CN107850664A - 测距装置 - Google Patents

测距装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107850664A
CN107850664A CN201680042256.6A CN201680042256A CN107850664A CN 107850664 A CN107850664 A CN 107850664A CN 201680042256 A CN201680042256 A CN 201680042256A CN 107850664 A CN107850664 A CN 107850664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pixel
during
exposure
signal
light
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
Application number
CN201680042256.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107850664B (zh
Inventor
中村清治
森圭
森圭一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuvoton Technology Corp Japan
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN107850664A publication Critical patent/CN107850664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107850664B publication Critical patent/CN107850664B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • 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
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
    • 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
    • G01S7/4808—Evaluating distance, position or velocity data
    • 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
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • 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

Abstract

测距装置(101)具备：光源(102)；光源控制部(103)；像素(108)被配置为二维状的受光部(104)；曝光控制部(106)；以及信号处理部(107)，受光部(104)，将与蓄积部(112)所蓄积的电荷量对应的信号输出到信号处理部(107)，信号处理部(107)，针对基于第一像素群的像素(108a)的读出门(111)打开的期间以及第二像素群的像素(108b)的读出门(111)打开的期间的不同的判断基准，在相同的像素(108)的示出电荷量的信号的信号电平的每个曝光期间的比率、或者、第一像素群的像素(108a)的信号电平和第二像素群的像素(108b)的信号电平的比率的任一方或双方，相对于判断基准超过规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。

Description

测距装置
技术领域
本公开涉及，对发出的光照射被摄体后返回来的反射光进行接受，从而测量到位于测距区域的被摄体的距离的三维测距技术。
背景技术
存在如下方式(以下，TOF方式)的测距技术，即，根据将光的脉冲照射到想要测距的空间后，直到其反射光返回为止的飞行时间(TOF：Time Of Flight)，计算到物体的距离。在TOF方式中存在如下的问题，即，在除了本身测距装置发出的光以外的、其他的测距装置发出的光进入的情况下，不能准确地进行距离信息的测距。
为了防止与其他的测距装置发出的光的干涉，例如在专利文献1中，在预先知道会有发生干涉的可能性的测距装置，且该测距装置被固定在墙壁等而被使用的状态下，根据在某特定的干扰检测期间是否接受来自其他的测距装置的反射光，从而预先检测干涉的发生。而且，公开如下的方法，即，在实际发生干涉之前，将测距装置的发光脉冲的定时复位为预先决定的相位。
并且，在专利文献2中还公开如下的技术，即，在CW(Continuos Wave)－TOF方式的测距装置中，在发光的一个周期内将相位不同的曝光脉冲信号进入，并且，按发光、曝光的每一个周期随机设定等待时间，从而即使干涉光进入也向多个电荷蓄积部进入相同程度，据此，不能进行干涉的检测，但是，消除干涉的影响。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2013－235390号公报
专利文献2：日本特开2013－76645号公报
在利用TOF方式进行被摄体的测距时存在如下的课题，即，在除了本身测距装置发出的光以外的、其他的测距装置发出的光进入的情况下，不能准确地进行距离信息的测距。
对此，在专利文献1中，仅在预先知道有可能发生干涉的其他的测距装置状态下、且该测距装置被固定在墙壁等的情况下，能够检测干涉。但是，在测距装置的位置没有被固定、且不明确何时发生与其他的测距装置的发光脉冲的干涉的状态下，难以检测干涉。
并且，在专利文献2中，在CW－TOF方式的测距装置中，能够消除干涉的影响，但是，不能进行检测本身。因此，存在如下的课题，即，例如，在信号饱和时不能区别是基于反射光的影响还是基于干涉光的影响，因此，不能准确地进行AE(Automatic Exposure)。
发明内容
于是，本公开涉及的测距装置的目的在于，确实检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉，从而抑制其影响。
为了实现所述目的，本公开是，利用TOF(Time Of Flight)方式的测距装置，具备：光源，发出光；光源控制部，在规定的定时指示所述光源发出光；受光部，以二维状配置有接受入射光的多个像素；曝光控制部，对所述受光部进行曝光指示；以及信号处理部，根据所述受光部接受的信号计算到所述被摄体的距离，并且，判断干涉的发生的有无，所述多个像素分别包括光电转换部、蓄积部以及读出门，所述光电转换部将入射光转换为电荷，所述蓄积部蓄积电荷，所述读出门使由所述光电转换部转换后的电荷穿过以到达所述蓄积部，所述多个像素由第一像素和第二像素构成，所述第一像素，通过具有规定的定时的第一读出控制信号使所述读出门开闭，所述第二像素，通过具有与所述第一读出控制信号不同的定时的第二读出控制信号使所述读出门开闭，所述曝光控制部，向所述受光部输出所述第一读出控制信号和所述第二读出控制信号，从而进行曝光指示，所述受光部，将与所述蓄积部所蓄积的电荷量对应的信号输出到所述信号处理部，所述信号处理部，针对基于所述第一像素的所述读出门打开的期间以及所述第二像素的所述读出门打开的期间的不同的判断基准，在相同的所述像素的示出电荷量的信号的信号电平的每个曝光期间的比率、或者、所述第一像素的信号电平和所述第二像素的信号电平的比率的任一方或双方，相对于所述判断基准超过规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。
据此，在利用了TOF方式的测距装置中，能够动态地检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉。
并且，本公开是，利用TOF(Time Of Flight)方式的测距装置，具备：光源，发出光；光源控制部，在规定的定时指示所述光源的发光；受光部，以二维状配置有接受入射光的多个像素；曝光控制部，对所述受光部进行曝光指示；以及信号处理部，根据所述受光部接受的信号计算到被摄体的距离，并且，判断干涉的发生的有无，所述多个像素分别包括光电转换部、蓄积部以及读出门，所述光电转换部将入射光转换为电荷，所述蓄积部蓄积电荷，所述读出门使由所述光电转换部转换后的电荷穿过以到达所述蓄积部，所述多个像素由第一像素和第二像素构成，所述第一像素，通过具有规定的定时的第一读出控制信号使所述读出门开闭，所述第二像素，通过具有与所述第一读出控制信号不同的定时的第二读出控制信号使所述读出门开闭，在所述受光部中，所述第一像素和所述第二像素被交替配置，所述曝光控制部，向所述受光部输出所述第一读出控制信号和所述第二读出控制信号，从而进行曝光指示，所述受光部，将与所述蓄积部所蓄积的电荷量对应的信号输出到所述信号处理部，所述信号处理部，在相邻的所述第一像素以及所述第二像素的信号电平的比率，超过相对于所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉，对于判断为没有发生干涉的所述第一像素以及所述第二像素，根据相邻的所述第一像素以及所述第二像素的信号被混合的信号计算到所述被摄体的距离数据，对于判断为发生干涉的所述第一像素以及所述第二像素，根据所述第一像素和所述第二像素的信号电平的比率与所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的大小关系，使用干涉的影响少的一方的所述第一像素或所述第二像素输出距离数据。
据此，能够动态地检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉，并且混合蓄积电荷的期间不同的两个像素来计算测距数据，因此，能够扩大测距的动态范围。进而，在检测出来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉时，以干涉的影响少的某一方的像素计算测距数据，从而能够减轻干涉的影响。
根据本公开，能够确实检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉，从而抑制其影响。
附图说明
图1A是示出实施例1以及实施例2涉及的测距装置的结构的框图。
图1B是示出图1A的固体摄像元件中的像素的配置的图。
图1C是示出图1A的固体摄像元件的像素的结构的概略图。
图2A是示出第一TOF方式的发光控制信号和曝光控制信号的时序图。
图2B是示出图2A的第一曝光期间和第二曝光期间的时序图。
图3A是示出第二TOF方式的发光控制信号和曝光控制信号的时序图。
图3B是示出在图3A的第一以及第二曝光期间的发光定时以及曝光定时接受反射光时的时序图。
图3C是示出在图3A的第二以及第三曝光期间的发光定时以及曝光定时接受反射光时的时序图。
图4A是示出第一TOF方式的发光控制信号和曝光控制信号的时序图。
图4B是示出图4A的第一以及第二曝光期间的时序图。
图4C是示出图4A的第三曝光期间的时序图。
图5是示出实施例1的发光控制信号、曝光控制信号、第一读出控制信号以及第二读出控制信号的时序图。
图6是示出实施例1的信号处理部进行距离数据的输出和干涉的检测时的流程图。
图7是示出实施例2的发光控制信号、曝光控制信号、第一读出控制信号以及第二读出控制信号的时序图。
图8是示出实施例2的信号处理部进行距离数据的输出和干涉的检测时的流程图。
图9A是示出实施例3涉及的测距装置的结构的框图。
图9B是用于说明图9A的固体摄像元件的结构以及像素的配置的图。
图9C是示出图9A的Even像素和Odd像素的配置的例子的图。
图9D是示出图9A的Even像素和Odd像素的配置的例子的图。
图9E是示出图9A的Even像素和Odd像素的配置的例子的图。
图9F是示出图9A的Even像素和Odd像素的配置的例子的图。
图10A是示出实施例3的发光控制信号、曝光控制信号、第一读出控制信号以及第二读出控制信号的时序图，是第一读出控制信号和第二读出控制信号的“H”期间重叠的情况。
图10B是示出实施例3的发光控制信号、曝光控制信号、第一读出控制信号以及第二读出控制信号的时序图，是第一读出控制信号和第二读出控制信号的“H”期间不重叠的情况。
图11是实施例3的进行距离数据的输出和干涉的检测以及干涉的影响减轻时的流程图。
具体实施方式
以下，对于实施例，参照附图进行具体说明。
而且，以下说明的实施例，都示出本公开的一个具体例子。以下的实施例示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一个例子而不是限定本公开的宗旨。因此，对于以下的实施例的构成要素中的、示出最上位概念的实施方案中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素而被说明。
(实施例1)
图1A是示出实施例1涉及的测距装置101的结构的框图。
如图1A示出，测距装置101具备，光源102、光源控制部103、受光部104、曝光控制部106、以及信号处理部107。受光部104具有，固体摄像元件105。
光源102，根据输入的发光控制信号示出的定时，向外部发出光。光源102，也可以是LED(发光二极管)，也可以是LD(Laser Diode)。
光源控制部103，向光源102，输出发光控制信号。发光控制信号是，“H”“L”的二值的数字信号，在本实施例中，以“H”意味着发光，以“L”意味着发光停止。而且，光源控制部103，在后述的第一像素108a的读出门111打开的期间、或第二像素108b的读出门111打开的期间的任一方，不发出发光指示。也就是说，不输出发光控制信号。
受光部104包括，像素108以二维状排列的固体摄像元件105。固体摄像元件105，也可以是CCD传感器，也可以是CMOS传感器。受光部104，根据曝光控制信号接受来自外部的光，输出与曝光量对应的数字信号。
曝光控制部106，向固体摄像元件105，输出曝光控制信号。曝光控制信号是，“H”“L”的二值的数字信号，在本实施例中，以“L”意味着曝光，以“H”意味着曝光停止。
并且，曝光控制部106控制成，后述的第一像素108a的读出门111打开的期间、和第二像素108b的读出门111打开的期间不重叠。具体而言，曝光控制部106，向固体摄像元件105，输出定时不同的两种读出控制信号(第一读出控制信号以及第二读出控制信号)。第一/第二读出控制信号，在“H”时，固体摄像元件105的各个像素108a能够暂时蓄积从光转换后的电荷，在“L”时不能蓄积。
信号处理部107，根据受光部104输出的数字信号，计算距离数据，并且检测干涉的有无，在没有图示的LCD等的显示器等显示距离数据，并且输出通知干涉的有无的消息。
接着，对于固体摄像元件105的像素，进行更详细说明。图1B是示出固体摄像元件105中的像素108的配置的图。
像素108被分为，第一像素群和第二像素群。在图1B中，以“1”表示的像素示出，第一像素群的像素108a，以“2”表示的像素示出，第二像素群的像素108b。
第一像素群的像素108a，被输入第一读出控制信号来工作。第二像素群的像素108b，被输入第二读出控制信号来工作。在本实施例中，像素数为垂直5像素、水平5像素的共计25像素，第二像素群的像素108b的位置为图1B。而且，像素数以及第二像素群像素108b的位置，不仅限于此。
而且，第一像素群的像素108a以及第二像素群的像素108b，相当于本公开的第一像素以及第二像素。
图1C是示出固体摄像元件105的像素108的结构的概略图。没有区别第一像素群的像素108a和第二像素群的像素108b，结构相同(不同之处仅是连接的读出控制信号的不同)。
如图1C示出，各个像素108具备，光电转换部110、读出门111、以及蓄积部112。光电转换部110，将输入的光转换为电荷。读出门111，发挥用于将光电转换部110的电荷读出到蓄积部112的门的作用，根据读出控制信号进行门的开闭工作。而且，像素108，能够仅在读出门111打开的期间，使光电转换部110的电荷移动到蓄积部112。
读出控制信号是，“H”以及“L”的二值的数字信号。在本实施例中设想为，读出控制信号为“H”时的读出门打开的状态。
蓄积部112，发挥蓄积电荷的作用。而且，能够按照曝光期间，在多个蓄积部112分别蓄积电荷。在本实施例中，蓄积部112，由第一蓄积部112a、第二蓄积部112b、以及第三蓄积部112c构成。在第一蓄积部112a、第二蓄积部112b以及第三蓄积部112c，分别蓄积以后说明的在第一曝光期间、第二曝光期间以及第三曝光期间曝光的电荷。
在本实施例中，第一读出控制信号和第二读出控制信号，不会同时成为“H”，并且，在第二读出控制信号为“H”的期间，发光控制信号不会成为“H”(即，不发出光)。因此，第一像素群的像素108a成为，测距用的像素，第二像素群的像素108b成为，干涉检测专用的像素。
在此，对于本实施例涉及的测距装置101的基本工作、即根据TOF(脉冲TOF)方式检测到被摄体的距离L的方法，进行说明。以下，根据发光控制信号的控制的不同，作为第一TOF方式以及第二TOF方式，进行两种说明。
以下，对于第一TOF方式，利用图2A以及图2B进行说明。
图108b是示出第一TOF方式的发光控制信号和曝光控制信号的时序图。图2B是示出图2A的第一曝光期间和第二曝光期间的时序图。在图2B中，一并记载本来定时不同的两个情况、即第一曝光期间的曝光控制信号和第二曝光期间的曝光控制信号，以便于说明。
如图2A示出，测距装置101，将发光以及曝光的控制方法不同的三个期间分别作为第一曝光期间、第二曝光期间、第三曝光期间，将它作为一组反复进行发光以及曝光。
而且，在以下的工作说明中设想为，来自其他的测距装置的反射光不会进入。并且，没有图示，但是，为了简化说明，而设想为，读出控制信号总是“H”(读出门111打开的状态)，各个像素中光电转换后的电荷蓄积到蓄积部112。
图2A示出的第一曝光期间是，与光源的发光定时同步的期间，第二曝光期间是，与光源的发光定时同步且与第一曝光期间不同的期间，第三曝光期间是，不包括光源发出的光的反射光的期间。
在第一曝光期间中，发光控制信号的脉冲和曝光控制信号的脉冲的相位相同，并且，脉冲宽度To相同。如图2B示出，发出的光由被摄体反射的反射光，按照到被摄体的距离延迟返回。因此，到被摄体的距离越远，第一曝光期间的曝光量就越减少。在第一曝光期间曝光的电荷，蓄积到第一蓄积部112a。而且，将第一曝光期间的曝光量设为S0。
在第二曝光期间，发光控制信号和曝光控制信号的脉冲宽度To相同，但是，发光控制信号和曝光控制信号的相位不同，如图2B示出，成为与发光控制信号的下降同时曝光控制信号上升的定时。因此，在测距范围的范围内，到被摄体的距离越远，第二曝光期间的曝光量就越增加。在第二曝光期间曝光的电荷，蓄积到第一蓄积部112b。而且，将第二曝光期间的曝光量设为S1。
在第三曝光期间，测距装置101，不进行发光，而仅进行背景光的曝光。因此，发光控制信号仍然总是“L”。曝光控制信号的脉冲宽度是，与第一/第二曝光期间的曝光控制信号相同的脉冲宽度To。在第三曝光期间曝光的电荷，蓄积到第一蓄积部112c。而且，将第三曝光期间的曝光量、即背景光的曝光量设为BG。
在此，从第一曝光期间的曝光量(以下，设为S0)中减去背景光的曝光量(以下，设为BG)后的量、和从第二曝光期间的曝光量(以下，设为S1)中减去BG后的量是，反射光的总量。信号处理部107，根据相对于反射光的总量的、在第二曝光期间获得的反射光的曝光量的比例，计算距离。若将发光控制信号的脉冲宽度设为To，将光速(299,792.458m/s)设为C，则能够由式1表示到被摄体的距离L。
[数1]
在此，脉冲宽度To是，根据测距范围和要求的精度决定即可的。例如，在没有脉冲的倾斜度的缓慢(延迟)时，若测距范围为3.3m，则脉冲宽度To为大致22ns。如根据式1得知，在第一TOF方式中，若扩大脉冲宽度To，则测距范围扩大，但是，测距精度下降。另一方面，若缩小脉冲宽度，则测距精度提高，但是，测距范围狭窄。
接着，利用图3A至图3C说明，相对于第一TOF方式，在保持测距精度的状态下能够将测距范围成为两倍的第二TOF方式。图3A是示出第二TOF方式的发光控制信号和曝光控制信号的时序图。图3B是示出在图3A的第一以及第二曝光期间的发光定时以及曝光定时接受反射光时的时序图。图3C是示出在图3A的第二以及第三曝光期间的发光定时以及曝光定时接受反射光时的时序图。而且，在图3B以及图3C中，一并记载本来定时不同的三个期间、即第一曝光期间、第二曝光期间、以及第三曝光期间的各个曝光控制信号，以便于说明。与第一TOF方式不同之处是，在第三曝光期间也进行发光。
如图3A示出，在第三曝光期间，发光控制信号和曝光控制信号的脉冲宽度To相同，但是，成为从发光控制信号的下降起经过To时间后曝光控制信号下降的定时。据此，第三曝光期间是用于对背景光进行曝光的期间，但是，测距装置101，根据到被摄体的距离也会有对反射光进行曝光的情况。
来自被摄体的反射光，按照距离被分为，在第一曝光期间以及第二曝光期间的曝光定时进行曝光的情况(情况1)、和在第二曝光期间以及第三曝光期间的曝光定时进行曝光的情况(情况2)这两种情况。
在情况1，如图3B示出，在第一曝光期间的曝光控制信号为激活(“L”)的期间、和第二曝光期间的曝光控制信号为激活(“L”)的期间反射光返回，因此，第一曝光期间以及第二曝光期间成为对反射光进行曝光的期间，第三曝光期间成为对背景光进行曝光的期间。
另一方面，在情况2，如图3C示出，在第二曝光期间和第三曝光期间的曝光控制信号为激活(“L”)的期间反射光返回，因此，第二曝光期间和第三曝光期间成为对反射光进行曝光的期间，第一曝光期间成为对背景光进行曝光的期间。
在第一曝光期间和第二曝光期间的哪一方对背景光进行曝光的判断中，根据信号电平的大小进行判别，将信号电平低的一方设为背景光的曝光量(BG)。也就是说，在第一曝光期间的曝光量＞第三曝光期间的曝光量的情况下(情况1)，第一曝光期间的曝光量为S0，第二曝光期间的曝光量为S1，第三曝光期间的曝光量为BG。另一方面，在第一曝光期间的曝光量≤第三曝光期间的曝光量的情况下(情况2)，第二曝光期间的曝光量为S0，第三曝光期间的曝光量为S1，第一曝光期间的曝光量为BG。
情况1的到被摄体的距离L1的计算式由式2－1示出，情况2的距离L2的计算式由式2－2示出。
[数2]
[数3]
接着，利用图4A至图4C说明，在第一TOF方式的测距中，接受来自其他的测距装置的光的情况下，产生测距误差的原理。图4A是示出第一TOF方式的发光控制信号和曝光控制信号的时序图。图4B是示出图4A的第一以及第二曝光期间的时序图。图4C是示出图4A的第三曝光期间的时序图。
图4B以及图4C的时序图与图2B的时序图不同之处是，混入了来自其他的测距装置的光。在图4B中，一并记载本来定时不同的两个情况、即第一曝光期间的曝光控制信号和第二曝光期间的曝光控制信号，以便于说明。
在图4B示出的情况下，在第一曝光期间和第二曝光期间来自其他的测距装置的发光脉冲混入。并且，在图4C示出的情况下，在第三曝光期间来自其他的测距装置的发光脉冲混入。这些来自其他的测距装置的发光脉冲，与本实施例涉及的测距装置101的发光脉冲以及曝光脉冲的定时完全无关而混入。
若将对从其他的测距装置混入的发光脉冲在第一曝光期间进行曝光的曝光量设为A，将在第二曝光期间进行曝光的曝光量设为B，将在第三曝光期间进行曝光的曝光量设为C，则由式3表示到被摄体的距离L。
[数4]
其他的测距装置的发光脉冲，与本实施例涉及的测距装置101要测量的曝光量S0、S1、BG无关而混入，因此，按照曝光量A、B、C的值，距离L产生大误差。
接着，对于在本实施例涉及的测距装置101中，检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉的有无的方法，进行说明。在本实施例中，由图5示出的时序图执行曝光以及发光。图5是示出发光控制信号、曝光控制信号、第一读出控制信号以及第二读出控制信号的时序图。
而且，在图5中设想为，测距装置101，根据第一TOF方式执行发光以及曝光控制(在第三曝光期间不发光)。如图5示出，将连续的第一曝光期间、第二曝光期间以及第三曝光期间的第一读出控制信号为“H”且第二读出控制信号为“L”的期间设为组1，将连续的第一曝光期间、第二曝光期间以及第三曝光期间的第一读出控制信号为“L”且第二读出控制信号为“H”的期间设为组2。
在测距装置101中，从曝光控制部106输出第一读出控制信号和第二读出控制信号，分别对第一像素群的像素108a以及第二像素群的像素108b的读出门111的开闭进行切换。
如图5示出，在组1中，第一读出控制信号为“H”且第二读出控制信号为“L”，因此，在第一像素群的像素108a中，按每个曝光期间读出光电转换后的电荷，蓄积到蓄积部112。并且，在第二像素群的像素108b中，执行曝光至光电转换的处理，但是，电荷不被读出到蓄积部112。因此，蓄积部112，处于电荷为零的状态。
另一方面，在组2中，第一读出控制信号为“L”且第二读出控制信号为“H”，因此，在第二像素群的像素108b中，按每个曝光期间读出光电转换后的电荷，蓄积到蓄积部112。并且，在第一像素群的像素108a中，读出门111关闭，因此，光电转换后的电荷不被读出到蓄积部112。并且，在组2中，发光控制信号总是“L”，因此，测距装置101不发出光。因此，与曝光期间无关，而测距装置101发出的光脉冲的反射光不进入到第二像素群的像素108b。
也就是说，若处于没有干涉光的状态，则第二像素群的像素108b，在第一曝光期间、第二曝光期间、第三曝光期间分别对背景光进行曝光。
在此，在信号处理部107中，根据第一像素群的像素108a的各个信号的值，按每个像素108，根据式1生成距离数据。并且，在第二像素群的规定的像素(设为像素108b)、和与像素108b相邻的第一像素群的规定的像素(设为像素108a)之间，对第三曝光期间的曝光量BG的信号电平进行比较。第三曝光期间的曝光量，本来仅是背景光电平的信号，像素108b和像素108a的信号电平的比率，大致成为1:1(一倍)。
在此，在若与来自其他的测距装置的发光脉冲产生干涉的情况下，来自其他的测距装置的光，与测距装置101的发光以及曝光定时无关，且不与发光以及曝光定时同步而进入，因此，像素108b与像素108a的第三曝光期间的各个曝光量不相同。利用该关系，信号处理部107，在信号电平的比率，超过相对于像素108a的读出门打开的期间和像素108b的读出门打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。具体而言，信号处理部107，求出像素108b和像素108a的第三曝光期间的信号电平的比率(像素108a的BG信号电平除以像素108b的BG信号电平的值)，若相对于一倍的期待值，而加入散粒噪声的阈值以下，则判断为不发生干涉，若超过阈值，则判断为发生干涉。
图6是示出信号处理部107进行距离数据的输出和干涉的检测时的流程图。
如图6示出，信号处理部107，首先，如步骤601示出，选择第二像素群的像素108b的一个。
接着，如步骤602示出，选择与该选择出的第二像素群的像素108b相邻的第一像素群的像素108a。对第三曝光期间的曝光量(BG)进行比较。
接着，如步骤603示出，计算比较的BG的信号电平的差是否小于规定的阈值。在决定阈值时，考虑到光电转换的散粒噪声，多少具有余量。
在此，若比较的BG的信号电平的差超过规定的阈值(即，两个像素108a以及108b的曝光量具有超过散粒噪声的差)，如步骤604示出，使干涉检测计数器的计数值增加1，进入步骤605。另一方面，若步骤603中小于规定的比率，则不进行任何处理而进入步骤605。
在步骤605中，针对第二像素群的像素108b的全部，判断干涉的有无的判断是否结束。而且，在还存在未判断的像素的情况下，返回到步骤601，反复进行步骤602至步骤605。并且，在不存在未判断的像素的情况下，进入步骤606。
在步骤606中，确认干涉检测计数器的值。若干涉检测计数器的值小于预先设定的值(例如1)，如步骤607示出，将根据第一像素群的像素108a的曝光量计算出的、测距区域的测距数据显示在LCD等的显示器。另一方面，若干涉检测计数器的值为预先设定的值以上，如步骤608示出，将测距区域的测距数据显示在显示器，并且，显示干涉发生的消息。
在本实施例中，在第二像素群的像素108b的曝光时，测距装置101不发出光。因此，在没有发生干涉的状态下，第二像素群的像素108b的第一曝光期间、第二曝光期间以及第三曝光期间的各个曝光量(信号电平)的比率，大致成为1:1:1。因此，也可以对第二像素群的像素108b的第一曝光期间、第二曝光期间以及第三曝光期间的各个曝光量的信号电平进行比较，对于至少一个曝光期间的各个曝光量的信号电平，若信号电平的差比规定的值大，则判断为发生干涉。并且，此时，也可以一起采用对第二像素群的规定的像素(像素108b)的BG的信号电平、和与像素108b相邻的第一像素群的规定的像素108a的BG的信号电平进行比较的方法，从而判断干涉的发生。
而且，在本实施例中，以第一TOF方式的测距为前提，对于第二像素群的规定的像素(像素108b)和与像素108b相邻的第一像素群的规定的像素(像素108a)，以第三曝光期间的曝光量(BG)执行了比较，但是，在第二TOF方式的情况下，对第一曝光期间的曝光量和第三曝光期间的曝光量之中的信号电平小的一方进行比较即可。
而且，在本实施例中，第一像素群的像素108a的发光以及曝光期间(组1)和第二像素群的像素108b的发光以及曝光期间(组2)具有，一对一的关系，但是，不仅限于此。也可以为了将用于测距的第一像素群的像素108a的曝光量(信号电平)变大，而例如组1期间反复四次后组2期间反复一次。在此情况下，对于第二像素群的规定的像素(像素108b)和与像素108b相邻的第一像素群的规定的像素(像素108a)，以第三曝光期间的曝光量(BG)进行比较时，像素108a的BG电平和像素108b的BG电平的比率为大致4:1(四倍)。因此，若加入了散粒噪声的添加了余量α的规定的比率以内((4±α)的范围内)，则判断为没有发生干涉，在超过它的情况下判断为发生了干涉即可。
以上，根据本实施例涉及的测距装置101，在采用了TOF方式的测距装置中，能够检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉，在检测出干涉时抑制其影响。
并且，根据本公开，能够跟随因配光变化而发生背景光的电平变化。因此，即使在被摄体运动的状况下以及光的强弱变化的状况下，也能够检测干涉的发生。
(实施例2)
以下，利用图1A、图7以及图8，对于实施例2涉及的测距装置101的结构以及工作，以与实施例1不同之处为中心进行说明。
在实施例1中，第二像素群的像素108b，专用于干涉检测，没有用于测距。因此，需要根据周围的第一像素群的像素108a的距离数据换算并求出，位于第二像素群的像素108b的区域的测距数据。因此，为了保持测距数据的分辨率，而需要将第二像素群的像素108b配置为，相对于像素整体少，且不连续。
对此，在本实施例涉及的测距装置101中，也根据第二像素群的像素108b进行测距，并且，根据第一像素群的像素108a和第二像素群的像素108b双方进行干涉检测。据此，例如，将第一像素群的像素108a的数量和第二像素群的像素108b的数量相同，并且，将第一像素群的像素108a配置在偶数行，将第二像素群的像素108b配置在奇数行等，能够使固体摄像元件105的结构成为单纯化。
对于本实施例涉及的测距装置101的结构，与实施例1的图1A示出的测距装置101同样，因此，省略说明。
以下，说明本实施例涉及的测距装置101的工作。图7是示出发光控制信号、曝光控制信号、第一读出控制信号以及第二读出控制信号的时序图。
在本实施例中设想为，根据第二TOF方式执行测距。如图7示出，将连续的第一曝光期间、第二曝光期间以及第三曝光期间的第一读出控制信号为“H”且第二读出控制信号为“L”的期间设为组1，将连续的第一曝光期间、第二曝光期间以及第三曝光期间的第一读出控制信号为“L”且第二读出控制信号为“H”的期间设为组2。
如图7示出，本实施例涉及的测距装置101，与图5示出的实施例1涉及的测距装置101不同，即使在第二读出控制信号为“H”时，发光控制信号也激活地反复成为“H”“L”。并且，组1和组2的发光控制信号以及曝光控制信号的定时相同。
因此，在没有来自其他的测距装置的干涉光的情况下，第二像素群的规定的像素(以下，设为像素108b)和与像素108b相邻的第一像素群的规定的像素(以下，设为像素108a)的、曝光量S0之间、S1之间、以及背景光的曝光量BG之间(第一曝光期间的曝光量和第三曝光期间的曝光量之中的信号电平小的一方)的比率与，第一读出控制信号为“H”的期间和第二读出期间为“H”的期间的比率(1:1)大致相同。
在此，若在干涉光混入的情况下，像素108b和像素108a的曝光量S0、S1、BG分别不成为相同的信号电平。利用该关系，信号处理部107，计算第一蓄积部112a和第三蓄积部112c之中的信号电平小的一方的信号电平之间、第二蓄积部的各个信号电平之间、以及第一蓄积部和第三蓄积部之中的信号电平大的一方的各个信号电平之间的比率，在三个信号电平的比率之中的至少一个超过相对于像素108a的读出门打开的期间和像素108b的读出门111打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。具体而言，设定加入了散粒噪声的阈值，针对曝光量S0、S1、以及BG，计算像素108b和像素108a的信号电平的比率(像素108a的信号电平除以像素108b的信号电平的值)，能够根据像素108b和像素108a的S0、S1、以及BG的信号电平的比率，相对于期望值是否超过阈值，检测干涉。
图8是示出信号处理部107进行距离数据的输出和干涉的检测时的流程图。在图8中，对于与图6示出的处理相同的内容，添加相同的号码。
如图8示出，信号处理部107，首先，如步骤601示出，选择第二像素群的像素108b的一个。
接着，如步骤802示出，选择与该选择出的像素相邻的第一像素群的像素108a，对曝光量S0、S1、以及背景光的曝光量(BG)的信号电平分别进行比较。第二TOF方式的背景光的曝光量是，如已经说明，第一曝光期间的曝光量(信号电平)和第三曝光期间的曝光量(信号电平)之中的小的一方。
接着，如步骤603示出，计算曝光量S0、S1、以及BG的各个信号电平的比率分别是否在规定的阈值的范围内。在决定阈值时，考虑到光电转换的散粒噪声，多少具有余量。
在此，若比较的曝光量S0、S1、以及BG的各个信号的电平比率为规定的比率以上(即，两个像素曝光量S0、S1或BG电平具有超过散粒噪声的差)，如步骤604示出，使干涉检测计数器的计数值增加1，进入步骤605。另一方面，若步骤603中小于规定的比率，则不进行任何处理而进入步骤605。
在步骤605中，针对第二像素群的所有的像素108b，判断干涉的有无的判断是否结束。而且，在还存在未判断的像素的情况下，返回到步骤601，反复进行步骤602至步骤605。并且，在不存在未判断的像素的情况下，进入步骤606。
在步骤606中，确认干涉检测计数器的值。若干涉检测计数器的值小于预先设定的值(例如1)，如步骤807示出，以第一以及第二像素群的各个像素计算测距数据，将测距区域的测距数据显示在LCD等的显示器。另一方面，若干涉检测计数器的值为预先设定的值以上，如步骤808示出，以第一以及第二像素群的各个像素计算距离信息，将测距区域的测距数据显示在显示器，并且，显示干涉发生的消息。
在本实施例中，以第二TOF方式的测距为前提进行了说明，但是，也可以是第一TOF方式。在此情况下，仅各个像素的BG信号的确定的方法不同。
如此，根据本实施例涉及的测距装置101，在采用了TOF方式的测距装置中，能够检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉，在检测出干涉时抑制其影响。
并且，能够跟随因配光变化而发生背景光的电平变化，因此，即使在被摄体运动的状况下以及光的强弱变化的状况下，也能够检测干涉的发生。
(实施例3)
以下，使用图9A至图11，对于实施例3涉及的测距装置901的结构以及工作，以与实施例2不同之处为中心进行说明。
图9A是示出本实施例涉及的测距装置901的结构的框图。相对于图1A示出的测距装置，仅对功能/结构不同的结构添加新的符号进行说明。
在本实施例涉及的测距装置901中，受光部904、固体摄像元件905、曝光控制部906、信号处理部907的结构与实施例1涉及的测距装置101不同。
图9B是用于说明本实施例的固体摄像元件905的结构以及像素908的配置的图。图9C至图9F是示出，Even像素和Odd像素的配置的例子的图。
如图9B示出，在固体摄像元件905中，偶数行的像素(Even像素)908a与第一读出控制信号连接，奇数行的像素(Odd像素)908b与第二读出控制信号连接。而且，在本实施例中，按每个行交替地切换第一以及第二读出控制信号的连接，但是，也可以按每个列交替地切换第一以及第二读出控制信号的连接。并且，在固体摄像元件905中也可以，以方格旗状以及栅格状的配置交替地切换第一以及第二读出控制信号的连接。并且，固体摄像元件905的像素908的开口的结构为，与垂直方向相比水平方向大，并且，Even像素908a和Odd像素908b被配置为在水平方向上按照1/2像素偏离。而且，固体摄像元件905的像素908的开口，不特别限制于所述的结构。例如，像素908的开口也可以是正方形，也可以是Even像素908a和Odd像素908b被配置为在水平方向上没有偏离的结构。
而且，Even像素908a以及Odd像素908b，相当于本公开的第一像素以及第二像素。并且，Even像素908a和Odd像素908b也可以，按每个列交替地配置或按每个行交替地配置。并且，例如，也可以被配置为方格旗状、或栅格状。
曝光控制部906，根据信号处理部907的指示，改变第一读出控制信号成为“H”的期间、和第二读出控制信号成为“H”的期间比率(以下，设为读出控制信号比率)。
图10A以及图10B是示出，本实施例涉及的测距装置901的发光控制信号、曝光控制信号、第一读出控制信号以及第二读出控制信号的时序图。并且，图10A是，第一读出控制信号和第二读出控制信号的“H”期间重叠的情况，第一读出控制信号和第二读出控制信号的“H”期间不重叠的情况。
对于本实施例设想为，根据第二TOF方式执行测距。而且，在图10A以及图10B中，发光控制信号以及曝光控制信号的详细定时是实施例1、2中说明那样的，不特别明确记载。图10A，Even像素908a用的第一读出控制信号，组1以及组2的双方成为“H”，另一方面，Odd像素908b用的第二读出控制信号，仅组2成为“H”。据此，Even像素908a的曝光量为Odd像素908b的曝光量的两倍。
同样，为了使Even像素908a的曝光量成为Odd像素908b的曝光量的两倍，也可以是图10B那样。在此情况下，第一读出控制信号成为“H”的期间不与第二读出控制信号成为“H”的期间重叠。
而且，在本实施例3中，以Even像素908a的曝光量成为Odd像素908b的曝光量的两倍的方式，控制第一或第二读出控制信号，但是，不仅限于两倍。也可以设定组1至组4的期间，第一读出控制信号在全组成为“H”，并且，第二读出控制信号仅在组3成为“H”。在此情况下，Even像素908a的曝光量成为Odd像素908b的曝光量的四倍。
信号处理部907，使用将Even像素908a和Odd像素908b的信号混合的信号，计算测距数据。据此，在曝光量多的Even像素908a饱和的情况下，能够使用Odd像素908b计算测距数据，因此，具有测距范围扩大的优点。
混合的像素的组合有，图9C至图9F所记载的四种，为了将Even像素908a和Odd像素908b的信号电平一致，而使Odd像素908b的信号电平成为两倍、即“读出控制信号比率”倍后，与Even像素908a的信号相加。因此，信号的重心位于作为Even像素908a和Odd像素908b交叉之处的中心的混合格子像素909的位置。根据该混合的方式，只要Even像素908a不饱和，就能够保持分辨率。
接着，说明信号处理部907执行的干涉检测方法以及其影响的减轻方法。
在信号处理部907中，计算进行像素混合的Odd像素908和bEven像素908a的S0之间、S1之间、BG之间的比率。在没有来自其他的测距装置的干涉的状况下，这些比率与读出控制信号的比率相同。因此，在这些比率与加入了散粒噪声的阈值大不同的情况下，能够判断为发生干涉。
在检测出干涉的情况下，根据Even像素908a和Odd像素908b的S0、S1、BG的各个信号电平的比率以及读出信号的比率的大小，使用干涉的影响低的某一方的像素计算测距数据。
具体而言，在Even像素908a和Odd像素908b的信号电平的比率，比读出控制信号比率大的情况下，判断为Even像素908a的干涉的影响更大，仅以Odd像素908b计算测距数据。另一方面，在Even像素908a和Odd像素908b和曝光量的比率比读出控制信号比率小的情况下，判断为Odd像素908b的干涉的影响更大，仅以Even像素908a计算测距数据。
而且，在读出控制信号比率为1:1(一倍)的情况下，判断相邻的Even像素908a和Odd像素908b的曝光量S0之间、S1之间、BG之间的信号电平的大小，在存在超过规定的阈值的差的情况下，也可以仅以信号电平低的一方的像素的信号计算测距数据。
图11是本实施例涉及的由测距装置901进行距离数据的输出和干涉的检测以及干涉的影响减轻时的流程图。为了简化说明，而设想为Even像素908a以及Odd像素908b不饱和。
首先，如步骤1101示出，选择一个Even像素908a，选择与它进行像素混合的Odd像素908b的一个像素。
接着，如步骤1102示出，计算Even像素908a和Odd像素908b的曝光量S0、S1、BG之间的比率(以下，RATIO0、RATIO1、RATIO2)。
而且，如步骤1103示出，判断RATIO0、RATIO1、以及RATIO2是否比读出控制信号比率与余量(α)相加的值大。在步骤1103中判断为“是”的情况下，进入步骤1106。在此情况下，Odd像素908b的干涉的影响更小，因此，以Odd像素908b计算测距数据。
另一方面，在步骤1103中判断为“否”的情况下，如步骤1104示出，判断RATIO0、RATIO1、以及RATIO2是否比从读出控制信号比率中减去余量α的值小。在步骤1104中判断为“是”的情况下，进入步骤1107。在此情况下，Even像素908a的干涉的影响更小，因此，以Even像素908a计算测距数据。在步骤1104中判断为“否”的情况下，进入步骤1105。
步骤1105示出的处理是，没有检测到干涉时的处理。如步骤105示出，由信号处理部907，进行Even像素908a和Odd像素908b的信号电平的混合即像素混合，计算混合格子像素909的位置的测距数据。
若混合格子像素909的位置的测距数据的计算结束，如步骤1108a示出，针对所有的像素混合的组合确认干涉的有无的判断是否结束。在判断结束的情况下，也就是说，若步骤1108中为“是”，如步骤1108b示出，在显示器显示测距区域的距离数据。并且，在判断没有结束的情况下，也就是说，若步骤1108中为“否”，则返回到步骤1101，以其他的像素混合的组合反复进行步骤1101至步骤1108的处理。在步骤1108b中，在显示器显示测距区域的距离数据。
而且，在实施例3中，以第二TOF方式的测距为前提进行了说明，但是，也可以是第一TOF方式。在此情况下，仅各个像素的BG信号的确定的方法不同。
如此，根据本实施例涉及的测距装置901，能够动态地检测来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉，并且，将蓄积电荷的期间不同的两个像素的电荷混合来计算测距数据，因此，能够扩大测距的动态范围。
进而，在检测出来自其他的测距装置的发光脉冲所产生的干涉时，以干涉的影响少的某一方的像素计算测距数据，从而能够减轻干涉的影响。
以上，说明了本公开的实施例涉及的测距装置，但是，本公开，不仅限于该实施例。
例如，所述实施例涉及的测距装置，具有配置在第一像素群的像素和配置在第二像素群的像素，但是，像素群的数量，不仅限于两个，而可以增加，也可以跟随它增加像素的数量。
并且，第一像素群的像素和第二像素群的像素的配置也可以是，在行方向上交替、在列方向上交替、方格旗状、栅格状等、任何配置。
以上，对于一个或多个形态涉及的测距装置，根据实施例进行了说明，但是，本公开，不仅限于该实施例。只要不脱离本公开的宗旨，对本实施例实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态，以及组合不同实施例的构成要素来构筑的形态，也可以包含在一个或多个形态的范围内。
本公开涉及的测距装置，能够检测干涉光且减轻其影响，因此，能够用于例如人物以及建筑物等的测距的精度提高。
符号说明
101、901 测距装置
102 光源
103 光源控制部
104、904 受光部
105、905 固体摄像元件
106、906 曝光控制部
107、907 信号处理部
108、908 像素
108a 像素(第一像素)
108b 像素(第二像素)
110 光电转换部
111 读出门
112 蓄积部
112a 蓄积部(第一蓄积部)
112b 蓄积部(第二蓄积部)
112c 蓄积部(第三蓄积部)
908a Even像素(第一像素)
908b Odd像素(第二像素)
909 混合格子像素

Claims (18)

1.一种测距装置，该测距装置利用飞行时间方式，具备：
光源，发出光；
光源控制部，在规定的定时指示所述光源发出光；
受光部，以二维状配置有接受入射光的多个像素；
曝光控制部，对所述受光部进行曝光指示；以及
信号处理部，根据所述受光部接受的信号计算到所述被摄体的距离数据，并且，判断干涉的发生的有无，
所述多个像素分别包括光电转换部、蓄积部以及读出门，所述光电转换部将入射光转换为电荷，所述蓄积部蓄积电荷，所述读出门使由所述光电转换部转换后的电荷穿过以到达所述蓄积部，
所述多个像素由第一像素和第二像素构成，所述第一像素，通过具有规定的定时的第一读出控制信号使所述读出门开闭，所述第二像素，通过具有与所述第一读出控制信号不同的定时的第二读出控制信号使所述读出门开闭，
所述曝光控制部，向所述受光部输出所述第一读出控制信号和所述第二读出控制信号，从而进行曝光指示，
所述受光部，将与所述蓄积部所蓄积的电荷量对应的信号输出到所述信号处理部，
所述信号处理部，针对基于所述第一像素的所述读出门打开的期间以及所述第二像素的所述读出门打开的期间的不同的判断基准，在相同的所述像素的示出电荷量的信号的信号电平的每个曝光期间的比率、或者、所述第一像素的信号电平和所述第二像素的信号电平的比率的任一方或双方，相对于所述判断基准超过规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。
2.如权利要求1所述的测距装置，
在相邻的所述第一像素和所述第二像素各自的示出电荷量的信号的信号电平的比率，超过相对于所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。
3.如权利要求2所述的测距装置，
所述光源控制部，在所述第一像素的读出门打开的期间、或所述第二像素的所述读出门打开的期间的任一方不发出发光指示，
所述曝光控制部，以所述第一像素的所述读出门打开的期间与所述第二像素的所述读出门打开的期间不重叠的方式进行控制，
所述信号处理部，确定所述受光部按每个所述像素输出的信号之中的不包含所述光源发出的光的反射光的信号，计算所述第一像素以及所述第二像素的不包含所述光源发出的光的反射光的信号的信号电平的比率。
4.如权利要求2所述的测距装置，
所述像素包括第一蓄积部、第二蓄积部以及第三蓄积部，所述第一蓄积部，在与所述光源的发光定时同步的第一曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第二蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且与所述第一曝光期间不同的第二曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第三蓄积部，在不包含所述光源发出的光的反射光的第三曝光期间曝光来蓄积电荷，
所述信号处理部，对于所述第一像素和所述第二像素，计算所述第一蓄积部的所述信号电平之间、所述第二蓄积部的所述信号电平之间、以及所述第三蓄积部的所述信号电平之间的比率，在三个所述信号电平之间的比率之中的至少一个、与所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率不同的情况下，判断为发生干涉。
5.如权利要求2所述的测距装置，
所述像素包括第一蓄积部、第二蓄积部以及第三蓄积部，所述第一蓄积部，在与所述光源的发光定时同步的第一曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第二蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且所述第一曝光期间之后的第二曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第三蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且所述第二曝光期间之后的第三曝光期间曝光来蓄积电荷，
所述信号处理部，对于所述第一像素和所述第二像素，计算所述第一蓄积部和所述第三蓄积部之中的信号电平小的一方的所述信号电平之间、所述第二蓄积部的信号电平之间、以及所述第一蓄积部和所述第三蓄积部之中的信号电平大的一方的所述信号电平之间的比率，在三个所述信号电平的比率之中的至少一个，超过相对于所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。
6.如权利要求1所述的测距装置，
所述曝光控制部，以所述第一像素的读出门打开的期间与所述第二像素的读出门打开的期间不重叠的方式，输出所述第一读出控制信号和所述第二读出控制信号，
所述像素包括，按每个曝光期间蓄积电荷的多个蓄积部，
所述光源控制部，在所述第一像素的读出门打开的期间、或所述第二像素的所述读出门打开的期间的任一方不输出发光指示，
所述信号处理部，对于所述第一像素和所述第二像素之中的，所述光源的发光指示定时与所述像素的读出门打开的期间不重叠的任一方，对每个所述蓄积部的信号电平进行比较，在差分为规定值以上的情况下，判断为发生干涉。
7.如权利要求6所述的测距装置，
所述信号处理部，进一步，确定所述受光部按每个所述像素输出的信号之中的不包含所述光源发出的光的反射光的信号，在所述第一像素以及所述第二像素的不包含所述光源发出的光的反射光的信号的信号电平的比率，超过相对于所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的所述信号电平的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。
8.如权利要求3或7所述的测距装置，
所述像素包括第一蓄积部、第二蓄积部以及第三蓄积部，所述第一蓄积部，在与所述光源的发光定时同步的第一曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第二蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且与所述第一曝光期间不同的第二曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第三蓄积部，在不包含所述光源发出的光的反射光的第三曝光期间曝光来蓄积电荷，
所述信号处理部，对于所述第一像素和所述第二像素之中的所述光源的发光指示定时与所述读出门打开的期间重叠的一方，将所述第三蓄积部的信号确定为不包含所述光源发出的光的反射光的信号。
9.如权利要求3或7所述的测距装置，
所述像素包括第一蓄积部、第二蓄积部以及第三蓄积部，所述第一蓄积部，在基于与所述光源的发光定时同步的第一曝光期间的期间曝光来蓄积电荷，所述第二蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且所述第一曝光期间之后的第二曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第三蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且所述第二曝光期间之后的第三曝光期间曝光来蓄积电荷，
所述信号处理部，对于所述第一像素和所述第二像素之中的所述光源的发光指示定时与所述读出门打开的期间重叠的一方，将所述第一蓄积部的信号和所述第三蓄积部的信号之中的信号电平小的一方确定为不包含所述光源发出的光的反射光的信号。
10.一种测距装置，该测距装置利用飞行时间方式，具备：
光源，发出光；
光源控制部，在规定的定时指示所述光源的发光；
受光部，以二维状配置有接受入射光的多个像素；
曝光控制部，对所述受光部进行曝光指示；以及
信号处理部，根据所述受光部接受的信号计算到被摄体的距离数据，并且，判断干涉的发生的有无，
所述多个像素分别包括光电转换部、蓄积部以及读出门，所述光电转换部将入射光转换为电荷，所述蓄积部蓄积电荷，所述读出门使由所述光电转换部转换后的电荷穿过以到达所述蓄积部，
所述多个像素由第一像素和第二像素构成，所述第一像素，通过具有规定的定时的第一读出控制信号使所述读出门开闭，所述第二像素，通过具有与所述第一读出控制信号不同的定时的第二读出控制信号使所述读出门开闭，
在所述受光部中，所述第一像素和所述第二像素被交替配置，
所述曝光控制部，向所述受光部输出所述第一读出控制信号和所述第二读出控制信号，从而进行曝光指示，
所述受光部，将与所述蓄积部所蓄积的电荷量对应的信号输出到所述信号处理部，
所述信号处理部，在相邻的所述第一像素以及所述第二像素的信号电平的比率，超过相对于所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉，
对于判断为没有发生干涉的所述第一像素以及所述第二像素，根据相邻的所述第一像素以及所述第二像素的信号被混合的信号计算到所述被摄体的距离数据，
对于判断为发生干涉的所述第一像素以及所述第二像素，根据所述第一像素和所述第二像素的信号电平的比率与所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的大小关系，使用干涉的影响少的一方的所述第一像素或所述第二像素输出距离数据。
11.如权利要求10所述的测距装置，
所述第一像素和所述第二像素被配置为，按每个列交替、按每个行交替、方格旗状、或栅格状。
12.如权利要求10所述的测距装置，
所述像素包括第一蓄积部、第二蓄积部以及第三蓄积部，所述第一蓄积部，在与所述光源的发光定时同步的第一曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第二蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且与所述第一曝光期间不同的第二曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第三蓄积部，在不包含所述光源发出的光的反射光的第三曝光期间曝光来蓄积电荷，
所述信号处理部，对于所述第一像素和所述第二像素，计算所述第一蓄积部的所述信号电平之间、所述第二蓄积部的所述信号电平之间、以及所述第三蓄积部的所述信号电平之间的比率，在三个所述信号电平之间的比率之中的至少一个，超过相对于所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。
13.如权利要求10所述的测距装置，
所述像素包括第一蓄积部、第二蓄积部以及第三蓄积部，所述第一蓄积部，在基于与所述光源的发光定时同步的第一曝光期间的期间曝光来蓄积电荷，所述第二蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且所述第一曝光期间之后的第二曝光期间曝光来蓄积电荷，所述第三蓄积部，在与所述光源的发光定时同步且所述第二曝光期间之后的第三曝光期间曝光来蓄积电荷，
所述信号处理部，对于所述第一像素和所述第二像素，计算所述第一蓄积部和所述第三蓄积部之中的信号电平小的一方的所述信号电平之间、所述第二蓄积部的信号电平之间、以及所述第一蓄积部和所述第三蓄积部之中的信号电平大的一方的所述信号电平之间的比率，在三个所述信号电平的比率之中的至少一个，超过相对于所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率的规定的阈值的情况下，判断为发生干涉。
14.如权利要求10所述的测距装置，
所述曝光控制部，以在所述第一像素的读出门打开的期间为，所述第二像素的读出门没有打开的期间、且所述第二像素的读出门打开的期间的方式，输出所述第一读出控制信号和所述第二读出控制信号，
所述信号处理部，对于被判断为发生干涉的所述像素，使用第一像素和第二像素的信号之中的信号电平小的一方计算所述测距数据。
15.如权利要求10所述的测距装置，
所述曝光控制部，以所述第一像素的读出门打开的期间、与所述第二像素的读出门没有打开的期间不同的方式输出所述第一以及所述第二读出控制信号，
所述曝光控制部，在发生干涉时，在混合的所述第一像素以及所述第二像素的信号电平的比率，比所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第二像素的所述读出门打开的期间的比率大的情况下，使用所述第二像素的信号计算所述测距数据，在混合的所述第一像素以及所述第二像素的信号电平的比率，比所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第一像素的所述读出门打开的期间的比率小的情况下，使用所述第一像素的信号计算所述测距数据。
16.如权利要求15所述的测距装置，
所述曝光控制部，以所述第一像素的读出门打开的期间与所述第二像素的读出门打开的期间存在重叠期间的方式，输出所述第一读出控制信号以及所述第二读出控制信号。
17.如权利要求15所述的测距装置，
所述曝光控制部，以所述第一像素的读出门打开的期间与所述第二像素的读出门打开的期间不重叠的方式，输出所述第一读出控制信号以及所述第二读出控制信号。
18.如权利要求15所述的测距装置，
所述信号处理部，对于没有发生干涉的所述像素，针对所述第一像素或所述第二像素之中的所述读出门打开的期间短的一方的所述像素的信号的信号电平，将所述第一像素的所述读出门打开的期间和所述第一像素的所述读出门打开的期间的比率相乘后，与所述第一像素或所述第二像素的所述读出门打开的期间长的一方的所述像素的信号混合。
CN201680042256.6A 2015-07-22 2016-07-14 测距装置 Active CN107850664B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015144944 2015-07-22
JP2015-144944 2015-07-22
PCT/JP2016/003320 WO2017013857A1 (ja) 2015-07-22 2016-07-14 測距装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107850664A true CN107850664A (zh) 2018-03-27
CN107850664B CN107850664B (zh) 2021-11-05

Family

ID=57834298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680042256.6A Active CN107850664B (zh) 2015-07-22 2016-07-14 测距装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10739135B2 (zh)
JP (1) JP6698655B2 (zh)
CN (1) CN107850664B (zh)
WO (1) WO2017013857A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109991584A (zh) * 2019-03-14 2019-07-09 深圳奥比中光科技有限公司 一种抗干扰的距离测量方法及深度相机
CN110095780A (zh) * 2019-05-06 2019-08-06 歌尔股份有限公司 基于tof相机模组的抗干扰方法及设备
CN110187355A (zh) * 2019-05-21 2019-08-30 深圳奥比中光科技有限公司 一种距离测量方法及深度相机
CN110850441A (zh) * 2017-08-15 2020-02-28 黑芝麻智能科技(上海)有限公司 使用全局快门图像传感器进行障碍物检测
CN111198382A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 精準基因生物科技股份有限公司 飞时测距传感器以及飞时测距方法
CN111580117A (zh) * 2019-02-19 2020-08-25 光宝电子(广州)有限公司 飞时测距感测系统的控制方法
CN112601979A (zh) * 2018-09-03 2021-04-02 松下知识产权经营株式会社 距离测定装置
CN112698342A (zh) * 2019-10-04 2021-04-23 日立乐金光科技株式会社 测距装置和测距系统

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10097780B2 (en) 2014-06-05 2018-10-09 Invisage Technologies, Inc. Sensors and systems for the capture of scenes and events in space and time
WO2018075997A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 Invisage Technologies, Inc. Motion tracking using multiple exposures
EP3367131A1 (en) 2017-02-27 2018-08-29 STMicroelectronics (Research & Development) Limited A higher pixel density histogram time of flight sensor
JP6950276B2 (ja) * 2017-05-19 2021-10-13 株式会社デンソーウェーブ 距離測定装置
WO2020066236A1 (ja) 2018-09-27 2020-04-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 奥行取得装置、奥行取得方法およびプログラム
US10791282B2 (en) 2018-12-13 2020-09-29 Fenwick & West LLP High dynamic range camera assembly with augmented pixels
US10855896B1 (en) * 2018-12-13 2020-12-01 Facebook Technologies, Llc Depth determination using time-of-flight and camera assembly with augmented pixels
US10791286B2 (en) 2018-12-13 2020-09-29 Facebook Technologies, Llc Differentiated imaging using camera assembly with augmented pixels
US10939089B1 (en) * 2018-12-13 2021-03-02 Facebook Technologies, Llc Calibration apparatus for time of flight depth sensor
US11668829B2 (en) * 2019-03-18 2023-06-06 Infineon Technologies Ag Resolving distance measurement ambiguities using coded-modulation phase image frames
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
US11598860B2 (en) 2019-03-20 2023-03-07 Brookman Technology, Inc. Distance image capturing device, distance image capturing system, and distance image capturing method
US20220268942A1 (en) * 2019-07-16 2022-08-25 Sony Group Corporation Light receiving device and method for driving light receiving device
US10902623B1 (en) 2019-11-19 2021-01-26 Facebook Technologies, Llc Three-dimensional imaging with spatial and temporal coding for depth camera assembly
US11194160B1 (en) 2020-01-21 2021-12-07 Facebook Technologies, Llc High frame rate reconstruction with N-tap camera sensor
JP2022024252A (ja) * 2020-07-13 2022-02-09 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド 制御装置、測距センサ、撮像装置、制御方法、及びプログラム
WO2023008465A1 (ja) * 2021-07-27 2023-02-02 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 測距装置および測距方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1575524A (zh) * 2001-08-23 2005-02-02 华盛顿州大学 深度增强的图像采集
US20080157012A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Denso Corporation Image data generating device and light receiving device
US7405812B1 (en) * 2006-05-18 2008-07-29 Canesta, Inc. Method and system to avoid inter-system interference for phase-based time-of-flight systems
US20110032391A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Himax Imaging, Inc. Image Sensor with Peripheral Dummy Pixels
WO2011157712A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 Thomson Licensing Method of controlling a system including an image sensor and a light source
CN103998949A (zh) * 2012-01-10 2014-08-20 索弗特凯耐提克传感器股份有限公司 对飞行时间信号处理的改进或与之相关的改进

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4593736B2 (ja) * 2000-07-14 2010-12-08 オリンパス株式会社 測距装置
JP5019117B2 (ja) * 2007-11-14 2012-09-05 スタンレー電気株式会社 距離画像生成装置
JP2013076645A (ja) 2011-09-30 2013-04-25 Stanley Electric Co Ltd 距離画像生成装置および距離画像生成方法
JP5970230B2 (ja) 2012-05-08 2016-08-17 アツミ電氣株式会社 測距型防犯センサ
EP3015882B1 (en) * 2013-06-27 2020-12-09 Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd. Distance measuring device
JP6511733B2 (ja) * 2014-05-30 2019-05-15 株式会社デンソー 光飛行型測距装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1575524A (zh) * 2001-08-23 2005-02-02 华盛顿州大学 深度增强的图像采集
US7405812B1 (en) * 2006-05-18 2008-07-29 Canesta, Inc. Method and system to avoid inter-system interference for phase-based time-of-flight systems
US20080157012A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Denso Corporation Image data generating device and light receiving device
US20110032391A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Himax Imaging, Inc. Image Sensor with Peripheral Dummy Pixels
WO2011157712A1 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 Thomson Licensing Method of controlling a system including an image sensor and a light source
CN103998949A (zh) * 2012-01-10 2014-08-20 索弗特凯耐提克传感器股份有限公司 对飞行时间信号处理的改进或与之相关的改进

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110850441A (zh) * 2017-08-15 2020-02-28 黑芝麻智能科技(上海)有限公司 使用全局快门图像传感器进行障碍物检测
CN112601979A (zh) * 2018-09-03 2021-04-02 松下知识产权经营株式会社 距离测定装置
CN111198382A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 精準基因生物科技股份有限公司 飞时测距传感器以及飞时测距方法
CN111580117A (zh) * 2019-02-19 2020-08-25 光宝电子(广州)有限公司 飞时测距感测系统的控制方法
CN109991584A (zh) * 2019-03-14 2019-07-09 深圳奥比中光科技有限公司 一种抗干扰的距离测量方法及深度相机
CN110095780A (zh) * 2019-05-06 2019-08-06 歌尔股份有限公司 基于tof相机模组的抗干扰方法及设备
CN110095780B (zh) * 2019-05-06 2024-04-09 歌尔光学科技有限公司 基于tof相机模组的抗干扰方法及设备
CN110187355A (zh) * 2019-05-21 2019-08-30 深圳奥比中光科技有限公司 一种距离测量方法及深度相机
CN112698342A (zh) * 2019-10-04 2021-04-23 日立乐金光科技株式会社 测距装置和测距系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10739135B2 (en) 2020-08-11
JPWO2017013857A1 (ja) 2018-05-10
US20180135980A1 (en) 2018-05-17
JP6698655B2 (ja) 2020-05-27
CN107850664B (zh) 2021-11-05
WO2017013857A1 (ja) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107850664A (zh) 测距装置
US20210118926A1 (en) Distance-measuring imaging device, distance measuring method of distance-measuring imaging device, and solid-state imaging device
US7880866B2 (en) Method and device for measuring distance
JP6910010B2 (ja) 距離測定装置
US8735792B2 (en) Optoelectronic sensor
US8159598B2 (en) Distance estimation apparatus, distance estimation method, storage medium storing program, integrated circuit, and camera
US11448757B2 (en) Distance measuring device
US9921312B2 (en) Three-dimensional measuring device and three-dimensional measuring method
US8878901B2 (en) Time of flight camera unit and optical surveillance system
US10948575B2 (en) Optoelectronic sensor and method of measuring the distance from an object
US7697119B2 (en) Range image generating apparatus
EP3081960B1 (en) Time-of-flight safety photoelectric barrier and method of monitoring a protective field
EP3379291A1 (en) Imaging device and solid-state imaging element used in same
CN108291961A (zh) 固体摄像装置、距离测定装置及距离测定方法
US20170366737A1 (en) Glass detection with time of flight sensor
CN104395694A (zh) 具有多个光源的运动传感器装置
JP2014059302A (ja) 光電センサおよび物体検出方法
JP2018169384A (ja) 光検出器
JP2011022088A (ja) 空間情報検出装置
JPWO2012115083A1 (ja) 空間情報検出装置
US11366225B2 (en) Active-pixel sensor array
JP2011022089A (ja) 空間情報検出装置
CN109991581A (zh) 飞行时间获取方法和飞行时间相机
JP4673674B2 (ja) 形状測定装置
Laukkanen Performance evaluation of time-of-flight depth cameras

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200601

Address after: Kyoto Japan

Applicant after: Panasonic semiconductor solutions Co.,Ltd.

Address before: Osaka Japan

Applicant before: PANASONIC INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Kyoto Japan

Applicant after: Nuvoton Technology Corporation Japan

Address before: Kyoto Japan

Applicant before: Panasonic semiconductor solutions Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant