JP2020153701A - 測距装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】計測精度を高めることができる測距装置を得る。【解決手段】本開示の測距装置は、光を検出可能な第1の受光画素および第2の受光画素と、遮光された遮光画素とを有し、第1の方向において、第1の受光画素、遮光画素、および第2の受光画素がこの順で配置された受光部と、第1の受光画素における検出結果第2の受光画素における検出結果に基づいて、計測対象物までの距離を計測可能な処理部とを備える。【選択図】図3
Description
本開示は、計測対象物までの距離を計測する測距装置に関する。
計測対象物までの距離を計測する際、しばしば、TOF(Time Of Flight)法が用いられる。このTOF法では、光を射出するとともに、計測対象物により反射された反射光を検出する。そして、TOF法では、光を射出したタイミングおよび反射光を検出したタイミングの間の時間差を計測することにより、計測対象物までの距離を計測する。例えば、特許文献1,2は、計測対象物により反射された反射光を検出する受光素子とは別に、モジュールの内部で反射された反射光を検出する受光素子を設ける技術が開示されている(例えば、特許文献1,2)。
測距装置では、計測された距離の精度が高いことが望まれており、さらなる計測精度の向上が期待されている。
測距における計測精度を高めることができる測距装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態における測距装置は、受光部と、処理部とを備えている。受光部は、光を検出可能な第1の受光画素および第2の受光画素と、遮光された遮光画素とを有し、第1の方向において、第1の受光画素、遮光画素、および第2の受光画素がこの順で配置されたものである。処理部は、第1の受光画素における検出結果、および第2の受光画素における検出結果に基づいて、計測対象物までの距離を計測可能なものである。
本開示の一実施の形態における測距装置では、第1の方向において、第1の受光画素、遮光画素、および第2の受光画素がこの順で配置される。そして、第1の受光画素における検出結果、および第2の受光画素における検出結果に基づいて、計測対象物までの距離が計測される。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態
2.移動体への応用例
1.実施の形態
2.移動体への応用例
<1.実施の形態>
[構成例]
図1は、一実施の形態に係る測距装置(測距装置1)の一構成例を表すものである。測距装置1は、計測対象物100に向かって光L1を射出するとともに、計測対象物100により反射された光L2を検出し、その検出結果に基づいて、光の飛行時間を計測することにより、計測対象物100までの距離を計測するように構成される。測距装置1は、ダイレクト方式により計測対象物100までの距離を計測するように構成される。測距装置1は、発光部11と、反射体12と、受光部13と、処理部15とを備えている。
[構成例]
図1は、一実施の形態に係る測距装置(測距装置1)の一構成例を表すものである。測距装置1は、計測対象物100に向かって光L1を射出するとともに、計測対象物100により反射された光L2を検出し、その検出結果に基づいて、光の飛行時間を計測することにより、計測対象物100までの距離を計測するように構成される。測距装置1は、ダイレクト方式により計測対象物100までの距離を計測するように構成される。測距装置1は、発光部11と、反射体12と、受光部13と、処理部15とを備えている。
発光部11は、処理部15からの指示に基づいて、発光面S0からパルス光である光L0を射出するように構成される。発光部11は、例えば赤外光を射出する光源を有する。この光源は、レーザ光源やLED(Light Emitting Diode)などを用いて構成される。
反射体12は、発光部11から射出された光L0の一部を透過するとともに、光L0の一部を反射するように構成される。反射体12は、例えば、ハーフミラーを用いて構成される。反射体12を透過した光(光L1)は、計測対象物100に向かって進行し、計測対象物100により反射される。また、反射体12により反射された光(光L1R)は、受光部13に向かって進行するようになっている。
受光部13は、反射体12により反射された光L1R、および計測対象物100により反射された光L2を検出するように構成される。
図2は、発光部11および受光部13の一構成例を表すものである。この例では、発光部11および受光部13は、XY面に配置され、X方向に並設される。発光部11の発光面S0および受光部13の受光面S2は、Z方向を向くように配置される。
受光部13は、画素アレイAを有している。画素アレイAは、マトリクス状に配置された複数の画素Pを有している。複数の画素Pのそれぞれは、受光素子PDを含んで構成される。受光素子PDは、例えばアバランシェフォトダイオード(APD;Avalanche Photodiode)や、シングルフォトンアバランシェダイオード(SPAD;Single Photon Avalanche Diode)などのフォトダイオードを用いることができる。
画素アレイAは、複数の領域A1,A2(A21,A22),A3に区分される。複数の領域A1,A21,A3,A22は、X方向においてこの順に配置される。
領域A1には、光を検出可能な画素P(受光画素P1)が配置される。受光画素P1は、反射体12により反射された光L1Rを検出するようになっている。この例では、領域A1に、Y方向に並設された1列分の受光画素P1を配置している。なお、これに限定されるものではなく、複数列分の受光画素P1を配置してもよい。
領域A2(A21,A22)には、光が入射しないように遮光された画素P(遮光画素P2)が配置される。このような遮光画素P2を設けることにより、測距装置1では、例えば受光素子PDに流れるいわゆる暗電流を測定することができるようになっている。この例では、領域A21,A22のそれぞれに、3列分の遮光画素P2を配置している。なお、これに限定されるものではなく、2列分以下の遮光画素P2を配置してもよいし、4列分以上の遮光画素P2を配置してもよい。
領域A3には、光を検出可能な画素P(受光画素P3)が配置される。受光画素P3は、計測対象物100により反射された光L2を検出するようになっている。
図3は、図2に示した受光部13のIII−III矢視方向の概略断面構造を表すものである。受光部13は、半導体基板21と、多層配線層22と、絶縁膜23と、遮光膜24と、絶縁膜25と、レンズ26とを有している。
半導体基板21は、受光部13における素子や回路が形成される基板であり、この例では、P型の半導体基板である。この半導体基板21には、複数のN型半導体領域21Nが設けられている。N型半導体領域21Nは、半導体基板21において、Z方向に広く形成されている。このN型半導体領域21Nと、このN型半導体領域21Nからみて受光面S2側の半導体基板21の一部が受光素子PDを構成する。また、半導体基板21における、受光面S2とは反対側の面には、複数のMOSトランジスタTRが設けられている。
多層配線層22は、半導体基板21の受光面S2とは反対側の面に設けられている。この多層配線層22は、複数の配線22Aと、これらの複数の配線22Aを絶縁する層間絶縁膜とを有している。
絶縁膜23は、反射防止膜として機能する膜であり、半導体基板21の受光面S2側に設けられている。絶縁膜23は、例えば、窒化シリコン(Si3N4)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化チタン(TiO2)、酸化ランタン(La2O3)、酸化プラセオジム(Pr2O3)、酸化セリウム(CeO2)、酸化ネオジム(Nd2O3)、酸化プロメチウム(Pm2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化ユウロプウム(Eu2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、酸化テルビウム(Tb2O3)、酸化ジスプロシウム(Dy2O3)、酸化ホルミウム(Ho2O3)、酸化ツリウム(Tm2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)、酸化ルテチウム(Lu2O-3)、酸化イットリウム(Y2O3)などの材料を用いて構成することができる。また、これらの材料を用いた層を2層以上積層することにより絶縁膜23を構成してもよい。
遮光膜24は、半導体基板21に光が入射しないように遮光する膜であり、絶縁膜23の上に設けられている。具体的には、遮光膜24は、領域A2(A21,A22)や、領域A1における複数の画素P(受光画素P1)の間、および領域A3における複数の画素P(受光画素P3)の間に設けられている。遮光膜24は、遮光可能な様々な材料を用いて構成することができる。具体的には、遮光膜24は、例えば、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(cu)などの金属や、黒色カラーフィルタに用いられる顔料や染料などの色素を含んだ樹脂などの材料を用いて構成することができる。
絶縁膜25は、平坦化膜として機能する膜であり、遮光膜24および絶縁膜23の上に設けられている。
レンズ26は、絶縁膜25の上に設けられる。レンズ26は、例えば樹脂などの有機材料を用いて形成される。
画素P(受光画素P1,P3および遮光画素P2)のそれぞれは、受光素子PDと、MOSトランジスタTRと、レンズ26とを有している。この例では、受光画素P1の受光素子PD、遮光画素P2の受光素子PD、および受光画素P3の受光素子PDは、互いに同様の構成を有している。この図では、画素Pが1つのMOSトランジスタTRを有するように描いたが、これに限定されるものではなく、画素Pが複数のMOSトランジスタTRを有していてもよい。また、上述したように、領域A21には、遮光膜24が設けられている。これにより、遮光画素P2には、光が入射しないようになっている。
半導体基板21において、領域A3における隣り合う受光画素P3の間に、トレンチを設けてもよい。これにより、混色を抑制することができる。同様に、半導体基板21において、領域A2における隣り合う遮光画素P2の間に、トレンチを設けてもよい。これにより、黒レベルの基準をより精度よく定めることができる。これらのトレンチの内部には、絶縁膜23が設けられていてもよい。
半導体基板21において、領域A1および領域A21の間には、遮光壁27が設けられている。遮光壁27は、Z方向に立設するように構成される。遮光壁27は、光を反射するように構成してもよいし、光を吸収するように構成してもよい。遮光壁27は、この例では、半導体基板21の両面を貫くように形成されている。隣り合う受光画素P3の間や、隣り合う遮光画素P2の間にトレンチを設ける場合には、遮光壁27の深さを、このトレンチの深さと同等またはそれ以上にすることが望ましい。これにより、反射体12により反射された光L1Rが領域A21に入射するおそれを低減することができ、遮光画素P2を用いて黒レベルを取得しやすくすることができる。その結果、遮光画素P2の画素数を少なくすることができるので、受光部13のサイズを小さくすることができる。遮光壁27は、この例では、図2において、領域A1および領域A2の境界に沿って、Y方向に並設された複数の画素Pにわたって形成される。光を反射するように構成する場合には、遮光壁27は、例えば、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、銅(cu)などの金属を用いて構成することができる。遮光壁27は、例えば、半導体基板21にトレンチを形成し、その後に金属を蒸着することにより形成することができる。なお、これに限定されるものではなく、例えば、半導体基板21とトレンチとの界面において光が全反射できる様々な構成を用いることができる。例えば、金属がなくても界面の両側における屈折率が全反射条件を満たす場合には、金属を蒸着しなくてもよい。また、光を吸収するように構成する場合には、遮光壁27は、例えば、黒色カラーフィルタに用いられる顔料や染料などの色素を含んだ樹脂を塗布することにより形成することができる。
処理部15(図1)は、発光部11が光L0を射出するように制御するとともに、受光部13における領域A1の受光画素P1および領域A3の受光画素P3での検出結果に基づいて、光の飛行時間を計測することにより、受光画素P3単位で計測対象物100までの距離を計測するように構成される。具体的には、処理部15は、例えば、受光画素P1が光L1Rを受光したタイミングから、受光画素P3が光L2を受光したタイミングまでの時間を計測することにより、受光画素P3単位で計測対象物100までの距離を計測するようになっている。
なお、これに限定されるものではなく、受光画素P1での検出結果および受光画素P3での検出結果に基づく様々な方法を用いることができる。具体的には、例えば、処理部15は、発光部11に対して光L0を射出する指示を行った指示タイミングから受光画素P1が光L1Rを受光したタイミングまでの時間を計測するとともに、この指示タイミングから受光画素P3が光L2を受光したタイミングまでの時間を計測し、これらの時間の差分に基づいて、受光画素P3単位で計測対象物100までの距離を計測してもよい。
測距装置1において、発光部11から射出した光が計測対象物100により反射され、反射された光が受光部13により検出されるまでの光学経路上には、光拡散部材、バンドパスフィルタなどの光学フィルタ、レンズ、あるいはその他の光学部材を必要に応じて適宜設けてもよい。同様に、発光部11から射出した光が反射体12により反射され、反射された光が受光部13により検出されるまでの光学経路上には、光拡散部材、バンドパスフィルタなどの光学フィルタ、レンズ、あるいはその他の光学部材を必要に応じて適宜設けてもよい。
ここで、受光画素P1は、本開示における「第1の受光画素」の一具体例に対応する。受光画素P3は、本開示における「第2の受光画素」の一具体例に対応する。遮光画素P2は、本開示における「遮光画素」の一具体例に対応する。遮光壁27は、本開示における「遮光壁」の一具体例に対応する。遮光膜24は、本開示における「遮光膜」および「画素間遮光膜」の一具体例に対応する。反射体12は、本開示における「導光部材」の一具体例に対応する。
[動作および作用]
続いて、本実施の形態の測距装置1の動作および作用について説明する。
続いて、本実施の形態の測距装置1の動作および作用について説明する。
(全体動作概要)
まず、図1を参照して、測距装置1の全体動作概要を説明する。発光部11は、処理部15からの指示に基づいて光L0を射出する。反射体12は、発光部11から射出された光L0の一部を透過するとともに、一部を反射する。反射体12を透過した光L1は、計測対象物100に向かって進行し、計測対象物100により反射される。また、反射体12により反射された光L1Rは、受光部13の領域A1における各受光画素P1に向かって進行する。計測対象物100により反射された光L2は、受光部13の領域A3における各受光画素P3に向かって進行する。受光部13の領域A1における各受光画素P1は光L1Rを検出し、受光部13の領域A3における各受光画素P3は光L2を検出する。処理部15は、受光部13の受光画素P1および受光画素P3での検出結果に基づいて、光の飛行時間を計測することにより、受光画素P3単位で計測対象物100までの距離を計測する。
まず、図1を参照して、測距装置1の全体動作概要を説明する。発光部11は、処理部15からの指示に基づいて光L0を射出する。反射体12は、発光部11から射出された光L0の一部を透過するとともに、一部を反射する。反射体12を透過した光L1は、計測対象物100に向かって進行し、計測対象物100により反射される。また、反射体12により反射された光L1Rは、受光部13の領域A1における各受光画素P1に向かって進行する。計測対象物100により反射された光L2は、受光部13の領域A3における各受光画素P3に向かって進行する。受光部13の領域A1における各受光画素P1は光L1Rを検出し、受光部13の領域A3における各受光画素P3は光L2を検出する。処理部15は、受光部13の受光画素P1および受光画素P3での検出結果に基づいて、光の飛行時間を計測することにより、受光画素P3単位で計測対象物100までの距離を計測する。
(詳細動作)
図4は、測距装置1における測距動作の一例を表すものである。測距装置1は、いわゆるダイレクト方式により、計測対象物100までの距離を計測する。図4において、(A)は、発光部11から射出された光L0の波形を示し、(B)は、受光部13が検出する光L2の波形を示す。
図4は、測距装置1における測距動作の一例を表すものである。測距装置1は、いわゆるダイレクト方式により、計測対象物100までの距離を計測する。図4において、(A)は、発光部11から射出された光L0の波形を示し、(B)は、受光部13が検出する光L2の波形を示す。
発光部11は、処理部15からの指示に基づいてパルス波形を有する光L0を射出する(図4(A))。この光L0は反射体12に入射し、この反射体12を透過した光L1が、計測対象物100に向かって進行する。そして、この光L1が計測対象物100により反射され、反射された光L2は、受光部13に向かって進行する。そして、この受光部13の領域A3における受光画素P3が、この光L2を検出する(図4(B))。受光画素P3により検出された光L2は、図4(A)に示した光L0の波形を、遅延時間DLだけ遅延した波形を有する。この遅延時間DLは、光が、発光部11、反射体12、計測対象物100、受光部13の順に進行する時間であり、光の飛行時間に対応する。この光の飛行時間は、測距装置1と計測対象物100との間の距離に対応している。
一方、反射体12により反射された光L1Rは、受光部13に向かって進行する。受光部13の領域A1における受光画素P1は、この光L1Rを検出する(図4(B))。受光画素P1により検出された光L1Rの波形は、例えば、図4(A)に示した光L0の波形とほぼ同様である。処理部15は、受光画素P1が光L1Rを受光したタイミングから受光画素P3が光L2を受光したタイミングまでの時間を計測する。これにより、測距装置1では、発光部11、受光部13、および処理部15における回路遅延の影響を取り除くことができ、光の飛行時間をより正確に計測することができる。これにより、測距装置1は、計測対象物100までの距離を計測することができる。
図5は、受光部13における光の検出動作の一例を表すものである。なお、図5では、説明の便宜上、受光部13を簡易的に描いている。この例では、反射体12により反射された光L1R、および計測対象物100により反射された光L2が、受光部13に入射している。なお、図5では、光L1Rおよび光L2を図示しているが、通常は、光L1Rおよび光L2は、互いに異なるタイミングで、受光部13に入射する。
反射体12により反射された光L1Rは、受光部13に入射する。受光部13の領域A1における受光画素P1の受光素子PDは、この光L1Rを検出する。この光L1Rのうち、受光画素P1の受光素子PDに入射した光は、遮光壁27により反射されもしくは吸収されるので、光L1Rが受光画素P1から漏れにくくなるため、受光画素P1の受光素子PDは、この光L1Rを効果的に検出することができる。特に、遮光壁27を、光を反射するように構成した場合には、光路長を稼ぐことができるので、光L1Rをより効果的に検出することができる。また、領域A21における遮光画素P2の受光素子PDは、遮光壁27および遮光膜24により遮光されるので、光L1Rは遮光画素P2の受光素子PDに入射しない。また、光L1Rを検出する受光画素P1、および光L2を検出する受光画素P3が互いに離れているので、光L1Rが受光画素P3の受光素子PDに入射するおそれを低減することができる。これにより、測距装置1では、領域A3の受光画素P3がこの光L1Rを検出するおそれを低減することができるので、計測精度を高めることができる。
一方、計測対象物100により反射された光L2は、受光部13に入射する。受光部13の領域A3における受光画素P3の受光素子PDは、この光L2を検出する。領域A21における遮光画素P2の受光素子PDは、遮光膜24により遮光されるので、光L2が遮光画素P2の受光素子PDに入射するおそれを低減することができる。また、光L1Rを検出する受光画素P1、および光L2を検出する受光画素P3が互いに離れているので、光L2が受光画素P1の受光素子PDに入射するおそれを低減することができる。これにより、測距装置1では、領域A1の受光画素P1がこの光L2を検出するおそれを低減することができるので、計測精度を高めることができる。
このように、測距装置1では、光L1Rを検出する受光画素P1、および光L2を検出する受光画素P3の間に遮光画素P2を設けることにより、領域A1における受光画素P1の位置、および領域A3における受光画素P3の位置を、互いに離すようにした。これにより、測距装置1では、領域A3の受光画素P3が光L1Rを検出するおそれを低減することができるとともに、領域A1の受光画素P1が光L2を検出するおそれを低減することができる。その結果、測距装置1では、受光画素P1が光L1Rを受光するタイミング、および受光画素P3が光L2を受光するタイミングをより正確に検出することができるので、計測精度を高めることができる。
また、測距装置1では、光L1Rを検出する受光画素P1、および光L2を検出する受光画素P3の間に遮光画素P2を設けるようにしたので、限られた面積を有効に利用しつつ、遮光画素P2を設けることができる。これにより、測距装置1では、例えば、この遮光画素P2の受光素子PDに流れるいわゆる暗電流を測定することができ、この測定結果に基づいて計測対象物100までの距離を計測することができるので、計測精度を高めることができる。
また、測距装置1では、領域A1における受光画素P1および領域A21における遮光画素P2の間に遮光壁27を設けるようにした。これにより、光L1Rのうち、受光画素P1の受光素子PDに入射した光は、遮光壁27により反射されるので、光L1Rが受光画素P1から漏れにくくなるため、受光画素P1の受光素子PDは、この光L1Rを効果的に検出することができる。これにより、測距装置1では、受光画素P1が光L1Rを受光するタイミングをより精度良く検出することができるので、計測精度を高めることができる。
[効果]
以上のように本実施の形態では、光L1Rを検出する受光画素P1、および光L2を検出する受光画素P3の間に遮光画素P2を設けるようにしたので、計測精度を高めることができる。
以上のように本実施の形態では、光L1Rを検出する受光画素P1、および光L2を検出する受光画素P3の間に遮光画素P2を設けるようにしたので、計測精度を高めることができる。
本実施の形態では、領域A1における受光画素P1および領域A21における遮光画素P2の間に遮光壁27を設けるようにしたので、計測精度を高めることができる。
[変形例1]
上記実施の形態では、図1に示したように、ハーフミラーを用いて反射体12Aを構成したが、これに限定されるものではなく、ミラー、光ファイバ、レンズなどを用いてもよい。あるいは、発光部および受光部を備えた光モジュールにおいて、発光部および受光部の間に設けられたガラスやプラスチックなどを用いて反射体を構成してもよい。図7は、ミラーを用いて反射体を構成した場合の測距装置1Aの一構成例を表すものである。この測距装置1Aは、発光部11Aと、反射体12Aとを備えている。発光部11Aは、処理部15からの指示に基づいて、発光面S0からパルス光である光L0を射出するように構成される。発光部11Aは、例えば複数の光源を有する。反射体12Aは、発光部11Aの複数の光源のうちの一部の光源が射出した光L0を反射するように構成される。反射体12Aは、例えばリフレクタを用いて構成される。ここで、反射体12Aは、本開示における「導光部材」の一具体例に対応する。反射体12Aにより反射された光L1Rは、受光部13に向かって進行する。発光部11Aから射出した光L0のうち、反射体12Aに入射しない光は、光L1として、計測対象物100に向かって進行する。
上記実施の形態では、図1に示したように、ハーフミラーを用いて反射体12Aを構成したが、これに限定されるものではなく、ミラー、光ファイバ、レンズなどを用いてもよい。あるいは、発光部および受光部を備えた光モジュールにおいて、発光部および受光部の間に設けられたガラスやプラスチックなどを用いて反射体を構成してもよい。図7は、ミラーを用いて反射体を構成した場合の測距装置1Aの一構成例を表すものである。この測距装置1Aは、発光部11Aと、反射体12Aとを備えている。発光部11Aは、処理部15からの指示に基づいて、発光面S0からパルス光である光L0を射出するように構成される。発光部11Aは、例えば複数の光源を有する。反射体12Aは、発光部11Aの複数の光源のうちの一部の光源が射出した光L0を反射するように構成される。反射体12Aは、例えばリフレクタを用いて構成される。ここで、反射体12Aは、本開示における「導光部材」の一具体例に対応する。反射体12Aにより反射された光L1Rは、受光部13に向かって進行する。発光部11Aから射出した光L0のうち、反射体12Aに入射しない光は、光L1として、計測対象物100に向かって進行する。
[変形例2]
上記実施の形態では、図2に示したように、領域A1に1列分の画素P(受光画素P1)を設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、領域A1に、複数列分の画素Pを設けてもよい。また、例えば、図7に示す受光部33のように、領域A1に1列分の画素Pよりも少ない画素Pを設けてもよい。この例では、領域A1に、4つの受光画素P1を設けている。なお、この例では、4つの受光画素P1を、Y方向とは反対方向の端部付近(図7における下側)にまとめて配置したが、これに限定されるものではなく、例えば、Y方向における中央付近に配置してもよいし、Y方向の端部付近(図7における上側)にまとめて配置してもよい。
上記実施の形態では、図2に示したように、領域A1に1列分の画素P(受光画素P1)を設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、領域A1に、複数列分の画素Pを設けてもよい。また、例えば、図7に示す受光部33のように、領域A1に1列分の画素Pよりも少ない画素Pを設けてもよい。この例では、領域A1に、4つの受光画素P1を設けている。なお、この例では、4つの受光画素P1を、Y方向とは反対方向の端部付近(図7における下側)にまとめて配置したが、これに限定されるものではなく、例えば、Y方向における中央付近に配置してもよいし、Y方向の端部付近(図7における上側)にまとめて配置してもよい。
[変形例3]
上記実施の形態では、1つの発光部11を設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、複数の発光部11を設けてもよい。以下に、2つの発光部を設けた例について詳細に説明する。
上記実施の形態では、1つの発光部11を設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、複数の発光部11を設けてもよい。以下に、2つの発光部を設けた例について詳細に説明する。
図8は、本変形例に係る測距装置1Cの一構成例を表すものである。測距装置1Cは、発光部41A,41Bと、反射体42A,42Bと、受光部43と、処理部45とを備えている。
発光部41Aは、処理部45からの指示に基づいて、発光面S0Aからパルス光である光L0Aを射出するように構成される。同様に、発光部41Bは、処理部45からの指示に基づいて、発光面S0Bからパルス光である光L0Bを射出するように構成される。
反射体42Aは、発光部41から射出された光L0Aの一部を透過するとともに、光L0Aの一部を反射するように構成される。反射体42Aを透過した光(光L1A)は、計測対象物100に向かって進行し、計測対象物100により反射される。また、反射体42Aにより反射された光(光L1RA)は、受光部43に向かって進行する。同様に、反射体42Bは、発光部41から射出された光L0Bの一部を透過するとともに、光L0Bの一部を反射するように構成される。反射体42Bを透過した光(光L1B)は、計測対象物100に向かって進行し、計測対象物100により反射される。また、反射体42Bにより反射された光(光L1RB)は、受光部43に向かって進行するようになっている。
受光部43は、反射体42Aにより反射された光L1RA、反射体42Bにより反射された光L1RB、および計測対象物100により反射された光L2を検出するように構成される。
図9は、発光部41A,41Bおよび受光部43の一構成例を表すものである。この例では、発光部41A、受光部43、発光部41Bは、XY面に配置され、X方向においてこの順に並設される。発光部41Aの発光面S0A、発光部41Bの発光面S0B、および受光部43の受光面S2は、Z方向を向くように配置される。画素アレイAは、複数の領域A1(A11,A12),A2(A21,A22),A3に区分される。複数の領域A11,A21,A3,A22,A12は、X方向においてこの順に配置される。領域A1(A11,A12)には、受光画素P1が配置される。領域A11に配置された受光画素P1は、反射体42Aにより反射された光L1RAを検出し、領域A12に配置された受光画素P1は、反射体42Bにより反射された光L1RBを検出するようになっている。
この例では、領域A11,A12のそれぞれに1列分の画素P(受光画素P1)を設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、変形例2のように、領域A11に、例えば1列分の画素Pよりも少ない画素Pを設けてもよい。また、領域A12に、例えば1列分の画素Pよりも少ない画素Pを設けてもよい。また、領域A11,A12のそれぞれに、例えば1列分の画素Pよりも少ない画素Pを設けてもよい。
処理部45(図1)は、発光部41Aが光L0Aを射出するように制御するとともに、発光部41Bが光L0Bを射出するように制御する。また、処理部45は、受光部43の受光画素P3での検出結果に基づいて、光の飛行時間を計測することにより、受光画素P3単位で計測対象物100までの距離を計測するように構成される。
[変形例4]
上記実施の形態では、受光画素P1の受光素子PDは、受光画素P3の受光素子PDおよび遮光画素P2の受光素子PDと同様の構成を有するようにしたが、これに限定されるものではない。以下に、いくつか例を挙げて、本変形例について説明する。
上記実施の形態では、受光画素P1の受光素子PDは、受光画素P3の受光素子PDおよび遮光画素P2の受光素子PDと同様の構成を有するようにしたが、これに限定されるものではない。以下に、いくつか例を挙げて、本変形例について説明する。
例えば、図10に示す受光部13Dのように、受光画素P1の受光素子PDのX方向における幅が、受光画素P3の受光素子PDのX方向における幅および遮光画素P2の受光素子PDのX方向における幅と異なるようにしてもよい。この例では、受光画素P1の受光素子PDのX方向における幅を、受光画素P3の受光素子PDのX方向における幅および遮光画素P2の受光素子PDのX方向における幅よりも狭くしたが、これに限定されるものではなく、例えば、受光画素P3の受光素子PDのX方向における幅および遮光画素P2の受光素子PDのX方向における幅よりも広くしてもよい。
また、例えば、受光画素P1の受光素子PDにおける不純物(ドーパント)の濃度分布が、受光画素P3の受光素子PDにおける不純物の濃度分布および遮光画素P2の受光素子PDにおける不純物の濃度分布と異なるようにしてもよい。受光素子PDでは、例えば、N型半導体領域21Nにおいて、受光面S2に近いほどN型の不純物濃度を低くし、受光面S2から離れるほどN型の不純物濃度を高くするように、不純物の濃度勾配が設定される。例えば、受光画素P1の受光素子PDにおける不純物の濃度勾配を、受光画素P3の受光素子PDにおける不純物の濃度勾配および遮光画素P2の受光素子PDにおける不純物の濃度勾配よりも大きくしてもよい。より具体的には、深さ方向(方向Z)において、受光面S2から離れるほど、領域A1のN型半導体領域21Nにおける不純物濃度が、領域A2,A3のN型半導体領域21Nにおける不純物濃度よりも高くなるようにしてもよい。
また、例えば、図11に示す受光部13Eのように、受光画素P1の受光素子PDのZ方向における厚さが、受光画素P3の受光素子PDおよび遮光画素P2の受光素子PDのZ方向における厚さと異なるようにしてもよい。この例では、受光画素P1の受光素子PDのZ方向における厚さを、受光画素P3の受光素子PDのZ方向における厚さおよび遮光画素P2の受光素子PDのZ方向における厚さよりも薄くしている。さらに、この例では、受光画素P1の受光素子PDのX方向における幅を、受光画素P3の受光素子PDのX方向における幅および遮光画素P2の受光素子PDのX方向における幅よりも広くしている。すなわち、光L1Rは赤外光であり、受光画素P3の受光素子PDのZ方向における厚さを薄くすると、光路長が短くなるおそれがあるので、X方向における幅を広くすることにより光路長を確保している。このような受光画素P1は、例えば、領域A1および領域A21の間に遮光壁27を形成し、遮光膜24を形成した後に、領域A1における半導体基板21の表面をエッチングすることにより形成することができる。
[変形例5]
上記実施の形態では、領域A21に設けられた遮光膜24の厚さを、領域A1における複数の画素P(受光画素P1)の間に設けられた遮光膜24の厚さ、および領域A3における複数の画素P(受光画素P3)の間に設けられた遮光膜24の厚さと同じにしたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る測距装置1Fについて詳細に説明する。
上記実施の形態では、領域A21に設けられた遮光膜24の厚さを、領域A1における複数の画素P(受光画素P1)の間に設けられた遮光膜24の厚さ、および領域A3における複数の画素P(受光画素P3)の間に設けられた遮光膜24の厚さと同じにしたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る測距装置1Fについて詳細に説明する。
図12は、測距装置1Fの受光部13Fの一構成例を表すものである。この例では、領域A21に、Y方向に並設された1列分の遮光画素P2を配置している。すなわち、上記実施の形態(図2,3)では、領域A21に3列分の遮光画素P2を配置したが、この例では、領域A21に1列分の遮光画素P2を配置している。受光部13Fは、遮光膜24Fと、遮光膜24とを有している。遮光膜24Fは、領域A2(A21,A22)に設けられている。遮光膜24は、領域A1における複数の画素P(受光画素P1)の間、および領域A3における複数の画素P(受光画素P3)の間に設けられている。遮光膜24Fは、遮光膜24よりも厚く形成される。
ここで、遮光膜24Fは、本開示における「遮光膜」の一具体例に対応する。遮光膜24は、本開示における「画素間遮光膜」の一具体例に対応する。
図13は、受光部13Fにおける光の検出動作の一例を表すものである。なお、図13では、説明の便宜上、受光部13Fを簡易的に描いている。
反射体12により反射された光L1Rは、受光部13Fに入射する。この光L1Rのうち、受光画素P1の受光素子PDに入射した光は、遮光壁27により反射されるので、光L1Rが受光画素P1から漏れにくくなる。また、例えば、遮光膜24Fを金属で構成した場合には、遮光膜24Fが厚いので、この光L1Rのうちの一部の光が、この遮光膜24Fの側面に反射して、領域A1における受光画素P1の受光素子PDに入射する。これにより、受光画素P1の受光素子PDは、この光L1Rを効果的に検出することができる。また、領域A21における遮光画素P2の受光素子PDは、遮光壁27および遮光膜24Fにより遮光されるので、光L1Rは遮光画素P2の受光素子PDに入射しない。また、光L1Rを検出する受光画素P1、および光L2を検出する受光画素P3が互いに離れているので、光L1Rが受光画素P3の受光素子PDに入射するおそれを低減することができる。これにより、測距装置1Fでは、領域A3の受光画素P3がこの光L1Rを検出するおそれを低減することができるので、計測精度を高めることができる。
一方、計測対象物100により反射された光L2は、受光部13Fに入射する。受光画素P3の受光素子PDは、この光L2を検出する。領域A21における遮光画素P2の受光素子PDは、遮光膜24Fにより遮光されるので、光L2が遮光画素P2の受光素子PDに入射するおそれを低減することができる。また、遮光膜24Fが厚いので、光L2の一部は、この遮光膜24Fの側面によりブロックされるので、光L2が受光画素P1の受光素子PDに入射するおそれを低減することができる。これにより、測距装置1Fでは、領域A1の受光画素P1がこの光L2を検出するおそれを低減することができるので、計測精度を高めることができる。
[変形例6]
上記実施の形態では、ダイレクト方式により計測対象物100までの距離を計測するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、インダイレクト方式により計測対象物100までの距離を計測してもよい。本変形例に係る測距装置1Hは、上記実施の形態に係る測距装置1(図1)と同様に、発光部11と、反射体12と、受光部13Hと、処理部15Hを有している。
上記実施の形態では、ダイレクト方式により計測対象物100までの距離を計測するようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、インダイレクト方式により計測対象物100までの距離を計測してもよい。本変形例に係る測距装置1Hは、上記実施の形態に係る測距装置1(図1)と同様に、発光部11と、反射体12と、受光部13Hと、処理部15Hを有している。
図14は、本変形例に係る測距装置1Hにおける測距動作の一例を表すものであり、(A)は、発光部11から射出される光L0の波形を示し、図14(B)は、受光部13Hが検出する光L2の波形を示す。
発光部11は、処理部15Hからの指示に基づいて、デューティ比が50%であるパルス波形を有する光L0を射出する(図14(A))。この光L0は反射体12に入射し、この反射体12を透過した光L1が、計測対象物100に向かって進行する。そして、この光L1が計測対象物100により反射され、反射された光L2は、受光部13Hに向かって進行する。そして、この受光部13Hの領域A3における受光画素P3が、この光L2を検出する(図14(B))。受光画素P3により検出された光L2は、図14(A)に示した光L0の波形を遅延時間DLだけ遅延した波形を有する。この遅延時間DLは、光が、発光部11、反射体12、計測対象物100、受光部13Hの順に進行する時間であり、光の飛行時間に対応する。この光の飛行時間は、測距装置1Hと計測対象物100との間の距離に対応している。
一方、反射体12により反射された光L1Rは、受光部13Hに向かって進行する。受光部13の領域A1における受光画素P1は、この光L1Rを検出する。受光画素P1により検出された光L1Rの波形は、例えば、図14(A)に示した光L0の波形とほぼ同様である。インダイレクト方式では、受光画素P3は、受光画素P1が光を検出する期間T1において、受光素子PDの受光量に応じた信号電荷Q1を蓄積するとともに、受光画素P1が光を検出しない期間T2において、受光素子PDの受光量に応じた信号電荷Q2を蓄積する。そして、処理部15Hは、信号電荷Q1と信号電荷Q2との電荷比を求める。受光素子PDは、期間TA,TBにおいて光L2を受光しているので、信号電荷Q1の電荷量は、期間TAの長さに比例し、信号電荷Q2の電荷量は、期間TBの長さに比例する。遅延時間DLが短い場合には、信号電荷Q1が多くなるとともに信号電荷Q2が少なくなり、遅延時間DLが長い場合には、信号電荷Q1が少なくなるとともに信号電荷Q2が多くなる。このように、信号電荷Q1と信号電荷Q2の電荷比は、遅延時間DLに応じて変化する。インダイレクト方式では、この電荷比を求めることにより、例えば高い精度で遅延時間DLを求めることができ、その結果、高い精度で、計測対象物100までの距離を計測することができる。
[その他の変形例]
また、これらの変形例のうちの2以上を組み合わせてもよい。
また、これらの変形例のうちの2以上を組み合わせてもよい。
<2.移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図15は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図15に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図15の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図16は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
図16では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図16には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031に適用され得る。これにより、車両制御システム12000では、測距における計測精度を高くすることができるので、車両の衝突回避あるいは衝突緩和機能、車間距離に基づく追従走行機能、車速維持走行機能、車両の衝突警告機能、車両のレーン逸脱警告機能等の精度を高めることができる。
以上、実施の形態および変形例、ならびにそれらの具体的な応用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記の各実施の形態では、本技術を、計測対象物100までの距離を計測する測距装置に適用したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、本技術を、発光部が光L0を射出してから受光部が光L2を検出するまでの光の飛行時間を計測する時間計測装置に適用してもよい。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。以下の構成の本技術によれば、計測精度を高めることができる。
(1)光を検出可能な第1の受光画素および第2の受光画素と、遮光された遮光画素とを有し、第1の方向において、前記第1の受光画素、前記遮光画素、および前記第2の受光画素がこの順で配置された受光部と、
前記第1の受光画素における検出結果および前記第2の受光画素における検出結果に基づいて、計測対象物までの距離を計測可能な処理部と
を備えた測距装置。
(2)前記第1の受光画素、前記遮光画素、および前記第2の受光画素は、半導体基板に設けられた受光素子をそれぞれ有し、
前記受光部は、前記半導体基板において、前記第1の受光画素の前記受光素子および前記遮光画素の前記受光素子の間に設けられた遮光壁を有する
前記(1)に記載の測距装置。
(3)前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記遮光画素は、前記半導体基板よりも前記第2の方向に設けられた遮光膜を有する
前記(2)に記載の測距装置。
(4)前記受光部は、光を検出可能な第3の受光画素をさらに有し、
前記第1の受光画素、前記遮光画素、前記第2の受光画素、および前記第3の受光画素は、前記第1の方向においてこの順で配置され、
前記受光部は、前記第2の受光画素および前記第3の受光画素の間において、前記半導体基板よりも前記第2の方向に設けられた画素間遮光膜を有し、
前記遮光膜は、前記画素間遮光膜よりも厚い
前記(3)に記載の測距装置。
(5)前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記第2の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の高さは、前記第2の受光画素の前記受光素子の高さよりも低い
前記(2)に記載の測距装置。
(6)前記第1の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の幅は、前記第2の受光画素の前記受光素子の幅よりも広い
前記(5)に記載の測距装置。
(7)前記第1の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の幅は、前記第2の受光画素の前記受光素子の幅と異なる
前記(2)から(4)のいずれかに記載の測距装置。
(8)前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記第2の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子における不純物の濃度勾配は、前記第2の受光画素の前記受光素子における不純物の濃度勾配と異なる
前記(2)から(4)のいずれかに記載の測距装置。
(9)光を射出可能であり、発光面が前記第1の方向と交差する第2の方向に向いている発光部と、
前記発光部から射出された光の一部を前記第1の受光画素に向かって導く導光部材と
をさらに備え、
前記第1の受光画素と前記発光部との間の距離は、前記第2の受光画素と前記発光部との間の距離よりも短く、
前記受光部の受光面は、前記第2の方向に向いている
前記(1)から(8)のいずれかに記載の測距装置。
前記第1の受光画素における検出結果および前記第2の受光画素における検出結果に基づいて、計測対象物までの距離を計測可能な処理部と
を備えた測距装置。
(2)前記第1の受光画素、前記遮光画素、および前記第2の受光画素は、半導体基板に設けられた受光素子をそれぞれ有し、
前記受光部は、前記半導体基板において、前記第1の受光画素の前記受光素子および前記遮光画素の前記受光素子の間に設けられた遮光壁を有する
前記(1)に記載の測距装置。
(3)前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記遮光画素は、前記半導体基板よりも前記第2の方向に設けられた遮光膜を有する
前記(2)に記載の測距装置。
(4)前記受光部は、光を検出可能な第3の受光画素をさらに有し、
前記第1の受光画素、前記遮光画素、前記第2の受光画素、および前記第3の受光画素は、前記第1の方向においてこの順で配置され、
前記受光部は、前記第2の受光画素および前記第3の受光画素の間において、前記半導体基板よりも前記第2の方向に設けられた画素間遮光膜を有し、
前記遮光膜は、前記画素間遮光膜よりも厚い
前記(3)に記載の測距装置。
(5)前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記第2の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の高さは、前記第2の受光画素の前記受光素子の高さよりも低い
前記(2)に記載の測距装置。
(6)前記第1の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の幅は、前記第2の受光画素の前記受光素子の幅よりも広い
前記(5)に記載の測距装置。
(7)前記第1の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の幅は、前記第2の受光画素の前記受光素子の幅と異なる
前記(2)から(4)のいずれかに記載の測距装置。
(8)前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記第2の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子における不純物の濃度勾配は、前記第2の受光画素の前記受光素子における不純物の濃度勾配と異なる
前記(2)から(4)のいずれかに記載の測距装置。
(9)光を射出可能であり、発光面が前記第1の方向と交差する第2の方向に向いている発光部と、
前記発光部から射出された光の一部を前記第1の受光画素に向かって導く導光部材と
をさらに備え、
前記第1の受光画素と前記発光部との間の距離は、前記第2の受光画素と前記発光部との間の距離よりも短く、
前記受光部の受光面は、前記第2の方向に向いている
前記(1)から(8)のいずれかに記載の測距装置。
1,1A,1C…測距装置、11,11A,41A,41B…発光部、12,12A,42A,42B…反射体、13,13D,13E,13F,33,43…受光部、15,45…処理部、21…半導体基板、21N…N型半導体領域、22…多層配線層、22A…配線、23…絶縁膜、24,24F…遮光膜、25…絶縁膜、26…レンズ、27…遮光壁、A…画素アレイ、A1,A11,A12,A2,A21,A22,A3…領域、DL…遅延時間、DM…計測距離、DR…実距離、L0,L1,L1R,L2…光、P…画素、P1,P3…受光画素、P2…遮光画素、PD…受光素子、S0,S0A,S0B…発光面、S2…受光面、TR…MOSトランジスタ。
Claims (9)
- 光を検出可能な第1の受光画素および第2の受光画素と、遮光された遮光画素とを有し、第1の方向において、前記第1の受光画素、前記遮光画素、および前記第2の受光画素がこの順で配置された受光部と、
前記第1の受光画素における検出結果および前記第2の受光画素における検出結果に基づいて、計測対象物までの距離を計測可能な処理部と
を備えた測距装置。 - 前記第1の受光画素、前記遮光画素、および前記第2の受光画素は、半導体基板に設けられた受光素子をそれぞれ有し、
前記受光部は、前記半導体基板において、前記第1の受光画素の前記受光素子および前記遮光画素の前記受光素子の間に設けられた遮光壁を有する
請求項1に記載の測距装置。 - 前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記遮光画素は、前記半導体基板よりも前記第2の方向に設けられた遮光膜を有する
請求項2に記載の測距装置。 - 前記受光部は、光を検出可能な第3の受光画素をさらに有し、
前記第1の受光画素、前記遮光画素、前記第2の受光画素、および前記第3の受光画素は、前記第1の方向においてこの順で配置され、
前記受光部は、前記第2の受光画素および前記第3の受光画素の間において、前記半導体基板よりも前記第2の方向に設けられた画素間遮光膜を有し、
前記遮光膜は、前記画素間遮光膜よりも厚い
請求項3に記載の測距装置。 - 前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記第2の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の高さは、前記第2の受光画素の前記受光素子の高さよりも低い
請求項2に記載の測距装置。 - 前記第1の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の幅は、前記第2の受光画素の前記受光素子の幅よりも広い
請求項5に記載の測距装置。 - 前記第1の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子の幅は、前記第2の受光画素の前記受光素子の幅と異なる
請求項2に記載の測距装置。 - 前記受光部の受光面は、前記第1の方向と交差する第2の方向に向いており、
前記第2の方向において、前記第1の受光画素の前記受光素子における不純物の濃度勾配は、前記第2の受光画素の前記受光素子における不純物の濃度勾配と異なる
請求項2に記載の測距装置。 - 光を射出可能であり、発光面が前記第1の方向と交差する第2の方向に向いている発光部と、
前記発光部から射出された光の一部を前記第1の受光画素に向かって導く導光部材と
をさらに備え、
前記第1の受光画素と前記発光部との間の距離は、前記第2の受光画素と前記発光部との間の距離よりも短く、
前記受光部の受光面は、前記第2の方向に向いている
請求項1に記載の測距装置。
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