的距离图像的摄像装置。
325.符号说明
326.1 摄像装置
327.2 信号处理部
328.3 控制部
329.4 发光部
330.10 固体摄像装置
331.11 像素阵列控制部
332.12 垂直扫描部
333.13 列处理部
334.14 水平扫描部
335.15 输出缓冲器
336.16 垂直信号线
337.17，104 传输通道
338.20 像素阵列
339.100，100b 像素部
340.101 光电转换部
341.102 电荷蓄积部
342.102a 第1电荷蓄积部
343.102b 第2电荷蓄积部
344.102c 第3电荷蓄积部
345.102d 第4电荷蓄积部
346.105，105a，105b，105c，105d，105e，105f，105g，105h，105i，105j 传输电极
347.106 读出栅极
348.106a 第1读出栅极
349.106b 第2读出栅极
350.106c 第3读出栅极
351.108，108a，108b 曝光控制栅极
352.109，109a，109b 溢出漏极
353.110 信号交换部
354.111 电荷保持栅极
355.112 传输控制栅极
356.113 输出控制栅极
357.114 浮置扩散层
358.115 复位栅极
359.116 复位漏极
360.117 读出电路。