JP5675469B2 - Ranging system - Google Patents

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Description

本発明は、測距センサとして機能する固体撮像装置を有する測距システムに関する。   The present invention relates to a ranging system having a solid-state imaging device that functions as a ranging sensor.

従来から、イメージセンサの応用例として、測距対象への距離を非接触に測定する測距方法として、タイム・オブ・フライト(TOF)法を用いたものが知られている。TOF法を用いる場合においては、光電変換素子が受光した光電子(負電荷)を振り分けた後、該振り分けた光電子を読み出す技術が知られている。下記非特許文献1及び2には、パルス光の照射と照射停止を同じ長さ(発光素子の駆動デューティが50%)で繰り返すと共に、パルス光の照射と照射停止に同期させて受光を行い、発生した光電子を2方向に振り分けることが記載されている。この2方向に振り分けられた光電子を用いて測距対象までの距離を計測する。また、下記特許文献1には、光電変換素子が受光した光電子を4方向に振り分けることが記載されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an application example of an image sensor, a method using a time-of-flight (TOF) method is known as a distance measuring method for measuring a distance to a distance measuring object in a non-contact manner. In the case of using the TOF method, a technique is known in which photoelectrons (negative charges) received by a photoelectric conversion element are distributed and then the distributed photoelectrons are read. In the following Non-Patent Documents 1 and 2, pulse light irradiation and irradiation stop are repeated at the same length (light emitting element drive duty is 50%), and light reception is performed in synchronization with pulse light irradiation and irradiation stop, It is described that the generated photoelectrons are distributed in two directions. The distance to the distance measuring object is measured using the photoelectrons distributed in these two directions. Patent Document 1 below describes that photoelectrons received by a photoelectric conversion element are distributed in four directions.

特開2010−32425号公報JP 2010-32425 A

宮川良平、金出武雄「CCD−Based Range−Finding Sensor」、IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 10、1997年10月、p.1648〜1652Ryohei Miyagawa, Takeo Kanade “CCD-Based Range-Finding Sensor”, IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 10, October 1997, p. 1648-1652 宮川良平、金出武雄、ITE Technical Vol.19、No.65、PP37−41(Nov.1995)Ryohei Miyagawa, Takeo Kanade, ITE Technical Vol. 19, no. 65, PP37-41 (Nov. 1995)

しかしながら、上記非特許文献1及び2、上記特許文献1に記載の技術では、環境光及びパルス光の反射光を受光することにより得られた光電子から、測距対象までの距離を計測するので、測距精度は、光源の発光強度や環境光に依存してしまう。   However, in the technologies described in Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1, the distance from the photoelectron obtained by receiving the reflected light of the ambient light and the pulsed light to the object to be measured is measured. The distance measurement accuracy depends on the light emission intensity of the light source and the ambient light.

そこで本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、光源の強度や環境光に依存しない信頼性の高い距離情報を取得することができる測距システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the conventional problems, and an object thereof is to provide a ranging system capable of acquiring highly reliable distance information that does not depend on the intensity of the light source or the ambient light. To do.

上記目的を達成するために、本発明は、測距システムであって、測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、被写体までの距離を計測する演算部と、を備え、前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた前記光電子数とを用いて、前記測距対象までの距離を算出し、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、前記第3受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が一定となる時間であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is a distance measuring system, which irradiates irradiation light having a period in which light emission intensity is constant with respect to a distance measuring object, and the irradiation apparatus irradiated with the irradiation apparatus. The distance to the subject using the solid-state imaging device that receives the reflected light of the irradiation light in a light-receiving period predetermined with respect to the irradiation timing of the reflected light, and the number of photoelectrons obtained by light reception of the solid-state imaging device And the irradiation device irradiates the irradiation light at a first irradiation timing and a second irradiation timing for a predetermined time, and the solid-state imaging device is irradiated at the first irradiation timing. The reflected light of the irradiated light is received in a first light receiving period, and the reflected light of the irradiated light irradiated in the second irradiation timing is received in a second light receiving period, and the first irradiation timing or The light is received in a third light receiving period that is predetermined with respect to the second irradiation timing, and the calculation unit uses the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period to the third light receiving period to perform the measurement. The distance to the distance object is calculated, and the first light receiving period and the second light receiving period are such that the reflected light reaches the solid-state imaging device after the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device decreases. And the third light receiving period is a time during which the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device is constant. To do.

上記目的を達成するために、本発明は、測距システムであって、測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、被写体までの距離を計測する演算部と、を備え、前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた前記光電子数とを用いて、前記測距対象までの距離を算出し、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、前記第3受光期間は、前記反射光が前記固体撮像装置に到達しない時間であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is a distance measuring system, which irradiates irradiation light having a period in which light emission intensity is constant with respect to a distance measuring object, and the irradiation apparatus irradiated with the irradiation apparatus. The distance to the subject using the solid-state imaging device that receives the reflected light of the irradiation light in a light-receiving period predetermined with respect to the irradiation timing of the reflected light, and the number of photoelectrons obtained by light reception of the solid-state imaging device And the irradiation device irradiates the irradiation light at a first irradiation timing and a second irradiation timing for a predetermined time, and the solid-state imaging device is irradiated at the first irradiation timing. The reflected light of the irradiated light is received in a first light receiving period, and the reflected light of the irradiated light irradiated in the second irradiation timing is received in a second light receiving period, and the first irradiation timing or The light is received in a third light receiving period that is predetermined with respect to the second irradiation timing, and the calculation unit uses the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period to the third light receiving period to perform the measurement. The distance to the distance object is calculated, and the first light receiving period and the second light receiving period are such that the reflected light reaches the solid-state imaging device after the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device decreases. Including the time until the end of, and is equal to or shorter than the predetermined time, and the third light receiving period is a time during which the reflected light does not reach the solid-state imaging device.

前記演算部は、前記第1受光期間で得られた前記光電子数と、前記第2受光期間で得られた前記光電子数とから、前記反射光の強度を求め、前記第1受光期間又は前記第2受光期間で得られた前記光電子数と、前記第3受光期間で得られた前記光電子数と、該求めた前記反射光の強度とから、前記照射光を照射してから、前記反射光が前記固体撮像装置に到達するまでの時間を示す時間情報を求めることで、前記測距対象までの距離を算出する。   The calculation unit obtains the intensity of the reflected light from the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period and the number of photoelectrons obtained in the second light receiving period, and calculates the first light receiving period or the first light receiving period. From the number of photoelectrons obtained in two light receiving periods, the number of photoelectrons obtained in the third light receiving period, and the obtained intensity of the reflected light, the reflected light is irradiated The distance to the distance measuring object is calculated by obtaining time information indicating the time to reach the solid-state imaging device.

前記照射装置が照射する照明光は、パルス光であり、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記反射光が前記固体撮像装置に到達してから前記所定時間経過後のタイミングを含む期間である。   The illumination light emitted by the irradiation device is pulsed light, and the first light receiving period and the second light receiving period include a timing after the predetermined time has elapsed after the reflected light reaches the solid-state imaging device. It is a period.

前記照射装置は、交互に前記第1照射タイミングと前記第2照射タイミングとで前記照射光を照射し、前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、所定の周期で到来し、前記第2照射タイミングは、前記第1照射タイミングと位相が半周期と一定時間ずれており、前記第2受光期間は、前記第1受光期間と位相が半周期ずれている。   The irradiation device irradiates the irradiation light alternately at the first irradiation timing and the second irradiation timing, and the first irradiation timing and the second irradiation timing, the first light receiving period, and the second light receiving light. The period arrives at a predetermined cycle, and the second irradiation timing is shifted in phase from the first irradiation timing by a certain period from the first irradiation timing, and the second light receiving period is half in phase with the first light receiving period. There is a period shift.

前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とは、予め決められた測距検知範囲に基づいて決められている。   The first irradiation timing, the second irradiation timing, and the first light receiving period to the third light receiving period are determined based on a predetermined distance measurement detection range.

予め決められた前記測距検知範囲を複数有し、複数の前記測距検知範囲に対応して、前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とが複数決められている。   There are a plurality of predetermined ranging detection ranges, and the first irradiation timing and the second irradiation timing and the first light receiving period to the third light receiving period corresponding to the plurality of distance measuring detection ranges. And more than one is decided.

前記複数の測距検知範囲の前記第1照射タイミング、及び、前記第2照射タイミングは、互いに一定時間の2倍だけ位相がずれており、前記複数の測距検知範囲の前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、互いに位相がずれていない。   The first irradiation timing and the second irradiation timing of the plurality of ranging detection ranges are out of phase with each other by twice a predetermined time, and the first light receiving period and the plurality of ranging detection ranges The second light receiving periods are not out of phase with each other.

本願発明によれば、測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、被写体までの距離を計測する演算部と、を備え、前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた前記光電子数とを用いて、前記測距対象までの距離を算出し、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、前記第3受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が一定となる時間であるので、照射光の強度や環境光に依存しない信頼性の高い距離情報を得ることができる。   According to the present invention, an irradiation apparatus that irradiates irradiation light having a period in which the emission intensity is constant with respect to a distance measurement target, and the reflected light of the irradiation light irradiated by the irradiation apparatus, the irradiation timing of the reflected light A solid-state imaging device that receives light in a predetermined light-receiving period, and an arithmetic unit that measures a distance to a subject using the number of photoelectrons obtained by light reception of the solid-state imaging device, and the irradiation device Irradiates the irradiation light for a predetermined time at a first irradiation timing and a second irradiation timing, and the solid-state imaging device transmits the reflected light of the irradiation light irradiated at the first irradiation timing in a first light receiving period. The reflected light of the irradiation light received and irradiated at the second irradiation timing is received in a second light receiving period, respectively, and predetermined with respect to the first irradiation timing or the second irradiation timing. The light is received in a third light receiving period, and the calculation unit calculates a distance to the distance measuring object using the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period to the third light receiving period, and The first light receiving period and the second light receiving period include a time from when the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device decreases until the reflected light reaches the solid-state imaging device, and The third light receiving period is a time that is equal to or less than the predetermined time, and the third light receiving period is a time during which the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device is constant. High distance information can be obtained.

本願発明によれば、測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、被写体までの距離を計測する演算部と、を備え、前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた前記光電子数とを用いて、前記測距対象までの距離を算出し、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、前記第3受光期間は、前記反射光が前記固体撮像装置に到達しない時間であるので、照射光の強度や環境光に依存しない信頼性の高い距離情報を得ることができる。   According to the present invention, an irradiation apparatus that irradiates irradiation light having a period in which the emission intensity is constant with respect to a distance measurement target, and the reflected light of the irradiation light irradiated by the irradiation apparatus, the irradiation timing of the reflected light A solid-state imaging device that receives light in a predetermined light-receiving period, and an arithmetic unit that measures a distance to a subject using the number of photoelectrons obtained by light reception of the solid-state imaging device, and the irradiation device Irradiates the irradiation light for a predetermined time at a first irradiation timing and a second irradiation timing, and the solid-state imaging device transmits the reflected light of the irradiation light irradiated at the first irradiation timing in a first light receiving period. The reflected light of the irradiation light received and irradiated at the second irradiation timing is received in a second light receiving period, respectively, and predetermined with respect to the first irradiation timing or the second irradiation timing. The light is received in a third light receiving period, and the calculation unit calculates a distance to the distance measuring object using the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period to the third light receiving period, and The first light receiving period and the second light receiving period include a time from when the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device decreases until the reflected light reaches the solid-state imaging device, and Since the third light-receiving period is a time during which the reflected light does not reach the solid-state imaging device, reliable distance information that does not depend on the intensity of irradiation light or ambient light is obtained. be able to.

前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とは、予め決められた測距検知範囲に基づいて決められており、複数の前記測距検知範囲に対応して、前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とが複数決められているので、測距検知範囲を拡大することができる。   The first irradiation timing, the second irradiation timing, and the first light receiving period to the third light receiving period are determined based on a predetermined distance detection detection range, and a plurality of the distance detection detection ranges. Corresponding to the above, since a plurality of the first irradiation timing and the second irradiation timing and the first light receiving period to the third light receiving period are determined, the distance measurement detection range can be expanded.

前記複数の測距検知範囲の前記第1照射タイミング、及び、前記第2照射タイミングは、互いに一定時間の2倍だけ位相がずれており、前記複数の測距検知範囲の前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、互いに位相がずれていないので、照射タイミングを一定時間だけずらしていくだけで、測距検知範囲を拡大することができる。   The first irradiation timing and the second irradiation timing of the plurality of ranging detection ranges are out of phase with each other by twice a predetermined time, and the first light receiving period and the plurality of ranging detection ranges Since the phases of the second light receiving periods are not shifted from each other, the distance measurement detection range can be expanded only by shifting the irradiation timing by a fixed time.

実施の形態にかかる固体撮像装置を有する測距システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the ranging system which has a solid-state imaging device concerning embodiment. 固体撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a solid-state imaging device. 図2に示す固体撮像装置28を構成する単位画素30の一部を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a part of a unit pixel 30 constituting the solid-state imaging device 28 shown in FIG. 2. 図3のIV−IV線矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. 図3のV−V線矢視一部断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along line VV in FIG. 3. 光電変換素子、第1転送部、光電子保持部、及び第2転送部による光電子の移動状態を示すポテンシャル図の一例であり、図6Aは、光電変換素子によって光電子が発生しているときのポテンシャル図を示すものであり、図6B、Cは、光電変換素子が発生した光電子を光電子保持部に転送するときのポテンシャル図を示すものであり、図6Dは、光電子保持部114で光電子を保持しているときのポテンシャル図であり、図6Eは、光電子保持部が保持した光電子を浮遊拡散層に転送するときのポテンシャル図を示すものである。FIG. 6A is an example of a potential diagram illustrating a movement state of photoelectrons by the photoelectric conversion element, the first transfer unit, the photoelectron holding unit, and the second transfer unit, and FIG. 6A is a potential diagram when photoelectrons are generated by the photoelectric conversion element. 6B and 6C show potential diagrams when the photoelectrons generated by the photoelectric conversion elements are transferred to the photoelectron holding unit, and FIG. 6D shows the photoelectrons holding unit 114 holding the photoelectrons. FIG. 6E shows a potential diagram when the photoelectrons held by the photoelectron holding unit are transferred to the floating diffusion layer. 光電変換素子、第1転送部、光電子保持部、及び第2転送部による光電子の移動状態を示すポテンシャル図の他の例である。It is another example of the potential diagram which shows the movement state of the photoelectron by a photoelectric conversion element, a 1st transfer part, a photoelectron holding | maintenance part, and a 2nd transfer part. 図3に示す受光装置の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of the light-receiving device shown in FIG. 図8に示す受光装置を用いて図3に示す単位画素を構成したときの回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram when the unit pixel shown in FIG. 3 is configured using the light receiving device shown in FIG. 8. 図8の単位画素の回路構成と別の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the circuit configuration of the unit pixel in FIG. 8. 本実施の形態の距離計測における照射光の照射タイミング、及び、固体撮像装置の受光タイミングを示す図である。It is a figure which shows the irradiation timing of the irradiation light in the distance measurement of this Embodiment, and the light reception timing of a solid-state imaging device. 単位画素の駆動動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the drive operation of a unit pixel. 第1受光期間で得られる面積S1(反射光成分の光電子数)と第2受光期間で得られる面積S2(反射光成分の光電子数)の説明図である。It is explanatory drawing of area S1 (the number of photoelectrons of a reflected light component) obtained in a 1st light reception period, and area S2 (number of photoelectrons of a reflected light component) obtained in a 2nd light reception period. 発光部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a light emission part. FETのドレイン−ソース間の電圧と、ドレイン電流との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage between drain-source of FET, and drain current. 変形例1の距離計測における照射光の照射タイミング、及び、固体撮像装置の受光タイミングを示す図である。It is a figure which shows the irradiation timing of the irradiation light in the distance measurement of the modification 1, and the light reception timing of a solid-state imaging device. 変形例2における照射装置が照射する照射光の第1照射タイミング及び第2照射タイミングの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the 1st irradiation timing and 2nd irradiation timing of the irradiation light which the irradiation apparatus in the modification 2 irradiates. 変形例2における照射装置が照射する照射光の第1照射タイミング及び第2照射タイミングの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the 1st irradiation timing of the irradiation light which the irradiation apparatus in the modification 2 irradiates, and a 2nd irradiation timing.

本発明に係る単位画素及び該単位画素を有する固体撮像装置並びに該単位画素を有する測距システムについて、好適な実施の形態を掲げて添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。   A unit pixel, a solid-state imaging device having the unit pixel, and a distance measuring system having the unit pixel according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings with preferred embodiments.

図1は、実施の形態にかかる固体撮像装置を有する測距システム10の概略構成を示す図である。図1に示すように、測距システム10は、照射装置12、撮像部14、演算部16、制御部18、及び電源20を備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a distance measuring system 10 having a solid-state imaging device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the distance measuring system 10 includes an irradiation device 12, an imaging unit 14, a calculation unit 16, a control unit 18, and a power source 20.

電源20は、測距システム10の各部に所定の電源電圧を供給するものであり、図1においては、簡単のため、電源20から各装置への電源線の表示を省略する。   The power source 20 supplies a predetermined power source voltage to each part of the distance measuring system 10, and in FIG. 1, for the sake of simplicity, the display of the power source line from the power source 20 to each device is omitted.

照射装置12は、測距対象Wに対してパルス光Lpを照射するものであり、照射装置12は、制御部18の制御下で、パルス光Lpを出力する発光部24を有する。発光部24は、コンデンサと発光素子を有し、コンデンサが保持した電荷が発光ダイオードに供給されることで光を発光する。なお、制御部18、および演算装置16は、固体撮像素子上に形成してもよい。   The irradiation device 12 irradiates the distance measurement target W with the pulsed light Lp, and the irradiation device 12 includes a light emitting unit 24 that outputs the pulsed light Lp under the control of the control unit 18. The light emitting unit 24 includes a capacitor and a light emitting element, and emits light when the charge held by the capacitor is supplied to the light emitting diode. Note that the control unit 18 and the arithmetic device 16 may be formed on a solid-state imaging device.

発光部24は、赤外光を発光する。例えば、波長が870ナノメートル(nm)の赤外光を100ワット(W)の出力で照射可能である。発光部24は、パルス光Lpを100(ナノ秒)の出力時間(パルス幅)で出力する。   The light emitting unit 24 emits infrared light. For example, infrared light having a wavelength of 870 nanometers (nm) can be irradiated with an output of 100 watts (W). The light emitting unit 24 outputs the pulsed light Lp with an output time (pulse width) of 100 (nanoseconds).

なお、発光部24は、リニアアレイ状の複数の発光点を有していてもよく、あるいは、マトリックス状に並べられた複数の発光点を有するものであってもよい。発光素子としてレーザダイオードや発光ダイオード(LED)等のその他の発光素子を用いてもよい。   Note that the light emitting unit 24 may have a plurality of light emitting points in a linear array shape, or may have a plurality of light emitting points arranged in a matrix. Other light emitting elements such as a laser diode and a light emitting diode (LED) may be used as the light emitting element.

この測距システム10では、照射装置12から照射されたパルス光Lpが測距対象Wで反射し、撮像部14に入射する。なお、説明の便宜のため、照射装置12から測距対象Wまでのパルス光Lpを照射光Leと、測距対象Wから撮像部14までのパルス光Lpを反射光Lrと呼ぶ。   In the distance measuring system 10, the pulsed light Lp emitted from the irradiation device 12 is reflected by the distance measuring object W and enters the imaging unit 14. For convenience of explanation, the pulsed light Lp from the irradiation device 12 to the distance measuring object W is referred to as irradiation light Le, and the pulsed light Lp from the distance measuring object W to the imaging unit 14 is referred to as reflected light Lr.

撮像部14は、レンズ26と、固体撮像装置28とを有する。レンズ26を透過した反射光Lr及び環境光Lsは、固体撮像装置28に集光され、固体撮像装置28によって受光される。固体撮像装置28は、照射装置12が照射するパルス光Lp及び環境光Lsに対して感度を有する。演算部16は、固体撮像装置28が受光期間で取り込んだ光電子数の情報に基づいて測距対象Wまでの距離を算出する。   The imaging unit 14 includes a lens 26 and a solid-state imaging device 28. The reflected light Lr and the ambient light Ls that have passed through the lens 26 are collected on the solid-state imaging device 28 and received by the solid-state imaging device 28. The solid-state imaging device 28 has sensitivity to the pulsed light Lp and the environmental light Ls irradiated by the irradiation device 12. The computing unit 16 calculates the distance to the distance measuring object W based on the information on the number of photoelectrons captured by the solid-state imaging device 28 during the light receiving period.

図2は、固体撮像装置28の構成を示す図である。固体撮像装置28は、マトリックス状に単位画素30が配置された画素アレイ32と、画素駆動回路(受光装置100駆動部)34と、サンプルホールド回路36と、水平選択回路38と、出力バッファ40と、A/D変換器42とを有する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the solid-state imaging device 28. The solid-state imaging device 28 includes a pixel array 32 in which unit pixels 30 are arranged in a matrix, a pixel driving circuit (light receiving device 100 driving unit) 34, a sample hold circuit 36, a horizontal selection circuit 38, and an output buffer 40. And an A / D converter 42.

電源20は、画素アレイ32に対して正の電源電圧Vddを印加するとともに、リセット電圧Vrefを印加する。画素駆動回路34は、ゲート駆動回路44と、垂直選択回路46を有し、ゲート駆動回路44は、各種ゲート駆動信号を出力することにより画素アレイ32の各単位画素30の光電子の発生(蓄積)、保持、転送、及び排出等を行う。垂直選択回路46は、マルチプレクサ(図示略)を有し、読み出しを行う単位画素30が属する行に対して選択的に、該単位画素30が保持した光電子に対応する電圧信号(画素信号)を出力させる。水平選択回路38は、別のマルチプレクサ(図示略)を有し、読み出しを行う単位画素30が属する列を選択する。読み出された画素信号は、サンプルホールド回路36に一端保持された後、水平選択回路38を介して出力される。そして、出力バッファ40及びA/D変換器42を介して演算部16に出力される。   The power supply 20 applies a positive power supply voltage Vdd to the pixel array 32 and a reset voltage Vref. The pixel driving circuit 34 includes a gate driving circuit 44 and a vertical selection circuit 46. The gate driving circuit 44 generates (accumulates) photoelectrons in each unit pixel 30 of the pixel array 32 by outputting various gate driving signals. , Hold, transfer, discharge, etc. The vertical selection circuit 46 has a multiplexer (not shown), and selectively outputs a voltage signal (pixel signal) corresponding to the photoelectron held by the unit pixel 30 to the row to which the unit pixel 30 to be read belongs. Let The horizontal selection circuit 38 has another multiplexer (not shown), and selects a column to which the unit pixel 30 to be read belongs. The read pixel signal is held in the sample hold circuit 36 and then output through the horizontal selection circuit 38. Then, the data is output to the arithmetic unit 16 via the output buffer 40 and the A / D converter 42.

図3は、図2に示す固体撮像装置28を構成する単位画素30の一例を示す平面図である。単位画素30は、複数の受光装置100を有する。本実施の形態では、単位画素30は、4つの受光装置100を有し、行列状に配置されている。   FIG. 3 is a plan view showing an example of the unit pixel 30 constituting the solid-state imaging device 28 shown in FIG. The unit pixel 30 has a plurality of light receiving devices 100. In the present embodiment, the unit pixel 30 includes four light receiving devices 100 and is arranged in a matrix.

受光装置100は、光電変換素子104と、3つの光電子振分部106と、1つの光電子排出部108を有する。3つの光電子振分部106は、光電変換素子104を挟んで水平方向に対称的に1つずつ設けられ、光電変換素子104の上側、又は下側に1つ設けられている。また、光電子振分部106は、光電変換素子104の下側、又は上側に設けられ、光電子振分部106が設けられていない側に設けられる。単位画素30の上側2つの受光装置100は、光電変換素子104の上側に光電子振分部106が設けられ、下側に光電子排出部108が設けられる。単位画素30の下側2つの受光装置100は、光電変換素子104の下側に光電子振分部106が設けられ、上側に光電子排出部108が設けられる。このような構成を有することで、互いに上下方向で隣り合う単位画素30の受光装置100は、その間に設けられている拡散層142を共有する。また、互いに水平方向に隣り合う単位画素30の受光装置100は、その間に設けられている浮遊拡散層118を共有している。   The light receiving device 100 includes a photoelectric conversion element 104, three photoelectron sorting units 106, and one photoelectron discharge unit 108. Three photoelectron distribution units 106 are provided one by one symmetrically in the horizontal direction across the photoelectric conversion element 104, and one is provided above or below the photoelectric conversion element 104. The photoelectron distribution unit 106 is provided below or above the photoelectric conversion element 104 and is provided on the side where the photoelectron distribution unit 106 is not provided. The two light receiving devices 100 on the upper side of the unit pixel 30 are provided with the photoelectron distributing unit 106 on the upper side of the photoelectric conversion element 104 and with the photoelectron discharging unit 108 on the lower side. The lower two light receiving devices 100 of the unit pixel 30 are provided with a photoelectron distributing unit 106 below the photoelectric conversion element 104 and with a photoelectron discharging unit 108 on the upper side. By having such a configuration, the light receiving devices 100 of the unit pixels 30 adjacent to each other in the vertical direction share the diffusion layer 142 provided therebetween. Further, the light receiving devices 100 of the unit pixels 30 that are adjacent to each other in the horizontal direction share the floating diffusion layer 118 provided therebetween.

図4及び図5は、図3に示す受光装置100の断面図であり、詳しくは、図4は、図3のIV−IV線矢視断面図であり、図5は、図3のV−V線矢視一部断面図である。   4 and 5 are cross-sectional views of the light receiving device 100 shown in FIG. 3. Specifically, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. It is a V-arrow arrow partial sectional view.

単位画素30は、行列状に配置された4つの受光装置100を有する。受光装置100は、p型(第1導電型)半導体基板102上に形成された光電変換素子104と、4つの光電子振分部106と、2つの光電子排出部108とを有する。光電変換素子104は、p型(第1導電型)半導体基板102上に絶縁体(図示略)を介して形成された電極(以下、フォトゲート110と呼ぶ)110を有するフォトゲート110構造を有している。光電変換素子104は、光を検知して、光電子(負電荷)を発生する(検知した光を光電子に変換する)フォトダイオードである。フォトゲート110には、光電変換素子104を駆動するためのゲート駆動信号Saがゲート駆動回路44から入力される。   The unit pixel 30 includes four light receiving devices 100 arranged in a matrix. The light receiving device 100 includes a photoelectric conversion element 104 formed on a p-type (first conductivity type) semiconductor substrate 102, four photoelectron sorting units 106, and two photoelectron discharge units 108. The photoelectric conversion element 104 has a photogate 110 structure having an electrode (hereinafter referred to as a photogate 110) 110 formed on a p-type (first conductivity type) semiconductor substrate 102 via an insulator (not shown). doing. The photoelectric conversion element 104 is a photodiode that detects light and generates photoelectrons (negative charges) (converts the detected light into photoelectrons). A gate drive signal Sa for driving the photoelectric conversion element 104 is input from the gate drive circuit 44 to the photogate 110.

光電子振分部106は、第1転送部112、光電子保持部114、第2転送部116、及び浮遊拡散層118を有する。第1転送部112は、光電変換素子104に発生した光電子を光電子保持部114に転送するためのものであり、p型半導体基板102上に前記絶縁体を介して形成された電極(第1転送ゲート)120を有するMOSダイオード構造を有している(図4参照)。第1転送ゲート120には、ゲート駆動回路44から第1転送部112を駆動させるためのゲート駆動信号Sbが入力される。光電子保持部114は、光電変換素子104に対して第1転動部112を挟んで反対側に配置され、光電変換素子104が発生した光電子を一時的に保持するものであり、p型半導体基板102上に前記絶縁体を介して形成された電極(保持ゲート)122を有するMOSダイオード構造を有している(図4参照)。保持ゲート122には、ゲート駆動回路44から光電子保持部114を駆動させるためのゲート駆動信号Scが入力される。   The photoelectron distribution unit 106 includes a first transfer unit 112, a photoelectron holding unit 114, a second transfer unit 116, and a floating diffusion layer 118. The first transfer unit 112 is for transferring photoelectrons generated in the photoelectric conversion element 104 to the photoelectron holding unit 114, and is an electrode (first transfer) formed on the p-type semiconductor substrate 102 via the insulator. It has a MOS diode structure having (gate) 120 (see FIG. 4). A gate drive signal Sb for driving the first transfer unit 112 is input from the gate drive circuit 44 to the first transfer gate 120. The photoelectron holding part 114 is disposed on the opposite side of the photoelectric conversion element 104 with the first rolling part 112 interposed therebetween, and temporarily holds the photoelectrons generated by the photoelectric conversion element 104, and is a p-type semiconductor substrate. A MOS diode structure having an electrode (holding gate) 122 formed on the insulator 102 via the insulator is provided (see FIG. 4). A gate drive signal Sc for driving the photoelectron holding unit 114 from the gate drive circuit 44 is input to the holding gate 122.

第2転送部116は、第1転送部112に対して光電子保持部114の反対側に配置され、光電子保持部114が保持した光電子を転送するものであり、p型半導体基板102上に前記絶縁体を介して形成された電極(第2転送ゲート)124を有するMOSダイオード構造を有している(図4参照)。第2転送ゲート124には、ゲート駆動回路44から第2転送部116を駆動させるためのゲート駆動信号Sdが入力される。浮遊拡散層118(FD;フローティングディフュージョン)118は、光電子保持部114に対して第2転送部116を挟んで反対側に配置され、光電子保持部114から転送されてくる光電子を取り込み、電圧に変換させるためのものであり、p型半導体基板102上にn型(第2導電型)不純物が形成されたものである。   The second transfer unit 116 is disposed on the opposite side of the photoelectron holding unit 114 with respect to the first transfer unit 112, and transfers the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114. It has a MOS diode structure having an electrode (second transfer gate) 124 formed through the body (see FIG. 4). A gate drive signal Sd for driving the second transfer unit 116 is input from the gate drive circuit 44 to the second transfer gate 124. The floating diffusion layer 118 (FD; floating diffusion) 118 is arranged on the opposite side of the photoelectron holding unit 114 with the second transfer unit 116 interposed therebetween, and takes in photoelectrons transferred from the photoelectron holding unit 114 and converts them into a voltage. In this case, an n-type (second conductivity type) impurity is formed on the p-type semiconductor substrate 102.

図4に示すように、浮遊拡散層118には、浮遊拡散層118の電位を基準電位にリセットするリセット用トランジスタ126が接続されている。リセット用トランジスタ126のソースは浮遊拡散層118に接続され、ドレインには電源20からのリセット電圧Vrefが印加され、ゲートには、ゲート駆動回路44からリセット信号Rが供給される。ハイのリセット信号Rがリセット用トランジスタ126のゲートに供給されると、リセット用トランジスタがオンとなり、浮遊拡散層118の電位が基準電位にリセットされる。   As shown in FIG. 4, a reset transistor 126 that resets the potential of the floating diffusion layer 118 to a reference potential is connected to the floating diffusion layer 118. The source of the reset transistor 126 is connected to the floating diffusion layer 118, the reset voltage Vref from the power supply 20 is applied to the drain, and the reset signal R is supplied to the gate from the gate drive circuit 44. When the high reset signal R is supplied to the gate of the reset transistor 126, the reset transistor is turned on, and the potential of the floating diffusion layer 118 is reset to the reference potential.

また、浮遊拡散層118には、浮遊拡散層118が保持した光電子に応じた電圧信号を読み出すための信号読出用トランジスタ130が接続される。信号読出用トランジスタ130には、該信号読出用トランジスタ130によって読み出された電圧信号を信号読出線132に出力するかを選択するための選択用トランジスタ134が接続されている。信号読出用トランジスタ130のドレインは、電源20からの電源電圧Vddが印加され、ゲートには、浮遊拡散層118に接続され、ソースは、選択用トランジスタ134のドレインに接続される。選択用トランジスタ134に垂直選択回路46からハイの選択信号Ssが供給されると、選択用トランジスタ134がオンになり、浮遊拡散層118が保持した光電子に対応する電圧が信号読出線132から読み出される。選択用トランジスタ134のソースは、信号読出線132が接続されている。   The floating diffusion layer 118 is connected to a signal reading transistor 130 for reading a voltage signal corresponding to the photoelectrons held by the floating diffusion layer 118. A selection transistor 134 for selecting whether to output the voltage signal read by the signal reading transistor 130 to the signal reading line 132 is connected to the signal reading transistor 130. A power supply voltage Vdd from the power supply 20 is applied to the drain of the signal readout transistor 130, the gate is connected to the floating diffusion layer 118, and the source is connected to the drain of the selection transistor 134. When a high selection signal Ss is supplied from the vertical selection circuit 46 to the selection transistor 134, the selection transistor 134 is turned on, and a voltage corresponding to the photoelectron held in the floating diffusion layer 118 is read from the signal readout line 132. . A signal readout line 132 is connected to the source of the selection transistor 134.

光電子排出部108は、第3転送部140と、拡散層142とを有する。第3転送部140は、光電変換素子104が発生した光電子を拡散層142に転送するためのものであり、p型半導体基板102上に前記絶縁体を介して形成された電極(第3転送ゲート)144を有するMOSダイオード構造を有している(図5参照)。   The photoelectron discharge unit 108 includes a third transfer unit 140 and a diffusion layer 142. The third transfer unit 140 is for transferring the photoelectrons generated by the photoelectric conversion element 104 to the diffusion layer 142, and is an electrode (third transfer gate) formed on the p-type semiconductor substrate 102 via the insulator. ) 144 has a MOS diode structure (see FIG. 5).

拡散層142は、光電変換素子104に対して第3転送部140を挟んで反対側に配置され、拡散層142には、電源20からの電源電圧Vddが印加されている。ゲート駆動回路44から第3転送ゲート144に排出信号Seが入力されると、光電変換素子104が発生した光電子は、第3転送部140を介して拡散層142から排出される。   The diffusion layer 142 is disposed on the opposite side of the photoelectric conversion element 104 with the third transfer unit 140 interposed therebetween, and the power supply voltage Vdd from the power supply 20 is applied to the diffusion layer 142. When the discharge signal Se is input from the gate driving circuit 44 to the third transfer gate 144, the photoelectrons generated by the photoelectric conversion element 104 are discharged from the diffusion layer 142 via the third transfer unit 140.

図6は、光電変換素子104、第1転送部112、光電子保持部114、及び第2転送部116による光電子の移動状態を示すポテンシャル図である。   FIG. 6 is a potential diagram showing the movement state of photoelectrons by the photoelectric conversion element 104, the first transfer unit 112, the photoelectron holding unit 114, and the second transfer unit 116.

図6Aは、光電変換素子104によって光電子が発生しているときのポテンシャル図を示すものであり、図6B、Cは、光電変換素子104が発生した光電子を光電子保持部114に転送するときのポテンシャル図を示すものであり、図6Dは、光電子保持部114で光電子を保持しているときのポテンシャル図であり、図6Eは、光電子保持部114が保持した光電子を浮遊拡散層118に転送するときのポテンシャル図を示すものである。   6A shows a potential diagram when photoelectrons are generated by the photoelectric conversion element 104, and FIGS. 6B and 6C show potentials when the photoelectrons generated by the photoelectric conversion element 104 are transferred to the photoelectron holding unit 114. FIG. 6D is a potential diagram when the photoelectron holding unit 114 holds photoelectrons, and FIG. 6E shows a case where the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 are transferred to the floating diffusion layer 118. Is a potential diagram.

図6Aに示すように、フォトゲート110にハイ(High)のゲート駆動信号Saを入力することで、光電変換素子104にポテンシャル位置は下がり、発生した光電子eが光電変換素子104に溜まっていく。そして、図6Bに示すように、第1転送ゲート120にハイのゲート駆動信号Sbを入力することで、光電変換素子104が発生した光電子eは光電子保持部114に転送される。なお、このとき、保持ゲート122にハイのゲート駆動信号Scが入力されている。さらに、フォトゲート110にロー(Low)のゲート駆動信号Saを入力することで、光電変換素子104のポテンシャル位置が上がって(図6C参照)、光電変換素子104に発生した光電子eは、光電子保持部114に転送され、その後、第1転送ゲート120にローのゲート駆動信号Sbを入力して、図6Dに示すように光電変換素子104が発生した光電子を光電子保持部114に保持させる。この図6A〜図6Cの状態を繰り返すことで、複数回の受光期間に光電変換素子104が発生した光電子を光電子保持部114に保持させることができる。なお、受光期間とは、受光した光に応じて光電子を発生して蓄積する期間(蓄積期間)のことをいう。 As shown in FIG. 6A, when a high gate drive signal Sa is input to the photogate 110, the potential position is lowered in the photoelectric conversion element 104, and the generated photoelectrons e accumulate in the photoelectric conversion element 104. . Then, as shown in FIG. 6B, by inputting a high gate drive signal Sb to the first transfer gate 120, the photoelectrons e generated by the photoelectric conversion element 104 are transferred to the photoelectron holding unit 114. At this time, the high gate drive signal Sc is input to the holding gate 122. Further, by inputting a low gate drive signal Sa to the photogate 110, the potential position of the photoelectric conversion element 104 is increased (see FIG. 6C), and the photoelectrons e generated in the photoelectric conversion element 104 are photoelectrons. Then, the low gate drive signal Sb is input to the first transfer gate 120 and the photoelectrons generated by the photoelectric conversion element 104 are held in the photoelectron holding unit 114 as shown in FIG. 6D. By repeating the states of FIGS. 6A to 6C, the photoelectrons generated by the photoelectric conversion element 104 during a plurality of light receiving periods can be held in the photoelectron holding unit 114. Note that the light receiving period refers to a period (accumulation period) in which photoelectrons are generated and accumulated in accordance with received light.

その後、図6Eに示すように、第2転送ゲート124にハイのゲート駆動信号Sdを入力することで、第2転送部116のポテンシャル位置が下がり、保持ゲート122にローのゲート駆動信号Scを入力することで、光電子保持部114のポテンシャル位置が上がるとともに、光電子保持部114が保持した光電子eが浮遊拡散層118に転送される。 Thereafter, as shown in FIG. 6E, by inputting the high gate drive signal Sd to the second transfer gate 124, the potential position of the second transfer unit 116 is lowered, and the low gate drive signal Sc is input to the holding gate 122. As a result, the potential position of the photoelectron holding unit 114 increases, and the photoelectrons e held by the photoelectron holding unit 114 are transferred to the floating diffusion layer 118.

なお、図7に示すように、受光中も第1転送ゲート120にハイのゲート駆動信号Sbを入力することで、受光及び光電変換素子104で発生した光電子の転送を同時に行ってもよい。   Note that as shown in FIG. 7, even during light reception, a high gate drive signal Sb may be input to the first transfer gate 120 to simultaneously perform light reception and transfer of photoelectrons generated in the photoelectric conversion element 104.

図8は、受光装置100の回路構成の一例を示す図である。受光装置100の光電変換素子104が保持した光電子は、転送経路146a、146b、146cを介して光電子振分部106a、106b、106cの浮遊拡散層118に転送される。転送経路146a、146b、146cは、図3及び図4で示した光電子振分部106a、106b、106cの第1転送部112、光電子保持部114、第2転送部116により構成される。光電子振分部106a、106b、106cの浮遊拡散層118には、1つのリセット用トランジスタ126のソースが接続されるとともに、1つの信号読出用トランジスタ130のゲートが接続される。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the light receiving device 100. Photoelectrons held by the photoelectric conversion element 104 of the light receiving device 100 are transferred to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c via the transfer paths 146a, 146b, and 146c. The transfer paths 146a, 146b, and 146c include the first transfer unit 112, the photoelectron holding unit 114, and the second transfer unit 116 of the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c shown in FIGS. The source of one reset transistor 126 is connected to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron distributors 106a, 106b, 106c, and the gate of one signal readout transistor 130 is connected.

各浮遊拡散層118に、光電子振分部106a、106b、106cの各光電子保持部114が保持した光電子が転送される前に、リセット用トランジスタ126がオンになることによって各浮遊拡散層118が基準電位にリセットされ、そのときの各浮遊拡散層118の電圧(以下、黒レベル)が読み出される。その後、光電子振分部106a、106b、106cの光電子保持部114が保持した光電子が順次浮遊拡散層118に転送される。各浮遊拡散層118に転送された光電子が順次信号読出用トランジスタ130によって電圧信号(信号レベル)に変換されて、選択用トランジスタ134を介して信号読出線132から読み出される。   Before the photoelectrons held by the respective photoelectron holding units 114 of the photoelectron distributing units 106a, 106b, and 106c are transferred to the respective floating diffusion layers 118, the reset transistor 126 is turned on, whereby each floating diffusion layer 118 is set as a reference. The potential is reset, and the voltage (hereinafter, black level) of each floating diffusion layer 118 at that time is read out. Thereafter, the photoelectrons held by the photoelectron holding units 114 of the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c are sequentially transferred to the floating diffusion layer 118. The photoelectrons transferred to each floating diffusion layer 118 are sequentially converted into a voltage signal (signal level) by the signal readout transistor 130 and read out from the signal readout line 132 through the selection transistor 134.

詳しくは、リセット用トランジスタ126をオンにすることで、各浮遊拡散層118の電位がリセットされ、黒レベルが読み出される。その後、光電子振分部106aの光電子保持部114が保持している光電子が浮遊拡散層118に転送され、該転送された光電子に応じた電圧信号(信号レベル)が信号読出線132から読み出される。次に、リセット用トランジスタ126をオンにすることで、各浮遊拡散層118の電位がリセットされ、黒レベルが読み出される。その後、光電子振分部106bの光電子保持部114が保持している光電子が浮遊拡散層118に転送され、該転送された光電子に応じた電圧信号(信号レベル)が信号読出線132から読み出される。最後に、リセット用トランジスタ126をオンにすることで、各浮遊拡散層118の電位がリセットされ、黒レベルが読み出される。その後、光電子振分部106cの光電子保持部114が保持している光電子が浮遊拡散層118に転送され、該転送された光電子に応じた電圧信号(信号レベル)が信号読出線132から読み出される。   Specifically, by turning on the reset transistor 126, the potential of each floating diffusion layer 118 is reset, and the black level is read out. Thereafter, the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron sorting unit 106 a are transferred to the floating diffusion layer 118, and a voltage signal (signal level) corresponding to the transferred photoelectrons is read from the signal readout line 132. Next, by turning on the reset transistor 126, the potential of each floating diffusion layer 118 is reset, and the black level is read out. Thereafter, the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron distributing unit 106 b are transferred to the floating diffusion layer 118, and a voltage signal (signal level) corresponding to the transferred photoelectrons is read from the signal readout line 132. Finally, by turning on the reset transistor 126, the potential of each floating diffusion layer 118 is reset, and the black level is read out. Thereafter, the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron sorting unit 106 c are transferred to the floating diffusion layer 118, and a voltage signal (signal level) corresponding to the transferred photoelectrons is read from the signal readout line 132.

このように、受光装置100の光電子振分部106a、106b、106cの光電子保持部114が保持した光電子に応じた電圧信号は、同一の信号読出線132から読み出されることになる。なお、図8では、光電子排出部108の図示を省略している。   As described above, the voltage signal corresponding to the photoelectrons held by the photoelectron holding units 114 of the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c of the light receiving device 100 is read from the same signal readout line 132. In FIG. 8, the photoelectron discharge unit 108 is not shown.

図9は、図8に示す受光装置100を用いて図3に示す単位画素30を構成したときの回路図である。単位画素30は、4つの受光装置100を有し、受光装置100は、図3で示したように、1つの光電変換素子104と、4つの光電子振分部106a、106b、106cと、2つの光電子排出部108とを有する。全受光装置100の光電子振分部106a、106b、106cの各浮遊拡散層118は、リセット用トランジスタ126のソース、及び、信号読出用トランジスタ130のゲートに接続されている。   FIG. 9 is a circuit diagram when the unit pixel 30 shown in FIG. 3 is configured using the light receiving device 100 shown in FIG. The unit pixel 30 includes four light receiving devices 100. The light receiving device 100 includes one photoelectric conversion element 104, four photoelectron sorting units 106a, 106b, 106c, and two, as illustrated in FIG. And a photoelectron discharge unit 108. Each floating diffusion layer 118 of the photoelectron allocating units 106 a, 106 b, and 106 c of all the light receiving devices 100 is connected to the source of the reset transistor 126 and the gate of the signal readout transistor 130.

リセット用トランジスタ126をオンにすることで、各光電子振分部106a、106b、106cの各浮遊拡散層118の電位がリセットされ、黒レベルが読み出される。その後、単位画素30の各光電子振分部106aの光電子保持部114が保持している光電子が各光電子振分部106aの浮遊拡散層118に転送され、該転送された光電子に応じた電圧信号(信号レベル)が信号読出線132から読み出される。つまり、単位画素30の各受光装置100の光電子振分部106aの浮遊拡散層118に転送された光電子を合算(加算)した光電子数に応じた電圧信号が信号読出線132から読み出される。   By turning on the reset transistor 126, the potentials of the floating diffusion layers 118 of the photoelectron allocating units 106a, 106b, and 106c are reset, and the black level is read out. Thereafter, the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 of each photoelectron sorting unit 106a of the unit pixel 30 are transferred to the floating diffusion layer 118 of each photoelectron sorting unit 106a, and a voltage signal (in accordance with the transferred photoelectrons) Signal level) is read out from the signal readout line 132. That is, a voltage signal corresponding to the number of photoelectrons obtained by adding (adding) the photoelectrons transferred to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron sorting unit 106 a of each light receiving device 100 of the unit pixel 30 is read from the signal readout line 132.

次に、リセット用トランジスタ126をオンにすることで、各光電子振分部106a、106b、106cの各浮遊拡散層118の電位がリセットされ、黒レベルが読み出される。その後、単位画素30の各光電子振分部106bの光電子保持部114が保持している光電子が各光電子振分部106bの浮遊拡散層118に転送され、該転送された光電子に応じた電圧信号(信号レベル)が信号読出線132から読み出される。つまり、単位画素30の各受光装置100の光電子振分部106bの浮遊拡散層118に転送された光電子を合算した光電子数に応じた電圧信号が信号読出線132から読み出される。   Next, by turning on the reset transistor 126, the potentials of the floating diffusion layers 118 of the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c are reset, and the black level is read out. Thereafter, the photoelectrons held in the photoelectron holding unit 114 of each photoelectron sorting unit 106b of the unit pixel 30 are transferred to the floating diffusion layer 118 of each photoelectron sorting unit 106b, and a voltage signal (in accordance with the transferred photoelectrons) Signal level) is read out from the signal readout line 132. That is, a voltage signal corresponding to the number of photoelectrons obtained by adding the photoelectrons transferred to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron sorting unit 106 b of each light receiving device 100 of the unit pixel 30 is read from the signal readout line 132.

最後に、リセット用トランジスタ126をオンにすることで、各光電子振分部106a、106b、106cの各浮遊拡散層118の電位がリセットされ、黒レベルが読み出される。その後、単位画素30の各光電子振分部106cの光電子保持部114が保持している光電子が各光電子振分部106cの浮遊拡散層118に転送され、該転送された光電子に応じた電圧信号(信号レベル)が信号読出線132から読み出される。つまり、単位画素30の各受光装置100の光電子振分部106cの浮遊拡散層118に転送された光電子を合算した光電子数に応じた電圧信号が信号読出線132から読み出される。このように、単位画素30の受光装置100の光電子保持部114が保持した光電子に応じた電圧信号は、全て同一の信号読出線132から読み出される。   Finally, by turning on the reset transistor 126, the potentials of the floating diffusion layers 118 of the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c are reset, and the black level is read out. Thereafter, the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 of each photoelectron sorting unit 106c of the unit pixel 30 are transferred to the floating diffusion layer 118 of each photoelectron sorting unit 106c, and a voltage signal corresponding to the transferred photoelectron (( Signal level) is read out from the signal readout line 132. That is, a voltage signal corresponding to the number of photoelectrons obtained by adding the photoelectrons transferred to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron sorting unit 106 c of each light receiving device 100 of the unit pixel 30 is read from the signal readout line 132. In this way, all voltage signals corresponding to the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 of the light receiving device 100 of the unit pixel 30 are read out from the same signal readout line 132.

また、図9に示すように、右上の受光装置100の光電子振分部106c、左上の受光装置100の光電子振分部106bとは互いに浮遊拡散層118を共有しており、右下の受光装置100の光電子振分部106bと、左下の受光装置100の光電子振分106cとは互いに浮遊拡散層118を共有している。   As shown in FIG. 9, the photoelectron sorting unit 106c of the upper right light receiving device 100 and the photoelectron sorting unit 106b of the upper left light receiving device 100 share a floating diffusion layer 118, and the lower right light receiving device. The photoelectron distribution unit 106b of 100 and the photoelectron distribution 106c of the lower left light receiving device 100 share the floating diffusion layer 118 with each other.

なお、図10に示すように受光装置100は、2つの信号読出線132a、132bを有してもよい。この場合は、例えば、光電子振分部106a、106bの浮遊拡散層118に転送された光電子に応じた電圧信号が信号読出線132aから、光電子振分部106cの浮遊拡散層118に転送された光電子に応じた電圧信号が信号読出線132bからそれぞれ読み出される。図10に示す受光装置100では、リセット用トランジスタ126a、126b、126cのソースが光電子振分部106a、106b、106cの浮遊拡散層118に接続され、ドレインには電源20からのリセット電圧Vrefが印加される。また、リセット用トランジスタ126a、126b、126cのゲートには、リセット信号R1、R2、R3が供給される。また、光電子振分部106a、106b、106cの浮遊拡散層118には、信号読出用トランジスタ130a、130b、130cのゲートが接続されており、選択用トランジスタ134a、134b、134cのゲートには、選択信号Ss1、Ss2、Ss3が供給される。要は、信号読出線132が受光装置100の複数の浮遊拡散層118に接続されていればよい。このように、図10に示す受光装置100を用いて、光電子保持部114が保持している光電子を独立した信号読出用トランジスタ130を介して読み出してもよい。   As shown in FIG. 10, the light receiving device 100 may include two signal readout lines 132a and 132b. In this case, for example, the voltage signal corresponding to the photoelectrons transferred to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron sorting units 106a and 106b is transferred from the signal readout line 132a to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron sorting unit 106c. The voltage signals corresponding to are read out from the signal readout line 132b. In the light receiving device 100 shown in FIG. 10, the sources of the reset transistors 126a, 126b, and 126c are connected to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron distributing units 106a, 106b, and 106c, and the reset voltage Vref from the power supply 20 is applied to the drain. Is done. Further, reset signals R1, R2, and R3 are supplied to the gates of the reset transistors 126a, 126b, and 126c. In addition, the gates of the signal reading transistors 130a, 130b, and 130c are connected to the floating diffusion layer 118 of the photoelectron distributing units 106a, 106b, and 106c, and the gates of the selection transistors 134a, 134b, and 134c are selected. Signals Ss1, Ss2, and Ss3 are supplied. In short, the signal readout line 132 may be connected to the plurality of floating diffusion layers 118 of the light receiving device 100. As described above, the photoelectron held by the photoelectron holding unit 114 may be read out via the independent signal reading transistor 130 using the light receiving device 100 shown in FIG.

以上のように、上記実施の形態においては、単位画素30の受光装置100は、光電変換素子104に発生した光電子を転送するための第1転送部112と、光電子を一時的に保持する光電子保持部114と、光電子保持部114が保持した光電子を転送するための第2転送部116と、転送された光電子を保持して該転送された光電子を電圧に変換させるための浮遊拡散層118とを含む光電子振分部106とを有するので、光電変換素子が発生した光電子を複数方向に振り分けて読み出すことができるとともに、リセットノイズを正確に除去することができる。   As described above, in the above-described embodiment, the light receiving device 100 of the unit pixel 30 has the first transfer unit 112 for transferring the photoelectrons generated in the photoelectric conversion element 104 and the photoelectron holding for temporarily holding the photoelectrons. Unit 114, a second transfer unit 116 for transferring the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114, and a floating diffusion layer 118 for holding the transferred photoelectrons and converting the transferred photoelectrons into a voltage. Therefore, the photoelectrons generated by the photoelectric conversion element can be distributed and read out in a plurality of directions, and reset noise can be accurately removed.

つまり、光電子振分部106によって振り分けられた光電変換素子104に発生した光電子は、該光電子振分部106の光電子保持部114に保持されるので、光電子保持部114が保持した光電子を読み出したい場合は、該光電子振分部106の浮遊拡散層118の電位をリセットした後、黒レベルが読み出される。その後、該光電子保持部114が保持した光電子を該浮遊拡散層118に転送して光電子に応じた電圧信号を読み出せばよいので、浮遊拡散層118の電位のリセットタイミングと、読み出しタイミングとのズレを最小限に抑えることができる。したがって、正確な黒レベルを得ることができ、リセットノイズを正確に除去することができる。   That is, since the photoelectrons generated in the photoelectric conversion element 104 distributed by the photoelectron distribution unit 106 are held in the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron distribution unit 106, when it is desired to read out the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 After resetting the potential of the floating diffusion layer 118 of the photoelectron distribution unit 106, the black level is read out. Thereafter, the photoelectrons held by the photoelectron holding unit 114 may be transferred to the floating diffusion layer 118 and a voltage signal corresponding to the photoelectrons may be read, so that the difference between the reset timing of the potential of the floating diffusion layer 118 and the read timing is sufficient. Can be minimized. Therefore, an accurate black level can be obtained and reset noise can be accurately removed.

単位画素30は、複数の受光装置100を有するので、受光期間における光電子数を多く取得できる。また、単位画素30の複数の前記受光装置100は、少なくとも、複数の受光装置100の浮遊拡散層118の一部を互いに共有しているので、単位画素30が小さくなり、チップ面積が小さくなるのでコストが下がるとともに、単位画素30を小型化して、解像度を増やすことができる。   Since the unit pixel 30 includes a plurality of light receiving devices 100, it is possible to acquire a large number of photoelectrons during the light receiving period. Further, since the plurality of light receiving devices 100 of the unit pixel 30 share at least a part of the floating diffusion layer 118 of the plurality of light receiving devices 100, the unit pixel 30 is reduced and the chip area is reduced. As the cost decreases, the unit pixel 30 can be downsized to increase the resolution.

単位画素30は、行列状に配置された4つの前記受光装置100を有し、受光装置100は、光電子振分部106を3つ有し、3つの光電子振分部106は、光電変換素子104に対して水平方向に対称的に1つずつ設けられるとともに、光電変換素子104の上側、又は下側に1つ設けられており、互いに水平方向に隣り合う受光装置100は、その間に設けられている浮遊拡散層118を共有しているので、単位画素30が小さくなり、チップ面積が小さくなるのでコストが下がるとともに、単位画素30を小型化して、解像度を増やすことができる。   The unit pixel 30 includes the four light receiving devices 100 arranged in a matrix. The light receiving device 100 includes three photoelectron sorting units 106, and the three photoelectron sorting units 106 include the photoelectric conversion elements 104. Are provided one by one symmetrically in the horizontal direction, and one is provided above or below the photoelectric conversion element 104. The light receiving devices 100 adjacent to each other in the horizontal direction are provided therebetween. Since the floating diffusion layer 118 is shared, the unit pixel 30 is reduced, the chip area is reduced, the cost is reduced, and the unit pixel 30 can be reduced in size to increase the resolution.

単位画素30が1次元又は2次元に配列された画素アレイ32を有する固体撮像装置28は、複数の浮遊拡散層118の電位を読み出すための信号読出用トランジスタ130と信号読出用トランジスタ130を介して信号を読み出す信号読出線132とを備え、単位画素30の浮遊拡散層118の各々の電位は1つの信号読出用トランジスタ130を介して読み出されるので、信号読み出し回路の共通化が可能となり、読み出し回路の製造バラツキに起因する出力バラツキを抑制することができるとともに、固体撮像装置28を小型化して、解像度を増やすことができる。   A solid-state imaging device 28 having a pixel array 32 in which unit pixels 30 are arranged one-dimensionally or two-dimensionally includes a signal readout transistor 130 for reading out the potentials of a plurality of floating diffusion layers 118 and a signal readout transistor 130. Signal readout lines 132 for reading out signals, and each potential of the floating diffusion layer 118 of the unit pixel 30 is read out through one signal readout transistor 130, so that the signal readout circuit can be shared, and the readout circuit The output variation due to the manufacturing variation can be suppressed, and the solid-state imaging device 28 can be downsized to increase the resolution.

次に、本実施の形態の測距方法について説明する。図11は、本実施の形態の距離計測における照射光Leの照射タイミング、及び、固体撮像装置28の受光タイミングを示す図である。照射装置12は、交互に第1照射タイミングと第2照射タイミングで照射光Leを所定時間照射する。つまり、第1照射タイミングと第2照射タイミングとにおける照射時間は同一時間である。第2照射タイミングは、第1照射タイミングと位相が半周期と一定時間(Δt)ずれている。図11において照射光Leは、発光強度が一定となる期間を有する。第1照射タイミング及び第2照射タイミングは所定の周期で到来する。   Next, the distance measuring method of the present embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating the irradiation timing of the irradiation light Le and the light reception timing of the solid-state imaging device 28 in the distance measurement of the present embodiment. The irradiation device 12 irradiates the irradiation light Le alternately for a predetermined time at the first irradiation timing and the second irradiation timing. That is, the irradiation time in the first irradiation timing and the second irradiation timing is the same time. The second irradiation timing is shifted in phase from the first irradiation timing by a certain period (Δt) from the half cycle. In FIG. 11, the irradiation light Le has a period in which the emission intensity is constant. The first irradiation timing and the second irradiation timing arrive at a predetermined cycle.

固体撮像装置28の受光装置100は、第1受光期間〜第3受光期間で、光電変換素子104に入射した反射光Lrを受光する(光電変換素子104に入射した反射光Lrに応じた光電子数を発生する)。第1受光期間及び第3受光期間の受光タイミングは、第1照射タイミングに対して予め決められた受光期間であり、第2受光期間の受光タイミングは、第2照射タイミングに対して予め決められた受光期間である。第1受光期間〜第3受光期間の長さは時間Tで同じであり、第1受光期間〜第3受光期間は、照射装置12が照射光Leを照射する前記所定時間以下の時間である。第1受光期間〜第3受光期間は、前記所定の周期で到来する。第2受光期間は、第1受光期間と位相が半周期ずれており、第3受光期間は、固体撮像装置28に到達する第1照射タイミングで照射された照射光Leの反射光Lrの強度が一定となる時間である。第1照射タイミング及び第2照射タイミングと、第1受光期間〜第3受光期間とは、測距検知範囲に基づいて決められている。測距検知範囲とは、距離を計測することができる距離範囲(例えば、5m先から20m先までの範囲)のことである。   The light receiving device 100 of the solid-state imaging device 28 receives the reflected light Lr incident on the photoelectric conversion element 104 during the first light receiving period to the third light receiving period (the number of photoelectrons corresponding to the reflected light Lr incident on the photoelectric conversion element 104). Generated). The light receiving timings of the first light receiving period and the third light receiving period are light receiving periods predetermined with respect to the first irradiation timing, and the light receiving timings of the second light receiving period are predetermined with respect to the second irradiation timing. This is the light receiving period. The lengths of the first light receiving period to the third light receiving period are the same at time T, and the first light receiving period to the third light receiving period are the time equal to or shorter than the predetermined time during which the irradiation device 12 emits the irradiation light Le. The first light receiving period to the third light receiving period arrive at the predetermined period. The phase of the second light receiving period is shifted from the first light receiving period by a half cycle. In the third light receiving period, the intensity of the reflected light Lr of the irradiation light Le emitted at the first irradiation timing reaching the solid-state imaging device 28 is high. It is a fixed time. The first irradiation timing and the second irradiation timing and the first light receiving period to the third light receiving period are determined based on the distance measurement detection range. The distance measurement detection range is a distance range in which a distance can be measured (for example, a range from 5 m ahead to 20 m ahead).

光は、1nsec(ナノセック)で、30cm進むので、往復を考慮して片道で15cmとなる。したがって、受光期間が100nsecの場合はは、15(cm)×100(nsec)の測距検知範囲となるが、前記一定時間(Δt)の設定によって、Δt(nsec)×15(cm)だけ測距検知範囲は短くなる。このように、測距検知範囲にしたがって、受光期間とΔtの設定値が決定され、制御部18によって設定される。   Since the light travels 30 cm in 1 nsec (nanosec), it takes 15 cm in one way considering the round trip. Therefore, when the light receiving period is 100 nsec, the distance measurement detection range is 15 (cm) × 100 (nsec). However, the measurement is performed by Δt (nsec) × 15 (cm) by setting the certain time (Δt). The distance detection range is shortened. Thus, the light receiving period and the set value of Δt are determined according to the distance measurement detection range and set by the control unit 18.

第1受光期間及び第2受光期間は、固体撮像装置28に到達する反射光Lrの強度が減少してから反射光Lrの固体撮像装置28への到達が終了するまでの時間(反射光Lrの立ち下がり期間)を含む。なお、照射光Leが完全な矩形波のパルス光の場合は、固体撮像装置28に到達する反射光Lrの強度が減少するタイミングと、反射光Lrの固体撮像装置28への到達が終了するタイミングとは同時になるので、第1受光期間及び第2受光期間は、反射光Lrが固体撮像装置28に到達してから所定時間経過後のタイミングを含む期間であり、反射光Lrの固体撮像装置28への到達が終了するタイミングを含む期間である。   In the first light receiving period and the second light receiving period, the time from when the intensity of the reflected light Lr reaching the solid-state imaging device 28 decreases until the reflected light Lr arrives at the solid-state imaging device 28 (the reflected light Lr Falling period). When the irradiation light Le is a complete rectangular wave pulse light, the timing at which the intensity of the reflected light Lr reaching the solid-state imaging device 28 decreases and the timing at which the arrival of the reflected light Lr at the solid-state imaging device 28 ends. Therefore, the first light receiving period and the second light receiving period are periods including a timing after a predetermined time has elapsed since the reflected light Lr reaches the solid-state imaging device 28, and the solid-state imaging device 28 of the reflected light Lr. This is a period including the timing when the arrival at is completed.

前記照射装置12の照射時間(前記所定時間)は、例えば、第1受光期間と、第3受光期間と、第1受光期間と第3受光期間との間の未発光期間の和以上の期間に設定さている。このように設定することで、[第1受光期間−Δt]×光速/2、で導出される距離が測距検知範囲となる。さらに詳しくは、照射光Leの発光時間の終了タイミングと第1受光期間とを一定期間オーバーラップさせる設定にする場合は、オーバーラップさせた期間だけ、測距検知範囲は短くなる。   The irradiation time of the irradiation device 12 (the predetermined time) is, for example, a period equal to or greater than the sum of the first light receiving period, the third light receiving period, and the non-light emitting period between the first light receiving period and the third light receiving period. It is set. By setting in this way, the distance derived by [first light receiving period−Δt] × light speed / 2 becomes the distance measurement detection range. More specifically, when the end timing of the emission time of the irradiation light Le and the first light receiving period are set to overlap for a certain period, the distance measurement detection range is shortened only during the overlapping period.

図12は、単位画素30の駆動動作を示すタイムチャートである。図12に示すように、1枚の輝度画像を撮像する1フレーム期間は、露光期間と読出期間を有し、露光期間は、光電変換素子104に露光を行わせ、読出期間は、露光期間によって得られた光電子を信号読出線132から読み出すための期間である。   FIG. 12 is a time chart showing the driving operation of the unit pixel 30. As shown in FIG. 12, one frame period for capturing one luminance image has an exposure period and a readout period. The exposure period causes the photoelectric conversion element 104 to perform exposure, and the readout period depends on the exposure period. This is a period for reading the obtained photoelectrons from the signal readout line 132.

露光期間は、光電変換素子104のフォトゲート110にゲート駆動信号Saを供給することで、光電変換素子104に入射光量に応じた光電子を発生させる期間である。露光期間に照射装置12が発光信号を発光部24に供給することで発光部24を駆動させ、照射光Leを測距対象Wに照射するとともに、フォトゲート110にゲート駆動信号Saを供給して、光電変換素子104に受光を行わせる。   The exposure period is a period in which photoelectrons corresponding to the amount of incident light are generated in the photoelectric conversion element 104 by supplying a gate drive signal Sa to the photogate 110 of the photoelectric conversion element 104. The irradiation device 12 drives the light emitting unit 24 by supplying the light emission signal to the light emitting unit 24 during the exposure period, irradiates the irradiation light Le to the distance measuring object W, and supplies the gate driving signal Sa to the photogate 110. Then, the photoelectric conversion element 104 receives light.

照射装置12は、第1照射タイミング及び第2照射タイミングで照射光Leを照射するように発光部24を駆動させ、ゲート駆動回路44は、第1受光期間〜第3受光期間で受光するようにゲート駆動信号Saをフォトゲート110に供給する。1フレーム期間の露光期間中に、第1照射タイミング及び第2照射タイミングでの照射、及び、第1受光期間〜第3受光期間での受光が所定回数(例えば、100回)繰り返し行われ、受光期間中に発生した光電子が光電子振分部106a、106b、106cによって光電子保持部114に転送される。   The irradiation device 12 drives the light emitting unit 24 to emit the irradiation light Le at the first irradiation timing and the second irradiation timing, and the gate drive circuit 44 receives light in the first light receiving period to the third light receiving period. A gate drive signal Sa is supplied to the photogate 110. During the exposure period of one frame period, the irradiation at the first irradiation timing and the second irradiation timing and the light reception in the first light receiving period to the third light receiving period are repeatedly performed a predetermined number of times (for example, 100 times). Photoelectrons generated during the period are transferred to the photoelectron holding unit 114 by the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c.

例えば、第1受光期間で光電変換素子104に発生した光電子数Qaは、光電子振分部106aの光電子保持部114に転送され、第2受光期間で光電変換素子104に発生した光電子数Qbは、光電子振分部106bの光電子保持部114に転送され、第3受光期間で光電変換素子104に発生した光電子数Qcは、光電子振分部106cの光電子保持部114に転送される。この光電子振分部106a、106b、106cの駆動は、上述したようにゲート駆動回路44から送られてくるゲート駆動信号によって行われる。   For example, the photoelectron number Qa generated in the photoelectric conversion element 104 in the first light receiving period is transferred to the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron sorting unit 106a, and the photoelectron number Qb generated in the photoelectric conversion element 104 in the second light receiving period is The number of photoelectrons Qc transferred to the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron sorting unit 106b and generated in the photoelectric conversion element 104 in the third light receiving period is transferred to the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron sorting unit 106c. The optoelectronic distribution units 106a, 106b, and 106c are driven by the gate drive signal sent from the gate drive circuit 44 as described above.

そして、受光期間が終了し、読出期間に入ると、光電子振分部106a、106b、106cの光電子保持部114が保持した光電子が、信号読出線132から順次読み出される。   When the light receiving period ends and the reading period starts, the photoelectrons held by the photoelectron holding units 114 of the photoelectron sorting units 106a, 106b, and 106c are sequentially read from the signal read line 132.

なお、前記第1受光期間〜第3受光期間以外の期間に、前記光電変換素子104に入射した光により発生した光電子は、ゲート駆動回路44から第3転送ゲート144に排出信号Seが入力され、第3転送部140を介して拡散層142から排出される。   Note that photoelectrons generated by light incident on the photoelectric conversion element 104 during a period other than the first light receiving period to the third light receiving period are input to the third transfer gate 144 from the gate drive circuit 44, and the discharge signal Se is input. The light is discharged from the diffusion layer 142 via the third transfer unit 140.

演算部16は、信号読出線132を介して読み出された各画素の光電子振分部106aの光電子保持部114が保持した光電子数Qaに応じた電圧信号VQaと、光電子振分部106bの光電子保持部114が保持した光電子数Qbに応じた電圧信号VQbと、光電子振分部106cの光電子保持部114が保持した光電子数Qcに応じた電圧信号VQcとを用いて、測距対象Wまでの距離を算出する。   The calculation unit 16 outputs the voltage signal VQa corresponding to the number of photoelectrons Qa held by the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron sorting unit 106a of each pixel read out via the signal readout line 132, and the photoelectron of the photoelectron sorting unit 106b. Using the voltage signal VQb corresponding to the number of photoelectrons Qb held by the holding unit 114 and the voltage signal VQc corresponding to the number of photoelectrons Qc held by the photoelectron holding unit 114 of the photoelectron sorting unit 106c, Calculate the distance.

詳しくは、演算部16は、第1受光期間で得られた光電子数Qaに応じた電圧信号VQaと、第2受光期間で得られた光電子数Qbに応じた電圧信号VQbとから、反射光Lrの強度Iを求め、第1受光期間で得られた光電子数Qaに応じた電圧信号VQa又は第2受光期間で得られた光電子数Qbに応じた電圧信号VQbと、第3受光期間で得られた光電子数Qcに応じた電圧信号VQcと、該求めた反射光Lrの強度とから、照射光Leを照射してから、反射光Lrが固体撮像装置28(単位画素30、受光装置100)に到達するまでの時間を示す時間情報ΔTを求めることで、測距対象Wまでの距離を算出する。なお、反射光Lrの立ち下がり期間を受光する受光期間においては、受光開始タイミングが反射光Lrの固体撮像装置28への入射タイミングに対してより遅いほうが得られる光電子数が少なくなるので、電圧信号VQaは、電圧信号VQbにより低い値となる。つまり、第2受光期間は、第1受光期間に比べ、受光開始タイミングが入射タイミングに対して前記一定時間(Δt)だけ早いからである。   Specifically, the calculation unit 16 uses the reflected light Lr from the voltage signal VQa corresponding to the number of photoelectrons Qa obtained in the first light receiving period and the voltage signal VQb corresponding to the number of photoelectrons Qb obtained in the second light receiving period. Is obtained in the third light receiving period and the voltage signal VQa corresponding to the number of photoelectrons Qa obtained in the first light receiving period or the voltage signal VQb corresponding to the number of photoelectrons Qb obtained in the second light receiving period. From the voltage signal VQc corresponding to the number of photoelectrons Qc and the intensity of the obtained reflected light Lr, the reflected light Lr is applied to the solid-state imaging device 28 (unit pixel 30, light receiving device 100) after irradiating the irradiated light Le. The distance to the distance measurement target W is calculated by obtaining the time information ΔT indicating the time until it reaches. In the light receiving period in which the falling period of the reflected light Lr is received, the number of photoelectrons that can be obtained when the light reception start timing is later than the incident timing of the reflected light Lr to the solid-state imaging device 28 is reduced. VQa has a lower value due to the voltage signal VQb. That is, in the second light receiving period, the light receiving start timing is earlier than the first light receiving period by the predetermined time (Δt) with respect to the incident timing.

反射光Lrの強度Iは、数式1に示す関係式から求めることができる。
I≡(VQb−VQa)/Δt ・・・数式1
The intensity I of the reflected light Lr can be obtained from the relational expression shown in Equation 1.
I≡ (VQb−VQa) / Δt Equation 1

第2受光期間は、第1受光期間に比べ、一定時間(Δt)だけ反射光Lrを多く受光するので、第2受光期間により得られる光電子数Qbは、第1受光期間により得られる光電子数QaよりΔt×I分だけ光電子数が多くなる。したがって、光電子数Qb=光電子数Qa+ΔI×Iとなり、この式から上記した数式1を導くことができる。なお、光電子数Qb、Qaは、電圧信号VQb、VQaに等価することができる。   Since the second light receiving period receives a larger amount of reflected light Lr for a certain time (Δt) than the first light receiving period, the number of photoelectrons Qb obtained in the second light receiving period is the number of photoelectrons Qa obtained in the first light receiving period. Further, the number of photoelectrons increases by Δt × I. Therefore, the number of photoelectrons Qb = the number of photoelectrons Qa + ΔI × I, and the above formula 1 can be derived from this formula. The number of photoelectrons Qb and Qa can be equivalent to the voltage signals VQb and VQa.

光電変換素子104が発生する光電子数のうち、反射光Lrによって生じる光電子数は、入射する反射光Lrの強度と、反射光Lrの入射時間の積に比例するので、反射光Lrによって発生する光電子数は、入射する反射光Lrの強度と入射時間とを積算した面積で表すことができる。したがって、第1受光期間で得られた反射光Lr成分の光電子数Qraは、図11に示す面積S1で表すことができ、第2受光期間で得られた反射光Lr成分の光電子数Qrbは、図11に示す面積S2で表すことができる。   Of the number of photoelectrons generated by the photoelectric conversion element 104, the number of photoelectrons generated by the reflected light Lr is proportional to the product of the intensity of the incident reflected light Lr and the incident time of the reflected light Lr, and thus the photoelectrons generated by the reflected light Lr. The number can be expressed as an area obtained by integrating the intensity of the incident reflected light Lr and the incident time. Therefore, the photoelectron number Qra of the reflected light Lr component obtained in the first light receiving period can be represented by the area S1 shown in FIG. 11, and the photoelectron number Qrb of the reflected light Lr component obtained in the second light receiving period is It can be represented by an area S2 shown in FIG.

図13は、第1受光期間で得られる面積S1(光電子数Qra)と第2受光期間で得られる面積S2(光電子数Qrb)の説明図である。面積S1は、面積(光電子数)Aと面積(光電子数)Cとからなり、面積Aは、反射光Lrの強度Iと時間情報ΔTとを乗算したものである。したがって、面積S1は、S1=I×ΔT+C、の関係式で表すことができる。面積Cは、照射光Leを照射する照射装置12の特性(照射光Leの強度Iを含む)と光電変換素子104の特性に依存する。なお、時間情報ΔTは、照射光Leを照射してから反射光Lrが固体撮像装置28(単位画素30、受光装置100)に到達するまでの時間を示す情報である。なお、照射光Leが完全な矩形波のパルス光の場合は、面積Cは0となる。   FIG. 13 is an explanatory diagram of the area S1 (number of photoelectrons Qra) obtained in the first light receiving period and the area S2 (number of photoelectrons Qrb) obtained in the second light receiving period. The area S1 includes an area (number of photoelectrons) A and an area (number of photoelectrons) C, and the area A is obtained by multiplying the intensity I of the reflected light Lr and the time information ΔT. Therefore, the area S1 can be expressed by a relational expression of S1 = I × ΔT + C. The area C depends on the characteristics of the irradiation device 12 that irradiates the irradiation light Le (including the intensity I of the irradiation light Le) and the characteristics of the photoelectric conversion element 104. The time information ΔT is information indicating the time from when the irradiation light Le is irradiated until the reflected light Lr reaches the solid-state imaging device 28 (unit pixel 30, light receiving device 100). In addition, when the irradiation light Le is a complete rectangular wave pulse light, the area C is zero.

面積S2は、面積(光電子数)Bと面積(光電子数)Cとからなり、面積Bは、反射光Lrの強度Iと時間情報ΔTとを乗算したものと、反射光Lrの強度IとΔtとを乗算したものとを加算したものである。つまり、面積Bは、I×ΔT+I×Δtとで表すことができる。面積S2は、面積S1に比べ、Δtだけ多く反射光Lrを受光しているので、Δt×I分の光電子数だけ多く得られる。したがって、面積S2は、S2=I×ΔT+I×Δt+Cで表すことができる。なお、第3受光期間で得られた反射光Lr成分の光電子数Qcは、Qc=I×T、で表すことができる。   The area S2 includes an area (number of photoelectrons) B and an area (number of photoelectrons) C. The area B is obtained by multiplying the intensity I of the reflected light Lr by time information ΔT, and the intensity I and Δt of the reflected light Lr. And the product of multiplying and. That is, the area B can be expressed as I × ΔT + I × Δt. Since the area S2 receives the reflected light Lr more than the area S1 by Δt, the area S2 can be obtained by the number of photoelectrons corresponding to Δt × I. Therefore, the area S2 can be expressed by S2 = I × ΔT + I × Δt + C. Note that the number of photoelectrons Qc of the reflected light Lr component obtained in the third light receiving period can be expressed by Qc = I × T.

光電子数Qrcと光電子数Qraとから、数式2に示す関係式が成り立つ。
(Qrc−Qra)/I=[(I×T)−(I×ΔT+C)]/I=T−(ΔT+C/I) ・・・数式2
From the photoelectron number Qrc and the photoelectron number Qra, the relational expression shown in Formula 2 is established.
(Qrc−Qra) / I = [(I × T) − (I × ΔT + C)] / I = T− (ΔT + C / I) Expression 2

光電子数Qrcと光電子数Qrbとから、数式3に示す関係式が成り立つ。
(Qrc−Qrb)/I=[(I×T)−(I×ΔT+I×Δt+C)]/I=T−(ΔT+Δt+C/I) ・・・数式3
From the photoelectron number Qrc and the photoelectron number Qrb, the relational expression shown in Formula 3 is established.
(Qrc−Qrb) / I = [(I × T) − (I × ΔT + I × Δt + C)] / I = T− (ΔT + Δt + C / I) Equation 3

面積Cは、反射光Lrの強度に比例するので、C/Iは、強度に依存しない定数とみなすことができ、測定することで予めC/Iを知ることができる。   Since the area C is proportional to the intensity of the reflected light Lr, C / I can be regarded as a constant independent of the intensity, and C / I can be known in advance by measurement.

(Qrc−Qra)は、(Qc−Qa)に置き換えることができ、Qc、Qaは、VQc、VQaに等価することができるので、ΔTは、数式2を用いて、
ΔT=T−(VQc−VQa)/I−C/I ・・・数式4
で表すことができる。(Qrc−Qra)を(Qc−Qa)に置き換えることができる理由としては、第3受光期間で得られた光電子数Qcは、反射光Lr成分の光電子数Qrcと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第1受光期間で得られた光電子数Qaは、反射光Lr成分の光電子数Qraと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第1受光期間と第3受光期間の長さは共に時間Tであることから、光電子数Qcから光電子数Qaを減算すると、環境光Ls成分は除去され、結果的に、(Qc−Qa)=(Qrc−Qra)となるからである。
(Qrc−Qra) can be replaced by (Qc−Qa), and Qc and Qa can be equivalent to VQc and VQa.
ΔT = T− (VQc−VQa) / I−C / I Equation 4
Can be expressed as The reason why (Qrc-Qra) can be replaced with (Qc-Qa) is that the number of photoelectrons Qc obtained in the third light receiving period is the number of photoelectrons Qrc of the reflected light Lr component and the number of photoelectrons of the ambient light Ls component. The number of photoelectrons Qa obtained in the first light receiving period is the sum of the number of photoelectrons Qra of the reflected light Lr component and the number of photoelectrons of the ambient light Ls component, and the first light receiving period and the third light receiving time. Since both the lengths of the periods are time T, subtracting the photoelectron count Qa from the photoelectron count Qc removes the ambient light Ls component, resulting in (Qc−Qa) = (Qrc−Qra). It is.

(Qrc−Qrb)は、(Qc−Qb)に置き換えることができ、Qc、Qbは、VQc、VQbに等価することができるので、ΔTは、数式3を用いて、
ΔT=T−Δt−(VQc−VQb)/I−C/I ・・・数式5
で表すことできる。(Qrc−Qrb)を(Qc−Qb)に置き換えることができる理由としては、第3受光期間で得られた光電子数Qcは、反射光Lr成分の光電子数Qrcと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第2受光期間で得られた光電子数Qbは、反射光Lr成分の光電子数Qrbと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第2受光期間と第3受光期間の長さは共に時間Tであることから、光電子数Qcから光電子数Qbを減算すると、環境光Ls成分は除去され、結果的に、(Qc−Qb)=(Qrc−Qrb)となるからである。
(Qrc−Qrb) can be replaced by (Qc−Qb), and Qc and Qb can be equivalent to VQc and VQb. Therefore, ΔT can be calculated using Equation 3.
ΔT = T−Δt− (VQc−VQb) / I−C / I Equation 5
Can be expressed as The reason why (Qrc−Qrb) can be replaced with (Qc−Qb) is that the number of photoelectrons Qc obtained in the third light receiving period is the number of photoelectrons Qrc of the reflected light Lr component and the number of photoelectrons of the ambient light Ls component. The number of photoelectrons Qb obtained in the second light receiving period is the sum of the number of photoelectrons Qrb of the reflected light Lr component and the number of photoelectrons of the ambient light Ls component, and the second light receiving period and the third light receiving time. Since both the lengths of the periods are time T, subtracting the photoelectron count Qb from the photoelectron count Qc removes the ambient light Ls component, resulting in (Qc−Qb) = (Qrc−Qrb). It is.

したがって、演算部16は、数式4を用いて、第3受光期間の時間Tと、予め記憶された定数C/Iと、電圧信号VQc、VQaとから時間情報ΔTを算出することができる。また、演算部16は、数式5を用いて、第3受光期間の時間Tと、予め記憶された定数C/Iと、Δtと、電圧信号VQc、VQbとから時間情報ΔTを算出することができる。演算部16は、数式4と数式5のどちらか一方を用いて時間情報ΔTを算出しても良いが、数式4及び数式5を用いて時間情報ΔTを算出し、該算出した2つの時間情報ΔTの平均を取ることによってより正確な時間情報ΔTを求めることができる。なお、数式4及び数式5の発光強度Iは、数式1を用いて導くことができる。   Therefore, the arithmetic unit 16 can calculate the time information ΔT from the time T of the third light receiving period, the constant C / I stored in advance, and the voltage signals VQc and VQa using Equation 4. In addition, the calculation unit 16 can calculate time information ΔT from the time T of the third light receiving period, the constant C / I stored in advance, Δt, and the voltage signals VQc and VQb using Equation 5. it can. The computing unit 16 may calculate the time information ΔT using either one of the mathematical formula 4 or the mathematical formula 5, but calculates the time information ΔT using the mathematical formula 4 and the mathematical formula 5, and calculates the calculated two time information. More accurate time information ΔT can be obtained by taking the average of ΔT. Note that the emission intensity I of Equation 4 and Equation 5 can be derived using Equation 1.

なお、第3受光期間は、第1照射タイミングで照射された照射光Leの反射光Lrの強度が一定となる時間としたが、第2照射タイミングで照射された照射光Leの反射光Lrの強度が一定となる時間であってもよい。この場合は、第3受光期間は、第2照射タイミングに対して予め決められた受光期間であってもよい。   Note that the third light receiving period is a time during which the intensity of the reflected light Lr of the irradiation light Le irradiated at the first irradiation timing is constant, but the reflected light Lr of the irradiation light Le irradiated at the second irradiation timing is constant. It may be a time when the intensity becomes constant. In this case, the third light receiving period may be a predetermined light receiving period with respect to the second irradiation timing.

ここで、固体撮像装置28から測距対象Wまでの距離が遠いほど、反射光Lrの固体撮像装置28への入射タイミングが遅くなり、その分時間情報ΔTは長くなり、逆に固体撮像装置28から測距対象Wまでの距離が近いほど、反射光Lrの固体撮像装置28への入射タイミングが早くなり、その分時間情報ΔTは短くなる。したがって、演算部16は、時間情報ΔTを求めることによって、測距対象Wまでの距離を求めることができる。なお、演算部16は、初期値として固体撮像装置28から一定距離離れた基準測距対象に対して照射光Leを照射し、その反射光Lrを受光することで算出した時間情報ΔTを基準時間情報ΔTsとして記憶しておき、測距対象Wからの反射光Lrを受光して求めた時間情報ΔTと、基準時間情報ΔTsと、前記一定距離とから測距対象Wまでの距離を求めてもよい。詳しくは、求めた時間情報ΔTと基準時間情報ΔTsとの差から基準測距対象から測距対象Wまでの距離を求め、該求めた距離と前記一定距離とから固体撮像装置28から測距対象Wまでの距離を求めてもよい。   Here, as the distance from the solid-state imaging device 28 to the distance measurement target W is longer, the incident timing of the reflected light Lr to the solid-state imaging device 28 is delayed, and the time information ΔT is increased correspondingly, and conversely the solid-state imaging device 28. As the distance from the distance measurement target W is closer, the incident timing of the reflected light Lr to the solid-state imaging device 28 is earlier, and the time information ΔT is shortened accordingly. Accordingly, the calculation unit 16 can determine the distance to the distance measurement target W by determining the time information ΔT. Note that the calculation unit 16 applies the time information ΔT calculated by irradiating the reference distance measurement object that is a fixed distance away from the solid-state imaging device 28 as the initial value and receiving the reflected light Lr to the reference time. Even if it is stored as information ΔTs, the distance from the distance measurement object W to the distance measurement object W is obtained by receiving the reflected light Lr from the distance measurement object W, the time information ΔT, the reference time information ΔTs, and the fixed distance. Good. Specifically, the distance from the reference distance measurement object to the distance measurement object W is obtained from the difference between the obtained time information ΔT and the reference time information ΔTs, and the distance measurement object is obtained from the solid-state imaging device 28 from the obtained distance and the fixed distance. The distance to W may be obtained.

このように、入射した反射光Lrに応じた光電子に応じた電圧信号のみを用いて、測距対象Wの距離を求めることができるので、照射光Leの強度や環境光Lsに依存しない信頼性の高い距離情報を得ることができる。   Thus, since the distance of the distance measuring object W can be obtained using only the voltage signal corresponding to the photoelectrons corresponding to the incident reflected light Lr, the reliability does not depend on the intensity of the irradiation light Le or the environmental light Ls. High distance information can be obtained.

なお、測距精度を確保するために、照射装置12は、発光強度が一定となる期間を有する照射光Leを照射する必要があるが(図11参照)、発光部24のコンデンサの電圧は、放電とともにその電位が低下するので、発光素子の発光強度も低下してしまう。したがって、本実施の形態では、図14に示すように、発光部24に、コンデンサ160と発光素子162の他にFET(電界効果トランジスタ)164をさらに備えさせることで、発光強度が一定となる期間を有する照射光Leを照射させるというものである。発光素子162は、コンデンサ160とFET164の間に介装され、FET164のソースは発光素子162に、ドレインはコンデンサ160に接続されている。   In order to ensure distance measurement accuracy, the irradiation device 12 needs to irradiate the irradiation light Le having a period in which the emission intensity is constant (see FIG. 11). Since the potential decreases with the discharge, the light emission intensity of the light emitting element also decreases. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, the light emitting section 24 is further provided with an FET (field effect transistor) 164 in addition to the capacitor 160 and the light emitting element 162, so that the light emission intensity is constant. Irradiation light Le having The light emitting element 162 is interposed between the capacitor 160 and the FET 164, and the source of the FET 164 is connected to the light emitting element 162 and the drain is connected to the capacitor 160.

図15は、FET164のドレイン−ソース間の電圧と、ドレイン電流との関係を示す図であり、FET164の特性を示す。図15に示すように、ドレイン−ソース間の電圧がある一定値以上になると、ドレイン−ソース間の電圧にかかわらず、ドレイン電流は略一定の値となる。したがって、図14に示すコンデンサ160の放電によってコンデンサ160の電圧が低下した場合であっても、発光素子162に流れる電流(ドレイン電流)が一定となるようにドレイン−ソース間の電圧が低下するので、発光素子162にかかる電圧は略一定となり、発光素子162の発光強度を一定に保つことができる。照射装置12は、FET164のゲートにハイの発光信号を印加させることで、発光部24に光を発光させる。   FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the drain-source voltage of the FET 164 and the drain current, and shows the characteristics of the FET 164. As shown in FIG. 15, when the drain-source voltage becomes a certain value or more, the drain current becomes a substantially constant value regardless of the drain-source voltage. Therefore, even when the voltage of the capacitor 160 is reduced due to the discharge of the capacitor 160 shown in FIG. 14, the voltage between the drain and the source is reduced so that the current (drain current) flowing through the light emitting element 162 is constant. The voltage applied to the light emitting element 162 becomes substantially constant, and the light emission intensity of the light emitting element 162 can be kept constant. The irradiation device 12 causes the light emitting unit 24 to emit light by applying a high light emission signal to the gate of the FET 164.

実施の形態は、以下のように変形してもよい。   The embodiment may be modified as follows.

(変形例1)上記実施の形態では、第3受光期間は、第1照射タイミング又は第2照射タイミングで照射された照射光Leの反射光Lrの強度が一定となる時間としたが、変形例1では、第3受光期間は、第1照射タイミング及び第2照射タイミングで照射された照射光Leの反射光Lrが固体撮像装置28に到達しない時間、つまり、反射光Lrが固体撮像装置28に入射しない時間である。   (Modification 1) In the above-described embodiment, the third light receiving period is a time during which the intensity of the reflected light Lr of the irradiation light Le emitted at the first irradiation timing or the second irradiation timing is constant. 1, in the third light receiving period, a time during which the reflected light Lr of the irradiation light Le irradiated at the first irradiation timing and the second irradiation timing does not reach the solid-state imaging device 28, that is, the reflected light Lr is applied to the solid-state imaging device 28. It is the time when it is not incident.

図16は、変形例1の距離計測における照射光Leの照射タイミング、及び、固体撮像装置28の受光タイミングを示す図である。図16に示すように、第3受光期間は、反射光Lrが固体撮像装置28に入射しない時間であることが分かる。これにより、第3受光期間で得られる光電子Qcは、環境光Lsに応じた光電子となる。ここで、照射装置12の第1照射タイミング及び第2照射タイミングにおける照射時間(前記所定時間)は、受光期間第(第1受光期間又は第2受光期間)以上に設定されている。このように設定することで、[第1受光期間−Δt]×光速/2、で導出される距離が測距検知範囲となる。   FIG. 16 is a diagram illustrating the irradiation timing of the irradiation light Le and the light reception timing of the solid-state imaging device 28 in the distance measurement of the first modification. As shown in FIG. 16, it can be seen that the third light receiving period is a time during which the reflected light Lr does not enter the solid-state imaging device 28. Thereby, the photoelectrons Qc obtained in the third light receiving period become photoelectrons corresponding to the ambient light Ls. Here, the irradiation time (the predetermined time) at the first irradiation timing and the second irradiation timing of the irradiation device 12 is set to be longer than the light reception period (first light reception period or second light reception period). By setting in this way, the distance derived by [first light receiving period−Δt] × light speed / 2 becomes the distance measurement detection range.

光電子数Qaは、反射光Lr成分の光電子数Qraと環境光Ls成分の光電子数とからなる。光電子数Qraは、上述したように、光電子数Qra=I×ΔT+Cで表すことができ、光電子数Qaの環境光Ls成分の光電子数は、光電子数Qcで表すことができる。光電子数Qbは、反射光Lr成分の光電子数Qrbと環境光Ls成分の光電子数とからなる。光電子数Qrbは、上述したように、光電子数Qrb=I×ΔT+I×Δt+Cで表すことができる。光電子数Qbの環境光Ls成分の光電子数は、光電子数Qcで表すことができる。ここで、第1受光期間〜第3受光期間の長さは時間Tで同一であることから、第1受光期間で得られた光電子数Qaの環境光Ls成分の光電子数と、第2受光期間で得られた光電子数Qbの環境光Ls成分の光電子数とは、第3受光期間で得られた光電子数Qcと同じになる。   The photoelectron number Qa is composed of the photoelectron number Qra of the reflected light Lr component and the photoelectron number of the ambient light Ls component. As described above, the number of photoelectrons Qra can be represented by the number of photoelectrons Qra = I × ΔT + C, and the number of photoelectrons of the ambient light Ls component of the number of photoelectrons Qa can be represented by the number of photoelectrons Qc. The photoelectron number Qb is composed of the photoelectron number Qrb of the reflected light Lr component and the photoelectron number of the ambient light Ls component. As described above, the number of photoelectrons Qrb can be expressed by the number of photoelectrons Qrb = I × ΔT + I × Δt + C. The number of photoelectrons of the ambient light Ls component with the number of photoelectrons Qb can be represented by the number of photoelectrons Qc. Here, since the lengths of the first light receiving period to the third light receiving period are the same at time T, the number of photoelectrons of the ambient light Ls component of the number of photoelectrons Qa obtained in the first light receiving period and the second light receiving period The number of photoelectrons of the ambient light Ls component with the number of photoelectrons Qb obtained in step 1 is the same as the number of photoelectrons Qc obtained in the third light receiving period.

したがって、光電子数Qaと光電子数Qcとから、数式6に示す関係式が成り立ち、光電子数Qbと光電子数Qcとから、数式7に示す関係式が成り立つ。
(Qa−Qc)/I=[(I×ΔT+C)+Qc−Qc]/I=ΔT+C/I ・・・数式6
(Qb−Qc)/I=[(I×ΔT+I×Δt+C)+Qc−Qc]/I=ΔT+Δt+C/I ・・・数式7
Qa、Qcは、VQa、VQcに等価することができるので、ΔTは、数式6を用いて、
ΔT=(VQa−VQc)I−C/I ・・・数式8
で表すことができる。また、Qb、Qcは、VQb、VQcに等価することができるので、ΔTは、数式7を用いて、
ΔT=(VQb−VQc)/I−Δt−C/I ・・・数式9
で表すことができる。
Therefore, the relational expression shown in Expression 6 is established from the photoelectron number Qa and the photoelectron number Qc, and the relational expression shown in Expression 7 is established from the photoelectron number Qb and the photoelectron number Qc.
(Qa−Qc) / I = [(I × ΔT + C) + Qc−Qc] / I = ΔT + C / I Equation 6
(Qb−Qc) / I = [(I × ΔT + I × Δt + C) + Qc−Qc] / I = ΔT + Δt + C / I Equation 7
Since Qa and Qc can be equivalent to VQa and VQc, ΔT can be calculated using Equation 6:
ΔT = (VQa−VQc) I−C / I Expression 8
Can be expressed as In addition, since Qb and Qc can be equivalent to VQb and VQc, ΔT can be calculated using Equation 7.
ΔT = (VQb−VQc) / I−Δt−C / I Equation 9
Can be expressed as

したがって、演算部16は、数式8を用いて、電圧信号VQa、VQcと、予め記憶された定数C/Iとから時間情報ΔTを算出することができる。また、演算部16は、数式9を用いて、電圧信号VQb、VQcと、Δtと、予め記憶された定数C/Iとから時間情報ΔTを算出することができる。演算部16は、数式8及び数式9を用いて時間情報ΔTを算出し、該算出した2つの時間情報ΔTの平均を取ることによってより正確な時間情報ΔTを求めることができる。なお、数式8及び数式9の発光強度Iは、数式1を用いて導くことができる。演算部16は、求めた時間情報ΔTから測距対象Wまでの距離を求める。   Therefore, the arithmetic unit 16 can calculate the time information ΔT from the voltage signals VQa and VQc and the constant C / I stored in advance using Expression 8. In addition, the calculation unit 16 can calculate time information ΔT from the voltage signals VQb and VQc, Δt, and a constant C / I stored in advance using Equation 9. The calculating unit 16 can calculate the time information ΔT using Expression 8 and Expression 9, and obtain the more accurate time information ΔT by taking the average of the two calculated time information ΔT. Note that the emission intensity I of Equation 8 and Equation 9 can be derived using Equation 1. The computing unit 16 obtains the distance from the obtained time information ΔT to the distance measuring object W.

このように、入射した反射光Lrに応じた光電子に応じた電圧信号のみを用いて、測距対象Wの距離を求めることができるので、照射光Leの強度や環境光Lsに依存しない信頼性の高い距離情報を得ることができる。   Thus, since the distance of the distance measuring object W can be obtained using only the voltage signal corresponding to the photoelectrons corresponding to the incident reflected light Lr, the reliability does not depend on the intensity of the irradiation light Le or the environmental light Ls. High distance information can be obtained.

(変形例2)上記実施の形態及び変形例1では、測距検知範囲を1つとし、該測距検知範囲に基づいて、第1照射タイミング及び第2照射タイミングと、第1受光期間〜第3受光期間とを決めるようにしたが、変形例2では、測距検知範囲を複数用意し、複数の第1照射タイミング及び第2照射タイミングと、第1受光期間〜第3受光期間とが複数の測距検知範囲に対応して決められている。例えば、測距検知範囲が1〜3まであり、第1照射タイミング及び第2照射タイミングと、第1受光期間〜第3受光期間とが測距検知範囲1〜3に対応してそれぞれ複数設けられている。これにより、距離を計測できる範囲を拡大することができる。   (Modification 2) In the above-described embodiment and Modification 1, there is one distance detection detection range, and based on the distance measurement detection range, the first irradiation timing and the second irradiation timing, and the first light receiving period to the first light receiving period. In the second modification, a plurality of ranging detection ranges are prepared, and a plurality of first and second irradiation timings and a plurality of first to third light receiving periods are provided. It is determined corresponding to the range detection range. For example, there are ranging detection ranges from 1 to 3, and a plurality of first and second irradiation timings and first to third light receiving periods are provided corresponding to the ranging detection ranges 1 to 3, respectively. ing. Thereby, the range which can measure distance can be expanded.

ここで、複数の測距検知範囲1〜3の第1受光期間及び第2受光期間は、互いに位相がずれないようにし、複数の測距検知範囲1〜3の第1照射タイミング及び第2照射タイミングは、一定時間(Δt)の2倍分だけ位相がずれていくようにしてもよい。つまり、各測距検知範囲の第1受光期間は互いに同位相、各測距検知範囲の第2受光期間は互いに同位相であり、各測距検知範囲の第1照射タイミングは、一定時間(Δt)の2倍分だけ位相が遅れていき、各測距検知範囲の第2照射タイミングは、一定時間の2倍分だけ位相が遅れていく。   Here, the first light receiving period and the second light receiving period of the plurality of distance measuring detection ranges 1 to 3 are not shifted from each other, and the first irradiation timing and the second irradiation of the plurality of distance measuring detection ranges 1 to 3 are set. The timing may be shifted in phase by twice the fixed time (Δt). In other words, the first light receiving periods of the distance measurement detection ranges are in phase with each other, the second light reception periods of the distance measurement detection ranges are in phase with each other, and the first irradiation timing of each distance measurement detection range is a fixed time (Δt ), And the phase of the second irradiation timing of each distance measurement detection range is delayed by twice the fixed time.

図17は、変形例2における照射装置12が照射する照射光Leの第1照射タイミング及び第2照射タイミングの一例を示す図である。図17に示すように、測距検知範囲2の第1照射タイミングは、測距検知範囲1の第2照射タイミングより位相が2×Δt遅れており、測距検知範囲3の第1照射タイミングは、測距検知範囲2の第1照射タイミングより位相が2×Δt遅れている。また、測距検知範囲2の第2照射タイミングは、測距検知範囲1の第2照射タイミングより位相が2×Δt遅れており、測距検知範囲3の第2照射タイミングは、測距検知範囲2の第2照射タイミングより位相が2×Δt送られている。   FIG. 17 is a diagram illustrating an example of the first irradiation timing and the second irradiation timing of the irradiation light Le irradiated by the irradiation device 12 according to the second modification. As shown in FIG. 17, the first irradiation timing of the distance measurement detection range 2 is delayed by 2 × Δt from the second irradiation timing of the distance measurement detection range 1, and the first irradiation timing of the distance measurement detection range 3 is The phase is delayed by 2 × Δt from the first irradiation timing in the distance measurement detection range 2. Further, the second irradiation timing of the distance measurement detection range 2 is delayed in phase by 2 × Δt from the second irradiation timing of the distance measurement detection range 1, and the second irradiation timing of the distance measurement detection range 3 is the distance detection detection range. The phase is sent 2 × Δt from the second second irradiation timing.

なお、各測距検知範囲1〜3の第2照射タイミングは、各測距検知範囲1〜3の第1照射タイミングをΔtだけ位相を遅らせたタイミングである。したがって、照射装置12は、照射光Leを照射する度に、照射タイミングをΔtだけずらしていけば、各測距検知範囲の第1照射タイミング及び第2照射タイミングで照射光Leを照射していることになり、測距検知範囲が複数ある場合であっても、照射タイミングの制御が簡単になる。   Note that the second irradiation timings of the distance measurement detection ranges 1 to 3 are timings in which the phases of the first irradiation timings of the distance measurement detection ranges 1 to 3 are delayed by Δt. Therefore, the irradiation device 12 irradiates the irradiation light Le at the first irradiation timing and the second irradiation timing in each distance measurement detection range if the irradiation timing is shifted by Δt each time the irradiation light Le is irradiated. In other words, even when there are a plurality of distance measurement detection ranges, the irradiation timing can be easily controlled.

また、各測距検知範囲の照射タイミングが他の測距検知範囲の照射タイミングと重複していてもよい。例えば、ある測距検知範囲の第1照射タイミングが、直前に照射した他の測距検知範囲の第2照射タイミングと重複していてもよく、該ある測距検知範囲の第2照射タイミングが、直後に照射する他の測距検知範囲の第1照射タイミングと重複していてもよい。   Moreover, the irradiation timing of each ranging detection range may overlap with the irradiation timing of other ranging detection ranges. For example, the first irradiation timing of a certain distance measurement detection range may overlap with the second irradiation timing of another distance measurement detection range irradiated immediately before, and the second irradiation timing of the certain distance detection detection range is It may overlap with the 1st irradiation timing of the other ranging detection range irradiated immediately after.

図18は、変形例2における照射装置12が照射する照射光Leの第1照射タイミング及び第2照射タイミングの他の例を示す図である。図18に示すように、各照射タイミング(1回目〜6回目の照射タイミング)は、一定時間(Δt)ずつ位相がずれており、ある照射タイミングとその直前の照射タイミング又はその直後の照射タイミングとで、測距検知範囲が決められている。例えば、1回目の照射タイミングと2回目の照射タイミングとで測距検知範囲1が定められ、2回目の照射タイミングと3回目の照射タイミングとで測距検知範囲2が定められ、3回目の照射タイミングと4回目の照射タイミングとで測距検知範囲3が定められ、4回目の照射タイミングと5回目の照射タイミングとで測距検知範囲4が定められ、5回目の照射タイミングと6回目の照射タイミングとで測距検知範囲5が定められる。   FIG. 18 is a diagram illustrating another example of the first irradiation timing and the second irradiation timing of the irradiation light Le irradiated by the irradiation device 12 according to the second modification. As shown in FIG. 18, each irradiation timing (first to sixth irradiation timings) is out of phase by a certain time (Δt), and a certain irradiation timing and the irradiation timing immediately before or immediately after the irradiation timing. Thus, the range detection range is determined. For example, the distance measurement detection range 1 is determined by the first irradiation timing and the second irradiation timing, and the distance measurement detection range 2 is determined by the second irradiation timing and the third irradiation timing. The distance measurement detection range 3 is determined by the timing and the fourth irradiation timing, and the distance detection detection range 4 is determined by the fourth irradiation timing and the fifth irradiation timing. The fifth irradiation timing and the sixth irradiation time. The distance measurement detection range 5 is determined by the timing.

2回目の照射タイミングは、測距検知範囲1からみれば第2照射タイミングとなるが、測距検知範囲2から見れば第1照射タイミングとなる。同様に、3回目の照射タイミングは、測距検知範囲2から見れば第2照射タイミングとなるが、測距検知範囲3から見れば第1照射タイミングとなる。4回目以降の照射タイミングも同様に、一方の測距検知範囲から見れば第2照射タイミングとなり、他方の測距検知範囲から見れば第1照射タイミングとなる。   The second irradiation timing is the second irradiation timing when viewed from the distance measurement detection range 1, but is the first irradiation timing when viewed from the distance measurement detection range 2. Similarly, the third irradiation timing is the second irradiation timing when viewed from the distance measurement detection range 2, but is the first irradiation timing when viewed from the distance measurement detection range 3. Similarly, the fourth and subsequent irradiation timings are the second irradiation timing when viewed from one distance measurement detection range, and the first irradiation timing when viewed from the other distance detection detection range.

このように、各測距検知範囲の照射タイミングを重複させることで、照射タイミングの数を増やさなくても、距離を計測できる範囲を拡大することができ、測距精度を向上させることができる。   As described above, by overlapping the irradiation timings of the distance measurement detection ranges, the range in which the distance can be measured can be expanded without increasing the number of irradiation timings, and the ranging accuracy can be improved.

なお、図17及び図18に示すタイミングは、図12に示す単位画素30の1フレーム期間内の露光期間における1周期の照射タイミングを記載したものであり、複数回受光と光電子の保持が繰り返された後に信号を読み出し、その後、位相が2×Δt遅れたタイミングで、次のフレームを取得する。   The timing shown in FIGS. 17 and 18 describes the irradiation timing of one cycle in the exposure period within one frame period of the unit pixel 30 shown in FIG. 12, and light reception and photoelectron holding are repeated a plurality of times. After that, the signal is read out, and then the next frame is acquired at a timing delayed by 2 × Δt.

(変形例3)上記実施の形態及び上記変形例1〜2では、単位画素30は4つの受光装置100を有するようにしたが、単位画素30は、2つ、3つ、5つ等の複数の受光装置100を有してもよく、受光装置100を1つのみ有してもよい。また、受光装置100は、3つの光電子振分部106を有するようにしたが、光電子振分部106を1つのみ有するようにしてもよい。単位画素30が1つの受光装置100のみを有し、該受光装置100が1つの光電子振分部106のみを有する場合は、それぞれ異なるフレームで取得してもよく、さらには、第1受光期間〜第3受光期間で、それぞれ受光する単位画素30を異ならせてもよい。例えば、第1受光期間で受光する単位画素30を第1画素と、第2受光期間で受光する単位画素30を第2画素と、第3受光期間で受光する単位画素30を第3画素とし、第1画素〜第3画素で得られた光電子数を用いて測距対象Wまでの距離を算出する。   (Modification 3) In the above embodiment and Modifications 1 and 2, the unit pixel 30 includes the four light receiving devices 100. However, the unit pixel 30 includes a plurality of unit pixels 30 such as two, three, and five. The light receiving device 100 may be included, or only one light receiving device 100 may be included. Further, although the light receiving device 100 has the three photoelectron sorting units 106, it may have only one photoelectron sorting unit 106. When the unit pixel 30 includes only one light receiving device 100 and the light receiving device 100 includes only one photoelectron distributing unit 106, the unit pixels 30 may be acquired in different frames. The unit pixels 30 that receive light may be different in the third light receiving period. For example, the unit pixel 30 that receives light in the first light receiving period is the first pixel, the unit pixel 30 that receives light in the second light receiving period is the second pixel, and the unit pixel 30 that receives light in the third light receiving period is the third pixel, The distance to the distance measuring object W is calculated using the number of photoelectrons obtained from the first pixel to the third pixel.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

10…測距システム 12…照射装置
14…撮像部 16…演算部
18…制御部 20…電源
22…第2電源 28…固体撮像装置
30…単位画素 32…画素アレイ
34…画素駆動回路 44…ゲート駆動回路
100…受光装置 102…p型半導体基板
104…光電変換素子 106…光電子振分部
108…光電子排出部 110…フォトゲート
112…第1転送部 114…光電子保持部
116…第2転送部 118…浮遊拡散層
120…第1転送ゲート 122…保持ゲート
124…第2転送ゲート 126…リセット用トランジスタ
130…信号読出用トランジスタ 132…信号読出線
134…選択用トランジスタ 140…第3転送部
142…拡散層 144…第3転送ゲート
160…コンデンサ 162…発光素子
164…FET
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ranging system 12 ... Irradiation device 14 ... Imaging part 16 ... Calculation part 18 ... Control part 20 ... Power supply 22 ... 2nd power supply 28 ... Solid-state imaging device 30 ... Unit pixel 32 ... Pixel array 34 ... Pixel drive circuit 44 ... Gate Drive circuit 100... Light receiving device 102... P-type semiconductor substrate 104... Photoelectric conversion element 106... Photoelectron distribution unit 108 .. Photoelectron discharge unit 110 ... Photogate 112 ... First transfer unit 114 ... Photoelectron holding unit 116 ... Second transfer unit 118 ... floating diffusion layer 120 ... first transfer gate 122 ... hold gate 124 ... second transfer gate 126 ... reset transistor 130 ... signal read transistor 132 ... signal read line 134 ... select transistor 140 ... third transfer section 142 ... diffusion Layer 144 ... Third transfer gate 160 ... Capacitor 162 ... Light emitting element 164 ... FET

Claims (8)

測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、
前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、前記測距対象までの距離を計測する演算部と、
を備え、
前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、
前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、
前記演算部は、前記第1受光期間で得られた前記光電子数と、前記第2受光期間で得られた前記光電子数とから、前記反射光の強度を求め、前記第1受光期間又は前記第2受光期間で得られた前記光電子数と、前記第3受光期間で得られた前記光電子数と、該求めた前記反射光の強度とから、前記照射光を照射してから、前記反射光が前記固体撮像装置に到達するまでの時間を示す時間情報を求めることで、前記測距対象までの距離を算出し、
前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、
前記第3受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が一定となる時間である
ことを特徴とする測距システム。
An irradiation device that irradiates irradiation light having a period in which the emission intensity is constant with respect to the distance measurement target;
A solid-state imaging device that receives the reflected light of the irradiation light irradiated by the irradiation device in a light receiving period that is predetermined with respect to the irradiation timing of the reflected light;
An arithmetic unit that measures the distance to the distance measurement object using the number of photoelectrons obtained by light reception of the solid-state imaging device;
With
The irradiation apparatus irradiates the irradiation light for a predetermined time at a first irradiation timing and a second irradiation timing,
The solid-state imaging device receives the reflected light of the irradiation light irradiated at the first irradiation timing in a first light receiving period, and secondly reflects the reflected light of the irradiation light irradiated at the second irradiation timing. Receiving light in each light receiving period, and receiving light in a third light receiving period that is predetermined with respect to the first irradiation timing or the second irradiation timing
The calculation unit obtains the intensity of the reflected light from the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period and the number of photoelectrons obtained in the second light receiving period, and calculates the first light receiving period or the first light receiving period. From the number of photoelectrons obtained in two light receiving periods, the number of photoelectrons obtained in the third light receiving period, and the obtained intensity of the reflected light, the reflected light is irradiated By calculating time information indicating the time to reach the solid-state imaging device, the distance to the distance measurement target is calculated,
The first light receiving period and the second light receiving period include a time from when the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device decreases until the reflected light reaches the solid-state imaging device, And a time equal to or shorter than the predetermined time,
The third light receiving period is a time during which the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device is constant.
測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、
前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、前記測距対象までの距離を計測する演算部と、
を備え、
前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、
前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、
前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた前記光電子数とを用いて、前記測距対象までの距離を算出し、
前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、
前記第3受光期間は、前記反射光が前記固体撮像装置に到達しない時間である
ことを特徴とする測距システム。
An irradiation device that irradiates irradiation light having a period in which the emission intensity is constant with respect to the distance measurement target;
A solid-state imaging device that receives the reflected light of the irradiation light irradiated by the irradiation device in a light receiving period that is predetermined with respect to the irradiation timing of the reflected light;
An arithmetic unit that measures the distance to the distance measurement object using the number of photoelectrons obtained by light reception of the solid-state imaging device;
With
The irradiation apparatus irradiates the irradiation light for a predetermined time at a first irradiation timing and a second irradiation timing,
The solid-state imaging device receives the reflected light of the irradiation light irradiated at the first irradiation timing in a first light receiving period, and secondly reflects the reflected light of the irradiation light irradiated at the second irradiation timing. Receiving light in each light receiving period, and receiving light in a third light receiving period that is predetermined with respect to the first irradiation timing or the second irradiation timing
The calculation unit calculates a distance to the distance measurement target using the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period to the third light receiving period,
The first light receiving period and the second light receiving period include a time from when the intensity of the reflected light reaching the solid-state imaging device decreases until the reflected light reaches the solid-state imaging device, And a time equal to or shorter than the predetermined time,
The third light receiving period is a time during which the reflected light does not reach the solid-state imaging device.
請求項2に記載の測距システムであって、
前記演算部は、前記第1受光期間で得られた前記光電子数と、前記第2受光期間で得られた前記光電子数とから、前記反射光の強度を求め、前記第1受光期間又は前記第2受光期間で得られた前記光電子数と、前記第3受光期間で得られた前記光電子数と、該求めた前記反射光の強度とから、前記照射光を照射してから、前記反射光が前記固体撮像装置に到達するまでの時間を示す時間情報を求めることで、前記測距対象までの距離を算出する
ことを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 2 ,
The calculation unit obtains the intensity of the reflected light from the number of photoelectrons obtained in the first light receiving period and the number of photoelectrons obtained in the second light receiving period, and calculates the first light receiving period or the first light receiving period. From the number of photoelectrons obtained in two light receiving periods, the number of photoelectrons obtained in the third light receiving period, and the obtained intensity of the reflected light, the reflected light is irradiated A distance measuring system characterized in that a distance to the distance measuring object is calculated by obtaining time information indicating a time required to reach the solid-state imaging device.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の測距システムであって、
前記照射装置が照射する照明光は、パルス光であり、
前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記反射光が前記固体撮像装置に到達してから前記所定時間経過後のタイミングを含む期間である
ことを特徴とする測距システム。
It is a ranging system given in any 1 paragraph of Claims 1-3,
The illumination light irradiated by the irradiation device is pulsed light,
The first light receiving period and the second light receiving period are periods including a timing after the predetermined time has elapsed after the reflected light reaches the solid-state imaging device.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の測距システムであって、
前記照射装置は、交互に前記第1照射タイミングと前記第2照射タイミングとで前記照射光を照射し、
前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、所定の周期で到来し、
前記第2照射タイミングは、前記第1照射タイミングと位相が半周期と一定時間ずれており、
前記第2受光期間は、前記第1受光期間と位相が半周期ずれている
ことを特徴とする測距システム。
A ranging system according to any one of claims 1 to 4,
The irradiation device alternately irradiates the irradiation light at the first irradiation timing and the second irradiation timing,
The first irradiation timing and the second irradiation timing, the first light receiving period and the second light receiving period arrive at a predetermined cycle,
The second irradiation timing has a phase shifted from the first irradiation timing by a certain period from a half cycle,
The distance measuring system, wherein the second light receiving period is shifted in phase by a half period from the first light receiving period.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の測距システムであって、
前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とは、予め決められた測距検知範囲に基づいて決められている
ことを特徴とする測距システム。
The ranging system according to any one of claims 1 to 5,
The first irradiation timing, the second irradiation timing, and the first light receiving period to the third light receiving period are determined based on a predetermined distance detection detection range. .
請求項6に記載の測距システムであって、
予め決められた前記測距検知範囲を複数有し、
複数の前記測距検知範囲に対応して、前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とが複数決められている
ことを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 6,
Having a plurality of predetermined distance detection ranges;
A plurality of the first irradiation timing and the second irradiation timing and a plurality of the first light receiving period to the third light receiving period are determined corresponding to the plurality of distance measuring detection ranges. system.
請求項7に記載の測距システムであって、
前記複数の測距検知範囲の前記第1照射タイミング、及び、前記第2照射タイミングは、互いに一定時間の2倍だけ位相がずれており、
前記複数の測距検知範囲の前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、互いに位相がずれていない
ことを特徴とする測距システム。
The ranging system according to claim 7, wherein
The first irradiation timing and the second irradiation timing of the plurality of ranging detection ranges are out of phase with each other by twice a certain time,
The ranging system, wherein the first light receiving period and the second light receiving period of the plurality of ranging detection ranges are not out of phase with each other.
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