高精度で250m先までの三次元情報を取得可能なTOF方式距離画像センサーを開発――パナソニック

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パナソニック インダストリアルソリューションズ社は2020年2月18日、アバランシェフォトダイオード(APD)画素を用いたTime-of-Flight(TOF)方式距離画像センサーを開発したと発表した。近距離から250m先まで、物体の位置に合わせて三次元情報を取得することが可能となっている。同社は車載用距離測定や広域の監視などでの用途を見込む。

同社は、今回のTOFセンサーの実現に際し、新規技術として縦積型APD(VAPD)画素化技術を採用した。光電変換部と電子増倍部、信号蓄積部を縦に積層することで小面積化を行い、6µmピッチの微細画素を形成している。これを用いることで、信号増幅を1万倍に高めながら、100万画素の高解像度を有するTOFセンサーの開発が可能となった。

一般センサーと新規縦積型APDセンサーの画素構造の比較図

また同社は、光子が到達した回数を積算信号に変換し、近距離向けに使われている間接TOF演算を用いた「積算フォトン分割間接TOF技術」を開発した。10mから100mの距離において、従来の一般的なTOFセンサーやLiDARでは困難であった10cm間隔の距離精度を有する三次元距離画像化を実現している。

積算フォトン分割間接TOF技術で取得したAPD-TOFセンサーの三次元距離画像

従来のTOFセンサーは、微弱な光信号を検知できないため近距離のみの使用に限定されていた。一方LiDARは、遠方まで検知できるものの解像度が低いのが難点となっている。同社は2018年6月にもAPD搭載のTOF方式長距離画像センサー(APD-TOFセンサー)を発表していたが、測距精度が最短でも1.5m間隔に留まっていた。

今回の開発により、三次元距離画像の長距離計測と高解像度化に加え、高測距精度までを両立したことで、遠距離で重なった人や小さな物体の位置/形状でも判別可能な三次元距離画像が取得できるようになった。

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