画素内圧縮型マルチアパーチャ超高速イメージセンサに関する研究

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画素内時間圧縮型マルチアパーチャ超高速イメージセンサ（以下、MA高速センサ）を用いたToF距離画像撮影を実験により実証した。2015年度で既に1つのパスのみを考慮した実証を行ったが，本年度はマルチパス光が発生する環境下での実験を行った．実験では測定対象物(鏡)と超高速カメラの間にアクリル板を置くことで，物体反射光とは別にアクリル板で光が反射しマルチパス光となる．超高速カメラとしては，本研究で開発したマルチアパーチャ方式の超高速イメージセンサを用いた．距離分解能0.75m，距離レンジ24mで，物体反射光とマルチパス光の分離を実現した．本実験結果は” Optics & Photonics Japan 2017”にて発表した．続いて像面マルチアパーチャ方式画素内時間圧縮型超高速イメージセンサ（以下、FPMA高速センサ）のシミュレーション検証を行った。FPMA高速センサでは、MA高速センサと異なりシングルアパーチャで超高速撮影が可能である。シミュレーション検証により、主に最適な画素ブロック構成の検討を行った。その結果，画素内に多くの蓄積部数を持つほど、多くのフレーム数を高い再構成精度で撮影できることが明らかになった．FPMA高速センサの試作を行った。センサは2×2のサブ画素で構成する画素ブロックを持ち，各サブ画素は任意のシャッタパターンで発生電荷を高速変調する．画素には試験的に2種類のLEFMを用い，それぞれ3つか4つの蓄積部を持つ．シミュレーション上では，どちらも1 ns以下の時間分解能が実現できた．また，シャッタパターンを生成する回路も新たに設計した．こちらはシミュレーション上で最大1 GHz (1 Gfps相当)以上の速度で動作した．本試作センサにより，1 Gfps以上の超高速撮影が実現できることが期待される．