JP7182244B2 - Imaging device - Google Patents

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本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device.

特許文献1は、生体状態を検出する装置を開示する。この生体状態検出装置は、生体状態としての脈拍と体動とを検出する。また、生体状態検出装置は、発光素子と受光素子とを備えており、生体に対して発光素子から光を照射すると共に、生体において反射した成分を含む光を受光素子が捉える。受光素子が捉えた光に基づいて、生体状態を検出する。 Patent Literature 1 discloses an apparatus for detecting a biological condition. This biological condition detecting device detects a pulse and body motion as biological conditions. Further, the biological state detection device includes a light emitting element and a light receiving element, and the light emitting element irradiates the living body with light, and the light receiving element captures the light including the component reflected from the living body. A biological condition is detected based on the light captured by the light receiving element.

特開2008-264302号公報JP 2008-264302 A

近年、脈拍といった生体情報を非接触で検出可能なセンサ技術が検討されている。当該技術として、例えば、特許文献1のように光学的に生体情報を得る技術が知られている。センサを被験者に接触させない場合には、センサと被験者との間には空間が存在する。従って、センサには、被験者の生体情報を含む光成分の他に、生体情報を含まない光成分、いわゆる背景光が入射し易くなる。この背景光は、ノイズとなり得る。 In recent years, sensor technology capable of non-contact detection of biological information such as pulse has been studied. As such a technique, for example, a technique for optically obtaining biological information is known, as in Patent Document 1. When the sensor is not in contact with the subject, there is a space between the sensor and the subject. Therefore, in addition to the light component containing the biological information of the subject, the light component not containing the biological information, so-called background light, is likely to enter the sensor. This background light can become noise.

本発明は、生体情報の精度を向上可能な撮像装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of improving the accuracy of biological information.

本発明の一形態は、被験者の脈動に関する情報を得る撮像装置であって、被験者に対して可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光の照射と、被験者への測定光の照射の停止と、を相互に切替可能な光源と、光に応答して電荷を生成するフォトダイオードを有し、測定光を照射したときの被験者を含む第1画像に関する第1信号と、測定光の照射を停止したときの被験者を含む第2画像に関する第2信号と、を得る信号取得部と、光源及び信号取得部の動作を制御する制御部と、第1信号に基づく第1画像及び第2信号に基づく第2画像の差分を利用して脈動に関する情報を得る演算部と、を備え、信号取得部は、N行M列(M及びNは2以上の整数)に配置され、受けた光に対応する電荷を生成する複数の画素を含む画素アレイ部と、画素アレイ部を制御するとともに、測定光を照射したときに画素が受けた光に応じて生じた電荷に基づいて、第1信号を形成すると共に、測定光の照射を停止したときに画素が受けた光に応じて生じた電荷に基づいて、第2信号を形成する周辺回路部と、を有する。 One aspect of the present invention is an imaging device for obtaining information about the pulsation of a subject, which includes irradiating the subject with measurement light having a wavelength in the visible light region or the near-infrared light region and irradiating the subject with the measurement light. a first signal associated with a first image containing the subject when illuminated with the measuring light, the first signal having a light source and a photodiode that generate a charge in response to the light and that are mutually switchable between; A signal acquisition unit that obtains a second signal related to a second image including the subject when irradiation is stopped, a control unit that controls the operation of the light source and the signal acquisition unit, and the first image and the second image based on the first signal. and a computing unit that obtains information about pulsation by using the difference of the second image based on the signal, and the signal acquiring unit is arranged in N rows and M columns (M and N are integers of 2 or more), and the received light and a pixel array unit that controls the pixel array unit and generates a first signal based on the charges generated in response to the light received by the pixels when irradiated with the measurement light. and forming a second signal based on the charge generated in response to the light received by the pixel when the irradiation of the measurement light is stopped.

上記の撮像装置によれば、演算部において第1画像と第2画像の差分を利用して、脈動に関する情報を得る。この差分によれば、第1画像に含まれるノイズ成分としての背景光の影響が低減される。従って、生体情報である脈動に関する情報の精度を向上させることができる。 According to the imaging device described above, information about pulsation is obtained by using the difference between the first image and the second image in the calculation unit. According to this difference, the influence of background light as a noise component contained in the first image is reduced. Therefore, it is possible to improve the accuracy of information on pulsation, which is biological information.

一形態において、画素は、フォトダイオードと、電荷を蓄積する第1電荷蓄積部及び第2電荷蓄積部と、電荷を第1電荷蓄積部及び第2電荷蓄積部に選択的に転送する電荷振り分け部と、を含み、制御部は、電荷振り分け部を制御することにより、測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第1電荷蓄積部に電荷を転送させ、測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第2電荷蓄積部に電荷を転送させてもよい。この構成によれば、第1及び第2信号を好適に得ることができる。 In one embodiment, a pixel includes a photodiode, a first charge storage portion and a second charge storage portion that store charges, and a charge distribution portion that selectively transfers charges to the first charge storage portion and the second charge storage portion. and the control unit controls the charge distributing unit to transfer the charge from the photodiode to the first charge storage unit so as to be synchronized with the irradiation of the measurement light, and stop and synchronize with the irradiation of the measurement light. The charge may be transferred from the photodiode to the second charge storage unit as shown in FIG. According to this configuration, the first and second signals can be preferably obtained.

一形態において、画素は、電荷を受けるドレインをさらに含み、制御部は、電荷振り分け部を制御することにより、フォトダイオードから第1電荷蓄積部及び第2電荷蓄積部に電荷を転送するとき以外に、フォトダイオードからドレインに電荷を転送させ、測定光を照射する期間は、フォトダイオードからドレインに電荷を転送させる期間よりも短くてもよい。この構成によれば、フォトダイオードから第1及び第2電荷蓄積部に電荷を転送している期間中以外に、フォトダイオードから新たな電荷が第1及び第2電荷蓄積部に転送されることがない。従って、第1及び第2信号のノイズ成分の増加を抑制できる。さらに、測定光を照射する期間がドレインに電荷を転送させる期間よりも短いので、測定光を照射する期間に得た信号におけるS/N比の低下を抑制できる。 In one form, the pixel further includes a drain for receiving electric charge, and the control section controls the electric charge distributing section to transfer the electric charge from the photodiode to the first electric charge accumulation section and the second electric charge accumulation section. The period during which the charge is transferred from the photodiode to the drain and the measurement light is applied may be shorter than the period during which the charge is transferred from the photodiode to the drain. According to this configuration, new charge may be transferred from the photodiode to the first and second charge storage units during a period other than the period during which charges are transferred from the photodiode to the first and second charge storage units. do not have. Therefore, it is possible to suppress an increase in the noise components of the first and second signals. Furthermore, since the period during which the measurement light is irradiated is shorter than the period during which charges are transferred to the drain, it is possible to suppress a decrease in the S/N ratio of the signal obtained during the period during which the measurement light is irradiated.

一形態において、制御部は、それぞれの画素において1回の第1電荷蓄積部への転送と1回の第2電荷蓄積部への転送とが行われるたびに、選択する行を変更しながら、画素から行ごとに電荷を出力させてもよい。この動作によれば、第1及び第2信号を好適に得ることができる。 In one form, the control unit changes the row to be selected each time transfer to the first charge storage unit and transfer to the second charge storage unit are performed once in each pixel, Charges may be output from the pixels row by row. According to this operation, the first and second signals can be preferably obtained.

一形態において、制御部は、それぞれの画素において複数回の第1電荷蓄積部への転送と複数回の第2電荷蓄積部への転送とが行われた後に、選択する行を変更しながら、画素から行ごとに電荷を出力させてもよい。この動作によっても、第1及び第2信号を好適に得ることができる。 In one embodiment, the control unit changes the row to be selected after multiple times of transfer to the first charge storage unit and multiple times of transfer to the second charge storage unit in each pixel. Charges may be output from the pixels row by row. Also by this operation, the first and second signals can be preferably obtained.

一形態において、光源は、被験者に対して測定光である第1測定光の照射と、第1測定光とは異なる可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する第2測定光の照射と、被験者への第1測定光及び第2測定光の照射の停止と、を相互に切替可能であり、画素は、電荷を蓄積する第3電荷蓄積部をさらに含み、制御部は、電荷振り分け部を制御することにより、第1測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第1電荷蓄積部に電荷を転送させ、第2測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第3電荷蓄積部に電荷を転送させ、第1測定光及び第2測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第2電荷蓄積部に電荷を転送させてもよい。この構成によれば、互いに異なる2つの測定光を照射して2種の画像を得ることができる。従って、脈動に関する取得可能な情報の種類を増加させることができる。 In one embodiment, the light source irradiates the subject with a first measurement light, which is the measurement light, and irradiates a second measurement light having a wavelength in the visible light region or the near-infrared light region different from the first measurement light. , and stop irradiation of the subject with the first measurement light and the second measurement light. is transferred from the photodiode to the first charge storage unit in synchronization with the irradiation of the first measurement light, and the third charge is transferred from the photodiode in synchronization with the irradiation of the second measurement light. Charges may be transferred from the photodiode to the second charge accumulation section in synchronization with the stoppage of irradiation of the first measurement light and the second measurement light. According to this configuration, it is possible to obtain two types of images by irradiating two different measuring beams. Therefore, it is possible to increase the types of information that can be acquired regarding pulsation.

一形態において、光源は、被験者に対して測定光である第1測定光の照射と、第1測定光とは異なる可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する第2測定光の照射と、被験者への第1測定光及び第2測定光の照射の停止と、を相互に切替可能であり、制御部は、第1の画素における電荷振り分け部を制御することにより、第1測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第1電荷蓄積部に電荷を転送させ、第1測定光及び第2測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第2電荷蓄積部に電荷を転送させ、第1の画素に隣接する第2の画素における電荷振り分け部を制御することにより、第2測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第1電荷蓄積部に電荷を転送させ、第1測定光及び第2測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第2電荷蓄積部に電荷を転送させてもよい。この構成によれば、簡易な画素構成によって、互いに異なる2つの測定光を照射して2種の画像を得ることができる。従って、脈動に関する取得可能な情報の種類を増加させることができる。 In one embodiment, the light source irradiates the subject with a first measurement light, which is the measurement light, and irradiates a second measurement light having a wavelength in the visible light region or the near-infrared light region different from the first measurement light. , and stop irradiation of the subject with the first measurement light and the second measurement light. transferring charge from the photodiode to the first charge storage synchronously with the irradiation, and transferring charge from the photodiode to the second charge storage synchronously with the cessation of the irradiation of the first and second measuring light; is transferred, and by controlling the charge distributing section in the second pixel adjacent to the first pixel, the charge is transferred from the photodiode to the first charge storage section in synchronization with the irradiation of the second measurement light. , the charge may be transferred from the photodiode to the second charge accumulator in synchronization with the termination of the irradiation of the first measurement light and the second measurement light. According to this configuration, two types of images can be obtained by irradiating two different measurement lights with a simple pixel configuration. Therefore, it is possible to increase the types of information that can be acquired regarding pulsation.

一形態において、制御部は、フォトダイオードから第1電荷蓄積部に電荷を転送させるとき、測定光の照射を停止させた後に、第1電荷蓄積部への転送を停止してもよい。この動作によれば、測定光が照射されている被験者に起因する光を確実に捉えることができる。 In one embodiment, when transferring charges from the photodiode to the first charge accumulation unit, the control unit may stop transfer to the first charge accumulation unit after stopping irradiation of the measurement light. According to this operation, it is possible to reliably capture the light originating from the subject irradiated with the measurement light.

一形態において、演算部は、脈動に関する情報として、単位時間あたりの拍動数を得てもよい。 In one form, the calculation unit may obtain the number of heartbeats per unit time as the information about the pulsation.

本発明によれば、生体情報の精度を向上可能な撮像装置が提供される。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, an imaging device capable of improving the accuracy of biometric information is provided.

図1は、第1実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an imaging device according to the first embodiment. 図2は、図1に示す撮像装置が備える信号取得部の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a signal acquisition unit included in the imaging apparatus shown in FIG. 1. As shown in FIG. 図3は、図2に示す信号取得部が備える画素の接続構成を示す図である。3 is a diagram showing a connection configuration of pixels included in the signal acquisition unit shown in FIG. 2. FIG. 図4は、図2に示す信号取得部が備える画素の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a pixel included in the signal acquisition unit shown in FIG. 2; 図5は、第1実施形態に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the imaging device according to the first embodiment. 図6は、第2実施形態に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the imaging device according to the second embodiment. 図7は、第3実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an imaging device according to the third embodiment. 図8は、図7に示す信号取得部が備える画素の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a pixel included in the signal acquisition unit shown in FIG. 7; 図9は、第3実施形態に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the imaging device according to the third embodiment. 図10は、第4実施形態に係る撮像装置の露光動作及び転送動作を示すタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart showing the exposure operation and transfer operation of the imaging device according to the fourth embodiment. 図11の(a)部は変形例1に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートであり、図11の(b)部は変形例2に係る撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。Part (a) of FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the imaging device according to the first modification, and part (b) of FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the imaging device according to the second modification.

〔第1実施形態〕
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[First Embodiment]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

〔撮像装置〕
図1に示すように、撮像装置1は、被験者100の脈動に関する情報を得る。脈動に関する情報とは、例えば、脈拍数、脈拍変動及び血圧などを含む。撮像装置1は、被験者100に対して離間して設置される。例えば、撮像装置1は、被験者100の身体に取り付けるものではなく、被験者100との間に視認可能な物理的な空間を介して設置されるものである。
[Imaging device]
As shown in FIG. 1, the imaging device 1 obtains information about the pulsation of the subject 100. FIG. Information on pulsation includes, for example, pulse rate, pulse variability, blood pressure, and the like. The imaging device 1 is installed at a distance from the subject 100 . For example, the imaging device 1 is not attached to the body of the subject 100 but is installed via a visible physical space between the subject 100 and the subject 100 .

撮像装置1は、光源2と、信号取得部3と、制御部4と、演算部6と、を有する。撮像装置1は、光源2から可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光Lを被験者100に向けて出射する。例えば、測定光Lの波長は、870ナノメートルである。従って、測定光Lは、可視光より長い波長帯域であるので、測定光Lの照射を被験者100が認識することはない。被験者100に照射された測定光Lは、被験者100の脈動の状態に応じて、吸収及び反射される。信号取得部3は、制御部4によって動作させられて、測定光Lを受けた被験者100の画像を得る。そして、演算部6は、当該画像を用いて脈動に関する情報を得る。例えば、画像が含む信号強度は、周期的に変化する。この周期的な変化の周期は、脈拍数に対応する。 The imaging device 1 has a light source 2 , a signal acquisition section 3 , a control section 4 and a calculation section 6 . The imaging device 1 emits measurement light L having a wavelength in the visible light region or the near-infrared light region from the light source 2 toward the subject 100 . For example, the wavelength of the measurement light L is 870 nanometers. Therefore, since the measurement light L has a wavelength band longer than that of visible light, the subject 100 does not recognize the irradiation of the measurement light L. The measurement light L irradiated to the subject 100 is absorbed and reflected according to the pulsation state of the subject 100 . The signal acquisition unit 3 is operated by the control unit 4 to acquire an image of the subject 100 receiving the measurement light L. FIG. Then, the calculation unit 6 uses the image to obtain information about the pulsation. For example, the image contains signal strength that varies periodically. The period of this periodic change corresponds to the pulse rate.

〔光源〕
光源2は、上述したように、可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光Lを出射する。なお、測定光Lの波長は、当該数値に限定されず、測定対象の特性や測定パラメータの特性などに応じて適宜選択してよい。光源2は、制御部4によって測定光Lの出射と、その停止とを相互に切替可能に制御される。つまり、光源2は、撮像装置1の動作中、常に測定光Lを照射しておらず、照射と停止とを切り替えている。この照射と停止とを繰り返す動作を、「点滅動作」と呼ぶ。光源2の点滅動作は、制御部4から提供される制御信号によって制御される。この点滅動作は、後述する信号取得部3の動作と同期している。
〔light source〕
The light source 2 emits the measurement light L having a wavelength in the visible light region or the near-infrared light region, as described above. Note that the wavelength of the measurement light L is not limited to this numerical value, and may be appropriately selected according to the characteristics of the object to be measured, the characteristics of the measurement parameters, and the like. The light source 2 is controlled by the control unit 4 so as to switch between emission of the measurement light L and stop thereof. In other words, the light source 2 does not emit the measuring light L all the time while the imaging device 1 is operating, but switches between emitting and stopping. This operation of repeating irradiation and stopping is called a "blinking operation". The blinking operation of the light source 2 is controlled by control signals provided from the controller 4 . This blinking operation is synchronized with the operation of the signal acquisition unit 3, which will be described later.

〔信号取得部〕
信号取得部3は、被験者100の像を得る、いわゆる画像取得部としてのカメラである。信号取得部3は、制御部4に接続されて、制御部4から提供される制御信号に応じて動作する。ここでいう動作とは、例えば、露光動作及び転送動作を含む。また、信号取得部3は、演算部6に接続されて、第1信号及び第2信号を演算部6に提供する。この第1信号及び第2信号の形式は、特に制限はない。
[Signal Acquisition Unit]
The signal acquisition unit 3 is a camera as a so-called image acquisition unit that acquires an image of the subject 100 . The signal acquisition unit 3 is connected to the control unit 4 and operates according to control signals provided from the control unit 4 . The operation here includes, for example, an exposure operation and a transfer operation. The signal acquisition unit 3 is also connected to the calculation unit 6 to provide the calculation unit 6 with the first signal and the second signal. The formats of the first signal and the second signal are not particularly limited.

〔制御部〕
上述したように、光源2の動作と信号取得部3の動作とは同期する。そこで、制御部4は、これらの同期動作のための制御信号を生成し、光源2及び信号取得部3に提供する。同期動作によれば、測定光Lを照射したときに信号取得部3によって第1信号を得るとともに、測定光Lを照射しないときに信号取得部3によって第2信号を得る。つまり、同期とは、測定光Lの照射と信号取得部3の露光とのタイミングを合わせる動作と、測定光Lの照射の停止と信号取得部3の露光とのタイミングを合わせる動作と、を少なくとも含む。制御部4の具体的な動作は、図5などに示すタイミングチャートによって示されるが、制御部4のさらに詳細な説明は、後述する。
[Control part]
As described above, the operation of the light source 2 and the operation of the signal acquisition section 3 are synchronized. Therefore, the control unit 4 generates control signals for these synchronous operations and provides them to the light source 2 and the signal acquisition unit 3 . According to the synchronous operation, the signal acquisition section 3 obtains the first signal when the measurement light L is applied, and the signal acquisition section 3 obtains the second signal when the measurement light L is not applied. In other words, synchronization includes at least an operation of matching the timings of the irradiation of the measurement light L and the exposure of the signal acquisition unit 3, and an operation of matching the timings of stopping the irradiation of the measurement light L and the exposure of the signal acquisition unit 3. include. A specific operation of the control unit 4 is shown by timing charts such as FIG. 5, and a more detailed description of the control unit 4 will be given later.

〔演算部〕
演算部6は、信号取得部3から提供された信号を利用して、脈動に関する情報を得る。
例えば演算部6は、第1信号に基づいて複数の画像G1を得ると共に、第2信号に基づいて複数の画像G2を得る。次に、演算部6は、複数の差分画像GSを得た後に、当該差分画像GSを利用して脈動に関する情報(グラフBS)を得る。
[Calculation part]
The calculation unit 6 uses the signal provided from the signal acquisition unit 3 to obtain information about pulsation.
For example, the calculation unit 6 obtains a plurality of images G1 based on the first signal and obtains a plurality of images G2 based on the second signal. Next, after obtaining a plurality of difference images GS, the calculation unit 6 uses the difference images GS to obtain information on pulsation (graph BS).

ここで、第1信号には、真の信号成分に加えて、ノイズである信号成分も含む。ノイズ成分には、例えば、背景光に起因する成分があり得る。そうすると、測定光Lを照射しないときに得た第2信号は、真の信号成分を含まず、ノイズ成分を含む。従って、第1信号と第2信号との差分を得ることにより、ノイズ成分を差し引くことができる。従って、演算部6は、ノイズ成分が低減され、良好なS/N比を有する信号を得ることが可能である。その結果、脈動に関する情報の精度も向上させることができる。 Here, the first signal includes a noise signal component in addition to the true signal component. A noise component may include, for example, a component due to background light. Then, the second signal obtained when the measurement light L is not irradiated does not contain the true signal component but contains the noise component. Therefore, the noise component can be subtracted by obtaining the difference between the first signal and the second signal. Therefore, the calculation unit 6 can obtain a signal with reduced noise components and a good S/N ratio. As a result, the accuracy of information on pulsation can also be improved.

〔信号取得部〕
図2に示すように、信号取得部3は、画素アレイ部7と周辺回路部8とを有する。画素アレイ部7及び周辺回路部8は、同一の半導体チップ上に集積化している。画素アレイ部7は、2次元マトリクス状に配列された、複数の画素X(i、j)を有する。ここで、i=1~m;j=1~n:m,nはそれぞれ整数である。画素アレイ部7は、方形状の撮像領域を構成する。画素アレイ部7の上辺部には、水平走査回路9Aが設けられている。画素アレイ部7の下辺部には、水平走査回路9Bが設けられている。画素アレイ部7の左辺部には、垂直走査回路11が設けられている。水平走査回路9A、9B及び垂直走査回路11は、制御部4に接続されており、制御部4から受ける制御信号を利用して画素Xを駆動する。
[Signal Acquisition Unit]
As shown in FIG. 2 , the signal acquisition section 3 has a pixel array section 7 and a peripheral circuit section 8 . The pixel array section 7 and the peripheral circuit section 8 are integrated on the same semiconductor chip. The pixel array section 7 has a plurality of pixels X(i, j) arranged in a two-dimensional matrix. Here, i=1 to m; j=1 to n: m and n are integers. The pixel array section 7 constitutes a rectangular imaging area. A horizontal scanning circuit 9A is provided on the upper side of the pixel array section 7 . A horizontal scanning circuit 9B is provided on the lower side of the pixel array section 7 . A vertical scanning circuit 11 is provided on the left side of the pixel array section 7 . The horizontal scanning circuits 9A and 9B and the vertical scanning circuit 11 are connected to the control section 4 and drive the pixels X using control signals received from the control section 4 .

つまり、水平走査回路9A、9B及び垂直走査回路11によって、画素アレイ部7内の画素Xが順次走査される。その結果、画素信号の読み出しや電子シャッタ動作が実行される。撮像装置1は、各画素Xを行ごとに垂直方向へ走査する。その結果、画素Xから出力される信号は、各画素の行ごとの画素信号を各画素の列ごとに設けられた垂直出力信号線B1、B2を介して読み出される。各画素Xからの信号の読み出しは、おおむね通常のCMOSイメージセンサと同様である。 That is, the pixels X in the pixel array section 7 are sequentially scanned by the horizontal scanning circuits 9A and 9B and the vertical scanning circuit 11 . As a result, readout of pixel signals and electronic shutter operation are executed. The imaging device 1 scans each pixel X row by row in the vertical direction. As a result, the signals output from the pixels X are read out via the vertical output signal lines B1 and B2 provided for each column of pixels as pixel signals for each row of each pixel. Signal reading from each pixel X is generally the same as in a normal CMOS image sensor.

図3に示すように、画素Xは、複数の信号線を介して互いに接続されている。複数の信号線は、リセット信号線と、転送信号線と、ドレイン信号線と、振り分け信号線と、を含む。また、画素Xは、選択信号線を介して互いに接続されている。選択信号線は、画素Xの読み出しバッファアンプA1、A2に接続されている。 As shown in FIG. 3, pixels X are connected to each other via a plurality of signal lines. The multiple signal lines include reset signal lines, transfer signal lines, drain signal lines, and distribution signal lines. Also, the pixels X are connected to each other via selection signal lines. The selection signal line is connected to the pixel X readout buffer amplifiers A1 and A2.

図2に示すように、画素アレイ部7の一方の出力側(上辺部)には、信号処理部12Aが設けられている。また、画素アレイ部7の他方の出力側(下辺部)には、信号処理部12Bが設けられている。信号処理部12A、12Bは、例えば、アナログデジタル変換処理を行う。つまり、信号処理部12A、12Bは、それぞれ列ごとに設けられたAD変換回路を有する。具体的には、信号処理部12A、12Bは、折り畳み積分型AD変換回路14と、巡回型AD変換回路16と、をそれぞれ有する。そして、信号処理部12A、12Bは、演算部6に接続されており、演算部6にデジタル信号(第1信号、第2信号)を提供する。 As shown in FIG. 2, a signal processing section 12A is provided on one output side (upper side) of the pixel array section 7 . A signal processing section 12B is provided on the other output side (lower side) of the pixel array section 7 . The signal processing units 12A and 12B perform, for example, analog-to-digital conversion processing. That is, the signal processing units 12A and 12B each have an AD conversion circuit provided for each column. Specifically, the signal processing units 12A and 12B each have a folding integration type AD conversion circuit 14 and a cyclic AD conversion circuit 16 . The signal processing units 12A and 12B are connected to the computing unit 6 and provide the computing unit 6 with digital signals (first signal and second signal).

図4は、画素Xの構成を示す図である。画素Xは、光検出部Dと、読み出しバッファアンプA1と、読み出しバッファアンプA2と、を有する。光検出部Dは、光を受けて電荷を発生させる。当該電荷は、浮遊拡散部28と読み出しバッファアンプA1、A2とを介して対応する電圧として信号処理部12A、12Bにそれぞれ出力される。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the pixel X. As shown in FIG. The pixel X has a photodetector D, a readout buffer amplifier A1, and a readout buffer amplifier A2. The photodetector D receives light and generates an electric charge. The charges are output as corresponding voltages to the signal processing units 12A and 12B via the floating diffusion portion 28 and the readout buffer amplifiers A1 and A2, respectively.

光検出部Dは、フォトダイオードPDと、電荷転送部17と、を有する。光検出部Dは、本件発明者らが開発したラテラル電界制御電荷変調素子(LEFM : Lateral Electric Field controlled charge Modulator)の原理に基づく構造を有する。ラテラル電界制御電荷変調素子は、電荷輸送路の電界制御を、その側面に設けた複数のゲートによる横方向電界により行い、高速電子輸送制御を行う。 The photodetection section D has a photodiode PD and a charge transfer section 17 . The photodetector D has a structure based on the principle of a lateral electric field controlled charge modulator (LEFM) developed by the inventors of the present invention. The lateral electric field control charge modulation device performs electric field control of the charge transport path by a lateral electric field by a plurality of gates provided on its side surface, thereby performing high-speed electron transport control.

フォトダイオードPDは、開口部APを介して受けた光に応じた電荷を発生させる。当該電荷は、電荷転送部17に提供される。フォトダイオードPDは、例えば870ナノメートルの波長を有する光に応じて電荷を生成する。なお、フォトダイオードPDは、検出の対象となる波長の光に対応して電荷を生成できればよい。 The photodiode PD generates charges according to the light received through the aperture AP. The charges are provided to the charge transfer section 17 . The photodiode PD generates charge in response to light having a wavelength of, for example, 870 nanometers. It should be noted that the photodiode PD only needs to generate charges corresponding to the light of the wavelength to be detected.

電荷転送部17は、フォトダイオードPDから提供された電荷を受ける。電荷転送部17は、当該電荷を一時的に蓄積し、読み出しバッファアンプA1又は読み出しバッファアンプA2に提供する。電荷転送部17は、電荷収集領域18と、ドレイン19と、電荷振り分け部21と、電荷処理部22A、22Bと、を有する。 The charge transfer unit 17 receives charges provided from the photodiode PD. The charge transfer unit 17 temporarily accumulates the charges and provides them to the readout buffer amplifier A1 or the readout buffer amplifier A2. The charge transfer section 17 has a charge collection region 18, a drain 19, a charge distribution section 21, and charge processing sections 22A and 22B.

電荷収集領域18は、フォトダイオードPDにおいて生じた電荷を収集する。そして、電荷振り分け部21は、収集された電荷を電荷処理部22A、22B及びドレイン19のいずれかに転送する。そして、電荷処理部22A、22Bは、転送された電荷に応じた出力を読み出しバッファアンプA1、A2に提供する。 A charge collection region 18 collects the charge generated in the photodiode PD. Then, the charge distributing section 21 transfers the collected charges to one of the charge processing sections 22A and 22B and the drain 19 . Then, the charge processing units 22A and 22B provide outputs corresponding to the transferred charges to the readout buffer amplifiers A1 and A2.

ドレイン19には、電源VDDが接続されている。フォトダイオードPDが光を受けている期間は、電荷が発生し続ける。一方、電荷処理部22A、22Bにおいて、電荷に対する所定の処理が行われている間には、電荷処理部22A、22Bへの電荷の転送が禁止される。そこで、電荷処理部22A、22Bへの電荷の転送が禁止される期間に発生した電荷を、ドレイン19が受け入れる。つまり、ドレイン19が電荷を受け入れている期間は、電荷処理部22A、22Bに電荷は蓄積されない。 A power supply VDD is connected to the drain 19 . Electric charge continues to be generated while the photodiode PD receives light. On the other hand, the transfer of charges to the charge processing units 22A and 22B is prohibited while predetermined processing is being performed on the charges in the charge processing units 22A and 22B. Therefore, the drain 19 receives charges generated during the period in which transfer of charges to the charge processing units 22A and 22B is prohibited. In other words, no charge is accumulated in the charge processing portions 22A and 22B during the period when the drain 19 receives charges.

電荷振り分け部21は、光源2の点滅動作に応じて、電荷を振り分ける。電荷振り分け部21は、振り分け電極24A、24Bと、ドレインゲート電極25と、を有する。振り分け電極24A、24Bには、振り分け信号線がそれぞれ接続されている。振り分け電極24A、24Bは、振り分け信号線から提供される制御信号に応じて、電荷収集領域18から電荷処理部22A又は電荷処理部22Bへの電荷の転送を制御する。ドレインゲート電極25には、ドレイン信号線が接続されている。ドレインゲート電極25は、ドレイン信号線から提供される制御信号に応じて、電荷収集領域18からドレイン19への電荷の転送を制御する。 The charge distribution unit 21 distributes the charge according to the blinking operation of the light source 2 . The charge distribution section 21 has distribution electrodes 24A and 24B and a drain gate electrode 25 . Distribution signal lines are connected to the distribution electrodes 24A and 24B, respectively. The distribution electrodes 24A and 24B control charge transfer from the charge collection region 18 to the charge processing section 22A or the charge processing section 22B according to a control signal provided from the distribution signal line. A drain signal line is connected to the drain gate electrode 25 . The drain gate electrode 25 controls charge transfer from the charge collection region 18 to the drain 19 in response to a control signal provided from the drain signal line.

電荷処理部22A、22Bは、配置及び接続構成が互いに異なるだけである。そこで、電荷処理部22Aについて詳細に説明し、電荷処理部22Bについては必要に応じて説明を行う。 The charge processing units 22A and 22B differ from each other only in arrangement and connection configuration. Accordingly, the charge processing section 22A will be described in detail, and the charge processing section 22B will be described as necessary.

電荷処理部22Aは、電荷蓄積部27(第1電荷蓄積部)と、浮遊拡散部28と、リセットドレイン29と、を有する。なお、電荷処理部22Bの電荷蓄積部27は、第2電荷蓄積部である。電荷蓄積部27は、電荷収集領域18に隣接する。浮遊拡散部28は、電荷蓄積部27に隣接する。また、浮遊拡散部28は、出力線31を介して読み出しバッファアンプA1に接続されている。リセットドレイン29は、浮遊拡散部28に隣接する。リセットドレイン29には、電源VDDが接続されている。 The charge processing section 22</b>A has a charge storage section 27 (first charge storage section), a floating diffusion section 28 and a reset drain 29 . Note that the charge storage unit 27 of the charge processing unit 22B is a second charge storage unit. The charge accumulation portion 27 is adjacent to the charge collection region 18 . Floating diffusion 28 is adjacent to charge storage 27 . Also, the floating diffusion portion 28 is connected to the read buffer amplifier A1 through the output line 31. As shown in FIG. A reset drain 29 is adjacent to the floating diffusion 28 . A power supply VDD is connected to the reset drain 29 .

これらの領域は、電荷を一時的に蓄積する領域である。そして、これらの領域間における電荷の転送は、いつくかの電極から与えられる電圧によって制御される。そこで電荷処理部22Aは、転送ゲート電極32と、リセットゲート電極33と、を有する。転送ゲート電極32は、転送信号線から提供される制御信号に応じて、電荷蓄積部27から浮遊拡散部28への電荷の転送を制御する。リセットゲート電極33は、リセット信号線から提供される制御信号に応じて、浮遊拡散部28からリセットドレイン29への電荷の転送を制御する。 These areas are areas that temporarily store charge. Charge transfer between these regions is controlled by voltages applied from several electrodes. Therefore, the charge processing section 22A has a transfer gate electrode 32 and a reset gate electrode 33 . The transfer gate electrode 32 controls charge transfer from the charge accumulation portion 27 to the floating diffusion portion 28 according to a control signal provided from the transfer signal line. The reset gate electrode 33 controls charge transfer from the floating diffusion 28 to the reset drain 29 according to a control signal provided from the reset signal line.

読み出しバッファアンプA1と読み出しバッファアンプA2とは、配置及び接続構成が互いに異なるだけである。そこで、読み出しバッファアンプA1について詳細に説明し、読み出しバッファアンプA2については必要に応じて説明を行う。 The read buffer amplifier A1 and the read buffer amplifier A2 are different only in arrangement and connection configuration. Therefore, the read buffer amplifier A1 will be described in detail, and the read buffer amplifier A2 will be described as necessary.

読み出しバッファアンプA1は、信号読み出しトランジスタTAと、スイッチングトランジスタTSと、を有する。信号読み出しトランジスタTAにおいて、ドレインは電源VDDに接続され、ゲートは電荷処理部22Aの浮遊拡散部28に接続され、ソースはスイッチングトランジスタTSに接続されている。スイッチングトランジスタTSにおいて、ドレインは信号読み出しトランジスタTAのソースに接続され、ゲートは選択信号線に接続され、ソースは垂直出力信号線B1に接続されている。読み出しバッファアンプA1は、スイッチングトランジスタTSのゲートに提供される制御信号に応じて、浮遊拡散部28に蓄積された電荷に対応する電圧を垂直出力信号線B1に出力する。 The read buffer amplifier A1 has a signal read transistor TA and a switching transistor TS. In the signal readout transistor TA, the drain is connected to the power supply VDD, the gate is connected to the floating diffusion portion 28 of the charge processing portion 22A, and the source is connected to the switching transistor TS. In the switching transistor TS, the drain is connected to the source of the signal readout transistor TA, the gate is connected to the selection signal line, and the source is connected to the vertical output signal line B1. The read buffer amplifier A1 outputs a voltage corresponding to the charges accumulated in the floating diffusion 28 to the vertical output signal line B1 according to a control signal provided to the gate of the switching transistor TS.

〔制御部〕
上記の信号取得部3は、制御部4から提供される制御信号に応じて動作する。この動作は、図5に示すタイミングチャートによって説明される。以下、図5に示すタイミングチャートを参照しつつ、撮像装置1の動作について説明する。
[Control part]
The signal acquisition unit 3 described above operates according to a control signal provided from the control unit 4 . This operation is explained by the timing chart shown in FIG. The operation of the imaging device 1 will be described below with reference to the timing chart shown in FIG.

図5は、上から順に、光源2のための制御信号群S1と、電荷振り分け部21のための制御信号群S2と、転送動作のための制御信号群S3と、における時間的変化をそれぞれ示している。さらに、制御信号群S1は、光源2の点灯信号NPを含む。制御信号群S2は、振り分け信号TG1と、振り分け信号TG2と、ドレイン信号TDと、を含む。そして、制御信号群S3は、リセット信号RTと、転送信号TXと、選択信号SELと、を含む。 FIG. 5 shows temporal changes in the control signal group S1 for the light source 2, the control signal group S2 for the charge distribution unit 21, and the control signal group S3 for the transfer operation, in order from the top. ing. Furthermore, the control signal group S1 includes a lighting signal NP for the light source 2 . The control signal group S2 includes a distribution signal TG1, a distribution signal TG2, and a drain signal TD. The control signal group S3 includes a reset signal RT, a transfer signal TX, and a selection signal SEL.

さらに、図5は、制御信号群S3に続いて、読み出しバッファアンプA1、A2から読みだされた信号VPと当該信号VPをAD変換するための信号とを含む制御信号群S4の時間的変化をそれぞれ示している。制御信号群S4は、折り畳み積分型AD変換回路14のためのクロック信号Fと、巡回型AD変換回路16のためのクロック信号Cと、を含む。なお、信号VPは、図3の各点Pにおける電圧の例示である。つまり、信号VPは、信号処理部12A、12Bに提供される電圧である。なお、図5では、信号処理部12A、12Bに同一波形の電圧が入力される場合を示しているが、信号処理部12A、12Bに入力される電圧の波形は、この態様に限定されず、互いに異なっていてもよい。 Further, FIG. 5 shows the temporal change of the control signal group S4, which includes the signal VP read from the read buffer amplifiers A1 and A2 and the signal for AD-converting the signal VP, following the control signal group S3. each shown. The control signal group S4 includes a clock signal F for the folding integration AD converter circuit 14 and a clock signal C for the cyclic AD converter circuit 16. FIG. The signal VP is an example of the voltage at each point P in FIG. That is, the signal VP is a voltage provided to the signal processing units 12A and 12B. Although FIG. 5 shows a case where voltages having the same waveform are input to the signal processing units 12A and 12B, the waveforms of the voltages input to the signal processing units 12A and 12B are not limited to this mode. They can be different from each other.

また、以下の説明において、便宜上、ローレベル(0)を「L」として示し、ハイレベル(1)を「H」として示す。例えば、『リセット信号RTを「L」に設定する。』とは、リセット信号RTをローレベル(0)に設定することを意味する。逆に、『リセット信号RTを「H」に設定する。』とは、リセット信号RTをハイレベル(1)に設定することを意味する。 Also, in the following description, for convenience, a low level (0) is indicated as "L" and a high level (1) is indicated as "H". For example, "Set the reset signal RT to 'L'. ' means setting the reset signal RT to a low level (0). Conversely, 'set the reset signal RT to "H". ' means setting the reset signal RT to a high level (1).

まず、制御部4は、ドレイン信号TDを「H」に設定する。一方、制御部4は、その他の信号(点灯信号NP、振り分け信号TG1、TG2、リセット信号RT、転送信号TX、選択信号SEL)を「L」に設定する。 First, the control unit 4 sets the drain signal TD to "H". On the other hand, the control unit 4 sets other signals (lighting signal NP, distribution signals TG1 and TG2, reset signal RT, transfer signal TX, selection signal SEL) to "L".

〔リセット動作〕
次に、制御部4は、i行目のリセット信号RTを、「L」から「H」に切り替える。制御部4は、この切り替えと同期して、選択信号SELも「L」から「H」に切り替える。そして、制御部4は、リセット信号RT及び選択信号SELが「H」である状態を所定期間(例えば0.78マイクロ秒)維持する。なお、この所定期間において、制御部4は、折り畳み積分型AD変換回路14及び巡回型AD変換回路16を駆動するクロック信号F、Cを出力しない。所定経過後、制御部4は、リセット信号RTを「H」から「L」に切り替える。一方、制御部4は、選択信号SELが「H」である状態を維持する。
[Reset operation]
Next, the control unit 4 switches the i-th reset signal RT from "L" to "H". In synchronization with this switching, the control unit 4 also switches the selection signal SEL from "L" to "H". Then, the control unit 4 maintains the state in which the reset signal RT and the selection signal SEL are "H" for a predetermined period (for example, 0.78 microseconds). During this predetermined period, the control unit 4 does not output the clock signals F and C for driving the folding integration type AD conversion circuit 14 and the cyclic AD conversion circuit 16 . After a predetermined period of time, the controller 4 switches the reset signal RT from "H" to "L". On the other hand, the control unit 4 maintains the state where the selection signal SEL is "H".

〔第1AD変換動作〕
次に、制御部4は、第1AD変換動作を行う。第1AD変換動作は、デジタル方式の相関二重サンプリング(CDS:correlated double sampling)のためのものである。具体的には、制御部4は、折り畳み積分型AD変換回路14にクロック信号Fを提供した後に、巡回型AD変換回路16にクロック信号Cを提供する。制御部4は、これらクロック信号F、Cを出力している期間において、選択信号SELが「H」である状態を維持する。
[First AD conversion operation]
Next, the control unit 4 performs the first AD conversion operation. The first AD conversion operation is for digital correlated double sampling (CDS). Specifically, the control unit 4 provides the clock signal C to the cyclic AD converter circuit 16 after providing the clock signal F to the folding integration AD converter circuit 14 . The control unit 4 maintains the state in which the selection signal SEL is "H" while the clock signals F and C are being output.

〔第1露光動作〕
次に、制御部4は、点灯信号NPを「L」から「H」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部4は、振り分け信号TG1も「L」から「H」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部4は、ドレイン信号TDを「H」から「L」に切り替える。そして、点灯信号NPが「H」であり、振り分け信号TG1が「H」であり、ドレイン信号TDが「L」である状態を所定期間(例えば0.5マイクロ秒)維持する。この所定期間において、制御部4は、折り畳み積分型AD変換回路14及び巡回型AD変換回路16を駆動するクロック信号を出力しない。所定期間の経過後、制御部4は、点灯信号NP及び振り分け信号TG1を「H」から「L」に切り替える。さらに、制御部4は、ドレイン信号TDを「L」から「H」に切り替える。
[First exposure operation]
Next, the controller 4 switches the lighting signal NP from "L" to "H". In synchronization with this switching, the control unit 4 also switches the distribution signal TG1 from "L" to "H". Further, in synchronization with this switching, the control section 4 switches the drain signal TD from "H" to "L". Then, the state in which the lighting signal NP is "H", the distribution signal TG1 is "H", and the drain signal TD is "L" is maintained for a predetermined period (for example, 0.5 microseconds). During this predetermined period, the control unit 4 does not output the clock signal for driving the folding integration type AD conversion circuit 14 and the cyclic AD conversion circuit 16 . After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the lighting signal NP and the distribution signal TG1 from "H" to "L". Further, the control unit 4 switches the drain signal TD from "L" to "H".

次に、制御部4は、点灯信号NP、振り分け信号TG1、TG2、リセット信号RT、転送信号TXが「L」であり、ドレイン信号TD、選択信号SELが「H」である状態を所定期間維持する。 Next, the control unit 4 maintains a state in which the lighting signal NP, the distribution signals TG1 and TG2, the reset signal RT, and the transfer signal TX are "L" and the drain signal TD and the selection signal SEL are "H" for a predetermined period. do.

〔第2露光動作〕
次に、制御部4は、振り分け信号TG2を「L」から「H」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部4は、ドレイン信号TDを「H」から「L」に切り替える。そして、振り分け信号TG2が「H」であり、ドレイン信号TDが「L」である状態を所定期間(例えば0.5マイクロ秒)維持する。この所定期間においても、制御部4は、折り畳み積分型AD変換回路14及び巡回型AD変換回路16を駆動するクロック信号を出力しない。
[Second exposure operation]
Next, the control unit 4 switches the distribution signal TG2 from "L" to "H". Further, in synchronization with this switching, the control section 4 switches the drain signal TD from "H" to "L". Then, the state in which the distribution signal TG2 is "H" and the drain signal TD is "L" is maintained for a predetermined period (for example, 0.5 microseconds). The control unit 4 does not output the clock signal for driving the folding integration type AD conversion circuit 14 and the cyclic AD conversion circuit 16 even during this predetermined period.

〔転送動作〕
所定期間の経過後、制御部4は、振り分け信号TG2を「H」から「L」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部4は、ドレイン信号TDを「L」から「H」に切り替えるとともに、転送信号TXを「L」から「H」に切り替える。そして、転送信号TXが「H」である状態を所定期間(例えば0.78マイクロ秒)維持する。この所定期間においても、制御部4は、折り畳み積分型AD変換回路14及び巡回型AD変換回路16を駆動するクロック信号を出力しない。所定期間の経過後、制御部4は、転送信号TXを「H」から「L」に切り替える。
[Transfer operation]
After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the distribution signal TG2 from "H" to "L". In synchronization with this switching, the control unit 4 switches the drain signal TD from "L" to "H" and switches the transfer signal TX from "L" to "H". Then, the state in which the transfer signal TX is "H" is maintained for a predetermined period (for example, 0.78 microseconds). The control unit 4 does not output the clock signal for driving the folding integration type AD conversion circuit 14 and the cyclic AD conversion circuit 16 even during this predetermined period. After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the transfer signal TX from "H" to "L".

〔第2AD変換動作〕
制御部4は、第2AD変換動作を行う。第2AD変換動作は、転送動作によって出力された電圧をAD変換するためのものである。具体的には、制御部4は、所定期間だけ折り畳み積分型AD変換回路14にクロック信号Fを提供する。折り畳みAD変換動作の終了後、制御部4は、続いて、所定期間だけ巡回型AD変換回路16にクロック信号Cを出力する。
[Second AD conversion operation]
The control unit 4 performs a second AD conversion operation. The second AD conversion operation is for AD converting the voltage output by the transfer operation. Specifically, the control unit 4 provides the clock signal F to the folding integration type AD conversion circuit 14 for a predetermined period. After completing the folding AD conversion operation, the control unit 4 subsequently outputs the clock signal C to the cyclic AD conversion circuit 16 for a predetermined period.

次に、制御部4は、対象とする行を変更しながら(変数iを1ずつ増加させながら)、上述したリセット動作、第1AD変換動作、第1及び第2露光動作、転送動作及び第2AD変換動作を行う。つまり、撮像装置1の読み出し方式は、いわゆるローリングシャッタである。 Next, while changing the target row (while increasing the variable i by 1), the control unit 4 performs the reset operation, the first AD conversion operation, the first and second exposure operations, the transfer operation, and the second AD conversion operation described above. Perform conversion operation. That is, the reading method of the imaging device 1 is a so-called rolling shutter.

上記のリセット動作、第1AD変換動作、第1及び第2露光動作、転送動作及び第2AD変換動作は、蓄積及び読み出し動作を構成する。つまり、第1実施形態の動作は、蓄積及び読み出しをひとくくりの動作として捉える。この蓄積及び読み出し動作の実施には、例えば80.6マイクロ秒を要する。図5では、蓄積及び読み出し動作の期間を、期間T1Hとして示す。つまり、期間T1Hは、1行の読み出し期間であるともいえる。期間T1Hは、選択信号SELが「H」である期間と定義してもよいし、i行目のリセット信号RTが「L」から「H」に切り替えられたタイミングから、i+1行目のリセット信号RTが「L」から「H」に切り替えられたタイミングまでの期間としてもよい。そして、1枚の画像を得るために、当該蓄積及び読み出し動作を、例えば412回繰り返す。つまり、1フレームは、33ミリ秒である。 The reset operation, the first AD conversion operation, the first and second exposure operations, the transfer operation, and the second AD conversion operation constitute storage and readout operations. That is, the operation of the first embodiment regards storage and readout as a single operation. Performing this store and read operation takes, for example, 80.6 microseconds. In FIG. 5, the period of storage and readout operations is shown as period T1H . That is, it can be said that the period T1H is a readout period for one row. The period T1H may be defined as a period during which the selection signal SEL is "H", or the reset signal for the (i+1) row from the timing when the reset signal RT for the i row is switched from "L" to "H". It may be a period until the timing when the signal RT is switched from "L" to "H". Then, in order to obtain one image, the accumulation and readout operations are repeated, for example, 412 times. That is, one frame is 33 milliseconds.

なお、上記のいくつかの動作において、露光動作、転送動作及び第2AD変換動作は、この順で実施されればよい。例えば、露光動作と第1AD変換動作とは並行して実施してもよい。また、露光動作を行った後に第1AD変換動作を実施し、その後、転送動作を行ってもよい。つまり、露光動作は、転送前の期間内において、所望のタイミングで実施してよい。 Note that, in the several operations described above, the exposure operation, the transfer operation, and the second AD conversion operation may be performed in this order. For example, the exposure operation and the first AD conversion operation may be performed in parallel. Also, after performing the exposure operation, the first AD conversion operation may be performed, and then the transfer operation may be performed. That is, the exposure operation may be performed at desired timing within the period before transfer.

〔情報取得動作〕
次に、演算部6は、脈動に関する情報を得る処理を行う。具体的には、図1に示すように、演算部6は、信号処理部12A、12Bから出力されたデジタル信号を用いて、RAW形式の画像G1、G2を形成する。具体的には、信号処理部12Aのデジタル信号を用いて、画像G1(第1画像)を形成する。また、信号処理部12Bのデジタル信号を用いて、画像G2(第2画像)を形成する。次に、演算部6は、取得した画像G1、G2を用いて、差分画像GSを得る。演算部6は、差分画像GSに処理領域を設定し、処理領域内の輝度平均を得る。これら画像G1、G2の形成から輝度平均の取得までの処理は、所定回数繰り返される。
[Information Acquisition Operation]
Next, the calculation unit 6 performs processing for obtaining information on pulsation. Specifically, as shown in FIG. 1, the calculation unit 6 forms RAW format images G1 and G2 using the digital signals output from the signal processing units 12A and 12B. Specifically, the image G1 (first image) is formed using the digital signal of the signal processing unit 12A. Also, an image G2 (second image) is formed using the digital signal of the signal processing unit 12B. Next, the calculation unit 6 obtains a differential image GS using the acquired images G1 and G2. The calculation unit 6 sets a processing area in the difference image GS and obtains an average luminance within the processing area. The processing from formation of these images G1 and G2 to acquisition of luminance averages is repeated a predetermined number of times.

次に、演算部6は、輝度平均の強度と時間との関係をグラフ化(グラフBS)する。この処理によって、ヘモグロビン濃度の時間変化を示すグラフが得られる。ヘモグロビン濃度は、脈動に応じているので、ヘモグロビン濃度の周期的な時間変化は、脈拍に対応する。このグラフBSを用いて、種々の脈動に関する情報を得る。 Next, the calculation unit 6 graphs (graph BS) the relationship between the intensity of the average brightness and time. Through this process, a graph showing changes in hemoglobin concentration over time is obtained. Since the hemoglobin concentration is responsive to pulsation, periodic time changes in the hemoglobin concentration correspond to the pulsation. This graph BS is used to obtain information on various pulsations.

例えば、単位時間(1分間)あたりの拍動数(いわゆる脈拍数)を得てもよい。また、ヘモグロビン濃度の経時変化を示すグラフ(図1のグラフBS)を得てもよい。 For example, the number of heartbeats (so-called pulse rate) per unit time (one minute) may be obtained. Also, a graph (graph BS in FIG. 1) showing changes in hemoglobin concentration over time may be obtained.

ところで、上述したように、脈動は、ヘモグロビン濃度の変化に対応し、ヘモグロビン濃度は、画素Xの出力の強度(電圧値)に対応する。つまり、画素Xの出力の変動は、ヘモグロビン濃度の変動(脈動)に対応する。一方、画素Xの出力には、ヘモグロビン濃度の変化(脈動)に起因する成分のほかに、画素Xに入射する環境光(背景光)の成分も含む。背景光成分に起因する光強度の変動幅は、ヘモグロビン濃度(脈動)の変動に起因する変動幅よりも大きい場合があり得る。つまり、ヘモグロビン濃度の変動に起因する信号成分は、背景光成分に埋もれることが生じ得る。 By the way, as described above, the pulsation corresponds to the change in hemoglobin concentration, and the hemoglobin concentration corresponds to the intensity (voltage value) of the pixel X output. In other words, the variation in the output of the pixel X corresponds to the variation (pulsation) in the hemoglobin concentration. On the other hand, the output of the pixel X includes a component of environmental light (background light) incident on the pixel X in addition to the component caused by the change (pulsation) in the hemoglobin concentration. The fluctuation width of the light intensity caused by the background light component may be larger than the fluctuation width caused by the fluctuation of the hemoglobin concentration (pulsation). In other words, signal components resulting from fluctuations in hemoglobin concentration can be buried in background light components.

本実施形態の撮像装置1は、測定光Lを照射したタイミングで画像G1を取得している。従って、画像G1は、測定光Lの照射に起因する信号成分を確実に含む。また、撮像装置1は、測定光Lを消灯したタイミングで画像G2を取得している。画像G2は、測定光Lの照射に起因する信号成分を含まず、測定光Lの照射に起因しない成分(ノイズ成分)を含む。このような動作は、ロックイン動作(同期動作)と呼んでよい。そして、信号成分とノイズ成分とを含む画像G1と、信号成分を含まない画像G2と、を得て、画像G1から画像G2を減ずる(例えば、輝度値の差分を得る)ことによって、真の信号成分を抽出することができる。このようなロックイン動作によれば、ノイズ成分の変動幅よりも小さい真の信号成分の変動を得ることができる。 The imaging device 1 of this embodiment acquires the image G1 at the timing when the measurement light L is irradiated. Therefore, the image G1 certainly includes signal components resulting from irradiation of the measurement light L. FIG. Further, the imaging device 1 acquires the image G2 at the timing when the measurement light L is turned off. The image G2 does not contain a signal component caused by the irradiation of the measurement light L, and contains a component (noise component) not caused by the irradiation of the measurement light L. As shown in FIG. Such an operation may be called a lock-in operation (synchronous operation). An image G1 containing a signal component and a noise component and an image G2 not containing a signal component are obtained, and the image G2 is subtracted from the image G1 (for example, the difference in luminance value is obtained) to obtain the true signal. Ingredients can be extracted. According to such a lock-in operation, it is possible to obtain a true signal component variation that is smaller than the variation width of the noise component.

〔第2実施形態〕
第2実施形態の撮像装置1について説明する。第2実施形態の撮像装置1は、画素アレイ部7からの読み出し動作が第1実施形態の撮像装置1と相違する。具体的には、第1実施形態の撮像装置1の読み出し動作は、いわゆるローリングシャッタ方式であった。一方、第2実施形態の撮像装置1の読み出し動作は、いわゆるグローバルシャッタ方式である。
[Second embodiment]
An imaging device 1 according to the second embodiment will be described. The imaging device 1 of the second embodiment differs from the imaging device 1 of the first embodiment in the readout operation from the pixel array section 7 . Specifically, the readout operation of the imaging device 1 of the first embodiment was a so-called rolling shutter method. On the other hand, the readout operation of the imaging device 1 of the second embodiment is a so-called global shutter method.

つまり、第2実施形態の撮像装置1は、動作方式が第1実施形態の撮像装置1と相違するのみであるので、例えば、画素Xの物理的な構成などは、第1実施形態の撮像装置1と共通である。以下、制御部4が行う制御内容について詳細に説明する。 In other words, the imaging device 1 of the second embodiment differs from the imaging device 1 of the first embodiment only in the operation method. 1 in common. Details of the control performed by the control unit 4 will be described below.

〔制御部〕
図6は、図5と同様に、光源2のための制御信号群S1と、電荷振り分け部21のための制御信号群S2と、転送動作のための制御信号群S3と、における時間的変化をそれぞれ示している。なお、図6では、AD変換動作のためのタイミングチャートは省略する。
[Control part]
6 shows temporal changes in the control signal group S1 for the light source 2, the control signal group S2 for the charge distribution unit 21, and the control signal group S3 for the transfer operation, as in FIG. each shown. Note that the timing chart for the AD conversion operation is omitted in FIG.

まず、制御部4は、ドレイン信号TDを「H」に設定する。一方、制御部4は、その他の信号(点灯信号NP、振り分け信号TG1、TG2、リセット信号RT、転送信号TX、選択信号SEL)を「L」に設定する。 First, the control unit 4 sets the drain signal TD to "H". On the other hand, the control unit 4 sets other signals (lighting signal NP, distribution signals TG1 and TG2, reset signal RT, transfer signal TX, selection signal SEL) to "L".

次に、制御部4は、複数回の露光動作を連続して行う。第1実施形態において、制御部4は、1回の露光動作と、1回の転送動作と、を交互に行った。一方、第2実施形態の制御部4は、グローバルシャッタ方式に基づき、複数回の露光動作を行う。 Next, the controller 4 continuously performs a plurality of exposure operations. In the first embodiment, the controller 4 alternately performs one exposure operation and one transfer operation. On the other hand, the control unit 4 of the second embodiment performs multiple exposure operations based on the global shutter method.

具体的には、制御部4は、期間T2aにおいて、点灯信号NP、振り分け信号TG1を「H」とし、振り分け信号TG2、ドレイン信号TDを「L」とする動作(第1露光)と、点灯信号NP、振り分け信号TG1及び振り分け信号TG2を「L」とし、ドレイン信号TDを「H」とする動作と、振り分け信号TG2を「H」とし、点灯信号NP、振り分け信号TG1及びドレイン信号TDを「L」とする動作(第2露光)と、を所定回数(例えば412回)繰り返す。 Specifically, in the period T2a, the control unit 4 sets the lighting signal NP and the distribution signal TG1 to "H" and the distribution signal TG2 and the drain signal TD to "L" (first exposure). NP, distribution signal TG1 and distribution signal TG2 are set to "L" and drain signal TD is set to "H"; ” (second exposure) are repeated a predetermined number of times (for example, 412 times).

また、制御部4は、期間T2aにおいて、リセット信号RT、転送信号TX、及び選択信号SELの状態を「L」に維持し続ける。 Further, the control unit 4 keeps the states of the reset signal RT, the transfer signal TX, and the selection signal SEL at "L" during the period T2a.

次に、制御部4は、期間T2bにおいて、複数回の読み出し動作を行う。 Next, the control unit 4 performs multiple read operations in the period T2b.

〔リセット動作〕
まず、i行目のリセット信号RTを「L」から「H」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部4は、i行目の選択信号SELも「L」から「H」に切り替える。そして、リセット信号RT及び選択信号SELが「H」である状態を所定期間(例えば0.78マイクロ秒)維持する。所定期間の経過後、制御部4は、リセット信号RTを「H」から「L」に切り替える。一方、制御部4は、選択信号SELは、「H」を維持する。
[Reset operation]
First, the i-th reset signal RT is switched from "L" to "H". In synchronization with this switching, the control unit 4 also switches the i-th row selection signal SEL from "L" to "H". Then, the state in which the reset signal RT and the selection signal SEL are "H" is maintained for a predetermined period (for example, 0.78 microseconds). After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the reset signal RT from "H" to "L". On the other hand, the control unit 4 maintains the selection signal SEL at "H".

〔転送動作〕
次に、制御部4は、転送信号TXを「L」から「H」に切り替える。所定期間の経過後、制御部4は、転送信号TXを「H」から「L」に切り替える。一方、制御部4は、選択信号SELは、「H」を維持する。
[Transfer operation]
Next, the control unit 4 switches the transfer signal TX from "L" to "H". After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the transfer signal TX from "H" to "L". On the other hand, the control unit 4 maintains the selection signal SEL at "H".

〔AD変換動作〕
リセット動作から転送動作までの期間T2cにおいて、相関二重サンプリングのためのAD変換動作を行う。具体的には、この期間T2cにおいて、制御部4は、クロック信号F、Cを出力する。
[AD conversion operation]
During the period T2c from the reset operation to the transfer operation, an AD conversion operation for correlated double sampling is performed. Specifically, the control section 4 outputs the clock signals F and C during this period T2c.

次に、制御部4は、i+1行目の画素Xに対する読み出し動作を行う。 Next, the control unit 4 performs a readout operation for the pixels X in the (i+1)th row.

ここで、i行目の転送信号TXを「H」から「L」に切り替えたタイミングから、i+1行目の画素Xの読み出し動作が開始されるタイミング(i+1行目のリセット信号RTを切り替えるタイミング)までの期間T2dは、折り畳み積分型AD変換回路14及び巡回型AD変換回路16の第2AD変換動作に応じている。 Here, from the timing when the transfer signal TX of the i-th row is switched from "H" to "L", the timing of starting the readout operation of the pixels X of the i+1-th row (timing of switching the reset signal RT of the i+1-th row). A period T2d up to the second AD conversion operation of the folding integration type AD conversion circuit 14 and the cyclic AD conversion circuit 16 is performed.

上記の読み出し動作を、1行目の画素Xからn行目の画素Xに至るまで、繰り返し行う。なお、読み出し動作において、制御部4は、ドレイン信号TDを「H」に維持し続ける。 The above readout operation is repeated from the pixel X on the first row to the pixel X on the nth row. In addition, in the read operation, the control unit 4 keeps the drain signal TD at "H".

上記の動作では、複数回の露光動作を行った後に、複数回の読み出し動作を行う。例えば、824マイクロ秒の間に412回の露光動作を行った後に、78.6マイクロ秒の412回の読み出し動作を行う。つまり、1フレームは、33ミリ秒である。 In the above operation, the read operation is performed multiple times after the exposure operation is performed multiple times. For example, 412 exposure operations for 824 microseconds are followed by 412 read operations for 78.6 microseconds. That is, one frame is 33 milliseconds.

〔情報取得動作〕
次に、演算部6は、脈動に関する情報を得る処理を行う。この処理は、第1実施形態における処理と同様である。
[Information Acquisition Operation]
Next, the calculation unit 6 performs processing for obtaining information on pulsation. This processing is the same as the processing in the first embodiment.

第2実施形態の撮像装置1によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 The imaging apparatus 1 of the second embodiment can also provide the same effects as those of the first embodiment.

〔第3実施形態〕
第3実施形態の撮像装置1Aについて説明する。図7に示すように、第3実施形態の撮像装置1Aは、測定光L1を被験者100に照射して得た画像G1Aと、測定光L2を被験者100に照射して得た画像G1Bと、測定光L1、L2を被験者100に照射せずに得た画像G2と、の3種類の画像を取得し、これらの画像G1A、G1B、G2を用いて情報を得るものである。そこで、第3実施形態の撮像装置1Aは、第1実施形態の撮像装置1に対して、光源2A及び画素XAの構成が相違する。要するに、第3実施形態の撮像装置1Aは、3タップ2波長型の動作を行う。以下、光源2A及び画素XAの構成と、撮像装置1Aの動作と、について説明する。
[Third embodiment]
An imaging device 1A of the third embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the imaging device 1A of the third embodiment includes an image G1A obtained by irradiating the subject 100 with the measurement light L1, an image G1B obtained by irradiating the subject 100 with the measurement light L2, and a measurement An image G2 obtained without irradiating the subject 100 with the light L1 and L2 is acquired, and information is obtained using these images G1A, G1B, and G2. Therefore, the imaging device 1A of the third embodiment differs from the imaging device 1 of the first embodiment in the configuration of the light source 2A and the pixels XA. In short, the imaging apparatus 1A of the third embodiment performs a 3-tap 2-wavelength type operation. The configuration of the light source 2A and pixels XA, and the operation of the imaging device 1A will be described below.

〔光源〕
第1実施形態の光源2は、測定光L1のみを照射可能であった。一方、第3実施形態の光源2Aは、測定光L1(第1測定光)に加えて測定光L2(第2測定光)も照射可能である。光源2Aは、光発生部2a、2bを有する。光発生部2aは、可視光領域又は近赤外光領域の第1波長を有する測定光L1を出射する。光発生部2bは、可視光領域又は近赤外光領域の第2波長を有する測定光L2を出射する。ここで、第1波長は、第2波長とは異なっている。例えば、第1波長は、870ナノメートルであり、第2波長は、780ナノメートルである。
〔light source〕
The light source 2 of the first embodiment could irradiate only the measurement light L1. On the other hand, the light source 2A of the third embodiment can emit not only the measurement light L1 (first measurement light) but also the measurement light L2 (second measurement light). The light source 2A has light generators 2a and 2b. The light generator 2a emits measurement light L1 having a first wavelength in the visible light region or the near-infrared light region. The light generator 2b emits measurement light L2 having a second wavelength in the visible light region or the near-infrared light region. Here, the first wavelength is different from the second wavelength. For example, the first wavelength is 870 nm and the second wavelength is 780 nm.

また、光発生部2a、2bは、それぞれ独立して点灯及び/又は消灯させることができる。従って、光源2は、光発生部2aから測定光L1を照射させ、光発生部2bを消灯させる動作と、光発生部2bから測定光L2を照射させ、光発生部2aを消灯させる動作と、測定光L1、L2の何れも消灯させる動作と、を選択的に行う。これらの動作の切り替えは、制御部4から提供される制御信号に基づいて行われる。 Also, the light generators 2a and 2b can be turned on and/or off independently of each other. Therefore, the light source 2 emits the measurement light L1 from the light generator 2a and turns off the light generator 2b, emits the measurement light L2 from the light generator 2b and turns off the light generator 2a, and an operation of extinguishing both of the measurement lights L1 and L2 is selectively performed. These operations are switched based on control signals provided from the control unit 4 .

〔画素〕
図8に示すように、第3実施形態の画素XAは、電荷処理部22A、22Bに加えて、追加された電荷処理部22Cを有する。電荷処理部22Cは、電荷処理部22Aと同様の構成を有する。従って、電荷処理部22Cの電荷蓄積部27は、第3電荷蓄積部である。さらに、画素XAは、読み出しバッファアンプA1、A2に加えて、追加された読み出しバッファアンプA3を有する。さらに、電荷振り分け部21Aは、振り分け電極24Cをさらに含む。読み出しバッファアンプA3も、読み出しバッファアンプA1と同様の回路構成及び接続構成を有する。
[Pixel]
As shown in FIG. 8, the pixel XA of the third embodiment has an additional charge processing section 22C in addition to the charge processing sections 22A and 22B. The charge processing section 22C has the same configuration as the charge processing section 22A. Therefore, the charge storage section 27 of the charge processing section 22C is the third charge storage section. Furthermore, the pixel XA has an added readout buffer amplifier A3 in addition to the readout buffer amplifiers A1 and A2. Furthermore, the charge distribution unit 21A further includes a distribution electrode 24C. The read buffer amplifier A3 also has the same circuit configuration and connection configuration as the read buffer amplifier A1.

〔制御部〕
上記の画素XAは、制御部4から提供される制御信号に応じて動作する。この動作は、図9に示すタイミングチャートによって説明される。以下、図9に示すタイミングチャートを参照しつつ、撮像装置1Aの動作について説明する。
[Control part]
The pixel XA described above operates according to a control signal provided from the control section 4 . This operation is explained by the timing chart shown in FIG. The operation of the imaging device 1A will be described below with reference to the timing chart shown in FIG.

〔リセット動作〕
まず、制御部4は、リセット動作を行う。具体的な制御は、第1実施形態のリセット動作と同様である。つまり、制御部4は、リセット信号RTを、「L」から「H」に切り替えると共に、選択信号SELを「L」から「H」に切り替える。所定期間の経過後、制御部4は、リセット信号RTを「H」から「L」に切り替える。
[Reset operation]
First, the controller 4 performs a reset operation. Specific control is the same as the reset operation in the first embodiment. That is, the control unit 4 switches the reset signal RT from "L" to "H" and switches the selection signal SEL from "L" to "H". After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the reset signal RT from "H" to "L".

〔第1露光動作〕
次に、制御部4は、第1露光動作を行う。具体的な制御は、第1実施形態の第1露光動作と同様である。
[First exposure operation]
Next, the control section 4 performs the first exposure operation. Specific control is the same as the first exposure operation of the first embodiment.

〔第2露光動作〕
次に、制御部4は、第2露光動作を行う。具体的な制御は、第1実施形態の第2露光動作と同様である。
[Second exposure operation]
Next, the controller 4 performs a second exposure operation. Specific control is the same as the second exposure operation of the first embodiment.

〔第3露光動作〕
次に、制御部4は、第3露光動作を行う。具体的には、制御部4は、点灯信号NP2を「L」から「H」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部4は、振り分け信号TG3も「L」から「H」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部4は、ドレイン信号TDを「H」から「L」に切り替える。そして、点灯信号NP2が「H」であり、振り分け信号TG3が「H」であり、ドレイン信号TDが「L」である状態を所定期間(例えば0.5マイクロ秒)維持する。所定期間の経過後、制御部4は、点灯信号NP2及び振り分け信号TG1を「H」から「L」に切り替える。さらに、制御部4は、ドレイン信号TDを「L」から「H」に切り替える。
[Third exposure operation]
Next, the controller 4 performs a third exposure operation. Specifically, the controller 4 switches the lighting signal NP2 from "L" to "H". In synchronization with this switching, the control unit 4 also switches the distribution signal TG3 from "L" to "H". Further, in synchronization with this switching, the control section 4 switches the drain signal TD from "H" to "L". Then, the state in which the lighting signal NP2 is "H", the distribution signal TG3 is "H", and the drain signal TD is "L" is maintained for a predetermined period (for example, 0.5 microseconds). After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the lighting signal NP2 and the distribution signal TG1 from "H" to "L". Further, the control unit 4 switches the drain signal TD from "L" to "H".

〔第1AD変換動作〕
ここで、第1実施形態では、第1AD変換動作を行った後に、露光動作を行った。しかし、第1AD変換動作と露光動作との関係は、この順に限定されない。第3実施形態では、第1AD変換動作と露光動作とは並行して行われる。従って、制御部4は、第1~第3露光動作を行う期間において、第1AD変換動作のための制御信号を信号処理部12A、12Bに提供する。具体的な制御は、第1実施形態の第1AD変換動作と同様である。
[First AD conversion operation]
Here, in the first embodiment, the exposure operation is performed after performing the first AD conversion operation. However, the relationship between the first AD conversion operation and the exposure operation is not limited to this order. In the third embodiment, the first AD conversion operation and the exposure operation are performed in parallel. Therefore, the control section 4 provides control signals for the first AD conversion operation to the signal processing sections 12A and 12B during the period in which the first to third exposure operations are performed. Specific control is the same as the first AD conversion operation of the first embodiment.

〔転送動作〕
次に、制御部4は、転送動作を行う。具体的な制御は、第1実施形態の転送動作と同様である。
[Transfer operation]
Next, the control unit 4 performs a transfer operation. Specific control is the same as the transfer operation of the first embodiment.

〔第2AD変換動作〕
制御部4は、第2AD変換動作を行う。具体的な制御は、第1実施形態の第2AD変換動作と同様である。
[Second AD conversion operation]
The control unit 4 performs a second AD conversion operation. Specific control is the same as the second AD conversion operation of the first embodiment.

〔情報取得動作〕
次に、演算部6は、脈動に関する情報を得る処理を行う。例えば、第1実施形態と同様の処理によって、第1波長に基づく画像G1Aと背景光に基づく画像G2とを用いて脈動に関する情報を得ると共に、第2波長に基づく画像G1Bと背景光に基づく画像G2とを用いて脈動に関する情報を得てもよい。
[Information Acquisition Operation]
Next, the calculation unit 6 performs processing for obtaining information on pulsation. For example, by the same processing as in the first embodiment, information on pulsation is obtained using the image G1A based on the first wavelength and the image G2 based on the background light, and the image G1B based on the second wavelength and the image based on the background light are obtained. and G2 may be used to obtain information about pulsation.

また、第1波長に基づく画像G1Aと第2波長に基づく画像G1Bとの関係を利用して、酸素化ヘモグロビン濃度と脱酸素化ヘモグロビン濃度の比から酸素飽和度に関する情報を得てもよい。 Further, by using the relationship between the image G1A based on the first wavelength and the image G1B based on the second wavelength, information about the oxygen saturation may be obtained from the ratio of the oxygenated hemoglobin concentration to the deoxygenated hemoglobin concentration.

〔第4実施形態〕
第4実施形態の撮像装置について説明する。第4実施形態の撮像装置の光源及び信号取得部は、第1実施形態の撮像装置1が備える光源2と構成が異なり、さらに、当該光源2及び信号取得部3と動作が異なる。つまり、第4実施形態の撮像装置の光源は、第3実施形態の撮像装置1Aが備える光源2Aと構成が共通する。具体的には、光源2Aが測定光L1を照射したとき、画素X1によって画像G1Aを得る。次に、光源2Aが測定光L2を照射したとき、画素X1に隣接する別の画素X2によって画像G1Bを得る。つまり、第4実施形態の撮像装置は、第1実施形態の画素Xと同じ構成(2タップ型)によって、第3実施形態の撮像装置1Aと同様の結果(画像G1A、G1B、G2の取得)を得るものである。要するに、第4実施形態の撮像装置は、2タップ2波長型の動作を行う。
[Fourth embodiment]
An imaging device according to the fourth embodiment will be described. The light source and the signal acquisition unit of the imaging device of the fourth embodiment are different in configuration from the light source 2 provided in the imaging device 1 of the first embodiment, and are also different in operation from the light source 2 and the signal acquisition unit 3 . That is, the light source of the imaging device of the fourth embodiment has the same configuration as the light source 2A included in the imaging device 1A of the third embodiment. Specifically, when the light source 2A irradiates the measurement light L1, an image G1A is obtained by the pixels X1. Next, when the light source 2A irradiates the measurement light L2, an image G1B is obtained by another pixel X2 adjacent to the pixel X1. In other words, the imaging device of the fourth embodiment has the same configuration (2-tap type) as the pixel X of the first embodiment, resulting in the same result as the imaging device 1A of the third embodiment (acquisition of images G1A, G1B, and G2). is obtained. In short, the imaging apparatus of the fourth embodiment performs a 2-tap 2-wavelength type operation.

なお、第4実施形態の撮像装置では、信号取得部3が第1実施形態と同様の構成を有し、光源2Aが第3実施形態と同様の構成を有する。従って、第4実施形態の撮像装置の物理的な構成については説明を省略し、撮像装置の動作について説明する。 In addition, in the imaging apparatus of the fourth embodiment, the signal acquisition unit 3 has the same configuration as in the first embodiment, and the light source 2A has the same configuration as in the third embodiment. Therefore, the description of the physical configuration of the imaging apparatus of the fourth embodiment will be omitted, and the operation of the imaging apparatus will be described.

図10は、上から順に、光源2のための制御信号群S1Aと、電荷振り分け部21のための制御信号群S2A、S2Bと、転送動作のための制御信号群S3と、における時間的変化をそれぞれ示している。なお、制御信号群S2Aは、測定光L1を対象とする奇数列(Odd Col.)の画素Xのためのものである。制御信号群S2Bは、測定光L2を対象とする偶数列(Even Col.)の画素Xのためのものである。「偶数」及び「奇数」は、例えば、画素アレイ部7の列数に対応するものとしてよい。つまり、奇数列の画素Xは、画素アレイ部7において奇数列(j=1、3、5…)に位置するものを意味する。偶数列の画素Xは、画素アレイ部7において偶数列(j=2、4、6…)に位置するものを意味する。つまり、奇数列の画素Xは、偶数列の画素Xに隣り合っている。 FIG. 10 shows temporal changes in the control signal group S1A for the light source 2, the control signal groups S2A and S2B for the charge distribution unit 21, and the control signal group S3 for the transfer operation, in order from the top. each shown. The control signal group S2A is for the pixels X in the odd columns (Odd Col.) targeted for the measurement light L1. The control signal group S2B is for the pixels X of even columns (Even Col.) targeted for the measurement light L2. "Even" and "odd" may correspond to the number of columns in the pixel array section 7, for example. In other words, the odd-numbered column pixels X are located in the odd-numbered columns (j=1, 3, 5, . . . ) in the pixel array section 7 . Pixels X in even columns are located in even columns (j=2, 4, 6 . . . ) in the pixel array section 7 . That is, pixels X in odd columns are adjacent to pixels X in even columns.

なお、測定光L1を対象とする画素X及び測定光L2を対象とする画素Xの選択は、例示である。測定光L1を対象とする画素X及び測定光L2を対象とする画素Xは、互いに近接していればよく、列同士で隣り合う構成に限定されない。例えば、行によって分別してもよい。つまり、測定光L1を対象とする画素Xを偶数行に位置する画素Xとし、測定光L2を対象とする画素Xを奇数行に位置する画素Xとしてもよい。また、測定光L1を対象とする画素X及び測定光L2を対象とする画素Xは、格子状に配置されていてもよい。 The selection of the pixel X targeted for the measurement light L1 and the pixel X targeted for the measurement light L2 is an example. The pixels X targeted for the measurement light L1 and the pixels X targeted for the measurement light L2 only need to be close to each other, and are not limited to adjacent columns. For example, it may be sorted by row. That is, the pixels X targeted for the measurement light L1 may be pixels X located in even rows, and the pixels X targeted for the measurement light L2 may be pixels X located in odd rows. Further, the pixels X targeted for the measurement light L1 and the pixels X targeted for the measurement light L2 may be arranged in a grid pattern.

このように、画素ごとに対象とする測定光を異ならせる構成は、空間的に分解するものとも言える。 In this way, it can be said that the configuration in which the target measurement light is different for each pixel is spatially resolved.

また、露光動作は、奇数列の画素Xと偶数列の画素Xとで互いに独立して動作させる必要がある。一方、転送動作は、露光動作のように互いに独立させる必要はない。従って、転送動作のための制御信号群S3のみにより示される。 Further, it is necessary to independently operate the pixels X in the odd-numbered columns and the pixels X in the even-numbered columns in the exposure operation. On the other hand, the transfer operations need not be independent from each other like the exposure operations. Therefore, it is indicated only by the control signal group S3 for the transfer operation.

〔リセット動作〕
制御部4は、リセット動作を行う。具体的な制御は、第1実施形態のリセット動作と同様である。つまり、制御部4は、リセット信号RTを、「L」から「H」に切り替えると共に、選択信号SELを「L」から「H」に切り替える。所定期間の経過後、制御部4は、リセット信号RTを「H」から「L」に切り替える。
[Reset operation]
The control unit 4 performs a reset operation. Specific control is the same as the reset operation in the first embodiment. That is, the control unit 4 switches the reset signal RT from "L" to "H" and switches the selection signal SEL from "L" to "H". After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the reset signal RT from "H" to "L".

〔奇数列の画素Xの第1露光動作〕
次に、制御部4は、奇数列の画素Xの第1露光動作を行う。制御部4は、点灯信号NP1を「L」から「H」に切り替え、奇数列の画素Xの振り分け信号TG1を「L」から「H」に切り替え、さらに、奇数列の画素Xのドレイン信号TDを「H」から「L」に切り替える。そして、制御部4は、この状態を所定期間(例えば0.5マイクロ秒)維持する。所定期間の経過後、制御部4は、点灯信号NP1を「H」から「L」に切り替え、振り分け信号TG1を「H」から「L」に切り替え、さらに、奇数列の画素Xのドレイン信号TDを「L」から「H」に切り替える。
[First Exposure Operation of Pixel X in Odd Column]
Next, the control unit 4 performs the first exposure operation for the pixels X in the odd-numbered columns. The control unit 4 switches the lighting signal NP1 from "L" to "H", switches the distribution signal TG1 of the pixels X in the odd columns from "L" to "H", and further switches the drain signals TD of the pixels X in the odd columns. from "H" to "L". Then, the controller 4 maintains this state for a predetermined period (for example, 0.5 microseconds). After a predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the lighting signal NP1 from "H" to "L", switches the distribution signal TG1 from "H" to "L", and furthermore, switches the drain signal TD of the pixels X in the odd columns. from "L" to "H".

〔奇数列の画素Xの第2露光動作〕
次に、制御部4は、奇数列の画素Xの第2露光動作を行う。制御部4は、奇数列の画素Xの振り分け信号TG2を「L」から「H」に切り替え、奇数列の画素Xのドレイン信号TDを「H」から「L」に切り替える。所定期間の経過後、制御部4は、奇数列の画素Xの振り分け信号TG2を「H」から「L」に切り替え、奇数列の画素Xのドレイン信号TDを「L」から「H」に切り替える。
[Second exposure operation of pixels X in odd columns]
Next, the control unit 4 performs the second exposure operation for the pixels X in the odd columns. The control unit 4 switches the distribution signal TG2 of the pixels X in the odd columns from "L" to "H", and switches the drain signal TD of the pixels X in the odd columns from "H" to "L". After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the distribution signal TG2 of the odd-numbered pixel X from "H" to "L" and switches the drain signal TD of the odd-numbered pixel X from "L" to "H." .

〔偶数列の画素Xの第1露光動作〕
次に、制御部4は、偶数列の画素Xの第1露光動作を行う。制御部4は、点灯信号NP2を「L」から「H」に切り替え、偶数列の画素Xの振り分け信号TG1を「L」から「H」に切り替え、さらに、偶数列の画素Xのドレイン信号TDを「H」から「L」に切り替える。そして、制御部4は、この状態を所定期間だけ維持する。所定期間の経過後、制御部4は、点灯信号NP2を「H」から「L」に切り替、振り分け信号TG1を「H」から「L」に切り替える。さらに、制御部4は、偶数列の画素Xのドレイン信号TDを「L」から「H」に切り替える。
[First Exposure Operation of Pixel X in Even Column]
Next, the control unit 4 performs the first exposure operation for the pixels X in the even columns. The control unit 4 switches the lighting signal NP2 from "L" to "H", switches the distribution signal TG1 of the pixels X in the even columns from "L" to "H", and further switches the drain signals TD of the pixels X in the even columns. from "H" to "L". Then, the control unit 4 maintains this state for a predetermined period. After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the lighting signal NP2 from "H" to "L" and switches the distribution signal TG1 from "H" to "L". Further, the control unit 4 switches the drain signal TD of the pixels X in the even columns from "L" to "H".

〔偶数列の画素Xの第2露光動作〕
次に、制御部4は、偶数列の画素Xの第2露光動作を行う。制御部4は、偶数列の画素Xの振り分け信号TG2を「L」から「H」に切り替え、偶数列の画素Xのドレイン信号TDを「H」から「L」に切り替える。所定期間の経過後、制御部4は、偶数列の画素Xの振り分け信号TG2を「H」から「L」に切り替え、偶数列の画素Xのドレイン信号TDを「L」から「H」に切り替える。
[Second exposure operation of pixels X in even columns]
Next, the control unit 4 performs the second exposure operation for the pixels X in the even columns. The control unit 4 switches the distribution signal TG2 of the pixels X in the even columns from "L" to "H", and switches the drain signal TD of the pixels X in the even columns from "H" to "L". After the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the distribution signal TG2 of the even-numbered pixel X from "H" to "L", and switches the drain signal TD of the even-numbered pixel X from "L" to "H". .

〔転送動作〕
次に、制御部4は、転送動作を行う。具体的な制御は、第1実施形態の転送動作と同様である。
[Transfer operation]
Next, the control unit 4 performs a transfer operation. Specific control is the same as the transfer operation of the first embodiment.

〔AD変換動作〕
なお、上記の一連の動作において、転送動作が行われる前に相関二重サンプリングのための第1AD変換動作を行う。この第1AD変換動作は、第3実施形態のように、露光動作と並行して行ってよい。また、転送動作の後に、第2AD変換動作を行う。第1及び第2AD変換動作の具体的な制御は、第1実施形態の第1及び第2AD変換動作と同様である。
[AD conversion operation]
In the series of operations described above, the first AD conversion operation for correlated double sampling is performed before the transfer operation is performed. This first AD conversion operation may be performed in parallel with the exposure operation as in the third embodiment. Also, after the transfer operation, the second AD conversion operation is performed. Specific control of the first and second AD conversion operations is the same as the first and second AD conversion operations of the first embodiment.

以上のステップにより、i行目の露光動作、読み出し動作及びAD変換動作が完了する。次に、制御部4は、i+1行目の奇数列の画素X、XEに対して、上述した制御と同様の動作を行う。 Through the above steps, the exposure operation, readout operation, and AD conversion operation for the i-th row are completed. Next, the control unit 4 performs the same operation as the control described above for the pixels X and XE in the i+1-th row and odd-numbered columns.

〔情報取得動作〕
次に、演算部6は、脈動に関する情報を得る処理を行う。第4実施形態の動作によっても、画像G1A、G1B、G2が得られる。従って、第3実施形態と同様の処理を行ってよい。
[Information Acquisition Operation]
Next, the calculation unit 6 performs processing for obtaining information on pulsation. Images G1A, G1B, and G2 are also obtained by the operation of the fourth embodiment. Therefore, processing similar to that of the third embodiment may be performed.

本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。 Although embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments.

〔変形例1〕
第1実施形態において、測定光Lの照射(点灯信号NP:「H」)と同期するように、フォトダイオードPDから電荷蓄積部27に電荷を転送させる(振り分け信号TG1:「H」)と説明した。そして、図5に示すように、第1実施形態では、点灯信号NPの「L」から「H」への切り替えと、振り分け信号TG1の「L」から「H」への切り替えは、同じタイミングで行った。また、点灯信号NPの「H」から「L」への切り替えと、振り分け信号TG1の「H」から「L」への切り替えも、同じタイミングで行った。つまり、点灯信号NPが「H」を維持する時間は、振り分け信号TG1が「H」を維持する時間と等しかった。しかし、測定光Lの照射と電荷蓄積部27への転送とを「同期」させるとは、これらの切替タイミングの一致や期間の一致に限定されない。
[Modification 1]
In the first embodiment, the charge is transferred from the photodiode PD to the charge storage unit 27 (distribution signal TG1: "H") in synchronization with irradiation of the measurement light L (lighting signal NP: "H"). did. As shown in FIG. 5, in the first embodiment, switching of the lighting signal NP from "L" to "H" and switching of the sorting signal TG1 from "L" to "H" occur at the same timing. gone. Also, the switching of the lighting signal NP from "H" to "L" and the switching of the distribution signal TG1 from "H" to "L" were performed at the same timing. That is, the time during which the lighting signal NP maintains "H" is equal to the time during which the sorting signal TG1 maintains "H". However, to "synchronize" the irradiation of the measurement light L and the transfer to the charge storage unit 27 is not limited to the matching of these switching timings and the matching of the periods.

例えば、図11の(a)部に示すように、点灯信号NPの「L」から「H」への切り替えと、振り分け信号TG1の「L」から「H」への切り替えは、タイミングがずれていてもよい。同様に、点灯信号NPの「H」から「L」への切り替えと、振り分け信号TG1の「H」から「L」への切り替えも、タイミングがずれていてもよい。つまり、点灯信号NPが「H」を維持する時間は、振り分け信号TG1が「H」を維持する時間と異なっていてもよい。つまり、実施形態でいう「同期」とは、点灯信号NPが「H」である期間と、振り分け信号TG1が「H」である期間と、が重複する部分を有することをいう。従って、これらの期間は、開始のタイミングと終了のタイミングとが完全に一致していてもよいし、重複する部分を有していれば開始のタイミングと終了のタイミングがずれていてもよい。 For example, as shown in part (a) of FIG. 11, the switching of the lighting signal NP from "L" to "H" and the switching of the distribution signal TG1 from "L" to "H" are out of timing. may Similarly, the switching of the lighting signal NP from "H" to "L" and the switching of the distribution signal TG1 from "H" to "L" may be out of timing. That is, the time during which the lighting signal NP maintains "H" may be different from the time during which the sorting signal TG1 maintains "H". In other words, "synchronization" in the embodiment means that the period during which the lighting signal NP is "H" overlaps with the period during which the sorting signal TG1 is "H". Therefore, the start timing and the end timing of these periods may be completely the same, or if there is an overlapping part, the start timing and the end timing may be different.

例えば、まず、制御部4は、振り分け信号TG1を「L」から「H」に切り替える。そして、所定期間の経過後に制御部4は、点灯信号NPを「L」から「H」に切り替える。
振り分け信号TG1と点灯信号NPとのずれは、例えば、点灯信号NPを「H」にする期間に対する割合(例:5%)で規定してよい。次に、所定期間の経過後に制御部4は、点灯信号NPを「H」から「L」に切り替える。そして、当該切替が行われた後に制御部4は振り分け信号TG1を「H」から「L」に切り替える。この動作によれば、点灯信号NPが「H」である期間は、振り分け信号TG1が「H」である期間と全て重複する。つまり、点灯信号NPが「H」である時間よりも、振り分け信号TG1が「H」である時間の方が長い。この動作によれば、測定光Lが照射されている被験者100に起因する光を確実に捉えることができる。
For example, first, the control unit 4 switches the distribution signal TG1 from "L" to "H". Then, after the predetermined period has elapsed, the control unit 4 switches the lighting signal NP from "L" to "H".
The deviation between the sorting signal TG1 and the lighting signal NP may be defined, for example, by a ratio (eg, 5%) to the period during which the lighting signal NP is set to "H". Next, after a predetermined period has elapsed, the control section 4 switches the lighting signal NP from "H" to "L". After the switching is performed, the control unit 4 switches the distribution signal TG1 from "H" to "L". According to this operation, the period during which the lighting signal NP is "H" completely overlaps the period during which the sorting signal TG1 is "H". That is, the time during which the sorting signal TG1 is at "H" is longer than the time during which the lighting signal NP is at "H". According to this operation, the light caused by the subject 100 irradiated with the measurement light L can be reliably captured.

また、点灯信号NPと振り分け信号TG1とを同時に「L」から「H」に切り替え、所定期間の経過後、まず、点灯信号NPを「H」から「L」に切り替え、その後、振り分け信号TG1を「H」から「L」に切り替えてもよい。 Also, the lighting signal NP and the distribution signal TG1 are switched from "L" to "H" at the same time, and after a predetermined period of time has elapsed, the lighting signal NP is first switched from "H" to "L", and then the distribution signal TG1 is switched. You may switch from "H" to "L."

〔変形例2〕
上記実施形態では、振り分け信号TG1が「H」である期間と、振り分け信号TG2が「H」である期間との間に、所定の待機期間が設けられていた。つまり、振り分け信号TG1が「H」である期間と、振り分け信号TG2が「H」である期間との間に、ドレイン信号TDが「H」である期間が設定されていた。図11の(b)部に示すように、例えば、この期間は省略してもよい。つまり、振り分け信号TG1を「H」から「L」に切り替えると同時に、振り分け信号TG2を「L」から「H」に切り替える。そして、この切り替えタイミングの前後において、ドレイン信号TDは「L」を維持し続ける。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, a predetermined standby period is provided between the period during which the distribution signal TG1 is "H" and the period during which the distribution signal TG2 is "H". That is, the period during which the drain signal TD is "H" is set between the period during which the distribution signal TG1 is "H" and the period during which the distribution signal TG2 is "H". As shown in part (b) of FIG. 11, for example, this period may be omitted. That is, at the same time as switching the distribution signal TG1 from "H" to "L", the distribution signal TG2 is switched from "L" to "H". Before and after this switching timing, the drain signal TD continues to be "L".

1,1A…撮像装置、2,2A…光源、3…信号取得部、4…制御部、6…演算部、7…画素アレイ部、8…周辺回路部、9A,9B…水平走査回路、11…垂直走査回路、12A…信号処理部、12B…信号処理部、14…折り畳み積分型AD変換回路、16…巡回型AD変換回路、17…電荷転送部、18…電荷収集領域、19…ドレイン、21…電荷振り分け部、22A,22B,22C…電荷処理部、24A,24B…振り分け電極、25…ドレインゲート電極、27…電荷蓄積部(第1電荷蓄積部、第2電荷蓄積部、第3電荷蓄積部)、28…浮遊拡散部、29…リセットドレイン、32…転送ゲート電極、33…リセットゲート電極、100…被験者、A1,A2,A3…読み出しバッファアンプ、AP…開口部、D…光検出部、TA…信号読み出しトランジスタ、TS…スイッチングトランジスタ、PD…フォトダイオード、VDD…電源、X…画素。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A... Imaging device 2, 2A... Light source 3... Signal acquisition part 4... Control part 6... Calculation part 7... Pixel array part 8... Peripheral circuit part 9A, 9B... Horizontal scanning circuit 11 Vertical scanning circuit 12A Signal processing unit 12B Signal processing unit 14 Folding integration type AD conversion circuit 16 Cyclic AD conversion circuit 17 Charge transfer unit 18 Charge collection region 19 Drain 21 charge distributing section 22A, 22B, 22C charge processing section 24A, 24B distributing electrode 25 drain gate electrode 27 charge storage section (first charge storage section, second charge storage section, third charge storage section) Accumulation part), 28... floating diffusion part, 29... reset drain, 32... transfer gate electrode, 33... reset gate electrode, 100... subject, A1, A2, A3... readout buffer amplifier, AP... aperture, D... light detection part, TA... signal reading transistor, TS... switching transistor, PD... photodiode, VDD... power supply, X... pixel.

Claims (1)

被験者の脈動に関する情報を得る撮像装置であって、
前記被験者に対して可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光の照射と、前記被験者への前記測定光の照射の停止と、を相互に切替可能な光源と、
光に応答して電荷を生成するフォトダイオードを有し、前記測定光を照射したときの前記被験者を含む第1画像に関する第1信号と、前記測定光の照射を停止したときの前記被験者を含む第2画像に関する第2信号と、を得る信号取得部と、
前記光源及び前記信号取得部の動作を制御する制御部と、
前記第1信号に基づく前記第1画像及び前記第2信号に基づく前記第2画像の差分を利用して前記脈動に関する情報を得る演算部と、を備え、
前記信号取得部は、
N行M列(M及びNは2以上の整数)に配置され、受けた光に対応する電荷を生成する複数の画素を含む画素アレイ部と、
前記画素アレイ部を制御するとともに、前記測定光を照射したときに前記画素が受けた光に応じて生じた前記電荷に基づいて、前記第1信号を形成すると共に、前記測定光の照射を停止したときに前記画素が受けた光に応じて生じた前記電荷に基づいて、前記第2信号を形成する周辺回路部と、を有し、
前記画素は、
前記フォトダイオードと、
前記電荷を蓄積する第1電荷蓄積部及び第2電荷蓄積部と、
前記電荷を前記第1電荷蓄積部及び前記第2電荷蓄積部に選択的に転送する電荷振り分け部と、を含み、
前記光源は、前記被験者に対して前記測定光である第1測定光の照射と、前記第1測定光とは異なる可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する第2測定光の照射と、前記被験者への前記第1測定光及び前記第2測定光の照射の停止と、を相互に切替可能であり、
前記制御部は、
第1の前記画素における前記電荷振り分け部を制御することにより、前記第1測定光の照射と同期するように、前記フォトダイオードから前記第1電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、前記第1測定光及び前記第2測定光の照射の停止と同期するように、前記フォトダイオードから前記第2電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、
第1の前記画素に隣接する第2の前記画素における前記電荷振り分け部を制御することにより、前記第2測定光の照射と同期するように、前記フォトダイオードから前記第1電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、前記第1測定光及び前記第2測定光の照射の停止と同期するように、前記フォトダイオードから前記第2電荷蓄積部に前記電荷を転送させる動作と、を行う、撮像装置。
An imaging device for obtaining information about pulsation of a subject,
a light source capable of switching between irradiating the subject with measurement light having a wavelength in the visible light region or the near-infrared light region and stopping irradiation of the subject with the measurement light;
having a photodiode that generates a charge in response to light, a first signal relating to a first image including the subject when the measurement light is applied, and including the subject when the measurement light is no longer applied a signal acquisition unit for obtaining a second signal related to the second image;
a control unit that controls operations of the light source and the signal acquisition unit;
a calculation unit that obtains information about the pulsation by using a difference between the first image based on the first signal and the second image based on the second signal;
The signal acquisition unit is
a pixel array section including a plurality of pixels arranged in N rows and M columns (M and N are integers of 2 or more) and generating charges corresponding to received light;
controlling the pixel array unit, forming the first signal based on the charge generated in accordance with the light received by the pixel when the measurement light is applied, and stopping the irradiation of the measurement light; a peripheral circuit section that forms the second signal based on the charge generated in response to the light received by the pixel when the
The pixels are
the photodiode;
a first charge storage unit and a second charge storage unit that store the charge;
a charge distribution unit that selectively transfers the charge to the first charge storage unit and the second charge storage unit;
The light source irradiates the subject with a first measurement light, which is the measurement light, and irradiates a second measurement light having a wavelength in a visible light region or a near-infrared light region different from the first measurement light. , and stop irradiation of the subject with the first measurement light and the second measurement light, and
The control unit
By controlling the charge distributing section in the first pixel, the charge is transferred from the photodiode to the first charge storage section so as to be synchronized with irradiation of the first measurement light, and the first measurement is performed. transferring the charge from the photodiode to the second charge storage unit in synchronization with stopping irradiation of the light and the second measurement light;
By controlling the charge distribution section in the second pixel adjacent to the first pixel, the charge is transferred from the photodiode to the first charge storage section in synchronization with irradiation of the second measurement light. and transferring the charge from the photodiode to the second charge storage unit in synchronization with stopping the irradiation of the first measurement light and the second measurement light.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010040594A (en) 2008-07-31 2010-02-18 National Univ Corp Shizuoka Univ High-speed charge transfer photodiode, lock-in pixel, and solid-state imaging device
JP2012165851A (en) 2011-02-14 2012-09-06 Seiko Epson Corp Pulse wave measuring instrument, and program
JP2017104491A (en) 2015-12-07 2017-06-15 パナソニック株式会社 Living body information measurement device, living body information measurement method, and program
JP2018054632A (en) 2015-06-17 2018-04-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5954644A (en) * 1997-03-24 1999-09-21 Ohmeda Inc. Method for ambient light subtraction in a photoplethysmographic measurement instrument

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010040594A (en) 2008-07-31 2010-02-18 National Univ Corp Shizuoka Univ High-speed charge transfer photodiode, lock-in pixel, and solid-state imaging device
JP2012165851A (en) 2011-02-14 2012-09-06 Seiko Epson Corp Pulse wave measuring instrument, and program
JP2018054632A (en) 2015-06-17 2018-04-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging apparatus
JP2017104491A (en) 2015-12-07 2017-06-15 パナソニック株式会社 Living body information measurement device, living body information measurement method, and program

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