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JP4280822B2 - 光飛行時間型距離センサ - Google Patents

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Description

この発明は、光源から投射されたパルス光が測定対象物により、はね返ってきたときの遅れ時間を測定する距離センサに関する。
関連する従来技術としては、以下の文献がある。
(１) Inventer:Cyrus Bamji, Assignee:Canesta Inc.,
"CMOS-Compatible Three-dimensional image sensor" , US Patent No. US6323942 B1,
Nov. 27, 2001
(２)R. Lange, P. Seitz, A. Biber, S. Lauxtermann, "Demodulation pixels in CCD and CMOS technologies for time-of-flight ranging", Proceedings of SPIE, Vol. 3965, pp. 177- 188, 2000.
(３) Ryohei Miyagawa, Takeo Kanade, "CCD-based range-finding sensor", IEEE Trans.
Electron Devices, vol. 44, no. 10, pp.1648-1652 (1997).
(４) 距離画像撮像装置, 特開2001-281336
(５) 固体撮像素子, 特開2003-51988
(１)の方式は、パルス光を投影し、受光した信号をパルスのピークを検出することでパルスの波形を整形し、高速なパルスを用いて遅れ時間をディジタル的に計測するものである。この場合、受光した信号をパルスにできるためには、光の明るさが十分にないと実現できず、用途が限られる。
(２)と(３)は、方式としては近いものである。(２)の方式は、CCDとCMOSと一体化したプロセスで実現するものであり、20MHzの高い周波数の変調光を用いて、CCDの電荷転送を利用し、変調光と同期して、２つのノードへの電荷の配分比が変調光の遅れ時間に依存することを利用する。CCDとCMOSの混在プロセスが必要であるため、コストが高くなる。
(３)の方式は、CCDの構造を利用し、パルス変調された変調光で発生した電荷を、２つのノードに交互に転送し、その配分比が、変調光に遅れ時間に依存することを利用する。これもCCDを利用するため、特殊な工程が必要となる。また1次元センサ（ラインセンサ）のみが報告されているが、CCDのみで２次元センサ（エリアセンサ）を実現するのは、全画素を同時に高い周波数で駆動することを考えると困難さを伴うと考えられる。
(４)(５)の方式は、構造の詳細がかかれていないが、フォトダイオード部で発生した電荷を２つの転送ゲートで浮遊拡散層に転送する構造を有するものである。しかし、フォトダイオードから、２つの浮遊拡散層に電荷を完全転送することができなければ十分な性能が得られず、このような構造をCMOSで実現するためには、複雑な工程の追加が必要であり、製作コストが高くなる。また、CCDで実現する場合には、画素の並列駆動回路を集積できないという課題があるため、CCDとCMOSを一体化した工程が必要になる。結局低コストと、高性能化の両立が難しい。
米国特許第６３２３９４２号明細書 特開２００１−２８１３３６号公報 特開２００３−０５１９８８号公報 R. Lange, P. Seitz, A. Biber, S. Lauxtermann, Demodulation pixels in CCD and CMOS technologies for time-of-flight ranging, "Proceedings of SPIE", Vol. 3965, pp. 177- 188, (2000). Ryohei Miyagawa, Takeo Kanade, CCD-based range-finding sensor, "IEEE Trans. Electron Devices", vol. 44, no. 10, pp.1648-1652 (1997).
低コストでできる限り性能のよい距離センサを得るためには、標準的なCMOSプロセスにできる限り少ない工程の追加で実現できることが望ましい。本発明は、標準CMOS、または簡単な工程の追加により、高性能な距離センサを実現するものである。
光飛行時間型(Time Of Flight，以下「TOF」という)センサを実現するためには、電荷の完全転送が行えることが必要である。しかし、従来の標準CMOSでこれを行うことは困難であると考えられており、そのために、工程の追加がなされている。本発明は、微細加工と標準CMOSでも実現可能な特殊な構造を用いて、その問題を克服するものである。
図１に本発明の距離センサの１画素の構成を示す。用途によっては、この１画素分を単独で用いることも可能であるが、これを１次元、または、２次元に配置することで、距離画像センサが構成される。図１(ａ)が、断面図、図１(ｂ)が、半導体表面側（断面図でいえば上から）から見た図である。図２に、その動作を説明するための半導体表面のポテンシャルの分布を示す。
半導体基板(２０)上に絶縁層(３)を設け、その上に電荷転送用のフォトゲート電極(１，２)を２つ設ける。絶縁層の縁部には受光層(４)からの電荷取りだし用の浮遊拡散層(５，６)を設けるとともに、その外側にリセット用ゲート電極及びリセット電位供給用の拡散層を設ける。半導体基板(２０)としてｐ型シリコン基板、絶縁層(３)としてフィールド酸化膜、フォトゲート電極(１，２)としてポリシリコン電極を用いるものを例として、以下説明する。
図１に示すように、フィールド酸化膜の上に、できるだけ接近して２つのポリシリコン電極を形成する。それら(TX1，TX2)に互いに逆位相の繰り返しパルス信号を与えて動作させる。ポリシリコン電極は十分に薄く、受信する光の波長に対して十分な透過が可能であるものとする。なお、ポリシリコンの上に、シリサイドと呼ばれる金属とシリコンの化合物が形成されており、受信する光に対して十分な透過力がない場合には、シリサイドが形成されないようにするか、あるいは形成後除去するために工程が必要になる。なお、図１は、フィールド酸化膜の形成工程としてLOCOS(Local oxidation of silicon)工程を用いる場合を想定している。図２では、原理の説明のため、これを簡略化している。
２つのポリシリコン電極の中央部分のみが開口され、それ以外は遮光されるようにする。また、その電極直下の半導体は、できるだけ大きなフリンジ電界が得られるようにするため、低濃度であることが望ましい。これは、低濃度のｐ基板を用い、これのｐ型のウェルとｎ型のウェルを形成してCMOSデバイスを構成する工程の場合には、ｐ型のウェルを形成しないようにして低濃度にする。また、一般にはフィールド酸化膜の下に反転を防ぐためのチャネルストップの不純物を導入することがあるが、これが入らないようにする。これは、標準CMOSプロセスに用いるマスクのパターンの変更によってできる場合もあるが、そうでない場合には、あらたにマスクと工程を追加する必要がある。
このような構造において、例えばTX2に0Ｖ、TX1に3.3Ｖを加えたときのポテンシャルの分布の例を図２に示す。この場合開口部から入射した光は、殆どすべて、右側の浮遊拡散層（ｎ+の領域）に入る。これは、ゲートにこのような電圧を加えることで、半導体表面のポテンシャル分布が、図２に示したようになり、そのフリンジ電界によって、右側に加速を受けることによる。なお、図２に示した電圧は、あくまで一例であり、これに限定するものではない。
フィールド酸化膜は、比較的厚いので、半導体表面にかかる電界は小さくなるが、その分フリンジ電界も大きくなることが期待できる。このとき、２つのポリシリコン電極間のギャップの部分でポテンシャルの山ができないようにする必要がある。
フォトゲート電極となるポリシリコンにｎ型の不純物が導入されている場合には、半導体基板とフォトゲート電極側の仕事関数差があり、２つのフォトゲート電極のギャップの大きさによっては、TX1に正の高い電圧(例えば3.3V)、TX2の0Vを加えた場合、ギャップ部にポテンシャルの山ができて、TX2側の電荷がTX1側に転送できない場合もあり得る。そのような場合には、TX2に、負の電圧（例えば-1V）を加えることで、ポテンシャルの山をなくすことができる。TX2側には基板に対して負の電圧を与えることで、このポテンシャルの山をなくし、左側のポリシリコン電極の直下の半導体で、発生した電子も右側に転送されるようにする。
ポリシリコン電極間のギャップは、小さいほどポテンシャルの山ができにくいが、これは微細加工技術によって小さく実現することができる。
なお、基板の構造としては、高濃度のｐ基板上にエピタキシャル成長などの手段により、低濃度のｐ型シリコン層を形成したものや、ｎ型基板上にエピタキシャル成長などの手段により、低濃度のｐ型シリコン層を形成したものを用いることもできる。これらは、半導体中の深いところで発生し、拡散によってゆっくりと取り込まれる成分を減らし、距離分解能を改善する意味で効果がある。
図１の画素回路を２次元に配置した距離画像センサのブロック図を図３に示す。また、その動作タイミング図を図４に示す。
すべての画素の２つの浮遊層に対し、制御信号ＲをすべてHighにしてリセットした後、パルス光源を発光させ、これに同期して、全ての画素にTX1，TX2の繰り返しパルスをいっせいに与えて一定期間動作させる。その後パルス光源の発光を止め、浮遊拡散層の電圧を外部に読み出す。読み出しは、１水平ライン毎に、カラムのノイズキャンセル回路に読み出し、ノイズキャンセルを行った後、水平走査を行う。１水平ラインの選択は、制御信号Ｓを画素内のバッファアンプの画素選択スイッチに与えることで行い、垂直信号線に当該水平ラインの信号が現れる。
画素内のバッファアンプが発生する固定パターンノイズと１/ｆノイズの低減のため、信号レベルと浮遊拡散層をリセットした時のレベルの差を取る回路がノイズキャンセル回路であり、そのため、図４に示したようにノイズキャンセル回路は、信号レベルとリセット後のレベルをそれぞれφＳ，φＲでサンプルし、差を求める回路になっている。ノイズキャンセル回路自体は本発明の本質とあまり関わりがないので説明を省略する。
TX1，TX2をＮ回与えて、光パルスにより発生した電荷の取り込みをＮ回行えば、２つの浮遊拡散層にためられる電荷Q1，Q2は、次式のようになる。
Figure 0004280822
Figure 0004280822
ここで、Ｉpは、受信光により発生する光電流、Ｔoは、光パルスの幅、Ｔdは光パルスの遅れ時間である。式(１)と(２)の和は、
Figure 0004280822
 であるので、式(２)，(３)より、受信光の遅れ時間及び対象物までの距離Ｌを次式により
求める。
Figure 0004280822
Figure 0004280822
ここでｃは光速である。浮遊拡散層の信号電圧は、Q1，Q2にそれぞれ比例するので、出力信号電圧V1，V2を用いて式(５)は次式のように表すことができる。
Figure 0004280822
 ｃ，Ｔoが既知であるので、読み出した２つの出力電圧から、式(６)により距離を求めることができる。
図２の構成では、背景光がある場合には、その影響を受けやすい。つまり、図２では、信号読み出し時にも、背景光による電荷が含まれ、しかも行ごとにその背景光による読み出し時間が異なるため、背景光除去処理が困難になる。これを避けるためには、読み出しをTOFの動作期間に対して十分短くする必要があり、高速読み出しが必要になる。
信号読み出し時の背景光の影響を受けないようにした画素回路の構成を図５に示す。また、背景光のみによる信号を読み出して、背景光の影響を除去するためのタイミング図を図６に示す。
右側、左側それぞれに２つの浮遊拡散層を分離するためのMOSトランジスタ(９，１０)を設け、そのゲートを信号ＳＨによって制御する。パルス光を受信している間はＳＨをHighにしておき、２つの拡散層を接続しておく、パルス光受信が完了した後、ＳＨをLowにし、２つの拡散層を分離する。これによって受光部から分離されたほうの拡散層の電圧を読み出すことで、読み出し時に追加される背景光による電荷の影響をなくすことができる。
パルス光を、背景光下で受信しているときに、背景光の影響を除去してから距離の計算を行う必要がある。そのため背景光のみによる画素ごとの信号が必要になる。これは、パルス光を受信して得た信号を読み出す期間に蓄積される信号を用いて、背景信号とすれば効率がよい。そこで、当該水平行のパルス光による信号を読み出した直後、浮遊拡散層をリセットし、一定時間蓄積して、同じ信号読み出しの動作を行う。
この蓄積時間としては、全画素の信号読み出しに要する時間に合わせる。検出感度を同じにするため、ＳＨはHighにしておく。図６は、ある一水平行の読み出しを示しているが、これをすべての水平行の信号の読み出しに対して行う。それらの背景光の蓄積時間は、同じになる。パルス光照射時の蓄積時間(TL)と全画素を読み出す時間(TLR)が異なる場合は、背景光の除去の際にはそのことを考慮する必要がある。
この背景光の除去は、対象物が静止している場合には問題ないが、動いているものに対して計測するときは、その除去処理に用いる背景光の取り出しが、パルス光照射時の違うタイミングで行われているため、誤差が生じる。これを少なくするためには、図６の１サイクル（TL+TLR+TBR）を高速化する。
または、信号量を増やすため、このサイクルを繰り返して、外部において、信号の積分を行うか、あるいは、サイクル毎に距離計算を行い、これを多数回に繰り返して、その平均値処理を行うことで軽減できる。この平均値処理は、距離分解能を高める上でも効果がある。
なお、２つの画素出力の和は、撮像対象の明暗画像情報に相当するので、本発明では、距離画像情報とともに、明暗画像情報を同時に取得することができる。これによって、明暗画像と距離画像を組み合わせて、明暗画像を3次元的に表示するなどといった応用も可能である。
図１において、フィールド酸化膜の下にｎ型の別の拡散層を形成することができる工程を有する場合は、図７のようにｎ層を介して、MOSトランジスタのソース（またはドレイン）の浮遊拡散層と接続する構造をとることもできる。十分な受光面積の確保のために、受光部のゲートの幅（奥行き方向）を広く取る場合、MOSトランジスタのソースまたはドレインの高濃度層の面積を広げると暗電流が増加するとともに、容量が大きくなって電圧感度が低下する。そこで、図７に示すように、まず別のｎ層によって受光部で発生した電子を捕獲するようにする。
なお、フィールド酸化膜の下に形成するｎ型拡散層としてｎ−wellを用いることもできる。
図８に、２つのフォトゲート電極を櫛形にし、互いに入れ子構造にしたTOF画素構造のレイアウト図をしめす。図中、３１は、フォトゲート電極、３２は、その内側が、光の入射する開口部であり、その外側は遮光される部分を示す境界、３３は、フィールド酸化膜下にもぐりこませたｎ型拡散層、３４は、その外側にｐウェル領域、その内側は、基板のｐ型半導体であることを示す境界、３５は、MOSトランジスタのソースまたはドレイン領域（n+拡散層）、３６は、拡散層または、フォトゲート電極に接続するための金属配線を示す。
このように、櫛形電極を入れ子にしたことによって、TOF距離センサにおいて、パルスの遅れ量によって、２つの電荷検出部に電荷を振り分ける際の電荷の分離性を高くすることができ、距離分解能をより高くすることができる。
単に２つのフォトゲート電極を、対向させただけの構造では、図９のように、遮光部にも一部光が漏れこむため、これによって生じた信号電荷(Ｅ)が、本来右側の電荷検出部に転送されるべきはずが、左側の電荷検出部に転送されることになる。これは、２つの信号の分離性を低下させることになり、距離分解能を悪くする。これをさけるためには、光の開口部を減らし中央部分だけに入るようにすれば良いが、その場合は、開口率の低下により感度が低下する。
図８のようにくし型電極を入れ子の構造にした場合の、図８のA-A線の断面に沿った表面電位の分布を図１０に示す。このように、櫛形電極を入れ子の構造にすれば、電荷の転送の方向が電荷検出部と直交する方向であるため、櫛形電極の歯の部分を長くし、開口を十分にとったとしても、２つの電荷検出部への電荷の流入の分離性を高くすることができ、また、各櫛の歯の部分の電極の幅を十分小さくできるので、フリンジ電界を有効に利用でき、分解能が向上する。
さらに、ポリシリコンの電極の幅を大きくしすぎるとフリンジ電界が小さくなり、電荷の転送が十分に行えない可能性がある。そこで、図１１に示すように電極を３つ用意し、それらに図１３に示したタイミングで、制御信号を加える方法も考えられる。これは、図１２のように動作する。信号を、右側の拡散層に転送する場合には、まずTX1及び中央の電極の制御電圧であるTX3にともに正の高い電圧を加え、TX2に０Ｖを加える(図１２(ａ))。これによって、TX1の電極下の電荷は右側の浮遊拡散層に転送され、TX3の直下の電荷は、TX3の電極の下に一時的にためられる。
転送を左側に変更する直前に、短時間TX3を０Ｖに変化して、TX3の電極下の電荷を右側に転送する(図１２(ｂ))。その後、TX1を０Ｖに変化し、TX2とTX3に正の電圧を加えることで、電荷の転送を左側に切り替える(図１２(ｃ))。図１３には描いていないが、転送を右側に切り替える直前に短時間TX3を０Ｖに変化して、TX3の電極下の電荷を左側に転送する。これらの動作を繰り返す。このようにすることで、十分な受光面積を確保しながら、十分なフリンジ電界を利用して電荷の転送を高速に行うことができる。
単一の受光層で２次元画像を得るためには、受光層に入力される光を、回転するポリゴンミラー(多角形鏡体)や、振動ミラーなどにより２次元の面上から走査する光ビーム走査手段を設けることにより行う。受光層を１次元上に配置した距離センサにおいても同様の走査手段と組み合わせることにより２次元画像を得ることができる。
以上に示した構造図は、実際のフィールド酸化膜の部分の構造としてLOCOS（Local Oxidation of Silicon）を想定しているが、STI(Shallow Trench Isolation)となどの別の構造を用いる場合でも同様に実現できる。例えば、図７と同様の構造をSTIを用いたCMOSイメージセンサの工程により実現する場合の例を図１４に示す。
図１、図５、図８の構造に対してもSTI分離の場合でも同様に実現可能である。
これらの場合を含め、CMOS集積回路あるいは、CMOSイメージセンサとして用いられるあらゆる構造に対して、本発明の構造及び考え方を、一般性を失うことなく適用することができる。つまり、フィールド酸化膜上に形成した受光部となる隣接した２つの光透過性電極（一般的にはポリシリコン）に２つの浮遊拡散層となるｎ型領域がそれぞれ結合され、それらに電荷が伝送される構造を採用すればよい。
TOFセンサの画素部の構造図 TOFセンサの動作を説明するポテンシャル分布図 TOF距離画像センサのブロック図 図３の回路の動作タイミング図 サンプル＆ホールド機能を設けた画素回路構成図 図５の回路を用いた距離画像センサのタイミング図(背景光読み出しを含む) 図１に対してフィールド酸化膜の下のｎ型拡散層を用いた構造図（(ａ)は断面図、(ｂ)は上面図） 櫛形電極構造を用いたTOF画素構造図 光の漏れこみによる信号電荷の混合を説明する図 櫛形電極構造の場合の動作を示す図 電極を３つ備えたTOFセンサの構造図 図１１の画素回路の動作説明図 図１１の画素回路の制御信号の動作タイミング図 STI分離によるフィールド酸化膜を用いたTOFセンサの画素構造図
符号の説明
１，２ フォトゲート電極
３ 絶縁層
４ 受光層
５，６ 第１の浮遊拡散層
７，８ 第１のＭＯＳトランジスタ
９，１０ 第２のＭＯＳトランジスタ
１１，１２ 第２の浮遊拡散層
１３，１４ 拡散層
２０ 半導体基板

Claims (1)

  1. 光源から投射された繰り返しパルス光が測定対象物によりはね返ってきたときの遅れ時間に依存した信号を取り出すことにより距離測定を行うセンサにおいて、
    半導体基板上に設けられる絶縁層と、
    該絶縁層上に近接配置された導電性かつ測定対象の波長の光に対して透過性のある２つのフォトゲート電極と、
    前記フォトゲート電極のそれぞれに対して、その端部の下層に設けられた第１の浮遊拡散層とからなり、
    前記２つのフォトゲート電極下及び前記２つのフォトゲート電極のギャップ下の半導体基板を受光層として用い、
    前記絶縁層は、ＣＭＯＳ集積回路製造過程におけるフィールド酸化膜を利用したものであり、
    前記遅れ時間に依存した信号は、２つの前記第１の浮遊拡散層からの信号であり、該信号に基づいて距離測定を行う、
    ことを特徴とする光飛行時間型距離センサ。
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WO (1) WO2005078386A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10324033B2 (en) 2012-07-20 2019-06-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Image processing apparatus and method for correcting an error in depth
US10659766B2 (en) 2015-10-30 2020-05-19 Canon Kabushiki Kaisha Confidence generation apparatus, confidence generation method, and imaging apparatus

Families Citing this family (120)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005007358B4 (de) * 2005-02-17 2008-05-08 Austriamicrosystems Ag Lichtempfindliches Bauelement
US7781811B2 (en) 2005-08-30 2010-08-24 National University Corporation Shizuoka University Semiconductor range-finding element and solid-state imaging device
US7910964B2 (en) * 2005-08-30 2011-03-22 National University Corporation Shizuoka University Semiconductor range-finding element and solid-state imaging device
GB0517742D0 (en) * 2005-08-31 2005-10-12 E2V Tech Uk Ltd Radiation sensor
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
JP5395323B2 (ja) 2006-09-29 2014-01-22 ブレインビジョン株式会社 固体撮像素子
US8289427B2 (en) 2006-11-30 2012-10-16 National University Corporation Shizuoka University Semiconductor range-finding element and solid-state imaging device
JP4882823B2 (ja) * 2007-03-27 2012-02-22 カシオ計算機株式会社 印刷データ生成装置及びプログラム
JP5059476B2 (ja) * 2007-04-23 2012-10-24 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置、光測定装置、光検出装置、及び半導体装置の製造方法
JP4971892B2 (ja) * 2007-07-03 2012-07-11 浜松ホトニクス株式会社 裏面入射型測距センサ及び測距装置
JP4971890B2 (ja) * 2007-07-03 2012-07-11 浜松ホトニクス株式会社 裏面入射型測距センサ及び測距装置
JP4971891B2 (ja) * 2007-07-03 2012-07-11 浜松ホトニクス株式会社 裏面入射型測距センサ及び測距装置
CN101688915B (zh) * 2007-07-03 2012-11-21 浜松光子学株式会社 背面入射型测距传感器以及测距装置
JP5205002B2 (ja) 2007-07-11 2013-06-05 ブレインビジョン株式会社 固体撮像素子の画素構造
JP5089289B2 (ja) * 2007-08-22 2012-12-05 浜松ホトニクス株式会社 測距センサ及び測距装置
JP2009047661A (ja) * 2007-08-22 2009-03-05 Hamamatsu Photonics Kk 測距装置
JP5171158B2 (ja) 2007-08-22 2013-03-27 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置及び距離画像測定装置
WO2009111556A1 (en) * 2008-03-04 2009-09-11 Mesa Imaging Ag Drift field demodulation pixel with pinned photo diode
KR101448152B1 (ko) * 2008-03-26 2014-10-07 삼성전자주식회사 수직 포토게이트를 구비한 거리측정 센서 및 그를 구비한입체 컬러 이미지 센서
JP5243100B2 (ja) * 2008-05-12 2013-07-24 ブレインビジョン株式会社 固体撮像素子の画素構造
JP5356726B2 (ja) 2008-05-15 2013-12-04 浜松ホトニクス株式会社 距離センサ及び距離画像センサ
US8730382B2 (en) * 2008-06-04 2014-05-20 Honda Motor Co., Ltd. Charge accumulating and splitting imaging device
JP5585903B2 (ja) 2008-07-30 2014-09-10 国立大学法人静岡大学 距離画像センサ、及び撮像信号を飛行時間法により生成する方法
US8772891B2 (en) * 2008-12-10 2014-07-08 Truesense Imaging, Inc. Lateral overflow drain and channel stop regions in image sensors
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
KR101565750B1 (ko) 2009-04-10 2015-11-05 삼성전자 주식회사 고감도 이미지 센서
JP5439975B2 (ja) * 2009-06-23 2014-03-12 富士ゼロックス株式会社 イメージセンサおよび画像読取装置
JP5760167B2 (ja) * 2009-07-17 2015-08-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 空間情報検出装置
JP5760168B2 (ja) * 2009-07-17 2015-08-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 空間情報検出装置
US8513709B2 (en) * 2009-07-27 2013-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Photo detecting apparatus and unit pixel thereof
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
JP5211007B2 (ja) 2009-10-07 2013-06-12 本田技研工業株式会社 光電変換素子、受光装置、受光システム及び測距装置
JP5918465B2 (ja) * 2009-11-05 2016-05-18 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 光感知装置の単位ピクセル
JP5244076B2 (ja) * 2009-11-24 2013-07-24 浜松ホトニクス株式会社 距離センサ及び距離画像センサ
GB2477083A (en) * 2010-01-13 2011-07-27 Cmosis Nv Pixel structure with multiple transfer gates to improve dynamic range
ITMI20100091A1 (it) * 2010-01-26 2011-07-27 Fond Bruno Kessler Demodulatore elettro-ottico basato su fotodiodo sepolto
KR101652933B1 (ko) * 2010-02-17 2016-09-02 삼성전자주식회사 센서, 이의 동작 방법, 및 이를 포함하는 거리 측정 장치
JP5364619B2 (ja) * 2010-02-26 2013-12-11 浜松ホトニクス株式会社 距離画像センサ
JP5391127B2 (ja) * 2010-03-30 2014-01-15 浜松ホトニクス株式会社 時間計測装置および距離計測装置
WO2011157726A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 Iee International Electronics & Engineering S.A. Switch and gate topologies for improved demodulation performance of time of flight pixels
JP5616170B2 (ja) * 2010-09-06 2014-10-29 浜松ホトニクス株式会社 距離センサ及び距離画像センサ
KR101697519B1 (ko) * 2010-09-08 2017-01-19 삼성전자주식회사 깊이 센싱 장치 및 방법
GB2486208A (en) * 2010-12-06 2012-06-13 Melexis Tessenderlo Nv Demodulation sensor and method for detection and demodulation of temporarily modulated electromagnetic fields for use in Time of Flight applications.
FR2973160B1 (fr) * 2011-03-23 2013-03-29 E2V Semiconductors Capteur d'image a multiplication d'electrons
JP5635937B2 (ja) * 2011-03-31 2014-12-03 本田技研工業株式会社 固体撮像装置
JP5635938B2 (ja) 2011-03-31 2014-12-03 本田技研工業株式会社 固体撮像装置
JP5829036B2 (ja) 2011-03-31 2015-12-09 本田技研工業株式会社 単位画素の信号加算方法
KR101802243B1 (ko) 2011-05-06 2017-11-29 삼성전자주식회사 비행 시간 방식의 거리 측정 센서와 이를 포함하는 반도체 장치
KR101869371B1 (ko) 2011-07-21 2018-06-21 삼성전자주식회사 거리 측정 방법 및 이를 수행하는 3차원 이미지 센서
TWI575494B (zh) * 2011-08-19 2017-03-21 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置的驅動方法
KR101797014B1 (ko) 2011-09-14 2017-11-14 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서의 단위 픽셀
CN102354698B (zh) * 2011-09-28 2015-11-25 上海华虹宏力半导体制造有限公司 实现高动态cmos图像传感器的方法
EP2781932B1 (en) * 2011-12-22 2021-05-26 LG Electronics Inc. Distance measurement apparatus
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
US8642938B2 (en) 2012-01-13 2014-02-04 Omnivision Technologies, Inc. Shared time of flight pixel
KR101848771B1 (ko) 2012-02-08 2018-05-28 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서 및 이를 포함하는 휴대용 장치
JP6026755B2 (ja) * 2012-02-28 2016-11-16 浜松ホトニクス株式会社 距離センサ及び距離画像センサ
KR102094738B1 (ko) * 2012-03-20 2020-03-31 헵타곤 마이크로 옵틱스 피티이. 리미티드 Ｐｎ-구조의 게이트 복조 화소
JP5357291B2 (ja) * 2012-03-21 2013-12-04 浜松ホトニクス株式会社 距離センサ及び距離画像センサ
US9541386B2 (en) * 2012-03-21 2017-01-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Distance measurement device and distance measurement system
US8690063B2 (en) 2012-05-01 2014-04-08 Symbol Technologies, Inc. Apparatus for and method of electro-optically reading direct part marking indicia by image capture
JP2012185174A (ja) * 2012-05-29 2012-09-27 Hamamatsu Photonics Kk 距離センサ及び距離画像センサ
US9137521B2 (en) 2012-07-24 2015-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Depth sensing apparatus and method
TW201423965A (zh) * 2012-08-03 2014-06-16 國立大學法人靜岡大學 半導體元件及固體攝像裝置
KR102003322B1 (ko) 2012-12-17 2019-07-24 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서의 거리 픽셀의 구동 방법 및 3차원 이미지 센서의 구동 방법
KR101904720B1 (ko) 2012-12-28 2018-10-05 삼성전자주식회사 영상 처리 장치 및 방법
DE102013102061A1 (de) * 2013-03-01 2014-09-04 Pmd Technologies Gmbh Subpixel
KR102007277B1 (ko) 2013-03-11 2019-08-05 삼성전자주식회사 3차원 이미지 센서의 거리 픽셀 및 이를 포함하는 3차원 이미지 센서
US11837669B2 (en) 2013-03-15 2023-12-05 ActLight SA Photo detector systems and methods of operating same
US11114480B2 (en) 2013-03-15 2021-09-07 ActLight SA Photodetector
US10269855B2 (en) 2013-03-15 2019-04-23 ActLight SA Photo detector systems and methods of operating same
US10964837B2 (en) 2013-03-15 2021-03-30 ActLight SA Photo detector systems and methods of operating same
DE102013103333A1 (de) * 2013-04-03 2014-10-09 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Kamera zur Erfassung von optischen Eigenschaften und von Raumstruktureigenschaften
US9497440B2 (en) * 2013-04-05 2016-11-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Burst-mode time-of-flight imaging
WO2016038416A2 (en) * 2013-07-05 2016-03-17 ActLight S.A. Proximity sensor systems and methods of operating same
KR102174650B1 (ko) 2013-10-31 2020-11-05 삼성전자주식회사 이미지 센서
US9762890B2 (en) 2013-11-08 2017-09-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Distance sensor and image processing system including the same
JP6386777B2 (ja) * 2014-05-08 2018-09-05 浜松ホトニクス株式会社 距離画像センサ
JP6254048B2 (ja) * 2014-06-05 2017-12-27 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP6280002B2 (ja) 2014-08-22 2018-02-14 浜松ホトニクス株式会社 測距方法及び測距装置
CN104505394B (zh) * 2014-12-10 2019-02-01 中国科学院半导体研究所 兼容测距的cmos图像传感器像素单元及其制作方法
US9515116B1 (en) * 2015-05-22 2016-12-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Vertical transfer gate structure for a back-side illumination (BSI) complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) image sensor using global shutter capture
TWI734709B (zh) 2015-10-21 2021-08-01 新加坡商海特根微光學公司 解調變像素裝置、像素裝置陣列及包含其之光電裝置
EP3159711A1 (en) 2015-10-23 2017-04-26 Xenomatix NV System and method for determining a distance to an object
FR3046495B1 (fr) * 2015-12-30 2018-02-16 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Pixel de detection de temps de vol
US10191154B2 (en) 2016-02-11 2019-01-29 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for time-of-flight imaging
EP3425901A4 (en) * 2016-02-29 2019-06-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. IMAGING APPARATUS AND SOLID BODY IMAGE ELEMENT THEREFOR
US10337993B2 (en) 2016-04-15 2019-07-02 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for fluorescence lifetime imaging with periodically modulated light
EP3301480A1 (en) 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV System and method for determining a distance to an object
EP3301478A1 (en) 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV System for determining a distance to an object
EP3301477A1 (en) 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV System for determining a distance to an object
EP3301479A1 (en) * 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV Method for subtracting background light from an exposure value of a pixel in an imaging array, and pixel for use in same
JP6848364B2 (ja) 2016-11-10 2021-03-24 株式会社リコー 測距装置、移動体、ロボット、３次元計測装置、監視カメラ及び測距方法
JP6988071B2 (ja) 2016-11-16 2022-01-05 株式会社リコー 距離測定装置及び距離測定方法
US10616519B2 (en) 2016-12-20 2020-04-07 Microsoft Technology Licensing, Llc Global shutter pixel structures with shared transfer gates
US10389957B2 (en) * 2016-12-20 2019-08-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Readout voltage uncertainty compensation in time-of-flight imaging pixels
EP3343246A1 (en) 2016-12-30 2018-07-04 Xenomatix NV System for characterizing surroundings of a vehicle
EP3392674A1 (en) 2017-04-23 2018-10-24 Xenomatix NV A pixel structure
US11398519B2 (en) 2017-12-09 2022-07-26 National University Corporation Shizuoka University Charge modulation element and solid-state imaging device
US10768301B2 (en) 2017-12-15 2020-09-08 Xenomatix Nv System and method for determining a distance to an object
EP3550329A1 (en) 2018-04-04 2019-10-09 Xenomatix NV System and method for determining a distance to an object
US10892295B2 (en) * 2018-01-10 2021-01-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Germanium-modified, back-side illuminated optical sensor
CN108259744B (zh) * 2018-01-24 2020-06-23 北京图森智途科技有限公司 图像采集控制方法及其装置、图像采集系统和tof相机
DE102018108794B3 (de) 2018-04-13 2019-05-02 pmdtechnologies ag Lichtlaufzeitpixel und Lichtlaufzeitsensor mit entsprechenden Pixel
JP2020013906A (ja) 2018-07-18 2020-01-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および測距モジュール
CN110739325B (zh) * 2018-07-18 2025-09-16 索尼半导体解决方案公司 受光元件以及测距模块
CN210325802U (zh) 2018-07-18 2020-04-14 索尼半导体解决方案公司 受光元件以及测距模块
CN210325801U (zh) * 2018-07-18 2020-04-14 索尼半导体解决方案公司 受光元件以及测距模块
JP2021176154A (ja) * 2018-07-18 2021-11-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子および測距モジュール
US11294039B2 (en) 2018-07-24 2022-04-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Time-resolving image sensor for range measurement and 2D greyscale imaging
TWI801572B (zh) * 2018-07-24 2023-05-11 南韓商三星電子股份有限公司 影像感測器、成像單元及生成灰階影像的方法
KR102683411B1 (ko) 2018-10-05 2024-07-10 삼성전자주식회사 복조 대비 성능을 향상시키기 위한 픽셀 구조를 포함하는 이미지 센서 및 이미지 처리 시스템
KR102648089B1 (ko) * 2019-03-26 2024-03-19 삼성전자주식회사 이미징 장치 및 이미지 센서
US11251217B2 (en) 2019-04-17 2022-02-15 ActLight SA Photodetector sensor arrays
US11742370B2 (en) * 2020-05-27 2023-08-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Time-of-flight pixel with vertical photogates
JP7476033B2 (ja) 2020-08-24 2024-04-30 株式会社東芝 受光装置及び電子装置
CN114335033B (zh) * 2020-09-30 2025-07-11 思特威(上海)电子科技股份有限公司 测距像素结构及tof图像传感器
DE102020132868A1 (de) * 2020-12-09 2022-06-09 Ifm Electronic Gmbh Lichtlaufzeitpixel mit Ladungsspeicher
CN114125338B (zh) * 2021-12-13 2023-10-24 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种基于3d集成芯片的时序同步方法
US12474453B2 (en) 2022-01-20 2025-11-18 ActLight SA Control techniques for photodetector systems

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5342633A (en) * 1976-09-30 1978-04-18 Toshiba Corp Voltage sense circuit of semiconductor memory device
JPH04268764A (ja) * 1991-02-25 1992-09-24 Sony Corp 固体撮像装置
JPH07142761A (ja) * 1993-11-18 1995-06-02 Mitsubishi Electric Corp 受光素子ならびに受光素子アレイおよび画像検出装置ならびに画像検出方法
ATE254758T1 (de) * 1996-09-05 2003-12-15 Rudolf Schwarte Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der phasen- und/oder amplitudeninformation einer elektromagnetischen welle
US6040592A (en) * 1997-06-12 2000-03-21 Intel Corporation Well to substrate photodiode for use in a CMOS sensor on a salicide process
DE19821974B4 (de) * 1998-05-18 2008-04-10 Schwarte, Rudolf, Prof. Dr.-Ing. Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Phase und Amplitude elektromagnetischer Wellen
US6323942B1 (en) 1999-04-30 2001-11-27 Canesta, Inc. CMOS-compatible three-dimensional image sensor IC
US6376868B1 (en) * 1999-06-15 2002-04-23 Micron Technology, Inc. Multi-layered gate for a CMOS imager
JP4613406B2 (ja) * 1999-11-05 2011-01-19 株式会社デンソー 受光素子、距離測定装置及び距離・画像測定装置
JP3915366B2 (ja) * 2000-03-15 2007-05-16 富士ゼロックス株式会社 光センサおよび三次元形状計測装置
JP2001264439A (ja) * 2000-03-17 2001-09-26 Olympus Optical Co Ltd 距離測定装置及び距離測定方法
JP2001281336A (ja) 2000-03-31 2001-10-10 Olympus Optical Co Ltd 距離画像撮像装置
EP1152261A1 (en) * 2000-04-28 2001-11-07 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Device and method for spatially resolved photodetection and demodulation of modulated electromagnetic waves
AU2002239608A1 (en) * 2000-12-11 2002-06-24 Canesta, Inc. Cmos-compatible three-dimensional image sensing using quantum efficiency modulation
JP2002368205A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Olympus Optical Co Ltd 距離情報入力装置
JP2003051988A (ja) 2001-08-07 2003-02-21 Inst Of Physical & Chemical Res 固体撮像素子
JP2003247809A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Olympus Optical Co Ltd 距離情報入力装置
JP3832441B2 (ja) 2002-04-08 2006-10-11 松下電工株式会社 強度変調光を用いた空間情報の検出装置
JP3758618B2 (ja) * 2002-07-15 2006-03-22 松下電工株式会社 撮像素子を用いた測距装置および測距方法
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10324033B2 (en) 2012-07-20 2019-06-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Image processing apparatus and method for correcting an error in depth
US10659766B2 (en) 2015-10-30 2020-05-19 Canon Kabushiki Kaisha Confidence generation apparatus, confidence generation method, and imaging apparatus

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