JPWO2017022219A1 - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2017022219A1 JPWO2017022219A1 JP2017532370A JP2017532370A JPWO2017022219A1 JP WO2017022219 A1 JPWO2017022219 A1 JP WO2017022219A1 JP 2017532370 A JP2017532370 A JP 2017532370A JP 2017532370 A JP2017532370 A JP 2017532370A JP WO2017022219 A1 JPWO2017022219 A1 JP WO2017022219A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exposure
- unit
- solid
- imaging device
- state imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 121
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 131
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 37
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 15
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 15
- 101100298888 Arabidopsis thaliana PAD2 gene Proteins 0.000 description 14
- 101100030928 Arabidopsis thaliana PAF1 gene Proteins 0.000 description 14
- 101100465385 Arabidopsis thaliana PAF2 gene Proteins 0.000 description 14
- 101100398338 Enterococcus faecalis (strain ATCC 700802 / V583) prs2 gene Proteins 0.000 description 14
- 101100510342 Listeria ivanovii prs gene Proteins 0.000 description 14
- 101100137870 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) PRE10 gene Proteins 0.000 description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 14
- 101150077839 pac1 gene Proteins 0.000 description 14
- 101150086435 prs1 gene Proteins 0.000 description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 13
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 101100288173 Enterococcus faecalis (strain ATCC 700802 / V583) prs1 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100465401 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) SCL1 gene Proteins 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 101150016674 prs2 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002366 time-of-flight method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- -1 tungsten (W) Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4868—Controlling received signal intensity or exposure of sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
- G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
- H01L27/14818—Optical shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/14856—Time-delay and integration
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/71—Circuitry for evaluating the brightness variation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/53—Control of the integration time
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
Description
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した距離画像センサに関し、以下のような問題が生じることを見出した。以下、図面を用いて本問題について説明する。
図17は、3つの単位画素を使って測距情報を取得する従来の測距画素の配列を示す図である。近年、TOFセンサは、モバイルやロボット、車載分野のマシンビジョン用途やジェスチャー入力用途に向けて、小型化、高解像度(QVGA以上)への要求が急速に高まっている。このため、より微細な測距画素で測距可能な小型、高解像度のTOFセンサの実現が求められている。
図15Aの測距画素回路図および図15Bの測距駆動タイミングに示す通り、距離Lを算出する式4に用いられるS0およびS1を、式1で導出する場合、BG成分は単位画素70Cの電荷蓄積トランジスタに蓄積されたBG2を用いて減算される。これに対して、S0’、S1’に実際に含まれている背景光成分のそれぞれは、単位画素70Cと異なる単位画素70Aおよび70Bで露光された信号BG0およびBG1である。
被写体の距離が遠い場合、反射光の遅延量が大きくなり、露光リセットゲートPRS1による露光期間の終了より後ろにさしかかると、BGに反射光が混じり込み、式1のBG減算後のS0およびS1の値が変化し、測距演算が不正確になる。
図18は、従来の測距装置の測距駆動における駆動タイミングのずれを説明するタイミングチャートである。図15Bに示すように、従来技術では、読み出しゲートTGがオンとなるタイミングと露光リセットゲートPRSがオフとなるタイミングとは同一であり、読み出しゲートがオフとなるタイミングと露光リセットゲートPRSパルスがオンとなるタイミングとは同一となっている。これらのパルスは画素領域周辺から画素領域内部に印加されるため、図17に示すように、パルス波形の鈍りやタイミング遅延により、読み出しゲートTGのON/OFFタイミングが露光リセットゲートPRSに対して前後にずれ、露光時間や露光タイミングに大きなずれが生じる場合がある(1nsのずれで測距離は15cmずれる)。その結果、撮像面内でS0、S1、BGの信号量がばらつき、測距ばらつきやオフセットおよびシェーディングが発生する。
[1−1.固体撮像装置の構成]
図1は、実施の形態1に係る固体撮像装置1000の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、固体撮像装置1000は、撮像部100と、光源ドライバ200と、駆動制御部300と、光学レンズ400と、光源部500とを備える。
図2は、実施の形態1に係る固体撮像装置の測距画素の回路構成を示す図である。同図には、本実施の形態に係る撮像部100の撮像領域に2次元状に配置された測距画素の回路構成が示されている。図2に示すように、測距画素10は、反射光を受光し、光電変換し、蓄積し、出力する2つの単位画素10Aおよび10Bと、信号電荷を電圧に変換する1つの浮遊拡散層(FD)21と、FD21の信号電荷をリセットドレイン(VRD)に排出するリセット(RST)トランジスタ24と、VDD電源に接続されFD21からの信号を増幅する増幅トランジスタ23と、外部からの選択信号により増幅トランジスタ23からの信号を出力制御する選択(SEL)トランジスタ25で構成されている。
図3は、実施の形態1に係る単位画素の断面構造図である。具体的には、図3には、単位画素10Aの読み出しゲートTG2が属する電荷転送経路の断面構造が描かれている。図3に示すように、光電変換素子1A(PD0)は、p型基板またはp−well上のn型領域で形成され、光電変換素子1A(PD0)に隣接した読み出しトランジスタ(TG2)および電荷リセットトランジスタ(PRS0)はp型領域で形成される。電荷リセットトランジスタ(PRS0)に隣接するドレイン(VPRD)はn+型領域で形成される。ドレイン(VPRD)は、光電変換素子1A(PD0)からの信号電荷を電荷リセットトランジスタ(PRS0)を介して排出するため、VH電源に接続されている。
図4A〜図4Dおよび図5を用いて、本実施の形態に係る測距画素の駆動タイミングを説明する。
(1)従来における3画素3蓄積と異なり、本実施の形態に係る駆動方法は、1単位画素2蓄積であり、測距に必要な4信号を2単位画素で取得できる。
実施の形態1では、照射パルス光の発光開始から次の発光開始まで、4Tpより長い期間をおいて繰り返し発光する場合を想定した。これに対して、本変形例では、照射パルス光の発光開始から次の発光開始までの期間を4Tpとして、4Tp周期で繰り返し発光および露光を行う場合の駆動方法を説明する。
電荷蓄積トランジスタ(SG3)の露光終了に同期させて、電荷蓄積トランジスタ(SG0)の露光を開始するため、反射光の遅延量が3Tp〜4Tpとなっても、電荷蓄積トランジスタ(SG3)および電荷蓄積トランジスタ(SG0)でS0’およびS1’を取得することができる。この結果、測距レンジを4Tp(Tp=11nsecの場合、測距レンジZmaxは6.6m)まで拡大することが可能となる。
[2−1.測距画素構成]
図8は、実施の形態2に係る固体撮像装置の測距画素の回路構成を示す図である。図8に示すように、測距画素11は、反射光を受光し、光電変換し、蓄積し、出力する1つの単位画素11Aと、信号電荷を電圧に変換する1つのFD21と、FD21の信号電荷をリセットドレイン(VRD)に排出するリセット(RST)トランジスタ24と、VDD電源に接続されFD21からの信号を増幅する増幅トランジスタ23と、外部からの選択信号により増幅トランジスタ23からの信号を出力制御する選択(SEL)トランジスタ25で構成されている。
実施の形態2の測距画素11は、実施形態1の測距画素10と比較して、読み出しゲートTGおよび電荷蓄積ゲートSGの数は同じであるが、光電変換素子および電荷リセットゲートPRSの数は、それぞれ、2つから1つへと減少している。そのため、光電変換素子の面積を約2倍に拡大することができるので、光電変換素子1つあたりの感度は約2倍に向上する。
図9A〜図9Dおよび図10を用いて、本実施の形態に係る測距画素の駆動タイミングを説明する。
(1)従来における3単位画素3蓄積と異なり、本実施の形態に係る駆動方法は、1単位画素4蓄積であり、測距に必要な4信号を1単位画素で取得できる。
図13Aは、実施の形態2の変形例に係る固体撮像装置の遠々距離対象物測定における測距駆動タイミングチャートである。また、図12Bは、遠々距離対象物測定で取得された信号の組み合わせを追加した図である。図13Aは、反射光の遅延時間が3Tp〜4Tp(遠々距離)である対象物の場合を示しており、この時の測距演算テーブルは、図13Bの表に示す通りである。
電荷蓄積トランジスタ(SG3)の露光終了に同期させて、電荷蓄積トランジスタ(SG0)の露光を開始するため、反射光の遅延量が3Tp〜4Tpとなっても、電荷蓄積トランジスタ(SG3)および電荷蓄積トランジスタ(SG0)でS0’およびS1’を取得することができる。この結果、測距レンジを4Tp(Tp=11nsecの場合、測距レンジZmaxは6.6m)まで拡大することが可能となる。
以上、本開示の固体撮像装置およびその駆動方法について、上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示の固体撮像装置およびその駆動方法は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の固体撮像装置を内蔵した測距撮像装置などの各種機器も本発明に含まれる。
10、11、70 測距画素
10A、10B、11A、70A、70B、70C 単位画素
21、61 フローティングディフュージョン(FD)
23、63 増幅トランジスタ
24、64 リセットトランジスタ
25、65 選択トランジスタ
30 遮光膜
40 マイクロレンズ
100 撮像部
200 光源ドライバ
300 駆動制御部
400 光学レンズ
500 光源部
600 対象物
1000 固体撮像装置
(1)従来における3単位画素3蓄積と異なり、本実施の形態に係る駆動方法は、1単位画素2蓄積であり、測距に必要な4信号を2単位画素で取得できる。
図13Aは、実施の形態2の変形例に係る固体撮像装置の遠々距離対象物測定における測距駆動タイミングチャートである。また、図13Bは、遠々距離対象物測定で取得された信号の組み合わせを追加した図である。図13Aは、反射光の遅延時間が3Tp〜4Tp(遠々距離)である対象物の場合を示しており、この時の測距演算テーブルは、図13Bの表に示す通りである。
Claims (20)
- 所定のパルス幅を有するパルス光が照射された対象物との距離を測定するための測距撮像を行う固体撮像装置の駆動方法であって、
前記固体撮像装置は、半導体基板に配置された単位画素を備え、
前記単位画素は、
前記対象物からの反射光を受光して当該反射光を電荷に変換する光電変換部と、
前記光電変換部の電荷を排出する電荷排出部と、
前記光電変換部への前記電荷の蓄積タイミングおよび前記光電変換部から前記電荷排出部への前記電荷の排出タイミングを切り替える露光リセット部と、
前記光電変換部の電荷を蓄積するn個(nは自然数)の電荷蓄積部と、
前記光電変換部と前記電荷蓄積部との間に配置され、前記光電変換部から前記電荷蓄積部への前記電荷の読み出しを行うためのn個(nは自然数)の読み出し部とを備え、
前記固体撮像装置の駆動方法は、
前記読み出し部を導通状態にした所定の期間の経過後、前記露光リセット部を非導通状態にして前記光電変換部の露光を開始させる露光開始ステップと、
前記露光の開始後、前記読み出し部を非導通状態にする所定の期間前に、前記露光リセット部を導通状態にして、前記光電変換部の露光を終了させる露光終了ステップと
を有する露光シーケンスを行う
固体撮像装置の駆動方法。 - 前記固体撮像装置は、
前記単位画素は、第1の単位画素および第2の単位画素からなり、
前記n個の電荷蓄積部として第1および第2電荷蓄積部と、前記n個の読み出し部として第1および第2読み出し部と、を備え、
前記露光シーケンスとして、
前記第1の単位画素の前記第1読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記パルス光の発光の開始と同期して行う第1露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記パルス光の発光の終了と同期して行う第1露光終了ステップとを実施する第1の露光シーケンスと、
前記第2の単位画素の前記第1読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記パルス光の発光の終了と同期して行う第2露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記第2露光開始ステップから第1の所定の期間の経過後に行う第2露光終了ステップを実施する第2の露光シーケンスと、
前記第1の単位画素の前記第2読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記第2露光開始ステップから前記第1の所定の期間の経過後に行う第3露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記第3露光開始ステップから前記第1の所定の期間の経過後に行う第3露光終了ステップを実施する第3の露光シーケンスと、
前記第2の単位画素の前記第2読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記第3露光開始ステップから前記第1の所定の期間の経過後に行う第4露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記第4露光開始ステップから前記第1の所定の期間の経過後に行う第4露光終了ステップを実施する第4の露光シーケンスと、を行う
請求項1に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記第1の所定の期間は、前記パルス光の発光パルス幅と同じ期間、または当該発光パルス幅よりも長い期間である
請求項1または2に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記単位画素は、
前記n個の電荷蓄積部として第1、第2、第3および第4電荷蓄積部と、前記n個の読み出し部として第1、第2、第3および第4読み出し部と、を備え、
前記露光シーケンスとして、
前記単位画素の前記第1読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記パルス光の第1発光の開始と同期して行う第1露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記パルス光の第1発光の終了と同期して行う第1露光終了ステップを実施する第1の露光シーケンスと、
前記単位画素の前記第3読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記第1露光開始ステップから第2の所定の期間の経過後に行う第2露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記第2露光開始ステップから前記第2の所定の期間の経過後に行う第2露光終了ステップを実施する第3の露光シーケンスと、
前記単位画素の前記第2読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記パルス光の第2発光の終了と同期して行う第3露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記第3露光開始ステップから第3の所定の期間の経過後に行う第3露光終了ステップを実施する第2の露光シーケンスと、
前記単位画素の前記第4読み出し部による、前記露光開始ステップとして前記第3露光開始ステップから前記第3の所定の期間の経過後に行う第4露光開始ステップと、前記露光終了ステップとして前記第4露光終了ステップから前記第3の所定の期間の経過後に行う第4露光終了ステップを実施する第4の露光シーケンスと、を行う
請求項1に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記第2の所定の期間は、前記第1発光の発光パルス幅と同じ期間、または当該発光パルス幅よりも長い期間であり、
前記第3の所定の期間は、前記第2発光の発光パルス幅と同じ期間、または当該発光パルス幅よりも長い期間である
請求項4に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記第2発光は、前記第1発光と同じ発光パルス幅を有する
請求項4または5に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記固体撮像装置は、さらに、
前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷を出力するための出力部と、
前記第1の単位画素と第2の単位画素とで共有され、前記出力部から出力された電荷信号を電圧信号へと変換するフローティングディフュージョンと、
前記露光リセット部、前記第1読み出し部および前記第2読み出し部の導通および非導通を制御する駆動制御部とを備える
請求項2または3に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記露光リセット部、前記第1読み出し部および前記第2読み出し部は、MOS型トランジスタで構成され、
前記露光リセット部のMOS型トランジスタのしきい値は、前記第1読み出し部および前記第2読み出し部のMOS型トランジスタのしきい値よりも低く設定されている
請求項7に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記露光リセット部のp型拡散層濃度は、前記第1読み出し部および前記第2読み出し部のp型拡散層濃度よりも低濃度で形成されている
請求項8に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記駆動制御部から前記露光リセット部へ供給される駆動パルス信号には、DCバイアス電圧が重畳されている
請求項7〜9のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記単位画素は、
前記第1電荷蓄積部および前記第2電荷蓄積部を遮光する遮光膜を備える
請求項7〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記固体撮像装置は、さらに、
前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷を出力するための出力部と、
前記単位画素ごとに配置され、前記出力部から出力された電荷信号を電圧信号へと変換するフローティングディフュージョンと、
前記露光リセット部、前記第1読み出し部〜前記第4読み出し部の導通および非導通を制御する駆動制御部とを備える
請求項4〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記露光リセット部および前記第1読み出し部〜前記第4読み出し部は、MOSトランジスタで構成され、
前記露光リセット部のMOSトランジスタのしきい値は、前記第1読み出し部〜前記第4読み出し部のMOSトランジスタのしきい値よりも低く設定されている
請求項12に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記露光リセット部のp型拡散層濃度は、前記第1読み出し部〜前記第4読み出し部のp型拡散層濃度よりも低濃度で形成されている
請求項13に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記駆動制御部から前記露光リセット部へ供給される駆動パルス信号には、DCバイアス電圧が重畳されている
請求項12〜14のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記露光リセット部は、前記光電変換部の半導体基板深さ方向に形成されたnpn型バイポーラトランジスタで構成され、
前記第1読み出し部〜前記第4読み出し部は、MOSトランジスタで構成されている
請求項12に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記単位画素は、さらに、
前記第1電荷蓄積部〜前記第4電荷蓄積部を遮光する遮光膜を備える
請求項12〜16のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記単位画素は、さらに、
前記フローティングディフュージョン変換された前記電圧信号を増幅する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの前記電圧信号をリセットするリセットトランジスタと、
前記増幅トランジスタで増幅された信号を、外部からの選択信号により単位画素外に出力する選択トランジスタとを備える
請求項7〜17のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記固体撮像装置の駆動方法は、
前記露光開始ステップと前記露光終了ステップからなる露光シーケンスをn回繰り返して実行する
請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記単位画素は、m個の単位画素を含み、
前記m個の単位画素のそれぞれにおいて、前記露光シーケンスをn回実行することにより、最大でm×n個の露光期間の異なる信号を取得する
請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015154512 | 2015-08-04 | ||
JP2015154512 | 2015-08-04 | ||
PCT/JP2016/003494 WO2017022219A1 (ja) | 2015-08-04 | 2016-07-28 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017022219A1 true JPWO2017022219A1 (ja) | 2018-05-31 |
JP6799538B2 JP6799538B2 (ja) | 2020-12-16 |
Family
ID=57942796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017532370A Active JP6799538B2 (ja) | 2015-08-04 | 2016-07-28 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10928493B2 (ja) |
EP (1) | EP3334151B1 (ja) |
JP (1) | JP6799538B2 (ja) |
CN (1) | CN107852470B (ja) |
WO (1) | WO2017022219A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016208347B4 (de) * | 2016-05-13 | 2017-12-21 | Infineon Technologies Ag | Optische Sensorvorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Laufzeitsensors |
JP2018185179A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 株式会社リコー | 測距装置、監視装置、3次元計測装置、移動体、ロボット及び測距方法 |
IL274955B2 (en) | 2017-12-13 | 2024-05-01 | Magic Leap Inc | A general shutter pixel circuit and method for computer vision applications |
JP7362198B2 (ja) | 2018-07-18 | 2023-10-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子、測距モジュール、および、電子機器 |
WO2020027221A1 (ja) * | 2018-08-02 | 2020-02-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像装置、及びそれに用いられる固体撮像素子 |
CN108957470B (zh) * | 2018-08-22 | 2021-02-26 | 上海炬佑智能科技有限公司 | 飞行时间测距传感器及其测距方法 |
WO2020080065A1 (ja) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | 株式会社ブルックマンテクノロジ | 測距装置、カメラ、及び測距装置の駆動調整方法 |
WO2020178920A1 (ja) * | 2019-03-01 | 2020-09-10 | 株式会社ブルックマンテクノロジ | 距離画像撮像装置および距離画像撮像装置による距離画像撮像方法 |
JP2020153799A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置および測距方法 |
JP7463671B2 (ja) * | 2019-08-01 | 2024-04-09 | Toppanホールディングス株式会社 | 距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法 |
JP6824363B1 (ja) | 2019-10-30 | 2021-02-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | イメージセンサ、及びイメージセンサの制御方法 |
KR20210055821A (ko) | 2019-11-07 | 2021-05-18 | 삼성전자주식회사 | 깊이의 측정 범위에 기초하여 동작하는 센서 및 이를 포함하는 센싱 시스템 |
JPWO2021107036A1 (ja) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | ||
EP4020006A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-29 | STMicroelectronics (Research & Development) Limited | Indirect time of flight sensor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011122600A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 固体撮像装置 |
JP2013134173A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Honda Motor Co Ltd | 測距システム及び測距方法 |
JP2013195344A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | 飛行時間型距離センサ |
WO2014207788A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 固体撮像素子及び測距撮像装置 |
WO2015107869A1 (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 距離画像生成装置及び距離画像生成方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4235729B2 (ja) | 2003-02-03 | 2009-03-11 | 国立大学法人静岡大学 | 距離画像センサ |
WO2007119626A1 (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-25 | National University Corporation Shizuoka University | 半導体測距素子及び固体撮像装置 |
EP2109306B1 (en) * | 2008-04-07 | 2015-03-11 | CMOSIS nv | Pixel array with global shutter |
DE102008018718B4 (de) * | 2008-04-14 | 2010-02-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Optischer Abstandsmesser und Verfahren zur optischen Abstandsmessung |
JP5404112B2 (ja) | 2009-03-12 | 2014-01-29 | キヤノン株式会社 | 固体撮像素子、その駆動方法及び撮像システム |
DE102009037596B4 (de) * | 2009-08-14 | 2014-07-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Pixelstruktur, System und Verfahren zur optischen Abstandsmessung sowie Steuerschaltung für die Pixelstruktur |
EP2437484B1 (en) * | 2010-10-01 | 2017-02-15 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device and camera system |
JP5876289B2 (ja) * | 2011-12-28 | 2016-03-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離測定装置 |
-
2016
- 2016-07-28 EP EP16832502.5A patent/EP3334151B1/en active Active
- 2016-07-28 WO PCT/JP2016/003494 patent/WO2017022219A1/ja active Application Filing
- 2016-07-28 JP JP2017532370A patent/JP6799538B2/ja active Active
- 2016-07-28 CN CN201680045243.4A patent/CN107852470B/zh active Active
-
2018
- 2018-01-31 US US15/885,436 patent/US10928493B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011122600A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 固体撮像装置 |
JP2013134173A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Honda Motor Co Ltd | 測距システム及び測距方法 |
JP2013195344A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | 飛行時間型距離センサ |
WO2014207788A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 固体撮像素子及び測距撮像装置 |
WO2015107869A1 (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 距離画像生成装置及び距離画像生成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6799538B2 (ja) | 2020-12-16 |
US10928493B2 (en) | 2021-02-23 |
EP3334151B1 (en) | 2021-04-07 |
EP3334151A4 (en) | 2018-08-22 |
EP3334151A1 (en) | 2018-06-13 |
CN107852470B (zh) | 2020-11-03 |
CN107852470A (zh) | 2018-03-27 |
WO2017022219A1 (ja) | 2017-02-09 |
US20180156899A1 (en) | 2018-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6799538B2 (ja) | 固体撮像装置の駆動方法 | |
JP5395323B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
US11726185B2 (en) | Image sensor for determining a three-dimensional image and method for determining a three-dimensional image | |
KR101508410B1 (ko) | 거리 화상 센서, 및 촬상 신호를 비행시간법에 의해 생성하는 방법 | |
JP6738334B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JP5302244B2 (ja) | 距離画像センサ | |
JP6485674B1 (ja) | 固体撮像装置、及びそれを備える撮像装置 | |
WO2011043250A1 (ja) | 光電変換素子、受光装置、受光システム及び測距装置 | |
KR20160117548A (ko) | 촬상 장치 및 그 제어 방법 | |
JP2012215481A (ja) | 測距システム | |
JP2013195344A (ja) | 飛行時間型距離センサ | |
CN112888958A (zh) | 测距装置、摄像头以及测距装置的驱动调整方法 | |
CN113518930B (zh) | 距离图像传感器以及距离图像拍摄装置 | |
JP6659448B2 (ja) | 距離センサ及び距離センサの駆動方法 | |
JP6735515B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
WO2020196378A1 (ja) | 距離画像の取得方法、及び、距離検出装置 | |
JP6320154B2 (ja) | 撮像装置及び撮像装置の駆動方法 | |
US11194025B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus including same | |
CN113841243A (zh) | 具有多相位选通飞行时间像素的成像装置 | |
WO2022137685A1 (ja) | 測距装置、測距方法および位相検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180202 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190513 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20200217 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20200520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200716 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201019 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6799538 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |