2022 Fiscal Year Annual Research Report
高精度かつ小型化が容易なTOF距離センサシステムの開発
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22H01547
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
安富 啓太 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (50621661)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | Time-of-Flight / 3次元計測 / イメージセンサ / LiDAR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高精度かつ小型化が容易なTOF距離センサシステムの構築について検討している．特に100umを超える距離精度を実現するためには，光源およびセンサ内のジッタ低減が必須となる．これまでに開発してきた参照サンプリング法を発展させ，小型化が容易な２つの手法となる空間分離型と時間分離型を考案した．
今年度は，これまで開発してきたジッタ低減手法の確認として，空間分離型参照サンプリングと電荷注入によるドライバジッタ低減を組み込んだイメージセンサの評価を行った．現状の測距システムではレーザーラインジェネレータを用いて，投光をライン状にしているが，この部分で照射パターンが不均一となっており距離精度を劣化させていたことがわかり，これについて改善した．その結果，1フレームで32um，10フレーム平均時は18umの距離精度が実現できることが明らかとなった
これを小型化するための手段として，光ファイバを用いた光学系を検討した．光ファイバの先端を斜め加工することにより，垂直に光を照射できるところまで確認した．今後は，治具を作成し，この光ファイバを実験系に組みこむことを予定している．
２つ目の手法として検討している時間分離型参照サンプリングについては，開発したテストチップの組立を実施し，基本的な動作確認と電荷振り分けに関しては確認できた．一方で，ゲート電圧の負電圧を印可するための回路に不具合があったため，これを改善した修正チップについて設計した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の主目的である空間分離型・時間分離型に関しては概ね順調に進展している．これに加えて，これまでの電荷注入によるドライバジッタ低減に関して，光学系の改善により予想を上回る大幅な改善が見られた．一方で，半導体部品の入手が原因で，予定していたファイバレーザが年度内に入手ができなかった．これにより，測距範囲の拡大については遅れが生じている．総合的に判断し，おおむね順調に進展しているとした．
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| Strategy for Future Research Activity |
電荷注入によるドライバジッタ低減に関して，理論的な解析を加えて論文投稿を行う．空間分離型参照サンプリングについては，光ファイバを固定する治具を作成し，イメージセンサの参照画素上に合うように実験系に組み込み，これについての評価を実施する．時間分離型参照サンプリングについて，不具合を改善した素子の組立等を行い，変調特性の評価等を実施する．
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