JP2012215481A - 測距システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照射装置と固体撮像装置と演算部とを備える測距システムであって、前記固体撮像装置は、第1照射タイミングで照射された照射光の反射光を第1受光期間で受光し、第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた光電子数とを用いて前記測距対象までの距離を算出し、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、前記第3受光期間は前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が一定となる時間である。
【選択図】図11
Description
I≡(VQb−VQa)/Δt ・・・数式1
(Qrc−Qra)/I=[(I×T)−(I×ΔT+C)]/I=T−(ΔT+C/I) ・・・数式2
(Qrc−Qrb)/I=[(I×T)−(I×ΔT+I×Δt+C)]/I=T−(ΔT+Δt+C/I) ・・・数式3
ΔT=T−(VQc−VQa)/I−C/I ・・・数式4
で表すことができる。(Qrc−Qra)を(Qc−Qa)に置き換えることができる理由としては、第3受光期間で得られた光電子数Qcは、反射光Lr成分の光電子数Qrcと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第1受光期間で得られた光電子数Qaは、反射光Lr成分の光電子数Qraと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第1受光期間と第3受光期間の長さは共に時間Tであることから、光電子数Qcから光電子数Qaを減算すると、環境光Ls成分は除去され、結果的に、(Qc−Qa)=(Qrc−Qra)となるからである。
ΔT=T−Δt−(VQc−VQb)/I−C/I ・・・数式5
で表すことできる。(Qrc−Qrb)を(Qc−Qb)に置き換えることができる理由としては、第3受光期間で得られた光電子数Qcは、反射光Lr成分の光電子数Qrcと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第2受光期間で得られた光電子数Qbは、反射光Lr成分の光電子数Qrbと、環境光Ls成分の光電子数との合算であり、第2受光期間と第3受光期間の長さは共に時間Tであることから、光電子数Qcから光電子数Qbを減算すると、環境光Ls成分は除去され、結果的に、(Qc−Qb)=(Qrc−Qrb)となるからである。
(Qa−Qc)/I=[(I×ΔT+C)+Qc−Qc]/I=ΔT+C/I ・・・数式6
(Qb−Qc)/I=[(I×ΔT+I×Δt+C)+Qc−Qc]/I=ΔT+Δt+C/I ・・・数式7
Qa、Qcは、VQa、VQcに等価することができるので、ΔTは、数式6を用いて、
ΔT=(VQa−VQc)I−C/I ・・・数式8
で表すことができる。また、Qb、Qcは、VQb、VQcに等価することができるので、ΔTは、数式7を用いて、
ΔT=(VQb−VQc)/I−Δt−C/I ・・・数式9
で表すことができる。
14…撮像部 16…演算部
18…制御部 20…電源
22…第2電源 28…固体撮像装置
30…単位画素 32…画素アレイ
34…画素駆動回路 44…ゲート駆動回路
100…受光装置 102…p型半導体基板
104…光電変換素子 106…光電子振分部
108…光電子排出部 110…フォトゲート
112…第1転送部 114…光電子保持部
116…第2転送部 118…浮遊拡散層
120…第1転送ゲート 122…保持ゲート
124…第2転送ゲート 126…リセット用トランジスタ
130…信号読出用トランジスタ 132…信号読出線
134…選択用トランジスタ 140…第3転送部
142…拡散層 144…第3転送ゲート
160…コンデンサ 162…発光素子
164…FET
Claims (8)
- 測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、
前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、被写体までの距離を計測する演算部と、
を備え、
前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、
前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、
前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた前記光電子数とを用いて、前記測距対象までの距離を算出し、
前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、
前記第3受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が一定となる時間である
ことを特徴とする測距システム。 - 測距対象に対して発光強度が一定となる期間を有する照射光を照射する照射装置と、
前記照射装置が照射した前記照射光の反射光を、該反射光の照射タイミングに対して予め決められた受光期間で受光する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の受光により得られた光電子数を用いて、被写体までの距離を計測する演算部と、
を備え、
前記照射装置は、第1照射タイミングと第2照射タイミングとで前記照射光を所定時間照射し、
前記固体撮像装置は、前記第1照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第1受光期間で受光し、前記第2照射タイミングで照射された前記照射光の前記反射光を第2受光期間でそれぞれ受光するとともに、前記第1照射タイミング又は前記第2照射タイミングに対して予め決められた第3受光期間で受光し、
前記演算部は、前記第1受光期間〜前記第3受光期間で得られた前記光電子数とを用いて、前記測距対象までの距離を算出し、
前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記固体撮像装置に到達する前記反射光の強度が減少してから該反射光の前記固体撮像装置への到達が終了するまでの時間を含み、且つ、前記所定時間以下の時間であり、
前記第3受光期間は、前記反射光が前記固体撮像装置に到達しない時間である
ことを特徴とする測距システム。 - 請求光1又は2に記載の測距システムであって、
前記演算部は、前記第1受光期間で得られた前記光電子数と、前記第2受光期間で得られた前記光電子数とから、前記反射光の強度を求め、前記第1受光期間又は前記第2受光期間で得られた前記光電子数と、前記第3受光期間で得られた前記光電子数と、該求めた前記反射光の強度とから、前記照射光を照射してから、前記反射光が前記固体撮像装置に到達するまでの時間を示す時間情報を求めることで、前記測距対象までの距離を算出する
ことを特徴とする測距システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の測距システムであって、
前記照射装置が照射する照明光は、パルス光であり、
前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、前記反射光が前記固体撮像装置に到達してから前記所定時間経過後のタイミングを含む期間である
ことを特徴とする測距システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の測距システムであって、
前記照射装置は、交互に前記第1照射タイミングと前記第2照射タイミングとで前記照射光を照射し、
前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、所定の周期で到来し、
前記第2照射タイミングは、前記第1照射タイミングと位相が半周期と一定時間ずれており、
前記第2受光期間は、前記第1受光期間と位相が半周期ずれている
ことを特徴とする測距システム。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の測距システムであって、
前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とは、予め決められた測距検知範囲に基づいて決められている
ことを特徴とする測距システム。 - 請求項6に記載の測距システムであって、
予め決められた前記測距検知範囲を複数有し、
複数の前記測距検知範囲に対応して、前記第1照射タイミング及び前記第2照射タイミングと、前記第1受光期間〜前記第3受光期間とが複数決められている
ことを特徴とする測距システム。 - 請求項7に記載の測距システムであって、
前記複数の測距検知範囲の前記第1照射タイミング、及び、前記第2照射タイミングは、互いに一定時間の2倍だけ位相がずれており、
前記複数の測距検知範囲の前記第1受光期間及び前記第2受光期間は、互いに位相がずれていない
ことを特徴とする測距システム。
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