JPWO2018047424A1 - 光センサおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
O1=m・T1/2 ・・・(1)
0<O1<(N−1)・T1 ・・・(2)
(但し、m≧1)
を満足することを特徴としている。
O1=m・T1/2 ・・・(1)
0<O1<(N−1)・T1 ・・・(2)
(但し、m≧1)
を満足することを特徴としている。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
(但し、X´はSD_AVEに相当する値、Tcは発光周期Tcを数値化した値)
また、信号DLL2_PULSEと信号DLL1_PULSEの遅延差に相当する時間差dが時刻Tc付近であり時間差dの分布が時刻Tc以上の部分が信号DLL1_PULSE2発生2回目に来た(平均化回路の出力値が、時間O1を数値化した値より小さい)場合のSD_PULSEの特性を、図14に示している。発生1回目では信号DLL1_PULSE2は遅延されているため、本来0付近で信号DLL1_PULSE2は発生しないが、時刻Tcを超える時間差dである場合、基準の時刻としての時刻0を超えた部分に信号DLL1_PULSE2が発生するため、分布1の遅延が分布2にあるようなSD_PULSE幅の状態となる。したがって、SD_PULSE幅の平均値も発光周期Tcを数値化した値が減算された値になる。実際の正常な遅延差の範囲は発光周期Tc範囲の〔2〕の範囲に限定されることは信号DLL1_PULSE、信号DLL2_PULSEが発光周期Tcと同じ周期であることから自明であるため、その範囲を超える領域である〔1〕にSD_PULSE幅の平均値がある場合は時間差dの分布の時刻Tc以上の部分が信号DLL1_PULSE2発生2回目に来たということが分かるため、以下の計算で正常なSD_PULSE幅(時間X)に変換できる。
以上の補正を行うことにより、〔2〕の範囲を外れた場合でも正常な時間差dを求めることができる。以上の構成により、発光周期Tc内での測定可能距離の範囲を狭めず、正確に空間光路上の光遅延が発光周期内であるかを判別することが可能となる。
O1=m・T1/2
(但し、m≧1)
0<O1<(N−1)・T1
(但し、Nは信号DLL1_PULSEおよび信号DLL2_PULSEの分周数)
の関係を満たす必要がある。
図12は、本発明の実施形態2に係る時間差抽出回路19´のブロック図である。実施形態1に示した光センサ101において、時間差抽出回路19の代わりに、図12に示す時間差抽出回路19´を用いてもよい。
実施形態1に示した光センサ101において、時間差抽出回路19または時間差抽出回路19´を用いると、図16に示されるフローで空間光路上の光遅延がWrap Around状態にあるかどうかを判別し、エラー判定をすることができる。Wrap Around状態とは、空間光路上の光遅延が発光周期Tcを超える状態を意味する。
前記実施形態1〜3に係る各光センサを電子機器に内蔵してもよい。このような電子機器として、具体的には、カメラ、ロボット掃除機、スマートフォンなどがある。
本発明の態様1に係る光センサは、第1の周期で駆動される発光素子と、測定すべき信号光(検知対象物Sからの反射光)の入射に応じたパルスを出力するフォトンカウント型の第1受光部と、時間基準となる参照光(発光素子18からの直接光)の入射に応じたパルスを出力するフォトンカウント型の第2受光部と、前記第1受光部からの出力パルスと前記第2受光部からの出力パルスとの時間差を抽出する時間差抽出回路とを少なくとも備えており、前記時間差抽出回路は、前記第1受光部からの出力パルスが入力される第1のDLLと、前記第2受光部からの出力パルスが入力される第2のDLLと、前記第1のDLLの出力パルスをN(N≧2)分周して第1の時間オフセットを与える第1の波形生成部(DFF1)と、前記第2のDLLの出力パルスをN分周して第2の時間オフセットを与える第2の波形生成部(DFF2)とを有しており、前記第1の時間オフセットと前記第2の時間オフセットとの差に相当する時間をO1、前記第1の周期をT1とすると、少なくとも下記数式(1)および(2)、
O1=m・T1/2 ・・・(1)
0<O1<(N−1)・T1 ・・・(2)
(但し、m≧1)
を満足する。
O1=m・T1/2 ・・・(1)
0<O1<(N−1)・T1 ・・・(2)
(但し、m≧1)
を満足する。
12 第2受光部
18 発光素子
19、19´ 時間差抽出回路
24 パルス幅平均化回路(平均化回路)
101 光センサ
121 第1のDDL
122 第2のDDL
DFF1、DFF1−2 DFF(第1の波形生成部)
DFF2、DFF2−2 DFF(第2の波形生成部)
EXOR1 EXOR回路
12 第2受光部
18 発光素子
19、19´ 時間差抽出回路
24 パルス幅平均化回路(平均化回路)
101 光センサ
121 第1のDLL
122 第2のDLL
DFF1、DFF1−2 DFF(第1の波形生成部)
DFF2、DFF2−2 DFF(第2の波形生成部)
EXOR1 EXOR回路
Claims (8)
- 第1の周期で駆動される発光素子と、
測定すべき信号光の入射に応じたパルスを出力するフォトンカウント型の第1受光部と、
時間基準となる参照光の入射に応じたパルスを出力するフォトンカウント型の第2受光部と、
前記第1受光部からの出力パルスと前記第2受光部からの出力パルスとの時間差を抽出する時間差抽出回路とを少なくとも備えており、
前記時間差抽出回路は、
前記第1受光部からの出力パルスが入力される第1のDLLと、
前記第2受光部からの出力パルスが入力される第2のDLLと、
前記第1のDLLの出力パルスをN(N≧2)分周して第1の時間オフセットを与える第1の波形生成部と、
前記第2のDLLの出力パルスをN分周して第2の時間オフセットを与える第2の波形生成部とを有しており、
前記第1の時間オフセットと前記第2の時間オフセットとの差に相当する時間をO1、前記第1の周期をT1とすると、少なくとも下記数式(1)および(2)、
O1=m・T1/2 ・・・(1)
0<O1<(N−1)・T1 ・・・(2)
(但し、m≧1)
を満足することを特徴とする光センサ。 - 前記時間差抽出回路は、
前記第1の波形生成部および前記第2の波形生成部の出力時間差を平均化し、数値化して出力する平均化回路と、
前記平均化回路の出力値を前記第1の時間オフセットおよび前記第2の時間オフセットに基づいて補正し、前記第1受光部からの出力パルスと前記第2受光部からの出力パルスとの時間差を数値化した値を抽出する抽出部とを有しており、
前記抽出部は、前記平均化回路の出力値から前記時間O1を数値化した値を減算することを特徴とする請求項1に記載の光センサ。 - 前記第1の波形生成部の出力の発生タイミングは、前記第2の波形生成部の出力の発生タイミングに対して、前記時間O1以上遅いことを特徴とする請求項1または2に記載の光センサ。
- 第1の周期で駆動される発光素子と、
測定すべき信号光の入射に応じたパルスを出力するフォトンカウント型の第1受光部と、
時間基準となる参照光の入射に応じたパルスを出力するフォトンカウント型の第2受光部と、
前記第1受光部からの出力パルスと前記第2受光部からの出力パルスとの時間差を抽出する時間差抽出回路とを少なくとも備えており、
前記時間差抽出回路は、
前記第1受光部からの出力パルスが入力される第1のDLLと、
前記第2受光部からの出力パルスが入力される第2のDLLと、
前記第1のDLLの出力パルスをN(N≧2)分周する第1の波形生成部と、
前記第2のDLLの出力パルスをN分周する第2の波形生成部とを有しており、
前記第1の波形生成部は前記第1のDLLの出力パルスに対して時間オフセットを与えるか、または、前記第2の波形生成部は前記第2のDLLの出力パルスに対して時間オフセットを与え、
前記時間オフセットに相当する時間をO1、前記第1の周期をT1とすると、少なくとも下記数式(1)および(2)、
O1=m・T1/2 ・・・(1)
0<O1<(N−1)・T1 ・・・(2)
(但し、m≧1)
を満足することを特徴とする光センサ。 - 前記第1の波形生成部は、前記第1のDLLの出力パルスを2・N分周し、
前記第2の波形生成部は、前記第2のDLLの出力パルスを2・N分周し、
前記時間差抽出回路は、前記第1の波形生成部の出力と前記第2の波形生成部の出力との排他的論理和を出力するEXOR回路を有していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光センサ。 - 前記時間差抽出回路は、
前記第1の波形生成部および前記第2の波形生成部の出力時間差を平均化し、数値化して出力する平均化回路を有しており、
前記平均化回路の出力値が前記時間O1を数値化した値より小さい場合、前記平均化回路の出力値に前記第1の周期を数値化した値を加算し、
前記平均化回路の出力値が、前記時間O1を数値化した値と前記第1の周期を数値化した値との和より大きい場合、前記平均化回路の出力値から前記第1の周期を数値化した値を減算することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光センサ。 - 前記時間差抽出回路は、
前記第1の波形生成部および前記第2の波形生成部の出力時間差を平均化し、数値化して出力する平均化回路と、
前記平均化回路の出力値を前記第1の時間オフセットおよび前記第2の時間オフセットに基づいて補正し、前記第1受光部からの出力パルスと前記第2受光部からの出力パルスとの時間差を数値化した値を抽出する抽出部とを有しており、
前記発光素子は、さらに前記第1の周期と異なる第2の周期で発光し、
前記第1の周期で前記発光素子を発光させた場合に前記抽出部が抽出した値と、前記第2の周期で前記発光素子を発光させた場合に前記抽出部が抽出した値とに一定以上の差がある場合、前記発光素子の発光から前記第1受光部による受光までの時間が、前記第1の周期および前記第2の周期のうち少なくとも一方を超えていると判定することを特徴とする請求項1に記載の光センサ。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の光センサを備えていることを特徴とする電子機器。
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