距离图像测定装置、距离图像测定系统以及距离图像测定方法制造方法及图纸

一个方式的距离图像传感器(10)具备：光源(11)，产生脉冲光(L

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】距离图像测定装置、距离图像测定系统以及距离图像测定方法
本专利技术的一个方面涉及一种针对每个像素生成包含距离信息的距离图像的距离图像测定装置、距离图像测定系统以及距离图像测定方法。
技术介绍
一直以来，使用一种利用光的飞行时间来生成包含距离信息的图像信号的装置(例如，参照下述专利文献1、2)。该下述专利文献1中记载的装置，使从光源照射的调制光的发光期间和电荷蓄积部的各单位蓄积部中的电荷的蓄积期间保持恒定，并且控制发光和蓄积，以在每个调制周期中改变周期的长度。另外，下述专利文献2中记载的装置，具有光源部和受光部，在受光部根据光源部射出的光来蓄积受光量的周期即蓄积周期中，使用于使光源部和受光部动作的定时随机地变化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-76645号公报专利文献2：日本特开2017-191042号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在上述现有的装置中，在同时使用多个装置的情况下，为了进一步提高测定精度，还存在改善的余地。本专利技术的一个方面是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够在同时使用多个装置时，生成充分地提高了测定精度的图像信号的距离图像测定装置、距离图像测定系统以及距离图像测定方法。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术的一个方式的距离图像测定装置，包括：光源，产生脉冲光；光源控制单元，以在周期性的帧期间内反复产生具有第一持续时间的脉冲光的方式控制光源；像素电路部，具有：光电转换区域，将光转换为电荷；第一至第M(M是二以上的整数)电荷读出区域，接近光电转换区域且彼此分离地设置；以及第一至第M控制电极，分别与光电转换区域和第一至第M电荷读出区域对应地设置，用于施加用于光电转换区域与第一至第M电荷读出区域之间的电荷转移的第一至第M控制脉冲；电荷转移控制单元，与光源控制单元的脉冲光的产生对应地，在帧期间内第二持续时间期间向第一至第M控制电极依次施加第一至第M控制脉冲；信号读出单元，读出与根据电荷转移控制单元的第一至第M控制脉冲的施加而转移到像素电路部的第一至第M电荷读出区域的电荷的量即第一至第M电荷量相应的检测信号；距离计算单元，基于检测信号，根据第一至第M电荷量中的两个电荷量的差分值反复计算距离；以及伪随机数产生单元，产生伪随机数，光源控制单元根据伪随机数，变更脉冲光的产生定时，电荷转移控制单元根据伪随机数，在第一至第M控制脉冲的施加定时中，以替换用于转移与两个电荷量对应的电荷的两个控制脉冲的施加定时的方式进行变更。或者，本专利技术的另一个方式的距离图像测定系统包括多个上述方式的距离图像测定装置，在多个距离图像测定装置中，帧期间的周期被设定为相同。或者，本专利技术的另一个方式的距离图像测定方法，包括：光源控制步骤，光源控制单元以在周期性的帧期间内反复产生具有第一持续时间的脉冲光的方式控制光源；电荷转移控制步骤，使用像素电路部，使电荷转移控制单元与光源控制单元的脉冲光的产生对应地，在帧期间内第二持续时间期间向第一至第M控制电极依次施加第一至第M控制脉冲，其中，所述像素电路部具有：光电转换区域，将光转换为电荷；第一至第M(M是二以上的整数)电荷读出区域，接近光电转换区域且彼此分离地设置；以及第一至第M控制电极，分别与光电转换区域和第一至第M电荷读出区域对应地设置，用于施加用于光电转换区域与第一至第M电荷读出区域之间的电荷转移的第一至第M控制脉冲；信号读出步骤，信号读出单元读出与根据电荷转移控制单元施加的第一至第M控制脉冲而转移到像素电路部的第一至第M电荷读出区域的电荷的量即第一至第M电荷量相应的检测信号；距离计算步骤，距离计算单元基于检测信号，根据第一至第M电荷量中的两个电荷量的差分值反复计算距离；以及伪随机数产生步骤，伪随机数产生单元产生伪随机数，在光源控制步骤中，根据伪随机数，变更脉冲光的产生定时，在电荷转移控制步骤中，根据伪随机数，在第一至第M控制脉冲的施加定时中，以替换用于转移与两个电荷量对应的电荷的两个控制脉冲的施加定时的方式进行变更。根据上述方式的距离图像测定装置、距离图像测定系统或距离图像测定方法，在周期性的帧期间内，从光源定期性地反复产生脉冲光，与脉冲光的产生对应地依次设定第二持续时间的时间窗口，在该时间窗口从像素电路部的光电转换区域向第一至第M电荷读出区域依次转移电荷。进而，从像素电路部的第一至第M电荷读出区域读出与第一至第M电荷量相应的检测信号，基于这些，根据两个电荷量的差分值反复计算距离。此时，根据伪随机数，变更脉冲光的产生定时，并且在作为差分值的基础的两个电荷读出区域的帧期间内替换时间窗口的定时。其结果，即使在多个距离图像测定装置同时执行测定而产生脉冲光的情况下，也能够降低由从外部的距离图像测定装置混入的脉冲光引起的对两个电荷量的差分值的影响。其结果，即使在多个距离图像测定装置同时执行测定的情况下，也能够降低因存在混入的脉冲光而引起的距离计算的误差，并且能够生成充分地提高了测定精度的图像信号。专利技术的效果根据本专利技术的一个方面，能够在同时使用多个装置时充分地提高测定精度。附图说明图1是示出本专利技术的优选的一个实施方式的距离图像传感器10的概略结构的框图。图2是示出伪随机数产生电路35的结构的一例的电路图。图3是示出脉冲产生电路34和门控电路37的结构的一例的框图。图4是示出通过脉冲产生电路34生成的控制脉冲G1～G4的定时的一例的时序图。图5是示出脉冲波形产生电路33和门控电路36的结构的一例的框图。图6是示出通过脉冲波形产生电路33生成的控制脉冲P1、P2的定时的一例的时序图。图7是示出通过图1的距离图像传感器10进行处理的各种信号的时序图、以及通过距离图像传感器10计算的各种值相对于延迟时间TD的变化的曲线图。图8是示出通过图1的距离图像传感器10进行处理的各种信号的定时、以及通过距离图像传感器10来在每个帧期间检测的检测信号的值的变化的图。图9是示出通过2抽头结构的变形例进行处理的各种信号的定时、以及在每个帧期间检测的检测信号的值的变化的图。图10是示出通过3抽头结构的变形例进行处理的各种信号的时序图、以及通过变形例进行计算的各种值相对于延迟时间TD的变化的曲线图。图11是示出通过3抽头结构的变形例进行处理的各种信号的定时、以及通过变形例来在每个帧期间检测的检测信号的值的变化的图。图12是示出通过4抽头结构的变形例进行处理的各种信号的定时、以及通过变形例来在每个帧期间检测的检测信号的值的变化的图。图13是示出通过8抽头结构的变形例进行处理的各种信号的时序图、以及通过变形例计算的各种值相对于延迟时间TD的变化的曲线图。图14是示出通过8抽头结构的变形例进行处理的各种信号的时序图、以及通过变形例计算的各种值相对于延迟时间TD的变化的曲线图。图15是示出通过距离图像传感器10进行处理的各种信号的定时、以及通过距离图像传感器10来在每个帧期间检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种距离图像测定装置，其中，包括：/n光源，产生脉冲光；/n光源控制单元，以在周期性的帧期间内反复产生具有第一持续时间的所述脉冲光的方式控制所述光源；/n像素电路部，具有：光电转换区域，将光转换为电荷；第一至第M(M是二以上的整数)电荷读出区域，接近所述光电转换区域且彼此分离地设置；以及第一至第M控制电极，分别与所述光电转换区域和所述第一至第M电荷读出区域对应地设置，用于施加用于所述光电转换区域与所述第一至第M电荷读出区域之间的电荷转移的第一至第M控制脉冲；/n电荷转移控制单元，与所述光源控制单元的所述脉冲光的产生对应地，在所述帧期间内第二持续时间期间向所述第一至第M控制电极依次施加所述第一至第M控制脉冲；/n信号读出单元，读出与根据所述电荷转移控制单元的所述第一至第M控制脉冲的施加而转移到所述像素电路部的所述第一至第M电荷读出区域的电荷的量即第一至第M电荷量相应的检测信号；/n距离计算单元，基于所述检测信号，根据所述第一至第M电荷量中的两个电荷量的差分值反复计算距离；以及/n伪随机数产生单元，产生伪随机数，/n所述光源控制单元根据所述伪随机数，变更所述脉冲光的产生定时，/n所述电荷转移控制单元根据所述伪随机数，在所述第一至第M控制脉冲的施加定时中，以替换用于转移与所述两个电荷量对应的电荷的两个控制脉冲的施加定时的方式进行变更。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190115 JP 2019-0043171.一种距离图像测定装置，其中，包括：
光源，产生脉冲光；
光源控制单元，以在周期性的帧期间内反复产生具有第一持续时间的所述脉冲光的方式控制所述光源；
像素电路部，具有：光电转换区域，将光转换为电荷；第一至第M(M是二以上的整数)电荷读出区域，接近所述光电转换区域且彼此分离地设置；以及第一至第M控制电极，分别与所述光电转换区域和所述第一至第M电荷读出区域对应地设置，用于施加用于所述光电转换区域与所述第一至第M电荷读出区域之间的电荷转移的第一至第M控制脉冲；
电荷转移控制单元，与所述光源控制单元的所述脉冲光的产生对应地，在所述帧期间内第二持续时间期间向所述第一至第M控制电极依次施加所述第一至第M控制脉冲；
信号读出单元，读出与根据所述电荷转移控制单元的所述第一至第M控制脉冲的施加而转移到所述像素电路部的所述第一至第M电荷读出区域的电荷的量即第一至第M电荷量相应的检测信号；
距离计算单元，基于所述检测信号，根据所述第一至第M电荷量中的两个电荷量的差分值反复计算距离；以及
伪随机数产生单元，产生伪随机数，
所述光源控制单元根据所述伪随机数，变更所述脉冲光的产生定时，
所述电荷转移控制单元根据所述伪随机数，在所述第一至第M控制脉冲的施加定时中，以替换用于转移与所述两个电荷量对应的电荷的两个控制脉冲的施加定时的方式进行变更。


2.根据权利要求1所述的距离图像测定装置，其中，
所述伪随机数产生单元产生PN序列，
所述光源控制单元根据所述PN序列的值，使所述脉冲光的产生定时在所述帧期间内在第一定时与第二定时之间变更，
所述电荷转移控制单元根据所述PN序列的值，将所述第一至第M控制脉冲中的在所述第一定时之后立即施加的控制脉冲替换为所述第一至第M控制脉冲中的在第二定时之后立即施加的控制脉冲。


3.根据权利要求2所述的距离图像测定装置，其中，
所述光源控制单元根据所述PN序列的值，使所述脉冲光的产生定时在所述帧期间的第一子帧内和所述帧期间内的第二子帧内之间变更，
所述电荷转移控制单元根据所述PN序列的值，使所述第一至...

【专利技术属性】
技术研发人员：川人祥二，
申请(专利权)人：国立大学法人静冈大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP