4位相の計測で位相差を求める

・特定の周波数で変調した光を照射し、戻ってきた反射光の位相のずれ (Δφ) から距離を求めます。
・Δφを求めるには、0°・90°・180°・270°の4つの位相で信号を取得します。
・そのため、深度フレームを1枚得るのに最低4回の露光が必要です。

位相差を距離に換算する

位相の周期性による「距離の曖昧さ」

・位相は周期的に繰り返すため、対象までの距離が1周期を超えると、測った位相が何周目のものか区別できません。
・例:60MHzでは1周期が2.5mなので、3mの対象は0.5mと誤って測られます。
・そのため、測れる最大距離は原則として変調周波数の1周期分（位相0〜2π）です。
・1周期の距離は次の式で決まり、周波数を上げるほど短くなります。

・例:100MHzなら1.5m、60MHzなら2.5mです。

iToFは本来、高解像度・リアルタイム性・低演算量という大きなポテンシャルを持つ方式です。
しかし、外乱光への弱さや測距距離の短さから、実用上は用途が限られてきました。
この壁を乗り越えるために開発されたのが Hyperlux ID です。

課題①「解像度が足りず、細かな形状や小さな部品を捉えられない」

市場の多くのiToFセンサーはVGA解像度にとどまっています。Hyperlux ID は1.2メガピクセルの高解像度を備え、一般的なiToFセンサーの最大約4倍の解像度で、より精密な計測を可能にします。また、ビニングに対応しているため、VGAで十分な用途では、より高感度なVGAセンサーとしても活用できます。

課題②「深度演算のためにFPGAやプロセッサーが必要で、カメラが大きく高価になる」

AF0130 は深度演算機能をセンサー内に統合しています。これにより、次のようなメリットが得られます。
  ・部品コストの削減：演算用の高性能 FPGAなどを削減でき、カメラの小型化につながります。
  ・プロセッサー選定の自由度：高性能プロセッサーの演算資源を他のアプリケーションに回したり、より低コストなプロセッサーに置き換えたりできます。
独自の演算アルゴリズムを使いたいお客様向けには、演算機能を搭載しない AF0131 も用意しています。

課題③「動いている対象物を測ると、結果がブレてしまう」

従来のiToFセンサーは、位相ごとの露光のたびに外部へデータを読み出すため、最初の露光から最後の露光までに時間がかかり、その間に対象物が動くとモーションアーティファクト（ブレ）が発生していました。

Hyperlux ID は、シングル周波数モードなら4位相分、デュアル周波数モードなら8位相分の情報を画素内のメモリーに直接保持します。
次の位相の露光をごく短時間で開始できるため、4位相分の合計露光時間が短縮され、ブレを最小限に抑えられます。コンベアー上を流れる荷物や、移動するロボットからの計測など、動きのある現場で大きな効果を発揮します。

課題④「測れる距離が短く、広い空間をカバーできない」

Hyperlux ID は、1フレーム内で2つの変調周波数を処理するデュアル周波数モードを搭載しています。
外部処理が不要でフレームレートが低下せず、画素内メモリーによって8位相分の露光時間も短縮できます（デュアル周波数使用時の最大解像度はVGAとなります）。

加えて、940nm帯における量子効率 (QE) は、従来品の20〜30%に対して40%超を実現しています。遠距離ほど反射光は弱くなるため、この感度向上は測距距離と精度の向上に大きく貢献します。

課題⑤「太陽光の影響で、屋外では使えない」

iToFは一般的に太陽光などの外乱光に弱く、屋内用途に限定されがちでした。Hyperlux ID は外乱光除去性能を強化しており、日光の下でも正確な深度結果を得られます。

活用シーン別：こんな課題の解決につながります

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