CN109565553B - 投光摄像装置及投光摄像方法 - Google Patents

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Abstract

投光摄像装置(100)具备脉冲光发光部(102)、光传感器部(104)、生成动作基准定时的基准定时发生部(108)、控制部(110)和信号运算部(106)；信号运算部(106)将第2曝光期间中的来自光传感器部(104)的输出信号与第1曝光期间中的来自光传感器部(104)的输出信号的差信号作为第1差信号，将第3曝光期间中的来自光传感器部(104)的输出信号与第1曝光期间中的来自光传感器部(104)的输出信号的差信号作为第2差信号，输出包括第1差信号和第2差信号的至少2个差信号的总和。

Description

投光摄像装置及投光摄像方法
技术领域
本发明涉及投光摄像装置及投光摄像方法。
背景技术
以往，提出了通过进行与自发光装置同步的摄像，能够进行减小了太阳光或街灯等的干扰光的影响的稳定摄像的投光摄像装置(专利文献1)。
在专利文献1中，提出了通过对与来自投光装置的脉冲光同步而从摄像装置得到的信号进行加权平均，得到噪声除去后的计测信号的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5167755号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在有关专利文献1的摄像装置中，在强大的干扰光进入的情况下，摄像装置的信号饱和，有不能进行正确的摄像的课题。
本发明的目的是提供一种降低了强大的干扰光的影响的投光摄像装置及投光摄像方法。
用来解决课题的手段
有关本发明的一技术方案的投光摄像装置具备：脉冲光发光部；光传感器部；基准定时发生部，生成表示动作基准定时的信号；控制部；以及信号运算部；在1帧内的第1曝光期间中，上述控制部进行对上述光传感器部的曝光控制；在上述1帧内的第2曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使脉冲光发光部发光，并进行对上述光传感器部的曝光控制；在上述1帧内的第3曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使脉冲光发光部发光，并与加上规定的延迟时间后的定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制；上述脉冲光发光部按照来自上述控制部的发光控制而发光；上述光传感器部按照来自上述控制部的曝光控制而曝光，将表示曝光量的输出信号向上述信号运算部输出；上述信号运算部，将上述第2曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第1差信号，将上述第3曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的上述输出信号的差信号作为第2差信号，输出包括上述第1差信号和上述第2差信号的至少2个差信号的总和。
此外，有关本发明的一技术方案的投光摄像方法，是具备控制部、按照来自上述控制部的发光控制而发光的脉冲光发光部、按照来自上述控制部的曝光控制而曝光并生成表示曝光量的输出信号的光传感器部、生成表示动作基准定时的信号的基准定时发生部和信号运算部的装置的投光摄像方法，其特征在于，包括：在1帧内的第1曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制的步骤；在上述1帧内的第2曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光、并进行对上述光传感器部的曝光控制的步骤；在上述1帧内的第3曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光、并与对上述动作基准定时加上规定的延迟时间后的定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制的步骤；上述信号运算部计算上述第2曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第1差信号的步骤；上述信号运算部计算上述第3曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的上述输出信号的差信号作为第2差信号的步骤；以及上述信号运算部计算包括上述第1差信号和上述第2差信号的至少2个差信号的总和的步骤。
发明效果
根据本发明的投光摄像装置及投光摄像方法，能够降低强大的干扰光的影响。
附图说明
图1是表示有关实施方式的投光摄像装置的结构例的框图。
图2是表示有关实施方式的投光摄像装置的第1驱动模式的时序图。
图3是表示有关实施方式的投光摄像装置的第2驱动模式的时序图。
图4是表示对汽车的行进方向进行摄像时的白线的样子的示意图。
图5是表示对汽车的行进方向进行摄像的情况下白线的样子的示意图。
图6是表示比较例与实施方式的发光定时及曝光定时的差异的时序图。
图7是表示有关实施方式的投光摄像装置的第3驱动模式的时序图。
图8是表示有关实施方式的投光摄像装置的第4驱动模式的时序图。
图9是表示有关实施方式的投光摄像装置的第5驱动模式的时序图。
图10是表示有关实施方式的驱动方法的流程图。
图11是信号光相对于背景光的信号强度比高时的时序图。
图12是表示有关实施方式的脉冲光发光部的电路结构例的电路图。
图13是表示有关实施方式的信号运算部的第1块结构例的框图。
图14是表示有关实施方式的信号运算部的第2块结构例的框图。
图15是表示有关实施方式的信号运算部的第1电路结构例的电路图。
图16是表示有关实施方式的信号运算部的第2电路结构例的电路图。
图17是表示有关实施方式的信号运算部的第3电路结构例的电路图。
图18是表示有关实施方式的信号运算部的第4电路结构例的电路图。
图19是表示有关实施方式的信号运算部的第5电路结构例的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图说明有关本发明的实施方式的投光摄像装置。但是，有以所需以上将详细的说明省略的情况。例如，有将已经周知的事项的详细说明及对于实质上相同的结构的重复说明省略的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，为了使当业者的理解变得容易。另外，附图及以下的说明是用于本领域技术人员充分地理解本发明的，不是要由它们限定权利要求书所记载的主題。
此外，只要不脱离本发明的主旨，对于以下的实施方式实施了本领域技术人员想到的范围内的变更后的各种变形例也包含在本发明中。此外，也可以在不脱离本发明的主旨的范围中将多个实施例、结构例的至少一部分组合。
(实施方式)
图1是表示有关本实施方式的投光摄像装置100的结构例的框图。投光摄像装置100具备脉冲光发光部102、光传感器部104、信号运算部106、基准定时发生部108和控制部110。
脉冲光发光部102按照来自控制部110的发光控制而发出脉冲光。
光传感器部104将作为由测量对象物反射的光的反射光受光，变换为电信号。
信号运算部106将从光传感器部104输出的电信号蓄积，运算电信号。
基准定时发生部108产生决定从脉冲光发光部102发出的脉冲光、由光传感器部104受光的曝光时间和曝光定时的基准定时信号。
控制部110对脉冲光的发光定时、发光时间宽度及输出，以及曝光的定时及曝光时间宽度进行控制。投光摄像装置100能够实现多个驱动模式。
此外，光传感器部104是图像传感器的单一像素、图像传感器的像素列、图像传感器的像素行、图像传感器的相互邻接的任意的多个像素(例如，既可以是3行3列的9像素，或者也可以是在对角线上邻接的多个像素)、图像传感器整体的哪种都可以。
在光传感器部104是图像传感器的单一像素的情况下，信号运算部106既可以设置在各像素电路中，也可以配置在像素区域之外，也可以作为与摄像元件不同的元件(例如，ISP：Image Signal Processor或计算机上的程序)设置。
在光传感器部104是图像传感器的像素列的情况下，既可以在各像素列中设置信号运算部106，也可以配置在像素区域之外，也可以作为与摄像元件不同的元件(例如，ISP或计算机上的程序)设置。
在光传感器部104是图像传感器的像素行的情况下，既可以在各像素行中设置信号运算部106，也可以配置在像素区域之外，也可以作为与摄像元件不同的元件(例如，ISP或计算机上的程序)设置。
在光传感器部104是图像传感器的任意的多个像素的情况下，信号运算部106既可以配置在像素区域之外，也可以作为与摄像元件不同的元件(例如，ISP或计算机上的程序)设置。
在光传感器部104是图像传感器整体的情况下，信号运算部106既可以配置在像素区域之外，也可以作为与摄像元件不同的元件(例如，ISP或计算机上的程序)设置。
图2是表示投光摄像装置100的第1驱动模式的时序图。在第1驱动模式下，在第1曝光期间中光传感器部104将背景光成分曝光，向信号运算部106输出。
接着，在第2曝光期间中，与脉冲光发光部102的发光脉冲同步地，光传感器部104进行曝光，向信号运算部106输出。由此，将反射光中的与第2曝光期间中的曝光定时重叠的成分与背景光成分之和向信号运算部106输出。通过将对于发光脉冲的反射光的曝光划分为第2曝光期间和第3曝光期间，每1次曝光的曝光时间变短，将曝光的背景光成分减少，光传感器部104的信号变得不易饱和。
接着，在第3曝光期间中，与对脉冲光发光部102的发光脉冲的定时加上规定的延迟时间后的定时同步而光传感器部进行曝光，向信号运算部106输出。这里所述的规定的延迟时间优选的是设为曝光的时间宽度，但并不限定于此。由此，将反射光中的与第3曝光中的曝光定时重叠的成分与背景光成分之和向信号运算部106输出。
并且，信号运算部106从在第2曝光期间中得到的信号和在第3曝光期间中得到的信号分别减去在第1曝光期间中得到的信号，分别得到第1差信号及第2差信号。通过将第1差信号与第2差信号相加，能够仅得到发光脉冲的反射光成分。
此外，信号运算部106也可以运算在第2曝光期间中得到的信号和在第3曝光期间中得到的信号的平均值，从平均值减去在第1曝光期间中得到的信号，来得到发光脉冲的反射光成分。
图3是表示投光摄像装置100的第2驱动模式的时序图。第2驱动模式从第1曝光期间到第3曝光期间中与图2所示的第1驱动模式相同。
第2驱动模式在将摄像距离范围划分为(N－1)份(N是4以上的整数)的情况下，在第K曝光期间(K是3以上N以下的整数)，与对第(K－1)曝光期间中的脉冲光发光部102的发光定时加上规定的延迟时间后的定时同步地，光传感器部104进行曝光，向信号运算部106输出。
信号运算部106将第K曝光期间中的来自光传感器部104的输出信号和第1曝光期间中的来自光传感器部104的输出信号的差信号设为第(K－1)差信号，将从第1差信号到第(N－1)差信号的总和作为结果输出。
此时，也可以将从第1差信号到第(N－1)差信号中的、仅为规定的阈值以上的信号的总和作为结果输出。规定的阈值既可以是例如等于第1曝光期间中的背景光的散粒噪声(shot noise)的值，或者只要根据在各曝光期间中摄像的距离范围来设定就可以。
此外，也可以在各曝光期间中使脉冲光发光部102的发光强度根据在各曝光期间中摄像的距离范围而变化。例如通过在与近距离对应的曝光期间中将发光强度减弱，能够抑制由近距离物体上的较强的反射光造成的光传感器部104的饱和或耀斑(flare)。
此外，也可以在各曝光期间中使光传感器部104的灵敏度根据在各曝光期间中摄像的距离范围而变化。例如通过在与近距离对应的曝光期间中降低传感器灵敏度，能够抑制因将近距离物体上的反射光以高灵敏度摄像造成的光传感器部104的饱和或耀斑。
此外，也可以在各曝光期间中使光传感器部104的曝光时间根据在各曝光期间中摄像的距离范围而变化。例如在与近距离对应的曝光期间中，通过将曝光时间缩短，能够抑制由近距离物体上的较强的反射光造成的光传感器部104的饱和或耀斑。
这里所述的规定的延迟时间优选的是设为曝光的时间宽度，但并不限定于此。此外，规定的延迟时间也可以在各曝光期间中不同。通过这样划分为多个曝光期间，能够降低背景光的影响。
此外，仅将背景光成分曝光的第1曝光期间在图3中仅在帧开头实施，但也可以代替帧开头，在第M曝光期间中仅将背景光成分曝光。即，只要在某个曝光期间中设置仅将背景光成分曝光的期间就可以。
此外，仅将背景光成分曝光的期间也可以设置多次。特别优选的是，在第K曝光期间、即同步于对发光定时加上规定的延迟时间后的定时而光传感器部104进行曝光的期间的紧挨着的之前仅将背景光成分曝光。通过这样做，能够抑制因帧内的各曝光定时和背景光成分的曝光定时的时间偏差造成的运动体模糊。
如果仅在帧开头进行仅背景光成分的曝光，则在例如如图4那样对汽车的行进方向进行摄像的情况下，由于白线在摄像中错开，所以特别是在白线的近前侧及里侧的端部分发生叠加在自发光成分中的背景光与在帧开头曝光的背景光的信号量的差异。对此，通过在即将进行各曝光之前重新进行仅背景光成分的曝光而将背景光成分的信号更新，能够如图5那样降低背景光的时间的变化的影响。同样，在如隧道的出入口附近那样背景光成分较大地不同的多个摄像范围在1帧内的移动范围内接近的情况下，也能够降低背景光的时间的变化的影响。
图6是表示比较例与本实施方式的发光定时及曝光定时的差异的时序图。图中的(a)发光脉冲及(b)曝光脉冲表示比较例中的发光定时及曝光定时。在比较例中，在发光摄像期间中发光脉冲是1个，与其对应的曝光脉冲也是一个。通常，光源每单位时间发光所需要的功率在每个光源中有性能上限。因此，在连续发光的情况下，光输出较低。
另一方面，图中的(A)发光脉冲及(B)曝光脉冲表示本实施方式的发光定时及曝光定时。在本实施方式中，在发光摄像期间中，使多个发光脉冲间歇性地发光。通过这样驱动，在平均的功率与比较例实质上相同的同时，能够提高各发光脉冲的峰值功率。因此，能够缩短用于将实质上相同的光量受光的总蓄积时间。结果，能够在抑制背景光的影响的同时，取得由自发光的反射光形成的图像作为主成分。
此外，对于发光脉冲，通过实施N(N是2以上的整数)次曝光，能够进行从近距离到远距离的仅自发光的摄像。在曝光期间内反射光没有返回来的距离区间的信号为背景光成分与背景光成分的差，所以实质上成为无信号。另一方面，在曝光期间内反射光返回来的距离区间中，能得到实质上仅由反射光形成的信号。
通过将曝光期间不同的N个信号相加，能够不依存于距离，在抑制背景光的影响的同时进行自发光的照明为主成分的摄像。该相加运算例如如果是后述的图13、图14所示的信号运算部106，则通过在运算部304、314中具备帧存储器而能够相加。此外，如果是后述的图15～图19所示的信号运算部106，则在缓存404或415的后段设置蓄积部，通过将N次的曝光结果蓄积，能够得到在较大的距离范围中由自发光的照明摄像的结果的图像。
图7是表示投光摄像装置100的第3驱动模式的时序图。第3驱动模式是仅将特定的区间的距离范围强调而摄像的模式。在第3驱动模式中，可以通过在第2曝光期间中，相对于发光脉冲仅延迟规定的时间(偏移时间)开始曝光来实现。此时，曝光脉冲宽度可以任意地设定，能够与其宽度对应而强调摄像的距离范围扩大。在第3曝光期间中，与第1驱动模式同样，与对脉冲光发光部102的发光脉冲的定时加上偏移时间、再加上规定的延迟时间(例如曝光时间)后的定时同步地，光传感器部进行曝光，向信号运算部106输出。
另外，虽然没有图示，但在第1曝光期间中，也可以相对于基准定时仅延迟偏移时间而进行曝光，取得背景光成分。通过这样控制，能够抑制第1曝光期间中的曝光与第2曝光期间中的曝光之间的时间偏差，由此抑制运动体模糊。
图8是表示投光摄像装置100的第4驱动模式的时序图。第4驱动模式是从近距离到远距离能够用基于自发光的照明的光进行摄像的模式。在第4驱动模式中，通过从基准定时发生部设定比发光时间长的曝光时间并摄像，在远方也能够将自发光的影像摄像。从作为对象的位于最长的距离范围的物体，从脉冲光发光部102发光到反射光返回来的时间与发光脉冲宽度时间之和为曝光脉冲的最长宽度。例如，如果将100m设为最大距离，则666ns为光的往复时间，如果设发光时间100ns，则该往复时间之和766ns为最长的曝光时间的脉冲宽度。
但是，在被摄体上叠加了高亮度的光那样的场景下发生问题。例如，通过将道路的白线覆盖那样的积水、对面方向车的头灯的光镜面反射那样的场景。此时，如图9所示，由于背景光的亮度较高，所以在来自想要观测的白线的返回光(自发光由白线反射而回到本装置的光)的亮度相对地变低的情况下，如果在信号运算部106中取非发光时的信号与发光时的信号的差，则来自白线的返回光的信号劣化较大。这是因为，背景光的强度越高，则背景光的散粒噪声越大，所以即使从由“反射光+背景光”带来的信号减去由“背景光”带来的信号，噪声的影响也相对地变大。
图10是表示本实施方式的驱动方法的流程图。首先，观测亮度图像，判定是否存在高亮度物体(S11)。例如，在存在超过规定的信号量的像素的情况或检测到饱和的情况下，认为存在高亮度物体(S11中“是”)，为了提高发光强度，将脉冲光发光部102的电压切换为高电压，并且将曝光时间也缩短(S12)。这里，曝光时间也可以设为最短。此外，当脉冲光发光部102的电压为最大时，设为原状。结果，信号光相对于背景光的信号强度比提高，所以能够实现图11所示那样的受光状态。在该驱动方法中，通过将来自光传感器部104的脉冲光发光部102的发光时的输出和非发光时的输出在信号运算部106中进行相减处理，能够在抑制信号劣化的同时仅提取信号成分。
另一方面，观测亮度图像，例如在没有超过规定的信号量的像素的情况、或没有检测到饱和的情况下，认为不存在高亮度物体(S11中“否”)，为了降低发光强度，将脉冲光发光部102的电压切换为低电压，并且使曝光时间也变长(S13)。这里，曝光时间也可以设为最长。此外，当脉冲光发光部102的电压为最低时，设为原状。结果，在没有高亮度物体的状况下，通过在光传感器部104不饱和的范围中使曝光时间变长、减少1帧内的曝光次数，能够提高帧速率。
图12表示实现上述强度调制的脉冲光发光部102的结构例。脉冲光发光部102具备激光二极管200和向激光二极管200施加电压的多个电压源。该图所示的结构例具备第1电压源202、第2电压源204及第3电压源206的3个电压源，分别供给的电压的大小不同。
将用来选择与激光二极管200连接的1个电压源的控制信号作为在上述流程中判定的结果，向控制部110输入。开关212、开关214、开关216根据该控制信号而开闭。基准定时发生部108通过在发光期间中使开关218导通、将所选择的电压源与激光二极管200连接，进行发光定时的控制。另外，在由控制部110进行的开关212、开关214或开关216的控制中也包含发光定时的控制的情况下，也可以没有开关218。
图13表示信号运算部106的第1块结构例。从光传感器部104输出的信号被累积到第1蓄积部301、第2蓄积部302及第3蓄积部303中。蓄积到第1蓄积部301中的信号、蓄积到第2蓄积部302中的信号及蓄积到第3蓄积部中的信号全部是不同的时间的信号。例如，在第1蓄积部301中是仅来源于背景光的信号(第1曝光期间)，在第2蓄积部302中是来源于与反射光的发光脉冲同步的成分与背景光之和的信号(第2曝光期间)，在第3蓄积部303中是来源于与反射光的发光脉冲错开了规定的延迟量的相位的成分与背景光之和的信号(第3曝光期间)。
运算部304例如通过从第2蓄积部302的信号减去第1蓄积部301的信号，能够得到发光脉冲的反射光中的与发光脉冲同步的成分(第1差信号)，通过从第3蓄积部303的信号减去第1蓄积部301的信号，能够得到发光脉冲的反射光中的、相对于发光脉冲错开了规定的延迟量的相位的成分(第2差信号)。通过将这样得到的2个信号合计，能够得到由发光脉冲形成的反射光成分。第1蓄积部301、第2蓄积部302、第3蓄积部303及运算部304例如既可以配置在摄像元件的像素内，也可以配置在与摄像区域不同的区域中，也可以配置在摄像元件外的外部存储器中。
图14表示信号运算部106的第2块结构例。第2块结构例表示用来将相同时间的曝光时间蓄积的结构例。本结构例为例如光传感器部104A和光传感器部104B接收不同波长的光的结构，脉冲光发光部102发光的光的波长仅被一方的光传感器部受光。另一方的光传感器部受光的波长是与上述波长接近的波长(例如，其差是约10nm～约50nm)。光传感器部104A及光传感器部104B优选的是受光的波长范围不重复、分别接收排他性地不同的波长范围的光的关系，但也可以有重复的波长范围。
光传感器部104A及光传感器部104B既可以是不同芯片，或者也可以是在行方向、列方向、对角方向的某个方向上邻接的单一像素，或者也可以是邻接的像素列、像素行。在不同芯片的情况下，构成光学***，以使来自相同对象物的反射光向光传感器部104A和光传感器部104B入射。例如，有在光轴上设置半反射镜或棱镜的方法。并且，通过不使脉冲光发光部102发光而将一方的光传感器部曝光，得到背景光成分。通过这样，能够将仅相同时间的发光信号的影像用运算部处理，能够作为图像得到。
具体而言，通过使脉冲光发光部102发光、将光传感器部104A和光传感器部104B同时曝光，将光传感器部104A的输出蓄积到第1蓄积部311中，将光传感器部104B的输出蓄积到第3蓄积部313中。进而，在对脉冲光发光部102的发光定时加上规定的延迟后的定时将光传感器部104A曝光，向第2蓄积部312输出。通过将从第1蓄积部311的信号减去第3蓄积部313的信号而得到的信号与从第2蓄积部312的信号减去第3蓄积部313的信号而得到的信号合计，能够得到由发光脉冲带来的反射光成分。
图15表示信号运算部106的第1电路结构例。信号运算部106具备相对于光传感器部104的输出串联地连接的电容器400、能够设定阈值的放大器402、用来设定放大器402的阈值电压的开关T1(第1开关)、受放大器402的输出信号控制的开关T2(第2开关)、和配置在开关T2的后段的缓存404。电容器400通过端子P1与光传感器部104连接。放大器402的输入侧的端子P2和输出侧的端子P3经由开关T1连接。开关T1由控制部110开闭。在放大器402上被施加电源电压Vdd。
如果将开关T1开启，则来自光传感器部104的输出电压被设定为放大器402的阈值电压。此时，将来自光传感器部104的非发光时的输出电压Vbg设定为阈值电压，然后，将脉冲光发光的期间的来自光传感器部104的输出电压Vsig作为放大器402的输入。通过这样做，在光传感器部104的输出电压比阈值电压大的情况下，放大器402的输出成为高电平，开关T2被开启。结果，作为放大器402与电容器400的连接点的端子P2的电位(Vdd/2+Vsig－Vbg)被作为像素输出向缓存404输出。被从缓存404作为像素输出向本装置之外输出。通过该结构，仅由发光带来的信号被从缓存404输出，能够降低背景光的影响。
电容器400、放大器402及缓存404配置在摄像元件的像素区域内、像素区域外、摄像元件外的哪种都可以。此外，开关T1及开关T2可以是半导体的nMOS开关、pMOS开关，根据放大器402的极性来选择。
图16表示信号运算部106的第2电路结构例。第2电路结构例相对于第1电路结构例，还在电容器400与端子P2之间具备偏压施加电路406。通过该结构，能够将对来自光传感器部104的非发光时的输出电压Vbg施加了偏移电压的电压设定为阈值电压。由此，能够降低背景光的散粒噪声的影响。
图17表示信号运算部106的第3电路结构例。第3电路结构例相对于第1电路结构例，还在光传感器部104与电容器400之间具备与控制部110连接的偏压施加用电容器408。偏压既可以施加预先设定的规定的电压，或者也可以使其根据摄像的距离范围而变化。施加的电压优选的是施加与想要摄像的距离的平方成反比例、此外加以了规定的截距的电压，但并不特别限定于此。通过该结构，在将附近的距离范围摄像的定时，能够抑制由附近的物体上的反射光造成的耀斑的发生。
图18表示信号运算部106的第4电路结构例。第4电路结构例相对于第1电路结构例，还在缓存404的后段具备二极管412、电容器414和缓存415。通过该结构，能够将各曝光定时下的信号量中的最大的信号量输出。
图19表示信号运算部106的第5电路结构例。第5电路结构例是也能够保障功能安全的信号运算部106的电路结构例。例如，在图15所示的第1电路结构例中，如果光传感器部104因故障而进入到输出相同的信号的故障模式，则信号运算部106的输出实质上成为无信号。为了检测该情况，在阈值判定后的输出以外，需要将来自光传感器部104的输出电压直接输出的路径。
所以，第5电路结构例相对于第1电路结构例，还具备使端子P1与端子P2短路的开关F1。通过控制部110将开关F1及开关T2开启，能够将来自光传感器部104的信号本身从信号运算部106输出。在装置的起动时或动作中间歇性地放入将来自光传感器部104的信号本身输出的帧，在后段的信号处理中确认输出。例如，如果有暗点、亮点像素等，则将该像素的地址存储到处理侧，通过将该像素从周边像素插补而处理等，能够使得***稳定地动作。
如以上说明那样，本发明的投光摄像装置具备：脉冲光发光部；光传感器部；基准定时发生部，生成表示动作基准定时的信号；控制部；以及信号运算部。在1帧内的第1曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制。在上述1帧内的第2曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制，并且与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光。在上述1帧内的第3曝光期间中，上述控制部与对上述动作基准定时加上规定的延迟时间后的定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制，并且与上述动作基准定时同步地使脉冲光发光部发光。上述脉冲光发光部按照来自上述控制部的发光控制而发光。上述光传感器部按照来自上述控制部的曝光控制而曝光，将表示曝光量的输出信号向上述信号运算部输出。上述信号运算部将上述第2曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第1差信号，将上述第3曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的上述输出信号的差信号作为第2差信号，输出包括上述第1差信号和上述第2差信号的至少2个差信号的总和。
这里，也可以是，上述1帧包括第1曝光期间到第N曝光期间(N是4以上的整数)；在上述1帧内的第K曝光期间(K是3以上N以下的整数)中，上述控制部与对第(K－1)曝光期间的上述动作基准定时加上规定的延迟时间后的定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制，并且与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光；上述信号运算部将上述第K曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第(K－1)差信号；将从上述第1差信号到第(N－1)差信号的总和作为结果输出。
这里，也可以是，上述控制部在从上述第3曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，在上述至少1个曝光期间即将开始之前，设置实施与上述第1曝光期间相同的控制的期间。
这里，也可以是，上述信号运算部将从上述第1差信号到上述第(N－1)差信号中的、除了比规定的阈值小的差信号以外的上述总和输出。
这里，也可以是，上述信号运算部按照从上述第1差信号到上述第(N－1)差信号的每一个设定上述规定的阈值。
这里，也可以是，上述控制部在从上述第2曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，将上述脉冲光发光部的发光强度从紧挨着的之前的曝光期间的发光强度变更。
这里，也可以是，上述控制部在从上述第2曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，将上述光传感器部的传感器灵敏度从紧挨着的之前的曝光期间的传感器灵敏度变更。
这里，也可以是，上述控制部在从上述第2曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，将上述光传感器部的曝光时间从紧挨着的之前的曝光期间的曝光时间变更。
这里，也可以是，上述信号运算部具备：第1电容器，串联地配置在上述光传感器部的后段；放大器，配置在上述第1电容器的后段；第1开关，使上述放大器的输入端子与输出端子短路；以及第2开关，被上述放大器的输出信号控制；上述第1开关受来自上述控制部的信号控制；当上述第2开关开启时，上述信号运算部输出上述放大器的上述输入端子的电压。
这里，也可以是，上述信号运算部还在上述第2开关与上述信号运算部的输出之间具备缓存；上述缓存被输入上述放大器的上述输入端子的电压，作为来自上述信号运算部的输出信号而输出上述电压。
这里，也可以是，上述信号运算部还在上述第1电容器与上述放大器的上述输入端子之间具备偏压施加电路。
这里，也可以是，上述偏压施加电路生成的偏压可以通过上述控制部的控制而改变。
这里，也可以是，上述信号运算部还具备与上述第1电容器并联地连接的直通开关；上述直通开关的后段连接在上述第2开关上。
这里，也可以是，上述信号运算部还在上述第2开关的后段具备二极管及第2电容器。
此外，有关本发明的一技术方案的投光摄像方法，是具备控制部、按照来自上述控制部的发光控制而发光的脉冲光发光部、按照来自上述控制部的曝光控制而曝光并生成表示曝光量的输出信号的光传感器部、生成表示动作基准定时的信号的基准定时发生部和信号运算部的装置的投光摄像方法，具有：在1帧内的第1曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制的步骤；在上述1帧内的第2曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制，并且与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光的步骤；在上述1帧内的第3曝光期间中，上述控制部与对上述动作基准定时加上规定的延迟时间后的定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制，并且与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部的步骤；上述信号运算部计算上述第2曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第1差信号的步骤；上述信号运算部计算上述第3曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的上述输出信号的差信号作为第2差信号的步骤；以及上述信号运算部计算包括上述第1差信号和上述第2差信号的至少2个差信号的总和的步骤。
产业上的可利用性
本发明能够对例如车载摄像机等的投光摄像装置及投光摄像方法应用。
标号说明
100 投光摄像装置
102 脉冲光发光部
104、104A、104B 光传感器部
106 信号运算部
108 基准定时发生部
110 控制部
200 激光二极管
202 第1电压源
204 第2电压源
206 第3电压源
212、214、216、218 开关
301、311 第1蓄积部
302、312 第2蓄积部
303、313 第3蓄积部
304、314 运算部
400 电容器
402 放大器
404 缓存
406 偏压施加电路
408 偏压施加用电容器
412 二极管
414 电容器
415 缓存
T1、T2、F1 开关

Claims (13)

1.一种投光摄像装置，其特征在于，
具备：脉冲光发光部；
光传感器部；
基准定时发生部，生成表示动作基准定时的信号；
控制部；以及
信号运算部；
在1帧内的第1曝光期间中，上述控制部进行对上述光传感器部的曝光控制，并且使上述脉冲光发光部关闭；
在上述1帧内的第2曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使脉冲光发光部发光，并进行对上述光传感器部的曝光控制；
在上述1帧内的第3曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使脉冲光发光部发光，并与加上规定的延迟时间后的定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制；
上述脉冲光发光部按照来自上述控制部的发光控制而发光；
上述光传感器部按照来自上述控制部的曝光控制而曝光，将表示曝光量的输出信号向上述信号运算部输出；
上述信号运算部，将上述第2曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第1差信号，
上述1帧包括第1曝光期间到第N曝光期间，N是4以上的整数；
在上述1帧内的第K曝光期间中，上述控制部与第(K－1)曝光期间的上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光，并进行对上述光传感器部的曝光控制，K是3以上N以下的整数；
上述信号运算部，
将上述第K曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第(K－1)差信号；
输出将从上述第1差信号到第(N－1)差信号中的比规定的阈值小的差信号排除后的总和。
2.如权利要求1所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述控制部在从上述第3曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，在上述至少1个曝光期间即将开始之前，设置实施与上述第1曝光期间相同的控制的期间。
3.如权利要求1或2所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述信号运算部按照从上述第1差信号到上述第(N－1)差信号的每一个设定上述规定的阈值。
4.如权利要求1或2所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述控制部在从上述第2曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，将上述脉冲光发光部的发光强度从紧挨着的之前的曝光期间的发光强度变更。
5.如权利要求1或2所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述控制部在从上述第2曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，将上述光传感器部的传感器灵敏度从紧挨着的之前的曝光期间的传感器灵敏度变更。
6.如权利要求1或2所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述控制部在从上述第2曝光期间到上述第N曝光期间的曝光期间中的至少1个曝光期间中，将上述光传感器部的曝光时间从紧挨着的之前的曝光期间的曝光时间变更。
7.如权利要求1所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述信号运算部具备：
第1电容器，串联地配置在上述光传感器部的后段；
放大器，配置在上述第1电容器的后段；
第1开关，使上述放大器的输入端子与输出端子短路；以及
第2开关，通过上述放大器的输出信号而被控制；
上述第1开关通过来自上述控制部的信号而被控制；
当上述第2开关开启时，上述信号运算部输出上述放大器的上述输入端子的电压。
8.如权利要求7所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述信号运算部还在上述第2开关与上述信号运算部的输出之间具备缓存；
上述缓存被输入上述放大器的上述输入端子的电压，作为来自上述信号运算部的输出信号而输出上述电压。
9.如权利要求7所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述信号运算部还在上述第1电容器与上述放大器的上述输入端子之间具备偏压施加电路。
10.如权利要求9所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述偏压施加电路生成的偏压是通过上述控制部的控制而可变的。
11.如权利要求7所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述信号运算部还具备与上述第1电容器并联地连接的直通开关；
上述直通开关的后段连接在上述第2开关上。
12.如权利要求7所述的投光摄像装置，其特征在于，
上述信号运算部还在上述第2开关的后段具备二极管及第2电容器。
13.一种投光摄像方法，是具备控制部、按照来自上述控制部的发光控制而发光的脉冲光发光部、按照来自上述控制部的曝光控制而曝光并生成表示曝光量的输出信号的光传感器部、生成表示动作基准定时的信号的基准定时发生部和信号运算部的装置的投光摄像方法，其特征在于，
包括：
在1帧内的第1曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制、并且使上述脉冲光发光部关闭的步骤；
在上述1帧内的第2曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光、并进行对上述光传感器部的曝光控制的步骤；
在上述1帧内的第3曝光期间中，上述控制部与上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光、并与对上述动作基准定时加上规定的延迟时间后的定时同步地进行对上述光传感器部的曝光控制的步骤；
上述信号运算部计算上述第2曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第1差信号的步骤；
在上述1帧内的第K曝光期间中，上述控制部与第(K－1)曝光期间的上述动作基准定时同步地使上述脉冲光发光部发光，并进行对上述光传感器部的曝光控制的步骤，上述1帧包括第1曝光期间到第N曝光期间，N是4以上的整数，K是3以上N以下的整数；
上述信号运算部将上述第K曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号与上述第1曝光期间中的来自上述光传感器部的输出信号的差信号作为第(K－1)差信号的步骤；以及
上述信号运算部输出将从上述第1差信号到第(N－1)差信号中的比规定的阈值小的差信号排除后的总和的步骤。
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