(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板（１６，１１６））に形成された前記第１導電型の第１ウェル領域（２１，１２１）と、
前記第１ウェル領域内において、前記第１導電型とは逆の導電型である第２導電型で形成され、入射した光に応じて、電子または正孔の何れかのキャリアを第１キャリアとして内部に発生させる第１生成領域（２２，１２２）と、
前記第１ウェル領域内において、前記第２導電型で形成され、前記第１生成領域との間に前記第１ウェル領域を挟んで前記第１生成領域と接触しないように配置された第１蓄積領域（２３，１２３）と、
前記半導体基板の上方において、第１絶縁膜（２７，１２７）を介して前記第１生成領域と前記第１蓄積領域との間の領域に配置された第１電極（２５，１２５）と、
前記半導体基板に形成された前記第２導電型の第２ウェル領域（３１，１３１）と、
前記第２ウェル領域内において、前記第１導電型で形成され、入射した光に応じて、電子および正孔のうち前記第１キャリアとは異なるキャリアを第２キャリアとして内部に発生させる第２生成領域（３２，１３２）と、
前記第２ウェル領域内において、前記第１導電型で形成され、前記第２生成領域との間に前記第２ウェル領域を挟んで前記第２生成領域と接触しないように配置された第２蓄積領域（３３，１３３）と、
前記半導体基板の上方において、第２絶縁膜（３７，１３７）を介して前記第２生成領域と前記第２蓄積領域との間の領域に配置された第２電極（３５，１３５）とを備え、
前記第１蓄積領域と前記第２蓄積領域とが電気的に直接接続されている
ことを特徴とする受光デバイス（１０，１１０）。
【請求項２】
前記第１ウェル領域内において、前記第２導電型で形成され、前記第１生成領域との間に前記第１ウェル領域を挟んで前記第１生成領域と接触しないように配置された第３蓄積領域（２４）と、
前記半導体基板の上方において、第３絶縁膜を介して前記第１生成領域と前記第３蓄積領域との間の領域に配置された第３電極（２６）と、
前記第２ウェル領域内において、前記第１導電型で形成され、前記第２生成領域との間に前記第２ウェル領域を挟んで前記第２生成領域と接触しないように配置された第４蓄積領域（３４）と、
前記半導体基板の上方において、第４絶縁膜を介して前記第２生成領域と前記第４蓄積領域との間の領域に配置された第４電極（３６）とを備え、
前記第３蓄積領域と前記第４蓄積領域とが電気的に接続されていない
ことを特徴とする請求項１に記載の受光デバイス。
【請求項３】
前記第３蓄積領域は、隣接する前記受光デバイスの前記第３蓄積領域と共有され、
前記第４蓄積領域は、隣接する前記受光デバイスの前記第４蓄積領域と共有される
ことを特徴とする請求項２に記載の受光デバイス。
【請求項４】
前記第１ウェル領域内において、前記第２導電型で形成され、前記第１生成領域との間に前記第１ウェル領域を挟んで前記第１生成領域と接触しないように配置された第３蓄積領域（１２４）と、
前記半導体基板の上方において、第３絶縁膜を介して前記第１生成領域と前記第３蓄積領域との間の領域に配置された第３電極（１２６）と、
前記第２ウェル領域内において、前記第１導電型で形成され、前記第２生成領域との間に前記第２ウェル領域を挟んで前記第２生成領域と接触しないように配置された第４蓄積領域（１３４）と、
前記半導体基板の上方において、第４絶縁膜を介して前記第２生成領域と前記第４蓄積領域との間の領域に配置された第４電極（１３６）とを備え、
前記第３蓄積領域と前記第４蓄積領域とが電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の受光デバイス。
【請求項５】
前記第１ウェル領域、前記第１生成領域、前記第１蓄積領域および前記第１電極はそれぞれ、前記第２ウェル領域、前記第２生成領域、前記第２蓄積領域および前記第２電極と、前記第１ウェル領域と前記第２ウェル領域とが接する境界線を対称軸として線対称となるように配置されている
ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の受光デバイス。
【請求項６】
前記第１ウェル領域、前記第１生成領域および前記第１蓄積領域はそれぞれ、前記第２ウェル領域、前記第２生成領域および前記第２蓄積領域と、断面深さ方向の不純物濃度分布と接合深さが一致している
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の受光デバイス。
【請求項７】
請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の受光デバイスを複数備えた光検出装置（３）を制御する制御方法であって、
複数の前記受光デバイスのうち、１つの前記受光デバイスを第１受光デバイスとし、前記第１受光デバイスとは異なる１つの前記受光デバイスを第２受光デバイスとして、
前記第１受光デバイスについて、
光源から予め設定された変調周波数で照射された照射光の位相が０になるタイミングから、位相がπになるタイミングまでの第１期間において、前記第１電極および前記第４電極にオン電圧を印加し、前記第２電極および前記第３電極にオフ電圧を印加し、
さらに、照射光の位相がπになるタイミングから、位相が２πになるタイミングまでの第２期間において、前記第１電極および前記第４電極にオフ電圧を印加し、前記第２電極および前記第３電極にオン電圧を印加し、
前記第２受光デバイスについて、
前記照射光の位相がπ／２になるタイミングから、位相が３π／２になるタイミングまでの第３期間において、前記第１電極および前記第４電極にオン電圧を印加し、前記第２電極および前記第３電極にオフ電圧を印加し、
さらに、照射光の位相が３π／２になるタイミングから、位相が５π／２になるタイミングまでの第４期間において、前記第１電極および前記第４電極にオフ電圧を印加し、前記第２電極および前記第３電極にオン電圧を印加する
ことを特徴とする制御方法。
【請求項８】
前記第１期間と前記第２期間に前記第１受光デバイスで行われる動作と、前記第３期間と前記第４期間に前記第２受光デバイスで行われる動作をそれぞれ、１回の検出動作として、複数回の前記検出動作を前記第１受光デバイスと前記第２受光デバイスに繰り返し行わせる
ことを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の受光デバイスを複数備えた光検出装置（３）であって、
複数の前記受光デバイスが、二次元行列状に配列されている
ことを特徴とする光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を検出する受光デバイスおよび光検出装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照射した照射光が物体で反射した反射光を受光することにより物体を検出する受光デバイスにおいて、外光の影響を低減するために、光を照射していない期間に入射した光（すなわち、外光）の量を検出する外光検出部と、光を照射している期間に入射した光（すなわち、反射光と外光）の量を検出する反射光検出部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９４４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、反射光検出部の出力と、外光検出部の出力とが別々であるため、外光成分が大きすぎると、反射光検出部の出力が飽和してしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、光検出出力が飽和するのを抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の受光デバイスは、第１導電型の第１ウェル領域と、第１生成領域と、第１蓄積領域と、第１電極と、第２導電型の第２ウェル領域と、第２生成領域と、第２蓄積領域と、第２電極とを備える。
【０００７】
第１導電型の第１ウェル領域は、第１導電型の半導体基板に形成される。第１生成領域は、第１ウェル領域内において、第１導電型とは逆の導電型である第２導電型で形成され、入射した光に応じて、電子または正孔の何れかのキャリアを第１キャリアとして内部に発生させる。第１蓄積領域は、第１ウェル領域内において、第２導電型で形成され、第１キャリア生成領域との間に第１ウェル領域を挟んで第１キャリア生成領域と接触しないように配置される。第１電極は、半導体基板の上方において、第１絶縁膜を介して第１生成領域と第１蓄積領域との間の領域に配置される。
【０００８】
第２導電型の第２ウェル領域は、半導体基板に形成される。第２生成領域は、第２ウェル領域内において、第１導電型で形成され、入射した光に応じて、電子および正孔のうち第１キャリアとは異なるキャリアを第２キャリアとして内部に発生させる。第２蓄積領域は、第２ウェル領域内において、第１導電型で形成され、第２生成領域との間に第２ウェル領域を挟んで第２生成領域と接触しないように配置される。第２電極は、半導体基板の上方において、第２絶縁膜を介して第２生成領域と第２蓄積領域との間の領域に配置される。
【０００９】
そして、本発明の受光デバイスでは、第１蓄積領域と第２蓄積領域とが電気的に接続されている。
このように構成された本発明の受光デバイスは、光が入射することにより第１生成領域において第１キャリアが発生した場合に、第１電極に印加される電圧に応じて、第１生成領域内の第１キャリアを第１蓄積領域へ転送するか否かを制御することができる。同様に、本発明の受光デバイスは、光が入射することにより第２生成領域において第２キャリアが発生した場合に、第２電極に印加される電圧に応じて、第２生成領域内の第２キャリアを第２蓄積領域へ転送するか否かを制御することができる。
【００１０】
また、本発明の受光デバイスでは、第１蓄積領域と第２蓄積領域とが電気的に接続されており、且つ、第１蓄積領域に蓄積される第１キャリアと第２蓄積領域に蓄積される第２キャリアの極性は互いに逆である。このため、第１蓄積領域と第２蓄積領域とが接続される接続点では、互いに同数の第１キャリアと第２キャリアとが再結合して消滅する。
【００１１】
そして、本発明の受光デバイスは、信号光と外光の両方が入射する場合に第１生成領域で発生した第１キャリアを第１蓄積領域へ転送し、信号光と外光のうち外光のみが入射する場合に第２生成領域で発生した第２キャリアを第２蓄積領域へ転送するようすることができる。この場合に、上記接続点において、外光が入射することで発生した数の第１キャリアと第２キャリアを再結合で消滅させることができ、信号光が入射することで発生した数の第１キャリアを上記接続点に残留させることができる。
【００１２】
したがって、本発明の受光デバイスは、外光の影響が除去された状態の光検出信号を出力することができ、光検出出力が飽和するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】距離計測装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】受光デバイス１０の構成を示す断面図である。
【図３】受光デバイス１０の不純物濃度分布を示すグラフである。
【図４】距離計測の原理を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】受光デバイス１０の動作を示す第１のタイミングチャートである。
【図６】電子と正孔を排出する動作を説明する図である。
【図７】電子を転送し正孔を排出する動作を説明する図である。
【図８】正孔を転送し電子を排出する動作を説明する図である。
【図９】受光デバイス１０の動作を示す第２のタイミングチャートである。
【図１０】反射光と外光を受光中の受光デバイス１０の動作を示す断面図である。
【図１１】外光を受光中の受光デバイス１０の動作を示す断面図である。
【図１２】受光デバイス１１０の構成を示す斜視図である。
【図１３】受光デバイス１１０の構成を示す平面図である。
【図１４】受光デバイス１１０の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】別の実施形態の複数の受光デバイス１０の構成を示す断面図である。
【図１６】別の実施形態の受光デバイス１０の動作を示すタイミングチャートである。
【図１７】別の実施形態の受光デバイス１０の構成を示す断面図である。
【図１８】別の実施形態の受光デバイス１１０の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の距離計測装置１は、図１に示すように、光源２、光検出部３、タイミング制御部４、光源駆動部５、検出駆動部６および距離演算部７を備える。
【００１５】
光源２は、例えば半導体レーザダイオードで構成されており、パルスレーザ光を照射する。
光検出部３は、複数の画素を二次元行列状に配列することで構成されている。１個の画素は、１個の受光デバイス１０で構成されており、その受光面に光が入射すると、光検出信号を出力する。
【００１６】
タイミング制御部４は、光源駆動部５へ発光タイミング制御信号を出力し、検出駆動部６へ検出タイミング制御信号を出力する。発光タイミング制御信号は、光源２の発光および非発光のタイミングを指示する信号である。検出タイミング制御信号は、光検出部３を構成する受光デバイス１０による検出動作（後述）のタイミングを指示する信号である。
【００１７】
光源駆動部５は、タイミング制御部４からの発光タイミング制御信号に基づいたタイミングで発光駆動信号を光源２へ出力することにより、光源２にパルスレーザ光を照射させる。
【００１８】
検出駆動部６は、タイミング制御部４からの検出タイミング制御信号に基づいたタイミングで、後述の電子転送信号、電子排出信号、正孔転送信号、正孔排出信号およびリセット信号を光検出部３へ出力することにより、光を検出するための動作を光検出部３に実行させる。
【００１９】
距離演算部７は、光検出部３から出力される光検出信号に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測するための演算を行う。
受光デバイス１０は、図２に示すように、受光素子１１と、受光素子１２と、信号出力回路１３を備える。
【００２０】
受光素子１１，１２は、ｐ型の半導体（本実施形態ではシリコン）からなる基板１６の表面に互いに隣接して形成される。
受光素子１１は、ウェル領域２１、生成領域２２、蓄積領域２３、排出領域２４、転送電極２５および排出電極２６を備える。
【００２１】
ウェル領域２１は、基板１６内における表面側に形成されたｐ型の領域である。
生成領域２２、蓄積領域２３および排出領域２４は、基板１６の表面側においてウェル領域２１内に形成されたｎ型の領域である。
【００２２】
蓄積領域２３は、生成領域２２と蓄積領域２３との間にウェル領域２１が配置されるように形成される。排出領域２４は、生成領域２２と排出領域２４との間にウェル領域２１が配置されるように形成される。
【００２３】
転送電極２５は、基板１６の表面における生成領域２２と蓄積領域２３との間の領域と、絶縁膜２７（例えば、酸化シリコン）を挟んで対向するように配置された電極である。排出電極２６は、基板１６の表面における生成領域２２と排出領域２４との間の領域と、絶縁膜２８を挟んで対向するように配置された電極である。
【００２４】
受光素子１２は、ウェル領域３１、生成領域３２、蓄積領域３３、排出領域３４、転送電極３５および排出電極３６を備える。
ウェル領域３１は、基板１６内における表面側に形成されたｎ型の領域である。
【００２５】
生成領域３２、蓄積領域３３および排出領域３４は、基板１６の表面側においてウェル領域３１内に形成されたｐ型の領域である。
蓄積領域３３は、生成領域３２と蓄積領域３３との間にウェル領域３１が配置されるように形成される。排出領域３４は、生成領域３２と排出領域３４との間にウェル領域３１が配置されるように形成される。
【００２６】
転送電極３５は、基板１６の表面における生成領域３２と蓄積領域３３との間の領域と、絶縁膜３７を挟んで対向するように配置された電極である。排出電極３６は、基板１６の表面における生成領域３２と排出領域３４との間の領域と、絶縁膜３８を挟んで対向するように配置された電極である。
【００２７】
信号出力回路１３は、トランジスタ４１と、コンデンサ４２と、トランジスタ４３，４４と、出力端子４５とを備える。
トランジスタ４１は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電源ＶＲに接続されるとともに、ソースが蓄積領域２３，３３に接続され、ゲートが検出駆動部６に接続される。コンデンサ４２は、一端がトランジスタ４１のソースに接続されるとともに、他端が接地される。
【００２８】
トランジスタ４３は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電源ＶＤＤに接続されるとともに、ソースがトランジスタ４４を介して出力端子４５に接続されており、ソースフォロア回路を構成している。
【００２９】
トランジスタ４４は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインがトランジスタ４３に接続されるとともに、ソースが出力端子４５に接続されており、受光デバイス１０からの出力をオン／オフするためのスイッチである。
【００３０】
排出領域２４は電源ＶＤＤに接続され、転送電極２５および排出電極２６は検出駆動部６に接続される。排出領域３４は接地され、転送電極３５および排出電極３６は検出駆動部６に接続される。
【００３１】
図３に示すように、生成領域２２，３２における断面深さ方向Ｄｄ（図２を参照）の不純物濃度分布と接合深さは、互いに一致するように構成されている。また、ウェル領域２１，３１における断面深さ方向Ｄｄの不純物濃度分布と接合深さは、互いに一致するように構成されている。
【００３２】
次に、距離計測装置１の距離演算部７が行う距離計測の原理を説明する。図４に示すように、光源２から照射された照射光が物体で反射し、物体で反射した反射光が距離計測装置１の光検出部３で受光された場合に、照射光が照射されてから反射光が受光されるまでの位相遅れがφであるとする。
【００３３】
そして光検出部３は、照射光の位相０，π／２，π，３π／２に同期させたタイミングで受光することで、各タイミングの電子または正孔を蓄積する。
具体的には、光検出部３は、位相０と位相πとの間（位相範囲Ｒ１を参照）と、位相π／２と位相３π／２との間（位相範囲Ｒ２を参照）と、位相πと位相２πとの間（位相範囲Ｒ３を参照）と、３π／２と位相５π／２との間（位相範囲Ｒ４を参照）で受光する。
【００３４】
位相０と位相πとの間、位相π／２と位相３π／２との間、位相πと位相２πとの間、３π／２と位相５π／２との間で蓄積された電荷量をそれぞれ、Ｑｓ１，Ｑｓ２，Ｑｓ３，Ｑｓ４と表記すると、位相遅れφは下式（１）で表される。
【００３５】
φ＝  ａｒｃｔａｎ−１｛（Ｑｓ１−Ｑｓ３）／（Ｑｓ２−Ｑｓ４）｝  ・・・（１）
そして、照射光の変調周波数をｆｍ、光速をｃと表記すると、物体までの距離Ｌは下式（２）で表される。
【００３６】
Ｌ＝  （ｃ×φ）／（４π×ｆｍ）  ・・・（２）
次に、（Ｑｓ１−Ｑｓ３）を検出するために受光デバイス１０により行われる動作を説明する。この動作は、二次元行列状に配列されている受光デバイス１０のうち、奇数列に配列されている受光デバイス１０により行われる。
【００３７】
図５に示すように、変調周波数ｆｍの照射光Ｌｉは、発光周期がＴｍ（＝１／ｆｍ）でありパルス幅が（Ｔｍ／２）であるパルスレーザ光である。そして受光デバイス１０は、照射光Ｌｉが物体で反射した反射光Ｌｒと、受光デバイス１０の外部から照射される外光Ｌｏとを同時に受光する。
【００３８】
まず、照射光Ｌｉの照射を開始する前に、検出駆動部６は、リセット信号としてトランジスタ４１のゲートにオン電圧を印加し（時刻ｔ０における「リセット」を参照）、トランジスタ４１をオン状態にすることにより、電子正孔結合部Ｐｃ（図２を参照）の電位を電源ＶＲの電圧にリセットする。電子正孔結合部Ｐｃは、トランジスタ４１とコンデンサ４２とが接続される点である。さらに検出駆動部６は、電子排出信号として排出電極２６にオン電圧を印加する（時刻ｔ０における「電子排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、生成領域２２内の電子を排出する（図６の矢印Ｍ１を参照）。同様に、検出駆動部６は、正孔排出信号として、排出電極３６にオン電圧を印加する（時刻ｔ０における「正孔排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、生成領域３２内の正孔を排出する（図６の矢印Ｍ２を参照）。
【００３９】
その後、検出駆動部６は、トランジスタ４１のゲートにオフ電圧を印加する（時刻ｔ１における「リセット」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、電子正孔結合部Ｐｃの電位をゼロ点Ｚ０に保持する（時刻ｔ１における「画素出力」を参照）。
【００４０】
次に、照射光Ｌｉの位相が０になるタイミング（時刻ｔ２を参照）から、位相がπになるタイミング（時刻ｔ３を参照）までの期間Ｔ１において、検出駆動部６は、電子転送信号として転送電極２５にオン電圧を印加するとともに、排出電極２６にオフ電圧を印加する（時刻ｔ２〜ｔ３における「電子転送」と「電子排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域２２で発生した電子を電子正孔結合部Ｐｃへ転送する（図７の矢印Ｍ３を参照）。また、この期間Ｔ１において、検出駆動部６は、転送電極３５にオフ電圧を印加するとともに、正孔排出信号として排出電極３６にオン電圧を印加する（時刻ｔ２〜ｔ３における「正孔転送」と「正孔排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域３２で発生した正孔を排出する（図７の矢印Ｍ４を参照）。
【００４１】
この期間Ｔ１において反射光Ｌｒおよび外光Ｌｏにより生成領域２２で発生した電子の電荷量をそれぞれＱｓ１およびＱｂと表記すると、電子正孔結合部Ｐｃへ転送された電子の総電荷量Ｑ１は、下式（３）で表される。
【００４２】
Ｑ１＝  Ｑｓ１＋Ｑｂ  ・・・（３）
次に、照射光Ｌｉの位相がπになるタイミング（時刻ｔ３を参照）から、位相が２πになるタイミング（時刻ｔ４を参照）までの期間Ｔ２において、検出駆動部６は、転送電極２５にオフ電圧を印加するとともに、電子排出信号として排出電極２６にオン電圧を印加する（時刻ｔ３〜ｔ４における「電子転送」と「電子排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域２２で発生した電子を排出する（図８の矢印Ｍ５を参照）。また、この期間Ｔ２において、検出駆動部６は、正孔転送信号として転送電極３５にオン電圧を印加するとともに、排出電極３６にオフ電圧を印加する（時刻ｔ３〜ｔ４における「正孔転送」と「正孔排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域３２で発生した正孔を電子正孔結合部Ｐｃへ転送する（図８の矢印Ｍ６を参照）。
【００４３】
この期間Ｔ２において反射光Ｌｒおよび外光Ｌｏにより生成領域３２で発生した正孔の電荷量をそれぞれＱｓ３およびＱｂと表記すると、電子正孔結合部Ｐｃへ転送された正孔の総電荷量Ｑ３は、下式（４）で表される。
【００４４】
Ｑ３＝  Ｑｓ３＋Ｑｂ  ・・・（４）
電子正孔結合部Ｐｃへ転送された電子と正孔の極性は互いに逆であるため、電子正孔結合部Ｐｃにおいて電子と正孔は再結合する。このため、電子正孔結合部Ｐｃに残留するキャリアの電荷量は、（Ｑ１−Ｑ３）である（時刻ｔ４における「画素出力」を参照）。（Ｑ１−Ｑ３）は、式（３），（４）を用いて、下式（５）で表される。
【００４５】
（Ｑ１−Ｑ３）＝（Ｑｓ１＋Ｑｂ）−（Ｑｓ３＋Ｑｂ）＝Ｑｓ１−Ｑｓ３  ・・・（５）
そして、照射光Ｌｉの位相が０になるタイミング（時刻ｔ２を参照）から、位相が２πになるタイミング（時刻ｔ４を参照）までに行われる上述の動作を１回の検出動作として、受光デバイス１０は、所定回数Ｎの検出動作を繰り返し行う。図５は、時刻ｔ５で２回目の検出動作が終了し、時刻ｔ６で（Ｎ−１）回目の検出動作が終了し、時刻ｔ７でＮ回目の検出動作が終了することを示している（時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７における「画素出力」を参照）。
【００４６】
Ｎ回目の検出動作が終了した後に電子正孔結合部Ｐｃに残留するキャリアの電荷量ＱＮ１は、下式（６）で表される（時刻ｔ７における「画素出力」を参照）。
ＱＮ１＝Ｎ×（Ｑ１−Ｑ３）＝Ｎ×（Ｑｓ１−Ｑｓ３）  ・・・（６）
次に、（Ｑｓ２−Ｑｓ４）を検出するために受光デバイス１０により行われる動作を説明する。この動作は、二次元行列状に配列されている受光デバイス１０のうち、偶数列に配列されている受光デバイス１０により行われる。
【００４７】
図９に示すように、照射光Ｌｉの位相がπ／２になるタイミング（時刻ｔ１１を参照）から、位相が３π／２になるタイミング（時刻ｔ１２を参照）までの期間Ｔ１１において、検出駆動部６は、転送電極２５にオン電圧を印加するとともに排出電極２６にオフ電圧を印加する（時刻ｔ１１〜ｔ１２における「電子転送」と「電子排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域２２で発生した電子を電子正孔結合部Ｐｃへ転送する。また、この期間Ｔ１１において、検出駆動部６は、転送電極３５にオフ電圧を印加するとともに排出電極３６にオン電圧を印加する（時刻ｔ１１〜ｔ１２における「正孔転送」と「正孔排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域３２で発生した正孔を排出する。
【００４８】
この期間Ｔ１１において反射光Ｌｒおよび外光Ｌｏにより生成領域２２で発生した電子の電荷量をそれぞれＱｓ２およびＱｂと表記すると、電子正孔結合部Ｐｃへ転送された電子の総電荷量Ｑ２は、下式（７）で表される。
【００４９】
Ｑ２＝  Ｑｓ２＋Ｑｂ  ・・・（７）
次に、照射光Ｌｉの位相が３π／２になるタイミング（時刻ｔ１２を参照）から、位相が５π／２になるタイミング（時刻ｔ１３を参照）までの期間Ｔ１２において、検出駆動部６は、転送電極２５にオフ電圧を印加するとともに排出電極２６にオン電圧を印加する（時刻ｔ１２〜ｔ１３における「電子転送」と「電子排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域２２で発生した電子を排出する。また、この期間Ｔ１２において、検出駆動部６は、転送電極３５にオン電圧を印加するとともに排出電極３６にオフ電圧を印加する（時刻ｔ１２〜ｔ１３における「正孔転送」と「正孔排出」を参照）。これにより、受光デバイス１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域３２で発生した正孔を電子正孔結合部Ｐｃへ転送する。
【００５０】
この期間Ｔ１２において反射光Ｌｒおよび外光Ｌｏにより生成領域３２で発生した正孔の電荷量をそれぞれＱｓ４およびＱｂと表記すると、電子正孔結合部Ｐｃへ転送された正孔の総電荷量Ｑ４は、下式（８）で表される。
【００５１】
Ｑ４＝  Ｑｓ４＋Ｑｂ  ・・・（８）
期間Ｔ１１と期間Ｔ１２の検出動作により電子正孔結合部Ｐｃに残留するキャリアの電荷量は、（Ｑ２−Ｑ４）である。（Ｑ２−Ｑ４）は、式（７），（８）を用いて、下式（９）で表される。
【００５２】
（Ｑ２−Ｑ４）＝（Ｑｓ２＋Ｑｂ）−（Ｑｓ４＋Ｑｂ）＝Ｑｓ２−Ｑｓ４  ・・・（９）
そして、照射光Ｌｉの位相がπ／２になるタイミングから、位相が５π／２になるタイミングまでに行われる上述の動作を１回の検出動作として、受光デバイス１０は、所定回数Ｎの検出動作を繰り返し行う。
【００５３】
Ｎ回目の検出動作が終了した後に電子正孔結合部Ｐｃに残留するキャリアの電荷量ＱＮ２は、下式（１０）で表される。
ＱＮ２＝Ｎ×（Ｑ２−Ｑ４）＝Ｎ×（Ｑｓ２−Ｑｓ４）  ・・・（１０）
このように構成された受光デバイス１０は、ｐ型のウェル領域２１と、生成領域２２と、蓄積領域２３と、転送電極２５と、ｎ型のウェル領域３１と、生成領域３２と、蓄積領域３３と、転送電極３５とを備える。
【００５４】
ウェル領域２１は、ｐ型の基板１６に形成される。生成領域２２は、ウェル領域２１内において、ｎ型で形成され、入射した光に応じて、電子を内部に発生させる。蓄積領域２３は、ウェル領域２１内において、ｎ型で形成され、生成領域２２との間にウェル領域２１を挟んで生成領域２２と接触しないように配置される。転送電極２５は、基板１６の上方において、絶縁膜２７を介して生成領域２２と蓄積領域２３との間の領域に配置される。
【００５５】
ウェル領域３１は、基板１６に形成される。生成領域３２は、ウェル領域３１内において、ｐ型で形成され、入射した光に応じて、正孔を内部に発生させる。蓄積領域３３は、ウェル領域３１内において、ｐ型で形成され、生成領域３２との間にウェル領域３１を挟んで生成領域３２と接触しないように配置される。転送電極３５は、基板１６の上方において、絶縁膜３７を介して生成領域３２と蓄積領域３３との間の領域に配置される。
【００５６】
そして受光デバイス１０では、蓄積領域２３と蓄積領域３３とが電気的に接続されている。
このように構成された受光デバイス１０は、光が入射することにより生成領域２２において電子が発生した場合に、転送電極２５に印加される電圧に応じて、生成領域２２内の電子を蓄積領域２３へ転送するか否かを制御することができる。同様に、受光デバイス１０は、光が入射することにより生成領域３２において正孔が発生した場合に、転送電極３５に印加される電圧に応じて、生成領域３２内の正孔を蓄積領域３３へ転送するか否かを制御することができる。
【００５７】
また受光デバイス１０では、蓄積領域２３と蓄積領域３３とが電気的に接続されており、且つ、蓄積領域２３に蓄積される電子と蓄積領域３３に蓄積される正孔の極性は互いに逆である。このため、蓄積領域２３と蓄積領域３３とが接続される電子正孔結合部Ｐｃでは、互いに同数の電子と正孔とが再結合して消滅する。
【００５８】
そして受光デバイス１０は、図１０に示すように、反射光と外光の両方が入射する場合に生成領域２２で発生した電子を蓄積領域２３へ転送し、図１１に示すように、反射光と外光のうち外光のみが入射する場合に生成領域３２で発生した正孔を蓄積領域３３へ転送するようすることができる。この場合に、電子正孔結合部Ｐｃにおいて、外光が入射することで発生した数の電子と正孔を再結合で消滅させることができ、反射光が入射することで発生した数の電子を電子正孔結合部Ｐｃに残留させることができる。
【００５９】
したがって、受光デバイス１０は、外光の影響が除去された状態の光検出信号を出力することができ、光検出出力が飽和するのを抑制することができる。
また受光デバイス１０は、排出領域２４と、排出電極２６と、排出領域３４と、排出電極３６とを備える。
【００６０】
排出領域２４は、ウェル領域２１内において、ｎ型で形成され、生成領域２２との間にウェル領域２１を挟んで生成領域２２と接触しないように配置される。排出電極２６は、基板１６の上方において、絶縁膜２８を介して生成領域２２と排出領域２４との間の領域に配置される。排出領域３４は、ウェル領域３１内において、ｐ型で形成され、生成領域３２との間にウェル領域３１を挟んで生成領域３２と接触しないように配置される。排出電極３６は、基板１６の上方において、絶縁膜３８を介して生成領域３２と排出領域３４との間の領域に配置される。
【００６１】
これにより、受光デバイス１０は、光が入射することにより生成領域２２において電子が発生した場合に、排出電極２６に印加される電圧に応じて、生成領域２２内の電子を排出電極２６へ転送するか否かを制御することができる。同様に、受光デバイス１０は、光が入射することにより生成領域３２において正孔が発生した場合に、排出電極３６に印加される電圧に応じて、生成領域３２内の正孔を排出領域３４へ転送するか否かを制御することができる。
【００６２】
このため、受光デバイス１０は、図１１に示すように、反射光と外光のうち外光のみが入射する場合に生成領域２２で発生した電子を排出領域２４へ転送し、図１０に示すように、反射光と外光の両方が入射する場合に生成領域３２で発生した正孔を排出領域３４へ転送するようすることができる。
【００６３】
そして受光デバイス１０では、排出領域２４と排出領域３４とが電気的に接続されていない。これにより、受光デバイス１０は、排出領域２４に蓄積された電子と、排出領域３４に蓄積された正孔とを、不要なキャリアとして受光デバイス１０の外部へ排出することが可能となる。
【００６４】
また受光デバイス１０では、ウェル領域２１、生成領域２２、蓄積領域２３および排出領域２４はそれぞれ、ウェル領域３１、生成領域３２、蓄積領域３３および排出領域３４と、断面深さ方向Ｄｄの不純物濃度分布と接合深さが一致している。これにより、同じエネルギーを有する光が受光素子１１および受光素子１２に入射したときに発生する単位面積当りの電子および正孔の数を、受光素子１１と受光素子１２とで一致させることができる。
【００６５】
また光検出部３は、複数の受光デバイス１０を二次元行列状に配列することで構成されている。これにより、光検出部３は、照射光を反射した物体を二次元画像として検出することができる。
【００６６】
また検出駆動部６は、奇数列に配列されている受光デバイス１０について、光源２から変調周波数ｆｍで照射された照射光Ｌｉの位相が０になるタイミングから、位相がπになるタイミングまでの期間Ｔ１において、転送電極２５および排出電極３６にオン電圧を印加し、排出電極２６および転送電極３５にオフ電圧を印加する。さらに検出駆動部６は、奇数列に配列されている受光デバイス１０について、照射光Ｌｉの位相がπになるタイミングから、位相が２πになるタイミングまでの期間Ｔ２において、転送電極２５および排出電極３６にオフ電圧を印加し、排出電極２６および転送電極３５にオン電圧を印加する。したがって、電子正孔結合部Ｐｃに残留するキャリアの電荷量は、上式（５）で表される。
【００６７】
また検出駆動部６は、偶数列に配列されている受光デバイス１０について、照射光Ｌｉの位相がπ／２になるタイミングから、位相が３π／２になるタイミングまでの期間Ｔ１１において、転送電極２５および排出電極３６にオン電圧を印加し、排出電極２６および転送電極３５にオフ電圧を印加する。さらに検出駆動部６は、偶数列に配列されている受光デバイス１０について、照射光Ｌｉの位相が３π／２になるタイミングから、位相が５π／２になるタイミングまでの期間Ｔ１２において、転送電極２５および排出電極３６にオフ電圧を印加し、排出電極２６および転送電極３５にオン電圧を印加する。したがって、電子正孔結合部Ｐｃに残留するキャリアの電荷量は、上式（９）で表される。
【００６８】
これにより、距離演算部７は、上式（１），（２）に基づいて、物体までの距離を算出することができる。
また検出駆動部６は、期間Ｔ１と期間Ｔ２に奇数列に配列されている受光デバイス１０で行われる動作と、期間Ｔ１１と期間Ｔ１２に偶数列に配列されている受光デバイス１０で行われる動作をそれぞれ、１回の検出動作として、Ｎ回の検出動作を奇数列に配列されている受光デバイス１０と偶数列に配列されている受光デバイス１０に繰り返し行わせる。これにより、電子正孔結合部Ｐｃに残留するキャリアがＮ回分積算されるため、受光デバイス１０の光検出信号の出力レベルを大きくすることができ、ノイズの影響を低減することができる。
【００６９】
以上説明した実施形態において、ウェル領域２１は本発明における第１ウェル領域、生成領域２２は本発明における第１生成領域、蓄積領域２３は本発明における第１蓄積領域、転送電極２５は本発明における第１電極である。
【００７０】
また、ウェル領域３１は本発明における第２ウェル領域、生成領域３２は本発明における第２生成領域、蓄積領域３３は本発明における第２蓄積領域、転送電極３５は本発明における第２電極である。
【００７１】
また、排出領域２４は本発明における第３蓄積領域、排出電極２６は本発明における第３電極、排出領域３４は本発明における第４蓄積領域、排出電極３６は本発明における第４電極、光検出部３は本発明における光検出装置である。
【００７２】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００７３】
第２実施形態の距離計測装置１は、光検出部３が受光デバイス１０の代わりに受光デバイス１１０を備える点が第１実施形態と異なる。
受光デバイス１１０は、図１２に示すように、受光素子１１１と、受光素子１１２と、信号出力回路１１３と、信号出力回路１１４とを備える。
【００７４】
受光素子１１１，１１２は、ｐ型の半導体（本実施形態ではシリコン）からなる基板１１６の表面に互いに隣接して形成される。
受光素子１１１は、ウェル領域１２１、生成領域１２２、蓄積領域１２３，１２４および転送電極１２５，１２６を備える。
【００７５】
ウェル領域１２１は、基板１１６内における表面側に形成されたｐ型の領域である。
生成領域１２２および蓄積領域１２３，１２４は、基板１１６の表面側においてウェル領域１２１内に形成されたｎ型の領域である。蓄積領域１２３，１２４は、生成領域１２２と受光素子１１２との間に配置される。
【００７６】
転送電極１２５は、基板１１６の表面における生成領域１２２と蓄積領域１２３との間の領域と、絶縁膜１２７を挟んで対向するように配置された電極である。転送電極１２６は、基板１１６の表面における生成領域１２２と蓄積領域１２４との間の領域と、絶縁膜１２８を挟んで対向するように配置された電極である。
【００７７】
受光素子１１２は、ウェル領域１３１、生成領域１３２、蓄積領域１３３，１３４および転送電極１３５，１３６を備える。
ウェル領域１３１は、基板１１６内における表面側に形成されたｎ型の領域である。
【００７８】
生成領域１３２および蓄積領域１３３，１３４は、基板１１６の表面側においてウェル領域１３１内に形成されたｐ型の領域である。蓄積領域１３３，１３４は、生成領域１３２と受光素子１１１との間に配置される。
【００７９】
転送電極１３５は、基板１１６の表面における生成領域１３２と蓄積領域１３３との間の領域と、絶縁膜１３７を挟んで対向するように配置された電極である。転送電極１３６は、基板１１６の表面における生成領域１３２と蓄積領域１３４との間の領域と、絶縁膜１３８を挟んで対向するように配置された電極である。
【００８０】
図１３に示すように、ウェル領域１３１、生成領域１３２、蓄積領域１３３，１３４および転送電極１３５，１３６はそれぞれ、受光素子１１１と受光素子１１２との境界となる直線状の境界線Ｌｓを対称軸として、ウェル領域１２１、生成領域１２２、蓄積領域１２３，１２４および転送電極１２５，１２６と線対称となるように配置されている。
【００８１】
信号出力回路１１３は、図１２に示すように、トランジスタ１４１と、コンデンサ１４２と、トランジスタ１４３，１４４と、出力端子１４５とを備える。
トランジスタ１４１は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電源ＶＲに接続されるとともに、ソースが蓄積領域１２３，１３３に接続され、ゲートが検出駆動部６に接続される。コンデンサ１４２は、一端がトランジスタ１４１のソースに接続されるとともに、他端が接地される。
【００８２】
トランジスタ１４３は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電源ＶＤＤに接続されるとともに、ソースがトランジスタ１４４を介して出力端子１４５に接続されており、ソースフォロア回路を構成している。
【００８３】
トランジスタ１４４は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインがトランジスタ１４３に接続されるとともに、ソースが出力端子１４５に接続されており、受光デバイス１１０からの出力をオン／オフするためのスイッチである。
【００８４】
信号出力回路１１４は、トランジスタ１５１と、コンデンサ１５２と、トランジスタ１５３，１５４と、出力端子１５５とを備える。
トランジスタ１５１は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電源ＶＲに接続されるとともに、ソースが蓄積領域１２４，１３４に接続され、ゲートが検出駆動部６に接続される。コンデンサ１５２は、一端がトランジスタ１５１のソースに接続されるとともに、他端が接地される。
【００８５】
トランジスタ１５３は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電源ＶＤＤに接続されるとともに、ソースがトランジスタ１５４を介して出力端子１５５に接続されており、ソースフォロア回路を構成している。
【００８６】
トランジスタ１５４は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインがトランジスタ１５３に接続されるとともに、ソースが出力端子１５５に接続されており、受光デバイス１１０からの出力をオン／オフするためのスイッチである。
【００８７】
次に、（Ｑｓ１−Ｑｓ３）を検出するために受光デバイス１１０により行われる動作を説明する。図１４に示すように、照射光Ｌｉの位相が０になるタイミング（時刻ｔ２１を参照）から、位相がπになるタイミング（時刻ｔ２２を参照）までの期間Ｔ２１において、検出駆動部６は、転送電極１２５にオン電圧を印加するとともに転送電極１２６にオフ電圧を印加する（時刻ｔ２１〜ｔ２２における「電子転送１」と「電子転送２」を参照）。これにより、受光デバイス１１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域１２２で発生した電子を電子正孔結合部Ｐｃ１へ転送する。電子正孔結合部Ｐｃ１は、トランジスタ１４１とコンデンサ１４２とが接続される点である。
【００８８】
また、この期間Ｔ２１において、検出駆動部６は、転送電極１３５にオフ電圧を印加するとともに転送電極１３６にオン電圧を印加する（時刻ｔ２１〜ｔ２２における「正孔転送１」と「正孔転送２」を参照）。これにより、受光デバイス１１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域１３２で発生した正孔を電子正孔結合部Ｐｃ２へ転送する。電子正孔結合部Ｐｃ２は、トランジスタ１５１とコンデンサ１５２とが接続される点である。
【００８９】
この期間Ｔ２１において反射光Ｌｒおよび外光Ｌｏにより生成領域１２２で発生した電子の電荷量をそれぞれＱｓ１およびＱｂと表記すると、電子正孔結合部Ｐｃ１へ転送された電子の総電荷量Ｑ１は、上式（３）で表される（時刻ｔ２１〜ｔ２２における「電子キャリア１」を参照）。同様に、期間Ｔ２１において、電子正孔結合部Ｐｃ２へ転送された正孔の総電荷量Ｑ１は、上式（３）で表される（時刻ｔ２１〜ｔ２２における「正孔キャリア２」を参照）。
【００９０】
次に、照射光Ｌｉの位相がπになるタイミング（時刻ｔ２２を参照）から、位相が２πになるタイミング（時刻ｔ２３を参照）までの期間Ｔ２２において、検出駆動部６は、転送電極１２５にオフ電圧を印加するとともに転送電極１２６にオン電圧を印加する（時刻ｔ２２〜ｔ２３における「電子転送１」と「電子転送２」を参照）。これにより、受光デバイス１１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域１２２で発生した電子を電子正孔結合部Ｐｃ２へ転送する。
【００９１】
また、この期間Ｔ２２において、検出駆動部６は、転送電極１３５にオン電圧を印加するとともに転送電極１３６にオフ電圧を印加する（時刻ｔ２２〜ｔ２３における「正孔転送１」と「正孔転送２」を参照）。これにより、受光デバイス１１０は、反射光Ｌｒと外光Ｌｏにより生成領域１３２で発生した正孔を電子正孔結合部Ｐｃ１へ転送する。
【００９２】
この期間Ｔ２２において反射光Ｌｒおよび外光Ｌｏにより生成領域１２２で発生した正孔の電荷量をそれぞれＱｓ３およびＱｂと表記すると、電子正孔結合部Ｐｃ１へ転送された電子の総電荷量Ｑ３は、上式（４）で表される（時刻ｔ２２〜ｔ２３における「正孔キャリア１」を参照）。同様に、期間Ｔ２２において、電子正孔結合部Ｐｃ２へ転送された電子の総電荷量Ｑ３は、上式（４）で表される（時刻ｔ２２〜ｔ２３における「電子キャリア２」を参照）。
【００９３】
電子正孔結合部Ｐｃ１，Ｐｃ２へ転送された電子と正孔の極性は互いに逆であるため、電子正孔結合部Ｐｃ１，Ｐｃ２において電子と正孔は再結合する。このため、電子正孔結合部Ｐｃ１，Ｐｃ２に残留するキャリアの電荷量は、（Ｑ１−Ｑ３）である（時刻ｔ２３における「画素出力１」と「画素出力２」を参照）。（Ｑ１−Ｑ３）は、上式（５）で表される。
【００９４】
そして、照射光Ｌｉの位相が０になるタイミング（時刻ｔ２１を参照）から、位相が２πになるタイミング（時刻ｔ２３を参照）までに行われる上述の動作を１回の検出動作として、受光デバイス１１０は、所定回数Ｎの検出動作を繰り返し行う。図１２は、時刻ｔ２４で２回目の検出動作が終了し、時刻ｔ２５でＮ回目の検出動作が終了することを示している（時刻ｔ２４，ｔ２５における「画素出力１」と「画素出力２」を参照）。
【００９５】
Ｎ回目の検出動作が終了した後に電子正孔結合部Ｐｃ１，Ｐｃ２に残留するキャリアの電荷量ＱＮ１は、上式（６）で表される（時刻ｔ２５における「画素出力１」と「画素出力２」を参照）。
【００９６】
（Ｑｓ２−Ｑｓ４）を検出するために受光デバイス１１０により行われる動作については、検出動作を開始する位相が異なる以外は、（Ｑｓ１−Ｑｓ３）と基本的動作が同一であるため、説明を省略する。
【００９７】
このように構成された受光デバイス１１０は、ｐ型のウェル領域１２１と、生成領域１２２と、蓄積領域１２３と、転送電極１２５と、ｎ型のウェル領域１３１と、生成領域１３２と、蓄積領域１３３と、転送電極１３５とを備える。
【００９８】
ウェル領域１２１は、ｐ型の基板１１６に形成される。生成領域１２２は、ウェル領域１２１内において、ｎ型で形成され、入射した光に応じて、電子を内部に発生させる。蓄積領域１２３は、ウェル領域１２１内において、ｎ型で形成され、生成領域１２２との間にウェル領域１２１を挟んで生成領域１２２と接触しないように配置される。転送電極１２５は、基板１１６の上方において、絶縁膜１２７を介して生成領域１２２と蓄積領域１２３との間の領域に配置される。
【００９９】
ウェル領域１３１は、基板１１６に形成される。生成領域１３２は、ウェル領域１３１内において、ｐ型で形成され、入射した光に応じて、正孔を内部に発生させる。蓄積領域１３３は、ウェル領域１３１内において、ｐ型で形成され、生成領域１３２との間にウェル領域１３１を挟んで生成領域１３２と接触しないように配置される。転送電極１３５は、基板１１６の上方において、絶縁膜１３７を介して生成領域１３２と蓄積領域１３３との間の領域に配置される。
【０１００】
そして受光デバイス１１０では、蓄積領域１２３と蓄積領域１３３とが電気的に接続されている。
このように構成された受光デバイス１１０は、光が入射することにより生成領域１２２において電子が発生した場合に、転送電極１２５に印加される電圧に応じて、生成領域１２２内の電子を蓄積領域１２３へ転送するか否かを制御することができる。同様に、受光デバイス１１０は、光が入射することにより生成領域１３２において正孔が発生した場合に、転送電極１３５に印加される電圧に応じて、生成領域１３２内の正孔を蓄積領域１３３へ転送するか否かを制御することができる。
【０１０１】
また受光デバイス１１０では、蓄積領域１２３と蓄積領域１３３とが電気的に接続されており、且つ、蓄積領域１２３に蓄積される電子と蓄積領域１３３に蓄積される正孔の極性は互いに逆である。このため、蓄積領域１２３と蓄積領域１３３とが接続される電子正孔結合部Ｐｃ１では、互いに同数の電子と正孔とが再結合して消滅する。
【０１０２】
そして受光デバイス１１０は、反射光と外光の両方が入射する場合に蓄積領域２３で発生した電子を蓄積領域１２３へ転送し、反射光と外光のうち外光のみが入射する場合に生成領域１３２で発生した正孔を蓄積領域１３３へ転送するようすることができる。この場合に、電子正孔結合部Ｐｃ１において、外光が入射することで発生した数の電子と正孔を再結合で消滅させることができ、反射光が入射することで発生した数の電子を電子正孔結合部Ｐｃに残留させることができる。
【０１０３】
したがって、受光デバイス１１０は、外光の影響が除去された状態の光検出信号を出力することができ、光検出出力が飽和するのを抑制することができる。
また受光デバイス１１０は、蓄積領域１２４と、転送電極１２６と、蓄積領域１３４と、転送電極１３６とを備える。
【０１０４】
蓄積領域１２４は、ウェル領域１２１内において、ｎ型で形成され、生成領域１２２との間にウェル領域１２１を挟んで生成領域１２２と接触しないように配置される。転送電極１２６は、基板１１６の上方において、絶縁膜１２８を介して生成領域１２２と蓄積領域１２４との間の領域に配置される。蓄積領域１３４は、ウェル領域１３１内において、ｐ型で形成され、生成領域１３２との間にウェル領域１３１を挟んで生成領域１３２と接触しないように配置される。転送電極１３６は、基板１１６の上方において、絶縁膜１３８を介して生成領域１３２と蓄積領域１３４との間の領域に配置される。
【０１０５】
これにより、受光デバイス１１０は、光が入射することにより生成領域１２２において電子が発生した場合に、転送電極１２６に印加される電圧に応じて、生成領域１２２内の電子を蓄積領域１２４へ転送するか否かを制御することができる。同様に、受光デバイス１１０は、光が入射することにより生成領域１３２において正孔が発生した場合に、転送電極１３６に印加される電圧に応じて、生成領域１３２内の正孔を蓄積領域１３４へ転送するか否かを制御することができる。
【０１０６】
このため、受光デバイス１１０は、反射光と外光のうち外光のみが入射する場合に生成領域１２２で発生した電子を蓄積領域１２４へ転送し、反射光と外光の両方が入射する場合に生成領域１３２で発生した正孔を蓄積領域１３４へ転送するようすることができる。
【０１０７】
そして受光デバイス１１０では、蓄積領域１２４と蓄積領域１３４とが電気的に接続されている。これにより、受光デバイス１１０は、電子正孔結合部Ｐｃ２において、外光が入射することで発生した数の電子と正孔を再結合で消滅させることができ、反射光が入射することで発生した数の正孔を電子正孔結合部Ｐｃ２に残留させることができる。
【０１０８】
このため、受光デバイス１１０は、電子正孔結合部Ｐｃ１に残留した電子により得られる光検出信号と、電子正孔結合部Ｐｃ２に残留した正孔により得られる光検出信号とを加算することにより、受光デバイス１０の光検出信号の出力レベルを大きくすることができ、ノイズの影響を低減することができる。
【０１０９】
また、ウェル領域１２１、生成領域１２２、蓄積領域１２３，１２４および転送電極１２５，１２６はそれぞれ、ウェル領域１３１、生成領域１３２、蓄積領域１３３，１３４および転送電極１３５，１３６と、ウェル領域１２１とウェル領域１３１とが接する境界線Ｌｓを対称軸として線対称となるように配置されている。これにより、受光デバイス１１０のレイアウト設計を容易にすることができる。
【０１１０】
以上説明した実施形態において、ウェル領域１２１は本発明における第１ウェル領域、生成領域１２２は本発明における第１生成領域、蓄積領域１２３は本発明における第１蓄積領域、転送電極１２５は本発明における第１電極である。
【０１１１】
また、ウェル領域１３１は本発明における第２ウェル領域、生成領域１３２は本発明における第２生成領域、蓄積領域１３３は本発明における第２蓄積領域、転送電極１３５は本発明における第２電極である。
【０１１２】
また、蓄積領域１２４は本発明における第３蓄積領域、転送電極１２６は本発明における第３電極、蓄積領域１３４は本発明における第４蓄積領域、転送電極１３６は本発明における第４電極である。
【０１１３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
（変形例１）
例えば上記第１実施形態では、１個の受光デバイス１０を１個の画素として、複数の画素を二次元行列状に配列するものを示した。このように複数の画素を二次元行列状に配列する場合に、図１５に示すように、互いに隣接する２個の受光デバイス１０で、排出領域２４と排出領域３４を共有するようにしてもよい。これにより、排出領域２４と排出領域３４が共有される分、光検出部３の面積を縮小することができる。
【０１１４】
（変形例２）
また上記第１実施形態では、期間Ｔ１において、生成領域２２で発生した電子を電子正孔結合部Ｐｃへ転送し、期間Ｔ２において、生成領域３２で発生した正孔を電子正孔結合部Ｐｃへ転送するものを示した。すなわち、上記第１実施形態では、領域２１がｐ型の領域であり、領域２２，２３，２４がｎ型の領域であり、領域３１がｎ型の領域であり、領域３２，３３，３４がｐ型の領域であるものを示した。しかし、領域２１がｎ型の領域であり、領域２２，２３，２４がｐ型の領域であり、領域３１がｐ型の領域であり、領域３２，３３，３４がｎ型の領域であるようにしてもよい。この場合には、図１６に示すように、期間Ｔ１において、生成領域２２で発生した正孔を電子正孔結合部Ｐｃへ転送し（時刻ｔ２〜ｔ３における「正孔キャリア」を参照）、期間Ｔ２において、生成領域３２で発生した電子を電子正孔結合部Ｐｃへ転送する（時刻ｔ２〜ｔ３における「電子キャリア」を参照）。
【０１１５】
（変形例３）
また上記第１実施形態では、信号出力回路１３を構成するトランジスタ４１，４３，４４がＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴであるものを示したが、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用いるようにしてもよい。具体的には、図１７に示すように、上記第１実施形態の受光デバイス１０において、信号出力回路１３の代わりに、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ５１，５３，５４とコンデンサ５２と出力端子５５とを備えた信号出力回路１５を備えるようにしてもよい。
【０１１６】
（変形例４）
また上記第２実施形態では、生成領域１２２と生成領域１３２との間に、蓄積領域１２３，１２４，１３３，１３４と、転送電極１２５，１２６，１３５，１３６が配置されているものを示した。しかし、図１８に示すように、蓄積領域１２４および転送電極１２６が、生成領域１２２を挟んで蓄積領域１２３および転送電極１２５とは反対側に配置されるようにしてもよい。同様に、蓄積領域１３４および転送電極１３６が、生成領域１３２を挟んで蓄積領域１３３および転送電極１３５とは反対側に配置されるようにしてもよい。
【０１１７】
（変形例５）
また上記第１実施形態では、受光素子１１と受光素子１２の両方を動作させるものを示したが、受光素子１１と受光素子１２の何れか一方を動作させるようにしてもよい。具体的には、転送電極２５および転送電極３５のうち、一方の転送電極に常時オン電圧を印加し、他方の転送電極に常時オフ電圧を印加する。これにより、生成領域２２で発生した電子、または、生成領域３２で発生した正孔の何れか一方が、電子正孔結合部Ｐｃへ転送される。このため、受光デバイス１０は、反射光と外光の両方を受光した場合の輝度（すなわち、外光の影響が除去されていない場合の輝度）を示す輝度信号を出力することができる。
【０１１８】
（変形例６）
また上記第２実施形態では、期間Ｔ２１と期間Ｔ２２とで、転送電極１２５，１２６，１３５，１３６に印加する電圧を切り替えるものを示した。しかし、転送電極１２５および転送電極１３５のうち、一方の転送電極に常時オン電圧を印加し、他方の転送電極に常時オフ電圧を印加するようにしてもよい。これにより、生成領域１２２で発生した電子、または、生成領域１３２で発生した正孔の何れか一方が、電子正孔結合部Ｐｃ１へ転送される。このため、受光デバイス１１０は、反射光と外光の両方を受光した場合の輝度を示す輝度信号を、信号出力回路１１３から出力することができる。この場合には、転送電極１２６および転送電極１３６のうち、一方の転送電極に常時オン電圧を印加し、他方の転送電極に常時オフ電圧を印加するようにしてもよい。但し、転送電極１２５に常時オン電圧が印加されている場合には、転送電極１３６に常時オン電圧を印加し、転送電極１３５に常時オン電圧が印加されている場合には、転送電極１２６に常時オン電圧を印加する。これにより、生成領域１２２で発生した電子、または、生成領域１３２で発生した正孔の何れか一方が、電子正孔結合部Ｐｃ２へ転送される。このため、受光デバイス１１０は、反射光と外光の両方を受光した場合の輝度を示す輝度信号を、信号出力回路１１４から出力することができる。
【０１１９】
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【符号の説明】
【０１２０】
１…距離計測装置、３…光検出部、１０…受光デバイス、１６…基板、２１…ウェル領域、２２…生成領域、２３…蓄積領域、２５…転送電極、２７…絶縁膜、３１…ウェル領域、３２…生成領域、３３…蓄積領域、３５…転送電極、３７…絶縁膜、１１０…受光デバイス、１１６…基板、１２１…ウェル領域、１２２…生成領域、１２３…蓄積領域、１２５…転送電極、１２７…絶縁膜、１３１…ウェル領域、１３２…生成領域、１３３…蓄積領域、１３５…転送電極、１３７…絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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