JP6245901B2 - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6245901B2 JP6245901B2 JP2013181152A JP2013181152A JP6245901B2 JP 6245901 B2 JP6245901 B2 JP 6245901B2 JP 2013181152 A JP2013181152 A JP 2013181152A JP 2013181152 A JP2013181152 A JP 2013181152A JP 6245901 B2 JP6245901 B2 JP 6245901B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- period
- light
- irradiation
- light amount
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 72
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 34
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 29
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 26
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
- G01C3/08—Use of electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
<1.距離測定装置の全体構成>
図1は、本実施の形態にかかる距離測定装置の一例たる距離画像センサの概念的な構成の一例を示す図である。本距離画像センサは、受光装置1と、制御演算装置2と、照射装置3とを備える。
<2−1.照射光>
制御演算装置2は、照射制御部22を有している。照射制御部22は、照射装置3の照射光L1の強度を変調する。より詳細には、照射制御部22は例えば矩形波の電圧を生成し、この電圧を電流に変換した後に、その電流を制御信号として照射装置3へと出力する。照射装置3は、矩形波の制御信号に応じて、照射光L1の強度を略矩形波に変調して照射光L1を出力する。
受光装置1は、照射光L1に同期した期間T1〜T4の各々において受光する。期間T1は、照射光L1が立ち上がる時点に対して所定の時間差で始まる期間であり、図3の例示では、照射光L1が立ち上がり始める時点から始まっている。期間T2は、照射光L1が立ち下がる時点に対して当該時間差で始まる期間であり、図3の例示では、照射光L1が立ち下がり始める時点から始まっている。期間T3は期間T1,T2の間の期間であり、期間T4は期間T2に続く期間である。
比較のために、反射光L2の立ち下がり側の反射光量a2を用いずに、反射光L2の立ち上がり側の反射光量a1のみを用いて、遅れ時間tを算出すべく、以下の式を用いることを想定する。
算出部24は、算出した遅れ時間t’に基づいて測定対象までの距離Rを算出する。遅れ時間t’は、照射光L1が、照射装置3から測定対象まで到達し、当該測定対象から受光装置1まで到達するのに要する時間である。よって、例えば測定対象から受光装置1までの距離と、測定対象から照射装置3までの距離とが互いに等しいと仮定すると、この距離Rは、光速cを用いて次式で算出される。
上述の例では、期間T1は照射光L1が立ち上がり始める時点から始まっている。しかしながら、図4に示すように、期間T1は、当該時点から予め定められた時間差Δtの分、遅れて始まっても構わない。この場合、式(4)又は式(5)の右辺で算出した時間に、時間差Δtを加算して、遅れ時間t’を算出すればよい。これを定式化すると、次式が導かれる。
t’=Δt+ΔT・(A3-A1+A2-A4)/{2・(A3-A4)} ・・・(12)
図3を参照して説明したように、期間T1〜T4が設定されている場合について考慮する。遅れ時間t’が期間長さΔTよりも長いときには、式(4)又は式(5)を用いても、適切に遅れ時間t’を算出することができない。よって、遅れ時間t’が期間長さΔTよりも短いときには、距離を算出できない。言い換えれば、測定可能な距離が、例えばc・ΔT/2とほぼ等しい値に制限される。そこで、第2の実施の形態では、期間T4における受光量A4の受光を前提として、測定可能な距離を伸ばすことを企図する。
第2の実施の形態では、遅れ時間t’が期間長さΔTの2倍よりも長いときには、適切に遅れ時間t’を算出することができない。そこで、第3の実施の形態では、測定可能な距離をさらに伸ばすことを企図する。
t’=2・ΔT+ΔT・(A2−A3)/(A4−A3) ・・・(16)
第1から第3の実施の形態では、一つの受光素子Pkで得られる受光量A1〜A4を用いて、距離を算出する場合について説明した。第4の実施の形態では、第1から第3の実施の形態で説明した距離Rの算出方法を、複数の受光素子Pkに対して適用する方法について説明する。
第1から第4の実施の形態では、期間T1〜T4における受光により受光量A1〜A4の受光量を得ている。しかるに、各期間T1〜T4のみにおける受光では、受光量A1〜A4が十分に取得できない可能性がある。例えば、照射光L1の強度が小さい場合、受光素子Pkの感度が低い場合、或いは、測定対象の反射率が低い場合に、十分な受光量を取得できない可能性がある。
3 照射装置
24 算出部
25 推定部
Pk 受光素子
a1〜a3 反射光量
A1〜A4 受光量
T1〜T4 期間
ΔT 期間長さ
Claims (9)
- 照射光の強度を変調しながら、測定対象へと前記照射光を照射する照射装置と、
前記照射光のうち前記測定対象で反射した光を、反射光として受光する受光素子と、
いずれもが同じ期間長さΔTを有する期間であって、前記照射光が立ち上がり始める時点に対して所定の時間差で始まる第1期間、前記照射光が立ち下がり始める時点に対して前記時間差で始まる第2期間、および、前記第1期間と前記第2期間との間の第3期間において、それぞれ、前記反射光を受光して得られる第1反射光量a1、第2反射光量a2、および、第3反射光量a3を用いて、
ΔT・(a3−a1+a2)/(2・a3)
で表される式に基づいて時間を算出し、前記時間に基づいて、前記測定対象までの距離を算出する算出部と
を備える、距離測定装置。 - 前記受光素子は、前記反射光と、前記照射光を光源としない周囲光とを受光し、
前記算出部は、前記受光素子がそれぞれ前記第1期間から前記第3期間において受光する第1受光量A1から第3受光量A3と、前記受光素子が、前記第1期間から前記第3期間と同じ期間長さΔTを有し、前記反射光の強度が零である第4期間において、受光する第4受光量A4とを用いて、
ΔT・(A3−A1+A2−A4)/{2・(A3−A4)}
で表される式に基づいて前記時間を算出する、請求項1に記載の距離測定装置。 - 前記時間の算出前に、前記時間と前記期間長さとの長短を推定する推定部を更に備え、
前記受光素子は、前記反射光と、前記照射光を光源としない周囲光とを受光し、
前記算出部は、前記受光素子がそれぞれ前記第1期間から前記第3期間において受光する第1受光量A1から第3受光量A3と、前記受光素子が、前記第1期間から前記第3期間と同じ期間長さΔTを有し、前記第2期間の後の第4期間において、受光する第4受光量A4とを用いて、
前記時間が前記期間長さよりも短いと推定されるときに、
ΔT・(A3−A1+A2−A4)/{2・(A3−A4)}
で表される式に基づいて前記時間を算出し、
前記時間が前記期間長さよりも長く、前記期間長さの2倍よりも短いと推定されるときに、
ΔT+ΔT・(A2−A3+A4−A1)/{2・(A2−A1)}
で表される式に基づいて前記時間を算出する、請求項1に記載の距離測定装置。 - 前記推定部は、前記第3受光量が前記第2受光量よりも大きいとき、または、前記第1受光量が前記第4受光量よりも大きいときに、前記時間が前記期間長さよりも短いと推定し、前記第3受光量が前記第2受光量よりも小さいとき、または、前記第1受光量が前記第4受光量よりも小さいときに、前記時間が前記期間長さよりも長いと推定する、請求項3に記載の距離測定装置。
- 前記算出部は、
前記時間が前記期間長さよりも長く、前記期間長さの2倍よりも短いと推定されるときに、
ΔT+ΔT・(A2−A3+A4−A1)/{2・(A2−A1)}
で表される式に基づいて前記時間を算出し、
前記時間が前記期間長さの2倍よりも長いと推定されるときに、
2・ΔT+ΔT・(A4−A2)/(A4−A1)
もしくは、
2・ΔT+ΔT・(A4−A2)/(A4−A3)
で表される式に基づいて前記時間を算出する、請求項3または4に記載の距離測定装置。 - 前記推定部は、前記第4受光量が前記第2受光量よりも小さいときに、前記時間が前記期間長さの2倍よりも短いと推定し、前記第4受光量が前記第2受光量よりも大きいときに、前記時間が前記期間長さの2倍よりも長いと推定する、請求項5に記載の距離測定装置。
- 第1から第4のコンデンサと、
前記受光素子と、前記第1から前記第4のコンデンサとの間の導通/非導通をそれぞれ選択する第1から第4のスイッチと、
前記第1期間から前記第4期間において、それぞれ前記第1から前記第4のスイッチをオンすることで、前記第1から前記第4のコンデンサにそれぞれ前記第1受光量から前記第4受光量に応じた電圧を充電させる制御部と
を更に備える、請求項2から6のいずれか一つに記載の距離測定装置。 - 前記照射装置は、略矩形波の前記照射光を少なくとも4回繰り返し照射し、
前記距離測定装置は、
コンデンサと、
前記受光素子と、前記コンデンサとの導通/非導通を選択するスイッチと、
前記コンデンサを放電する放電部と、
前記照射光についての第1照射周期内の前記第1期間において前記スイッチをオンして前記第1受光量に応じた電圧を前記コンデンサに充電させ、前記放電部を用いて前記コンデンサを放電した後で、第2照射周期内の前記第2期間において前記スイッチをオンして、前記第2受光量に応じた電圧を前記コンデンサに充電させ、前記放電部を用いて前記コンデンサを放電した後で、第3照射周期内の前記第3期間において前記スイッチをオンして、前記第3受光量に応じた電圧を前記コンデンサに充電させ、前記放電部を用いて前記コンデンサを放電した後で、第4照射周期内の前記第4期間において前記スイッチをオンして、前記第4受光量に応じた電圧を前記コンデンサに充電させる制御部と
を更に備える、請求項2から6のいずれか一つに記載の距離測定装置。 - 前記照射装置は、略矩形波の前記照射光を繰り返して出力し、
前記照射光についての複数回の照射周期のそれぞれに対する前記第3期間において、前記反射光を積算して受光することで得られる第4反射光量が、所定の基準値を超えたときに、前記第4反射光量を前記第3反射光量と把握し、前記第4反射光量が前記基準値を超えたときの回数の前記照射周期のそれぞれに対する前記第1期間において、前記反射光を積算して受光することで前記第1反射光量を取得し、前記回数の前記照射周期のそれぞれに対する前記第2期間において、前記反射光を積算して受光することで前記第2反射光量を取得する、請求項1に記載の距離測定装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013181152A JP6245901B2 (ja) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | 距離測定装置 |
PCT/JP2014/072557 WO2015030107A1 (ja) | 2013-09-02 | 2014-08-28 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013181152A JP6245901B2 (ja) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | 距離測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015049148A JP2015049148A (ja) | 2015-03-16 |
JP6245901B2 true JP6245901B2 (ja) | 2017-12-13 |
Family
ID=52586655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013181152A Active JP6245901B2 (ja) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | 距離測定装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6245901B2 (ja) |
WO (1) | WO2015030107A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6245900B2 (ja) * | 2013-09-02 | 2017-12-13 | 株式会社メガチップス | 距離測定装置 |
US20160290790A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Google Inc. | Method and apparatus for increasing the frame rate of a time of flight measurement |
JP6676866B2 (ja) * | 2015-05-28 | 2020-04-08 | パナソニック株式会社 | 測距撮像装置及び固体撮像素子 |
JP6558122B2 (ja) * | 2015-07-30 | 2019-08-14 | 株式会社デンソー | 光飛行型測距装置 |
JP2017150893A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | ソニー株式会社 | 測距モジュール、測距システム、および、測距モジュールの制御方法 |
WO2020080065A1 (ja) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | 株式会社ブルックマンテクノロジ | 測距装置、カメラ、及び測距装置の駆動調整方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007121116A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Sharp Corp | 光学式測距装置 |
JP2009008537A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Fujifilm Corp | 距離画像装置及び撮像装置 |
JP5760167B2 (ja) * | 2009-07-17 | 2015-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 空間情報検出装置 |
JP5452200B2 (ja) * | 2009-12-10 | 2014-03-26 | スタンレー電気株式会社 | 距離画像生成装置および距離画像生成方法 |
JP5469446B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2014-04-16 | パナソニック株式会社 | 物体検知装置 |
JP6245900B2 (ja) * | 2013-09-02 | 2017-12-13 | 株式会社メガチップス | 距離測定装置 |
-
2013
- 2013-09-02 JP JP2013181152A patent/JP6245901B2/ja active Active
-
2014
- 2014-08-28 WO PCT/JP2014/072557 patent/WO2015030107A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015049148A (ja) | 2015-03-16 |
WO2015030107A1 (ja) | 2015-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6245901B2 (ja) | 距離測定装置 | |
US9470800B2 (en) | Radiation imaging apparatus and radiation imaging system | |
JP6444396B2 (ja) | 画素によって受信される光レベルに依存して多重変換又は単一変換を用いるランプ型アナログ−デジタル変換 | |
RU2324286C1 (ru) | Устройство для аналого-цифрового преобразования измеренного напряжения | |
US11668826B2 (en) | Photodetector | |
JP6025081B2 (ja) | 距離画像センサ | |
CN110320528B (zh) | 时间深度相机及多频调制解调的降低噪声的距离测量方法 | |
JP4463457B2 (ja) | 固体撮像装置及び測距装置 | |
WO2008152647A2 (en) | Three-dimensional imaging method and apparatus | |
JP4119052B2 (ja) | 光検出装置 | |
KR101502122B1 (ko) | 깊이 정보를 생성하는 이미지 센서 | |
CN110361751B (zh) | 时间飞行深度相机及单频调制解调的降低噪声的距离测量方法 | |
CN110366823B (zh) | 光频转换器装置和用于光频转换的方法 | |
US8363140B2 (en) | Vision sensor for measuring contrasts and method for making such measure | |
JP6539990B2 (ja) | 光飛行型測距装置 | |
JP4358351B2 (ja) | 光検出装置 | |
CN114503545B (zh) | 双斜坡像素读出 | |
JP6245900B2 (ja) | 距離測定装置 | |
US11609312B2 (en) | Signal processing device controlling a gain of a current signal | |
CN112514261B (zh) | 光-数字转换器装置和用于光-数字转换的方法 | |
US9912898B2 (en) | Amplifier, electric circuit, and image sensor | |
JP6314762B2 (ja) | イメージセンサの信号処理装置及び信号読出方法 | |
US8917098B2 (en) | Converter circuit and method of driving the same | |
US10712198B2 (en) | Measuring process of the average frequency of an alternating signal, and corresponding electronic circuit | |
JP6969734B2 (ja) | 電荷検出回路及びそれを含む放射線検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170418 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170607 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171114 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6245901 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |