特許ウォッチ

公開番号2025091560
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023206843
出願日2023-12-07
発明の名称信号生成装置、信号生成システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/4863 20200101AFI20250612BHJP(測定;試験)
要約【課題】測距時間を長くすることなく、適正な距離分解能を確保した信号生成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子からの信号を用いて、複数のサブフレームを生成する信号生成装置であり、前記複数のサブフレームの信号を用いて、測距フレームを生成しており、前記複数のサブフレームは、少なくとも、発光素子からの発光から第1の期間の後に露光期間を開始する第1のサブフレームと、前記発光素子からの発光から前記第1の期間よりも長い第2の期間の後に露光期間を開始する第2のサブフレームと、を有し、前記第1のサブフレームは、少なくとも、第1の露光期間と第2の露光期間と、を有し、前記第1の露光期間を開始するタイミングと、前記第2の露光期間を開始するタイミングが異なる。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
複数の光電変換素子を有し、
前記複数の光電変換素子からの信号を用いて、複数のサブフレームを生成し、前記複数のサブフレームの信号を用いて、測距フレームを生成する信号生成装置であり、
前記複数のサブフレームは、少なくとも、発光素子からの発光から第１の期間の後に露光期間を開始する第１のサブフレームと、前記発光素子からの発光から前記第１の期間よりも長い第２の期間の後に露光期間を開始する第２のサブフレームと、を有し、
前記第１のサブフレームは、少なくとも、第１の露光期間と第２の露光期間と、を有し、
前記第１の露光期間を開始するタイミングと、前記第２の露光期間を開始するタイミングが異なることを特徴とする信号生成装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記発光素子からの発光から前記第１の露光期間が終了するまでの期間よりも前記発光素子からの発光から前記第２の露光期間が開始するまでの期間の方が短いことを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
【請求項３】
前記複数のサブフレームは、第１のフレーム生成部で生成され、
前記測距フレームは、第２のフレーム生成部で生成されることを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
【請求項４】
前記第１のサブフレームは、前記第１の露光期間と前記第２の露光期間を含む複数の露光期間を有し、
前記第１のサブフレームにおいて、前記複数の露光期間を開始するタイミングは等速的にシフトしていることを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
【請求項５】
前記第１のサブフレームにおいて、前記第１の露光期間と前記第２の露光期間とがそれぞれ複数回繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
【請求項６】
複数回の前記第１の露光期間で得られた光量値と複数回の前記第２の露光期間で得られた光量値とを積算した積算信号量を計数することを特徴とする請求項５に記載の信号生成装置。
【請求項７】
前記第１のサブフレームにおける発光素子からの発光から前記露光期間の終了タイミングまでの期間は、前記第２のサブフレームにおける発光素子からの発光から前記露光期間の開始タイミングまでの期間よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
【請求項８】
前記複数の光電変換素子のうちの少なくとも２以上の光電変換素子において、同時に前記第２の露光期間を開始することを特徴とする請求項７に記載の信号生成装置。
【請求項９】
前記第１のサブフレームは、第３の露光期間と、第４の露光期間と、を有し、
前記第１の露光期間を開始するタイミングと前記第２の露光期間を開始するタイミングとの第１の期間差と、前記第２の露光期間を開始するタイミングと前記第３の露光期間を開始するタイミングとの第２の期間差と、前記第３の露光期間を開始するタイミングと前記第４の露光期間を開始するタイミングとの第３の期間差を有し、
前記第１の期間差と前記第３の期間差は同じであり、前記第２の期間差は前記第１の期間差よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
【請求項１０】
前記第１のサブフレームは、第３の露光期間と、第４の露光期間と、を有し、
前記第１の露光期間を開始するタイミングと前記第２の露光期間を開始するタイミングとの第１の期間差と、前記第２の露光期間を開始するタイミングと前記第３の露光期間を開始するタイミングとの第２の期間差と、前記第３の露光期間を開始するタイミングと前記第４の露光期間を開始するタイミングとの第３の期間差を有し、
前記第３の期間差は前記第２の期間差よりも小さく、前記第２の期間差は前記第１の期間差よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号生成装置、および信号生成システムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光源から光を射出し、物体からの反射光を含む光を受光素子によって受けることにより、物体までの距離を測定する測距装置が開示されている。特許文献１の測距装置では、光電変換により生成された電子を増倍して信号を取得するＳＰＡＤ（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＡｖａｌａｎｃｈｅＤｉｏｄｅ）素子が受光素子として用いられている。特許文献１には、ＳＰＡＤ素子において光子の検出が行われるサブフレームごとの露光期間（Ｇａｔｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌ）の開始タイミングを変化させつつ計測を繰り返し行う測距手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１７／００５２０６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているような測距手法においては、距離分解能と測距時間短縮の間にはトレードオフの関係がある。すなわち、サブフレーム中の露光期間を長くすると、測距時間は短縮されるが、距離分解能は低下する。逆に、サブフレーム中の露光期間を短くすると、距離分解能は向上するが、測距時間は長くなる。しかしながら、測距性能の向上のため、測距時間を長くすることなく、適正な距離分解能を確保することが求められる場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、測距時間を長くすることなく、適正な距離分解能を確保した信号生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る信号生成装置は、複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子からの信号を用いて、複数のサブフレームを生成する信号生成装置であり、前記複数のサブフレームの信号を用いて、測距フレームを生成しており、前記複数のサブフレームは、少なくとも、発光素子からの発光から第１の期間の後に露光期間を開始する第１のサブフレームと、前記発光素子からの発光から前記第１の期間よりも長い第２の期間の後に露光期間を開始する第２のサブフレームと、を有し、前記第１のサブフレームは、少なくとも、第１の露光期間と第２の露光期間と、を有し、前記第１の露光期間を開始するタイミングと、前記第２の露光期間を開始するタイミングが異なる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測距時間を長くすることなく、適正な距離分解能を確保した信号生成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る距離情報生成装置の概略構成を示すブロック図である。
実施形態に係る信号生成装置に含まれる光電変換装置の概略図である。
実施形態に係る光電変換装置のセンサ基板の配置を示す図である。
実施形態に係る光電変換装置の回路基板の構成を示す図である。
実施形態に係る光電変換装置の画素回路の構成例である。
実施形態に係る光電変換装置の画素回路の駆動を示す模式図である。
比較形態に係る駆動のタイミング図である。
比較形態に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態１に係る駆動のタイミング図である。
実施形態１に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態２に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態２の変形例に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態３に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態４に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態４の変形例１に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態４の変形例２に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態４の変形例３に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態５に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態５の変形例に係る駆動における時間単位あたりのゲートの駆動及び実効ゲートプロファイルを示すグラフである。
実施形態６にかかる信号生成システムの機能ブロック図である。
実施形態７にかかる信号生成システムの機能ブロック図である。
実施形態８にかかる信号生成システムの機能ブロック図である。
実施形態９にかかる信号生成システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略することがある。
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した実施形態の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許