JP2003532122A

JP2003532122A - 変調された電磁波を空間的に分解して光検出し復調するための装置及び方法

Info

Publication number: JP2003532122A
Application number: JP2001581152A
Authority: JP
Inventors: ペーター、ザイツ; ロベルト、ランゲ
Original assignee: Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Current assignee: Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2003-10-28
Also published as: US20040008394A1; WO2001084182A1; US7060957B2; EP1152261A1

Abstract

(57)【要約】時間的に変調された電磁波を空間的に分解して光検出し復調する装置及び方法により、時間的に変調され空間的に符号化された放射電磁界の位相、振幅及びオフセットを測定できる。マイクロ光学素子（４１）が、場面の一部分（３０）を空間的に平均化し、互いに近接した２つのフォトサイト（５１．１、５１．２）に平均化された強度を均等に分布する。これらのフォトサイト（５１．１）のそれぞれには、２つの格納エリア（５４．１、５４．２）が隣接しており、この中にフォトサイトからの電荷が即座に移動され、本質的にノイズがなく蓄積される。これは、電荷結合素子（ＣＣＤ）の原則を用いることにより可能である。この装置は、高い光学的な開口率、オフセットエラーに対する無感応性、ほとんど光がない状態でも維持される高い感度、同時データ獲得、小さいピクセルサイズ、及び正弦波とパルス状の放射信号に利用可能な信号光子を使用するさいに最大効率を兼ね備える。部品を動かさずに２Ｄ又は３Ｄレンジデータを与える飛行時間（ＴＯＦ）レンジイメージングシステムにおいて優先的に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、時間的に変調された電磁波を空間的に分解して光検出し復調する１
次元（１Ｄ）又は２次元（２Ｄ）装置及びその方法に関する。これにより、時間
的に変調され空間的に符号化された放射電磁界の位相、振幅及びオフセットを測
定できる。本発明は、部品を動かさずに２Ｄ又は３Ｄレンジデータを与える飛行
時間（ＴＯＦ）レンジイメージングシステムにおいて優先的に使用される。この
ようなレンジカメラは、マシンビジョン、監視、あらゆる種類の安全装置の応用
、自動ナビゲーション及びマルチメディアの応用において使用可能である。本発
明は、測距システムから離れた位置にある物体に対しても高い距離精度が必要で
ある測距応用において、特に、目標距離とは関係なく距離精度を必要とする応用
において特に有益である。

【０００２】本明細書において、「光」という用語は、あらゆる電磁放射を表し、好ましく
は、可視の紫外線又は赤外線放射を表す。

【０００３】（背景技術）ドイツ特許４４４０６１３Ｃ１号において、復調ピクセルの１次元又は２次元
アレイが開示されている。１つのピクセルは、１つの単一のフォトサイト（フォ
トダイオード又はＣＣＤゲート）を含み、これは、電気スイッチ（ＣＣＤ転送ゲ
ート又はトランジスタスイッチとして実現）により１以上の光保護された格納サ
イト（ＣＣＤピクセル又はＭＯＳキャパシタとして実現）に接続される。フォト
サイトは、入射光により生じる電荷を蓄積する。このように短時間蓄積した後、
光電荷は、スイッチを作動させることにより格納サイトに転送される。このよう
な電荷の付加は、ＣＣＤ技術において実現されると、繰り返して実行可能である
。復調応用の場合、統合時間は、変調信号の周期よりかなり短くなるように選択
される。したがって、装置は、時間的なエイリアシングが生じないような速度で
入射変調信号をサンプリングするために使用され得る。

【０００４】従来の実用的な具現化では、フォトサイト、電気スイッチ及び格納サイトを実
現するために、ＣＣＤの原理が常に使用されてきた。１つ以上の転送ゲート（電
気スイッチ）により１つのフォトゲートをいくつかの格納ゲートに接続すること
で、常にスペースが占められる。現在の技術では、例えば、４つの転送ゲートに
よりフォトサイトにアクセスすることにより、フォトゲートが比較的大きくなる
。フォトサイトから格納サイトへの電荷転送（スイッチの応答／効率）が、比較
的少なく速度が遅い。さらに、実際のところ、４つの転送ゲートの転送効率を等
しくすることが難しい。したがって、現在の実用的な具現化では、飛行時間（Ｔ
ＯＦ）の応用に必要とされる実際の周波数（＞１ＭＨｚ）での単一のスイッチ／
格納の組み合わせが不均等になる。これらの作用により、現在の技術では、１つ
のスイッチと１つの格納サイトからなる装置と特別な動作モードとして実現又は
動作された場合のＴＯＦ応用に対して、ドイツ特許第４４４０６１３Ｃ１号の教
示しか使用されず、すなわち、サンプリング点がパラレルではなく時間的にシリ
アルに獲得されるように動作されなければならない。これは、移動物体を含む高
速に変化する場面をＴＯＦ測定しなければならない場合、深刻な制限となる。

【０００５】ドイツ特許出願公開第１９７０４４９６Ａ１号において、少なくとも２つの変
調フォトゲート（ＭＰＧ）と専用の蓄積ゲート（ＡＧ）とからなる同様のピクセ
ル構造が記載されている。ＭＰＧ対が、平衡モードで（平衡モジュレータ）とし
て常に動作される。電荷キャリアは、入射変調光によりＭＰＧの下にある空乏領
域に光学的に発生され、電位の傾きにより蓄積ゲートに案内される。この電位の
傾きは、ＭＰＧに適用される制御信号に依存する。

【０００６】ドイツ特許出願公開第１９７０４６４９６号は、変調された送信機の位相に対
して２つの位相と連続して動作されることで、受光した光の時間遅延を測定でき
る１つのみのＭＰＧ対でのピクセルの具現化を含む。ドイツ特許第４４４０６１
３Ｃ１号の実用的な具現化にあるように、「同位相」及び「直角位相」信号をこ
のようにシリアルに獲得することは、場面が高速に変化するＴＯＦ応用に使用さ
れる場合、深刻な欠点となる。

【０００７】さらに、ドイツ特許出願公開第１９７０４４９６Ａ１号には、４つのＭＰＧと
４つのＡＧでの具現化が提示され、この場合、常に２つのＭＰＧが平衡化された
変調対を作り出し、両方の対が互いに異なる位相で動作される。このようにして
、入射光の４相測定値（サンプリング点）がパラレルに測定可能である。ドイツ
特許第４４４０６１３Ｃ１号の場合のように、４つの異なる局所的な場所から光
感知エリアにアクセスすることにより、電荷の分布が非均一的になり、各蓄積ゲ
ートに異なるオフセットを与え、これは、補償が複雑なものである。ドイツ特許
出願公開第１９７０４４９６Ａ１号には、２つの異なる可能性が提案されている
。

【０００８】（ｉ）ＡＧは、ＣＣＤゲートとして実現される。電荷キャリアは、ＡＧ下で蓄
積され、多重構造により、例えば、ＣＣＤにより、蓄積時間後読み出される。

【０００９】（ｉｉ）代替的に、電荷を蓄積する代わりに、ＡＧは、ｐｎダイオードとして
直接実現可能であり、信号は、電圧又は電流として（例えば、ＡＰＳ構造体で）
読み出されるか、又は、位相及び全強度を測定するために、これらの信号が後処
理構造体に直接供給される。

【００１０】しかしながら、このような後処理ＡＰＳ構造体は、センサのスペースを占領し
てしまい、センサのピクセルサイズを常に大幅に増大させるため、その開口率が
減少する。さらに、発生した光電流を蓄積前に増幅ステージに直接供給すること
により、さらなるノイズ源が信号に付加され、特に、低出力の光入力信号に対し
て構造体の性能が低下する。

【００１１】ドイツ特許出願公開第１９８２１９７４Ａ１号は、ドイツ特許出願公開第１９
７０４４９６Ａ１号に基づいている。ここでは、ＭＰＧのいくつかの特別な寸法
及び配列が提言されている。ＭＰＧは、照明波長の大きさのゲート幅と、この大
きさの１０から５０倍のゲート長さを有する長く小さなストライプとして与えら
れる。いくつかのパラレルＭＰＧ−ＡＧ対が、１つのピクセルエレメントをなす
。１つのピクセルエレメント内にあるすべてのＭＰＧ−ＡＧ対は、同じ平衡化さ
れた変調制御信号で動作される。すべてのＡＧが、一対の読み出しワイヤに適切
に接続され、和と差の電流を発生させる後処理回路を与える。１つのピクセルは
、１以上のピクセルエレメントからなり、各ピクセルエレメントは、いくつかの
ＭＰＧ対からなる。１つのピクセルがいくつかのピクセルエレメントで実現され
ると、ドイツ特許出願公開第１９８２１９７４Ａ１号の教示は、異なる位相関係
において、特に、９０°の位相差で（異なるピクセルエレメントにおいて同位相
及び直角位相測定）ピクセルエレメント動作することを意図している。さらに、
ドイツ特許出願公開第１９８２１９７４Ａ１号において、光を（光感知）ＭＰＧ
にのみ集束させるために、マイクロレンズ又はストライプレンズの使用が推奨さ
れている。しかしながら、これらの光学構造体は、１つのピクセルに撮像される
場面の詳細の局所的に不均一な部分を修正しない。大きなピクセルサイズが原因
で特に予想されるこのような不均一性により、測定にエラーが生じる。これは、
同位相ピクセルエレメントが、直角位相ピクセルエレメントとは別の場面の部分
を獲得するためである。

【００１２】ドイツ特許出願公開第１９８２１９７４Ａ１号の主な欠点として、目標となる
（比較的大きな）ピクセルサイズが５０×５０μｍ²から５００×５００μｍ²で
ある点が挙げられる。したがって、多数の１０、０００ピクセルのより大きなア
レイとして実現することは適切ではない。上述したようにＭＰＧが長く狭い理由
は、光から発生した電荷キャリアをＡＧ内に輸送する距離を短くする必要がある
ためである。距離が短い場合のみ、構造体は、高い変調周波数（増大された帯域
幅）を復調するために使用可能である。ＭＰＧが、長さが短く幅が狭いＭＰＧで
実現されると、各ピクセルの感光エリアは、予想されるスペースを消費するピク
セル内後処理回路に対して、非常に小さいものとなるであろう。長さが長く幅が
狭いいくつかの変調構造体を実現し、それらをパラレルに配設して動作させるこ
とにより、（電荷キャリア用のドリフト進路が狭くなることにより）帯域幅を損
失することなく感光エリアを増大させることは、光学的な開口率を増大させる的
確な方法である。しかしながら、増大された開口率は、より大きなピクセルでの
み実現され得るため、アレイにおいて実現されるピクセルの総数は、上記先行技
術の特許出願に記載されている装置では大幅に制限される。

【００１３】ＴＯＦ測距システムは、場面の能動照明を常に使用する。通常、検出器付近に
変調された光源が配置される。照明源と目標間の距離の２乗に伴い、照明された
物体又は目標の光出力密度は減少するため、検出器の受光強度も目標の距離の２
乗に従って減少する。これは、センサから離れた位置にある目標の測定精度が、
目標付近の精度より悪いためである。

【００１４】いくつかの公知のＴＯＦシステムが、パルス持続時間中、一定の振幅の方形光
パルスで動作される（Schroeder W.、Schulze S.、“Laserkamera:3D-Daten、Schne
ll、Robust、Flexibel"、Daimler-Benz Aerospace:Raumfahrt-Infrastruktur、1998
を参照）。受信機は、高速の電気、光学又は電子光学スイッチ機構として、又は
それと組み合わせて実現され、この機構は、例えば、ＭＯＳスイッチ、光電子増
倍管（１Ｄ）又はマイクロチャネル基板（ＭＣＰ）、イメージ増倍管、又は特殊
なＣＣＤの「完全な基板シャッタ機構」（Sankaranarayanan L. et al.、“1 GHz
CCD Transient Detector"、IEEE ch3075-9/91、1991)である。Spirig、Lange及びS
chwarteのロックイン又は復調ピクセルが、この種の動作に使用可能である(Spir
ig T.、“Smart CCD/CMOS Based Image Sensors with Programmable、Realtime Te
mporal…"、Diss.ETH No.11993、Zurich、1997;Lange R.et al.、“Time-of-flight
range imaging with a custom solid-state image sensor"、Proc.SPIE、Vol.3823
、pp.180-191、Munich、June 1999、Lange R.et al.、"Demodulation pixels in CCD
and CMOS technologies for time-of-flight ranging"、Proc.SPIE、Vol.3965A、Sa
n Jose、January 2000、Schwarte R．ドイツ特許出願公開第１９７０４４９６Ａ１
号）。

【００１５】光パルスを伝送すると、受信機のスイッチが開く。スイッチは、光パルスが終
了すると閉じる。受信機に蓄積される光の量は、スイッチのオン時間により規定
され時間ウィンドウと、受け取った光パルスのオン時間の遅延時間ウィンドウの
重なり合いに依存する。スイッチとパルス幅の両方のオン時間は、同じ長さをも
つように選択される。したがって、距離がゼロの目標は、光パルスの全量を受け
取り、完全な光パルスが蓄積される。光源から離れた位置にある目標は、少量の
光パルスしか蓄積しない。システムは、パルス幅Ｔと光速度ｃの積の半分で規定
される、光パルスの電波レンジ内の距離Ｌ＜Ｌ_maxのみを測定できる。

【００１６】後方散乱光の強度は、発光能動照明源までの目標の距離の２乗に従って減少す
る。先行技術のシャッタ動作では、蓄積された受信信号の減衰がさらに距離依存
になる。

【００１７】

【数１】式中、Ｉ_transは、透過光の強度を表す。

【００１８】

【数２】図８及び図９に、これらの先行技術の内容が要約されている。

【００１９】測距を行うためのこのような原理を使用するために、２つの追加の測定が実行
されなければならず、すなわち、背景オフセットを測定し減じるために任意の能
動照明を用いない第１の追加の測定と、後方散乱光の振幅を測定するためにオン
に切り換えられた能動照明を用いた第２の追加の測定が実行されなければならな
い。

【００２０】（発明の開示）本発明の目的は、先行技術の上述した制限を解消する、変調された電磁波を空
間的に分解して光検出し復調する装置及び方法を提供することである。さらに、
本発明のさらなる目的は、装置と目標間の距離を決定する装置及び方法を提供す
ることである。これは、独立クレームに規定されるような装置及び方法により達
成される。

【００２１】本発明の基本的な概念は、互いに近接した少なくとも２つのフォトサイトの場
面の同じ部分を撮像するマイクロ光学素子を用いることからなる。これらのフォ
トサイトのそれぞれには、少なくとも１つ、好ましくは２つの格納エリアが隣接
しており、この中にフォトサイトからの電荷が即座に（数ＭＨｚから数十又は数
百ＭＨｚの速度で）移動され、本質的にノイズがなく蓄積される。これは、電荷
結合素子（ＣＣＤ）の原則を用いることにより可能である。本発明による装置は
、２つのタイプの変調された放射電磁界に対して２つのモードで優先的に動作さ
れ得る。

【００２２】２つのフォトサイト及びそれらの格納エリアを直角位相で動作させることによ
り、すなわち、第１のフォトサイト及びその格納エリアと比較して４分の１の繰
り返し周期で遅延させて、第２のフォトサイト及びその格納エリアにクロック信
号を適用することにより、正弦波の放射信号が復調される。

【００２３】放射パルスが到来する間、第１のフォトサイトの格納部分を第１から第２のエ
リアに切り換えることにより、パルス状の放射信号が測定される。第２のフォト
サイト及びその格納エリアは、放射を放出及び受け入れることなくオフセット測
定用に使用される。

【００２４】本発明による時間的に変調された電磁波を空間的に分解して光検出し復調する
ための装置は、１次元又は２次元配列のピクセルを含む。ピクセルは、入射電磁
放射を電気信号に変換する少なくとも２つの要素を含み、各変換要素は、前記電
気信号を格納する少なくとも１つの要素に関連し、前記少なくとも１つの格納要
素は、入射電磁放射にアクセス不能又は無感応である。ピクセルは、ピクセルに
入射する電磁放射を空間的に平均化し、平均化された電磁放射をピクセルの前記
変換要素に均等に分配する光学要素を含む。

【００２５】本発明による時間的に変調された電磁波を空間的に分解して光検出し復調する
ための方法は、（ａ）電磁放射を１次元又は２次元配列のピクセルに衝突させるステップと、（ｂ）少なくとも２つの変換要素において、ピクセルに入射する電磁放射を少
なくとも２つの電気信号に変換するステップと、（ｃ）少なくとも１つの格納要素に、前記少なくとも２つの電気信号のそれぞ
れを格納するステップとを含む。ステップ（ｃ）の前に、ピクセルに入射する電
磁放射は空間的に平均化され、平均化された電磁放射はピクセルの前記変換要素
に均等に分配される。

【００２６】本発明による装置と物体との間の距離を決定するための装置は、第１の制限さ
れた時間間隔の間、パルス状の電磁放射を放出するための手段と、第２の制限さ
れた時間間隔の間、入射電磁放射を検出するための手段と、前記第１及び第２の
時間間隔が重複しないように、前記放出手段及び検出手段を制御するための手段
とを含む。検出手段は、本発明による時間的に変調された電磁波を空間的に分解
して光検出し復調するための上述した装置であることが好ましい。

【００２７】本発明による測定システムと物体との間の距離を決定するための方法は、第１
の制限された時間間隔の間、前記測定システムから前記物体へ電磁放射のパルス
を放出するステップと、前記物体から前記電磁放射の少なくとも一部を反射及び
／又は散乱するステップと、第２の制限された時間間隔の間、前記物体から反射
及び／又は散乱された電磁放射を検出するステップとを含み、前記第１及び前記
第２の時間間隔が重複しないものである。検出には、時間的に変調された電磁波
を空間的に分解して光検出し復調するための上述した方法が使用されることが好
ましい。

【００２８】本発明は、高い光学的な開口率、オフセットエラーに対する無感応性、ほとん
ど光がない状態でも維持される高い感度、同時データ獲得、小さいピクセルサイ
ズ、及び正弦波とパルス状の放射信号に利用可能な信号光子を使用する際に最大
効率を兼ね備える。

【００２９】マイクロ光学素子は、各ピクセルで受光した光を平均化し、平均化された光を
２つの感光エリアに均等に分配する役割を担う。これにより、ピクセルごとに２
つの光学的に同一のフォトサイトがあり、エッジに対して、又は、一般的に言え
ば、１つのピクセルに撮像されたあらゆる空間的な不均等性に無感応な測定が得
られる。小さなピクセルサイズ及び高度に平衡で単純な構造により、光学的なマ
イクロ構造は、容易に実現され製造され組み立てられる。

【００３０】異なる蓄積時間で、すなわち、暗い物体に対して蓄積時間を長く、明るい物体
に対して蓄積時間を短くして、シリアルに画像を復調することにより、高ダイナ
ミックレンジが達成される。各ピクセルに蓄積時間が短い画像も格納するための
さらなるＣＣＤゲートが実現されることにより、蓄積時間が短い画像と蓄積時間
が長い画像を獲得する間、センサが完全に読み出される必要はない。

【００３１】ピクセル自体は、電荷結合素子（ＣＣＤ）技術において実現可能である。ピク
セルは、大きなアレイ（数万ピクセルから数十万ピクセル）に配列され、読み出
しは、ＣＣＤの原則を用いて、例えば、「フレーム転送構造」で実行され得る。
この代わりとして、ピクセルは、小さなＣＣＤ構造（電荷転送効率（ＣＴＥ）が
９０％より大きなピクセル当たり３から２０ＣＣＤゲートで十分である）を実現
する可能性を与える相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）プロセスで実現され得
る。このようなＣＭＯＳプロセスで、各ピクセルは、アドレスデコーダによりア
クセス可能な読み出し増幅器を得ることができる（アクティブ・ピクセル・セン
サ（ＡＰＳ）の原理）。以下に、ＣＣＤとＣＭＯＳの両方のさらなる詳細な具現
化が記載される。ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤを実現化により、単一のＣＣＤのみ
の具現化に比べて以下の利点が得られる。

【００３２】各ピクセルは、個々にアドレスされ読み出される。したがって、着目する領域
（ＲＯＩ）が規定され、例えば、特別な領域が、異なるフレームレートで異なる
照明時間又は読み出しを得ることができる。

【００３３】ＣＣＤでの場合のような反射防止問題が生じない。露出過度のピクセルの電荷
は、ダンプノード又はセンスノードにダンプされ、隣接したピクセルを乱さない
。

【００３４】ＣＣＤでの場合のようなスメアーの問題が生じない。ピクセルの電荷をイメー
ジャ全体を介して移動させる代わりに、電荷は、各ピクセル内で電圧に変換され
る。

【００３５】４つ以上のサイトから１つのフォトサイトにアクセスする代わりに、各ピクセ
ルは、２つのフォトサイトを含む。これらのサイトのそれぞれは、ＣＣＤゲート
（転送、変調又はサンプリングゲート）により好ましくは２つの側から高度に対
称的にアクセスされる。これらのサンプリングゲートのそれぞれは、フォトサイ
トから専用格納ゲートに電荷キャリアを転送し、結果的に、各ピクセル内に４つ
の隔離された格納サイトが優先的に得られる。したがって、サンプリング点は、
同じ時間に測定され、ピクセルは、ゆっくりと変化するプロセス又は動きのない
プロセスの観察に制限されない。本発明による装置は、ゼロから数十ＭＨｚ又は
数百ＭＨｚまでもの範囲にある変調された放射電磁界（例えば、変調された光）
の復調帯域幅を有する。

【００３６】電荷キャリアは、任意の後処理電子装置に直接供給されるのではなく、各格納
サイトに繰り返し付加され蓄積される。このようなＣＣＤの電荷付加能力は、ほ
ぼノイズがないプロセスであり、これにより、システムは、蓄積時間を延長する
だけで、比較的低い光出力で動作できる。これは、ピクセル内後処理電子装置で
のピクセル具現化より有利である。

【００３７】ピクセルサイズは、良好な光学開口率（マイクロレンズなしでも＞５０％）を
提供しながら、先行技術で達し得るものよりも小さいサイズが実現される。これ
は、ピクセル内に復調された位相情報を格納しても、各ピクセル内にさらなる後
処理電子装置を実現することに比べ、より少量のスペースしか占めないため可能
である。

【００３８】本発明による装置は、正弦変調された放射信号を取り扱うことができる。３つ
以上、好ましくは４つの時間的なサンプリング値Ａ_i（ｉ＝０、１、２、３）が
、例えば、Ｔ／２（Ｔは変調時間）に等しい長さの後続の、場合によっては部分
的に重複する時間間隔の間、対応する時間間隔中繰り返し蓄積することにより測
定される。Ａ₀及びＡ₂は、第１のフォトサイトで測定され、Ａ₁及びＡ₃は、第２
のフォトサイトで測定される。位相角度φは、以下の式により求められる。

【００３９】

【数３】また、本発明による装置は、パルス状の放射信号も取り扱うことができる。第
１のフォトサイトは、放射パルスの到達時間中、第１の格納エリアから第２の格
納エリアに切り換えられるため、放射信号の第１の部分が、第１の格納エリア内
に蓄積され、放射信号の残りは、第２の格納エリアに蓄積される。第１の格納エ
リアＢ₀に蓄積された信号があり、第２の格納エリアＢ₁に信号がある。第２のフ
ォトサイトは、以下の方法でオフセット測定するために用いられる。すなわち、
放射パルスの完全な信号が、第２のフォトサイトの第１の格納エリアに蓄積され
、信号Ｃ₀を発生する。Ｃ₀は、Ｂ₀及びＢ₁の和に等しいため、強度画像を直接表
す。Ｂ₀及びＢ₁の和とＣ₀の偏差は、１つのピクセルにおける両方のフォトサイ
ト間の光学的又は電気的不均等性を修正するために使用可能である（ピクセルの
較正）。その後、第２のフォトサイトは、第２の格納エリアに切り換えられ、パ
ルス状の放射を受けない時間中、背景放射と暗電流は、この第２の格納エリアに
蓄積され、信号Ｃ₁を発生する。その比率

【数４】は、放射パルスの到達時間の測定値である。放射パルスの時間的な形も格納エリ
アの時間的な感度関数も完全な２進数ではない（時間の連続した関数である）た
め、比率ｑは、一般的に、到達時間の非線形関数である。したがって、正確な距
離情報を出すための測距で較正されなければならない。

【００４０】本発明により、パルス状の放射信号で以下の４つの動作モードが好適に使用さ
れる。

【００４１】（Ｉ）逆シャッタ動作本発明の一つの態様による最も簡単な動作方法は、光パルス伝送の終了時又は
それ以降にスイッチをスタートさせることである。後者の場合、レンジカメラの
前にある一定の距離レンジが、「蓄積ウィンドウ」外のものであるため測定不能
である。しかしながら、スイッチの開時間は同じままである。これにより、セン
サからより離れた位置にある目標は、レンジカメラ付近の物体より光パルスの長
い周期を蓄積する。距離の２乗に比例する拡散反射目標からの後方散乱光の減衰
とともに（ランベルト反射目標と仮定）、光パルスの結果的に得られる蓄積され
た信号シェアは、目標の距離とともに線形に減少する。図２に、この概念が示さ
れている。

【００４２】（ＩＩ）方形パルスの代わりの傾斜パルス方形パルスの代わりに（下降）傾斜パルスを使用し、上記セクション（ａ）に
記載した「逆シャッタ動作」とこの動作とを組み合わせることにより、蓄積され
た信号は、目標の距離に依存せず、目標がランベルトリフレクタであれば、その
軽減率にのみ依存する。これは、受け入れた線形傾斜の蓄積により、蓄積された
信号は、全受信信号の平均値を参照すれば、距離の平均値に比例するからである
。この受信信号の平均値が、目標の信号強度に対して逆２乗の依存関係をもつた
め、全蓄積信号は、目標の距離に依存しない。これは、目標の軽減特性にのみ依
存する。したがって、この方法は、物体の軽減を測定するために使用可能である
（ランベルトリフレクタであることが分かっている場合）。

【００４３】これらの結果を解釈するには注意が必要である。過度に単純化した観点から、
測定値がまったく情報を含まないと思うかもしれない。しかしながら、以下の事
実を考慮すべきである。

【００４４】情報は、これらの結果を「暗測定」（非照明）及び「明測定」（能動照明源で
変調されていないＤＣ照明）に参照する場合にのみ得られる。後者の測定結果は
、物体の距離に依存する。カメラから離れた位置にある照明された物体は、カメ
ラ付近にあるものより暗い。これらの参照測定でのみ距離を計算できる。この利
点は、全レンジにわたって変調された測定の一定の信号対雑音比を獲得する点で
ある。さらに、この測定では信号が距離に依存するため、センサの特別に高いダ
イナミックレンジが不要である。

【００４５】現実の場面では、全表面がランベルトリフレクタのように正確に挙動するわけ
ではなく、光強度が物体の距離の２乗に従って減少するわけではない。したがっ
て、測定は情報を含む。

【００４６】システムの較正が依然として必要である。この動作モードの主な利点は、セン
サのダイナミックレンジに対する要求が減少することである。したがって、この
方法は、場面を照明するために能動照明が使用される他の応用でも用いられ、す
べての物体が、それらの照明への距離とは関係なく、同じ輝度で現れなければな
らない。他の応用の中に、能動照明（例えば、ＩＲ）を用いる引用された監視応
用がある。この応用において、カメラは、カメラから離れた位置にある目標（た
とえば、泥棒）と、カメラの近くにある目標の両方を見る必要がある。従来の目
標照明では、遠い位置にある物体を見ることができるように照明が選択されると
、カメラの近くにある目標は飽和状態になり、これは、情報がないことを意味す
る。

【００４７】（ＩＩＩ）スイッチの転送特性へのパルス形状の適応ほとんどのシャッタ又はスイッチ機構は、理想的なスイッチのように挙動しな
い。その代わりに、それらは、典型的な「スイッチ」特性を有する。例えば、そ
れらは、非常に短い時間に切り換えを行わないが、例えば、線形又は方形の応答
により与えられるある一定の「スイッチ」時間を有する。装置の中には、この「
シャッタ効率」は、例えば、調節可能な外部制御電圧により、外部から影響を与
えられ時間の経過に従って変化するものがある。これらの感度の変化は、これま
での記載では考慮されなかったものである。時間の経過に従って感度が線形に増
大するスイッチが、例えば、（傾斜状のパルスではなく）単一の方形パルス照明
と組み合わせて使用されることにより、上記セクション（ｂ）に記載されるもの
と同じ結果が得られる。また、光パルスの形状は、スイッチの転送特性に適用さ
れ得る。

【００４８】（ＩＶ）スイッチの転送特性の適用距離から蓄積された（ゲート制御された）電荷の依存性を変化させるために、
光パルスの形状が変更されるだけでなく、検出器の転送特性も修正されることが
非常に多い。また、動作モード（ａ）から（ｄ）の組み合わせも可能である。

【００４９】本発明は、以下の範囲における先行技術の制限を解消する。

【００５０】受信信号の位相情報を復調するために使用される３相又は４相測定（又は時間
的なサンプリング点）は、連続的にではなく、同時に、すなわち、パラレルに実
行され得る。

【００５１】全体的なピクセルサイズは小さい。したがって、本発明は、大きなアレイ（数
万ピクセルから数十万ピクセル）としての具現化に理論的に適切である。

【００５２】本発明は、５０％を超える大きな開口率（マイクロレンズなし）を与え、マイ
クロレンズが使用される場合は、最大１００％のものを与える。

【００５３】同位相及び直角位相信号を獲得するために、２つの光学的に同一のフォトサイ
トが使用される。したがって、ピクセルは、１つのピクセルに撮像される場面の
詳細内の局所的な場面の差に感応しない。

【００５４】ピクセルが単純で高度に対称的な構造であるため、マイクロレンズ構造の非常
に効率的な具現化が可能となる、最大１００％の有効開口率が得られる。さらに
、マイクロレンズアセンブリの組み立てや位置決めは、１次元にのみ延長するた
め、比較的容易になる。

【００５５】本発明は、信号が低い時点で能動電子装置が使用されないため、装置のノイズ
に対して強い。その代わり、蓄積された信号が十分に強い場合のみ後処理が実行
される。

【００５６】さまざまなサンプリング点は、オフセットフリー（又は、単一のＣＣＤ又はＣ
ＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤ技術における具現化に応じて、少なくとも一組のオフセ
ットフリー）である。

【００５７】ＴＯＦシステムは、物体の距離とは無関係の分解能で動作する。

【００５８】以下、添付の略図的な図面を参照して、本発明及び比較用に先行技術が詳細に
記載される。

【００５９】（実施形態の詳細な説明）図１に、本発明による装置の例示的なピクセル５０の基本的な構造が示されて
いる。ピクセル５０は、例えば、２つの感光フォトサイト５１．１、５１．２を
含む。第１のフォトサイト５１．１が、位相角度０°に対して第１のフォトゲー
ト５２．１を、位相角度１８０°に対して第２のフォトゲート５２．２を有し、
第２のフォトサイト５１．２が、位相角度９０°に対して第３のフォトゲート５
２．３を、位相角度２７０°に対して第４のフォトゲート５２．４を有する。各
フォトサイト５１．１（又は５１．２）にある２つのフォトゲート５２．１、５
２．２（又は５２．３、５２．４のそれぞれ）の間には、好ましくは固定電位に
維持される中央のフォトゲート５３．１（又は５３．２）がある。ピクセル５０
は、光保護された格納ゲート５４．１から５４．４をさらに含み、これらのゲー
トのそれぞれが、フォトゲート５２．１から５２．４に関連付けされる。第１の
格納ゲート５４．１は、位相角度０°の信号を格納するためのものであり、第２
の格納ゲート５４．２は、位相角度１８０°の信号を格納するためのものであり
、第３の格納ゲート５４．３は、位相角度９０°の信号を格納するためのもので
あり、第４の格納ゲート５４．４は、位相角度２７０°の信号を格納するための
ものである。第２の格納ゲート５４．２及び第３の格納ゲート５４．３は、分離
ゲート５５により隔離される。１つのピクセル５０内にあるすべてのゲートは、
別々に制御され得る。

【００６０】本発明のさまざまな実施形態を示し、以下にさらに記載される図４から７にお
いて、類似した要素は、図１と同じ参照符号が付され、再度説明しない。

【００６１】図２に略図的に示されているように、本発明による装置は、場面１を撮像し、
撮像された場面３を発生させる標準的な対物レンズ２を含むことが好ましい。装
置は、マイクロレンズアレイ４と、光学的な特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）
５をさらに含む。

【００６２】図３に、マイクロレンズアレイ４のピクセル４０と光学ＡＳＩＣ５のピクセル
５０の詳細が示されている。マイクロレンズアレイの各ピクセル４０は、例えば
、マイクロレンズ又は複数のマイクロレンズとして、回折素子又は複数の回折素
子として実現可能な光学的なマイクロ構造体４１を含む。光学的なマイクロ構造
体４１の目的は、撮像場面のピクセル３０の平均的な光強度をＡＳＩＣピクセル
５０の２つの光学的に同一のフォトサイト５１．１、５１．２に均等に分配する
ことである。これは、ピクセル５０に割り当てられた場面のエリア３０が部分的
に白色であり部分的に黒色であり、このエリア３０に対応するフォトサイト５１
．１、５１．２のエリア３１．１、３１．２が網状線で描かれている均一に灰色
である一例を選択することにより、図３に略図的に示されている。図３の略図に
おいて、光学的なマイクロ構造体４１は、２つの下位構造体４２．１、４２．２
からなる。第１の下位構造体４２．１は、強度を平均化するためのものであり、
第２の下位構造体４２．２は、平均化された強度を２つのフォトサイト５１．１
、５１．２に分配するためのものである。

【００６３】本発明による装置は、以下の２つの異なる技術において実現されることが好ま
しい。

【００６４】（Ａ）単一ＣＣＤ技術（Ｂ）ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤ技術

【００６５】以下、これらの２つの技術で実現される実施形態について記載する。

【００６６】（Ａ）単一ＣＣＤイメージャとしての具現化図４に、単一ＣＣＤプロセスで実現される実施形態が示されている。１つのピ
クセル５０．１（又は５０．２、…）は、２つの感光エリア５１．１、５１．２
からなる。これらのエリア５１．１（又はそれぞれ５１．２）のそれぞれは、２
つ又は３つの感光変調ゲート５２．１、５２．２（又は５２．３、５２．４）に
分割され、この場合、中央のフォトゲート５３．１（又は５３．２）とともに３
ゲートの具現化が示されている。復調／蓄積動作中、中央のゲート５３．１（又
は５３．２）は、存在すれば、固定電位に維持され、外側の変調ゲート５２．１
、５２．２（又は５２．３、５２．４）は、平衡させて変調される。その後、光
学的に発生して電荷キャリアが、変調ゲート５２．１、５２．２（又は５２．３
、５２．４）下の実際の電位勾配に応じて、近接する格納ゲート５４．１、５４
．２（又は５４．３、５４．４）に分配される。格納ゲート５４．１、５４．２
（又は５４．３、５４．４）は、追加の輸送ゲート５５により互いに隔離される
。１つのピクセル５０．１内にある２つの変調ゲート対５２．１、５２．２及び
５２．３、５２．４は、互いに９０°の位相差で動作されるため、一方の対５２
．１、５２．２は、同位相部分を蓄積し、他方の対５２．３、５２．４は、直角
位相部分を蓄積する。ピクセル５０．１内の各ゲートは、個々に制御可能であり
、すべてのピクセル５０．１、５０．２、…はパラレルに動作される。

【００６７】センサは、フレーム転送ＣＣＤとして実現される。光にアクセス可能である第
１の部分的に感光性のあるエリア５６は、蓄積用のロックインＣＣＤアレイとし
て作用し、第２の光保護されたエリア５７は、格納用のメモリＣＣＤアレイとし
て作用する。したがって、ピクセルゲートは、３相ＣＣＤアレイのように動作し
て、格納ＣＣＤ５７に画像を転送する。その後、これは、さらなる光信号のひず
みから保護されて読み出される。読み出し中、次の画像が蓄積される。第１のエ
リア５６から第２のエリア５７への画像転送中、スメアーが起こる場合がある。
しかしながら、１つのピクセル５０．１（５０．２、…）に属するすべてのサン
プリング点が同じ寄生のオフセット電荷を蓄積するため、測定された位相結果に
深刻な影響を与えない。さらに、単色光源又は狭い帯域フィルタと組み合わせた
制限されたスペクトル帯域幅を有する光源を使用することにより、背景照明及び
スメアー効果が効率的に提言する（能動照明は、格納ＣＣＤ５７に画像をシフト
中に「オフ」に切り換えられる）。

【００６８】従来のＣＣＤのように、露出過度のピクセルの電荷キャリアが隣接するピクセ
ル情報を妨げないように、非反射防止構造体が組み合わされる。さらに、第１の
エリア５６の上部にある電荷ダンプ拡散５８により、寄生電荷を取り除くことが
できる。ＣＣＤゲートの寸法は、正方形のピクセル５０．１、５０．２、…を得
る（すなわち、ゲートの幅が長さの約１２倍になる）ように優先的に選択される
。

【００６９】提案された構造体は、新しい変調ピクセル原理と確立されたフレーム転送ＣＣ
Ｄ原理との好適な組み合わせである。

【００７０】（Ｂ）ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤイメージャとしての具現化ピクセルは、アクティブピクセルの概念とともにＣＭＯＳ／ＣＣＤ技術でも実
現される。ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤの具現化は、各ピクセルが個々にアドレス
され読み出され、反射防止の問題又はスメアーの問題が生じないため、単一ＣＣ
Ｄの具現化より好適であるように見える。図５から７に、ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／Ｃ
ＣＤ技術で実現される３つの異なる実施形態が示されている。

【００７１】図５は、ピクセル５０当たり１つの読み出しステージしかもたない実施形態を
示す。単一のサンプリング点は、従来のＣＣＤラインのようなＣＣＤゲートを動
作させることにより連続して読み出しノードに転送される。この転送中、さらな
る電荷が光学的に発生しないことに注目されたい。

【００７２】ピクセル５０は、リセット用のダンプゲート５９及びダンプ拡散６０と、読み
出し用のＯＵＴゲート６１及びセンス拡散６２を含む。ピクセル５０は、アドレ
ス可能なピクセル内ＡＰＳ読み出し回路７０を含む。

【００７３】図６及び図７は、ピクセル５０当たり２つの読み出しステージ７０．１、７０
．２を有する実施形態を示す。この場合、２つのセンス拡散６２．１、６２．２
（又はそれぞれ６２．３、６２．４）は、２つの側からアクセス可能な１つのセ
ンスノード６３．１（又は６３．２）に短絡させられる。これにより、感光ＣＣ
Ｄゲートを介してサンプリング値を移動させることなく、読み出しステージ当た
り２つのサンプリング点を読み出すことができる。確かに、センス拡散６２．１
から６２．４は、より大きな静電容量（因数２未満）と、より悪い変換率（電子
当たりの電圧増加）を得るが、この欠点は耐え得るものである。言及すべきこと
は、ピクセル５０当たり２つの読み出しステージ７０．１、７０．２を使用する
ことによる固定パターンノイズが問題ないことである。これは、（３）式の評価
アルゴリズムにおいて平衡化モードのサンプリング点が減算されたためである。
固定パターンノイズは、主に、オフセット部分をピクセル値に付加する。このオ
フセットは、減算後になくなる。これを、「１対のオフセットフリー電荷蓄積」
と呼ぶ。

【００７４】以下、ＴＯＦ測距システムを動作するためのさまざまな方法について記載する
。

【００７５】図８及び図９は、先行技術によるＴＯＦ測距システムの動作原理を示す。変調
された光源（又は送信機）１０１は、通常、検出器（又は受信機）１０３の付近
に配置される。照明された物体又は目標１０２の光出力密度が、照明源１０１と
目標１０２間の距離Ｌの２乗に従って減少するため、検出器１０３での受信強度
Ｉ_recも、目標距離Ｌの２乗に従って減少する。光パルス１０４が伝送されると
、受信機１０３のスイッチ１０５が開く。スイッチ１０５は、光パルス１０４が
終了すると閉じる。受信機１０３に蓄積された光の量は、スイッチ１０５のオン
時間により規定された時間ウィンドウ１０７と、受けた光パルス１０４のオン時
間の遅延時間ウィンドウ１０６の重なり合いに依存する。スイッチ１０５のオン
時間とパルス幅の両方は、同じ長さＴをもつように選択される。したがって、距
離がゼロ（Ｌ＝０）の目標１０２は、光パルス１０４の全量を受け、完全な光パ
ルス１０４が蓄積される。光源１０１から遠くに離れた目標１０２は、光パルス
１０４の一部分のみを蓄積する。パルス幅Ｔと光速度ｃの積の半分により規定さ
れた光パルス１０４の伝播範囲内の距離Ｌ＜Ｌ_maxのみが測定される。受光した
光の量は、図９に示されているように、発光能動照明源１０１までの目標の距離
Ｌの２乗に従って減少する。先行技術のシャッタ動作により、蓄積された受信信
号がさらに距離に依存して減衰する。

【００７６】図１０及び図１１に、本発明の一つの態様による第１の動作モードが示されて
いる。「逆シャッタ動作」と呼ばれるこの方法によれば、スイッチ１０５は、光
パルス伝送の終了時又はそれ以降に開始される。レンジカメラから遠くに離れる
目標１０２は、レンジカメラ付近の目標１０２より光パルス１０４の長い周期を
蓄積する。距離Ｌの２乗に比例する拡散反射目標１０２からの後方散乱光の減衰
とともに（ランベルト反射目標と仮定）、光パルスの結果的に得られる蓄積され
た信号シェアは、目標１０２の距離Ｌに対して線形的に減少するのみである（図
１１を参照）。

【００７７】図１２及び図１３は、本発明の一つの態様による第２の動作モードを示す。こ
の方法は、方形パルスの代わりに下降傾斜パルス１０４を使用し、図１０及び図
１１に関して説明した「逆シャッタ動作」とこの動作とを組み合わせる。これに
より、蓄積された信号は、目標１０２がランベルトリフレクタであれば、目標の
距離Ｌに依存せず、その軽減率にのみ依存する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置のピクセルの基本的な概念を示す。

【図２】本発明による装置を示す。

【図３】関連するマイクロレンズとともに図２の装置のピクセルを示す。

【図４】ＣＣＤ技術において実現される本発明の実施形態を示す。

【図５】ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤ技術において実現される本発明の３つの異なる実施
形態を示す。

【図６】ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤ技術において実現される本発明の３つの異なる実施
形態を示す。

【図７】ＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤ技術において実現される本発明の３つの異なる実施
形態を示す。

【図８】先行技術によるパルス状のＴＯＦ測距方法の原理を示す。

【図９】先行技術によるパルス状のＴＯＦ測距方法の原理を示す。

【図１０】本発明によるパルス状のＴＯＦ測距方法の第１の実施形態の原理を示す。

【図１１】本発明によるパルス状のＴＯＦ測距方法の第１の実施形態の原理を示す。

【図１２】本発明によるパルス状のＴＯＦ測距方法の第２の実施形態の原理を示す。

【図１３】本発明によるパルス状のＴＯＦ測距方法の第２の実施形態の原理を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 31/0232 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ (72)発明者ロベルト、ランゲスイス国チューリヒ、ザーレンバッハシュトラーセ、11 Ｆターム(参考） 2G065 AA04 AA11 AB02 AB04 AB05 AB14 AB24 AB28 BA04 BA06 BA09 BA33 BA34 BB06 BB15 BB27 BC09 BC13 BC16 BC22 BC33 CA05 DA15 DA20 4M118 AB02 AB03 BA10 CA02 CA08 FA06 GD03 GD04 5F088 BB03 BB06 EA03 EA04 JA12 JA20 5J084 AA05 AB01 AB07 AB17 AD01 BA36 BA38 BB10 CA20 CA55 DA01 DA07 DA08 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次元又は２次元配列のピクセル（５０）を含み、ピクセル（５０）が、入射電磁放射を電気信号に変換する少なくとも２つの要素（５１．１、５１．
２）を含み、各変換要素（５１．１、５１．２）が、前記電気信号を格納する少なくとも１つの要素（５４．１から５４．４）に関
連し、前記少なくとも１つの格納要素（５４．１から５４．４）が、入射電磁放
射にアクセス不能又は無感応である、時間的に変調された電磁波を空間的に分解
して光検出し復調するための装置において、ピクセル（５０）は、ピクセル（５０）に入射する電磁放射を空間的に平均化
し、平均化された電磁放射をピクセル（５０）の前記変換要素（５１．１、５１
．２）に均等に分配する光学要素（４１）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】前記光学要素（４１）は、屈折及び／又は回折光学要素を含む請求項１に記載
の装置。
【請求項３】ピクセル（５０）は、２つの変換要素（５１．１、５１．２）を有する請求項
１又は２に記載の装置。
【請求項４】各変換要素（５１．１）は、２つの格納要素（５４．１、５４．２）と関連す
る請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】ピクセル（５０）の前記配列は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ−ＡＰＳ／ＣＣＤ技術に
おいて実現される請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】（ａ）電磁放射を１次元又は２次元配列のピクセル（５０）に衝突させるステ
ップと、（ｂ）少なくとも２つの変換要素（５１．１、５１．２）において、ピクセル
（５０）に入射する電磁放射を少なくとも２つの電気信号に変換するステップと
、（ｃ）少なくとも１つの格納要素（５４．１から５４．４）に、前記少なくと
も２つの電気信号のそれぞれを格納するステップとを含む、時間的に変調された
電磁波を空間的に分解して光検出し復調するための方法において、ステップ（ｃ）の前に、ピクセル（５０）に入射する電磁放射は空間的に平均
化され、平均化された電磁放射はピクセル（５０）の前記変換要素（５１．１、
５１．２）に均等に分配されることを特徴とする方法。
【請求項７】ピクセル（５０）の２つの変換要素（５１．１、５１．２）は、互いに９０°
位相シフトして動作される請求項６に記載の方法。
【請求項８】各ピクセル（５０）は、個々にアドレスされ読み出される請求項６又は７に記
載の方法。
【請求項９】第１の制限された時間間隔の間、パルス状の電磁放射（１０４）を放出するた
めの手段（１０１）と、第２の制限された時間間隔（１０７）の間、入射電磁放射を検出するための、
好ましくは請求項１から５のいずれか１項に記載の手段（１０３）とを含む、前
記装置と物体（１０２）との間の距離（Ｌ）を決定するための装置において、前記第１及び第２の時間間隔が重複しないように、前記放出手段（１０１）及
び検出手段（１０３）を制御するための手段（１０５）を備えたことを特徴とす
る装置。
【請求項１０】前記制御手段（１０５）は、前記第１及び第２の時間間隔が本質的に同じ持続
時間（Ｔ）を有するものである請求項９に記載の装置。
【請求項１１】前記制御手段（１０５）は、前記第２の時間間隔が、前記第１の時間間隔が終
了したときに始まるものである請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】前記放出手段（１０１）は、方形パルス又は下降傾斜パルスを放出するための
ものである請求項９から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】前記検出手段（１０３）の感度及び／又は前記パルス（１０４）の形は、それ
らの結果が時間に応じて線形的に減少するように選択されるものである請求項９
から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】第１の制限された時間間隔の間、測定システムから物体（１０２）へ電磁放射
のパルス（１０４）を放出するステップと、前記物体から前記電磁放射の少なくとも一部を反射及び／又は散乱するステッ
プと、第２の制限された時間間隔（１０７）の間、前記物体（１０２）から反射及び
／又は散乱された電磁放射を検出する、好ましくは請求項６から８のいずれか１
項に記載のステップとを含む前記測定システムと前記物体（１０２）との間の距
離（Ｌ）を決定するための方法において、前記第１及び前記第２の時間間隔が重複しないことを特徴とする方法。
【請求項１５】前記第１及び前記第２の時間間隔は、本質的に同じ持続時間（Ｔ）を有する請
求項１４に記載の方法。
【請求項１６】前記第２の時間間隔は、前記第１の時間間隔が終了するときに始まる請求項１
４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】前記パルス（１０４）は、方形パルス又は下降傾斜パルスである請求項１４か
ら１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】検出感度及び／又は前記パルスの形は、それらの結果が時間に応じて線形的に
減少するように選択されるものである請求項１４から１７のいずれか１項に記載
の方法。