距离图像测量装置制造方法及图纸

距离图像传感器(10)具有：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】距离图像测量装置


[0001]本专利技术涉及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量装置。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了一种使用光的飞行时间来生成包含距离信息的距离图像的传感器装置。该传感器装置在排列在时间轴上的第一至第五帧中，将第一至第五的脉冲的列作为照射脉冲向对象物照射。该传感器装置使用来自由照射的光为起因的对象物的反射光来生成距离图像。距离图像包含与像素阵列中到对象物为止的距离相关的信息。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2010
‑
32425号公报。

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的技术问题
[0007]当对象物存在于测量装置的附近时，有时强反射光从对象物入射到测量装置中。该反射光在测量装置的内部反射后，在光检测器中入射到与对象物的像位置不同的位置。这样的入射会产生所谓的光斑(flare)。在测量装置中，光斑可能成为噪声。
[0008]本专利技术提供一种能够抑制光斑的影响的距离图像测量装置。
[0009]用于解决技术问题的手段
[0010]本专利技术的一个方式的距离图像测量装置具备：光源，产生脉冲光；光源控制单元，以定期性地反复产生脉冲光的方式控制光源；像素电路部，其具有：光电转换区域，将光转换为电荷；第一至第M(M是3以上的整数)的电荷读出区域，其与光电转换区域接近并互相分离地设置；电荷排出区域，用于排出电荷；第一至第M控制电极，其与光电转换区域和第一至第M电荷读出区域对应地设置，并接受用于在光电转换区域与第一至第M电荷读出区域之间的电荷转发的第一至第M控制脉冲；以及第M+1控制电极，其与光电转换区域和电荷排出区域对应地设置，并接受用于在光电转换区域与电荷排出区域之间的电荷转发的第M+1的控制脉冲；电荷转发控制单元，其与光源控制单元的脉冲光的产生对应地向第一至第M控制电极输出第一至第M控制脉冲，在第一至第M控制脉冲的输出期间以外的期间向第M+1控制电极输出第M+1控制脉冲；电压检测单元，在电荷转发控制单元输出第一至第M控制脉冲之后，读出像素电路部的第一至第M电荷读出区域的电压作为第一至第M检测信号；以及距离计算单元，基于第一至第M检测信号反复计算距离。电荷转发控制单元将输出第一控制脉冲的定时设定在脉冲光产生的定时之前以及输出第二至第M控制脉冲之后的至少一方。
[0011]上述的距离图像测量装置将第二至第M控制脉冲向第二至第M控制电极输出。其结果，起因于来自对象物的光而在光电转换区域中产生的电荷被转发至第二至第M电荷读出区域。由电压检测单元读出第二至第M电荷读出区域的电荷作为第二至第M检测信号。在距离计算单元中，读出的电荷用于距离的计算。另一方面，上述的距离图像测量装置将第一控
制脉冲向第一控制电极输出。其中，输出第一控制脉冲的定时被设定为在脉冲光产生的定时之前以及输出了第二至第M控制脉冲之后的至少一方。根据第一控制脉冲的输出而转发至第一电荷读出区域的电荷是由背景光而引起的。也就是说，在这些定时中，由脉冲光引起的光不会入射到光电转换区域中。或者，入射到光电转换区域中的光极弱。因此，转发至第一电荷读出区域的电荷能够视为不包含光斑的影响。其结果，根据使用了表示背景光的成分的第一检测信号的校正，校正后的信号能抑制光斑的影响。因此，距离图像测量装置能够抑制光斑的影响。
[0012]在上述的方式中，电荷转发控制单元针对1帧期间内中所包含的每个第一至第N(N是2以上的整数)子帧期间，也可以以第二至第M控制脉冲相对于脉冲光产生的定时的延迟时间向不同的时间偏移的方式设定第二至第M控制脉冲的定时。根据该设定，能够进行使用了占空比小的多个时间窗口的电荷的检测。其结果，即使以各种距离测量范围的对象物为对象的情况下，也能降低检测信号中的背景光的影响。其结果，能实现距离分辨率高的距离计算。而且，也能防止由强背景光为起因的检测信号的饱和而导致的距离计算的精度的降低。
[0013]在上述的方式中，电荷转发控制单元也可以设定为，在第二至第N的子帧期间之间，第二至第M控制脉冲相对于脉冲光产生的定时的延迟时间越短，则越是降低第二至第M控制脉冲中的至少第二控制脉冲的输出次数的比率。根据该设定，在以近距离测量范围的对象物为对象的情况下能够防止检测信号的饱和。其结果，能够提高距离测量的动态范围。
[0014]在上述的方式中，电荷转发控制单元也可以进行以下动作：第一动作，设定在输出第二至第M控制脉冲之后输出第一控制脉冲的定时；以及第二动作，设定在输出第二至第M控制脉冲之后输出第一控制脉冲的定时，并且，设定在与脉冲光产生的定时同时或之后且输出第二至第M控制脉冲之前输出第一控制脉冲的定时。根据该设定，通过第一动作，能够获得包含背景光的成分的第一检测信号。通过第二动作，也能够获得包含背景光的成分并且包含来自对象物的反射光的成分的第一检测信号。因此，由于能够用于距离的计算的信号成分增加，因此能够改善距离计算的精度。
[0015]在上述的方式中，电荷转发控制单元也可以将输出第二控制脉冲的定时设定为从脉冲光产生的定时开始经过比脉冲光所持续的持续时间短的待机时间之后。根据该设定，第二控制脉冲从脉冲光产生的定时开始延迟了对应的待机时间。因此，在待机时间期间入射到光电转换区域的光斑的成分不会作为信号成分转发至第二电荷读出区域。因此，能够降低第二检测信号所受到的光斑的影响。
[0016]本专利技术的其他方式的距离图像测量装置，具备：光源，产生脉冲光；光源控制单元，以定期性地反复产生脉冲光的方式控制光源；像素电路部，其具有：光电转换区域，将光转换为电荷；第一至第M(M是3以上的整数)的电荷读出区域，其与光电转换区域接近且互相分离地设置；电荷排出区域，用于排出电荷；第一至第M控制电极，其与光电转换区域和第一至第M电荷读出区域对应地设置，并接受用于在光电转换区域与第一至第M电荷读出区域之间的电荷转发的第一至第M控制脉冲；以及第M+1控制电极，其与光电转换区域和电荷排出区域对应地设置，并接受用于在光电转换区域与电荷排出区域之间的电荷转发的第M+1控制脉冲；电荷转发控制单元，其与光源控制单元的脉冲光的产生对应地向第一至第M控制电极输出第一至第M控制脉冲，在第一至第M控制脉冲的输出期间以外的期间向第M+1控制电极
输出第M+1控制脉冲；电压检测单元，在电荷转发控制单元输出第一至第M控制脉冲之后，读出像素电路部的第一至第M电荷读出区域的电压作为第一至第M检测信号；以及距离计算单元，基于第一至第M检测信号反复计算距离。电荷转发控制单元进行如下动作：第三动作，将输出第一控制脉冲的定时设定在脉冲光产生的定时之前以及输出第二至第M控制脉冲之后的至少一方；以及第四动作，将输出第一控制脉冲的定时设定为与脉冲光产生的定时同时或之后且输出第二至第M控制脉冲之前。
[0017]作为其他方式的距离图像测量装置与作为一个方式的距离图像测量装置同样地，在进行了使用了表示背景光的成分的第一检测信号的校正的情况下，能够抑制校正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种距离图像测量装置，其中，具备：光源，产生脉冲光；光源控制单元，以定期性地反复产生所述脉冲光的方式控制所述光源；像素电路部，其具有：光电转换区域，将光转换为电荷；第一至第M(M是3以上的整数)电荷读出区域，其与所述光电转换区域接近并互相分离地设置；电荷排出区域，用于排出所述电荷；第一至第M控制电极，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，并接受用于在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发的第一至第M控制脉冲；以及第M+1控制电极，与所述光电转换区域和所述电荷排出区域对应地设置，并接受用于在所述光电转换区域与所述电荷排出区域之间的电荷转发的第M+1控制脉冲；电荷转发控制单元，与所述光源控制单元的所述脉冲光的产生对应地向所述第一至第M控制电极输出所述第一至第M控制脉冲，在所述第一至第M控制脉冲的输出期间以外的期间向所述第M+1控制电极输出所述第M+1控制脉冲；电压检测单元，在所述电荷转发控制单元输出所述第一至第M控制脉冲之后，读出所述像素电路部的所述第一至第M电荷读出区域的电压作为第一至第M检测信号；以及距离计算单元，基于所述第一至第M检测信号反复计算距离，所述电荷转发控制单元将输出所述第一控制脉冲的定时设定在所述脉冲光产生的定时之前以及输出所述第二至第M控制脉冲之后的至少一方。2.根据权利要求1所述的距离图像测量装置，其中，所述电荷转发控制单元针对1帧期间内所包含的每个第一至第N(N是2以上的整数)子帧期间，以使所述第二至第M控制脉冲相对于所述脉冲光产生的定时的延迟时间向不同的时间偏移的方式设定所述第二至第M控制脉冲的定时。3.根据权利要求2所述的距离图像测量装置，其中，所述电荷转发控制单元设定为，在所述第二至第N子帧期间之间，所述第二至第M控制脉冲相对于所述脉冲光产生的定时的延迟时间越短，则越是降低所述第二至第M控制脉冲中的至少所述第二控制脉冲的输出次数的比率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的距离图像测量装置，其中，所述电荷转发控制单元进行以下动作：第一动作，设定在输出所述第二至第M控制脉冲之后输出所述第一控制脉冲的定时；以及第二动作，设定在输出所述第二至第M控制脉冲之后输出所述第一控制脉冲的定时，并且，设定在与所述脉冲光产生的定时同时或之后且输出所述第二至第M控制脉冲之前输出所述第一控制脉冲的定时。5.根据权利要求1至4中任一项所述的距离图像测量装置，其中，所述电荷转发控制单元将输出所述第二控制脉冲的定时设定为从所述脉冲光产生的定时开始经过比所述脉冲光持...

【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：