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オフセット低減機能をもつTOF距離センサ

国内特許コード P07A009880
整理番号 ShIP‐P04080
掲載日 2007年5月25日
出願番号 特願2004-108817
公開番号 特開2005-291985
登録番号 特許第4238322号
出願日 平成16年4月1日(2004.4.1)
公開日 平成17年10月20日(2005.10.20)
登録日 平成21年1月9日(2009.1.9)
発明者
  • 川人 祥二
出願人
  • 学校法人静岡大学
発明の名称 オフセット低減機能をもつTOF距離センサ
発明の概要

【課題】反転増幅器の入力-出力間に接続した2個のキャパシタに光電荷を配分することにより、対象物への距離を測るTOF型距離センサにおいては、オフセット電荷が蓄積される不都合がある。
【解決手段】光電荷を発生するフォトダイオード(PD)と反転増幅器(AMP)の入力との間に、第3のMOSトランジスタスイッチ(3)を設け、スイッチ(3)がオフであるときの光電荷はフォトダイオード(PD)周辺の浮遊容量に蓄積する。スイッチ(3)の最初のオン期間(投射光の発光期間)には光電荷を第1のキャパシタ(C1)に、スイッチ(3)の次のオン期間(投射光の非発光期間)には光電荷を第2のキャパシタ(C2)に転送蓄積する。また、第1及び第2のMOSトランジスタスイッチ(1,2)のオフへの移行を緩やかに行うことにより、さらにオフセットが改善される。
【選択図】 図2

従来技術、競合技術の概要


関連する従来技術としては、以下の文献がある。

【非特許文献1】R. Lange, P. Seitz, A. Biber, S. Lauxtermann, "Demodulation pixels in CCD and CMOS technologies for time-of-flight ranging", Proceedings of SPIE, Vol. 3965, pp. 177- 188, (2000)

【非特許文献2】Ryohei Miyagawa, Takeo Kanade, " CCD-based range-finding sensor", IEEE Trans. Electron Devices, vol. 44, no. 10, pp.1648-1652, (1997)



非特許文献1記載の方式は、CCDとCMOSと一体化したプロセスで実現するものであり、20MHzの高い周波数の変調光を用いて、CCDの電荷転送を利用し、変調光と同期して2つのノードに高速に交互に電荷転送し、2つのノードへの電荷の配分比が変調光の遅れ時間に依存することを利用する。CCDとCMOSの混在プロセスが必要であるため、コストが高くなる。
非特許文献2記載の方式は、CCDの構造を利用し、パルス変調された変調光で発生した電荷を、2つのノードに交互に転送し、その配分比が、変調光の遅れ時間に依存することを利用する。これもCCDを利用するため、特殊な製造工程が必要となる。

産業上の利用分野


この発明は、光が対象物にあたって戻るまでの時間を計測して、対象物までの距離を測る技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
光源からの光を断続的に対象物に投射し、その反射光の遅れ時間から距離を計測する距離センサにおいて、対象物からの反射光を電荷に変換するフォトダイオード(PD)と、該受光素子からの信号電荷が入力される反転増幅器(AMP)と、第1のキャパシタ(C1)および該第1のキャパシタに直列に接続される第1のMOSトランジスタスイッチ(1)からなる第1の直列回路と、第2のキャパシタ(C2)および該第2のキャパシタに直列に接続される第2のMOSトランジスタスイッチ(2)からなる第2の直列回路と、前記フォトダイオード(PD)と前記反転増幅器(AMP)の入力間に設けられる第3のMOSトランジスタスイッチ(3)と、前記第1、第2及び第3のMOSトランジスタスイッチの開閉を制御する制御手段(4)とを備え、前記第1の直列回路を前記反転増幅器(AMP)の出力と入力間に接続し、かつ、前記第2の直列回路を前記反転増幅器(AMP)の出力と入力間に接続して負帰還増幅器を構成し、対象物からの反射光の遅れ時間に依存する信号電荷を前記第1および第2のMOSトランジスタスイッチ(1,2)の開閉により、前記第1のキャパシタ(C1)および前記第2のキャパシタ(C2)に配分することにより、前記第1および第2のキャパシタ(C1,C2)に蓄積された電荷から距離情報を得るとともに、前記第3のMOSトランジスタスイッチ(3)を前記第1もしくは前記第2のMOSトランジスタスイッチをONにするのと同時にONにすることによりオフセット電荷の影響を低減することを特徴とするオフセット低減機能をもつTOF距離センサ。

【請求項2】
前記制御手段(4)は、前記第1及び第2のMOSトランジスタスイッチ(1,2)のゲートに対し、ランプ波形の制御信号を与えることにより、前記第1及び第2のMOSトランジスタスイッチ(1,2)を徐々にオフさせることで、オフセット電荷の除去を行うことを特徴とする請求項1に記載のオフセット低減機能をもつTOF距離センサ。
産業区分
  • 測定
  • 固体素子
  • その他通信
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004108817thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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