JPWO2019087783A1 - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents
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Abstract
Description
1.ラッチング電流及びアフターパルスの影響について
2.実施の形態
3.変形例
4.撮像システムの使用例
まず、図1乃至図12を参照して、SPADを用いて測距を行う場合のラッチング電流及びアフターパルスの影響について簡単に説明する。
次に、図13乃至図18を参照して、本技術の実施の形態について説明する。
図13は、本技術を適用した撮像システムの一実施の形態である撮像システム101の構成例を示すブロック図である。撮像システム101は、例えば、ToF法を用いて距離画像の撮影を行うシステムである。ここで、距離画像とは、被写体の撮像システム101からの奥行き方向の距離を画素毎に検出し、検出した距離に基づく距離画素信号からなる画像のことである。
図14は、撮像素子142の構成例を示している。
図15乃至図17は、撮像素子142の画素アレイ部201を構成する単位画素301(以下、単に画素301と称する)の構成例を示している。
次に、図18のタイミングチャートを参照して、画素301の動作について説明する。
以下、上述した本技術の実施の形態の変形例について説明する。
図19は、上述の撮像システム101の使用例を示す図である。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
SPAD(単一光子アバランシェフォトダイオード)(311)と、
前記SPAD(311)に直列に接続されている抵抗成分(312)と、
前記SPAD(311)への光子の入射を示す受光信号を出力する出力部(313)と、
前記受光信号の出力に同期してパルス信号を出力するパルス生成部(314)と
をそれぞれ有する画素部が配置されている画素アレイ部(201)を備え、
前記画素部は、
前記SPAD(311)と前記抵抗成分(312)との間に接続され、前記パルス信号に同期してオフするスイッチ(315)と、
前記パルス信号に同期して、前記抵抗成分(312)を介して前記SPAD(311)に流れる入力電流を引き込むことにより、前記SPAD(311)への前記入力電流の流れを抑制する引き込み部(316)と
のうち少なくとも1つを有する
撮像装置。
(2)
前記スイッチ(315)は、前記パルス信号が入力されているときオフし、前記パルス信号が入力されていないときオンする
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)
前記スイッチ(315)は、前記SPAD(311)のカソードと前記抵抗成分との間に接続されている
前記(1)又は(2)に記載の撮像装置。
(4)
前記スイッチ(315)は、前記SPAD(311)のカソードから前記抵抗成分(312)の方向へ延びる信号線と前記出力部の方向へ延びる信号線との分岐点と、前記抵抗成分(312)との間に接続されている
前記(3)に記載の撮像装置。
(5)
前記引き込み部(316)は、前記パルス信号が入力されているとき前記入力電流を引き込み、前記パルス信号が入力されていないとき前記入力電流を引き込まない
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の撮像装置。
(6)
前記引き込み部(316)は、前記SPAD(311)のカソードとグラウンドとの間に接続され、ゲートに前記パルス信号が入力されるトランジスタを備える
前記(5)に記載の撮像装置。
(7)
前記パルス生成部(314)は、前記受光信号を検出したとき、所定の幅の前記パルス信号を出力する
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(8)
前記抵抗成分(312)は、MOSFETからなる
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の撮像装置。
(9)
前記出力部(313)は、前記SPAD(311)のカソード電位に基づいて、前記受光信号を出力する
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の撮像装置。
(10)
前記スイッチは、複数のトランジスタで構成される
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像装置。
(11)
前記SPAD(311)は、第1の半導体基板に形成され、前記抵抗成分(312)、前記出力部(313)、前記パルス生成部(314)、前記スイッチ(315)、又は、前記引き込み部(316)のうち少なくとも1つは、前記第1の半導体基板に積層された第2の半導体基板に形成される
前記(1)乃至(10)のいずれかに記載の撮像装置。
(12)
照射光を照射する照明装置と、
前記照射光に対する反射光を受光する撮像装置と
を備え、
前記撮像装置は、
SPAD(単一光子アバランシェフォトダイオード)(311)と、
前記SPADに直列に接続されている抵抗成分(312)と、
前記SPADへの光子の入射を示す受光信号を出力する出力部(313)と、
前記受光信号の出力に同期してパルス信号を出力するパルス生成部(314)と
をそれぞれ有する画素部が配置されている画素アレイ部(201)を備え、
前記画素部は、
前記SPAD(311)と前記抵抗成分(312)との間に接続され、前記パルス信号に同期してオフするスイッチ(315)と、
前記パルス信号に同期して、前記抵抗成分(312)を介して前記SPAD(311)に流れる入力電流を引き込むことにより、前記SPAD(311)への前記入力電流の流れを抑制する引き込み部(316)と
のうち少なくとも1つを有する
撮像システム。
Claims (12)
- SPAD(単一光子アバランシェフォトダイオード)と、
前記SPADに直列に接続されている抵抗成分と、
前記SPADへの光子の入射を示す受光信号を出力する出力部と、
前記受光信号の出力に同期してパルス信号を出力するパルス生成部と
をそれぞれ有する画素部が配置されている画素アレイ部を備え、
前記画素部は、
前記SPADと前記抵抗成分との間に接続され、前記パルス信号に同期してオフするスイッチと、
前記パルス信号に同期して、前記抵抗成分を介して前記SPADに流れる入力電流を引き込むことにより、前記SPADへの前記入力電流の流れを抑制する引き込み部と
のうち少なくとも1つを有する
撮像装置。 - 前記スイッチは、前記パルス信号が入力されているときオフし、前記パルス信号が入力されていないときオンする
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記スイッチは、前記SPADのカソードと前記抵抗成分との間に接続されている
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記スイッチは、前記SPADのカソードから前記抵抗成分の方向へ延びる信号線と前記出力部の方向へ延びる信号線との分岐点と、前記抵抗成分との間に接続されている
請求項3に記載の撮像装置。 - 前記引き込み部は、前記パルス信号が入力されているとき前記入力電流を引き込み、前記パルス信号が入力されていないとき前記入力電流を引き込まない
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記引き込み部は、前記SPADのカソードとグラウンドとの間に接続され、ゲートに前記パルス信号が入力されるトランジスタを備える
請求項5に記載の撮像装置。 - 前記パルス生成部は、前記受光信号を検出したとき、所定の幅の前記パルス信号を出力する
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記抵抗成分は、MOSFETからなる
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記出力部は、前記SPADのカソード電位に基づいて、前記受光信号を出力する
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記スイッチは、複数のトランジスタで構成される
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記SPADは、第1の半導体基板に形成され、前記抵抗成分、前記出力部、前記パルス生成部、前記スイッチ、又は、前記引き込み部のうち少なくとも1つは、前記第1の半導体基板に積層された第2の半導体基板に形成される
請求項1に記載の撮像装置。 - 照射光を照射する照明装置と、
前記照射光に対する反射光を受光する撮像装置と
を備え、
前記撮像装置は、
SPAD(単一光子アバランシェフォトダイオード)と、
前記SPADに直列に接続されている抵抗成分と、
前記SPADへの光子の入射を示す受光信号を出力する出力部と、
前記受光信号の出力に同期してパルス信号を出力するパルス生成部と
をそれぞれ有する画素部が配置されている画素アレイ部を備え、
前記画素部は、
前記SPADと前記抵抗成分との間に接続され、前記パルス信号に同期してオフするスイッチと、
前記パルス信号に同期して、前記抵抗成分を介して前記SPADに流れる入力電流を引き込むことにより、前記SPADへの前記入力電流の流れを抑制する引き込み部と
のうち少なくとも1つを有する
撮像システム。
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