研究プロジェクト（Time-of-Flight距離画像センサ）

Time-of-Flight(TOF)法

TOF法は距離測定の1つの方法であり，光源から出た光が対象物で反射し，センサに届くまでの光の飛行時間(遅れ時間)と光の速度(3×10⁸m/s)から， 被写体までの距離が得られます．

TOF距離画像センサの画素回路

厚い酸化膜の上に電極を形成することで，CMOSプロセスでCCDと同様の高速電荷転送を実現し， 遅れ時間に依存した信号を分配することで対象物までの距離の計測を実現しました． それに加え各画素に電荷排出構造を搭載し，デューティ比の小さいゲート・LED駆動パルスを用いることで背景光の影響を低減させています． 本イメージセンサを試作したところ，リアルタイム(30frames/s)で明暗画像，距離画像を確認し， 距離分解能の最良値としてLEDパルス幅が25ns，30frames/sにおいて5.0mm，10frameの平均を行った3frames/sにおいて1.7mmを得ました．

試作したTOF距離画像センサの画素回路	明暗画像 （被写体の形状を認識する）	距離画像 （色によって被写体までの距離を表示する）

応用分野

車載用カメラ，ロボットの視覚，監視用カメラや医療用カメラなどへの応用が期待されます．

文献

1. S. Kawahito, et al.,"A CMOS time-of-flight range image sensor with gates-on-field-oxide structure", IEEE Sensors Journal, accepted, 2006.
2. I. A. H. Izhal, et al., "A CMOS time-of-flight range image sensor with gates on field oxide structure", Proc. 4th IEEE Int. Conf. Sensors, pp.141-144, Nov. 2005.
3. T. Ushinaga, et al., "A QVGA-Size CMOS Time-of Flight Range Image Sensor with Background Light Charge Draining Structure", Proc. IS&T/SPIE 18th Annual Symposium, Conf.# 6056, Session-1, 605604.1-8, San Jose, U.S.A., Jan.2006.
4. T. Sawada, et al., "A time-of-flight range image sensor with background light charge draining structure", Proc. 5th Int. Conf. Global Research and Education, vol. 1, pp. 67-74, 2006.