特許 6590517 距離画像生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6590517

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】距離画像生成装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/484 20060101AFI20191007BHJP

   G01S 17/88 20060101ALI20191007BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20191007BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/484

   G01S17/88

   G01C3/06 120Q

   G01B11/00 B

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-97638(P2015-97638)

(22)【出願日】2015年5月12日

(65)【公開番号】特開2016-212021(P2016-212021A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2018年4月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平田 圭一

【審査官】 東 治企

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０２５９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７５４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７１８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４１４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６４４８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／４８−７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００−１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００−３／３２

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象空間に変調光を照射する複数の光源を有する投光部と、
前記複数の光源を駆動する駆動信号を生成する制御部と、
前記投光部から照射され前記対象空間内の対象物で反射した反射光を含む光を受光する受光部と、
前記駆動信号と前記受光部で受光した光とに基づいて前記対象物までの距離値を演算する演算部と、
距離値を画素値とする距離画像を生成する距離画像生成部とを備え、
前記投光部は、前記受光部の周りに少なくとも１つの光源が配置される第１領域と、前記第１領域において前記受光部と反対側の縁部から広がる第２領域とを備え、
前記制御部は、前記投光部の各光源を駆動する駆動回路を備え、当該駆動回路は、前記第１領域の光源のみを点灯する部分点灯状態とする駆動信号の生成と、前記第１領域及び前記第２領域の光源の全てを点灯し得る全点灯状態とする駆動信号の生成とを、選択的に行えるように構成され、
前記演算部は、
前記全点灯状態で、前記対象物までの概算的な一次距離を算出する一次演算と、
前記一次距離と所定の閾値とを比較した結果に基づいて前記全点灯状態と前記部分点灯状態のいずれの状態で前記投光部を点灯するかを決定する光源点灯状態指示信号を、前記制御部に送信するフィードバックする点灯状態選択処理と、
前記一次演算の後に、前記対象物までの二次距離を前記距離値として算出する二次演算とを行うように構成され、
前記一次演算により算出した前記一次距離が前記閾値を超える場合には、前記光源点灯状態指示信号に基づいて、前記制御部が前記投光部を前記全点灯状態にして、前記演算部が前記二次演算を行い、
前記一次演算により算出した前記一次距離が前記閾値以下の場合には、前記光源点灯状態指示信号に基づいて、前記制御部が前記投光部を前記部分点灯状態にして前記演算部が前記二次演算を行うことを特徴とする距離画像生成装置。

【請求項2】

請求項１記載の距離画像生成装置であって、
前記受光部は撮像素子を含み、
前記撮像素子は、前記投光部から照射され前記対象空間内の対象物で反射した反射光を含む光を受光し、受光した光量に応じた電荷に変換する複数の光電変換素子を有し、
前記演算部は、前記駆動信号に同期して前記光電変換素子で変換した電荷を複数の電荷蓄積部に振り分け、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて前記対象物までの距離値を演算することを特徴とする距離画像生成装置。

【請求項3】

請求項２記載の距離画像生成装置であって、
前記一次演算は、前記電荷蓄積部に蓄積される電荷を振り分ける一次電荷蓄積時間が、前記閾値の距離を検出可能なＳ／Ｎ比が得られる時間に設定されており、前記一次電荷蓄積期間経過後に、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて前記対象物までの距離値を演算し、
前記二次演算は、前記電荷蓄積部に蓄積される電荷を振り分ける二次電荷蓄積時間が、当該距離画像生成装置の最大距離を検出可能なＳ／Ｎ比が得られる時間に設定されており、前記二次電荷蓄積期間経過後に、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて前記対象物までの距離値を演算することを特徴とする距離画像生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、距離画像生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＣＭＯＳセンサ等の距離画像センサを用いて、距離画像を生成する装置が知られている。例えば、所定の発光周波数で強度変調された光を空間に照射する１個の光源と、光源から照射された光の反射光を受光し、受光強度に対応する信号を出力する複数個の光電変換素子を有する距離画像センサとを備えた距離画像生成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１の距離画像生成装置は、光の速度が既知であることを利用し、測定対象物に照射した光の反射光を受光することにより、光飛行時間計測法（ＴＯＦ：Time of flight）を用いて測定した光飛行時間に基づいて当該装置から測定対象物までの距離を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−７１８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１の距離画像生成装置は、例えば、広い距離測定範囲が要求される車両前方等に備えられる車両周辺監視システムに使用される場合には、背景光等の外乱に対してもＳ／Ｎ比を高めるために、光出力を増加させることが必要である。しかしながら、光出力を増加させると、消費電力並びに発熱量が増加することに加えて、熱により誘発されるノイズ等の影響が大きくなり、測定距離精度が低下するという問題がある。

【0006】

また、広い距離測定範囲が要求される距離画像生成装置の場合、距離画像生成装置内に複数の光源を設けると、個々の光源の位置の相違によって測定対象物と距離画像生成装置の間で光飛行時間に誤差が生じ易くなり、測定距離精度が劣化するという問題がある。

【0007】

本発明は、投光部に複数の光源を用いる場合でも、消費電力及び発熱量を抑制するとともに、広い測定距離範囲での距離測定精度、特に短距離範囲での距離測定精度を向上させる距離画像生成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の距離画像生成装置は、
対象空間に変調光を照射する複数の光源を有する投光部と、
前記複数の光源を駆動する駆動信号を生成する制御部と、
前記投光部から照射され前記対象空間内の対象物で反射した反射光を含む光を受光する受光部と、
前記駆動信号と前記受光部で受光した光とに基づいて前記対象物までの距離値を演算する演算部と、
距離値を画素値とする距離画像を生成する距離画像生成部とを備え、
前記投光部は、前記受光部の周りに少なくとも１つの光源が配置される第１領域と、前記第１領域において前記受光部と反対側の縁部から広がる第２領域とを備え、
前記制御部は、前記投光部の各光源を駆動する駆動回路を備え、当該駆動回路は、前記第１領域の光源のみを点灯する部分点灯状態とする駆動信号の生成と、前記第１領域及び前記第２領域の光源の全てを点灯し得る全点灯状態とする駆動信号の生成とを、選択的に行えるように構成され、
前記演算部は、
前記全点灯状態で、前記対象物までの概算的な一次距離を算出する一次演算と、
前記一次距離と所定の閾値とを比較した結果に基づいて前記全点灯状態と前記部分点灯状態のいずれの状態で前記投光部を点灯するかを決定する光源点灯状態指示信号を、前記制御部に送信するフィードバックする点灯状態選択処理と、
前記一次演算の後に、前記対象物までの二次距離を前記距離値として算出する二次演算とを行うように構成され、
前記一次演算により算出した前記一次距離が前記閾値を超える場合には、前記光源点灯状態指示信号に基づいて、前記制御部が前記投光部を前記全点灯状態にして、前記演算部が前記二次演算を行い、
前記一次演算により算出した前記一次距離が前記閾値以下の場合には、前記光源点灯状態指示信号に基づいて、前記制御部が前記投光部を前記部分点灯状態にして前記演算部が前記二次演算を行うことを特徴とする。

【0009】

本発明は、上記の構成により次のような作用効果を奏する。まず、測定開始に際し、対象空間における測定対象物の有無を確認すると共に測定対象物までの距離を概算するための一次処理を行う。但し、一次処理は、測定対象物の存在と、測定対象物までの概算的な距離が分かっている場合には、不要である。

【0010】

具体的には、最初に、投光部の複数の光源全てを点灯させ、演算部により対象物までの距離値が演算される。そして、制御部により、距離値が所定の閾値を超える場合（非近距離の場合）は、複数の光源全てを点灯するように駆動信号が生成され、距離値が所定の閾値以下の場合（近距離の場合）は、複数の光源の一部を点灯するように駆動信号が生成される。制御部で生成された駆動信号に基づいて、投光部は、非近距離の場合には、複数の光源全てを点灯し、近距離の場合には、複数の光源の一部を点灯する。

【0011】

本発明によれば、上記のように、測定対象物までの距離が非近距離である場合、複数の光源全てを点灯するので、例えば、背景光が増加する屋外で距離画像生成装置が用いられる場合でも、投光部から照射される光の出力を十分確保でき、Ｓ／Ｎ比を良好に保つことができる。従って、距離画像生成装置内に複数の光源を設けた広い距離測定範囲を有する距離画像生成装置を提供することができる。一方、測定対象物までの距離が近距離である場合、複数の光源の一部を点灯するので、消費電力及び発熱量を抑制することができ、熱により誘発されるノイズ等の影響を低減し、測定距離精度の低下を抑制するとともに、距離画像生成装置の寿命を長くすることができる。

【0013】

本発明によれば、距離値が所定の閾値以下の場合は、受光部の周りの第１領域内の光源を点灯するので、測定対象物までの距離が近距離であっても、Ｓ／Ｎ比の低下を抑制できる。

【0014】

さらに、本発明において、前記受光部は撮像素子を含み、前記撮像素子は、前記投光部から照射され前記対象空間内の対象物で反射した反射光を含む光を受光し、受光した光量に応じた電荷に変換する複数の光電変換素子を有し、前記演算部は、前記駆動信号に同期して前記光電変換素子で変換した電荷を複数の電荷蓄積部に振り分け、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて前記対象物までの距離値を演算することが好ましい。

【0015】

距離画像生成装置は、距離画像の画素毎に対象物までの距離値を生成するために、画素毎に対応して光電変換素子を有する撮像素子を受光部に備える。

【0016】

投光部は、例えば、距離画像生成装置を灯具類と併存させる場合、デザイン及び放熱構造の制約により、受光部の撮像素子近傍で撮像素子を囲むように配置することが困難なことがある。この場合、個々の光源の位置によって、各光源から測定対象物を介して撮像素子までの距離に差異が生じ、測定対象物と距離画像生成装置の間で光飛行時間に誤差が生じ易くなり、測定距離精度が劣化する。

【0017】

本発明によれば、複数の電荷蓄積部を１つの光電変換素子に接続し、高周波で変調した光あるいはパルス発光する光（以下、「変調光」という。）をその変調や発光時間に同期して複数の電荷蓄積部に分離蓄積し、一定時間毎に分離蓄積した電荷を読み出して平均化することによりＳ／Ｎ比を高めることができる。従って、複数の電荷蓄積部に分離蓄積した電荷に基づいて測定距離精度を向上させることができる。
好ましくは、本発明の距離画像生成装置において、
前記一次演算は、前記電荷蓄積部に蓄積される電荷を振り分ける一次電荷蓄積時間が、前記閾値の距離を検出可能なＳ／Ｎ比が得られる時間に設定されており、前記一次電荷蓄積期間経過後に、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて前記対象物までの距離値を演算し、
前記二次演算は、前記電荷蓄積部に蓄積される電荷を振り分ける二次電荷蓄積時間が、当該距離画像生成装置の最大距離を検出可能なＳ／Ｎ比が得られる時間に設定されており、前記二次電荷蓄積期間経過後に、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて前記対象物までの距離値を演算する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態の距離画像生成装置の構成を示すブロック図。

【図2】本実施形態の距離画像生成装置の投光部と受光部の関係を示す図。

【図3】本実施形態の距離画像生成装置の投光部と受光部の他の関係を示す図。

【図4】本実施形態の距離画像生成装置の距離測定処理のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１に示されるように、本発明の実施形態の距離画像生成装置１００は、複数の光源１２を有する投光部１０と、複数の光源１２を駆動する駆動回路２２を有する制御部２０と、測定対象物２００からの光を受光する受光部３０と、対象物２００までの距離値を演算する演算部４０と、距離値を画素値とする距離画像を生成する距離画像生成部５０とを有して構成される、光飛行時間計測法を用いて距離画像を生成する装置である。

【0020】

尚、距離画像生成装置１００は、ＣＰＵ、メモリ、及び記憶装置等を備える。制御部２０、受光部３０、演算部４０、距離画像生成部５０は、ＣＰＵが、予め記憶装置に格納されたプログラムを、メモリにロードして実行することにより実現される。

【0021】

図２に示されるように、本実施形態の距離画像生成装置１００は、光を照射する方向の投光部１０の面が、内部、例えば中央部に受光部３０が配置されるように矩形状に形成されている。

【0022】

投光部１０は、近赤外光を出射するＬＥＤ等の高速変調が可能な複数の光源１２を有する。各光源１２は、後述する制御部２０で生成される駆動信号と同じ波形の変調光（例えば、正弦波、矩形波等で高速に変調した赤外光又は可視光）１０１を、対象物が存在する対象空間に照射する発光源である。尚、本実施形態では、制御部２０はパルス状の駆動信号を生成するものとして、以下説明する。

【0023】

本実施形態の投光部１０は、図２に示されるように、投光部１０内部に配置された受光部３０（内部に撮像素子３２を含む）に隣接する周囲に６個の光源１２が配置された第１領域１０Ａ（図２において、略円形の破線で囲まれた領域）と、第１領域１０Ａにおいて受光部３０と反対側の縁部から広がり、４２個の光源１２が配置された第２領域１０Ｂ（破線と投光部１０の外周とで挟まれた領域）とに領域分割されている。

【0024】

尚、光を照射する方向の投光部１０の面の形状は矩形状に限定されず、円形状、楕円形状、三角形状、台形状等、様々な形状に形成可能である。例えば、距離画像生成装置１００を灯具類と併存させることが要求された場合、投光部１０に対する灯具デザイン及び放熱構造等の制限を受けるが、当該制限に応じた種々の形状に形成可能である。

【0025】

一例として、図３に示されるように、光を照射する方向の投光部１０’の面を長尺状に形成し、投光部１０’及び受光部３０’のデザイン制限から、光源１２を二列に整列させたライン状に配置してもよい。

【0026】

投光部１０’は、受光部３０’（受光部３０’内部に撮像素子３２’を含む）が光を照射する方向の投光部１０’の面の略中央部に配置され、受光部３０’に隣接する周囲に、８個の光源１２が配置された第１領域１０Ａ’（図３において、略円形破線で囲まれた領域）と、受光部３０’から離れる方向に第１領域１０Ａ’の縁部に隣接し、２４個の光源１２が配置された第２領域１０Ｂ’（破線と投光部１０’の外周とで挟まれた領域）とに領域分割されている。

【0027】

また、投光部１０は、測定対象物までの距離が近距離である場合に、第１領域１０Ａの光源１２から照射される光に基づいて距離値を演算できれば、受光部３０の撮像素子３２に隣接する周囲の第１領域１０Ａ以外の領域を複数の領域に領域分割してもよい。

【0028】

制御部２０は、投光部１０の各光源１２を駆動する駆動回路２２を備え、投光部１０、受光部３０及び演算部４０の動作制御を行う。

【0029】

制御部２０は、複数の光源１２を駆動するパルス状の駆動信号を生成制御するとともに、投光部１０内の各光源１２を点灯／非点灯接続を決める選択信号を駆動回路２２に入力する。パルス状の駆動信号を用いて駆動された各光源１２は、パルス状の駆動信号と同じ波形の変調光１０１を対象空間に照射する。また、制御部２０は、受光部３０及び演算部４０に変調光１０１の変調周波数に同期する同期信号を送信する。

【0030】

図１に示されるように、駆動回路２２は、選択信号により、図示しない駆動電源を投光部１０の各光源１２に選択的に接続可能に構成されている。従って、制御部２０は、選択信号を駆動回路２２に入力することによって、投光部１０の第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂの光源１２を選択的に点灯することができる。例えば、測定対象物までの距離が近距離の場合、第１領域１０Ａの光源１２のみを点灯し（部分点灯状態）、測定対象物までの距離が非近距離の場合、第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂの光源１２の全てを点灯し得る（全点灯状態）。

【0031】

受光部３０は、光源１２から照射された変調光１０１が対象空間内の測定対象物２００で反射された反射光を含む入射光１０２を受光し、電荷に変換する撮像素子３２を備える。撮像素子３２は、入射光１０２を受光し、受光量を画素毎の電荷量に変換する複数の光電変換素子３４と、各光電変換素子３４により得られた電荷量を光電変換素子３４毎に蓄積する２つの電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂとを備える。尚、光電変換素子３４ごとの電荷蓄積部の数は２つに限定されず、２以上であればよい。

【0032】

光電変換素子３４は、測定対象物２００により反射された反射光を含む入射光１１２を電荷量に変換する。そして、得られた電荷量を、制御部２０からの同期信号に従って、各光電変換素子３４に対応付けて設けられた２つの電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂそれぞれに振り分ける。本実施形態では、変調の１周期を２等分した期間毎に、２つの電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂに振り分ける。尚、電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂには、電荷量そのものを蓄積するだけでなく、電荷量をＡＤ変換後のデータを蓄積してもよい。

【0033】

演算部４０は、各電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂに振り分けられた電荷に基づいて後述する演算を行い、制御部２０からの同期信号を用いて、変調光１０１と入射光１０２との位相差を算出し、その位相差に基づいて画素毎に測定対象物までの距離値を演算する。

【0034】

尚、本実施形態の演算部４０は、まず、投光部１０による全点灯状態で、電荷振り分けによる電荷蓄積期間を短縮し、計測対象物までの概算的な一次距離を測定する一次演算を行う。演算部４０は、一次演算により測定された一次距離と、予め設定された一定値（閾値距離）とを比較した結果に基づいて、全点灯状態と部分点灯状態のいずれの状態で点灯するかを決定する光源点灯状態指示信号を、制御部２０にフィードバックする。

【0035】

そして、光源点灯状態指示信号に従い、制御部２０により一次演算後の光源１２の点灯状態を全点灯状態と部分点灯状態のいずれかの状態に設定した後、演算部４０は、測定距離の精度を向上させるための電荷振り分けを行う電荷蓄積時間を用いて、計測対象物までの精度向上した二次距離を算出し、画素ごとに算出された二次距離からなる距離情報を生成する二次演算を行う。

【0036】

距離画像生成部５０は、演算された距離値を画素値とする距離画像を生成する。

【0037】

次に、図４を用いて、本実施形態の距離画像生成装置１００の距離測定処理を説明する。

【0038】

［一次演算処理］
まず、測定対象物２００までの概算的な一次距離を測定する一次演算を行うために、第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂ内の光源１２全てを点灯する全点灯状態で、投光部１０から測定対象物２００を含む対象空間に変調光１０１を照射する（Ｓ１０）。具体的には、制御部２０は、光源１２を駆動するパルス状の駆動信号を生成し、光源１２の点灯状態が全点灯状態になるように選択信号とともに駆動回路２２に入力し、対象空間に変調光１０１を照射する。

【0039】

次に、受光部３０の撮像素子３２により、全点灯状態で、投光部１０から照射された光が測定対象物２００で反射した反射光を含む入射光１０２を受光する。そして、撮像素子３２の各画素の光電変換素子３４により、電荷に変換され、制御部２０から受光部３０に入力された同期信号に基づいて、変換された電荷を各電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂに振り分ける（Ｓ１１）。

【0040】

尚、本実施形態では、全点灯状態での電荷振り分けを行う電荷蓄積期間を短縮するため、電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂに電荷を振り分ける一次電荷蓄積時間（電荷振り分けを繰り返す時間）が、所定の短距離（閾値距離）を検出可能なＳ／Ｎ比を保証できる短時間に設定されている。

【0041】

次に、演算部４０により、測定対象物２００までの概算的な一次距離を測定する一次演算が行われる。（Ｓ１２）。具体的には、一次電荷蓄積期間経過後、受光部３０から演算部４０に、電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂそれぞれに振り分けられて蓄積された電荷の電荷量Ｑ１，Ｑ２が出力される。そして、演算部４０により、電荷量Ｑ１，Ｑ２の値と、制御部２０から入力された同期信号を用いて、画素ごとに算出された測定対象物２００までの距離値からなる距離情報を生成し、測定対象物までの最短距離を一次距離ｍＬとして決定する。

【0042】

尚、距離値は、全電荷量“Ｑ１＋Ｑ２”に対するＱ１或いはＱ２の比率と、パルス状の駆動信号（同期信号）の周期とを乗算することで遅れ時間を算出し、算出した遅れ時間に“光速／２”を乗算することで測定する。

【0043】

尚、本実施形態の距離画像生成装置１００の一次演算処理（Ｓ１２）は、対象空間に近距離の測定対象物２００が存在するか否か判定する処理である。従って、一次演算処理（Ｓ１２）で決定される一次距離は近距離範囲での誤差を含めた概算的な距離であるので、一次演算処理（Ｓ１２）は、一次電荷蓄積時間を短くして測定空間全領域におけるＳ／Ｎ比が低くなっても、閾値距離Ｌまでの範囲の測定距離に対して所望の精度が保証されればよい。

【0044】

［点灯状態選択処理］
次に、測定対象物２００までの距離が近距離、例えば、１［ｍ］であるか否かにより投光部１０の点灯状態を全点灯状態と部分点灯状態のいずれかを選択するために、一次距離ｍＬが所定の閾値距離Ｌを超えるか否かを判定する（Ｓ１３）。

【0045】

一次距離ｍＬが所定の閾値距離Ｌを超える場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、投光部１０の第１領域１０Ａ及び第２領域１０Ｂ内の光源１２全てが点灯する全点灯状態を形成するように、光源点灯状態指示信号を制御部２０にフィードバックする。そして、全点灯状態を示す光源点灯状態指示信号が入力された制御部２０は、全点灯状態になるように駆動回路２２に選択信号を入力し、全点灯状態の投光部１０から測定対象物２００を含む空間に変調光を照射する（Ｓ１４）。

【0046】

一方、一次距離ｍＬが所定の閾値距離Ｌ以下の場合（Ｓ１３／Ｎｏ）、投光部１０の第１領域１０Ａのみの光源１２全てが点灯する部分点灯状態を形成するように、光源点灯状態指示信号を制御部２０にフィードバックする。そして、部分点灯状態を示す光源点灯状態指示信号が入力された制御部２０は、部分点灯状態になるように駆動回路２２に選択信号を入力し、部分点灯状態の投光部１０から測定対象物２００を含む空間に変調光を照射する（Ｓ１５）。

【0047】

［二次演算処理及び距離画像生成処理］
測定対象物までの精度向上した二次距離を算出し、画素毎に算出された二次距離からなる距離情報を生成する二次演算を行うために、受光部３０の撮像素子３２により、点灯状態選択処理（Ｓ１３〜Ｓ１５）により選択された点灯状態で、投光部１０から照射されて測定対象物２００で反射した光１０１の反射光を含む入射光１０２を受光する。

【0048】

そして、本実施形態の距離画像生成装置１００の最大距離を検出可能なＳ／Ｎ比を保証できる二次電荷蓄積期間、撮像素子３２の各画素の光電変換素子３４により、電荷に変換され、制御部２０から受光部３０に入力された同期信号に基づいて、変換された電荷を各電荷蓄積部３６Ａ，３６Ｂに振り分ける（Ｓ１６）。

【0049】

次に、演算部４０により、画素ごとに測定対象物２００までの精確な二次距離を測定し、画素ごとに算出された二次距離からなる距離情報を生成する二次演算が行われ、全画素の距離情報を取得する（Ｓ１７）。Ｓ１７の距離情報を生成する演算処理は、一次電荷蓄積時間に代えて二次電荷蓄積時間を用いる以外は、Ｓ１２の距離情報を生成する演算処理と同様であるので詳細な説明を省略する。

【0050】

そして、距離画像生成部５０は、演算部４０により生成された全画素の距離情報に基づいて距離画像を生成し（Ｓ１８）、距離画像生成装置１００は測定対象物までの二次距離（距離値）を画素値とする距離画像を生成する。

【0051】

尚、部分点灯状態（Ｓ１５）で変調光を測定空間に照射した場合、二次演算処理及び距離画像生成処理（Ｓ１６〜Ｓ１８）において、距離画像生成装置１００から測定対象物２００までの距離が近距離であるので、測定対象物までの距離に起因するＳ／Ｎ比の劣化は抑制できる。

【0052】

従って、図４に示された距離測定処理によれば、屋外においてもＳ／Ｎ比を良好に維持できるので、投光部１０のサイズを大きくした場合でも、消費電力及び発熱量を抑制できるとともに、広い測定距離範囲での距離測定精度、特に短距離範囲での距離測定精度を向上させることができる。

【0053】

尚、図４に示した本実施形態の距離測定処理は、処理の一例であって、これに限定されるものではない。当業者であれば本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な処理が可能である。例えば、測定開始に際し、測定対象物までの概算的な一次距離を事前に把握している場合、一次演算処理を行うことなく、当該一次距離を用いた点灯状態選択処理を行うことも可能である。

【符号の説明】

【0054】

１００…距離画像生成装置、２００…測定対象物（対象物）、１０，１０’…投光部、１２…光源、２０…制御部、２２…駆動回路、３０，３０’…受光部、３２，４３’…撮像素子、３４…光電変換素子、３６Ａ…電荷蓄積部１，３６Ｂ…電荷蓄積部２、４０…演算部、５０…距離画像生成部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】