JP2011013138A - 画像センサとその画像センサに用いられる受光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像センサ100は、照射装置20と撮像装置40と演算装置60を備えている。照射装置20は、第1波長光を照射する第1光源22と、第2波長光を照射する第2光源を有する。演算装置60は、少なくとも第1波長光が照射装置20から対象物で反射して撮像装置40に到達するまでの距離に基づいて距離画像データを演算する。演算装置60はさらに、対象物における第1波長光の第1反射光の反射特性と対象物における第2波長光の第2反射光の反射特性の差に基づいて部位判別画像データを演算する。
【選択図】図1
Description
ここで、「時間」とは、ある開始時刻から他の終了時刻までの間をいう。「時間が異なる」とは、開始時刻と終了時刻の少なくとも一方が異なることをいう。「時間が同一」とは、開始時刻及び終了時刻の双方が一致することをいう。また、ここでいう「時間」には、連続的なものだけでなく、断続的なものも含む。
上記の画像センサでは、撮像装置の第1電荷蓄積部に蓄積された電荷量が、第1距離画像データを演算するための情報として用いられるとともに、部位判別画像データを演算するための情報としても用いられる。このため、撮像装置の第1電荷蓄積部は、第1距離画像データを取得するために活用されるとともに、部位判別画像データを取得するためにも活用される。撮像装置の第1電荷蓄積部を共有させることによって、画像センサ及び画像センサ用の受光装置が簡素化される。また、第1電荷蓄積部に蓄積された電荷量が第1距離画像データ及び部位判別画像データの演算用の情報として用いられるので、距離画像データ及び部位判別画像データの演算用にそれぞれ電荷を蓄積する場合に比べて、第1距離画像データ及び部位判別画像データの取得に要する時間が短縮される。
上記画像センサでは、第1波長光を用いて第1距離画像データを取得するとともに、第2波長光を用いても第2距離画像データを取得する。例えば、第1波長光を用いて得られた第1距離画像データと第2波長光を用いて得られた第2距離画像データのいずれか一方を状況に応じて選択することにより、より正確な距離画像データを得ることが可能になる。あるいは、第1波長光を用いて得られた第1距離画像データと第2波長光を用いて得られた第2距離画像データを合成させることにより、より高精度な距離画像データを取得することが可能になる。
照射光と反射光の時間差及び位相差は、対象物までの距離に応じて変動する。対象物までの距離が短い場合(近距離の場合)は、照射光と反射光の時間差及び位相差が小さい。一方、対象物までの距離が長い場合(遠距離の場合)は、照射光と反射光の時間差及び位相差が大きい。このため、近距離に存在する対象物の距離画像データを取得するためには、その時間差及び位相差に応じた電荷の蓄積タイミングが望ましく、遠距離に存在する対象物の距離画像データを取得するためには、その時間差及び位相差に応じた電荷の蓄積タイミングが望ましい。
上記の画像センサでは、対象物までの距離に応じて、演算に用いるデータを使い分けることにより、高精度で正確な距離画像データを取得することが可能になる。
本願明細書で開示される画像センサでは、異なる波長の第1波長光と第2波長光を利用する。このため、選択透過用の光学フィルタを用いない場合、受光素子で受光される2つの第1波長光と第2波長光が干渉しないようにするために、第1波長光を照射するタイミングと第2波長光を照射するタイミングを大きくずらす必要がある。
これに対し、光学フィルタを用いると、第1波長光を照射するタイミングと第2波長光を照射するタイミングをずらす必要がない。この結果、上記画像センサでは、より短時間で画像データを取得することが可能になる。
(第1特徴) 照射装置は、第1光源と第2光源を有する。第1光源は、第1波長の第1波長光を照射する。第2光源は、第1波長とは異なる第2波長の第2波長光を照射する。
(第2特徴) 第1光源は、パルス変調された第1波長光を照射する。第2光源は、パルス変調された第2波長光を照射する。
(第3特徴) 撮像装置は、アレイ状に配置された複数の受光部を有する。受光部は、受光素子と、電荷蓄積部と、受光素子と電荷蓄積部を接続するスイッチング素子を有する。
(第4特徴) 受光素子と電荷蓄積部の間のスイッチング素子は、第1波長光又は第2波長光が発光するタイミングに連動して制御される。
(第5特徴) 受光素子と電荷蓄積部の間のスイッチング素子は、第1波長光又は第2波長光が発光するタイミングに同期して、パルス変調されたゲート信号によって制御される。
・髪:870nmにおける反射率<970nmにおける反射率
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
22:第1光源
24:第2光源
30:制御装置
40:撮像装置
42:受光部
44a,44b,44c,44d:受光素子
46a,46b,46c,46d:電荷蓄積部
48A,48B:バンドパスフィルタ
50:記憶装置
60:演算装置
70:データベース
80:受光装置
Claims (6)
- 距離画像データと部位判別画像データを取得する画像センサであって、
第1波長の第1波長光と、第1波長と異なる第2波長の第2波長光とを対象物に照射する照射装置と、
対象物で反射した第1波長光の第1反射光に応じた電荷量を蓄積するとともに、対象物で反射した第2波長光の第2反射光に応じた電荷量を蓄積する撮像装置と、
前記撮像装置に蓄積された電荷量に基づいて、距離画像データと部位判別画像データを演算する演算装置と、を備えており、
前記演算装置は、少なくとも第1波長光が照射装置から対象物で反射して撮像装置に到達するまでの距離に基づいて距離画像データを演算するとともに、対象物における前記第1反射光の反射特性と対象物における前記第2反射光の反射特性に基づいて部位判別画像データを演算する画像センサ。 - 前記撮像装置は、第1時間における第1反射光に応じた電荷量を蓄積する第1電荷蓄積部と、第2時間における第1反射光に応じた電荷量を蓄積する第2電荷蓄積部と、第3時間における第2反射光に応じた電荷量を蓄積する第3電荷蓄積部と、を少なくとも有しており、
前記演算装置は、第1電荷蓄積部に蓄積された電荷量と第2電荷蓄積部に蓄積された電荷量に基づいて第1距離画像データを演算するとともに、第1電荷蓄積部に蓄積された電荷量と第3電荷蓄積部に蓄積された電荷量に基づいて部位判別画像データを演算し、
前記第1時間と前記第2時間が異なることを特徴とする請求項1に記載の画像センサ。 - 前記撮像装置は、第4時間における第2反射光に応じた電荷量を蓄積する第4電荷蓄積部をさらに有しており、
前記演算装置は、第3電荷蓄積部に蓄積された電荷量と第4電荷蓄積部に蓄積された電荷量に基づいて第2距離画像データを演算し、
前記第3時間と前記第4時間が異なることを特徴とする請求項2に記載の画像センサ。 - 前記第1距離画像データと前記第2距離画像データは、一方が近距離に存在する対象物の距離画像データに用いられ、他方が遠距離に存在する対象物の距離画像データに用いられることを特徴とする請求項3に記載の画像センサ。
- 前記撮像装置は、第1波長を選択的に透過させる光学フィルタを介して反射光を受光するとともにその反射光を電荷に変換する第1受光素子と、第2波長を選択的に透過させる光学フィルタを介して反射光を受光するとともにその反射光を電荷に変換する第2受光素子を有し、
第1電荷蓄積部と第2電荷蓄積部は、第1受光素子で変換された電荷を蓄積し、
第3電荷蓄積部は、第2受光素子で変換された電荷を蓄積することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の画像センサ。 - 異なる波長の波長光を利用して、距離画像データと部位判別画像データを取得する画像センサに用いられる受光装置であって、
対象物で反射した第1波長の光の第1反射光に応じた電荷量を蓄積するとともに、対象物で反射した第2波長の光の第2反射光に応じた電荷量を蓄積する撮像装置と、
前記撮像装置に蓄積された電荷量に基づいて、距離画像データと部位判別画像データを演算する演算装置と、を備えており、
前記演算装置は、少なくとも第1波長の光が照射装置から対象物で反射して撮像装置に到達するまでの距離に基づいて距離画像データを演算するとともに、対象物における第1反射光の反射特性と対象物における第2反射光の反射特性に基づいて部位判別画像データを演算する受光装置。
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