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夜間でも250メートル先の落下物を検知する長距離画像センサー

パナソニックは、人や物が見えにくい夜間でも約250メートル先の落下物などを検知できる長距離画像センサーを開発した。車載や工場監視などの用途を見込む。TOFと呼ばれる、照射した赤外線の反射時間で距離を測定する方式を採用。これにセンサーが受けた少ない光を約1万倍に増幅できる、特殊な画素を組み合わせ解像度を高めた。2021年度までに提案を始める。

パナソニックが開発した長距離画像センサーは、センサーが赤外線の光(光子)を取り入れる部分にアバランシェフォトダイオード(APD)と呼ばれる特殊な画素を採用した。光子を1万倍以上の電子に増幅し、感度を高められる。デジタルカメラなどに使われる画像センサーは、一般的に一つの光子を一つの電子に変換するため、暗い環境での利用に課題があった。

さらに、画素のサイズを従来比4分の1程度に小型化。25万画素に集積し解像度を高めた。周囲の回路部分を含めたチップサイズは、従来比2分の1以下に小さくでき、カメラに搭載しやすい。 距離を測定するTOF方式センサーは赤外線を照射し、反射して戻ってくる光がセンサーに到達するまでの時間から距離を割り出す。新技術は赤外線を複数回照射することで、光が弱まる長距離でも画像化できる。


車載用センサーは、夜間に使用できるTOF方式のLiDAR(ライダー)の採用が進むが、高解像度化に限界がある。ステレオカメラは解像度は高いが長距離に向かない。ライダーもAPD画素を採用しているが、画素の小型化が困難で集積できなかった。
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アバランシェフォトダイオードとは、アバランシェ増倍と呼ばれる現象を利用して受光感度を上昇させたフォトダイオードで、略称はAPD。半導体中に大きな電界があると、光子の衝突によって発生する電子が加速され、他の半導体原子と衝突して複数の電子を弾き出す。ここで弾き出された電子は電界によって加速され、他の半導体原子に衝突してさらに電子を弾き出す。この連鎖によって、移動する電子が爆発的に増える現象をアバランシェ増倍と呼ぶ。アバランシェ増倍によって微弱な光でも大きな電位変化を引き起こせるため、フォトダイオードの受光感度を大きく上昇させることが可能になる。

TOF とは Time Of Flight の省略形であり、秒速 30 万 km で進む光の飛行時間を計って、距離を計測するという意味である。決して簡単な技術ではないが、高速光センサーと半導体レーザー、LED など発光素子の技術進歩が TOF を身近な存在にした。ホームセンターに行けば、レーザー距離計として数十メートル先までを数ミリの精度で計れるコンパクトな機器が数万円で売られているのを目にする。TOF カメラに使われるイメージセンサーの方式は各社各様であるが、どれもナノ秒オーダーの光の飛行時間を 1 発で直接計測するのではなく、高周波で強度変調された連続照明の位相遅れを検出する方法が採用されている。

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[ 2018年06月20日 09:23 ] カテゴリ:日本経済 | TB(0) | CM(0)
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