JP2017190978A - Distance sensor, electronic device, and manufacturing method for electronic device - Google Patents

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Hiromoto Yamamoto
浩誠 山本
達矢 北村
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達矢 北村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distance sensor for measuring distance to a target object, which is capable of minimizing erroneous distance measurements caused by interference with other distance sensors.SOLUTION: A distance sensor 1 includes a light source 2, a light receiver 3, and a controller 40. The light source emits light toward a target object. The light receiver receives the light in synchronization with emission of the light by the light source and accumulates the amount of received light. The controller controls the light source and the light receiver to generate distance information indicative of a distance to the target object based on the amount of light received during every predetermined period of time. The predetermined period comprises a predetermined number of accumulation periods (Ta), each representing a period during which the light receiver accumulates the amount of received light in response to emission of the light by the light source. The distance sensor also includes a period setting unit 40b configured to modify length of the accumulation period such that a total period of the predetermined number of accumulation periods is shifted by one accumulation period or longer after the modification of length of the accumulation period.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、距離センサ、距離センサを備えた電子機器、および電子機器の製造方法に関する。   The present invention relates to a distance sensor, an electronic device including the distance sensor, and a method for manufacturing the electronic device.

対象物までの距離を測定する距離センサに、対象物を含む物体に光を照射して反射光の伝播期間に基づき距離を測定するTOF(Time-Of-Flight)方式を用いる距離センサがある。距離センサにおいては、機器間で動作干渉を起こす可能性を低減するための技術が提案されている。   As a distance sensor that measures a distance to an object, there is a distance sensor that uses a TOF (Time-Of-Flight) method that measures light based on a propagation period of reflected light by irradiating an object including the object. In the distance sensor, a technique for reducing the possibility of causing operation interference between devices has been proposed.

例えば、特許文献1は、車の車間距離センサのような使用環境において、装置間の干渉確率を低減することを目的とした距離測定装置を開示している。特許文献1の距離測定装置は、測距開始信号を、基準クロックに同期したランダムな長さの第1の遅延時間だけ遅延させる第1の遅延手段と、更に基準クロックの周期以下の第2の遅延時間だけ遅延させる第2の遅延手段とを有する。特許文献1の距離測定装置では、干渉確率を低減させるために、光パルスの送信は第1及び第2の遅延手段による遅延測距開始信号によって行い、受信信号のサンプリングは第1の遅延手段による遅延測距開始信号と共に開始している。   For example, Patent Document 1 discloses a distance measuring device that is intended to reduce the probability of interference between devices in a use environment such as an inter-vehicle distance sensor. The distance measuring device of Patent Document 1 includes a first delay unit that delays a distance measurement start signal by a first delay time having a random length synchronized with the reference clock, and a second delay that is equal to or less than the period of the reference clock. Second delay means for delaying by the delay time. In the distance measuring device of Patent Document 1, in order to reduce the probability of interference, transmission of an optical pulse is performed by a delayed ranging start signal by the first and second delay means, and the received signal is sampled by the first delay means. It starts with a delayed ranging start signal.

特開平7−325153号公報JP 7-325153 A

本発明は、対象物までの距離を測定する距離センサにおいて、距離センサ間の干渉による距離の誤測定を抑制することができる距離センサを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a distance sensor that can suppress erroneous measurement of distance due to interference between distance sensors in a distance sensor that measures a distance to an object.

本発明に係る距離センサは、光源部と、受光部と、制御部とを備える。光源部は、対象物に対して光を出射する。受光部は、光源部による光の出射に同期して光を受光し、受光量を蓄積する。制御部は、光源部及び受光部を制御して、所定期間毎に受光量に基づき対象物までの距離を示す距離情報を繰り返し生成する。所定期間は、光源部による光の出射に応じて受光部が受光量を蓄積する周期である蓄積周期を所定数の複数回、含む。距離センサは、さらに、蓄積周期を所定数分の合計期間が、蓄積周期の長さの変更前後において蓄積周期の1周期分以上ずれるように、蓄積周期の長さを変更する周期設定部を備える。   The distance sensor according to the present invention includes a light source unit, a light receiving unit, and a control unit. The light source unit emits light to the object. The light receiving unit receives light in synchronization with light emission from the light source unit, and accumulates the amount of received light. The control unit controls the light source unit and the light receiving unit to repeatedly generate distance information indicating the distance to the object based on the amount of received light for each predetermined period. The predetermined period includes a predetermined number of times that is an accumulation cycle, which is a cycle in which the light receiving unit accumulates the amount of received light according to the emission of light by the light source unit. The distance sensor further includes a cycle setting unit that changes the length of the accumulation cycle such that the total period of the accumulation cycle is shifted by one cycle or more of the accumulation cycle before and after the change of the length of the accumulation cycle. .

本発明に係る距離センサによると、蓄積周期の所定数分の合計期間が蓄積周期の1周期分以上ずれるように、蓄積周期の長さが変更される。これにより、対象物までの距離を測定する距離センサにおいて、距離センサ間の干渉による距離の誤測定を抑制することができる。   According to the distance sensor of the present invention, the length of the accumulation cycle is changed so that the total period of the predetermined number of accumulation cycles is shifted by one cycle or more of the accumulation cycle. Thereby, in the distance sensor that measures the distance to the object, erroneous measurement of the distance due to interference between the distance sensors can be suppressed.

本発明の実施形態1に係る距離センサの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the distance sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 距離センサにおける受光部の画素回路の構成例を示す模式図Schematic diagram showing a configuration example of the pixel circuit of the light receiving unit in the distance sensor 距離センサにおけるパルス光の出射と受光の動作タイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing operation timing of emission and reception of pulsed light in distance sensor 実施形態1の距離センサにおける距離の計算方法を説明するための模式図Schematic diagram for explaining a distance calculation method in the distance sensor according to the first embodiment. 実施形態1に係る距離センサによる距離画像の生成動作を説明するための図The figure for demonstrating the production | generation operation | movement of the distance image by the distance sensor which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1における複数の距離センサ間の干渉を説明するための図The figure for demonstrating the interference between the several distance sensors in Embodiment 1. FIG. 非干渉フレームにおける距離センサの動作タイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing operation timing of distance sensor in non-interfering frame 干渉フレームにおける距離センサの動作タイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing the operation timing of the distance sensor in the interference frame 実施形態1に係る距離画像生成処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the distance image generation process which concerns on Embodiment 1. 距離センサにおける蓄積周期テーブルを説明するための図The figure for demonstrating the accumulation cycle table in a distance sensor 距離画像生成処理における距離センサの動作タイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing the operation timing of the distance sensor in the distance image generation process 蓄積周期の変更前後の距離センサの測定結果を示すグラフGraph showing the measurement results of the distance sensor before and after the change of the accumulation cycle 実施形態2に係る電子機器の構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic device according to a second embodiment. 実施形態3に係る距離センサの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the distance sensor which concerns on Embodiment 3. 実施形態3に係る距離センサの距離の計算方法を説明するための図The figure for demonstrating the calculation method of the distance of the distance sensor which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施形態3に係る距離センサの動作を示す波形図Waveform diagram showing the operation of the distance sensor according to the third embodiment 実施形態3における複数の距離センサ間の干渉を説明するための図The figure for demonstrating the interference between the several distance sensors in Embodiment 3. FIG. 実施形態3に係る距離センサの蓄積周期の変更前後の動作を示す波形図The wave form diagram which shows the operation | movement before and behind the change of the accumulation cycle of the distance sensor which concerns on Embodiment 3. FIG.

以下、添付の図面を参照して本発明に係る距離センサ、及び距離センサを備えた電子機器、並びに電子機器の製造方法について説明する。   Hereinafter, a distance sensor according to the present invention, an electronic device including the distance sensor, and a method for manufacturing the electronic device will be described with reference to the accompanying drawings.

各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。実施形態2以降では実施形態1と共通の事項についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。   Each embodiment is an exemplification, and needless to say, partial replacement or combination of configurations shown in different embodiments is possible. In the second and subsequent embodiments, description of matters common to the first embodiment is omitted, and only different points will be described. In particular, the same operational effects by the same configuration will not be sequentially described for each embodiment.

(実施形態1)
1.構成
実施形態1に係る距離センサの構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態1に係る距離センサの構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
1. Configuration The configuration of the distance sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the distance sensor according to the first embodiment.

本実施形態に係る距離センサ1は、図1に示すように、光源部2と、受光部3と、TOF信号処理部4とを備える。距離センサ1は、間接TOF方式などの測定方式において距離を測定するセンサモジュールである。距離センサ1は、光源部2から光を出射し、対象物5からの反射光を受光部3で受光して、TOF信号処理部4において対象物5までの距離を示す距離画像を生成する。間接TOF方式は、反射光の受光を時分割で複数回行い、得られた複数の受光量を比較することによって対象物までの距離を測定する方式である。   As shown in FIG. 1, the distance sensor 1 according to the present embodiment includes a light source unit 2, a light receiving unit 3, and a TOF signal processing unit 4. The distance sensor 1 is a sensor module that measures a distance in a measurement method such as an indirect TOF method. The distance sensor 1 emits light from the light source unit 2, receives reflected light from the object 5 by the light receiving unit 3, and generates a distance image indicating the distance to the object 5 in the TOF signal processing unit 4. The indirect TOF method is a method in which reflected light is received a plurality of times in a time-sharing manner, and the distance to the object is measured by comparing the obtained amounts of received light.

距離センサ1は、対象物5として例えばユーザの手や指までの距離を示す距離画像を生成する。距離センサ1は、例えば、モバイル端末などの情報端末装置に搭載される。距離センサ1は、搭載された情報端末装置の動作を制御するコントローラ6ととともに、情報端末装置におけるユーザインタフェースシステムを構成する。ユーザインタフェースシステムにおいて、コントローラ6は、距離センサ1からの距離画像に基づき、ユーザの手や指の動きによるジェスチャー操作などのユーザの操作を検出する。このような検出を可能にするために、距離センサ1は、例えば距離2000mm以内の検出レンジにおいて距離画像をコントローラ6に出力する。距離センサ1が搭載される情報端末装置は、スマートフォンやタブレット端末、携帯電話などのモバイル端末であってもよいし、眼鏡型や時計型などのウェアラブル端末、ノート型PC、デジタルカメラ、携帯型ゲーム機などであってもよい。   The distance sensor 1 generates a distance image indicating the distance to the user's hand or finger, for example, as the object 5. The distance sensor 1 is mounted on an information terminal device such as a mobile terminal, for example. The distance sensor 1 and the controller 6 that controls the operation of the mounted information terminal device constitute a user interface system in the information terminal device. In the user interface system, the controller 6 detects a user operation such as a gesture operation by a user's hand or finger movement based on the distance image from the distance sensor 1. In order to enable such detection, the distance sensor 1 outputs a distance image to the controller 6 in a detection range within a distance of 2000 mm, for example. The information terminal device on which the distance sensor 1 is mounted may be a mobile terminal such as a smartphone, a tablet terminal, or a mobile phone, or a wearable terminal such as a glasses type or a watch type, a notebook PC, a digital camera, or a portable game. It may be a machine.

光源部2は、例えばLED(発光ダイオード)などの光源や、光源を駆動する駆動回路を備える。光源部2の光源は、例えば750nm以上1500nm以下の波長帯を有する光を発光する。光源部2は、タイミング生成部42からのタイミング信号に基づき、光源から光をパルス変調して出射する。以下、光源部2がパルス変調で出射する光を「パルス光」という。光源をLEDで構成することにより、光源部2の高速駆動が行い易い。光源部2は、光源としてLD(レーザダイオード)を備えてもよい。   The light source unit 2 includes a light source such as an LED (light emitting diode) and a drive circuit that drives the light source. The light source of the light source unit 2 emits light having a wavelength band of, for example, 750 nm to 1500 nm. Based on the timing signal from the timing generation unit 42, the light source unit 2 performs pulse modulation of light from the light source and emits it. Hereinafter, the light emitted from the light source unit 2 by pulse modulation is referred to as “pulse light”. By configuring the light source with LEDs, the light source unit 2 can be easily driven at high speed. The light source unit 2 may include an LD (laser diode) as a light source.

受光部3は、例えばCMOS(相補型金属酸化物半導体)イメージセンサ回路で構成される。受光部3は、マトリクス状に配置された複数の画素回路30を備える。複数の画素回路30は、750nm以上1500nm以下等の波長帯を含む光を受光する受光面を有し、それぞれ受光量を蓄積する。受光部3における画素回路30の構成については後述する。また、受光部3は、特に図示しないが、タイミング生成部42からのタイミング信号に基づき画素回路30を駆動する画素駆動回路や、画素回路30に蓄積された受光量のアナログ値をデジタル値にA/D(アナログ/デジタル)変換するA/D変換器等を備える。   The light receiving unit 3 is configured by, for example, a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensor circuit. The light receiving unit 3 includes a plurality of pixel circuits 30 arranged in a matrix. The plurality of pixel circuits 30 have a light receiving surface that receives light including a wavelength band such as 750 nm or more and 1500 nm or less, and each stores a received light amount. The configuration of the pixel circuit 30 in the light receiving unit 3 will be described later. Further, although not particularly illustrated, the light receiving unit 3 converts the analog value of the received light amount accumulated in the pixel drive circuit that drives the pixel circuit 30 based on the timing signal from the timing generation unit 42 or the pixel circuit 30 into a digital value A. An A / D converter for / D (analog / digital) conversion is provided.

TOF信号処理部4は、TOF方式において距離画像を生成するための種々の信号処理を行う回路を含み、制御部40と、基準クロック発生部41と、タイミング生成部42と、距離画像出力部43と、記憶部44とを含む。TOF信号処理部4は、例えば1つ又は複数の半導体集積回路チップで構成される。   The TOF signal processing unit 4 includes a circuit that performs various signal processing for generating a distance image in the TOF method, and includes a control unit 40, a reference clock generation unit 41, a timing generation unit 42, and a distance image output unit 43. And a storage unit 44. The TOF signal processing unit 4 is composed of, for example, one or a plurality of semiconductor integrated circuit chips.

TOF信号処理部4において、制御部40は、例えばASIC(特定用途向け集積回路)やFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)で構成される。制御部40は、距離センサ1の全体動作を制御し、例えばTOF信号処理部4に含まれる各種の回路を制御する。制御部40は、CPUやMPUで構成されてもよく、例えばソフトウェアと協働して所定の機能を実現するCPUであってもよい。制御部40は、距離演算部40aと、周期設定部40bとを備える。   In the TOF signal processing unit 4, the control unit 40 is configured by, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The control unit 40 controls the overall operation of the distance sensor 1, for example, controls various circuits included in the TOF signal processing unit 4. The control unit 40 may be configured by a CPU or MPU, for example, a CPU that realizes a predetermined function in cooperation with software. The control unit 40 includes a distance calculation unit 40a and a cycle setting unit 40b.

距離演算部40aは、四則演算等が可能な演算回路で構成される。距離演算部40aは、受光部3による反射光の検出結果に基づいて、受光した反射光の伝播期間に基づく距離を演算する。距離の計算方法については後述する。距離演算部40aは、距離の演算を画素毎に行い、例えば演算した画素毎の距離を示す距離データを記憶部44に記録する。距離演算部40aによって全画素分の距離データが演算されることにより、距離画像が生成される。距離演算部40aは、距離情報として距離画像を生成する距離情報生成部の一例である。   The distance calculation unit 40a is configured by an arithmetic circuit capable of performing four arithmetic operations. The distance calculation unit 40 a calculates a distance based on the propagation period of the received reflected light based on the detection result of the reflected light by the light receiving unit 3. A method for calculating the distance will be described later. The distance calculation unit 40a performs distance calculation for each pixel, and records distance data indicating the calculated distance for each pixel in the storage unit 44, for example. A distance image is generated by calculating distance data for all pixels by the distance calculation unit 40a. The distance calculation unit 40a is an example of a distance information generation unit that generates a distance image as distance information.

周期設定部40bは、例えばレジスタ回路などで構成される。周期設定部40bは、後述する蓄積周期の長さを記録する。制御部40は、周期設定部40bに記録された蓄積周期の長さにおいて距離画像の生成動作が行われるように、タイミング生成部42を制御する。   The cycle setting unit 40b is constituted by, for example, a register circuit. The period setting unit 40b records the length of an accumulation period described later. The control unit 40 controls the timing generation unit 42 so that the distance image generation operation is performed for the length of the accumulation cycle recorded in the cycle setting unit 40b.

図1に戻り、基準クロック発生部41は、例えば水晶発振器で構成される。基準クロック発生部41は、所定のクロック周波数(例えば38.4MHz)を有する基準クロック信号を発生して、発生した基準クロック信号をタイミング生成部42等に供給する。   Returning to FIG. 1, the reference clock generation unit 41 is configured by a crystal oscillator, for example. The reference clock generation unit 41 generates a reference clock signal having a predetermined clock frequency (for example, 38.4 MHz), and supplies the generated reference clock signal to the timing generation unit 42 and the like.

タイミング生成部42は、発振回路などを備える。タイミング生成部42は、基準クロック信号に基づき、所定のタイミング信号を発生する。所定のタイミング信号は、距離センサ1による距離画像の生成動作において光源部2と受光部3とを同期駆動するためのタイミング信号である。制御部40がタイミング生成部42を制御することにより、上述の蓄積周期と共に、例えばパルス数、デューティ比、駆動周期などのタイミング信号の種々の設定がなされる。   The timing generation unit 42 includes an oscillation circuit and the like. The timing generator 42 generates a predetermined timing signal based on the reference clock signal. The predetermined timing signal is a timing signal for synchronously driving the light source unit 2 and the light receiving unit 3 in the distance image generation operation by the distance sensor 1. As the control unit 40 controls the timing generation unit 42, various settings of timing signals such as the number of pulses, duty ratio, and driving cycle are made together with the above-described accumulation cycle.

タイミング生成部42は、光源部2によるパルス光の発光を制御するためのパルス発光制御信号として、発生したタイミング信号を光源部2に供給する。また、タイミング生成部42は、発生したタイミング信号を受光部3にも供給し、光源部2によるパルス光の出射と受光部3による受光とを同期駆動する。距離センサ1におけるパルス光の出射と受光の動作タイミングについては、後述する。なお、タイミング生成部42を受光部3に統合し、受光部3から光源部2によるパルス光の出射を制御してもよい。   The timing generation unit 42 supplies the generated timing signal to the light source unit 2 as a pulse light emission control signal for controlling light emission of the pulsed light by the light source unit 2. The timing generation unit 42 also supplies the generated timing signal to the light receiving unit 3, and synchronously drives emission of pulsed light from the light source unit 2 and reception of light by the light receiving unit 3. The operation timing of emission and reception of pulsed light in the distance sensor 1 will be described later. Note that the timing generation unit 42 may be integrated with the light receiving unit 3 to control the emission of the pulsed light from the light receiving unit 3 by the light source unit 2.

距離画像出力部43は、外部機器に情報を出力するインタフェース回路で構成される。距離画像出力部43は、距離演算部40aにおいて生成された距離画像をコントローラ6等の外部機器に出力する。距離画像出力部43は、記憶部44に記録された全画素分の距離データを出力してもよいし、距離演算部40aが演算した距離データを随時、出力してもよい。   The distance image output unit 43 includes an interface circuit that outputs information to an external device. The distance image output unit 43 outputs the distance image generated in the distance calculation unit 40a to an external device such as the controller 6. The distance image output unit 43 may output distance data for all the pixels recorded in the storage unit 44, or may output the distance data calculated by the distance calculation unit 40a as needed.

記憶部44は、距離センサ1の機能を実現するためのデータやパラメータなど各種の情報を記憶する記憶媒体である。記憶部44は、例えばフラッシュメモリで構成される。記憶部44は、例えば後述する蓄積周期テーブルD1を格納する(図10参照)。記憶部44は、制御部40の内部メモリとして構成されてもよい。また、制御部40は、記憶部44とは別途、内部レジスタを備えてもよい。   The storage unit 44 is a storage medium that stores various information such as data and parameters for realizing the function of the distance sensor 1. The storage unit 44 is configured by a flash memory, for example. The storage unit 44 stores, for example, an accumulation cycle table D1 described later (see FIG. 10). The storage unit 44 may be configured as an internal memory of the control unit 40. The control unit 40 may include an internal register separately from the storage unit 44.

情報端末装置におけるコントローラ6は、例えばCPUやMPUで構成される。コントローラ6は、例えばフラッシュメモリやROMで構成される内部メモリなどを備え、内部メモリに記録された所定のプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。コントローラ6は、例えば、コントローラ6が搭載された装置の表示制御などを行う。また、コントローラ6は、距離センサ1からの距離画像に基づき手などの対象物5を検知し、コントローラ6が搭載されたモバイル機器などの情報端末装置に対するユーザの操作を判断する。コントローラ6は、距離センサ1によって生成される距離画像に基づいて、所定の処理を実行する演算処理部の一例である。   The controller 6 in the information terminal device is composed of, for example, a CPU and an MPU. The controller 6 includes, for example, an internal memory composed of a flash memory or a ROM, and implements various functions by executing predetermined programs recorded in the internal memory. For example, the controller 6 performs display control of a device on which the controller 6 is mounted. Further, the controller 6 detects the object 5 such as a hand based on the distance image from the distance sensor 1 and determines the user's operation on the information terminal device such as a mobile device on which the controller 6 is mounted. The controller 6 is an example of an arithmetic processing unit that executes predetermined processing based on the distance image generated by the distance sensor 1.

1−1.画素回路の構成
次に、受光部3における画素回路30の構成について、図2を参照して説明する。図2(a)は、半導体チップ上に積層された画素回路30を示す模式図である。図2(b)は、図2(a)の等価回路を示す回路図である。
1-1. Configuration of Pixel Circuit Next, the configuration of the pixel circuit 30 in the light receiving unit 3 will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a schematic diagram showing a pixel circuit 30 stacked on a semiconductor chip. FIG. 2B is a circuit diagram showing an equivalent circuit of FIG.

画素回路30は、図2(a)に示すように、フォトダイオードPDと、3つのフローティングディフュージョンFD1,FD2,FD3とを備える。画素回路30では、p型半導体基板において、フォトダイオードPDが埋め込み式で設けられ、フォトダイオードPDの周囲に3つのフローティングディフュージョンFD1,FD2,FD3が設けられている。さらに、フォトダイオードPDが設けられた領域からフローティングディフュージョンFD1,FD2,FD3に渡って、それぞれトランジスタM1,M2,M3が形成されている。   As illustrated in FIG. 2A, the pixel circuit 30 includes a photodiode PD and three floating diffusions FD1, FD2, and FD3. In the pixel circuit 30, a photodiode PD is provided in an embedded manner on a p-type semiconductor substrate, and three floating diffusions FD1, FD2, and FD3 are provided around the photodiode PD. Further, transistors M1, M2, and M3 are formed from the region where the photodiode PD is provided to the floating diffusions FD1, FD2, and FD3, respectively.

本実施形態では、受光部3において電荷振り分け方式を採用している。受光部3では、画素駆動回路(図示しない)が、タイミング生成部42(図1参照)からのタイミング信号に基づいて、画素回路30に含まれる種々のMOSトランジスタを駆動する信号(例えば第1〜第3ゲート信号Sg1〜Sg3,リセット信号Sr1〜Sr3,選択信号Ss)を生成する。   In the present embodiment, a charge distribution method is employed in the light receiving unit 3. In the light receiving unit 3, a pixel driving circuit (not shown) drives signals (for example, first to first) for driving various MOS transistors included in the pixel circuit 30 based on a timing signal from the timing generation unit 42 (see FIG. 1). Third gate signals Sg1 to Sg3, reset signals Sr1 to Sr3, selection signal Ss) are generated.

3つのフローティングディフュージョンFD1,FD2,FD3では、図2(b)に示すように、それぞれキャパシタ(電荷蓄積部)C1,C2,C3が形成される。3つのキャパシタC1,C2,C3は、それぞれトランジスタM1,M2,M3を介してフォトダイオードPDに接続されている。トランジスタM1,M2,M3は、それぞれのゲートに入力される第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3のON/OFFによって開閉制御される。第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3は、タイミング信号に基づきトランジスタM1,M2,M3のゲートを開閉し、フォトダイオードPDに蓄積された電荷を順次、キャパシタC1,C2,C3に振り分ける信号である。   In the three floating diffusions FD1, FD2, and FD3, capacitors (charge storage units) C1, C2, and C3 are formed as shown in FIG. The three capacitors C1, C2, and C3 are connected to the photodiode PD through transistors M1, M2, and M3, respectively. The transistors M1, M2, and M3 are controlled to open and close by ON / OFF of the first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 input to the respective gates. The first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 open and close the gates of the transistors M1, M2, and M3 based on the timing signal, and sequentially store the charges accumulated in the photodiode PD in the capacitors C1, C2, and C3. It is a signal to distribute to.

フォトダイオードPDは、所定の波長帯の光を受光して光電変換する。画素回路30においてフォトダイオード以外の部分は遮光されている。光電変換によって生じた電荷は、トランジスタM1,M2,M3のうちで開状態に制御されたトランジスタを介して、3つのキャパシタC1,C2,C3のうちのいずれかのキャパシタに蓄積される。このように、キャパシタC1,C2,C3は、フォトダイオードPDの受光量に相当する電荷を蓄積する。受光部3は、画素回路30毎のキャパシタC1,C2,C3に電荷を蓄積することによって受光量を取得する。   The photodiode PD receives light in a predetermined wavelength band and performs photoelectric conversion. In the pixel circuit 30, portions other than the photodiode are shielded from light. The electric charge generated by the photoelectric conversion is accumulated in any one of the three capacitors C1, C2, and C3 through the transistor that is controlled to be open among the transistors M1, M2, and M3. As described above, the capacitors C1, C2, and C3 accumulate charges corresponding to the amount of light received by the photodiode PD. The light receiving unit 3 acquires the amount of received light by accumulating charges in the capacitors C1, C2, and C3 for each pixel circuit 30.

画素回路30のキャパシタC1,C2,C3において取得された受光量は、選択信号Ssによって当該画素回路30が選択されたときに、アナログ信号線から読み出される。選択信号Ssは、複数の画素回路30から、受光量を読み出す対象の画素回路30を選択する信号である。また、キャパシタC1,C2,C3は、リセット信号Sr1,Sr2,Sr3によって参照電圧VRが印加されることにより、蓄積した電荷を放出してリセットされる。   The amount of received light acquired by the capacitors C1, C2, and C3 of the pixel circuit 30 is read from the analog signal line when the pixel circuit 30 is selected by the selection signal Ss. The selection signal Ss is a signal for selecting a pixel circuit 30 to be read from the plurality of pixel circuits 30. Further, the capacitors C1, C2, and C3 are reset by releasing the accumulated charges when the reference voltage VR is applied by the reset signals Sr1, Sr2, and Sr3.

2.動作
次に、本実施形態に係る距離センサ1の動作について説明する。
2. Operation Next, the operation of the distance sensor 1 according to the present embodiment will be described.

2−1.距離の計算方法
まず、距離センサ1による対象物までの距離の計算方法について、図3,4を参照して説明する。図3は、距離センサ1におけるパルス光の出射と受光の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図3(a)は、パルス発光制御信号の供給タイミングを示す。図3(b)は、対象物から距離センサ1に到達する反射光の到達タイミングを示す。図3(c),(d),(e)は、それぞれ画素回路30に入力される第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3の出力タイミングを示す。図4は、距離センサ1による距離の計算方法を説明するための模式図である。
2-1. First, a method for calculating the distance to the object by the distance sensor 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a timing chart showing the operation timing of emission and reception of pulsed light in the distance sensor 1. FIG. 3A shows the supply timing of the pulse emission control signal. FIG. 3B shows the arrival timing of the reflected light that reaches the distance sensor 1 from the object. 3C, 3D, and 3E show the output timings of the first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 input to the pixel circuit 30, respectively. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a distance calculation method by the distance sensor 1.

図3(a)に示すパルス発光制御信号は、タイミング生成部42から光源部2に供給される(図1参照)。光源部2は、パルス発光制御信号に基づき、所定の期間Tpをパルス幅とするパルス光を、時刻t1から出射する。期間Tpは、例えば10ns(ナノ秒)以上20ns以下であり、例えば13nsである。パルス光は、対象物に照射されることにより、対象物で反射して、反射光を生じる。対象物からの反射光は、距離センサ1までの距離に応じてパルス光の出射時から遅延して、距離センサ1に到達する。   The pulse emission control signal shown in FIG. 3A is supplied from the timing generation unit 42 to the light source unit 2 (see FIG. 1). Based on the pulse emission control signal, the light source unit 2 emits pulsed light having a pulse width of a predetermined period Tp from time t1. The period Tp is, for example, 10 ns (nanoseconds) or more and 20 ns or less, for example, 13 ns. When the pulsed light is applied to the object, it is reflected by the object to generate reflected light. The reflected light from the object reaches the distance sensor 1 with a delay from the time of emission of the pulsed light according to the distance to the distance sensor 1.

図3(b)に示す対象物からの反射光は、パルス光の出射からの遅延期間がTdであり、時刻t1から期間Td後の時刻t2に、距離センサ1に到達している。反射光の波形は、パルス光と同じ期間Tpのパルス幅を有する。なお、本実施形態では、期間Tdは期間Tp未満であることを想定している。   The reflected light from the object shown in FIG. 3B has a delay period Td from the emission of the pulsed light, and reaches the distance sensor 1 at time t2 after the period Td from time t1. The waveform of the reflected light has a pulse width of the same period Tp as that of the pulsed light. In the present embodiment, it is assumed that the period Td is less than the period Tp.

本実施形態の受光部3では、以下の様に、図3(c)〜(e)に示すように、第1〜第3ゲート信号Sg1〜Sg3に基づき、パルス光の出射の停止期間中に背景光などの外光を受光するとともに、パルス光の出射に同期して対象物からの反射光を時分割して受光する。   In the light receiving unit 3 of the present embodiment, as shown in FIGS. 3C to 3E, based on the first to third gate signals Sg1 to Sg3, as shown in FIG. While receiving external light such as background light, the reflected light from the object is received in a time-sharing manner in synchronization with the emission of the pulsed light.

具体的には、第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3は、パルス発光制御信号に同期して順次、受光面上の画素回路30に生成される。画素回路30においては、第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3に基づき、フォトダイオードPDで受光量に応じて生成された電荷がキャパシタC1,C2,C3に蓄積される(図2(b)参照)。なお、受光量に相当する電荷がキャパシタC1,C2,C3に蓄積されていない期間においてフォトダイオードPDで生じる電荷は、図示しないドレインゲートを通じて外部に排出されるようになっている。   Specifically, the first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 are sequentially generated in the pixel circuit 30 on the light receiving surface in synchronization with the pulse light emission control signal. In the pixel circuit 30, charges generated according to the amount of light received by the photodiode PD based on the first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 are accumulated in the capacitors C1, C2, and C3 (FIG. 2 (b)). Note that the charge generated in the photodiode PD during a period in which the charge corresponding to the amount of received light is not accumulated in the capacitors C1, C2, and C3 is discharged to the outside through a drain gate (not shown).

図3(c)に示す第1ゲート信号Sg1はパルス光の出射前で、かつ期間Tpの間、ONされる。第1ゲート信号Sg1がONの間、フォトダイオードPDで受光した受光量に相当する電荷がキャパシタC1に蓄積される。図4(a)に、キャパシタC1に蓄積される第1ゲート信号Sg1に基づく受光量Q1を示す。受光量Q1は、パルス光の反射光が生じていない状態において取得される外光の受光量である。受光量Q1は、背景光などのパルス光とは無関係の外光の影響を確認するために取得される。   The first gate signal Sg1 shown in FIG. 3C is turned on before the emission of the pulsed light and for the period Tp. While the first gate signal Sg1 is ON, a charge corresponding to the amount of light received by the photodiode PD is accumulated in the capacitor C1. FIG. 4A shows the received light amount Q1 based on the first gate signal Sg1 accumulated in the capacitor C1. The amount of received light Q1 is the amount of received external light acquired in a state where no reflected light of pulsed light is generated. The amount of received light Q1 is acquired in order to confirm the influence of external light that is not related to pulsed light such as background light.

図3(d)に示す第2ゲート信号Sg2はパルス光の出射を開始した時刻t1から停止する時刻t3までの間、ONされる。第2ゲート信号Sg2がONの間、フォトダイオードPDで受光した受光量に相当する電荷がキャパシタC2に蓄積される。図4(b)に、キャパシタC2に蓄積される第2ゲート信号Sg2に基づく受光量Q2を示す。受光量Q2には、パルス光の出射開始の時刻t1から期間Tp以内に到達する反射光に由来する反射光成分が含まれる。また、受光量Q2には、背景光などの外光成分も含まれる(図4参照)。   The second gate signal Sg2 shown in FIG. 3 (d) is turned ON from time t1 when emission of pulsed light is started to time t3 when it is stopped. While the second gate signal Sg2 is ON, a charge corresponding to the amount of light received by the photodiode PD is accumulated in the capacitor C2. FIG. 4B shows the received light amount Q2 based on the second gate signal Sg2 accumulated in the capacitor C2. The amount of received light Q2 includes a reflected light component derived from reflected light that arrives within a period Tp from the time t1 when pulsed light emission starts. The received light quantity Q2 also includes external light components such as background light (see FIG. 4).

図3(e)に示す第3ゲート信号Sg3はパルス光の出射停止後の時刻t3から期間Tpの間、ONされる。第3ゲート信号Sg3がONの間、フォトダイオードPDで受光した受光量に相当する電荷がキャパシタC3に蓄積される。図4(c)に、キャパシタC3に蓄積される第3ゲート信号Sg3に基づく受光量Q3を示す。受光量Q3には、パルス光の出射を停止した時刻t3から遅延期間Td後の時刻t4まで続けて到来する反射光に由来する反射光成分が含まれる。このように、反射光の受光量全体が時分割され、遅延期間Tdに応じて、受光量Q2,Q3の反射光成分として振り分けられる。なお、反射光の遅延期間Tdは期間Tp未満であることを想定しており、反射光の到来が終了する時刻t4は、キャパシタC3の充電期間Tpの範囲内にある。また、受光量Q3には、受光量Q2と同様に、外光成分も含まれる。なお、パルス光を出射する期間の長さと、各ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3がONの期間の長さとは、同じ長さでなくてもよい。   The third gate signal Sg3 shown in FIG. 3E is turned on for a period Tp from time t3 after stopping emission of pulsed light. While the third gate signal Sg3 is ON, a charge corresponding to the amount of light received by the photodiode PD is accumulated in the capacitor C3. FIG. 4C shows the received light amount Q3 based on the third gate signal Sg3 accumulated in the capacitor C3. The received light amount Q3 includes a reflected light component derived from reflected light that continuously arrives from time t3 when emission of pulsed light is stopped to time t4 after the delay period Td. In this way, the entire amount of reflected light received is time-divided and distributed as reflected light components of the amounts of received light Q2 and Q3 according to the delay period Td. Note that it is assumed that the delay period Td of the reflected light is less than the period Tp, and the time t4 when the arrival of the reflected light ends is within the range of the charging period Tp of the capacitor C3. The received light amount Q3 includes an external light component as in the received light amount Q2. Note that the length of the period in which the pulsed light is emitted and the length of the period in which the gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 are ON do not have to be the same length.

以上のように、距離センサ1では、受光部3がパルス光の出射期間の開始から所定時間の間に光を受光して、キャパシタC2,C3(第1電荷蓄積部)において受光量Q2,Q3に応じた電荷を蓄積する。また、パルス光の出射の停止期間中に光を受光して、キャパシタC1(第2電荷蓄積部)において受光量Q1に応じた電荷を蓄積する。キャパシタC1,C2,C3それぞれに蓄積された電荷を検出することで、受光量Q1,Q2,Q3を取得することができる。キャパシタC1,C2,C3それぞれに蓄積された電荷に相当する受光量Q1,Q2,Q3によると、対象物からの反射光の遅延期間Tdと期間Tpの比は、図4(d)に示すように、反射光の受光量全体のうちの受光量Q3に振り分けられた割合(以下、「振り分け比率」という。)に対応している。このため、遅延期間Tdは、受光量Q2,Q3の配分、すなわち振り分け比率に基づいて求めることができる。   As described above, in the distance sensor 1, the light receiving unit 3 receives light during a predetermined time from the start of the pulsed light emission period, and the received light amounts Q2, Q3 in the capacitors C2, C3 (first charge storage unit). The electric charge according to is accumulated. Further, light is received during the stop period of emission of the pulsed light, and charges corresponding to the amount of received light Q1 are accumulated in the capacitor C1 (second charge accumulation unit). By detecting the charges accumulated in the capacitors C1, C2, and C3, the received light amounts Q1, Q2, and Q3 can be obtained. According to the received light amounts Q1, Q2, and Q3 corresponding to the charges accumulated in the capacitors C1, C2, and C3, the ratio of the delay period Td and the period Tp of the reflected light from the object is as shown in FIG. Furthermore, this corresponds to the ratio (hereinafter referred to as “distribution ratio”) distributed to the received light quantity Q3 in the total received light quantity of the reflected light. Therefore, the delay period Td can be obtained based on the distribution of the received light amounts Q2 and Q3, that is, the distribution ratio.

ここで、受光量Q2,Q3には、図4(b),(c)に示すように、反射光成分だけでなく外光成分も含まれている。受光量Q2,Q3は外光のみの受光量Q1と同じ長さの期間Tpで取得されているので、受光量Q2,Q3に含まれる外光成分は、受光量Q1と同程度であると考えられる。このため、本実施形態では、受光量Q2,Q3から適宜、受光量Q1を減算することにより、外光成分を除いた反射光成分の受光量を算出する。受光量Q1は受光量Q2,Q3を取得する直前に取得されるため、受光量Q1により受光量Q2,Q3における外光成分を精度良く取り除くことができる。   Here, as shown in FIGS. 4B and 4C, the received light amounts Q2 and Q3 include not only reflected light components but also external light components. Since the received light amounts Q2 and Q3 are acquired in the period Tp having the same length as the received light amount Q1 of only the external light, the external light component included in the received light amounts Q2 and Q3 is considered to be approximately the same as the received light amount Q1. It is done. Therefore, in the present embodiment, the received light amount of the reflected light component excluding the external light component is calculated by appropriately subtracting the received light amount Q1 from the received light amounts Q2 and Q3. Since the received light amount Q1 is acquired immediately before acquiring the received light amounts Q2 and Q3, the external light component in the received light amounts Q2 and Q3 can be accurately removed by the received light amount Q1.

遅延期間Tdは、パルス光が対象物に到達してから、反射光として距離センサ1に戻ってくるまでにかかる時間である。つまり、対象物と距離センサ1との間の距離を光速cで往復した際にかかる時間である。よって、対象物までの距離をLとすると、Td=2L/cが成り立つため、次式に基づき、対象物までの距離Lを計算することができる。
L=(c/2)×Tp×{(Q3−Q1)/(Q2+Q3−2×Q1)} (1)
The delay period Td is the time taken for the pulsed light to reach the object and return to the distance sensor 1 as reflected light. That is, this is the time taken when the distance between the object and the distance sensor 1 reciprocates at the speed of light c. Therefore, if the distance to the object is L, Td = 2L / c is established, and therefore the distance L to the object can be calculated based on the following equation.
L = (c / 2) * Tp * {(Q3-Q1) / (Q2 + Q3-2 * Q1)} (1)

本実施形態に係る距離センサ1では、距離演算部40aが、上式(1)の原理に基づく所定の演算を行い、受光量の振り分け比率に基づく距離を計算する。距離演算部40aの演算式は、例えば、特定の環境下において予め行われる種々の信号タイミングやパラメータの設定(キャリブレーション)によって規定される。   In the distance sensor 1 according to the present embodiment, the distance calculation unit 40a performs a predetermined calculation based on the principle of the above equation (1), and calculates a distance based on the distribution ratio of the received light amount. The calculation formula of the distance calculation unit 40a is defined by, for example, various signal timings and parameter settings (calibration) performed in advance under a specific environment.

2−2.距離画像の生成動作
本実施形態に係る距離画像の生成動作について、図5を参照して説明する。図5(a)は、1フレームの距離画像を生成する動作を説明するための図である。図5(b),(c),(d)は、図5(a)の積算期間中の第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3のタイミングチャートを示す。図5(e)は、図5(a)の積算期間中のドレインゲートのタイミングチャートを示す。なお、ドレインゲートとは、フォトダイオードPDから電荷を排出するためのゲートである。
2-2. Distance Image Generation Operation A distance image generation operation according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a diagram for explaining an operation for generating a distance image of one frame. FIGS. 5B, 5C, and 5D are timing charts of the first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 during the integration period of FIG. 5A. FIG. 5E shows a timing chart of the drain gate during the integration period of FIG. The drain gate is a gate for discharging charges from the photodiode PD.

本実施形態に係る距離センサ1は、上述したパルス光の出射及びその反射光の受光の一連の動作を繰り返し行い、受光量を読み出す毎に繰り返し、距離画像を生成する。以下、光源部2による1回のパルス光の出射に対して受光部が受光量Q1,Q2,Q3を蓄積する周期を、「蓄積周期」という。図5(a)に示すように、距離画像を繰り返し生成する1回(1フレーム)当たりの期間は、積算期間と、読出し期間とを含む。積算期間は、上記の蓄積周期が所定回数、繰り返されることで、受光部3が受光量Q1,Q2,Q3を積算する繰返し期間である。読出し期間は、積算期間に続いて制御部40が、受光部3から積算された受光量を読み出す期間である。   The distance sensor 1 according to the present embodiment repeatedly performs the above-described series of operations of emitting pulsed light and receiving reflected light, and repeatedly generates a distance image each time the amount of received light is read. Hereinafter, a period in which the light receiving unit accumulates the received light amounts Q1, Q2, and Q3 with respect to one emission of the pulsed light from the light source unit 2 is referred to as an “accumulation cycle”. As shown in FIG. 5A, the period per one time (one frame) in which the distance image is repeatedly generated includes an integration period and a reading period. The integration period is a repetition period in which the light receiving unit 3 integrates the received light amounts Q1, Q2, and Q3 by repeating the above accumulation cycle a predetermined number of times. The reading period is a period in which the control unit 40 reads the amount of light received integrated from the light receiving unit 3 following the integration period.

積算期間に複数回含まれる各蓄積周期Taは、図5(b),(c),(d)に示すように、第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3がそれぞれONされる受光期間を1回ずつ含む。図5(e)に示すように、ドレインゲートは、積算期間における受光期間外である受光停止期間において開状態となり、フォトダイオードPDで光電変換された電荷を排出する。積算期間において、第1,第2,第3ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3に基づき、繰り返し電荷を電荷蓄積部C1,C2,C3に蓄積することにより、受光量Q1,Q2,Q3(図4参照)が積算される。以下、積算期間において受光量Q1,Q2,Q3をそれぞれ積算する回数を、「積算回数」という。積算回数は、例えば700回以上7万回以下である。   As shown in FIGS. 5B, 5C, and 5D, the first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 are turned on for each accumulation cycle Ta that is included multiple times in the integration period. Including one light receiving period. As shown in FIG. 5E, the drain gate is in an open state during the light receiving stop period that is outside the light receiving period in the integration period, and discharges the charge photoelectrically converted by the photodiode PD. In the integration period, based on the first, second, and third gate signals Sg1, Sg2, and Sg3, the received light amounts Q1, Q2, and Q3 (see FIG. 4) are accumulated by repeatedly accumulating charges in the charge accumulating units C1, C2, and C3. ) Is accumulated. Hereinafter, the number of times each of the received light amounts Q1, Q2, and Q3 during the integration period is referred to as “the number of integrations”. The number of integration is, for example, 700 times or more and 70,000 times or less.

積算期間後の読出し期間において、TOF信号処理部4の制御部40は、受光部3のA/D変換器から、各画素回路30で積算された受光量Q1,Q2,Q3のデジタル値を読み出す。制御部40において、距離演算部40aは、画素回路30毎の受光量Q1,Q2,Q3のデジタル値に基づき、式(1)に基づく演算を行う。受光量Q1,Q2,Q3の積算により、測定される距離の統計的な精度が高まり、高精度で距離を算出することができる。   In the readout period after the integration period, the control unit 40 of the TOF signal processing unit 4 reads out the digital values of the received light amounts Q1, Q2, and Q3 integrated by the pixel circuits 30 from the A / D converter of the light receiving unit 3. . In the control unit 40, the distance calculation unit 40a performs a calculation based on the formula (1) based on the digital values of the received light amounts Q1, Q2, and Q3 for each pixel circuit 30. By integrating the received light amounts Q1, Q2, and Q3, the statistical accuracy of the measured distance is increased, and the distance can be calculated with high accuracy.

距離演算部40aが1つの画素に対して上記の演算を行うことにより、その画素の距離を示す距離データが取得される。TOF信号処理部4は、全画素分の距離データを取得することにより、1フレームの距離画像を生成する。   When the distance calculation unit 40a performs the above calculation on one pixel, distance data indicating the distance of the pixel is acquired. The TOF signal processing unit 4 generates a distance image of one frame by acquiring distance data for all pixels.

2−3.機器間の干渉について
以下、本実施形態に係る距離センサ1による、機器間の動作干渉について、図6,7,8を参照して説明する。図6は、距離センサ1,1A間の干渉を説明するための図である。図7は、非干渉フレームF1における距離センサ1の各種動作タイミングを示すタイミングチャートである。図8は、干渉フレームF2における距離センサ1の各種動作タイミングを示すタイミングチャートである。
2-3. Interference between devices Hereinafter, operation interference between devices by the distance sensor 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram for explaining interference between the distance sensors 1 and 1A. FIG. 7 is a timing chart showing various operation timings of the distance sensor 1 in the non-interference frame F1. FIG. 8 is a timing chart showing various operation timings of the distance sensor 1 in the interference frame F2.

図6(a)は、二つの距離センサ1,1Aが隣接した状態を示している。本実施形態に係る距離センサ1(以下、第1の距離センサという場合がある。)は、例えば、指などの対象物50によるジェスチャー入力を検知するためにモバイル機器等に搭載される。第2の距離センサ1Aは、第1の距離センサ1と同様の構成を有する。   FIG. 6A shows a state in which the two distance sensors 1 and 1A are adjacent to each other. The distance sensor 1 according to the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as a first distance sensor) is mounted on a mobile device or the like in order to detect a gesture input by an object 50 such as a finger, for example. The second distance sensor 1 </ b> A has a configuration similar to that of the first distance sensor 1.

モバイル機器の使用時等には、図6(a)に示すように、対象物50の近傍において、第1の距離センサ1と第2の距離センサ1Aとが隣接する場合が想定される。この場合、第2の距離センサ1Aの光源部2からのパルス光は、対象物50に反射して、第2の距離センサ1Aの受光部3に入射するだけでなく、第1の距離センサ1の受光部3に入射している。以下、第2の距離センサ1Aから出射して第1の距離センサ1に入射するパルス光を、「干渉光」という。   When the mobile device is used, it is assumed that the first distance sensor 1 and the second distance sensor 1A are adjacent to each other in the vicinity of the object 50 as shown in FIG. In this case, the pulsed light from the light source unit 2 of the second distance sensor 1A is reflected not only by the object 50 and incident on the light receiving unit 3 of the second distance sensor 1A, but also by the first distance sensor 1. Is incident on the light receiving unit 3. Hereinafter, the pulsed light emitted from the second distance sensor 1A and incident on the first distance sensor 1 is referred to as “interference light”.

図6(b)は、第2の距離センサ1Aからの干渉光が入射する場合の第1の距離センサ1の距離の測定結果を示すグラフである。図6(b)において、横軸は距離画像のフレーム数であり、縦軸は測定距離(mm)である。図6(b)では、第1の距離センサ1から200mmの距離に対象物50が配置された場合に第1の距離センサ1が算出する距離を示している。   FIG. 6B is a graph showing a measurement result of the distance of the first distance sensor 1 when the interference light from the second distance sensor 1A is incident. In FIG. 6B, the horizontal axis represents the number of frames of the distance image, and the vertical axis represents the measurement distance (mm). FIG. 6B shows the distance calculated by the first distance sensor 1 when the object 50 is disposed at a distance of 200 mm from the first distance sensor 1.

図6(b)では、測定距離が対象物50までの距離200mmから20mm以上も外れた干渉フレームF2が、200mm近傍の測定距離を算出している非干渉フレームF1の合間に周期的に生じている。このような事態は、二つの距離センサ1,1A間のクロック周波数の僅かなずれ(例えば数ppm程度)に起因すると考えられる。以下、図6(b)における非干渉フレームF1と、干渉フレームF2とについて、それぞれ図7,図8を用いて説明する。   In FIG. 6B, the interference frame F2 whose measurement distance is more than 20 mm away from the distance 200mm to the object 50 is periodically generated between the non-interference frames F1 calculating the measurement distance near 200mm. Yes. Such a situation is considered to be caused by a slight shift (for example, about several ppm) of the clock frequency between the two distance sensors 1 and 1A. Hereinafter, the non-interference frame F1 and the interference frame F2 in FIG. 6B will be described with reference to FIGS. 7 and 8, respectively.

図7(a),(b),(c),(d)は、それぞれ図6(b)の非干渉フレームF1における第1の距離センサ1の発光タイミング、及び各ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3のそれぞれによる受光タイミングを示す。図7(e),(f),(g),(h)は、それぞれ非干渉フレームF1における第2の距離センサ1Aの発光タイミング、及び各ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3のそれぞれによる受光タイミングを示す。   FIGS. 7A, 7B, 7C and 7D respectively show the light emission timing of the first distance sensor 1 and the gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 in the non-interference frame F1 of FIG. 6B. The light reception timing by each of these is shown. FIGS. 7E, 7F, 7G, and 7H show the light emission timings of the second distance sensor 1A in the non-interference frame F1 and the light reception timings of the gate signals Sg1, Sg2, and Sg3, respectively. Show.

図7(a)〜(h)に示す非干渉フレームF1において、時刻t10では、図7(a),(e)に示すように、第1及び第2の距離センサ1,1Aの発光タイミングに、時間間隔Tiが空いている。時間間隔Tiがパルス幅Tp以上蓄積周期Ta以下であることにより、図7(b)〜(d)に示すように第1の距離センサ1の全てのゲート信号Sg1,Sg2,Sg3が閉状態の期間中に、第2の距離センサ1Aが発光している(図7(e))。このとき、第1の距離センサ1は第2の距離センサ1Aからの干渉光を受光することなく、距離測定を行う。   In the non-interference frame F1 shown in FIGS. 7A to 7H, at time t10, as shown in FIGS. 7A and 7E, the light emission timings of the first and second distance sensors 1 and 1A are set. The time interval Ti is vacant. Since the time interval Ti is not less than the pulse width Tp and not more than the accumulation cycle Ta, as shown in FIGS. 7B to 7D, all the gate signals Sg1, Sg2, Sg3 of the first distance sensor 1 are in the closed state. During the period, the second distance sensor 1A emits light (FIG. 7E). At this time, the first distance sensor 1 performs distance measurement without receiving the interference light from the second distance sensor 1A.

また、図7(f)〜(h)に示すように、第2の距離センサ1Aの全てのゲート信号Sg1,Sg2,Sg3が閉状態の期間中に、第1の距離センサ1が発光している(図7(a))。このため、図7(a)〜(h)のフレームでは、第1及び第2の距離センサ1,1Aは、相互に干渉を起こさずに距離の測定を行うことができる(図6(b))。   Further, as shown in FIGS. 7F to 7H, the first distance sensor 1 emits light while all the gate signals Sg1, Sg2, Sg3 of the second distance sensor 1A are closed. (FIG. 7A). Therefore, in the frames of FIGS. 7A to 7H, the first and second distance sensors 1 and 1A can measure the distance without causing mutual interference (FIG. 6B). ).

ここで、第1及び第2の距離センサ1,1Aが所定のトリガ信号などによって同期している場合には、時間間隔Tiが常に維持され、他のフレームでも干渉を起こさないと考えられる。しかしながら、特に同期を取っていない距離センサ1,1A間では、基準クロック発生部41のクロック周波数に、例えば数ppm程度の差があることが通常である。このため、図7(a),(e)に示すように、時刻t10以降の時刻t11において、二つの距離センサ1,1Aの動作タイミング間の時間間隔Ti’は、時刻t10における時間間隔Tiからずれている。例えば複数フレームの期間を経過する時間経過により、二つの距離センサ1,1Aの動作タイミング間の時間間隔Ti’が徐々にずれ、パルス幅Tp未満になったり、蓄積周期Taを超えたりすることが想定される。図7(a)〜(h)のフレームからの時間経過により、機器間干渉を起こした干渉フレームにおける各種動作タイミングを、図8(a)〜(e)に示す。   Here, when the first and second distance sensors 1 and 1A are synchronized by a predetermined trigger signal or the like, the time interval Ti is always maintained, and it is considered that interference does not occur in other frames. However, there is usually a difference of, for example, about several ppm in the clock frequency of the reference clock generator 41 between the distance sensors 1 and 1A that are not particularly synchronized. Therefore, as shown in FIGS. 7A and 7E, at time t11 after time t10, the time interval Ti ′ between the operation timings of the two distance sensors 1 and 1A is from the time interval Ti at time t10. It is off. For example, the time interval Ti ′ between the operation timings of the two distance sensors 1 and 1A gradually shifts as time elapses over a period of a plurality of frames, and may be less than the pulse width Tp or exceed the accumulation cycle Ta. is assumed. FIGS. 8A to 8E show various operation timings in the interference frame in which the inter-device interference occurs due to the passage of time from the frames in FIGS. 7A to 7H.

図8(a),(b),(c),(d)は、それぞれ図6(b)の干渉フレームF2における第1の距離センサ1の発光タイミング、及び各ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3のそれぞれによる受光タイミングを示している。図8(e)は、干渉フレームF2における第2の距離センサ1Aの発光タイミングを示している。   FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D respectively show the light emission timing of the first distance sensor 1 and the gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 in the interference frame F2 in FIG. 6B. The light reception timing by each is shown. FIG. 8E shows the light emission timing of the second distance sensor 1A in the interference frame F2.

図8(a)〜(e)に示す1フレーム期間では、例えば初期の時刻t12において、第1の距離センサ1の第2ゲート信号Sg2の受光期間に(図8(c))、第2の距離センサ1Aからの干渉光が発光している(図8(e))。このため、第1の距離センサ1は、第2ゲート信号Sg2に基づき干渉光を受光し、受光量Q2として蓄積してしまう。   In one frame period shown in FIGS. 8A to 8E, for example, at the initial time t12, in the light receiving period of the second gate signal Sg2 of the first distance sensor 1 (FIG. 8C), Interference light from the distance sensor 1A is emitted (FIG. 8 (e)). For this reason, the first distance sensor 1 receives the interference light based on the second gate signal Sg2, and accumulates it as the received light amount Q2.

また、図8(c),(e)に示すように、第1の距離センサ1の積算期間に亘り、干渉光の発光タイミングは、徐々にずれつつ、第2ゲート信号Sg2の受光期間に重畳している。このため、第1の距離センサ1は、積算期間中、第2ゲート信号Sg2に基づく受光量Q2に、干渉光の影響を溜め続けることとなる。これにより、第1の距離センサ1では、第2ゲート信号Sg2に基づく受光量Q2が過剰に増えて受光量Q2,Q3の振り分け比率が偏り、本フレームにおいて算出される距離が異常に短くなってしまう(図6(b))。   Further, as shown in FIGS. 8C and 8E, over the integration period of the first distance sensor 1, the light emission timing of the interference light is gradually shifted and superimposed on the light reception period of the second gate signal Sg2. doing. For this reason, the first distance sensor 1 continues to accumulate the influence of the interference light on the received light amount Q2 based on the second gate signal Sg2 during the integration period. As a result, in the first distance sensor 1, the received light amount Q2 based on the second gate signal Sg2 increases excessively, the distribution ratio of the received light amounts Q2 and Q3 is biased, and the distance calculated in this frame becomes abnormally short. (FIG. 6B).

また、次フレームでは、第2の距離センサ1Aの発光タイミングがさらに遅れ、第1の距離センサ1の第3ゲート信号Sg3の受光期間に(図8(d))、干渉光が発光している(図8(e))。このため、第1の距離センサ1において、今度は第3ゲート信号Sg3に基づく受光量Q3が過剰に増えて、算出される距離が異常に長くなってしまう(図6(b))。   In the next frame, the light emission timing of the second distance sensor 1A is further delayed, and the interference light is emitted during the light receiving period of the third gate signal Sg3 of the first distance sensor 1 (FIG. 8D). (FIG. 8 (e)). For this reason, in the first distance sensor 1, the received light amount Q3 based on the third gate signal Sg3 is excessively increased, and the calculated distance becomes abnormally long (FIG. 6B).

以上のような距離センサ1,1A間の干渉による距離の誤測定を抑制するために、本実施形態では、1フレーム中の蓄積周期の積算回数分の合計期間(積算期間)が蓄積周期1周期分以上ずれるように、蓄積周期の長さを変更する。これにより、距離センサ1が干渉光を受光すること自体は許容しながら、干渉光を受光しても距離の誤測定を抑制することができる。以下、本実施形態に係る距離センサ1の動作の詳細について説明する。   In order to suppress the erroneous measurement of the distance due to the interference between the distance sensors 1 and 1A as described above, in this embodiment, the total period (integration period) corresponding to the integration number of accumulation periods in one frame is one accumulation period. The length of the accumulation cycle is changed so as to shift by more than a minute. As a result, while the distance sensor 1 itself accepts the interference light, erroneous measurement of the distance can be suppressed even if the interference light is received. Hereinafter, details of the operation of the distance sensor 1 according to the present embodiment will be described.

2−4.距離画像生成処理
本実施形態に係る距離センサ1による距離画像生成処理について説明する。距離画像生成処理は、距離センサ1が所定のフレームレート(例えば30fps)において距離画像を繰り返し生成する処理である。本実施形態では、距離画像生成処理の実行中に機器間の干渉が生じた場合に、距離センサ1が自動的に蓄積周期Taの長さを変更する例について説明する。以下、図9,10を参照して、本距離画像生成処理について説明する。
2-4. Distance Image Generation Processing The distance image generation processing by the distance sensor 1 according to this embodiment will be described. The distance image generation process is a process in which the distance sensor 1 repeatedly generates a distance image at a predetermined frame rate (for example, 30 fps). In the present embodiment, an example will be described in which the distance sensor 1 automatically changes the length of the accumulation cycle Ta when interference between devices occurs during the execution of the distance image generation process. Hereinafter, the distance image generation processing will be described with reference to FIGS.

図9は、本実施形態に係る距離画像生成処理を示すフローチャートである。図10は、距離センサ1における蓄積周期テーブルD1を説明するための図である。   FIG. 9 is a flowchart showing distance image generation processing according to the present embodiment. FIG. 10 is a diagram for explaining the accumulation cycle table D1 in the distance sensor 1. FIG.

図9のフローチャートに示す距離画像生成処理は、距離センサ1の制御部40によって実行される。記憶部44には、予め蓄積周期テーブルD1が格納されている。蓄積周期テーブルD1は、後述するように、距離画像生成処理を実行する際の蓄積周期Taを管理するデータテーブルである。   The distance image generation process shown in the flowchart of FIG. 9 is executed by the control unit 40 of the distance sensor 1. The storage unit 44 stores an accumulation cycle table D1 in advance. As will be described later, the accumulation cycle table D1 is a data table for managing the accumulation cycle Ta when executing the distance image generation process.

図9において、まず、制御部40は、タイミング生成部42の制御により、周期設定部40bに予め設定された蓄積周期Taの長さにおいて、光源部2の発光動作及び受光部3の受光動作を積算回数分、繰り返しオンオフ制御する(ステップS1)。周期設定部40bには、デフォルトとして蓄積周期Taの長さが例えば988nsに設定されている(図10参照)。積算回数は、自由に設定されてもよく、例えば28000回に設定される。   In FIG. 9, first, the control unit 40 controls the light emission operation of the light source unit 2 and the light reception operation of the light receiving unit 3 in the length of the accumulation cycle Ta set in advance in the cycle setting unit 40 b by the control of the timing generation unit 42. On / off control is repeated for the number of integrations (step S1). In the period setting unit 40b, the length of the accumulation period Ta is set to, for example, 988 ns as a default (see FIG. 10). The number of integrations may be set freely, for example, 28,000 times.

ステップS1の処理により、光源部2が、蓄積周期Ta毎にパルス光を対象物に照射し、受光部3が対象物からの反射光、及び背景光を受光する(図3参照)。ステップS1により、積算期間中に蓄積周期Taが積算回数分、繰り返され、受光部3において各受光量Q1,Q2,Q3が積算される。   By the processing in step S1, the light source unit 2 irradiates the target with pulsed light for each accumulation period Ta, and the light receiving unit 3 receives reflected light and background light from the target (see FIG. 3). In step S1, the accumulation cycle Ta is repeated for the number of integrations during the integration period, and the light receiving units 3 integrate the received light amounts Q1, Q2, and Q3.

次に、制御部40は、受光部3において積算された受光量Q1,Q2,Q3を読み出して、距離演算部40aにおいて距離の計算を行い、距離画像を生成する(ステップS2)。ステップS2において、受光部3は積算した受光量Q1,Q2,Q3のアナログ値をデジタル値にA/D変換し、制御部40は、デジタル値において受光部3の各画素の受光量Q1,Q2,Q3を読み出す。制御部40は、距離演算部40aにおいて画素毎の受光量Q1,Q2,Q3に対して式(1)に基づく計算を行う。制御部40は、距離画像出力部43を介して、例えば計算した画素毎に距離画像を出力する。   Next, the control unit 40 reads the received light amounts Q1, Q2, and Q3 accumulated in the light receiving unit 3, performs distance calculation in the distance calculation unit 40a, and generates a distance image (step S2). In step S2, the light receiving unit 3 performs A / D conversion on the analog values of the integrated received light amounts Q1, Q2, and Q3 into digital values, and the control unit 40 receives the received light amounts Q1, Q2 of each pixel of the light receiving unit 3 in the digital values. , Q3 are read out. The control unit 40 performs calculation based on the formula (1) for the received light amounts Q1, Q2, and Q3 for each pixel in the distance calculation unit 40a. The control unit 40 outputs a distance image for each calculated pixel, for example, via the distance image output unit 43.

次に、制御部40は、生成した距離画像における距離データに基づいて、機器間の干渉が生じたか否かを判断する(ステップS3)。例えば、制御部40は、過去数フレーム等の距離画像の各画素の一部又は全てを記憶部44に保持し、生成した距離画像における距離データの変化率が、所定のしきい値を越えるか否かに基づきステップS3の判断を行う。所定のしきい値は、例えば、検出対象の対象物の動き(例えば人の動き)ではあり得ないと考えられる急激な変化率に設定される。また、制御部40は、各種受光量Q1,Q2,Q3の変化率に基づき、ステップS3の判断を行ってもよい。   Next, the control unit 40 determines whether interference between devices has occurred based on the distance data in the generated distance image (step S3). For example, the control unit 40 holds a part or all of each pixel of the distance image such as the past several frames in the storage unit 44, and whether the change rate of the distance data in the generated distance image exceeds a predetermined threshold value. The determination in step S3 is made based on whether or not. For example, the predetermined threshold value is set to a rapid change rate that is considered to be a motion of an object to be detected (for example, a human motion). Further, the control unit 40 may make the determination in step S3 based on the change rates of the various received light amounts Q1, Q2, and Q3.

制御部40は、機器間の干渉が生じていないと判断したとき(S3でNO)、特に周期設定部40bにおいて蓄積周期Taの設定を変更することなく、ステップS1の処理に戻る。   When the control unit 40 determines that no interference occurs between the devices (NO in S3), the control unit 40 returns to the process of step S1 without changing the setting of the accumulation cycle Ta in the cycle setting unit 40b.

一方、制御部40は、機器間の干渉が生じたと判断したとき(S3でYES)、記憶部44から蓄積周期テーブルD1を読み出して、周期設定部40bにおいて蓄積周期Taの長さを変更する(ステップS4)。図10を用いて、蓄積周期テーブルD1について説明する。   On the other hand, when the control unit 40 determines that interference between devices has occurred (YES in S3), the control unit 40 reads the accumulation cycle table D1 from the storage unit 44 and changes the length of the accumulation cycle Ta in the cycle setting unit 40b ( Step S4). The accumulation cycle table D1 will be described with reference to FIG.

図10に示すように、蓄積周期テーブルD1は、「モード」と「蓄積周期の長さ」とを関連付けて記録している。モードは、多段階において周期設定部40bに設定される蓄積周期の長さを管理するためのモードである。図10では、10段階のモードが設けられている。   As shown in FIG. 10, the accumulation cycle table D1 records “mode” and “length of accumulation cycle” in association with each other. The mode is a mode for managing the length of the accumulation cycle set in the cycle setting unit 40b in multiple stages. In FIG. 10, a 10-stage mode is provided.

図10において、モード1は、周期設定部40bにデフォルトとして設定されるモードである。図10では、モード1は、蓄積周期の長さ「988ns」に関連付けされている。また、モード2は、蓄積周期の長さ「975ns」に関連付けされ、モード10は、蓄積周期の長さ「858ns」に関連付けされている。蓄積周期テーブルD1においては、別々のモードに関連付けされた長さの蓄積周期を繰り返した際の積算期間のずれが、少なくとも蓄積周期1周期分以上になるように、それぞれの蓄積周期の長さが設定されている。   In FIG. 10, mode 1 is a mode set as a default in the period setting unit 40b. In FIG. 10, mode 1 is associated with the accumulation cycle length “988 ns”. The mode 2 is associated with the accumulation cycle length “975 ns”, and the mode 10 is associated with the accumulation cycle length “858 ns”. In the accumulation cycle table D1, the lengths of the respective accumulation cycles are set so that the deviation of the integration period when the accumulation cycles of the lengths associated with the different modes are repeated is at least one accumulation cycle. Is set.

図9に戻り、ステップS4において制御部40は、蓄積周期テーブルD1における10段階のモードにおいて周期設定部40bに設定中のモード以外のモードの中からランダムに一つのモードを選択する。制御部40は、周期設定部40bに設定された蓄積周期Taの長さを、蓄積周期テーブルD1において選択したモードに関連付けされた蓄積周期の長さに書き換える。10段階のモードをランダムに選択することにより、干渉を起こした距離センサ1,1A同士が同一のモードを選択する確率を1/10にまで低減できる。   Returning to FIG. 9, in step S <b> 4, the control unit 40 randomly selects one mode from modes other than the mode set in the cycle setting unit 40 b in the 10-step mode in the accumulation cycle table D <b> 1. The control unit 40 rewrites the length of the accumulation cycle Ta set in the cycle setting unit 40b to the length of the accumulation cycle associated with the mode selected in the accumulation cycle table D1. By randomly selecting the 10-step mode, the probability that the distance sensors 1 and 1A that cause interference select the same mode can be reduced to 1/10.

制御部40は、更新された周期設定部40bの設定に従いタイミング生成部42を制御して、変更された長さの蓄積周期Ta’において、ステップS1以降の処理を繰り返す。これにより、距離画像を生成しながら、干渉が生じていないと判断されるまで蓄積周期のシフトが繰り返しされる。   The control unit 40 controls the timing generation unit 42 according to the updated setting of the cycle setting unit 40b, and repeats the processing after step S1 in the accumulation cycle Ta 'having the changed length. As a result, while the distance image is generated, the shift of the accumulation cycle is repeated until it is determined that no interference occurs.

以上の処理によると、所定のフレームレートにおいて距離画像を生成している際に特定のフレームにおいて干渉が生じた場合に、蓄積周期Taの長さがシフトされ(S4)、次のフレームから干渉光の影響を緩和することができる。本距離画像生成処理における干渉光の影響について、図11(a)〜(f)及び図12(a),(b)を用いて説明する。   According to the above processing, when interference occurs in a specific frame while generating a distance image at a predetermined frame rate, the length of the accumulation period Ta is shifted (S4), and interference light is transmitted from the next frame. Can alleviate the effects. The influence of interference light in this distance image generation process will be described with reference to FIGS. 11 (a) to 11 (f) and FIGS. 12 (a) and 12 (b).

図11(a)は、本距離画像生成処理による変更前の蓄積周期Taにおける第1ゲート信号Sg1の受光タイミングを示す。図11(b)は、本距離画像生成処理による変更後の蓄積周期Ta’におけるパルス光の発光タイミングを示す。図11(c),(d),(e)は、変更後の蓄積周期Ta’における各ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3の受光タイミングを示す。図11(f)は、第2の距離センサ1Aによる干渉光の発光タイミングを示す。   FIG. 11A shows the light reception timing of the first gate signal Sg1 in the accumulation cycle Ta before the change by the distance image generation process. FIG. 11B shows the emission timing of the pulsed light in the accumulation cycle Ta ′ after the change by the distance image generation process. FIGS. 11C, 11D, and 11E show light reception timings of the gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 in the changed accumulation cycle Ta ′. FIG. 11F shows the emission timing of the interference light by the second distance sensor 1A.

図11(a)〜(f)は、変更前の蓄積周期Taでは、干渉光の発光タイミングが、距離センサ1の第1ゲート信号Sg1による受光期間に重なる場合のフレームを示している(図11(a),(f))。この場合において、図9のステップS4で、変更後の蓄積周期Ta’が、変更前の蓄積周期Taからパルス光のパルス幅Tpと同じ長さの変更幅Δtにおいて縮められたこととする(図11(b)〜(e))。   FIGS. 11A to 11F show frames in the case where the light emission timing of the interference light overlaps the light reception period of the first gate signal Sg1 of the distance sensor 1 in the accumulation cycle Ta before the change (FIG. 11). (A), (f)). In this case, in step S4 in FIG. 9, it is assumed that the changed accumulation cycle Ta ′ is shortened from the accumulation cycle Ta before the change by a change width Δt having the same length as the pulse width Tp of the pulsed light (FIG. 9). 11 (b)-(e)).

図11(a)〜(f)に例示する1フレーム期間において、積算期間中の1回目の蓄積周期Ta’では、変更前の場合(図11(a))と同様に、距離センサ1の第1ゲート信号Sg1による受光期間が、干渉光の発光タイミングに重なっている(図11(c),(f))。しかし、その後の蓄積周期Ta’においては、干渉光の発光タイミングに対する距離センサ1の動作タイミングが、変更幅Δt=Tpずつ、ずれることとなる。例えば、続く2回目の蓄積周期Ta’においては、第2ゲート信号Sg2による受光期間が、干渉光の発光タイミングに重なっている(図11(d),(f))。また、3回目の蓄積周期Ta’では、第3ゲート信号Sg3による受光期間が、干渉光の発光タイミングに重なっている(図11(e),(f))。   In one frame period illustrated in FIGS. 11A to 11F, in the first accumulation cycle Ta ′ during the integration period, as in the case before the change (FIG. 11A), the first change of the distance sensor 1 is performed. The light reception period by the 1 gate signal Sg1 overlaps the emission timing of the interference light (FIGS. 11C and 11F). However, in the subsequent accumulation cycle Ta ′, the operation timing of the distance sensor 1 with respect to the emission timing of the interference light is shifted by the change width Δt = Tp. For example, in the subsequent second accumulation cycle Ta ′, the light receiving period of the second gate signal Sg2 overlaps the emission timing of the interference light (FIGS. 11D and 11F). Further, in the third accumulation cycle Ta ′, the light receiving period of the third gate signal Sg3 overlaps the emission timing of the interference light (FIGS. 11 (e) and 11 (f)).

上記のように、干渉時の蓄積周期Taの長さ変更により、変更後の1フレーム中の積算期間に含まれる複数の蓄積周期Ta’において、干渉光が各ゲート信号Sg1,Sg2,Sg3の受光期間に受光されるようになる。これにより、干渉光の影響がそれぞれの受光量Q1,Q2,Q3に分散するため、全ての受光量Q1,Q2,Q3の内の特定の受光量に偏って干渉光の影響が含まれることを回避できる。このため、距離センサ1,1A間の干渉による距離の誤測定を抑制できる。   As described above, the interference light is received by the gate signals Sg1, Sg2, and Sg3 in the plurality of accumulation periods Ta ′ included in the integration period in one frame after the change by changing the length of the accumulation period Ta at the time of interference. Light is received during the period. As a result, the influence of the interference light is dispersed in each of the light reception amounts Q1, Q2, and Q3, so that the influence of the interference light is included in a specific light reception amount among all the light reception amounts Q1, Q2, and Q3. Can be avoided. For this reason, the erroneous measurement of the distance by interference between the distance sensors 1 and 1A can be suppressed.

以上のように干渉光の影響を抑制するために、本実施形態では、変更前後の蓄積周期Ta,Ta’をそれぞれ積算回数分、繰り返した積算期間同士のずれが、蓄積周期一周期分以上となる変更幅Δtを用いて、蓄積周期Taの長さ変更を行う。これにより、積算回数分の繰り返し中に、変更前の蓄積周期Taと略同一の周期で発光する干渉光が、変更後の蓄積周期Ta’内を少なくとも一巡することとなり、干渉光の影響を各受光量Q1,Q2,Q3に分散させることができる。   As described above, in order to suppress the influence of the interference light, in this embodiment, the accumulation periods Ta and Ta ′ before and after the change are respectively equal to the number of accumulations, and the deviation between the repeated accumulation periods is equal to or more than one accumulation period. The length of the accumulation cycle Ta is changed using the change width Δt. As a result, during the repetition of the number of integrations, the interference light emitted at substantially the same period as the storage period Ta before the change makes at least one round within the storage period Ta ′ after the change, and the influence of the interference light is The amount of received light can be dispersed in Q1, Q2, and Q3.

例えば、積算回数28000回、パルス幅Tp=13ns及び(変更前の)蓄積周期Ta=988nsの場合において、蓄積周期Taの変更幅Δtをパルス幅Tpと同じ13nsに設定すると、変更後の蓄積周期Ta’の長さは975nsとなる。すると、変更前後の積算期間の差は364000nsであり、蓄積周期Ta’の364周期分以上になる。この場合、変更前の蓄積周期Taと略同一周期の干渉光は、変更後の蓄積周期Ta’内を積算期間中に364回以上、巡回することとなり、各受光量Q1,Q2,Q3における干渉光の影響を統計的に均等にすることができる。また、受光量Q1,Q2,Q3を用いて式(1)に基づく距離計算を行うことにより、干渉光の影響を背景光の影響と同様に除去することができる。   For example, in the case where the number of integrations is 28000, the pulse width Tp = 13 ns, and the accumulation period Ta = 988 ns (before change), if the change width Δt of the accumulation period Ta is set to 13 ns, which is the same as the pulse width Tp, The length of Ta ′ is 975 ns. Then, the difference between the integration periods before and after the change is 364000 ns, which is equal to or longer than 364 periods of the accumulation period Ta ′. In this case, the interference light having substantially the same period as the storage period Ta before the change circulates 364 times or more during the integration period in the storage period Ta ′ after the change, and the interference in each received light quantity Q1, Q2, Q3. The effect of light can be made statistically uniform. Further, by performing the distance calculation based on Expression (1) using the received light amounts Q1, Q2, and Q3, the influence of the interference light can be removed in the same manner as the influence of the background light.

図12(a),(b)は、蓄積周期Taの変更前後の距離センサ1の距離の測定結果を示すグラフである。図12(a),(b)では、干渉光を発光させた状態と発光させない状態とのそれぞれにおいて、距離センサ1により、200mm離れた対象物に対する距離測定を行った。図12(a),(b)は、この場合に出力された距離画像における中央の1画素の出力距離を示している。   FIGS. 12A and 12B are graphs showing the measurement results of the distance of the distance sensor 1 before and after the change of the accumulation cycle Ta. 12A and 12B, distance measurement is performed on an object 200 mm away by the distance sensor 1 in each of the state where interference light is emitted and the state where interference light is not emitted. FIGS. 12A and 12B show the output distance of one central pixel in the distance image output in this case.

図12(a)において、変更前の蓄積周期Taの長さは988nsであり、干渉光の周期とは数ppm程度のずれを有する。図12(b)では、変更後の蓄積周期Ta’として、変更幅Δt=13nsずつシフトさせた962ns、910ns、858nsのそれぞれの場合の出力距離を示している。この場合、変更前後の積算期間のずれは、それぞれ蓄積周期728周期分、2184周期分、3620周期分に対応する。   In FIG. 12A, the length of the accumulation cycle Ta before the change is 988 ns, which is shifted by several ppm from the cycle of the interference light. FIG. 12B shows the output distances in the respective cases of 962 ns, 910 ns, and 858 ns shifted by the change width Δt = 13 ns as the changed accumulation cycle Ta ′. In this case, the difference between the integration periods before and after the change corresponds to 728 accumulation cycles, 2184 cycles, and 3620 cycles, respectively.

図12(a)に示すように、変更前の蓄積周期Taでは、干渉光を発光させなかった状態に比較して、干渉光を発光させた状態における出力距離が激しく乱れている。これに対して、変更後の蓄積周期Ta’によると、図12(a)に示すように、干渉光を発光させた状態であっても干渉光を発光させた状態と同等に、安定した距離出力が得られている。   As shown in FIG. 12A, in the accumulation cycle Ta before the change, the output distance in the state in which the interference light is emitted is severely disturbed compared to the state in which the interference light is not emitted. On the other hand, according to the changed accumulation cycle Ta ′, as shown in FIG. 12 (a), even when the interference light is emitted, the stable distance is equivalent to the state where the interference light is emitted. Output is obtained.

蓄積周期Taの変更幅Δtは、干渉光の影響を安定的に分散させる観点から、例えば、変更前後の積算期間の差が蓄積周期Taの10周期分以上になるように設定されてもよい。また、蓄積周期Taの変更幅Δtは、例えば、距離センサ1の測定レンジ、測定精度、或いはフレームレート等の各種性能を維持する観点から、変更前後の積算期間の差が蓄積周期Taの10000周期分以下になるように設定されてもよい。   The change width Δt of the accumulation cycle Ta may be set so that, for example, the difference between the integration periods before and after the change is equal to or greater than 10 accumulation cycles Ta from the viewpoint of stably dispersing the influence of the interference light. Further, the change width Δt of the accumulation cycle Ta is, for example, from the viewpoint of maintaining various performances such as the measurement range, measurement accuracy, or frame rate of the distance sensor 1, and the difference between the integration periods before and after the change is 10,000 cycles of the accumulation cycle Ta. It may be set to be less than or equal to minutes.

3.まとめ
以上のように、本実施形態に係る距離センサ1は、光源部2と、受光部3と、制御部40とを備える。光源部2は、対象物50に対して光を出射する。受光部3は、光源部2による光の出射に同期して光を受光し、受光量Q1,Q2,Q3を蓄積する。制御部40は、光源部2及び受光部3を制御して、所定のフレーム期間毎に受光量Q1,Q2,Q3に基づき対象物50までの距離を示す距離情報である距離画像を生成する。距離画像のフレーム期間は、光源部2による光の出射に応じて受光部3が受光量を蓄積する周期である蓄積周期Taを所定数の積算回数分、含む。距離センサ1は、さらに、蓄積周期Taの積算回数分の合計期間が、蓄積周期Tbの長さの変更前後において蓄積周期Tbの1周期分以上ずれるように、蓄積周期Tbの長さを変更する周期設定部40bを備える。
3. Summary As described above, the distance sensor 1 according to the present embodiment includes the light source unit 2, the light receiving unit 3, and the control unit 40. The light source unit 2 emits light to the object 50. The light receiving unit 3 receives light in synchronization with the emission of light from the light source unit 2, and accumulates received light amounts Q1, Q2, and Q3. The control unit 40 controls the light source unit 2 and the light receiving unit 3 to generate a distance image that is distance information indicating the distance to the object 50 based on the received light amounts Q1, Q2, and Q3 for each predetermined frame period. The frame period of the distance image includes an accumulation period Ta, which is a period in which the light receiving unit 3 accumulates the amount of received light according to the emission of light from the light source unit 2, for a predetermined number of integration times. The distance sensor 1 further changes the length of the accumulation cycle Tb so that the total period corresponding to the number of accumulations of the accumulation cycle Ta is shifted by one cycle or more of the accumulation cycle Tb before and after the change of the length of the accumulation cycle Tb. A period setting unit 40b is provided.

以上の距離センサ1によると、蓄積周期Taの合計期間が蓄積周期Taの1周期分以上ずれるように、蓄積周期Taの長さが変更される。これにより、蓄積周期Taを積算回数分繰返す間に干渉光を受光するタイミングが、蓄積周期内を少なくとも一巡し、干渉光の影響が受光量Q1,Q2,Q3間に分散される。このため、距離センサ1,1A間の干渉による距離の誤測定を抑制することができる。   According to the distance sensor 1 described above, the length of the accumulation cycle Ta is changed so that the total period of the accumulation cycle Ta is shifted by one cycle or more of the accumulation cycle Ta. As a result, the timing at which the interference light is received while the accumulation cycle Ta is repeated the number of times of accumulation makes at least one round of the accumulation cycle, and the influence of the interference light is dispersed between the received light amounts Q1, Q2, and Q3. For this reason, the erroneous measurement of the distance by interference between the distance sensors 1 and 1A can be suppressed.

また、本実施形態において、周期設定部40bは、蓄積周期Taの長さの変更前後における合計期間のずれが、蓄積周期Taの10周期分以上10000周期分以下になるように、蓄積周期Taの長さを変更する。これにより、干渉光の影響が受光量Q1,Q2,Q3間に統計的に均等に分散され、干渉による距離の誤測定を安定的に抑制できる。   Further, in the present embodiment, the cycle setting unit 40b is configured so that the shift of the total period before and after the change of the length of the storage cycle Ta is 10 cycles or more and 10,000 cycles or less of the storage cycle Ta. Change the length. Thereby, the influence of the interference light is statistically evenly distributed between the received light amounts Q1, Q2, and Q3, and the erroneous measurement of the distance due to the interference can be stably suppressed.

また、本実施形態において、制御部40は、生成した距離画像に基づき、干渉が生じたか否かを判断し(S3)、干渉が生じたと判断した場合に(S3でYES)、蓄積周期Taの長さを変更する(S4)。これにより、1フレームの距離画像の生成時に干渉が生じた際に、距離センサ1が自動的に機器間の干渉を判断し、次フレームから干渉による距離の誤測定を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, the control unit 40 determines whether interference has occurred based on the generated distance image (S3), and when it is determined that interference has occurred (YES in S3), the storage period Ta The length is changed (S4). As a result, when interference occurs during the generation of a one-frame distance image, the distance sensor 1 can automatically determine the interference between devices and suppress erroneous measurement of distance due to interference from the next frame.

また、本実施形態では、図9のステップS3において距離センサ1の制御部40が生成した距離画像に基づき、干渉が生じたか否かを判断したが、ステップS3の判断は、モバイル機器等の電子機器におけるコントローラ6が行ってもよい。コントローラ6が距離センサ1から出力された各フレームの距離画像を比較することにより、干渉が生じたか否かを判断し、干渉が生じたと判断した場合に、蓄積周期の長さを変更するように所定のコマンドを距離センサ1に送信するようにしてもよい。   In the present embodiment, whether or not interference has occurred is determined based on the distance image generated by the control unit 40 of the distance sensor 1 in step S3 of FIG. 9. However, the determination in step S3 is based on an electronic device such as a mobile device. It may be performed by the controller 6 in the device. The controller 6 compares the distance images of each frame output from the distance sensor 1 to determine whether or not interference has occurred. When it is determined that interference has occurred, the length of the accumulation cycle is changed. A predetermined command may be transmitted to the distance sensor 1.

また、本実施形態において、光源部2は、パルス変調において光を繰り返し出射する。本実施形態では、蓄積周期Taの変更前後において、光源部2は、出射するパルス光のパルス幅を維持する。これにより、蓄積周期Taの変更前後において、受光量の総量が維持され、距離の測定精度の低下を回避できる。   In the present embodiment, the light source unit 2 repeatedly emits light in pulse modulation. In the present embodiment, before and after the change of the accumulation cycle Ta, the light source unit 2 maintains the pulse width of the emitted pulsed light. Thereby, before and after the change of the accumulation cycle Ta, the total amount of received light is maintained, and a decrease in distance measurement accuracy can be avoided.

(実施形態2)
実施形態1では、機器間の干渉が生じた場合に距離センサ1が自動的に蓄積周期をシフトする例について説明した。実施形態2では、あらかじめ干渉の影響を抑制するように、距離センサを実装する例について説明する。以下、実施形態2について、図13を参照して説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the example in which the distance sensor 1 automatically shifts the accumulation cycle when interference between devices occurs has been described. Embodiment 2 demonstrates the example which mounts a distance sensor so that the influence of interference may be suppressed beforehand. Hereinafter, Embodiment 2 will be described with reference to FIG.

図13は、本実施形態に係る電子機器60の構成を示すブロック図である。電子機器60は、二つの距離センサ1,1Aと、コントローラ6と、表示部61とを備える。電子機器60は、例えばモバイル端末である。表示部61は、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイで構成される。表示部61は、コントローラ6の制御により、表示面に種々の画像を表示する。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the electronic device 60 according to the present embodiment. The electronic device 60 includes two distance sensors 1, 1 </ b> A, a controller 6, and a display unit 61. The electronic device 60 is a mobile terminal, for example. The display unit 61 is configured by a liquid crystal display or an organic EL display, for example. The display unit 61 displays various images on the display surface under the control of the controller 6.

本実施形態において、各距離センサ1,1Aの周期設定部40bは、例えばスイッチ又はセレクタ等を備え、電子機器60の製造時等に外部から蓄積周期の長さを変更可能に構成される。周期設定部40bは、例えばヒューズ回路等により、電子機器60の使用時等には外部から蓄積周期の長さを変更できないように構成されてもよい。また、実施形態1では、距離センサ1の制御部40が、距離画像の生成中に干渉が生じたか否かを判断したが(図9のS3)、本実施形態に係る各距離センサ1,1Aの制御部40は、特に干渉が生じたか否かを判断しなくてもよい。   In this embodiment, the cycle setting unit 40b of each distance sensor 1, 1A includes, for example, a switch or a selector, and is configured to be able to change the length of the accumulation cycle from the outside when the electronic device 60 is manufactured. The cycle setting unit 40b may be configured such that the length of the accumulation cycle cannot be changed from the outside when the electronic device 60 is used, for example, by a fuse circuit or the like. In the first embodiment, the control unit 40 of the distance sensor 1 determines whether interference has occurred during the generation of the distance image (S3 in FIG. 9), but each distance sensor 1, 1A according to the present embodiment. The controller 40 does not need to determine whether or not interference has occurred.

本実施形態では、一例として、表示部61の表示画像に対するユーザのジェスチャーによる入力操作を検知するために、電子機器60の製造時等に二つの距離センサ1,1Aが表示部61近傍に配置して実装される。電子機器60のコントローラ6は、例えば、各距離センサ1,1Aから距離画像を取得するタイミングを合わせるために、フレーム毎にトリガ信号を距離センサ1,1Aのそれぞれに出力する。   In the present embodiment, as an example, in order to detect an input operation by a user's gesture on the display image of the display unit 61, two distance sensors 1 and 1A are disposed in the vicinity of the display unit 61 when the electronic device 60 is manufactured. Implemented. For example, the controller 6 of the electronic device 60 outputs a trigger signal to each of the distance sensors 1 and 1A for each frame in order to match the timing of acquiring the distance image from each distance sensor 1 and 1A.

電子機器60の使用時には、電子機器60内の二つの距離センサ1,1Aが相互に干渉を起こすことが懸念される。相互干渉を回避するために、例えばトリガ信号を用いて各距離センサ1,1Aを同期させる方法では、フレーム毎の同期では足りず、蓄積周期毎にトリガ信号を生成する必要がある。このため、信号遅延の観点からトリガ信号を無線信号で構成することは困難であり、有線信号で構成するとしても、信号遅延を調整するために配線および寄生容量を充分に考慮して設計しなければならなくなる。   When using the electronic device 60, there is a concern that the two distance sensors 1, 1A in the electronic device 60 may interfere with each other. In order to avoid mutual interference, for example, in the method of synchronizing the distance sensors 1 and 1A using a trigger signal, synchronization for each frame is not sufficient, and it is necessary to generate a trigger signal for each accumulation cycle. For this reason, it is difficult to configure the trigger signal as a wireless signal from the viewpoint of signal delay, and even if it is configured as a wired signal, it must be designed with sufficient consideration for wiring and parasitic capacitance in order to adjust the signal delay. I will have to.

そこで、本実施形態では、電子機器60の製造時或いは出荷時等に、所定数の基準回数において、二つの距離センサ1,1Aのそれぞれの蓄積周期の基準回数分の合計期間が、各蓄積周期の1周期分以上ずれるように、各距離センサ1,1Aの蓄積周期を設定する。この際、基準回数は、積算回数として実用上差し支えない範囲の回数であり、例えば100回以上である。   Therefore, in the present embodiment, when the electronic device 60 is manufactured or shipped, a total number of times corresponding to the reference number of the respective storage cycles of the two distance sensors 1 and 1A at a predetermined number of reference times is each storage cycle. The accumulation cycle of each of the distance sensors 1 and 1A is set so as to shift by one cycle or more. At this time, the reference number is a number in a practically acceptable range as the cumulative number, for example, 100 times or more.

例えば、各距離センサ1,1Aの周期設定部40bにおいて、蓄積周期テーブルD1(図10)におけるデフォルトのモードを別々のモードに設定して距離センサ1,1Aを実装する。また、これに代えて、又は加えて、各距離センサ1,1Aの蓄積周期テーブルD1において各モードに関連付けされた蓄積周期の長さを、それぞれの蓄積周期の基準回数分の合計期間が各蓄積周期の1周期分以上ずれるようにずらして設定してもよい。   For example, in the period setting unit 40b of each distance sensor 1, 1A, the default mode in the accumulation period table D1 (FIG. 10) is set to a different mode and the distance sensors 1, 1A are mounted. Instead of or in addition to this, the length of the accumulation cycle associated with each mode in the accumulation cycle table D1 of each distance sensor 1 and 1A is stored for the total number of times corresponding to the reference number of each accumulation cycle. You may set so that it may shift | deviate more than 1 period of a period.

これにより、電子機器60において信号遅延を考慮したトリガ信号のための複雑な設計を必要とせずに、容易に距離センサ1,1A間の相互干渉の影響を抑制できる。なお、上記の説明では、電子機器60のコントローラ6は、フレーム毎にトリガ信号を距離センサ1,1Aのそれぞれに出力したが、各距離センサ1,1Aから距離画像を取得するタイミングを合わせる必要がないシステムでは、トリガ信号自体を省略してもよい。   Thereby, the influence of mutual interference between the distance sensors 1 and 1A can be easily suppressed without requiring a complicated design for the trigger signal in consideration of the signal delay in the electronic device 60. In the above description, the controller 6 of the electronic device 60 outputs the trigger signal to each of the distance sensors 1 and 1A for each frame, but it is necessary to synchronize the timing for acquiring the distance image from each distance sensor 1 and 1A. In systems that do not, the trigger signal itself may be omitted.

以上のように、本実施形態に係る電子機器60は、二つの距離センサ1,1Aを備える。電子機器60においては、距離センサ1,1Aのそれぞれの蓄積周期の所定数分の合計期間が各蓄積周期の1周期分以上ずれるように、各距離センサ1,1Aの蓄積周期が設定されている。これにより、電子機器60内の距離センサ1,1A同士の機器間干渉による距離の誤測定を抑制することができる。   As described above, the electronic device 60 according to the present embodiment includes the two distance sensors 1 and 1A. In the electronic device 60, the accumulation cycle of each distance sensor 1, 1A is set such that the total period of a predetermined number of accumulation cycles of the distance sensors 1, 1A is shifted by one cycle or more of each accumulation cycle. . Thereby, the erroneous measurement of the distance by the interference between apparatuses of the distance sensors 1 and 1A in the electronic device 60 can be suppressed.

また、電子機器60は、二つの距離センサ1,1Aに限らず、三つ以上の距離センサを備えてもよい。この場合、電子機器60が備える複数の距離センサのそれぞれの蓄積周期の合計期間が各蓄積周期の1周期分以上ずれるように、各距離センサの蓄積周期が設定されてもよい。   The electronic device 60 is not limited to the two distance sensors 1 and 1A, and may include three or more distance sensors. In this case, the accumulation cycle of each distance sensor may be set so that the total period of the accumulation cycles of the plurality of distance sensors included in the electronic device 60 is shifted by one cycle or more of each accumulation cycle.

また、本実施形態に係る距離センサ1の実装方法は、電子機器60の製造方法である。本製造方法は、複数の距離センサ1,1Aを電子機器60に実装する工程と、複数の距離センサ1,1Aのそれぞれの蓄積周期の積算回数分の合計期間を各蓄積周期の1周期分以上にずらすように、各距離センサ1,1Aの蓄積周期を設定する工程とを含む。   The mounting method of the distance sensor 1 according to the present embodiment is a method for manufacturing the electronic device 60. In this manufacturing method, a plurality of distance sensors 1 and 1A are mounted on the electronic device 60, and a total period corresponding to the accumulated number of accumulation cycles of each of the plurality of distance sensors 1 and 1A is equal to or greater than one accumulation cycle. And a step of setting the accumulation cycle of each distance sensor 1, 1 </ b> A so as to be shifted to

また、本実施形態に係る距離センサ1は、外部から蓄積周期の長さを設定可能な周期設定部40bを備える。これにより、上述のように電子機器60に実装する際に蓄積周期をずらして機器間干渉による距離の誤測定を抑制できるようになる。   Further, the distance sensor 1 according to the present embodiment includes a cycle setting unit 40b that can set the length of the accumulation cycle from the outside. Thereby, when mounting on the electronic device 60 as described above, it is possible to suppress erroneous measurement of distance due to interference between devices by shifting the accumulation cycle.

(実施形態3)
実施形態1では、パルス変調において光源部から光を繰り返し出射するパルス変調方式の距離センサについて説明したが、パルス変調方式に限らず、種々の変調方式であってもよい。実施形態3では、所定の波形における連続波変調において光を出射する連続波方式の距離センサについて説明する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the pulse modulation type distance sensor that repeatedly emits light from the light source unit in the pulse modulation has been described. However, the present invention is not limited to the pulse modulation method, and various modulation methods may be used. In Embodiment 3, a continuous wave type distance sensor that emits light in continuous wave modulation with a predetermined waveform will be described.

図14は、本実施形態に係る距離センサ1Bの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る距離センサ1Bは、実施形態1に係る距離センサ1と同様の構成を備える。   FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the distance sensor 1B according to the present embodiment. The distance sensor 1B according to the present embodiment has the same configuration as the distance sensor 1 according to the first embodiment.

本実施形態において、距離センサ1Bの光源部2Aは、所定の波形を有する連続波変調において光を出射する。以下では、連続波変調における光の波形が正弦波形の例について説明するが、所定の波形は正弦波に限らず、三角波およびのこぎり波などの種々の波形であってもよい。以下、光源部2Aが連続波変調で出射する光を「変調光」という。   In the present embodiment, the light source unit 2A of the distance sensor 1B emits light in continuous wave modulation having a predetermined waveform. Hereinafter, an example in which the light waveform in the continuous wave modulation is a sine waveform will be described. However, the predetermined waveform is not limited to a sine wave, and may be various waveforms such as a triangular wave and a sawtooth wave. Hereinafter, the light emitted from the light source unit 2A by continuous wave modulation is referred to as “modulated light”.

変調光の変調周波数fは、基準クロック発生部41のクロック周波数(例えば50MHz)に基づき、タイミング生成部42において種々の調整を行うことによって設定される。本実施形態に係る周期設定部40bは、変調周波数fの設定変更を行うことにより、本実施形態における距離センサ1Bの蓄積周期の長さを変更する。   The modulation frequency f of the modulated light is set by performing various adjustments in the timing generation unit 42 based on the clock frequency (for example, 50 MHz) of the reference clock generation unit 41. The cycle setting unit 40b according to the present embodiment changes the length of the accumulation cycle of the distance sensor 1B in the present embodiment by changing the setting of the modulation frequency f.

図15は、本実施形態に係る距離センサ1Bの距離の計算方法を説明するための図である。本実施形態において、対象物までの距離は、対象物における変調光の反射光が出射時の変調光の位相からずれる位相ずれ幅Φ、及び変調周波数fに基づいて、次式により計算される。
L=c×Φ/(4π×f) (2)
FIG. 15 is a diagram for explaining a method of calculating the distance of the distance sensor 1B according to the present embodiment. In the present embodiment, the distance to the object is calculated by the following equation based on the phase shift width Φ where the reflected light of the modulated light on the object is shifted from the phase of the modulated light at the time of emission and the modulation frequency f.
L = c × Φ / (4π × f) (2)

上式によると、変調周波数f=50MHzに設定することで、1周期20ns以内に戻ってくる反射光が検出でき、3mの測定レンジが得られる。また、上式における位相ずれ幅Φは、次式により計算される。
Φ=tan−1{(A1−A3)/(A2−A4)} (3)
According to the above equation, by setting the modulation frequency f = 50 MHz, the reflected light returning within 20 ns per cycle can be detected, and a measurement range of 3 m can be obtained. Further, the phase shift width Φ in the above equation is calculated by the following equation.
Φ = tan −1 {(A1-A3) / (A2-A4)} (3)

上式において、A1,A2,A3,A4は、図15に示すように、それぞれ変調光の位相がπ/2,π,3π/2,2πのタイミングにおいて受光される、反射光を含む受光量である。前述したように、受光部3Aが反射光を受光する際の受光量には、反射光と共に背景光の影響も含まれる。上式によると、受光量の差分(A1−A3),(A2−A4)を用いることで、反射光の受光を行う際に含まれる背景光の影響が除去される。このため、4種の受光量A1,A2,A3,A4を取得することにより、2つの差分(A1−A3),(A2−A4)がそれぞれsinΦ,cosΦに比例し、反射光の位相ずれ幅Φを求めることができる。   In the above equation, A1, A2, A3, and A4 are the amounts of received light including reflected light that are received at timings of π / 2, π, 3π / 2, and 2π, respectively, as shown in FIG. It is. As described above, the amount of received light when the light receiving unit 3A receives reflected light includes the influence of background light as well as the reflected light. According to the above equation, the influence of background light included when receiving reflected light is eliminated by using the difference (A1-A3) and (A2-A4) in the amount of received light. Therefore, by obtaining four types of received light amounts A1, A2, A3, A4, the two differences (A1-A3) and (A2-A4) are proportional to sinΦ and cosΦ, respectively, and the phase shift width of the reflected light Φ can be obtained.

本実施形態では、制御部40における距離演算部40aは、受光部3Aから画素毎に4種の受光量A1,A2,A3,A4を読み出して、式(2),(3)に基づく演算を行うことにより、距離画像を生成する。   In the present embodiment, the distance calculation unit 40a in the control unit 40 reads out four types of received light amounts A1, A2, A3, and A4 for each pixel from the light receiving unit 3A, and performs calculations based on equations (2) and (3). By doing so, a distance image is generated.

図14に戻り、本実施形態において、受光部3Aは、2つの電荷蓄積部を有する画素回路30Aを備える。なお、受光部3Aの画素回路30Aは、2つの電荷蓄積部に限らず、例えば4つ以下の電荷蓄積部を有してもよい。以下、受光部3Aの画素回路30Aが2つの電荷蓄積部を有する場合に制御部40がタイミング生成部42を介して行うタイミング制御について、図16を用いて説明する。   Returning to FIG. 14, in the present embodiment, the light receiving unit 3 </ b> A includes a pixel circuit 30 </ b> A having two charge storage units. Note that the pixel circuit 30A of the light receiving unit 3A is not limited to two charge storage units, and may include, for example, four or less charge storage units. Hereinafter, timing control performed by the control unit 40 via the timing generation unit 42 when the pixel circuit 30A of the light receiving unit 3A has two charge storage units will be described with reference to FIG.

図16(a)は、1フレームの距離画像を生成する際の変調光の発光タイミングを示す波形図である。図16(a)〜(c)では、フレームレートは30fpsとしている。図16(a)に示すように、変調光は、1フレーム33msの間に、所定の時間間隔において2回の期間T11,T12に出射される。各期間T11,T12は、例えばそれぞれ1.52msである。この場合、各期間T11,T12において76000周期分の変調光が連続的に出射される。   FIG. 16A is a waveform diagram showing the emission timing of modulated light when generating a one-frame distance image. In FIGS. 16A to 16C, the frame rate is 30 fps. As shown in FIG. 16A, the modulated light is emitted in two periods T11 and T12 at a predetermined time interval during one frame of 33 ms. Each period T11, T12 is, for example, 1.52 ms. In this case, 76000 cycles of modulated light are continuously emitted in each of the periods T11 and T12.

図16(b)は、二つのゲート信号Sa1,Sa2に基づく期間T11における受光量A1,A3の受光タイミングを示す。図16(c)は、期間T12における受光量A2,A4の受光タイミングを示す。二つのゲート信号Sa1,Sa2は、受光部3Aにおける画素回路30Aの二つの電荷蓄積部にそれぞれ電荷を蓄積するための信号である。   FIG. 16B shows the light reception timing of the light reception amounts A1 and A3 in the period T11 based on the two gate signals Sa1 and Sa2. FIG. 16C shows the light reception timing of the light reception amounts A2 and A4 in the period T12. The two gate signals Sa1 and Sa2 are signals for storing charges in the two charge storage portions of the pixel circuit 30A in the light receiving portion 3A, respectively.

図16(b)に示すように、期間T11において、二つのゲート信号Sa1,Sa2は、それぞれ変調光(反射光)の周期と同じ蓄積周期Tbにおいて受光を行う。また、変調光の位相π/2,3π/2に応じた二つの受光量A1,A3間の位相差がπであることに応じて、二つのゲート信号Sa1,Sa2は、変調周波数fの半周期分10nsずれて、交互に受光を繰り返す。これにより、蓄積周期Tb毎に画素回路30Aのそれぞれの電荷蓄積部に受光量A1,A3が蓄積される。例えば1.52msの期間T11において、各受光量A1,A3の蓄積が76000回、行われ、受光量A1,A3が積算される。   As shown in FIG. 16B, in the period T11, the two gate signals Sa1 and Sa2 receive light in the same accumulation cycle Tb as the cycle of the modulated light (reflected light). Further, when the phase difference between the two received light amounts A1 and A3 corresponding to the phase π / 2 and 3π / 2 of the modulated light is π, the two gate signals Sa1 and Sa2 are half of the modulation frequency f. The light reception is repeated alternately with a shift of 10 ns for the period. As a result, the received light amounts A1 and A3 are accumulated in the respective charge accumulation portions of the pixel circuit 30A every accumulation cycle Tb. For example, in the period T11 of 1.52 ms, the received light amounts A1 and A3 are accumulated 76000 times, and the received light amounts A1 and A3 are integrated.

また、期間T12では、受光量A1,A2,A3,A4のうちの残る二つの受光量A2,A4の受光が、二つのゲート信号Sa1,Sa2によって行われる。図16(c)に示すように、二つのゲート信号Sa1,Sa2は、期間T11の二つの受光量A1,A3の受光と同様に、蓄積周期Tbにおいて交互に受光を繰り返す。また、期間T12における二つのゲート信号Sa1,Sa2の受光タイミングは、変調光の位相π,2πに応じた受光量A2,A4を受光するために、期間T11の受光タイミングとは変調周波数fの1/4周期分5nsずれている。   In the period T12, the remaining two received light amounts A2, A4 of the received light amounts A1, A2, A3, A4 are received by the two gate signals Sa1, Sa2. As shown in FIG. 16C, the two gate signals Sa1 and Sa2 repeat light reception alternately in the accumulation cycle Tb, similarly to the light reception of the two light reception amounts A1 and A3 in the period T11. The light reception timing of the two gate signals Sa1 and Sa2 in the period T12 is such that the light reception amounts A2 and A4 corresponding to the phases π and 2π of the modulated light are received, so the light reception timing in the period T11 is 1 of the modulation frequency f. / 4 shift by 5ns.

以上のような連続波変調方式の距離センサにおいても、複数の距離センサが存在する場合には、機器間の干渉を起こすことが想定される。図17(a)〜(d),18(a),(b)を用いて、本実施形態に係る距離センサ1B,1C間の干渉の抑制方法について説明する。   Even in the continuous wave modulation type distance sensor as described above, when a plurality of distance sensors exist, it is assumed that interference occurs between devices. A method for suppressing interference between the distance sensors 1B and 1C according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 17 (a) to 17 (d), 18 (a), and (b).

図17(a)は、本実施形態に係る距離センサ1B(以下、「第1の距離センサ」という場合がある。)の発光タイミングを示す。図17(b)は、図17(a)と同時点の第2の距離センサ1Cの発光タイミングを示す。図17(c),(f)は、第1及び第2の距離センサ1B,1Cの干渉時の発光タイミングを示す。第2の距離センサ1Cは、第1の距離センサ1と同様の構成を有する。   FIG. 17A shows the light emission timing of the distance sensor 1B according to the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as “first distance sensor”). FIG. 17 (b) shows the light emission timing of the second distance sensor 1C at the same point as FIG. 17 (a). FIGS. 17C and 17F show the light emission timings when the first and second distance sensors 1B and 1C interfere. The second distance sensor 1 </ b> C has the same configuration as the first distance sensor 1.

図17(a),(b)では、第1及び第2の距離センサ1B,1C間で干渉が生じていないときのフレーム期間を示している。この場合、第1及び第2の距離センサ1B,1Cの発光タイミング間には、それぞれの発光期間が重ならないような時間間隔が空いている。このような時間間隔は、第1及び第2の距離センサ1B,1Cのクロック周波数の僅かな差により、徐々にずれてしまう。   FIGS. 17A and 17B show a frame period when no interference occurs between the first and second distance sensors 1B and 1C. In this case, there is a time interval between the light emission timings of the first and second distance sensors 1B and 1C so that the respective light emission periods do not overlap. Such a time interval gradually shifts due to a slight difference in clock frequency between the first and second distance sensors 1B and 1C.

例えば、基準クロック発生部41のクロック周波数f=50MHzにおいて、第1及び第2の距離センサ1B,1C間では10ppmの差があったとする。この場合、1秒当たり500クロック分の差があり、フレームレート30fpsのフレーム期間毎に16.6クロック(333ns)分、第1及び第2の距離センサ1B,1Cの相対的なタイミングがずれていく。このため、図17(a),(b)の状態から時間経過により、図17(c),(d)に示すように、第1及び第2の距離センサ1B,1Cの発光タイミングが重なるフレームが生じてしまう。以下、第2の距離センサ1Cから第1の距離センサ1Bに入射する変調光を「干渉光」という。   For example, it is assumed that there is a difference of 10 ppm between the first and second distance sensors 1B and 1C at the clock frequency f = 50 MHz of the reference clock generator 41. In this case, there is a difference of 500 clocks per second, and the relative timings of the first and second distance sensors 1B and 1C are shifted by 16.6 clocks (333 ns) every frame period of the frame rate of 30 fps. Go. For this reason, as time passes from the states of FIGS. 17A and 17B, as shown in FIGS. 17C and 17D, the light emission timings of the first and second distance sensors 1B and 1C overlap. Will occur. Hereinafter, the modulated light incident on the first distance sensor 1B from the second distance sensor 1C is referred to as “interference light”.

図18(a)は、図17(c),(d)の状態における蓄積周期Tbの変更前の距離センサ1Bの動作タイミングを示す。図17(c),(d)の状態において干渉光が第1の距離センサ1Bに入射すると、図18(a)に示すように、距離センサ1Bは、ゲート信号Sa1,Sa2に基づき、反射光と共に干渉光を受光することとなる。この際、各蓄積周期Tbにおいて干渉光の影響が同程度に蓄積され続けると、受光量A1,A2,A3,A4において干渉光の影響が偏り、距離の誤測定を招いてしまう。   FIG. 18 (a) shows the operation timing of the distance sensor 1B before the change of the accumulation cycle Tb in the states of FIGS. 17 (c) and 17 (d). When the interference light enters the first distance sensor 1B in the states of FIGS. 17C and 17D, the distance sensor 1B reflects the reflected light based on the gate signals Sa1 and Sa2, as shown in FIG. At the same time, the interference light is received. At this time, if the influence of the interference light continues to be accumulated to the same extent in each accumulation period Tb, the influence of the interference light is biased in the received light amounts A1, A2, A3, and A4, leading to erroneous distance measurement.

そこで、本実施形態では、周期設定部40bにより、変調光の変調周波数fを各ゲート信号Sg1,Sg2の受光タイミングと共に変更することで、蓄積周期Tbをシフトする。この際、周期設定部40bは、期間T11,T12において繰り返される蓄積周期Tbの回数が1回以上ずれるように、変調周波数fを変更する。これにより、変更前の蓄積周期Tbを期間T11(又は期間T12)中に繰り返した回数を基準回数として、基準回数分、変更前後の蓄積周期Tb,Tb’を繰り返す期間が、蓄積周期1周期分以上ずれる。   Therefore, in the present embodiment, the accumulation period Tb is shifted by changing the modulation frequency f of the modulated light together with the light receiving timing of the gate signals Sg1 and Sg2 by the period setting unit 40b. At this time, the cycle setting unit 40b changes the modulation frequency f so that the number of accumulation cycles Tb repeated in the periods T11 and T12 is shifted by one or more. As a result, the number of times that the accumulation cycle Tb before the change is repeated during the period T11 (or period T12) is set as the reference number, and the period for repeating the accumulation cycles Tb and Tb ′ before and after the change is equal to the number of accumulation cycles. More than that.

すると、図18(b)に示すように、変更後の蓄積周期Tb’の繰り返し中に、各ゲート信号Sg1,Sg2により受光される干渉光の影響が、蓄積周期Tb’毎に不均一になる。このため、期間T11(又はT12)において積算された受光量A1,A3(又はA2,A4)間では、干渉光の影響が統計的に均等に含まれる。このため、式(3)に基づく距離計算により、干渉光の影響が背景光の影響と同様に除去される。これにより、干渉光の影響による距離の誤測定が抑制される。   Then, as shown in FIG. 18B, during the repetition of the changed accumulation cycle Tb ′, the influence of the interference light received by the gate signals Sg1 and Sg2 becomes uneven for each accumulation cycle Tb ′. . For this reason, the influence of the interference light is statistically equally included between the received light amounts A1, A3 (or A2, A4) accumulated in the period T11 (or T12). For this reason, by the distance calculation based on Formula (3), the influence of interference light is removed similarly to the influence of background light. Thereby, erroneous measurement of the distance due to the influence of the interference light is suppressed.

例えば、制御部40は、実施形態1の距離画像生成処理(図9)と同様の処理において、機器間の干渉が生じたか否かを判断し(S3)、機器間の干渉が生じたと判断した場合に、周期設定部40bにおいて変調周波数の変更を行う。すると、制御部40は、次フレームから周期設定部40bに新たに設定された周波数を変調光の変調周波数とするように、タイミング生成部41を制御する。   For example, the control unit 40 determines whether or not interference between devices has occurred in the same processing as the distance image generation processing (FIG. 9) of the first embodiment (S3), and determines that interference between devices has occurred. In this case, the modulation frequency is changed in the period setting unit 40b. Then, the control unit 40 controls the timing generation unit 41 so that the frequency newly set in the period setting unit 40b from the next frame is set as the modulation frequency of the modulated light.

例えば、制御部40は、1.52msの期間T1,T2においてそれぞれ蓄積周期Tbの繰返し回数が、76000回から76001回に増える50000658Hz以上の周波数、或いは75999回に減る5千万658Hz以上の4999342Hz以下の周波数を周期設定部40bに設定する。また、外部環境による距離センサ1B,1C間の相対的な関係の変化なども考慮して、例えば蓄積周期Tbが10周期以上ずれるように、500006579Hz以上の周波数を周期設定部40bに設定してもよい。   For example, in the period T1 and T2 of 1.52 ms, the control unit 40 increases the frequency of the accumulation cycle Tb from 76000 times to 76001 times, a frequency of 50000658 Hz or more, or decreases to 75999 times and 499342 Hz or less of 4999342 Hz or less. Is set in the period setting unit 40b. Further, in consideration of changes in the relative relationship between the distance sensors 1B and 1C due to the external environment, for example, a frequency of 500006579 Hz or higher may be set in the cycle setting unit 40b so that the accumulation cycle Tb is shifted by 10 cycles or more. Good.

以上のように、本実施形態に係る距離センサ1Bにおいて、光源部2Aは、所定の波形における連続波変調において変調光を出射する。周期設定部40bは、連続波変調における周波数に基づいて蓄積周期Tbを設定する。これにより、連続波変調に基づく距離センサ1B,1C間の干渉による距離の誤測定を抑制することができる。   As described above, in the distance sensor 1B according to the present embodiment, the light source unit 2A emits modulated light in continuous wave modulation with a predetermined waveform. The period setting unit 40b sets the accumulation period Tb based on the frequency in continuous wave modulation. Thereby, the erroneous measurement of distance by interference between distance sensors 1B and 1C based on continuous wave modulation can be controlled.

また、本実施形態において、制御部40は、変調光の波形の二つの位相π/2,3π/2(又はπ,2π)に応じたタイミングにおける受光を交互に繰り返すように、受光部3Aを制御する。これにより、交互に受光を繰り返した受光量A1,A3(又はA2,A4)間で干渉光の影響が偏ることを回避し、距離の誤測定を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, the control unit 40 causes the light receiving unit 3A to repeat light reception at timings corresponding to the two phases π / 2, 3π / 2 (or π, 2π) of the modulated light waveform. Control. Thereby, it is possible to avoid the influence of the interference light from being biased between the received light amounts A1 and A3 (or A2 and A4), which are alternately received, and to prevent erroneous distance measurement.

(他の実施形態)
上記の実施形態1では、画素回路30は外光専用の電荷蓄積部C1を備えたが、距離センサ1における画素回路はこれに限らず、外光専用の電荷蓄積部C1を省略してもよい。この場合、画素回路からの読出しにおいて、反射光を含む受光量と外光の受光量とを異なるフレームで取得し、2フレームの読み出しで1フレームの距離画像を生成するようにしてもよい。例えば、連続する2つのフレームにおいて、一方のフレームでパルス光の出射を繰り返すとともに2つの電荷蓄積部で時分割して電荷を蓄積してTOF信号処理部4に読み出し、反射光を含む受光量を取得する。他方のフレームでは、パルス光の出射を停止しながら受光を行うことで、外光の受光量を取得することができる。この場合であっても、取得した受光量において、干渉光の影響を外光の影響と同様に差し引き、機器間干渉による距離の誤測定を抑制することができる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the pixel circuit 30 includes the charge storage unit C1 dedicated to external light. However, the pixel circuit in the distance sensor 1 is not limited thereto, and the charge storage unit C1 dedicated to external light may be omitted. . In this case, in reading from the pixel circuit, the received light amount including reflected light and the received light amount of external light may be acquired in different frames, and a one-frame distance image may be generated by reading out two frames. For example, in two consecutive frames, the emission of pulsed light is repeated in one frame, and the charge is accumulated by time division in two charge accumulating units, read out to the TOF signal processing unit 4, and the received light amount including reflected light is calculated. get. In the other frame, by receiving light while stopping the emission of pulsed light, the amount of external light received can be acquired. Even in this case, in the acquired amount of received light, the influence of the interference light can be subtracted in the same manner as the influence of the external light, and the erroneous measurement of the distance due to the inter-device interference can be suppressed.

また、上記の実施形態1では、第2及び第3ゲート信号Sg2,Sg3による第1の受光動作において連続的に2回の受光を行ったが、第1の受光動作において連続的に受光する回数は2回よりも大きくてもよい。例えば、第2ゲート信号Sg2の受光期間の直前に第1ゲート信号Sg1の受光期間を設定してもよい。また、第3ゲート信号Sg3の受光期間後に、所定の受光量を蓄積するための受光期間を設定してもよい。例えば、受光部が画素回路内に4つ以上の電荷蓄積部を備え、4種以上の受光量Q1,Q2,…,Qm(mは4以上の整数)を時分割で取得してもよい。   In the first embodiment, the light is continuously received twice in the first light receiving operation by the second and third gate signals Sg2 and Sg3. However, the number of times of continuous light receiving in the first light receiving operation. May be greater than twice. For example, the light reception period of the first gate signal Sg1 may be set immediately before the light reception period of the second gate signal Sg2. Further, a light receiving period for accumulating a predetermined amount of received light may be set after the light receiving period of the third gate signal Sg3. For example, the light receiving unit may include four or more charge storage units in the pixel circuit, and four or more types of received light amounts Q1, Q2,..., Qm (m is an integer of 4 or more) may be acquired in a time division manner.

また、上記の各実施形態では、制御部40内部に周期設定部40bを設ける例について説明したが、周期設定部40bは、距離センサ1,1Bの内部において、制御部40の外部に設けられてもよい。また、周期設定部40bに、蓄積周期テーブルD1が組み込まれていてもよい。   In each of the above embodiments, the example in which the cycle setting unit 40b is provided inside the control unit 40 has been described. However, the cycle setting unit 40b is provided outside the control unit 40 inside the distance sensors 1 and 1B. Also good. Further, the accumulation period table D1 may be incorporated in the period setting unit 40b.

また、上記の各実施形態では、距離センサ1,1A〜1Cの距離の測定法式が間接TOF方式である場合について説明した。本距離センサの距離の測定方式はこれに限らず、例えば、反射光の伝播期間を直接、測定する直接TOF方式であってもよい。直接TOF方式の距離センサは、例えば、時間デジタル変換器や単一フォトンのアバランシェフォトダイオードを用いて構成してもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the case where the distance measuring method of the distance sensors 1 and 1A to 1C is the indirect TOF method has been described. The distance measurement method of the distance sensor is not limited to this, and may be a direct TOF method that directly measures the propagation period of reflected light, for example. The direct TOF type distance sensor may be configured using, for example, a time digital converter or a single photon avalanche photodiode.

また、上記の各実施形態では、距離センサ1,1A〜1Cがモバイル機器に搭載される場合を例示した。距離センサ1,1Aが搭載される機器はモバイル装置に限らず、例えば監視カメラや車載装置などの種々の電子機器であってもよい。距離センサ1によると、例えば、車載装置において対向車から入射する干渉光に基づく機器間干渉による距離の誤測定を抑制することもできる。   Further, in each of the above embodiments, the case where the distance sensors 1 and 1A to 1C are mounted on the mobile device is illustrated. The device on which the distance sensors 1 and 1A are mounted is not limited to a mobile device, and may be various electronic devices such as a monitoring camera and an in-vehicle device. According to the distance sensor 1, for example, it is possible to suppress erroneous measurement of distance due to inter-device interference based on interference light incident from an oncoming vehicle in an in-vehicle device.

1 距離センサ
2 光源部
3 受光部
30 画素回路
40制御部
40a 距離演算部
40b 周期設定部
42 タイミング生成部
44 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Distance sensor 2 Light source part 3 Light receiving part 30 Pixel circuit 40 Control part 40a Distance calculation part 40b Period setting part 42 Timing generation part 44 Storage part

Claims (9)

対象物に対して光を出射する光源部と、
前記光源部による光の出射に同期して光を受光し、受光量を蓄積する受光部と、
前記光源部及び前記受光部を制御して、所定期間毎に前記受光量に基づき前記対象物までの距離を示す距離情報を生成する制御部とを備え、
前記所定期間は、前記光源部による光の出射に応じて前記受光部が受光量を蓄積する周期である蓄積周期を所定数の複数回、含み、
さらに、前記蓄積周期の前記所定数分の合計期間が、前記蓄積周期の長さの変更前後において前記蓄積周期の1周期分以上ずれるように、前記蓄積周期の長さを変更する周期設定部を備えた
距離センサ。
A light source unit for emitting light to an object;
A light receiving unit that receives light in synchronization with emission of light by the light source unit and accumulates a received light amount;
A control unit that controls the light source unit and the light receiving unit and generates distance information indicating a distance to the object based on the amount of received light for each predetermined period;
The predetermined period includes a predetermined number of times including an accumulation cycle, which is a cycle in which the light receiving unit accumulates an amount of received light according to emission of light by the light source unit,
Further, a cycle setting unit that changes the length of the accumulation cycle so that the total period of the predetermined number of the accumulation cycles is shifted by one cycle or more of the accumulation cycle before and after the change of the length of the accumulation cycle. Provided distance sensor.
前記周期設定部は、前記蓄積周期の長さの変更前後における前記合計期間のずれが、前記蓄積周期の10周期分以上10000周期分以下になるように、前記蓄積周期の長さを変更する
請求項1に記載の距離センサ。
The cycle setting unit changes the length of the accumulation cycle so that the shift of the total period before and after the change of the length of the accumulation cycle is not less than 10 cycles and not more than 10,000 cycles of the accumulation cycle. Item 2. The distance sensor according to Item 1.
前記制御部は、
生成した距離情報に基づき、干渉が生じたか否かを判断し、
干渉が生じたと判断した場合に、前記蓄積周期の長さを変更する
請求項1又は2に記載の距離センサ。
The controller is
Based on the generated distance information, determine whether interference has occurred,
The distance sensor according to claim 1 or 2, wherein when it is determined that interference has occurred, a length of the accumulation cycle is changed.
前記光源部は、パルス変調において光を繰り返し出射する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の距離センサ。
The distance sensor according to claim 1, wherein the light source unit repeatedly emits light in pulse modulation.
前記光源部は、所定の波形における連続波変調において光を出射し、
前記周期設定部は、前記連続波変調における周波数に基づいて前記蓄積周期を設定する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の距離センサ。
The light source unit emits light in continuous wave modulation in a predetermined waveform,
The distance sensor according to claim 1, wherein the period setting unit sets the accumulation period based on a frequency in the continuous wave modulation.
前記制御部は、前記波形の少なくとも二つの位相に応じたタイミングにおける受光を交互に繰り返すように、前記受光部を制御する
請求項5に記載の距離センサ。
The distance sensor according to claim 5, wherein the control unit controls the light receiving unit so that light reception at a timing corresponding to at least two phases of the waveform is alternately repeated.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の距離センサと、
前記距離センサにおいて生成された距離情報に基づき所定の演算処理を行う演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、
前記距離情報に基づき、干渉が生じたか否かを判断し、
干渉が生じたと判断した場合に、前記蓄積周期の長さを変更する
電子機器。
The distance sensor according to any one of claims 1 to 6,
An arithmetic processing unit that performs predetermined arithmetic processing based on distance information generated in the distance sensor;
The arithmetic processing unit includes:
Based on the distance information, determine whether interference has occurred,
An electronic device that changes the length of the accumulation cycle when it is determined that interference has occurred.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の距離センサを複数、備え、
前記複数の距離センサのそれぞれの蓄積周期の前記所定数分の合計期間が各蓄積周期の1周期分以上ずれるように、各距離センサの蓄積周期が設定された
電子機器。
A plurality of the distance sensors according to any one of claims 1 to 6,
An electronic apparatus in which the accumulation cycle of each distance sensor is set such that the total period of the predetermined number of accumulation cycles of each of the plurality of distance sensors is shifted by one cycle or more of each accumulation cycle.
電子機器の製造方法であって、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の距離センサを複数、電子機器に実装する工程と、
前記複数の距離センサのそれぞれの蓄積周期の前記所定数分の合計期間を各蓄積周期の1周期分以上にずらすように、各距離センサの蓄積周期を設定する工程を含む
電子機器の製造方法。
A method of manufacturing an electronic device,
Mounting a plurality of the distance sensors according to any one of claims 1 to 6 on an electronic device;
A method for manufacturing an electronic device, comprising: setting an accumulation cycle of each distance sensor such that a total period of the predetermined number of accumulation cycles of each of the plurality of distance sensors is shifted to one cycle or more of each accumulation cycle.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020189339A1 (en) * 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 Distance measuring device and distance measuring method
WO2020188782A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社ブルックマンテクノロジ Distance image capturing device, distance image capturing system, and distance image capturing method
JP2021060246A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 株式会社日立エルジーデータストレージ Distance measuring device and distance measuring system
CN113631944A (en) * 2019-03-27 2021-11-09 松下知识产权经营株式会社 Distance measuring device and image generating method
WO2023199979A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 凸版印刷株式会社 Distance image capturing device, and distance image capturing method
JP7431193B2 (en) 2021-04-19 2024-02-14 株式会社日立エルジーデータストレージ Distance measuring device and its control method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020189339A1 (en) * 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 Distance measuring device and distance measuring method
WO2020188782A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社ブルックマンテクノロジ Distance image capturing device, distance image capturing system, and distance image capturing method
JPWO2020188782A1 (en) * 2019-03-20 2021-04-01 株式会社ブルックマンテクノロジ Distance image imaging device and distance image imaging method
JP7016183B2 (en) 2019-03-20 2022-02-04 株式会社ブルックマンテクノロジ Distance image imaging device and distance image imaging method
US11598860B2 (en) 2019-03-20 2023-03-07 Brookman Technology, Inc. Distance image capturing device, distance image capturing system, and distance image capturing method
CN113631944A (en) * 2019-03-27 2021-11-09 松下知识产权经营株式会社 Distance measuring device and image generating method
JPWO2020196087A1 (en) * 2019-03-27 2021-11-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 Distance measuring device and image generation method
JP7209198B2 (en) 2019-03-27 2023-01-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Distance measuring device and image generation method
JP2021060246A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 株式会社日立エルジーデータストレージ Distance measuring device and distance measuring system
JP7235638B2 (en) 2019-10-04 2023-03-08 株式会社日立エルジーデータストレージ Ranging device and ranging system
JP7431193B2 (en) 2021-04-19 2024-02-14 株式会社日立エルジーデータストレージ Distance measuring device and its control method
WO2023199979A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 凸版印刷株式会社 Distance image capturing device, and distance image capturing method

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