JP4466319B2 - 空間情報の検出装置 - Google Patents
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Description
本例では、図2に示す構成の受光素子1を用いる。図2は1個の感光部1aと1個の電荷集積部1b(図1参照)とを形成する単位構成の受光素子1を示している。受光素子1は、不純物を添加したシリコンなどの固体からなる半導体層11を備えるとともに、半導体層11の主表面の全面に亘って酸化膜からなる絶縁膜12を有し、半導体層11に絶縁膜12を介して制御電極13を設けた構成を有する。受光素子1はMIS素子として知られた構造であるが、1個の受光素子1として機能する領域に複数個(図示例では5個)の制御電極13を備える点が通常のMIS素子とは異なる。絶縁膜12および制御電極13は光が透過するように材料が選択され、絶縁膜12を通して半導体層11に光が入射すると、半導体層11の内部に電荷が生成される。つまり、受光素子1の受光面は図2における半導体層11の主表面(上面)になる。図示例の半導体層11の導電形はn形であり、光の照射により生成される電荷としては電子eを利用する。
基本構成では、点灯期間Taの受光出力Aaと消灯期間Tbの受光出力Abとは異なる取出期間においてイメージセンサ10から評価部3に与えている。つまり、点灯期間Taに対応する集積期間に集積した電荷を受光出力として評価部3に与える取出期間と、消灯期間Tbに対応する集積期間に集積した電荷を受光出力として評価部3に与える取出期間とが個別に設けられている。本実施形態は、点灯期間Taの受光出力Aaと消灯期間Tbの受光出力とを一括して評価部3に与えるように取出期間を設定する。つまり、点灯期間Taに対応する集積期間に集積した電荷と、消灯期間Tbに対応する集積期間に集積した電荷とをともにイメージセンサ10に設けた異なる電荷集積部1bにおいて保持しておき、1回の取出期間において両方の電荷をまとめて評価部3に与えるのである。
実施形態1では、1画素を形成する2個の受光素子1について、3個ずつの制御電極(1)〜(3)または(4)〜(6)に同時に印加する制御電圧(+V)と、1個の制御電極(2)または(5)のみに印加する制御電圧(+V)とが等しくなるように設定していたから、ポテンシャル井戸14の面積には変化が生じるものの、深さはほぼ等しくなっている。
本実施形態は、図8に示すように、実施形態2の構成に加えて、各受光素子1に対応する3個ずつの制御電極(1)〜(3)または(4)〜(6)のうちの中央の制御電極(2)または(5)に印加する制御電圧を両側の制御電極(1)(3)または(4)(6)に印加する制御電圧よりも高くし、かつ中央の制御電極(2)または(5)に遮光膜15を重ねたものである。
1a 感光部
1b 電荷集積部
1c 電荷取出部
2 発光源
3 評価部
3a 振幅画像生成部
3b 濃淡画像生成部
4 制御回路部
11 半導体層
12 絶縁膜
13 制御電極
14 ポテンシャル井戸
15 遮光膜
Claims (3)
- 点灯と消灯とを交互に繰り返す発光源からの光が照射される対象空間から光を受光し受光光量に対応する量の電荷を生成する固体からなる複数個の感光部と、各感光部にそれぞれ隣接して設けた複数個ずつの制御電極の少なくとも1つへの制御電圧の印加により各感光部内に形成され感光部で生成された電荷の少なくとも一部を集積するポテンシャル井戸である電荷集積部と、電荷集積部に電荷を集積する集積期間とは異なる取出期間において電荷集積部の電荷を受光出力として取り出す電荷取出部と、隣り合う感光部を対として各感光部の受光面に沿った面内での電荷集積部の面積が変化する制御電圧を制御電極に印加する制御回路部と、電荷取出部により取り出した電荷を用いて対象空間に関する情報を評価する評価部とを備え、制御回路部は、発光源の点灯期間において、対になる感光部のうちの一方に面積の大きい第1のポテンシャル井戸を形成するとともに他方の感光部に面積の小さい第2のポテンシャル井戸を形成するように制御電圧を制御する一方、発光源の消灯期間において、対になる感光部のうちの前記他方に面積の大きい第1のポテンシャル井戸を形成するとともに前記一方の感光部に面積の小さい第2のポテンシャル井戸を形成するように制御電圧を制御し、評価部は、点灯期間に第1のポテンシャル井戸に集積された電荷と消灯期間に第2のポテンシャル井戸に集積された電荷とを加算した電荷と、消灯期間に第1のポテンシャル井戸に集積された電荷と点灯期間に第2のポテンシャル井戸に集積された電荷とを加算した電荷との差分を求め、当該差分を画素値とする振幅画像を生成する振幅画像生成部を含むことを特徴とする空間情報の検出装置。
- 前記評価部は、前記発光源の点灯と消灯との各期間のうちの一方における受光出力と両方における受光出力の平均値とのいずれかを各感光部ごとに求め、求めた値を各感光部の位置にそれぞれ対応付けた画像である濃淡画像を生成する濃淡画像生成部を備えることを特徴とする請求項1記載の空間情報の検出装置。
- 前記電荷取出部は、対になる感光部から得られた発光源の点灯と消灯との各期間に対応する2種類の受光出力を1回の取出期間で取り出すことを特徴とする請求項1または請求項2記載の空間情報の検出装置。
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