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外乱光の影響を受けずに反射光を検出できるCMOSカメラ、
単眼で測距が可能

[issued: 2009年10月26日]
[計測/検査装置] [カーエレクトロニクス]
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ビジョンチップカメラ（右上）を使ったデモンストレーショ
写真1　ビジョンチップカメラ（右上）を使ったデモンストレーション
　スタンレー電気は、『第41回東京モーターショー2009』（10月24日～11月4日）において、単眼でも撮影対象までの距離を測定可能なCMOSセンサーカメラ「ビジョンチップカメラ」を展示した（写真1）。自動車の衝突防止システムや、セキュリティカメラなどの用途に向ける。2009年12月に評価キットを発売する予定。早ければ、2010年末～2011年ごろの製品採用を見込む。

　ビジョンチップカメラにおける距離の測定は、以下のようなプロセスでお行われる。まず、カメラユニットに設置してあるLEDから赤外線を照射する。次に、その光が撮影対象に当たってカメラに戻ってくる反射光を、スタンレー電気が独自に開発したCMOSセンサーを使って検出する。そして、光を照射してから反射光が戻ってくるまでの時間を計測することで、対象物までの距離を算出することができる。

ビジョンチップカメラによる撮像結果
画面1　ビジョンチップカメラによる撮像結果
カメラとの距離がより近い場合には赤く、より遠い場合には青く表示される。この画像は、人間がカメラに向かって手のひらを突き出している様子を撮像したものである。
　このように、反射光を用いて距離測定を行うカメラでは、ほかのさまざまな光（外乱光）の影響を排除する必要がある。同社が開発したCMOSセンサーは、1つのフォトダイオードに対して、電荷を貯めるキャパシタを複数備えている。スタンレー電気は、「例えば、2つのキャパシタA、Bを備える場合であれば、以下のように考えることができる。まず、外乱光を含めた基準の状態を撮像し、その撮像においてフォトダイオードが得た電荷をキャパシタAに貯める。次に、このキャパシタAの電荷量を反転してキャパシタBに移す。そして、照射した赤外線の反射光がカメラに戻って来ている状態を撮像し、この撮像におけるフォトダイオードからの電荷をキャパシタAに貯める。最後に、キャパシタAとキャパシタBの電荷を合計すれば、差分として反射光だけの電荷量を得ることができる」と説明する。

　また、光の速度は約30万km/sと速いため、距離測定に用いられる時間の測定には非常に高い分解能が求められる。そのため、1億分の1秒という分解能で測定を行えるようにしたという。

　今回展示したビジョンチップカメラの測定可能距離は50cm～15mである。「赤外線を照射するLEDの数によって最大測定可能距離を伸ばすことが可能」（スタンレー電気）だという。なお、CMOSセンサーの画素数は128×128である。

　展示では、ビジョンチップカメラで撮影した画像について、パソコンを用い、対象との距離によって色を変えて表示するデモンストレーションを行った（画面1）。

（朴 尚洙）

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赤外線 東京モーターショー スタンレー電気 ビジョンチップカメラ CMOSセンサー 外乱光

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