JP2015027019A - Solid state imaging apparatus used for three-dimensional shape measurement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置に関し、特に三次元形状計測に使用される固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device used for three-dimensional shape measurement.
従来の固体撮像装置としては、各撮像画素毎に光電変換用のフォトダイオードと、このフォトダイオードに蓄積した光電子の転送、選択、増幅、リセットを行う各種MOSトランジスタを設けたMOS型固体撮像装置(以下、CMOSイメージセンサ)が提案されている。 As a conventional solid-state imaging device, a MOS-type solid-state imaging device including a photodiode for photoelectric conversion for each imaging pixel and various MOS transistors for transferring, selecting, amplifying, and resetting photoelectrons accumulated in the photodiode ( Hereinafter, a CMOS image sensor) has been proposed.
図1は、CMOSイメージセンサにおける従来の画素部の構成例を示す回路図、図2は、CMOSイメージセンサにおける従来の駆動回路構成例を示す概念図、図3は、図1に示す画素部の動作例を示すタイミングチャートである。
この図1は、フォトダイオード1に蓄積した光電子を垂直信号線2に出力するまでの構成を示している。
1 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional pixel portion in a CMOS image sensor, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration example of a conventional drive circuit in a CMOS image sensor, and FIG. 3 is a diagram of the pixel portion shown in FIG. It is a timing chart which shows an operation example.
FIG. 1 shows a configuration until photoelectrons accumulated in the photodiode 1 are output to the vertical signal line 2.
そして、図1のように、フォトダイオード1の周辺には、4つのMOSトランジスタ3、4、5、6が設けられている。
フォトダイオード1側から、まず、転送トランジスタ3、リセットトランジスタ4、増幅トランジスタ5、選択トランジスタ6が設けられ、リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5のドレイン側には駆動電源(以下、VDD)、リセットトランジスタ4のソースと転送トランジスタ3のドレインおよび増幅トランジスタ5のゲートは接続され、それらの間にはフローティングディフュージョン部(以下、FD)7が設けられている。
As shown in FIG. 1, four MOS transistors 3, 4, 5, and 6 are provided around the photodiode 1.
First, a transfer transistor 3, a reset transistor 4, an amplification transistor 5, and a selection transistor 6 are provided from the photodiode 1 side. A drive power supply (hereinafter referred to as VDD) and a reset transistor 4 are provided on the drain side of the reset transistor 4 and the amplification transistor 5. Are connected to the drain of the transfer transistor 3 and the gate of the amplification transistor 5, and a floating diffusion portion (hereinafter referred to as FD) 7 is provided between them.
転送トランジスタ3のゲートには行方向の各々の画素の転送トランジスタ3を接続する転送トランジスタ配線8より転送パルスが入力され、リセットトランジスタ4のゲートには行方向の各々の画素のリセットトランジスタ4を接続するリセットトランジスタ配線9よりリセットパルスが入力され、選択トランジスタ6のゲートには行方向の各々の画素の選択トランジスタ6を接続する選択トランジスタ配線10より選択パルスが入力されている。
このような構成において、選択トランジスタ6をONすると、増幅トランジスタ5と撮像部外の定電流源がソースフォロアを組むので、垂直信号線2の電位は、増幅トランジスタ5のゲート電圧すなわちFD部7の電位に追従した値となる。この値が画素の出力となる。
A transfer pulse is input to the gate of the transfer transistor 3 from the transfer transistor wiring 8 that connects the transfer transistor 3 of each pixel in the row direction, and the reset transistor 4 of each pixel in the row direction is connected to the gate of the reset transistor 4. A reset pulse is inputted from the reset transistor wiring 9 to be selected, and a selection pulse is inputted to the gate of the selection transistor 6 from the selection transistor wiring 10 connecting the selection transistor 6 of each pixel in the row direction.
In such a configuration, when the selection transistor 6 is turned on, the amplification transistor 5 and the constant current source outside the imaging unit form a source follower, so that the potential of the vertical signal line 2 is the gate voltage of the amplification transistor 5, that is, the FD portion 7. The value follows the potential. This value is the pixel output.
次に、図3に基づいて従来の画素部における駆動方法について説明する。
まず、図3の横軸に示す「t10」のタイミングでは、PD1に光電子を蓄積する。
次に、「t11」のタイミングで選択トランジスタ配線10を介してj行目の選択トランジスタパルスSELjを入力し、選択トランジスタ6をONする。
そして、「t12」のタイミングでリセットトランジスタ4にリセットトランジスタ配線9を介してj行目のリセットパルスRXjを入力し、FD部7をリセットする。
この後、「t13」に示す期間で、垂直信号線2の電位(リセット信号)を後段の図2に示す列出力回路11で取り込む。
そして、「t14」のタイミングで転送トランジスタ3に転送トランジスタ配線8を介してj行目の転送パルスTXjを入力し、PD1からFD部7に光電子を転送する。
Next, a driving method in the conventional pixel portion will be described with reference to FIG.
First, at the timing of “t10” shown on the horizontal axis of FIG. 3, photoelectrons are accumulated in PD1.
Next, the selection transistor pulse SELj in the j-th row is input through the selection transistor wiring 10 at the timing “t11”, and the selection transistor 6 is turned on.
Then, the reset pulse RXj in the j-th row is input to the reset transistor 4 via the reset transistor wiring 9 at the timing of “t12”, and the FD unit 7 is reset.
Thereafter, during the period indicated by “t13”, the potential (reset signal) of the vertical signal line 2 is captured by the column output circuit 11 shown in FIG.
Then, the transfer pulse TXj in the j-th row is input to the transfer transistor 3 via the transfer transistor wiring 8 at the timing of “t14”, and photoelectrons are transferred from the PD 1 to the FD unit 7.
この後、「t15」の期間で、再び垂直信号線12の電位(光信号)を後段の列出力回路11で取り込む
ここで、列出力回路11は、引き続いて取り込まれた2つの電圧を保持する回路であり、上記動作の場合は、上述したリセット信号の値と光信号の値を保持する。
上記動作により、j行目のリセット信号と光信号は列出力回路11に保持され、次に、「t16」の期間で、列出力回路11に保持されたj行目の各列のおのおのの信号は、順次画像信号として外部に出力される。
「t17」の期間は、j+1行目の駆動に関わる期間であり、j行目と同様である。
Thereafter, in the period “t15”, the potential (optical signal) of the vertical signal line 12 is captured again by the column output circuit 11 in the subsequent stage. Here, the column output circuit 11 holds the two voltages subsequently captured. In the case of the above operation, the circuit holds the above-described reset signal value and optical signal value.
Through the above operation, the reset signal and the optical signal in the j-th row are held in the column output circuit 11, and then each signal in each column in the j-th row held in the column output circuit 11 in the period “t16”. Are sequentially output to the outside as image signals.
The period “t17” is a period related to driving of the (j + 1) th row and is the same as that of the jth row.
各画素12の信号出力のための、リセットトランジスタパルスRX、転送トランジスタパルスTX、選択トランジスタパルスSELは、図2で示すタイミング発生回路13で生成され、行選択回路14を介して、各画素12の駆動を行う。 A reset transistor pulse RX, a transfer transistor pulse TX, and a selection transistor pulse SEL for signal output of each pixel 12 are generated by the timing generation circuit 13 shown in FIG. Drive.
上述のようなCMOSイメージセンサを用いた三次元形状測定が、例えば特許第4803568号で報告されている。図4、図5に光切断法による三次元形状計測の測定環境を示す。パターン光光源16からシート状の光18(シート光)を測定物体15に対して照射し、シート光18は測定物体15の三次元形状に応じてゆがむ。そのゆがみを上述のようなCMOSイメージセンサを搭載した撮像装置17でシート光照射画像を取得し、計算機等で三角測量の原理より測定物体15の三次元形状を求める。 For example, Japanese Patent No. 4803568 reports a three-dimensional shape measurement using a CMOS image sensor as described above. 4 and 5 show the measurement environment for three-dimensional shape measurement by the light cutting method. A sheet-like light 18 (sheet light) is emitted from the pattern light source 16 to the measurement object 15, and the sheet light 18 is distorted according to the three-dimensional shape of the measurement object 15. A sheet light irradiation image is acquired by the imaging device 17 equipped with the CMOS image sensor as described above for the distortion, and the three-dimensional shape of the measurement object 15 is obtained by the triangulation principle by a computer or the like.
上述のように、光切断法では、対象物体をシート光が走査する過程において、シート光が対象物体上を複数回照射し、それらの画像を複数枚取得し、それらの歪み量から対象物体の全体像である三次元形状を求める必要がある。 As described above, in the light cutting method, in the process of scanning the target object with the sheet light, the sheet light irradiates the target object a plurality of times, acquires a plurality of these images, and the distortion amount of the target object is obtained. It is necessary to obtain a three-dimensional shape that is an overall image.
このように、対象物体について複数回撮像する必要があることから、計測の迅速化のためには、各回の撮像に要する時間(1つの画像を得るたの時間)が短い方が望ましい。 Thus, since it is necessary to image the target object a plurality of times, in order to speed up the measurement, it is desirable that the time required for each imaging (time for obtaining one image) is short.
上述したことを鑑み、本発明は、三次元形状測定を迅速に行うことのできる三次元形状測定に用いる固体撮像装置を提供することである。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device used for three-dimensional shape measurement that can quickly perform three-dimensional shape measurement.
上記目的を達成するために、半導体基板上に、行列上に画素を配列し、前記画素に、光を信号電荷に変換して蓄積するフォトダイオードと、前記フォトダイオードに蓄積された電荷を電圧変換する第一の増幅トランジスタが配置され、前記画素の列ごとに、前記画素からの信号を受ける列信号出力線を具備し、前記画素の行ごとに、前記画素からの信号を受ける行信号出力線を具備し、前記列信号出力線で出力する前に、前記画素の信号を前記行信号出力線で出力し、前記半導体基板上に配置された行信号判定回路で読み出し行と非読み出し行を判定し、非読み出し行を読み出さないことを特徴とする。 In order to achieve the above object, pixels are arranged in a matrix on a semiconductor substrate, a photodiode that converts light into signal charges and accumulates in the pixels, and voltage conversion of charges accumulated in the photodiodes. And a column signal output line for receiving a signal from the pixel for each column of the pixels, and a row signal output line for receiving a signal from the pixel for each row of the pixels. Before outputting the signal on the column signal output line, outputting the pixel signal on the row signal output line, and determining a read row and a non-read row by a row signal determination circuit disposed on the semiconductor substrate. However, the non-reading row is not read.
本発明の固体撮像装置を用いた三次元形状計測装置によれば、測定物体の三次元情報を迅速に取得することができる。 According to the three-dimensional shape measuring apparatus using the solid-state imaging device of the present invention, three-dimensional information of the measurement object can be quickly acquired.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図4は、本発明のCMOSイメージセンサを用いた三次元形状計測の測定環境説明図であり、図5は、測定対象説明図である。測定環境は従来技術と同様で、パターン光光源16からシート状の光18(シート光)を測定物体15に対して照射し、シート光18は測定物体15の三次元形状に応じてゆがむ。そのゆがみを上述のようなCMOSイメージセンサを搭載した撮像装置17でシート光照射画像を取得し、計算機等で三角測量の原理より測定物体15の三次元形状を求める。本発明のCMOSイメージセンサは、撮像装置17に搭載されている。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a measurement environment for three-dimensional shape measurement using the CMOS image sensor of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a measurement object. The measurement environment is the same as in the prior art, and a sheet-like light 18 (sheet light) is irradiated from the pattern light source 16 to the measurement object 15, and the sheet light 18 is distorted according to the three-dimensional shape of the measurement object 15. A sheet light irradiation image is acquired by the imaging device 17 equipped with the CMOS image sensor as described above for the distortion, and the three-dimensional shape of the measurement object 15 is obtained by the triangulation principle by a computer or the like. The CMOS image sensor of the present invention is mounted on the imaging device 17.
図6は、図4、図5に示す撮像装置7の撮像装置概要説明図である。いわゆるカメラシステムと呼ばれる撮像装置であり、撮像装置には、測定物体からの反射光をCMOSイメージセンサ20へ集光させるためのレンズ19が搭載される。CMOSイメージセンサ20で光電変換された電圧信号は、CMOSイメージセンサから外部へ出力され、出力方式に応じて電圧信号を受ける側で調整する必要があるが、ここではFPGA(Field Programmable Gate Array)21で自由度の高い集積回路を示したが、カメラシステム専用に開発されたDSP(Digital
Signal Processing)等でも代用できる。このFPGA21ではCMOSイメージセンサの駆動設定の信号を送ることも可能である。次に、CMOSイメージセンサ20で取得した三次元情報を含む画像を撮像装置17の外部の三次元計算処理機へ送るために、FPGA21と三次元計算処理機23の入出力信号の整合性をとるための入出力インターフェース22が撮像装置17に搭載されている。三次元計算処理機23で計算された三次元情報はパソコンのモニタ24等で表示する。なお、図6は、本発明の撮像装置構成の一例である。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of the imaging device of the imaging device 7 shown in FIGS. 4 and 5. The imaging device is a so-called camera system, and a lens 19 for condensing the reflected light from the measurement object on the CMOS image sensor 20 is mounted on the imaging device. The voltage signal photoelectrically converted by the CMOS image sensor 20 is output to the outside from the CMOS image sensor and needs to be adjusted on the side receiving the voltage signal in accordance with the output method. Here, an FPGA (Field Programmable Gate Array) 21 is used. An integrated circuit with a high degree of freedom is shown, but a DSP (Digital) developed exclusively for camera systems
(Signal Processing) or the like can be substituted. The FPGA 21 can also send a drive setting signal for the CMOS image sensor. Next, in order to send an image including three-dimensional information acquired by the CMOS image sensor 20 to a three-dimensional computer processor outside the imaging device 17, input / output signals of the FPGA 21 and the three-dimensional computer processor 23 are matched. An input / output interface 22 is mounted on the imaging device 17. The three-dimensional information calculated by the three-dimensional computer 23 is displayed on a monitor 24 of a personal computer. FIG. 6 shows an example of the configuration of the imaging apparatus of the present invention.
図7に、本発明による第一の実施形態のCMOSイメージセンサ構成図を示す。このCMOSイメージセンサ構成図は、図6に示すCMOSイメージセンサ20の構成図を示している。図7において、図6と同様、各画素12のリセット信号と光信号は列出力回路11に読み出され、各画素12の信号出力のための、リセットトランジスタパルスRX、転送トランジスタパルスTX、選択トランジスタパルスSELは、図7で示すタイミング発生回路13で生成され、行選択回路14を介して、各画素12の駆動を行う。 FIG. 7 shows a configuration diagram of a CMOS image sensor according to the first embodiment of the present invention. This CMOS image sensor block diagram is a block diagram of the CMOS image sensor 20 shown in FIG. In FIG. 7, as in FIG. 6, the reset signal and the optical signal of each pixel 12 are read out to the column output circuit 11, and a reset transistor pulse RX, a transfer transistor pulse TX, a selection transistor for signal output of each pixel 12 are displayed. The pulse SEL is generated by the timing generation circuit 13 shown in FIG. 7 and drives each pixel 12 via the row selection circuit 14.
図7において、図6と異なる個所は、従来は列方向にのみの信号出力であるが、本発明では、行方向への出力構成を設けている点、行出力回路の信号を判定するための判定回路を設けている点、判定結果を出力するための出力線を設けている点である。それぞれの構成については、駆動方法に沿って説明する。 In FIG. 7, the difference from FIG. 6 is the conventional signal output only in the column direction. However, in the present invention, the output configuration in the row direction is provided, and the signal of the row output circuit is determined. The determination circuit is provided, and the output line for outputting the determination result is provided. Each configuration will be described along the driving method.
図5の測定対象を撮影すると、シート光18が測定物体15に応じて、図7の各画素12に入射される。シート光18が入射された三次元情報画素25は、2次元状に配置された画素12のうち、一部の画素にとどまり、三次元形状測定に必要な情報は三次元情報画素25のみである。本発明の特徴は、三次元形状に必要な情報を保持する三次元情報画素25を選択的に読み出すことで、CMOSイメージセンサの駆動速度の大幅な向上と、計算処理に必要なデータが大幅な減少による計算機への処理負荷の大幅な低減である。 When the measurement object of FIG. 5 is photographed, the sheet light 18 is incident on each pixel 12 of FIG. 7 according to the measurement object 15. The three-dimensional information pixel 25 on which the sheet light 18 is incident is limited to a part of the two-dimensionally arranged pixels 12, and only the three-dimensional information pixel 25 is necessary for the three-dimensional shape measurement. . A feature of the present invention is that by selectively reading out the three-dimensional information pixel 25 that holds information necessary for the three-dimensional shape, the driving speed of the CMOS image sensor is greatly improved and the data necessary for the calculation processing is greatly increased. This greatly reduces the processing load on the computer.
2次元状に配置された画素12の全画素の情報を行出力回路26に一斉に読み出し、三次元情報画素25を含む行と含まない行を選択的に判定する手段として、各画素12から行出力回路26へ信号を出力するための水平信号線27、三次元情報画素25を含む行と含まない行を判定する判定回路28、画素駆動のタイミングにあわせて各行の判定を順次判定するために各行には判定スイッチ(RJ)29が設けられ、タイミング発生回路から選択された行は判定スイッチ29をONし、行信号は判定回路28へ伝わり判定される。三次元情報画素25を含む行は従来技術と同手段により列出力回路11を介して信号を出力し、含まない画素はスキップされる。このとき、どの行が出力されたかを三次元計算処理機23に伝えるための選択行番号出力線30が設けられる。本発明に関わる構成、駆動について、詳細に説明する。 Information from all the pixels 12 of the pixels 12 arranged in a two-dimensional manner is simultaneously read out to the row output circuit 26, and the row from each pixel 12 is selected as a means for selectively judging the row including the three-dimensional information pixel 25 and the row not including it. A horizontal signal line 27 for outputting a signal to the output circuit 26, a determination circuit 28 for determining a row including the 3D information pixel 25 and a row not including the three-dimensional information pixel 25, and sequentially determining the determination of each row in accordance with the pixel driving timing. Each row is provided with a determination switch (RJ) 29. The row selected from the timing generation circuit turns ON the determination switch 29, and the row signal is transmitted to the determination circuit 28 for determination. A row including the three-dimensional information pixel 25 outputs a signal via the column output circuit 11 by the same means as in the conventional technique, and a pixel not including the pixel is skipped. At this time, a selected row number output line 30 is provided for informing the 3D computer 23 which row has been output. The configuration and driving according to the present invention will be described in detail.
図8に、本発明における第一の実施形態に関わる画素構成図を示す。図7の画素12および三次元情報画素25は共に同じ回路構成を保有し、それらの画素構成図が図8である。図8は、図1の従来の画素部構成例同様に、フォトダイオード1に蓄積した光電子を垂直信号線2および水平信号線27に出力するまでの構成を示している。 FIG. 8 shows a pixel configuration diagram according to the first embodiment of the present invention. Both the pixel 12 and the three-dimensional information pixel 25 in FIG. 7 have the same circuit configuration, and FIG. 8 shows a pixel configuration diagram thereof. FIG. 8 shows a configuration until photoelectrons accumulated in the photodiode 1 are output to the vertical signal line 2 and the horizontal signal line 27 as in the conventional pixel unit configuration example of FIG.
フォトダイオード1の周辺には、5つのMOSトランジスタ3、4、5、6、31が設けられている。フォトダイオード1側から、まず、転送トランジスタ3、リセットトランジスタ4、増幅トランジスタ5、選択トランジスタ6、行出力用増幅トランジスタ31が設けられ、リセットトランジスタ4および増幅トランジスタ5のドレイン側にはVDD、リセットトランジスタ4のソースと転送トランジスタ3のドレイン、増幅トランジスタ5のゲートおよび行出力用PMOS増幅トランジスタ31のゲートは接続され、それらの間にはFD7が設けられている。 Around the photodiode 1, five MOS transistors 3, 4, 5, 6, 31 are provided. A transfer transistor 3, a reset transistor 4, an amplifying transistor 5, a selection transistor 6, and a row output amplifying transistor 31 are provided from the photodiode 1 side. VDD and a reset transistor are provided on the drain side of the reset transistor 4 and the amplifying transistor 5. 4 and the drain of the transfer transistor 3, the gate of the amplification transistor 5, and the gate of the row output PMOS amplification transistor 31 are connected, and an FD 7 is provided therebetween.
転送トランジスタ3のゲートには行方向の各々の画素の転送トランジスタ3を接続する転送トランジスタ配線8より転送パルスが入力され、リセットトランジスタ4のゲートには行方向の各々の画素のリセットトランジスタ4を接続するリセットトランジスタ配線9よりリセットパルスが入力され、選択トランジスタ6のゲートには行方向の各々の画素の選択トランジスタ6を接続する選択トランジスタ配線10より選択パルスが入力されている。
このような構成において、選択トランジスタ6をONすると、増幅トランジスタ5と撮像部外の定電流源がソースフォロアを組むので、垂直信号線2の電位は、増幅トランジスタ5のゲート電圧すなわちFD部7の電位に追従した値となる。この値が画素の出力となる。
A transfer pulse is input to the gate of the transfer transistor 3 from the transfer transistor wiring 8 that connects the transfer transistor 3 of each pixel in the row direction, and the reset transistor 4 of each pixel in the row direction is connected to the gate of the reset transistor 4. A reset pulse is inputted from the reset transistor wiring 9 to be selected, and a selection pulse is inputted to the gate of the selection transistor 6 from the selection transistor wiring 10 connecting the selection transistor 6 of each pixel in the row direction.
In such a configuration, when the selection transistor 6 is turned on, the amplification transistor 5 and the constant current source outside the imaging unit form a source follower, so that the potential of the vertical signal line 2 is the gate voltage of the amplification transistor 5, that is, the FD portion 7. The value follows the potential. This value is the pixel output.
図1の従来の画素部の構成例との違いは、行出力用の行出力用PMOS増幅トランジスタ31と水平信号線27が設けられていることである。このとき、この行出力用PMOS増幅トランジスタ31がPMOSで構成されていることにより、三次元情報画素25の出力レベルは三次元情報を保持しない画素12よりもHighレベルになることが特徴である。 The difference from the configuration example of the conventional pixel portion of FIG. 1 is that a row output PMOS amplifying transistor 31 and a horizontal signal line 27 are provided for row output. At this time, since the row output PMOS amplifying transistor 31 is composed of PMOS, the output level of the three-dimensional information pixel 25 is higher than that of the pixel 12 that does not hold the three-dimensional information.
FD部7は、リセットトランジスタ4でリセットされると、Highレベルにリセットされ、フォトダイオード1に蓄積された電荷を転送トランジスタ3でFDへ転送されると光信号に応じて、FD7のレベルはHighからLowへ変位する。つまり、光信号をもつ画素のFD7のレベルは、光信号をもたない画素のFD7のレベルより低くなる。NMOS構成の増幅トランジスタ5のソースは列出力回路11とソースフォロア接続されており、信号出力線2の電位は、増幅トランジスタ5のゲートに接続されているFD7の電位に応じて変化し、FD7の電位が高いと信号出力線2の電位は高くなり、電位が低いと信号出力線2の電位は低くなる。したがって、光信号をもつ画素の出力レベルは、光信号を持たない画素の出力レベルより低くなる。 When the reset transistor 4 resets the FD unit 7, the FD unit 7 is reset to a high level, and when the charge accumulated in the photodiode 1 is transferred to the FD by the transfer transistor 3, the level of the FD 7 is high according to the optical signal. From low to low. That is, the FD7 level of the pixel having the optical signal is lower than the FD7 level of the pixel having no optical signal. The source of the NMOS amplification transistor 5 is source-follower connected to the column output circuit 11, and the potential of the signal output line 2 changes according to the potential of the FD 7 connected to the gate of the amplification transistor 5. When the potential is high, the potential of the signal output line 2 becomes high, and when the potential is low, the potential of the signal output line 2 becomes low. Therefore, the output level of the pixel having the optical signal is lower than the output level of the pixel not having the optical signal.
水平信号線27には行方向に、画素12の行出力用PMOS増幅トランジスタ31のソースが複数接続されている。シート光18が入射されている三次元情報画素25の情報を得るためには、シート光18が入射されていない通常画素12よりも、三次元情報画素25からの出力レベルを高くする必要がある。NMOSの増幅トランジスタを行出力用の増幅トランジスタに採用した場合、前述のとおり、三次元情報画素25の出力レベルがシート光18の入射されていない通常画素12よりも出力レベルが低くなってしまうため、本発明の第一の実施形態では行出力用増幅トランジスタにはPMOSを採用している。PMOSトランジスタのソースフォロアは、ゲート電圧が高いとソース出力が低くなるという、すでに説明したNMOSソースフォロアとは逆特性となる。 A plurality of sources of the row output PMOS amplifying transistors 31 of the pixels 12 are connected to the horizontal signal line 27 in the row direction. In order to obtain information of the three-dimensional information pixel 25 on which the sheet light 18 is incident, the output level from the three-dimensional information pixel 25 needs to be higher than that of the normal pixel 12 on which the sheet light 18 is not incident. . When the NMOS amplification transistor is employed as the row output amplification transistor, the output level of the three-dimensional information pixel 25 is lower than that of the normal pixel 12 on which the sheet light 18 is not incident, as described above. In the first embodiment of the present invention, PMOS is adopted as the row output amplification transistor. The source follower of the PMOS transistor has a reverse characteristic to the NMOS source follower described above, in which the source output is lowered when the gate voltage is high.
図9で本発明における第一の実施形態のタイミングチャートを説明する。まず、図9の横軸に示す「t20」のタイミングで、全画素のリセットトランジスタ4にリセットトランジスタ配線9を介してリセットパルスRXallを入力し、FD7をリセットする。「t21」のタイミングで全画素の転送トランジスタ3に転送トランジスタ配線8を介して転送パルスTXallを入力し、全画素のPD1から全画素のFD7に光電子を転送する。この動作により、全画素のFD部には光信号に応じた電位が保持される。 The timing chart of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, at the timing of “t20” shown on the horizontal axis of FIG. 9, the reset pulse RXall is input to the reset transistors 4 of all the pixels through the reset transistor wiring 9 to reset the FD7. At the timing of “t21”, the transfer pulse TXall is input to the transfer transistors 3 of all the pixels via the transfer transistor wiring 8, and the photoelectrons are transferred from the PD1 of all the pixels to the FD7 of all the pixels. By this operation, the potential corresponding to the optical signal is held in the FD portions of all the pixels.
図7には、画素配列として、行方向にはi列からi+6列と、列方向にはj行からj+6行を示しているが、2次元状に配列された多数の画素のうちの一部を意味している。また、シート光18が入射されている三次元情報画素25は、i+2行〜i+4行に存在し、その他のi行、i+1行、i+5行、i+6行には三次元情報画素25は存在しない。図9の「t21」のタイミングで全画素のFD7に光信号に応じた電位が保持され、行出力用PMOS増幅トランジスタ31および水平信号線27を介して、各行の信号が行出力回路26に伝達する。前述したとおり、三次元情報画素25が存在する行の信号レベルは高く、存在しない行の信号レベルは低くなる。続いて、三次元情報画素25を存在する行を判定する判定期間へ移行する。 FIG. 7 shows the pixel arrangement from i columns to i + 6 columns in the row direction and j rows to j + 6 rows in the column direction, but some of the many pixels arranged two-dimensionally. Means. The three-dimensional information pixels 25 on which the sheet light 18 is incident exist in the i + 2 to i + 4 rows, and the three-dimensional information pixels 25 do not exist in the other i rows, i + 1 rows, i + 5 rows, and i + 6 rows. The potential corresponding to the optical signal is held in the FDs 7 of all the pixels at the timing of “t21” in FIG. 9, and the signal of each row is transmitted to the row output circuit 26 via the row output PMOS amplification transistor 31 and the horizontal signal line 27. To do. As described above, the signal level of the row where the three-dimensional information pixel 25 is present is high, and the signal level of the row where the three-dimensional information pixel 25 is not present is low. Subsequently, the process proceeds to a determination period for determining a row in which the three-dimensional information pixel 25 exists.
「t22」のタイミングでは、j行目の判定を行う。タイミング発生回路13からj行目の判定スイッチRJjのスイッチONする信号が送られ、行出力回路26に伝達されているj行目の行出力レベルは判定回路28へ伝達し、三次元情報画素25を含むか判定される。図7で示す通り、ここではj行目に三次元情報画素を含まないため、j行目には三次元情報画素を含まないと判定され、次の行の判定へうつる。「t23」のタイミングでは、j+1行目の判定を行われ、j行目同様三次元情報画素を含まないので、次の行の判定へうつる。「t24」のタイミングでは、j+2行目の判定を行われ、図7に示す通り、j+2行目には三次元情報画素25を含んでおり、j+2行目の読み出し動作へ移る。「t+24」からj+3行目の判定タイミング「t25」の駆動詳細については、図10の本発明における第一の実施形態の三次元情報保持行のタイミングチャートで詳細説明する。 At the timing of “t22”, the determination on the j-th row is performed. A signal for turning on the determination switch RJj of the j-th row is sent from the timing generation circuit 13, and the row output level of the j-th row transmitted to the row output circuit 26 is transmitted to the determination circuit 28, and the three-dimensional information pixel 25 is transmitted. Is included. As shown in FIG. 7, here, since the three-dimensional information pixel is not included in the j-th row, it is determined that the three-dimensional information pixel is not included in the j-th row, and the next row is determined. At the timing of “t23”, the determination on the (j + 1) th row is performed, and since the three-dimensional information pixels are not included like the jth row, the determination is made on the next row. At the timing of “t24”, the determination of the j + 2th row is performed. As shown in FIG. 7, the j + 2th row includes the three-dimensional information pixel 25, and the operation shifts to the reading operation of the j + 2th row. Details of driving from the determination timing “t25” on the j + 3th row from “t + 24” will be described in detail in the timing chart of the three-dimensional information holding row of the first embodiment of the present invention in FIG.
図10内に示す「t24」のj行目の判定タイミングは、図9の「t24」と同タイミングを意味する。j+2行目に三次元情報画素25を含むと判定された後、j+2行目の画素信号を列出力回路11へ読み出す作業において、まず、「t30」のタイミングで読み出す行、ここではj+2行目の選択トランジスタ6に選択トランジスタ配線10を介して選択パルスSELj+2を入力する。このとき、すでにFD7には「t21」のタイミングでフォトダイオード1の光信号はFD7へ転送されており、垂直信号線2に光信号に応じた各画素の出力レベル伝わり、その出力レベルは列出力回路11へ伝わる。 The determination timing of the jth row of “t24” shown in FIG. 10 means the same timing as “t24” of FIG. After it is determined that the three-dimensional information pixel 25 is included in the j + 2 row, in the operation of reading the pixel signal of the j + 2 row to the column output circuit 11, first, the row read at the timing “t30”, here the j + 2 row A selection pulse SELj + 2 is input to the selection transistor 6 through the selection transistor wiring 10. At this time, the optical signal of the photodiode 1 has already been transferred to the FD 7 at the timing of “t21”, and the output level of each pixel corresponding to the optical signal is transmitted to the vertical signal line 2, and the output level is the column output. It is transmitted to the circuit 11.
列出力回路11の構成の一例については、図11の本発明における第一の実施形態の列出力回路構成図を用いて説明する。画素12からは2つの出力線がでており、行出力回路26へつながる水平信号線27と列出力回路11につながる垂直信号線2であることは前述のとおりである。列出力回路11には各列に光信号とリセット信号を保持するための光信号保持容量32とリセット信号保持容量33が配置されている。それらの容量はスイッチを介して垂直信号線2と接続されており、それぞれのスイッチはSHS(Sample Hold Signal)スイッチ34とSHR(Sample Hold Reset)スイッチ35であり、それらのスイッチをONすることで出力信号線2の信号レベルをそれぞれの保持容量に信号電位を保持する。保持された信号電位は、列選択スイッチ36をONすることで外部に出力され、列選択スイッチ36と容量との間には、電流源37、列回路内増幅トランジスタ38で構成された信号増幅用のソースフォロア接続がなされている。 An example of the configuration of the column output circuit 11 will be described with reference to the column output circuit configuration diagram of the first embodiment of the present invention shown in FIG. As described above, the pixel 12 has two output lines, which are the horizontal signal line 27 connected to the row output circuit 26 and the vertical signal line 2 connected to the column output circuit 11. The column output circuit 11 is provided with an optical signal holding capacitor 32 and a reset signal holding capacitor 33 for holding an optical signal and a reset signal in each column. These capacitors are connected to the vertical signal line 2 through switches, and each switch is an SHS (Sample Hold Signal) switch 34 and an SHR (Sample Hold Reset) switch 35. By turning on these switches, The signal potential of the signal level of the output signal line 2 is held in each holding capacitor. The held signal potential is output to the outside by turning on the column selection switch 36, and between the column selection switch 36 and the capacitor, a signal source configured by a current source 37 and an in-column amplification transistor 38 is used for signal amplification. Source follower connections are made.
図10の「t30」のタイミングで選択された行は、「t31」のタイミングで光信号に応じた各画素の出力レベルはSHSスイッチ34をONすることで光信号保持容量32に伝達され、次に「t32」のタイミングで、リセットトランジスタ4にリセットパルスRXj+2を入力することにより、FD7に蓄積されている光信号に応じた電荷はリセットされ、「t33」のタイミングでリセット信号に応じた各画素の出力レベルはSHRスイッチ35をONすることでリセット信号保持容量33に伝達される。これらの動作により、j+2行の各画素の光信号とリセット信号は、列出力回路11に伝達される。 In the row selected at the timing “t30” in FIG. 10, the output level of each pixel corresponding to the optical signal is transmitted to the optical signal holding capacitor 32 by turning on the SHS switch 34 at the timing “t31”. When the reset pulse RXj + 2 is input to the reset transistor 4 at the timing of “t32”, the charge corresponding to the optical signal stored in the FD 7 is reset, and each pixel corresponding to the reset signal at the timing of “t33” Is transmitted to the reset signal holding capacitor 33 when the SHR switch 35 is turned on. With these operations, the optical signal and the reset signal of each pixel in the j + 2 row are transmitted to the column output circuit 11.
列出力回路11に保持された光信号、リセット信号は、順次列選択スイッチ36をONすることにより、各列の信号は順次外部に出力される。たとえば、「t34」のタイミングでi列の光信号に応じた光信号保持容量32−1の信号を列選択スイッチ(HdecSi)36−1をONし外部へ出力し、「t35」のタイミングでi列のリセット信号に応じたリセット信号保持容量33−1の信号を列選択スイッチ(HdecRi)36−2をONし外部へ出力し、「t36」のタイミングでi+1列の光信号に応じた光信号保持容量32−2の信号を列選択スイッチ(HdecSi+1)36−3をONし外部へ出力し、「t37」のタイミングでi+1列のリセット信号に応じたリセット信号保持容量33−2の信号を列選択スイッチ(HdecRi+1)36−3をONし外部へ出力する。これらの駆動を各列に対して行うことで、j+2行目の全画素の光信号とリセット信号は外部へ出力され、次の「t25」のタイミングのj+3行の行判定へと進んでいき、上述と同様の駆動を、j+4行に対しては「t26」のタイミングで、j+5行に対しては「t27」のタイミングで、j+6行に対しては「t28」のタイミングで行う。各画素での電位ばらつきをキャンセルするために、外部回路もしくはCMOSイメージセンサ内に設けられた回路にて光信号とリセット信号の差分を求める。 The optical signal and the reset signal held in the column output circuit 11 are sequentially output to the outside by sequentially turning on the column selection switch 36. For example, the signal of the optical signal holding capacitor 32-1 corresponding to the optical signal in the i column at the timing of “t34” is turned ON by turning on the column selection switch (HdecSi) 36-1, and i at the timing of “t35”. The signal of the reset signal holding capacitor 33-1 corresponding to the column reset signal is output to the outside by turning on the column selection switch (HdecRi) 36-2, and the optical signal corresponding to the optical signal of the i + 1 column at the timing of “t36”. The column selection switch (HdecSi + 1) 36-3 is turned on to output the signal of the storage capacitor 32-2 to the outside, and the signal of the reset signal storage capacitor 33-2 corresponding to the reset signal of the i + 1 column at the timing "t37" The selection switch (HdecRi + 1) 36-3 is turned ON and output to the outside. By performing these driving operations for each column, the light signals and reset signals of all the pixels in the (j + 2) th row are output to the outside, and the process proceeds to the row determination in the (j + 3) th row at the next timing “t25”. The same driving as described above is performed at the timing “t26” for the j + 4 row, at the timing “t27” for the j + 5 row, and at the timing “t28” for the j + 6 row. In order to cancel the potential variation in each pixel, the difference between the optical signal and the reset signal is obtained by an external circuit or a circuit provided in the CMOS image sensor.
全画素を読み出す従来技術に比べて、三次元情報画素25を含む行のみを選択的に読み出すことで読み出し時間の高速化が行えることと、三次元計算に使用するデータ量を少なくできることが本発明の効果である。
三次元情報画素25を含む読み出された行が何行目であるかを三次元計算処理機23に伝えるために、図7のタイミング発生回路13から外部へ行番号を伝えるための、選択行番号出力線30が設けられている。
Compared to the conventional technique for reading all pixels, the present invention is capable of speeding up the reading time by selectively reading only the rows including the three-dimensional information pixels 25 and reducing the amount of data used for the three-dimensional calculation. It is an effect.
A selected row for transmitting a row number from the timing generation circuit 13 of FIG. 7 to the outside in order to inform the three-dimensional computer 23 of what row the read row including the three-dimensional information pixel 25 is. A number output line 30 is provided.
本発明の効果である高速化について一例を説明する。たとえば、24MHzのクロックでパルスを発生すれば、1パルスで判定される行判定期間、たとえば「t22」と「t23」の期間は、41nsec(=1sec/24M)となり、三次元情報画素25を含まない行は41nsecで判定を終え、次の行判定へ移行する。三次元情報画素25を含む行の読み出し期間、たとえば「t24」と「t25」の期間では、リセットパルスRX、SHSスイッチパルス、SHRスイッチパルス、行選択パルスSELおよび列選択スイッチパルスHdecが含まれるが、「t38」から「t39」のリセットパルスRX、SHSスイッチパルス、SHRスイッチパルス、行選択パルスSELの駆動は、各画素への駆動となり、通常数千nsec(数μsec)必要である。ここでは、「t38」から「t39」の期間は4000nsecとする。次に「t39」から「t25」の期間は各列の列選択スイッチ36へのパルスであるが、これは列出力回路内であり行判定期間同様、24MHzの1パルスで駆動することが可能である。パルスの数は画素配置の列数に依存し、例えば100x100の画素配置の場合、HdecSのパルス100パルスとHdecRのパルス100パルス合わせて、200パルスの期間が必要で、8200nsec(=41nsec×200パルス)となる。「t38」から「t39」の画素駆動時間4000nsecと「t39」から「t25」の出力期間8200nsecを合わせた、12200nsecの期間が、三次元情報画素25を含む行の読み出し期間となる。
つまり、本実施形態の構成によれば、三次元情報画素を含まない行の駆動期間41nsecは、含む行の駆動期間の約1/300倍になり、すべての画素を読み出すCMOSイメージセンサに比べて、大幅な高速化が可能となる。
An example of speeding up, which is an effect of the present invention, will be described. For example, if a pulse is generated with a clock of 24 MHz, the row determination period determined by one pulse, for example, the period of “t22” and “t23” is 41 nsec (= 1 sec / 24M), and includes the three-dimensional information pixel 25. The determination is made at 41 nsec for a line that does not exist, and the process proceeds to the next line determination. The readout period of the row including the three-dimensional information pixel 25, for example, the period “t24” and “t25” includes the reset pulse RX, the SHS switch pulse, the SHR switch pulse, the row selection pulse SEL, and the column selection switch pulse Hdec. , From “t38” to “t39”, the reset pulse RX, SHS switch pulse, SHR switch pulse, and row selection pulse SEL are driven to each pixel and usually require several thousand nsec (several μsec). Here, the period from “t38” to “t39” is 4000 nsec. Next, the period from “t39” to “t25” is a pulse to the column selection switch 36 of each column, but this is in the column output circuit and can be driven by one pulse of 24 MHz as in the row determination period. is there. The number of pulses depends on the number of columns in the pixel arrangement. For example, in the case of a 100 × 100 pixel arrangement, a total of 200 pulses is required for the HdecS pulse and the HdecR pulse of 100 pulses, and 8200 nsec (= 41 nsec × 200 pulses). ) A period of 12200 nsec, which is a combination of the pixel drive time 4000 nsec from “t38” to “t39” and the output period 8200 nsec from “t39” to “t25”, is the readout period of the row including the three-dimensional information pixels 25.
That is, according to the configuration of the present embodiment, the drive period 41 nsec of the row not including the three-dimensional information pixel is approximately 1/300 times as long as the drive period of the including row, compared with the CMOS image sensor that reads all the pixels. , A significant speedup is possible.
図12に、本発明による第二の実施形態の画素部の構成図を示す。図8に示された第一の実施形態との違いは、行出力用増幅トランジスタが、NMOSで構成された行出力用NMOS増幅トランジスタ39を使用していることである。第一の実施形態で説明したとおり、NMOS構成の増幅トランジスタでは、シート光が入射された三次元情報保持画素25からの行出力レベルがシート光の入射されていない画素25より電圧が低くなってしまい、三次元情報保持画素25を含む行判定ができない。第一の実施形態では行出力用PMOS増幅トランジスタを使うことで、電圧反転する構成を提案しているが、第二の実施形態では、NMOS構成の行出力用NMOS増幅トランジスタ39のゲートとFD7との間に信号反転用インバーター40を配置することで、三次元情報保持画素25の行出力レベルがシート光の入射されていない画素25より電圧が高くなるようにしている。 FIG. 12 shows a configuration diagram of a pixel unit according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment shown in FIG. 8 is that the row output amplifying transistor uses a row output NMOS amplifying transistor 39 composed of NMOS. As described in the first embodiment, in the amplification transistor having the NMOS configuration, the voltage of the row output level from the three-dimensional information holding pixel 25 on which the sheet light is incident is lower than that of the pixel 25 on which the sheet light is not incident. Therefore, row determination including the three-dimensional information holding pixel 25 cannot be performed. In the first embodiment, a configuration in which the voltage is inverted by using the row output PMOS amplifying transistor is proposed. However, in the second embodiment, the gate of the NMOS configuration row amplifying NMOS amplifying transistor 39, the FD7, By arranging the signal inversion inverter 40 between the two, the row output level of the three-dimensional information holding pixel 25 is set higher than that of the pixel 25 on which no sheet light is incident.
本実施形態の構成によれば、行出力用NMOS増幅トランジスタ40を使用する効果として、画素内に構成されるその他のトランジスタである、転送トランジスタ3、リセットトランジスタ4、増幅トランジスタ5、選択トランジスタ6と同じNMOS構成にでき、これらトランジスタタイプの統一により、レイアウトの自由度が大きくなる。 According to the configuration of the present embodiment, as an effect of using the row output NMOS amplifying transistor 40, the transfer transistor 3, the reset transistor 4, the amplifying transistor 5, the selection transistor 6, which are other transistors configured in the pixel, The same NMOS configuration can be achieved, and the unification of these transistor types increases the degree of freedom in layout.
図13に、本発明における第三の実施形態のCMOSイメージセンサ構成図を示す。第一の実施形態で示した図7のCMOSセンサ構成図では、判定回路28を1つ配置し、各行の信号を順次判定回路28で判定する方式であったが、各行で判定する方式でも効果は同じである。図13は各行で判定するためのCMOSイメージセンサ構成図の一例を示しており、各行の水平信号線27は各行に配置された判定回路28に接続され、各行の信号から、その行に三次元情報画素25が存在するかを判定する。判定結果は、たとえば、フリップフロップ等で構成されたレジスタで保持され、マルチプレクサ42でタイミング発生回路13から各行を選択するための信号とレジスタ41で保持された判定結果のアンドをとり、三次元情報画素25を含むと判定された行については、読み出し動作にうつる。
画素構成、タイミングチャートは、第一および第二の実施形態で示されたものと同一であり、第三の実施形態は判定回路の配置場所が異なる。
FIG. 13 shows a configuration diagram of a CMOS image sensor according to the third embodiment of the present invention. In the CMOS sensor configuration diagram of FIG. 7 shown in the first embodiment, one determination circuit 28 is arranged and the signal of each row is sequentially determined by the determination circuit 28. However, the method of determining each row is also effective. Are the same. FIG. 13 shows an example of a configuration diagram of a CMOS image sensor for determination in each row. A horizontal signal line 27 in each row is connected to a determination circuit 28 arranged in each row, and the signal in each row is three-dimensionally displayed in that row. It is determined whether the information pixel 25 exists. The determination result is held in, for example, a register composed of flip-flops, etc., and a signal for selecting each row from the timing generation circuit 13 by the multiplexer 42 and the determination result held in the register 41 are taken and three-dimensional information is obtained. For the row determined to include the pixel 25, the read operation is performed.
The pixel configuration and timing chart are the same as those shown in the first and second embodiments, and the arrangement of the determination circuit is different in the third embodiment.
以上説明したように、本発明によれば、三次元情報を含む画素と含まない画素を判定するための行出力回路と行出力するための効果的な画素回路を構成し、三次元情報を含まないと判定された行については読み出しをスキップし、三次元情報を含む行のみを読み出すことにより、CMOSイメージセンサの高速化と三次元計算に使用されるデータの縮小化が実現できる。 As described above, according to the present invention, a row output circuit for determining a pixel including three-dimensional information and a pixel not including the three-dimensional information and an effective pixel circuit for outputting a row are configured to include three-dimensional information. By skipping the reading of the line determined to be absent and reading only the line including the three-dimensional information, the CMOS image sensor can be speeded up and the data used for the three-dimensional calculation can be reduced.
本発明の三次元形状測定に用いる固体撮像装置は、錠剤などの医療品、食品や工業製品などの計測対象物の表面の凹みやキズなどの三次元的欠陥を非接触で高速に検査する装置として有用であり、またトンネルのような構造物の三次元的欠陥を、車載することで高速に検査する装置としても有用である。 The solid-state imaging device used for the three-dimensional shape measurement of the present invention is a device that inspects three-dimensional defects such as dents and scratches on the surface of a measurement object such as a medical product such as a tablet or food or industrial product at high speed without contact. It is also useful as a device for inspecting a three-dimensional defect of a structure such as a tunnel at high speed by mounting it on a vehicle.
1 フォトダイオード
2 垂直信号線
3 転送トランジスタ
4 リセットトランジスタ
5 増幅トランジスタ
6 選択トランジスタ
7 フローティングディフュージョン(FD)
8 転送トランジスタ配線
9 リセットトランジスタ配線
10 選択トランジスタ配線
11 列出力回路
12 画素
13 タイミング発生回路
14 行選択回路
15 測定物体
16 パターン光光源
17 撮像装置
18 シート状の光(シート光)
19 レンズ
20 CMOSイメージセンサ
21 FPGA(Field Programmable Gate Array)
22 入出力インターフェース
23 三次元計算処理機
24 モニタ
25 三次元情報画素
26 行出力回路
27 水平信号線
28 判定回路
29 判定スイッチ(RJ)
30 選択行番号出力線
31 行出力用PMOS増幅トランジスタ
32 光信号保持容量
33 リセット信号保持容量
34 SHS(Sample Hold Signal)スイッチ
35 SHR(Sample Hold Reset)スイッチ
36 列選択スイッチ
37 電流源
38 列回路内増幅トランジスタ
39 行出力用NMOS増幅トランジスタ
40 信号反転用インバーター
41 レジスタ
42 マルチプレクサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photodiode 2 Vertical signal line 3 Transfer transistor 4 Reset transistor 5 Amplification transistor 6 Selection transistor 7 Floating diffusion (FD)
8 Transfer transistor wiring 9 Reset transistor wiring 10 Selection transistor wiring 11 Column output circuit 12 Pixel 13 Timing generation circuit 14 Row selection circuit 15 Measurement object 16 Pattern light source 17 Imaging device 18 Sheet-like light (sheet light)
19 Lens 20 CMOS Image Sensor 21 FPGA (Field Programmable Gate Array)
22 I / O interface 23 3D computer 24 Monitor 25 3D information pixel 26 Row output circuit 27 Horizontal signal line 28 Judgment circuit 29 Judgment switch (RJ)
30 Selected row number output line 31 PMOS amplifier transistor for row output 32 Optical signal holding capacitor 33 Reset signal holding capacitor 34 SHS (Sample Hold Signal) switch 35 SHR (Sample Hold Reset) switch 36 Column selection switch 37 Current source 38 In the column circuit Amplifier transistor 39 Row output NMOS amplifier transistor 40 Signal inversion inverter 41 Register 42 Multiplexer
Claims (7)
前記画素の列ごとに、前記画素からの信号を受ける列信号出力線を具備し、
前記画素の行ごとに、前記画素からの信号を受ける行信号出力線を具備し、
前記列信号出力線で出力する前に、前記画素の信号を前記行信号出力線で出力し、前記半導体基板上に配置された行信号判定回路で読み出し行と非読み出し行を判定し、前記列信号出力線で出力する際に、非読み出し行を読み出さないことを特徴とする固体撮像装置。
A pixel is arranged in a matrix on a semiconductor substrate, and a photodiode that converts light into signal charges and stores the pixel, and a first amplification transistor that converts the charge stored in the photodiodes into voltage are disposed on the pixels. And
Each column of pixels comprises a column signal output line for receiving a signal from the pixel,
A row signal output line for receiving a signal from the pixel is provided for each row of the pixels,
Before outputting the signal from the column signal output line, the pixel signal is output from the row signal output line, a row signal determination circuit disposed on the semiconductor substrate is used to determine a read row and a non-read row, and the column A solid-state imaging device, wherein a non-reading row is not read out when outputting through a signal output line.
The period necessary for determining the non-reading row is the sum of the period necessary for determining the reading row and the period necessary for reading the pixel signal of the reading row output from the column signal output line. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is shorter than 1/300.
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising means for outputting a row number determined as a read row by the row signal determination circuit to the outside.
The pixel has a source of the first amplification transistor connected to the column signal output line, a drain of the second amplification transistor connected to the row signal output line, a gate of the first amplification transistor and the first The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the gates of the two amplification transistors are connected.
The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the second amplification transistor is formed of a PMOS.
The pixel has a source of the first amplification transistor connected to the column signal output line, a source of a third amplification transistor connected to the row signal output line, a gate of the first amplification transistor and the first The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the gates of the three amplification transistors are connected via an inverter.
The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the third amplification transistor is formed of an NMOS.
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