知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022157846
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】測距装置及び測距方法
(51)【国際特許分類】
G01S 7/4915 20200101AFI20221006BHJP
G01S 17/894 20200101ALI20221006BHJP
G01S 17/18 20200101ALI20221006BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4915
G01S17/894
G01S17/18
G01C3/06 120Q
G01C3/06 140
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021062304
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】520423334
【氏名又は名称】ミラクシアエッジテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(74)【代理人】
【識別番号】100137235
【弁理士】
【氏名又は名称】寺谷 英作
(74)【代理人】
【識別番号】100131417
【弁理士】
【氏名又は名称】道坂 伸一
(72)【発明者】
【氏名】松本 弥
(72)【発明者】
【氏名】中前 信崇
(72)【発明者】
【氏名】南 有紀
(72)【発明者】
【氏名】藤井 俊哉
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA04
2F112BA07
2F112CA08
2F112CA12
2F112DA04
2F112DA19
2F112DA21
2F112DA25
2F112DA26
2F112DA28
2F112EA03
2F112EA20
2F112FA03
2F112FA07
2F112FA19
2F112FA41
5J084AA05
5J084AA10
5J084AD01
5J084AD06
5J084BA04
5J084BA20
5J084BA34
5J084BA36
5J084BB02
5J084BB20
5J084CA03
5J084CA12
5J084CA19
5J084CA22
5J084CA45
5J084CA70
5J084DA01
5J084DA08
5J084EA04
5J084EA40
(57)【要約】
【課題】さらなる改善を図ることができる測距装置を提供する。
【解決手段】測距装置は、発光パルスと露光パルスとを発生させるパルス生成部１０１０７と、露光パルスに従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部１０１０５と、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、または、複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号に従って、パルス生成部１０１０７を制御する制御部１０１０６と、発光パルスに従って光の照射を行う光源部１０１０２と、固体撮像部１０１０５から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部１０１０８と、を備え、制御部１０１０６は、複数の第１のパケット生成符号と、複数の第２のパケット生成符号とを切り換える。
【選択図】図１
【解決手段】測距装置は、発光パルスと露光パルスとを発生させるパルス生成部１０１０７と、露光パルスに従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部１０１０５と、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、または、複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号に従って、パルス生成部１０１０７を制御する制御部１０１０６と、発光パルスに従って光の照射を行う光源部１０１０２と、固体撮像部１０１０５から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部１０１０８と、を備え、制御部１０１０６は、複数の第１のパケット生成符号と、複数の第２のパケット生成符号とを切り換える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光照射タイミングを指示する発光パルスと、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルスと、を発生させるパルス生成部と、
前記露光パルスに従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、
測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、または、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号に従って、前記パルス生成部を制御する制御部と、
前記発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、
前記固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備え、
前記制御部は、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換える
測距装置。
前記露光パルスに従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、
測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、または、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号に従って、前記パルス生成部を制御する制御部と、
前記発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、
前記固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備え、
前記制御部は、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換える
測距装置。
【請求項2】
前記複数の第１のパケット生成符号の数は、ｎ１（ｎ１は４以上の整数）であり、
前記複数の第２のパケット生成符号の数は、ｎ２（ｎ２は４以上の整数）であり、
前記制御部は、
前記複数の第１のパケット生成符号における前記単位区間ごとの露光パルスの有無を示すｎ１ビットの２進数を第１独立符号として生成し、
前記複数の第２のパケット生成符号における前記単位区間ごとの発光パルスの有無を示すｎ２ビットの２進数を第２独立符号として生成し、
前記距離演算部は、
前記複数の第１のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ１種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ１ビットの２進数を第１撮像符号として決定し、前記第１独立符号と、前記第１撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出し、
前記複数の第２のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ２種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ２ビットの２進数を第２撮像符号として決定し、前記第２独立符号と、前記第２撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出する
請求項１に記載の測距装置
前記複数の第２のパケット生成符号の数は、ｎ２（ｎ２は４以上の整数）であり、
前記制御部は、
前記複数の第１のパケット生成符号における前記単位区間ごとの露光パルスの有無を示すｎ１ビットの２進数を第１独立符号として生成し、
前記複数の第２のパケット生成符号における前記単位区間ごとの発光パルスの有無を示すｎ２ビットの２進数を第２独立符号として生成し、
前記距離演算部は、
前記複数の第１のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ１種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ１ビットの２進数を第１撮像符号として決定し、前記第１独立符号と、前記第１撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出し、
前記複数の第２のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ２種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ２ビットの２進数を第２撮像符号として決定し、前記第２独立符号と、前記第２撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出する
請求項１に記載の測距装置
【請求項3】
前記ｎ１は前記ｎ２と等しい
請求項２に記載の測距装置。
請求項２に記載の測距装置。
【請求項4】
前記第１独立符号のそれぞれは、前記第２独立符号のいずれか１つと同じビットパターンを有する
請求項３に記載の測距装置。
請求項３に記載の測距装置。
【請求項5】
前記制御部は、
隣接する２個の前記単位区間に対応する２つ前記第１独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ１ビットの第１隣接符号を生成し、
隣接する２個の前記単位区間に対応する２つ前記第２独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ２ビットの第２隣接符号を生成し、
前記距離演算部は、
前記第１隣接符号と前記第１撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出し、
前記第２隣接符号と前記第２撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出する
請求項２から４のいずれか１項に記載の測距装置。
隣接する２個の前記単位区間に対応する２つ前記第１独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ１ビットの第１隣接符号を生成し、
隣接する２個の前記単位区間に対応する２つ前記第２独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ２ビットの第２隣接符号を生成し、
前記距離演算部は、
前記第１隣接符号と前記第１撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出し、
前記第２隣接符号と前記第２撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出する
請求項２から４のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項6】
前記複数の第１のパケット生成符号のそれぞれは、前記発光パルスを１回発生させることを示し、
前記複数の第２のパケット生成符号のそれぞれは、前記露光パルスを１回発生させることを示す
請求項１から５のいずれか１項に記載の測距装置。
前記複数の第２のパケット生成符号のそれぞれは、前記露光パルスを１回発生させることを示す
請求項１から５のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項7】
前記複数の第１のパケット生成符号のそれぞれは、前記複数の単位区間の先頭の単位区間で発光すべきことを示し、かつ、前記複数の単位区間ごとに露光すべきか否かを示し、
前記複数の第２のパケット生成符号は、前記複数の単位区間ごとに発光すべきか否かを示し、かつ、前記複数の単位区間の末尾の単位区間で露光すべきことを示す
請求項１から６のいずれか１項に記載の測距装置。
前記複数の第２のパケット生成符号は、前記複数の単位区間ごとに発光すべきか否かを示し、かつ、前記複数の単位区間の末尾の単位区間で露光すべきことを示す
請求項１から６のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記固体撮像部によって生成されたパケットに基づいて背景光量を算出し、算出した背景光量に応じて前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号と、を切り替える
請求項１から７のいずれか１項に記載の測距装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記測距装置における消費電力を測定し、測定した消費電力に応じて、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号と、を切り替える
請求項１から８のいずれか１項に記載の測距装置。
請求項１から８のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項10】
前記制御部は、フレームごとに、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成パターン符号と、を切り替える
請求項１から９のいずれか１項に記載の測距装置。
請求項１から９のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項11】
前記制御部は、１フレーム内で、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号と、を切り替える
請求項１から９のいずれか１項に記載の測距装置。
請求項１から９のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項12】
前記複数の第１のパケット生成符号のそれぞれは、前記複数の単位区間を時間的に反転したいずれかの前記第２のパケット生成符号と同じである
請求項１から１１のいずれか１項に記載の測距装置。
請求項１から１１のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項13】
光照射タイミングを指示する発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルス従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、前記固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備える測距装置における測距方法であって、
測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、および、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号を取得し、
前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換えながら測距動作を実施する
測距方法。
測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、および、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号を取得し、
前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換えながら測距動作を実施する
測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測距装置及び測距方法に関する。
【背景技術】
【0002】
物体を検知する複数の方式の中で、測定対象物まで光が往復する飛行時間を利用して測距を行うＴＯＦ（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）方式が知られている。
【0003】
特許文献１には、１回の発光に対し、複数回の露光を行う駆動で、反射光が返ってきた距離スロットを判別し、その後、特定の距離スロットに対し、位相差ＴＯＦ演算を行うことを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６４５５０８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、測距装置においてさらなる改善を図ることが要請されている。
【0006】
上記課題に鑑み、本開示は、さらなる改善を図ることができる測距装置および測距方法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】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る測距装置は、光照射タイミングを指示する発光パルスと、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルスと、を発生させるパルス生成部と、前記露光パルスに従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、または、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号に従って、前記パルス生成部を制御する制御部と、前記発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、前記固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備え、前記制御部は、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換える。
【0008】
また、本開示の一態様に係る測距方法は、光照射タイミングを指示する発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルス従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、前記固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備える測距装置における測距方法であって、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、および、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号を取得し、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換えながら測距動作を実施する。
【発明の効果】
【0009】
本開示に係る測距装置および測距方法によれば、さらなる改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
（本開示の基礎となった知見）
本発明者らは、特願２０１９－２０００８５（出願日２０１９年１１月０１日）と、特願２０１９－２０９１６９（出願日２０１９年１１月１９日）と、において測距範囲の拡大、および、測距精度の向上を両立し、高速に移動する物体の測距を改善するために１フレームで測距を行う技術を提供した。
本発明者らは、特願２０１９－２０００８５（出願日２０１９年１１月０１日）と、特願２０１９－２０９１６９（出願日２０１９年１１月１９日）と、において測距範囲の拡大、および、測距精度の向上を両立し、高速に移動する物体の測距を改善するために１フレームで測距を行う技術を提供した。
【0012】
しかしながら、特許文献１に開示された技術および特願２０１９－２０９１６９の技術では１回の発光に対し、複数回の露光を行う。そのため、背景光が多い場合、距離区間の特定精度が劣化するという課題を有している。
【0013】
出願番号２０１９－２０００８５の技術では、複数回の発光に対し、１回の露光を行う。そのため、背景光には強いが、発光回数が増えるため、消費電力が増えるという課題を有している。
【0014】
そこで、本開示は、さらなる改善を図る測距装置および測距方法を提供する。例えば、背景光が多い場合に距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとのバランスを調整可能にする。
【0015】
このような課題を解決するために本開示の一態様に係る測距装置は、光照射タイミングを指示する発光パルスと、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルスと、を発生させるパルス生成部と、前記露光パルスに従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、または、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号に従って、前記パルス生成部を制御する制御部と、前記発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、前記固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備え、前記制御部は、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換える。光照射タイミングを指示する発光パルスと、反射光の露光タイミングを指示する露光パルスと、を発生させるパルス生成部と、露光パルスに従ってｎ（ｎは４以上の整数）種類の信号値を取得する固体撮像部と、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間ごとにパルス生成部を制御する制御部と、発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、固体撮像部から得られる単位区間ごとのｎ種類の信号値に基づき距離を算出する距離演算部と、を備える。
【0016】
これによれば、さらなる改善を図ることができる。例えば、背景光が多い場合に距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとのバランスを調整可能にする。
【0017】
また、本開示の一態様に係る測距方法は、光照射タイミングを指示する発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルス従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、前記固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備える測距装置における測距方法であって、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、および、前記複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号を取得し、前記複数の第１のパケット生成符号と、前記複数の第２のパケット生成符号とを切り換えながら測距動作を実施する。
【0018】
これによれば、さらなる改善を図ることができる。例えば、背景光が多い場合に距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとのバランスを調整可能にする。
【0019】
以下、本開示の実施の形態に係る測距撮像装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものであり、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定するものではない。
【0020】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）型の測距装置及び周辺物の構成を模式的に示す図である。
図１は、実施の形態１に係るＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）型の測距装置及び周辺物の構成を模式的に示す図である。
【0021】
同図において、撮像空間１０１００は、測距装置と、測距の対象物１０１０１と、背景光光源１０１４０と、を含む空間である。対象物１０１０１は人に限らず物でもよい。同図の測距装置は、光源部１０１０２、光学レンズ１０１０３、光学フィルタ１０１０４、固体撮像部１０１０５、制御部１０１０６、パルス生成部１０１０７、および、距離演算部１０１０８を備える。
【0022】
光源部１０１０２は、パルス生成部１０１０７からの発光パルス１０１２０に従ってパルス光の照射を行う。発光パルス１０１２０は、光源部１０１０２にパルス光の発光を指示する信号である。光源部１０１０２は、例えば、赤外光を発光する。また、光源部１０１０２は、ＬＥＤやレーザ素子であってもよい。
【0023】
光学レンズ１０１０３および光学フィルタ１０１０４は、対象物１０１０１からの反射光を固体撮像部１０１０５に導く光学系である。光学フィルタ１０１０４は、例えば赤外線透過フィルタである。
【0024】
固体撮像部１０１０５は、複数の画素を有し、パルス生成部１０１０７からの露光パルスに従って露光することにより画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する。図１では、固体撮像部１０１０５は、１画素当たり複数個のパケットを生成する。固体撮像部１０１０５は、パルス生成部１０１０７からｎ（ｎは４以上の整数で、図１ではｎ＝６）種類の露光パルス、つまり、パケット１露光パルス１０１２１からパケット６露光パルス１０１２６を入力し、１画素当たり６つのパケットを生成する。
【0025】
制御部１０１０６は、複数の第１のパケット生成符号、または、複数の第２のパケット生成符号に従ってパルス生成部１０１０７を制御する。ここで、複数の第１のパケット生成符号のそれぞれは、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させるビット列をいう。複数の第２のパケット生成符号のそれぞれは、複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させるビット列をいう。
【0026】
より具体的には、複数の第１のパケット生成符号のそれぞれは、複数の単位区間のうちの先頭の単位区間で発光すべきことを示し、かつ、複数の単位区間ごとに露光すべきか否かを示す。また、複数の第２のパケット生成符号のそれぞれは、複数の単位区間ごとに発光すべきか否かを示し、かつ、前記複数の単位区間の末尾の単位区間で露光すべきことを示す。
【0027】
また、第１のパケット生成符号の数は、ｎ１（ｎ１は４以上の整数）であり、第２のパケット生成符号の数は、ｎ２（ｎ２は４以上の整数）であるものとする。ｎ１とｎ２は同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、ｎ１およびｎ２は上記ｎと同じ６であるものとする。
【0028】
ここで、パケットは、第１のパケット生成符号または第２のパケット生成符号に従う複
数回または１回の露光によって固体撮像部１０１０５によって生成および蓄積された信号電荷をいう。ｎ１種類の第１のパケット生成符号からは、ｎ１種類のパケット（信号電荷）が生成される。ｎ２種類の第１のパケット生成符号からは、ｎ２種類のパケット（信号電荷）が生成される。以下では、具体例としてｎ１＝ｎ２＝ｎ＝６であるものとする。
数回または１回の露光によって固体撮像部１０１０５によって生成および蓄積された信号電荷をいう。ｎ１種類の第１のパケット生成符号からは、ｎ１種類のパケット（信号電荷）が生成される。ｎ２種類の第１のパケット生成符号からは、ｎ２種類のパケット（信号電荷）が生成される。以下では、具体例としてｎ１＝ｎ２＝ｎ＝６であるものとする。
【0029】
さらに、制御部１０１０６は、複数の第１のパケット生成符号における単位区間ごとの露光パルスの有無を示すｎ１ビットの２進数を第１独立符号として生成する。また、制御部１０１０６は、複数の第２のパケット生成符号における単位区間ごとの発光パルスの有無を示すｎ２ビットの２進数を第２独立符号として生成する。ここで、本実施の形態では、ｎ１＝ｎ２＝ｎ＝６であり、同じ単位区間に対応する第１独立符号と第２独立符号は、同じビットパターンを有するように設計されているものとする。こうすれば、第１独立符号と第２独立符号とで、距離演算部１０１０８における処理の一部を共通化することができる。
【0030】
制御部１０１０６は、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ１ビットの第１隣接符号を生成する。また、１０１０６は、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第２独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ２ビットの第２隣接符号を生成する。
【0031】
パルス生成部１０１０７は、光源部１０１０２に光照射タイミングを指示する発光パルス１０１２０と、固体撮像部１０１０５に露光タイミングを指示する露光パルスとを発生する。パルス生成部１０１０７は、ｎ種類の露光パルスとして、パケット１露光パルス１０１２１からパケット６露光パルス１０１２６の６つの信号を生成する。
【0032】
距離演算部１０１０８は、固体撮像部１０１０５から得られる単位区間ごとのｎ種類の信号値に基づき距離を算出する。具体的には、距離演算部１０１０８は、複数の第１のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ１種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ１ビットの２進数を第１撮像符号として決定し、第１独立符号と、第１撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出する。また、固体撮像部１０１０５は、複数の第２のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ２種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ２ビットの２進数を第２撮像符号として決定し、第２独立符号と、第２撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出する。
【0033】
また、距離演算部１０１０８は、第１隣接符号と第１撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出する。また、距離演算部１０１０８は、第２隣接符号と第２撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出する。
【0034】
図１に示すように、撮像空間１０１００にて対象物１０１０１に、光源部１０１０２から波長９４０ｎｍのパルス状（パルス幅１０ｎｓ）の照射光１０１１０を照射する。固体撮像部１０１０５は、対象物１０１０１で反射した反射光１０１１１と、背景光光源１０１４０から発せられる背景光１０１４１が対象物１０１０１で反射した背景光反射光１０１４２と、を光学レンズ１０１０３と、９４０ｎｍ近傍の近赤外波長領域を透過する光学フィルタ１０１０４とを介して、受け、結像された画像を撮像する。光源部１０１０２の発光タイミングと固体撮像部１０１０５の露光タイミングは、制御部１０１０６から制御バス経由で制御されるパルス生成部１０１０７の発光パルス１０１２０とパケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と排出駆動パルス１０１２７によって制御される。なお、光源部１０１０２は、発光パルス１０１２０がＨｉｇｈレベルのときに照射光１０１１０を照射し、Ｌｏｗレベルのときには照射光１０１１０は照射しない。固体撮像部１０１０５は、１画素ごとに、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２
６に対応した６種類の信号値である固体撮像部出力信号１０１３０を距離演算部１０１０８へ出力する。距離演算部１０１０８は固体撮像部出力信号１０１３０と制御部１０１０６からの制御情報を用いて、１画素ごとに、対象物１０１０１までの距離に相当する区間番号信号１０１３１を出力する。
６に対応した６種類の信号値である固体撮像部出力信号１０１３０を距離演算部１０１０８へ出力する。距離演算部１０１０８は固体撮像部出力信号１０１３０と制御部１０１０６からの制御情報を用いて、１画素ごとに、対象物１０１０１までの距離に相当する区間番号信号１０１３１を出力する。
【0035】
光源部１０１０２と、光学レンズ１０１０３と、光学フィルタ１０１０４と、固体撮像部１０１０５と、制御部１０１０６と、パルス生成部１０１０７と、距離演算部１０１０８と、が測距装置を構成する。構成としては、光源部１０１０２は、駆動回路、発光素子を有し、駆動回路から電圧を印加することで光を発する。発光素子としてはレーザダイオードやその他の発光素子を用いてもよい。また、制御部１０１０６と、パルス生成部１０１０７と、距離演算部１０１０８と、は例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒＡｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ ＰｒｏｇｒＡｍｍＡＢｌｅ ＧＡｔｅ ＡｒｒＡｙ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔＡｌ ＳｉｇｎＡｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＦＥ（ＡｎＡｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）などを組み合わせることで実現される。
【0036】
図２は、実施の形態１に係わる固体撮像部１０１０５の画素１０２００の構成図である。
【0037】
同図に示すように、画素１０２００は、光電変換画素１０２０１と、２つのドレイン１０２１０と、６つのＦＤＡ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１０２１１から１０２１６と、６つのソースフォロワ回路１０２２１から１０２２６と、６つの出力選択トランジスタ１０２３１から１０２３６と、を備える。また、画素１０２００は、ドレイン１０２１０、ＦＤＡ１０２１１から１０２１６のそれぞれと光電変換画素１０２０１との間にゲート電極を有している。
【0038】
光電変換画素１０２０１は、反射光１０１１１を受けて光電変換を行うＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）で構成される。
【0039】
ドレイン１０２１０は、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷を排出する。
【0040】
ＦＤＡ１０２１１から１０２１６のそれぞれは、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷を蓄積する。
【0041】
ソースフォロワ回路１０２２１は、ＦＤＡ(信号電荷蓄積部)１０２１１の信号電荷量に応じた電圧を出力する。ソースフォロワ回路１０２２２から１０２２６も、同様である。
【0042】
出力選択トランジスタ１０２３１は、出力イネーブル信号がＨｉｇｈレベルのとき、ソースフォロワ回路１０２２１の出力電圧を、画素出力信号１０２４１として出力する。出力選択トランジスタ１０２３２から１０２３６も同様である。
【0043】
次に、画素１０２００の動作を説明する。パケット１露光パルス１０１２１をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はＦＤＡ１０２１１に蓄積される。パケット２露光パルス１０１２２をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はＦＤＡ１０２１２に蓄積される。パケット３露光パルス１０１２３をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はＦＤＡ１０２１３に蓄積される。パケット４露光パルス１０１２４をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はＦＤＡ１０２１４に蓄積される。パケット５露光パルス１０１２５をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はＦＤＡ１０２１５に蓄積される。パケット６
露光パルス１０１２６をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はＦＤＡ１０２１６に蓄積される。
露光パルス１０１２６をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はＦＤＡ１０２１６に蓄積される。
【0044】
排出駆動パルス１０１２７をＨｉｇｈレベルにすると、光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷はドレイン１０２１０に排出される。このため、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６がすべてＬｏｗレベルのときに、排出駆動パルス１０１２７をＨｉｇｈレベルにすることで、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６がすべてＬｏｗレベルのときに光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷をドレイン１０２１０に排出し、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６の６個の内１個がＨｉｇｈレベルのときに、残り５個をＬｏｗレベル、かつ、排出駆動パルス１０１２７をＬｏｗレベルにすることで、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６の６個の内１個がＨｉｇｈレベルのときのみに光電変換画素１０２０１で光電変換された信号電荷を、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６に対応したＦＤＡ１０２１１から１０２１６に蓄積することで、１画素あたり、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６に対応した６種類の撮像を行う。ＦＤＡ１０２１１から１０２１６は、信号電荷が蓄積されることで、信号電荷量に応じた電圧が生じ、ＦＤＡ１０２１１の信号電荷量に応じたパケット１電圧値と、ＦＤＡ１０２１２の信号電荷量に応じたパケット２電圧値と、ＦＤＡ１０２１３の信号電荷量に応じたパケット３電圧値と、ＦＤＡ１０２１４の信号電荷量に応じたパケット４電圧値と、ＦＤＡ１０２１５の信号電荷量に応じたパケット５電圧値と、ＦＤＡ１０２１６の信号電荷量に応じたパケット６電圧値と、を生成する。出力イネーブル信号１０２４０をＨｉｇｈレベルにすることで、パケット１電圧値は、ソースフォロワ回路１０２２１と出力選択トランジスタ１０２３１を通って画素出力信号１０２４１に、パケット２電圧値は、ソースフォロワ回路１０２２２と出力選択トランジスタ１０２３２を通って画素出力信号１０２４２に、パケット３電圧値は、ソースフォロワ回路１０２２３と出力選択トランジスタ１０２３３を通って画素出力信号１０２４３に、パケット４電圧値は、ソースフォロワ回路１０２２４と出力選択トランジスタ１０２３４を通って画素出力信号１０２４４に、パケット５電圧値は、ソースフォロワ回路１０２２５と出力選択トランジスタ１０２３５を通って画素出力信号１０２４５に、パケット６電圧値は、ソースフォロワ回路１０２２６と出力選択トランジスタ１０２３６を通って画素出力信号１０２４６に、同時に出力される。
【0045】
図３は、実施の形態１に係わる固体撮像部１０１０５の構成図である。同図の固体撮像部１０１０５は、二次元状に配置された複数の画素１０２００と、行選択部と、カラムＡＤ１０３７０と、シフトレジスタ１０３７１とを備える。図３に示すように、固体撮像部１０１０５は、画素１０２００を水平方向にＸ個、垂直方向にＹ個、２次元に配置しており、実施の形態１ではＸ＝３２０、Ｙ＝２４０である。なお、画素数は一例であり、これに限定するものではない。１行目の水平方向に並んで配置された画素アドレス１１と、画素アドレス１２と、画素アドレス１Ｘと、の画素１０２００の出力イネーブル信号１０２４０は、行選択信号１０３００が接続され、２行目の水平方向に並んで配置された画素アドレス２１と、画素アドレス２２と、画素アドレス２Ｘと、の画素１０２００の出力イネーブル信号１０２４０は、行選択信号１０３０１が接続され、３行目の水平方向に並んで配置された画素アドレス３１と、画素アドレス３２と、画素アドレス３Ｘと、の画素１０２００の出力イネーブル信号１０２４０は、行選択信号１０３０２が接続され、Ｙ行目の水平方向に並んで配置された画素アドレスＹ１と、画素アドレスＹ２と、画素アドレスＹＸと、の画素１０２００の出力イネーブル信号１０２４０は、行選択信号１０３０３が接続されている。また、１列目の垂直方向に並んで配置された画素アドレス１１と、画素アドレス２１と、画素アドレス３１と、画素アドレスＹ１と、の画素１０２００の画素出力信号１０２４１から１０２４６は、垂直画素信号１０３１１から１０３１６が接続され、２列目の垂直方向に並んで配置された画素アドレス１２と、画素アドレス２２と、画素アドレス３２と、画素アドレスＹ２と、の画素１０２００の画素出力信号１０２４１から１
０２４６は、垂直画素信号１０３２１から１０３２６が接続され、Ｘ列目の垂直方向に並んで配置された画素アドレス１Ｘと、画素アドレス２Ｘと、画素アドレス３Ｘと、画素アドレスＹＸと、の画素１０２００の画素出力信号１０２４１から１０２４６は、垂直画素信号１０３３１から１０３３６が接続されている。そして、垂直画素信号１０３１１から１０３１６と、１０３２１から１０３２６と、１０３３１から１０３３６と、はカラムＡＤ１０３７０に接続され、カラムＡＤ１０３７０の出力信号は、シフトレジスタ１０３７１に接続されており、シフトレジスタ１０３７１から固体撮像部出力信号１０１３０を出力する構成になっている。
０２４６は、垂直画素信号１０３２１から１０３２６が接続され、Ｘ列目の垂直方向に並んで配置された画素アドレス１Ｘと、画素アドレス２Ｘと、画素アドレス３Ｘと、画素アドレスＹＸと、の画素１０２００の画素出力信号１０２４１から１０２４６は、垂直画素信号１０３３１から１０３３６が接続されている。そして、垂直画素信号１０３１１から１０３１６と、１０３２１から１０３２６と、１０３３１から１０３３６と、はカラムＡＤ１０３７０に接続され、カラムＡＤ１０３７０の出力信号は、シフトレジスタ１０３７１に接続されており、シフトレジスタ１０３７１から固体撮像部出力信号１０１３０を出力する構成になっている。
【0046】
次に、固体撮像部１０１０５の読み出し動作を説明する。なお、この読み出し動作は、水平画素数を６倍にした一般的なＣＭＯＳイメージセンサと同様の動作である。行選択信号１０３００をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０１をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０２をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗレベルにすることで、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３１１から１０３１６に、画素アドレス１２の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３２１から１０３２６に、画素アドレス１Ｘの画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３３１から１０３３６に出力し、カラムＡＤ１０３７０に入力する。行選択信号１０３００をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０１をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０２をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗレベルにすることで、画素アドレス２１の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３１１から１０３１６に、画素アドレス２２の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３２１から１０３２６に、画素アドレス２Ｘの画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３３１から１０３３６に出力し、カラムＡＤ３７０に入力する。行選択信号１０３００をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０１をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０２をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗレベルにすることで、画素アドレス３１の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３１１から１０３１６に、画素アドレス３２の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３２１から１０３２６に、画素アドレス３Ｘの画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３３１から１０３３６に出力し、カラムＡＤ１０３７０に入力する。行選択信号１０３００をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０１をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０２をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０３をＨｉｇｈレベルにすることで、画素アドレスＹ１の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３１１から１０３１６に、画素アドレスＹ２の画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３２１から１０３２６に、画素アドレスＹＸの画素１０２００のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を垂直画素信号１０３３１から１０３３６に出力し、カラムＡＤ１０３７０に入力する。カラムＡＤ１０３７０は、入力された、Ｘ個の画素分のパケット１から６の画素出力信号１０２４１から１０２４６を、１２ビットの信号値へＡＤ変換し、Ｘ個の画素分の、パケット１電圧値をＡＤ変換したパケット１信号値と、パケット２電圧値をＡＤ変換したパケット２信号値と、パケット３電圧値をＡＤ変換したパケット３信号値と、パケット４電圧値をＡＤ変換したパケット４信号値と、パケット５電圧値をＡＤ変換したパケット５信号値と、パケット６電圧値をＡＤ変換したパケット６信号値とを生成し、シフトレジスタ１０３７１へ出力する。シフトレジスタ１０３７１は、入力された、Ｘ個の画素分のパケット１から６の信号値を、１個ずつシフトしながら、固体撮像部出力信号１０１３０に出力する。
【0047】
図４は、実施の形態１に係わる光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５の制御シーケンスを示す図である。同図では、１フレームごとにフレーム駆動パターンＡ１０４００と、フレーム駆動パターンＢ１０４０１と、を切り替えている。つまり、制御部１０１０６は、１フレームごとに、複数の第１のパケット生成符号と複数の第２のパケット生成符号とを切り替える例を示している。ここで、フレーム駆動パターンＡ１０４００は、１０１０６が複数の第１のパケット生成符号に従ってパルス生成部１０１０７を制御することによる駆動をいう。フレーム駆動パターンＢ１０４０１は、１０１０６が複数の第２のパケット生成符号に従ってパルス生成部１０１０７を制御することによる駆動をいう。
【0048】
図４に示す制御シーケンスは、図１に示すように、制御部１０１０６から制御バスを通して、パルス生成部１０１０７に、フレーム単位駆動パターン繰り返し回数（図４では１２回）と、パケット１から６の単位駆動パターン繰り返し回数（図４では３００回）と、が指示され、そのフレーム単位駆動パターン繰り返し回数と、パケット１から６の単位駆動パターン繰り返し回数と、に従って、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、がパルス生成部１０１０７で生成される。なお、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６ごとの、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、の生成方法については、後程説明する。なお、このフレーム駆動パターンの切り替え方法は一例であり、これに限定するものではない。
【0049】
図５に、フレーム駆動パターンＡ１０４００と、フレーム駆動パターンＢ１０４０１との動作例を示すタイミングチャートである。フレーム駆動パターンＡ１０４００は、図６に示すパケット生成パターンＡ１０６００から生成される。図６のパケット生成パターンＡ１０６００は、ｎ１（ｎ１＝６）種類の第１のパケット生成符号の具体例を示す。区間番号１０６０１は、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間の番号を示す。
【0050】
パケット１生成符号Ａ１０６１１からパケット１生成符号Ａ１０６１６のそれぞれは、複数の単位区間ごと発光すべきか否かを示すビット列である。図６では、パケット１生成符号Ａ１０６１１からパケット１生成符号Ａ１０６１６のそれぞれは、区間番号０の単位区間、つまり先頭の単位区間でのみ発光すべきことを示している。
【0051】
パケット１生成符号Ａ１０６２１からパケット１生成符号Ａ１０６２６のそれぞれは、複数の単位区間ごとに露光すべきか否かを示すビット列である。図６では、パケット１生成符号Ａ１０６２１からパケット１生成符号Ａ１０６２６のそれぞれは、複数の単位区間のうち２以上の単位区間で露光すべきことを示している。
【0052】
パケット１生成符号Ａ１０６１１およびパケット１生成符号Ａ１０６２１の組は、１つの第１のパケット生成符号の例である。同様に、パケット１生成符号Ａ１０６１２およびパケット１生成符号Ａ１０６２２の組、パケット１生成符号Ａ１０６１３およびパケット１生成符号Ａ１０６２３の組、パケット１生成符号Ａ１０６１４およびパケット１生成符号Ａ１０６２４の組、パケット１生成符号Ａ１０６１５およびパケット１生成符号Ａ１０６２５の組、パケット１生成符号Ａ１０６１６およびパケット１生成符号Ａ１０６２６の組、のそれぞれの組は、１つの第１のパケット生成符号の例である。
【0053】
なお、区間番号１０６０１の番号０の単位区間は、発光パルスと露光パルスとの時間差が最小であり、測距装置に最も近い距離区間に対応する。区間番号１０６０１の区間番号３０の単位区間は、発光パルスと露光パルスとの時間差が最大であり、測距装置から最も遠い距離区間に対応する。
【0054】
パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６は、図５に示すように、１回の発光パルスに対し、複数回の露光パルスを生成する駆動である。
【0055】
一方、フレーム駆動パターンＢ１０４０１は、図７に示すパケット生成パターンＢ１０７００から生成される。図７のパケット生成パターンＢ１０７００は、ｎ２（ｎ２＝６）種類の第２のパケット生成符号の具体例を示す。区間番号１０７０１は、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間の番号を示す。
【0056】
パケット１生成符号Ｂ１０７１１からパケット１生成符号Ｂ１０７１６のそれぞれは、複数の単位区間ごと発光すべきか否かを示すビット列である。図７では、パケット１生成符号Ｂ１０７２１からパケット１生成符号Ｂ１０７２６のそれぞれは、複数の単位区間のうち２以上の単位区間で発光すべきことを示している。
【0057】
パケット１生成符号Ｂ１０７２１からパケット１生成符号Ｂ１０７２６のそれぞれは、複数の単位区間ごとに露光すべきか否かを示すビット列である。図７では、パケット１生成符号Ｂ１０７１１からパケット１生成符号Ｂ１０７１６のそれぞれは、区間番号３０の単位区間、つまり末尾の単位区間でのみ露光すべきことを示している。
【0058】
パケット１生成符号Ｂ１０７１１およびパケット１生成符号Ｂ１０７２１の組は、１つの第２のパケット生成符号の例である。同様に、パケット１生成符号Ｂ１０７１２およびパケット１生成符号Ｂ１０７２２の組、パケット１生成符号Ｂ１０７１３およびパケット１生成符号Ｂ１０７２３の組、パケット１生成符号Ｂ１０７１４およびパケット１生成符号Ｂ１０７２４の組、パケット１生成符号Ｂ１０７１５およびパケット１生成符号Ｂ１０７２５の組、パケット１生成符号Ｂ１０７１６およびパケット１生成符号Ｂ１０７２６の組、のそれぞれの組は、１つの第２のパケット生成符号の例である。
【0059】
なお、区間番号１０７０１の番号３０の単位区間は、発光パルスと露光パルスとの時間差が最小であり、測距装置に最も近い距離区間に対応する。区間番号１０７０１の区間番号０の単位区間は、発光パルスと露光パルスとの時間差が最大であり、測距装置から最も遠い距離区間に対応する。
【0060】
パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６は、図５に示すように、複数回の発光パルスに対し、１回の露光パルスを生成する駆動である。ここで、フレーム駆動パターンＡ１０４００は、図６に示すパケット生成パターンＡ１０６００を基に生成され、フレーム駆動パターンＢ１０４０１は、図７に示すパケット生成パターンＢ１０７００を基に生成される。そのため、図４におけるフレーム駆動パターンＡ１０４００と、フレーム駆動パターンＢ１０４０１と、の切り替えは、図６のパケット生成パターンＡ１０６００と、図７パケット生成パターンＢ１０７００と、の切り替えを意味する。つまり、制御部１０１０６は、複数の第１のパケット生成符号と、複数の第２のパケット生成符号との切り替えを、図６のパケット生成パターンＡ１０６００と、図７パケット生成パターンＢ１０７００との切り替えにより実現する。また、フレーム駆動パターンの切り替え方法の詳細については、後程説明する。
【0061】
図４に示すように、１フレーム目は、フレーム駆動パターンＡ１０４００から構成されている。フレーム駆動パターンＡ１０４００は、フレーム単位駆動パターンＡ１０４１０の１２回の繰り返しと、すべての画素１０２００の信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を固体撮像部１０１０５から出力する撮像データ読み出し１０４２０と、から構成されている。フレーム単位駆動パターンＡ１０４１０は、パケット１駆動パターンＡ１０４２１と、パケット２駆動パターンＡ１０４２２と、パケット３駆動パターンＡ１０４２３と、
パケット４駆動パターンＡ１０４２４と、パケット５駆動パターンＡ１０４２５と、パケット６駆動パターンＡ１０４２６と、から構成されている。パケット１駆動パターンＡ１０４２１は、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１の３００回の繰り返しから構成されている。パケット２駆動パターンＡ１０４２２は、パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２の３００回の繰り返しから構成されている。パケット３駆動パターンＡ１０４２３は、パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３の３００回の繰り返しから構成されている。パケット４駆動パターンＡ１０４２４は、パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４の３００回の繰り返しから構成されている。パケット５駆動パターンＡ１０４２５は、パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５の３００回の繰り返しから構成されている。パケット６駆動パターンＡ１０４２６は、パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６の３００回の繰り返しから構成されている。
パケット４駆動パターンＡ１０４２４と、パケット５駆動パターンＡ１０４２５と、パケット６駆動パターンＡ１０４２６と、から構成されている。パケット１駆動パターンＡ１０４２１は、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１の３００回の繰り返しから構成されている。パケット２駆動パターンＡ１０４２２は、パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２の３００回の繰り返しから構成されている。パケット３駆動パターンＡ１０４２３は、パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３の３００回の繰り返しから構成されている。パケット４駆動パターンＡ１０４２４は、パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４の３００回の繰り返しから構成されている。パケット５駆動パターンＡ１０４２５は、パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５の３００回の繰り返しから構成されている。パケット６駆動パターンＡ１０４２６は、パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６の３００回の繰り返しから構成されている。
【0062】
パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６と、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６と、は、図５の発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、を駆動する。パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６の詳細については、図６と図８から図１３で説明する。パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６の詳細については、図７と図１４から図１９で説明する。また、図４に示す、光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５の制御シーケンスは一例であり、これに限定するものではない。
【0063】
パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６は、それぞれ、パケット１から６の駆動パターンＡ１０４２１から１０４２６で３００回繰り返され、パケット１から６の駆動パターンＡ１０４２１から１０４２６は、フレーム単位駆動パターンＡ１０４１０で１２回繰り返される。つまり、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６は、それぞれ、３００×１２＝３６００回繰り返される。３６００回繰り返すことで、１回あたりの照射光１０１１０の光量が少なくても、十分な光量を確保することが可能である。一方、フレーム駆動パターンＡ１０４００を１２個のフレーム単位駆動パターンＡ１０４１０に分割することで、１回あたりのフレーム単位駆動パターンＡ１０４１０に必要な時間が短くなり、パケット１から６の見かけ上の撮像タイミングを同時化できる。そして、フレーム単位駆動パターンＡ１０４１０を１２回繰り返すことで、対象物１０１０１が移動することによるブレは、パケット１から６に均等に発生することで、対象物１０１０１が移動することによる距離演算時のデータ化け等の副作用を抑制することが可能となる。
【0064】
図６は、実施の形態１に係わる、光源部１０１０２を制御する発光パルス１０１２０と、固体撮像部１０１０５を制御するパケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６と、排出駆動パルス１０１２７を生成するために、制御部１０１０６に与えられるパケット生成パターンＡ１０６００を示す図である。パケット生成パターンＡ１０６００は、ｎ１（ｎ１＝６）種類の第１のパケット生成符号の具体例を示す。図６に示すように、パケット生成パターンＡ１０６００は、区間番号１０６０１が、０から３０までの３１区間に分割されており、区間番号１０６０１ごとに、“０”または“１”の値が決められており、発光パルス１０１２０と、露光パルス１０１２１から１０１２６の駆動を制御するための情報である。ここで、区間番号１０６０１は、測距範囲を分割した複数の距離区間（単位区間とも呼ぶ）に付与された連番である。また、パケット生成パターンＡ１０６００は、制御部１０１０６が内部のメモリに予め記憶していてもよいし、外部から動的に取得して内部のメモリに格納してもよい。
【0065】
区間番号１０６０１と、パケット生成パターンＡ１０６００は制御バスを経由して、パルス生成部１０１０７に送られ、パルス生成部１０１０７は、区間番号１０６０１と、パ
ケット１から６の発光パルスと、露光パルスと、からパケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６を生成する。なお、図６に示す、パケット生成パターンＡ１０６００は一例であり、パケット生成パターンＡ１０６００をこれに限定するものではない。
ケット１から６の発光パルスと、露光パルスと、からパケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６を生成する。なお、図６に示す、パケット生成パターンＡ１０６００は一例であり、パケット生成パターンＡ１０６００をこれに限定するものではない。
【0066】
図８から図１３は、実施の形態１に係わるパケット１単位駆動パターンＡ１０４３１からパケット６単位駆動パターンＡ１０４３６を示すタイミングチャートである。図８から図１３に示すように、パルス生成部１０１０７は、単位区間（１０ｎｓ）ごとに区間番号１０６０１を０から７９の８０区間切り替えて、区間番号１０６０１ごとに、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、を制御することで、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６を生成する。パルス生成部１０１０７の区間番号１０６０１を、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１の最大値（３０）の２倍以上の値（７９）にしているのは、照射光１０１１０が測距範囲外（区間番号１０６０１の最大値より大きい区間番号）に位置する対象物１０１０１からの反射光１０１１１を受光しないようにするためである。このため、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１に存在しない区間番号においては、発光パルス１０１２０をＬｏｗレベル、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６をＬｏｗレベル、排出駆動パルス１０１２７をＨｉｇｈレベルとしたパルスが生成される。このように、固体撮像部１０１０５を制御することで、撮像露光時間に相当するフレーム単位駆動パターンＡ１０４１０の１２回の繰り返しに必要な時間は、単位区間１０ｎｓ×区間番号の数８０×パケット単位駆動パターン繰り返し回数３００回×パケット数６個×フレーム単位駆動パターン繰り返し回数１２回＝１７．２８ｍｓとなる。なお、この単位区間は、照射光１０１１０とパケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６のパルス幅が同じであることを規定するもので、パルス幅を１０ｎｓに限定するものではない。
【0067】
以下に、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が存在する区間番号が０から３０の、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、の制御方法について説明する。
【0068】
図８は、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット１露光パルス１０１２１は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット１露光パルス１０１２１と論理が反転したパルスが生成される。
【0069】
図９は、パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット２露光パルス１０１２２は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケ
ット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット２露光パルス１０１２２と論理が反転したパルスが生成される。
ット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット２露光パルス１０１２２と論理が反転したパルスが生成される。
【0070】
図１０は、パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット３露光パルス１０１２３は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット３露光パルス１０１２３と論理が反転したパルスが生成される。
【0071】
図１１は、パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット４露光パルス１０１２４は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット４露光パルス１０１２４と論理が反転したパルスが生成される。
【0072】
図１２は、パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット５露光パルス１０１２５は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット５露光パルス１０１２５と論理が反転したパルスが生成される。
【0073】
図１３は、パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット６露光パルス１０１２６は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の露光パルスが、“１”の場
合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット６露光パルス１０１２６と論理が反転したパルスが生成される。
合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット６露光パルス１０１２６と論理が反転したパルスが生成される。
【0074】
図４に示すように、２フレーム目は、フレーム駆動パターンＢ１０４０１から構成されている。フレーム駆動パターンＢ１０４０１の生成方法は、フレーム駆動パターンＡ１０４００と同じため説明は割愛する。また、図１４から図１９に、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６のタイミングチャートを示す。なお、図８から図１３と同じ生成方法のため、説明は割愛する。
【0075】
図２０は、実施の形態１に係わる固体撮像部１０１０５の撮像データ読み出し１０４２０のタイミング図である。
【0076】
図中の表記について、例えば、「Ｐ１（１１）ｖ」～「Ｐ６（１１）ｖ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の電圧値を示し、画素出力信号１０２４１～１０２４６および垂直画素信号１０３１１～１０３１６に該当する。同様に、Ｐ６（ＹＸ）ｖの表記は、画素アドレスＹＸの画素におけるパケット６電圧値を示し、画素出力信号１０２４６および垂直画素信号１０３３６に該当する。
【0077】
また、例えば、「Ｐ１（１１）Ｓｉｇ」～「Ｐ６（１１）Ｓｉｇ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の信号値を示す。具体的には、図中のＰ１（１１）Ｓｉｇは、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１信号値、すなわち、カラムＡＤ１０３７０によりパケット１電圧値からＡＤ変換されたデジタル値を意味し、シフトレジスタ１０３７１を介して距離演算部１０１０８に固体撮像部出力信号１０１３０として出力される。同様に、Ｐ６（ＹＸ）Ｓｉｇは、画素アドレスＹＸの画素１０２００のパケット６信号値、すなわち、カラムＡＤ１０３７０によりパケット６電圧値からＡＤ変換されたデジタル値を意味し、シフトレジスタ１０３７１を介して距離演算部１０１０８に固体撮像部出力信号１０１３０として出力される。
【0078】
行選択信号１０３００から１０３０３と、カラムＡＤ１０３７０と、シフトレジスタ１０３７１と、を制御して、図３に示す、すべての画素１０２００のパケット１から６の信号値を固体撮像部出力信号１０１３０に出力する。なお、この撮像データ読み出し１０４２０の動作は通常のＣＭＯＳイメージセンサの水平画素数が６倍になったものと同じ動作である。
【0079】
図２０に示すように、タイミング１２０００で、行選択信号１０３００をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０１をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０２をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗレベルにすることで、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の電圧値は垂直画素信号１０３１１から１０３１６に、画素アドレス１２の画素１０２００のパケット１から６の電圧値は垂直画素信号１０３２１から１０３２６に、画素アドレス１Ｘの画素１０２００のパケット１から６の電圧値は垂直画素信号１０３３１から１０３３６に、出力される。垂直画素信号１０３１１から１０３１６と、垂直画素信号１０３２１から１０３２６と、垂直画素信号１０３３１から１０３３６と、はカラムＡＤ１０３７０に接続されており、１２ビットの信号値へＡＤ変換され、画素アドレス１１と、画素アドレス１２と、画素アドレス１Ｘと、のパケット１電圧値をＡＤ変換し
たパケット１信号値と、パケット２電圧値をＡＤ変換したパケット２信号値と、パケット３電圧値をＡＤ変換したパケット３信号値と、パケット４電圧値をＡＤ変換したパケット４信号値と、パケット５電圧値をＡＤ変換したパケット５信号値と、パケット６電圧値をＡＤ変換したパケット６信号値と、が生成される。ＡＤ変換が完了したタイミング１２００１で、ＡＤ変換された、画素アドレス１１と、画素アドレス１２と、画素アドレス１Ｘと、のパケット１から６の信号値は、シフトレジスタ１０３７１へ出力される。シフトレジスタ１０３７１は、入力された信号値をシフトしながら、画素アドレス１１のパケット１信号値、画素アドレス１１のパケット２信号値、画素アドレス１１のパケット３信号値、画素アドレス１１のパケット４信号値、画素アドレス１１のパケット５信号値、画素アドレス１１のパケット６信号値、画素アドレス１２のパケット１信号値、画素アドレス１２のパケット２信号値、画素アドレス１２のパケット３信号値、画素アドレス１２のパケット４信号値、画素アドレス１２のパケット５信号値、画素アドレス１２のパケット６信号値、画素アドレス１Ｘのパケット１信号値、画素アドレス１Ｘのパケット２信号値、画素アドレス１Ｘのパケット３信号値、画素アドレス１Ｘのパケット４信号値、画素アドレス１Ｘのパケット５信号値、画素アドレス１Ｘのパケット６信号値、の順に、固体撮像部出力信号１０１３０から出力される。また、タイミング１２００１で、行選択信号１０３００をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０１をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０２をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗレベルにして、画素アドレス２１の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス２２の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス２Ｘの画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、をカラムＡＤ１０３７０に入力して、１２ビットの信号値へＡＤ変換を行う。タイミング１２００１で開始した、カラムＡＤ１０３７０のＡＤ変換と、シフトレジスタ１０３７１のシフト動作と、が完了したタイミング１２００２で、タイミング１２００１で開始した、カラムＡＤ１０３７０のＡＤ変換結果を、シフトレジスタ１０３７１へ出力し、先ほどと同じ様に、入力された信号値をシフトしながら固体撮像部出力信号１０１３０から出力する。また、タイミング１２００２で、行選択信号１０３００をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０１をＬｏｗベル、行選択信号１０３０２をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗベル、にして、画素アドレス３１の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス３２の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス３Ｘの画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、をカラムＡＤ１０３７０に入力して、先ほどと同じ様に、１２ビットの信号値へＡＤ変換を行う。この動作を、すべての行に対して行うことで、すべての画素１０２００の信号値を固体撮像部出力信号１０１３０から出力する。なお、図２に示すＦＤＡ１０２１１から１０２１６、および、図４に示すパケット１から６の生成符号１０５０１から１０５０６は６個であるが、６個に限定するものではない。信号電荷蓄積部の数がパケット生成符号の数より多い場合は、１フレームでパケット１から６の信号値を得られるため、１フレーム分のデータで距離に対応した区間番号を算出することが可能であり、信号電荷蓄積部の数がパケット生成符号の数より多い場合は、複数フレームのデータを使用してパケット１から６の信号値を得ることで、距離に対応した区間番号を算出することが可能である。なお、撮像読み出し時間に相当する撮像データ読み出し１０４２０に必要な時間は、ブランキング期間を考慮した画素数（水平画素数Ｘ３２０＋水平ブランキング期間８０）×（垂直画素数Ｙ２４０＋垂直ブランキング期間２３）を固体撮像部出力信号１０１３０の出力クロック周波数で除算したものになる。ここで、出力クロック周波数を３９．３１９ＭＨｚとすると、撮像読み出し時間に相当する撮像データ読み出し１０４２０に必要な時間は、１６．０５３ｍｓとなる。
たパケット１信号値と、パケット２電圧値をＡＤ変換したパケット２信号値と、パケット３電圧値をＡＤ変換したパケット３信号値と、パケット４電圧値をＡＤ変換したパケット４信号値と、パケット５電圧値をＡＤ変換したパケット５信号値と、パケット６電圧値をＡＤ変換したパケット６信号値と、が生成される。ＡＤ変換が完了したタイミング１２００１で、ＡＤ変換された、画素アドレス１１と、画素アドレス１２と、画素アドレス１Ｘと、のパケット１から６の信号値は、シフトレジスタ１０３７１へ出力される。シフトレジスタ１０３７１は、入力された信号値をシフトしながら、画素アドレス１１のパケット１信号値、画素アドレス１１のパケット２信号値、画素アドレス１１のパケット３信号値、画素アドレス１１のパケット４信号値、画素アドレス１１のパケット５信号値、画素アドレス１１のパケット６信号値、画素アドレス１２のパケット１信号値、画素アドレス１２のパケット２信号値、画素アドレス１２のパケット３信号値、画素アドレス１２のパケット４信号値、画素アドレス１２のパケット５信号値、画素アドレス１２のパケット６信号値、画素アドレス１Ｘのパケット１信号値、画素アドレス１Ｘのパケット２信号値、画素アドレス１Ｘのパケット３信号値、画素アドレス１Ｘのパケット４信号値、画素アドレス１Ｘのパケット５信号値、画素アドレス１Ｘのパケット６信号値、の順に、固体撮像部出力信号１０１３０から出力される。また、タイミング１２００１で、行選択信号１０３００をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０１をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０２をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗレベルにして、画素アドレス２１の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス２２の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス２Ｘの画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、をカラムＡＤ１０３７０に入力して、１２ビットの信号値へＡＤ変換を行う。タイミング１２００１で開始した、カラムＡＤ１０３７０のＡＤ変換と、シフトレジスタ１０３７１のシフト動作と、が完了したタイミング１２００２で、タイミング１２００１で開始した、カラムＡＤ１０３７０のＡＤ変換結果を、シフトレジスタ１０３７１へ出力し、先ほどと同じ様に、入力された信号値をシフトしながら固体撮像部出力信号１０１３０から出力する。また、タイミング１２００２で、行選択信号１０３００をＬｏｗレベル、行選択信号１０３０１をＬｏｗベル、行選択信号１０３０２をＨｉｇｈレベル、行選択信号１０３０３をＬｏｗベル、にして、画素アドレス３１の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス３２の画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、画素アドレス３Ｘの画素１０２００のパケット１から６の電圧値と、をカラムＡＤ１０３７０に入力して、先ほどと同じ様に、１２ビットの信号値へＡＤ変換を行う。この動作を、すべての行に対して行うことで、すべての画素１０２００の信号値を固体撮像部出力信号１０１３０から出力する。なお、図２に示すＦＤＡ１０２１１から１０２１６、および、図４に示すパケット１から６の生成符号１０５０１から１０５０６は６個であるが、６個に限定するものではない。信号電荷蓄積部の数がパケット生成符号の数より多い場合は、１フレームでパケット１から６の信号値を得られるため、１フレーム分のデータで距離に対応した区間番号を算出することが可能であり、信号電荷蓄積部の数がパケット生成符号の数より多い場合は、複数フレームのデータを使用してパケット１から６の信号値を得ることで、距離に対応した区間番号を算出することが可能である。なお、撮像読み出し時間に相当する撮像データ読み出し１０４２０に必要な時間は、ブランキング期間を考慮した画素数（水平画素数Ｘ３２０＋水平ブランキング期間８０）×（垂直画素数Ｙ２４０＋垂直ブランキング期間２３）を固体撮像部出力信号１０１３０の出力クロック周波数で除算したものになる。ここで、出力クロック周波数を３９．３１９ＭＨｚとすると、撮像読み出し時間に相当する撮像データ読み出し１０４２０に必要な時間は、１６．０５３ｍｓとなる。
【0080】
図２１は、実施の形態１に係わる距離演算部１０１０８の構成を示す図である。図２１に示すように、距離演算部１０１０８は、制御部１０１０６から制御バスを経由して制御される、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６と、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０と、を有しており、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６の選択を行う選択回路１２１０７と、固体撮像部出力信号１０１３０と選択回路１２１０７の
出力信号との除算を行う除算器１２１０８と、除算器１２１０８の出力信号を画素アドレスごとに同時化を行う同時化部（Ｂ）１２１０９と、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６の最小値を検出する最小値検出器１２１１１と、最小値検出器出力信号１２１２７とパケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６との乗算を行う乗算器１２１１２と、固体撮像部出力信号１０１３０を画素アドレスごとに同時化を行う同時化部（Ａ）１２１１０と、同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と乗算器出力信号１２１３１から１２１３６との減算を行う減算器１２１１３と、減算信号１２１５１から１２１５６の最大値と最小値を検出する最大・最小検出器１２１１４と、最大・最小検出器の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８との平均値を算出し、閾値信号１２１６０を生成する平均値算出器１２１１５と、減算信号１２１５１から１２１５６と閾値信号１２１６０との比較を行う比較器１２１０２と、フレーム駆動パターンＡ１０４００と、フレーム駆動パターンＢ１０４０１と、を識別するパケット生成パターン識別信号１２１７０、および、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０から構成されている。
出力信号との除算を行う除算器１２１０８と、除算器１２１０８の出力信号を画素アドレスごとに同時化を行う同時化部（Ｂ）１２１０９と、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６の最小値を検出する最小値検出器１２１１１と、最小値検出器出力信号１２１２７とパケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６との乗算を行う乗算器１２１１２と、固体撮像部出力信号１０１３０を画素アドレスごとに同時化を行う同時化部（Ａ）１２１１０と、同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と乗算器出力信号１２１３１から１２１３６との減算を行う減算器１２１１３と、減算信号１２１５１から１２１５６の最大値と最小値を検出する最大・最小検出器１２１１４と、最大・最小検出器の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８との平均値を算出し、閾値信号１２１６０を生成する平均値算出器１２１１５と、減算信号１２１５１から１２１５６と閾値信号１２１６０との比較を行う比較器１２１０２と、フレーム駆動パターンＡ１０４００と、フレーム駆動パターンＢ１０４０１と、を識別するパケット生成パターン識別信号１２１７０、および、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０から構成されている。
【0081】
次に、距離演算部１０１０８の動作を説明する。なお、固体撮像部出力信号１０１３０のパケット１から６の信号値には、反射光１０１１１が含まれていないパケットが１個以上存在し、反射光１０１１１が含まれているパケットが１個以上存在することを前提に説明する。この制約の実現方法については、図２２と、図２３と、で説明する。
【0082】
固体撮像部出力信号１０１３０は、同時化部（Ａ）１２１１０で、画素アドレスごとに、パケット１から６の信号値が同時化され、同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６が生成される。また、固体撮像部出力信号１０１３０は、パケット１から６の信号値ごとにパケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６がＨｉｇｈレベルになる回数が異なっているため、パケット１から６の信号値に含まれる背景光反射光１０１４２の量をそろえるために、パケット１から６の信号値ごとに、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６を選択回路１２１０７で選択して、除算器１２１０８で除算され、同時化部（Ｂ）１２１０９に入力される。なお、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６の生成方法については、図２２と、図２３と、で説明する。同時化部（Ｂ）１２１０９は、画素アドレスごとに、除算器１２１０８の出力信号の同時化を行い、最小値検出器１２１１１へ出力する。最小値検出器１２１１１は、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６の最小値を検出することで、背景光反射光１０１４２の光量に対応した信号値の推定を行い、最小値検出器出力信号１２１２７を生成する。最小値検出器出力信号１２１２７は、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６と、乗算器１２１１２で乗算され、パケット１から６の信号値ごとに含まれる背景光反射光１０１４２の光量に対応した信号値である乗算器出力信号１２１３１から１２１３６が生成される。同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と、乗算器出力信号１２１３１から１２１３６と、を減算器１２１１３で減算することで、パケット１から６の信号値に含まれている背景光反射光１０１４２成分を除去した、減算信号１２１５１から１２１５６を生成する。最大・最小検出器１２１１４で、減算信号１２１５１から１２１５６の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８を生成する。ここで、パケット１から６の信号値には、反射光１０１１１が含まれていないパケットが１個以上存在し、反射光１０１１１が含まれているパケットが１個以上存在するため、最大値信号１２１５７は、反射光１０１１１の光量に対応した信号値であり、最小値信号１２１５８は、黒レベルの値である。最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８の平均値を平均値算出器１２１１５で生成することで、反射光１０１１１が含まれているパケットと、反射光１０１１１が含まれていないパケットと、を検出するための閾値となる、閾値信号１２１６０を生成する。この、最大値信号１２１５７と、最小値信号１２１５８と、の平均値である閾値信号１２１６０と、減算信号１２１５１から１２１５６と、を比較器１２１０２で比較することで、光電変換画素１０２０１や、ＦＤＡ１０２１１から１０２１６などの暗電流によるばらつきや、光ショットノイズの影響を軽減し、反射光１０１１１が含まれている減算
信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“１”に、反射光１０１１１が含まれていない減算信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“０”に、することが可能である。このため、比較器出力信号１２１６１から１２１６６をビット連結した撮像符号１２１２０は、反射光１０１１１が含まれているパケットを示したものとなる。撮像符号１２１２０は、６種類の第１のパケット生成符号に基づいて生成された第１撮像符号の具体例である。そして、第１の撮像符号つまり撮像符号１２１２０は、リードアドレスの下位６ビットとして、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０のアクセスに使用される。リードアドレスの上位１ビットは、パケット生成パターンＡ１０６００で撮像された第１撮像符号に対しては１ビットの“０”であるパケット生成パターン識別信号１２１７０がメモリ１２１８０のアクセスに使用される。こうして得られる７ビットのリードアドレスが入力されると、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０のリードデータとして区間番号信号１０１３１が出力される。
信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“１”に、反射光１０１１１が含まれていない減算信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“０”に、することが可能である。このため、比較器出力信号１２１６１から１２１６６をビット連結した撮像符号１２１２０は、反射光１０１１１が含まれているパケットを示したものとなる。撮像符号１２１２０は、６種類の第１のパケット生成符号に基づいて生成された第１撮像符号の具体例である。そして、第１の撮像符号つまり撮像符号１２１２０は、リードアドレスの下位６ビットとして、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０のアクセスに使用される。リードアドレスの上位１ビットは、パケット生成パターンＡ１０６００で撮像された第１撮像符号に対しては１ビットの“０”であるパケット生成パターン識別信号１２１７０がメモリ１２１８０のアクセスに使用される。こうして得られる７ビットのリードアドレスが入力されると、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０のリードデータとして区間番号信号１０１３１が出力される。
【0083】
また、パケット生成パターンＢ１０７００で撮像された第２撮像符号に対しては１ビットの“１”、であるパケット生成パターン識別信号１２１７０が連結される。第２撮像符号とパケット生成パターン識別信号１２１７０とからなる７ビットのリードアドレスがメモリ（ＬＵＴ）１２１８０のアクセスに使用される。メモリ（ＬＵＴ）１２１８０は、リードデータとして区間番号信号１０１３１を出力する。なお、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０の初期値は、制御部１０１０６から制御バス経由で設定され、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０に設定する初期値の生成方法については、図２２と、図２３と、で説明する。
【0084】
図２２は、実施の形態１に係わるメモリ（ＬＵＴ）１２１８０の初期値(アドレス０ｘ００から０ｘ３Ｆまで)の生成方法を示した図である。同図の上段は、図６に示したパケット生成パターンＡ１０６００、独立符号Ａ１２２００および隣接符号Ａ１２２０１を示す。独立符号Ａ１２２００は、第１独立符号の具体例である。隣接符号Ａ１２２０１は、第１隣接符号の具体例であり、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の論理和であるものとする。なお、第１隣接符号は、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の論理積としてもよいし、論理積と論理和の２種類としてもよい。
【0085】
また、同図下段は、メモリ１２１８０つまりＬＵＴを示す。
【0086】
図２３は、実施の形態１に係わるメモリ（ＬＵＴ）１２１８０の初期値(アドレス０ｘ４０から０ｘ７Ｆまで)の生成方法を示した図である。同図の上段は、図７に示したパケット生成パターンＢ１０７００、独立符号Ｂ１２３００および隣接符号Ｂ１２３０１を示す。また、同図下段は、メモリ１２１８０つまりＬＵＴを示す。独立符号Ｂ１２３００は、第２独立符号の具体例である。隣接符号Ｂ１２３０１は、第２隣接符号の具体例であり、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の論理和であるものとする。なお、第２隣接符号は、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の論理積としてもよいし、論理積と論理和の２種類としてもよい。
【0087】
なお、図２２の区間番号１０６０１では番号０が最も近い距離区間を示す。これに対して、図２３の区間番号１０７０１では番号０が最も遠い区間距離を示す。そのため、図２３下段のＬＵＴでは図２２の区間番号０から３０を、区間番号３０から０に反転した値を示す。また、図２３下段のＬＵＴでは、第２独立符号または第２隣接符号の上位ビット“１”を付加（オフセット０ｘ４０を加算）したアドレスを用いるように設計されている。
【0088】
図２２の上段の独立符号Ａ１２２００は、パケット生成パターンＡ１０６００、のパケット１から６の露光パルスを単位区間ごとに、ｎビット（ここではｎ＝６）の２進数として、制御部１０１０６によって生成される第１独立符号である。また、図２３の上段の独立符号Ｂ１２３００は、パケット生成パターンＢ１０７００、のパケット１から６の発光
パルスを単位区間ごとに、ｎビット（ここではｎ＝６）の２進数として、制御部１０１０６によって生成される第２独立符号である。図２２は３０個の独立符号Ａ１２２００があり、独立符号Ａ１２２００のそれぞれは、原則として他のいずれの独立符号Ａ１２２００とも異なる。また、図２３も３０個の独立符号Ｂ１２３００があり、独立符号Ｂ１２３００のそれぞれは、原則として他のいずれの独立符号Ｂ１２３００とも異なる。
パルスを単位区間ごとに、ｎビット（ここではｎ＝６）の２進数として、制御部１０１０６によって生成される第２独立符号である。図２２は３０個の独立符号Ａ１２２００があり、独立符号Ａ１２２００のそれぞれは、原則として他のいずれの独立符号Ａ１２２００とも異なる。また、図２３も３０個の独立符号Ｂ１２３００があり、独立符号Ｂ１２３００のそれぞれは、原則として他のいずれの独立符号Ｂ１２３００とも異なる。
【0089】
上記の第１撮像符号がいずれかの第１独立符号（つまり独立符号Ａ１２２００）に一致する場合、当該画素の距離値は、対応する単位区間（距離区間）が示す距離になる。
【0090】
一方、上記の第２撮像符号がいずれかの第２独立符号（つまり独立符号Ｂ１２３００）に一致する場合、当該画素の距離値は、対応する単位区間を反転した単位区間番号（距離区間）が示す距離になる。ここで、対応する単位区間を反転した単位区間番号というのは、複数の単位区間番号の並び順を反転した位置にある単位区間番号をいう。例えば、単位区間番号７を反転した単位区間番号は、単位区間番号２３である。
【0091】
また、図２２と図２３の例では、同じ単位区間に対応する独立符号Ａ１２２００および独立符号Ｂ１２３００は同じビットパターンを有するように設定されている。これは、第１撮像符号および第２撮像符号を対応する距離区間を特定する処理において、距離演算部における処理の一部を共通化するためである。
【0092】
隣接符号Ａ１２２０１は、第１隣接符号の具体例であり、隣接する２個の単位区間に対応する２つ独立符号の各ビットの論理和で得られる符号である。隣接符号Ａ１２２０１は、例えば、制御部１０１０６によって隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の各ビットの論理和により生成される。
【0093】
隣接符号Ｂ１２３０１は、第２離接符号の具体例であり、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第２独立符号の各ビットの論理和で得られる符号である。第２隣接符号Ｂ１２３０１は、例えば、制御部１０１０６によって隣接する２個の単位区間に対応する２つ第２独立符号の各ビットの論理和により生成される。
【0094】
上記の第１撮像符号といずれかの第１隣接符号とが一致する場合、一致する第１隣接符号に対応する２つの単位区間の中間的な距離が、画素の距離値となる。
【0095】
一方、上記の第２撮像符号がいずれかの第２隣接符号に一致する場合、当該画素の距離値は、対応する単位区間を反転した単位区間番号（距離区間）が示す距離になる。
【0096】
図２２に示すように、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０の初期値は、光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５とを制御する、パケット生成パターンＡ１０６００から生成される。
【0097】
はじめに、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６の算出方法について説明する。パケット１から６の信号値に含まれる、背景光反射光１０１４２の量は、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６をＨｉｇｈレベルにする回数（露光回数）に比例する。このため、制御部１０１０６は、パケット１から６の露光パルスごとに、すべての区間番号１０６０１において、パケット１から６の露光パルスが“１”である区間の数を算出することで、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６を生成する。
【0098】
次に、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０の初期値(アドレス０ｘ００から０ｘ３Ｆまで)の生成方法について説明する。制御部１０１０６は、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット１露光パルスをビット０、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット２露光パ
ルスをビット１、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３露光パルスをビット２、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４露光パルスをビット３、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５露光パルスをビット４、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６露光パルスをビット５、とみなした６ビットの２進数として、独立符号Ａ１２２００を生成する。例えば、１２２２１の区間番号１０６０１が７の独立符号Ａ１２２２０は、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット１露光パルスの“０”をビット０、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット２露光パルスの“０”をビット１、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット３露光パルスの“０”をビット２、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット４露光パルスの“０”をビット３、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット５露光パルスの“１”をビット４、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット６露光パルスの“０”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“１０”となる。
ルスをビット１、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット３露光パルスをビット２、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット４露光パルスをビット３、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット５露光パルスをビット４、パケット生成パターンＡ１０６００のパケット６露光パルスをビット５、とみなした６ビットの２進数として、独立符号Ａ１２２００を生成する。例えば、１２２２１の区間番号１０６０１が７の独立符号Ａ１２２２０は、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット１露光パルスの“０”をビット０、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット２露光パルスの“０”をビット１、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット３露光パルスの“０”をビット２、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット４露光パルスの“０”をビット３、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット５露光パルスの“１”をビット４、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が７のパケット６露光パルスの“０”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“１０”となる。
【0099】
また、制御部１０１０６は、隣接する２個の区間の独立符号Ａ１２２００のビットごとの論理和演算により、隣接符号Ａ１２２０１を生成する。例えば、１２２２４の区間番号１０６０１が２４と２５の隣接している箇所の隣接符号Ａ１２２２３は、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット０の値“１”と、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット０の値“０”と、の論理和演算結果“１”をビット０、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット１の値“１”と、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット１の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット１、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット２の値“０”と、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット２の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット２、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット３の値“０”と、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット３の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット３、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット４の値“０”と、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット４の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット４、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット５の値“１”と、パケット生成パターンＡ１０６００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット５の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“３３”となる。ここで、独立符号Ａ１２２００は、１個の区間番号のみに反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、隣接符号Ａ１２２０１は、２個の隣接する区間番号にまたがって反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、パケット生成パターンＡ１０６００に基づいて、区間番号ごとの撮像符号１２１２０を推定したものである。
以上より、独立符号Ａ１２２００、および、隣接符号Ａ１２２０１と、パケット生成パターンＡ１０６００を示すパケット生成パターン識別信号１２１７０の“０”と、をアドレスとして、独立符号Ａ１２２００と隣接符号Ａ１２２０１に対応した区間番号１０６０１をデータとしてメモリ（ＬＵＴ）１２１８０を初期化し、撮像符号１２１２０と、パケット生成パターン識別信号１２１７０と、をアドレスとしてメモリ（ＬＵＴ）１２１８０をリードアクセスすることで、パケット生成パターンＡ１０６００で撮像された画像に対して、撮像符号１２１２０を距離に相当する区間番号へ変換することが可能である。
以上より、独立符号Ａ１２２００、および、隣接符号Ａ１２２０１と、パケット生成パターンＡ１０６００を示すパケット生成パターン識別信号１２１７０の“０”と、をアドレスとして、独立符号Ａ１２２００と隣接符号Ａ１２２０１に対応した区間番号１０６０１をデータとしてメモリ（ＬＵＴ）１２１８０を初期化し、撮像符号１２１２０と、パケット生成パターン識別信号１２１７０と、をアドレスとしてメモリ（ＬＵＴ）１２１８０をリードアクセスすることで、パケット生成パターンＡ１０６００で撮像された画像に対して、撮像符号１２１２０を距離に相当する区間番号へ変換することが可能である。
【0100】
テーブル１２２１０は、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０を初期化するためのデータセットの一部である。独立符号Ａ１２２２０は１６進数表記で“１０”のため、テーブル１２２１０の１６進数表記のアドレス“１０”のデータは、独立符号Ａ１２２２０の区間番号１２２２１である７となる。また、隣接符号Ａ１２２２３は１６進数表記で“３３”のため、テーブル１２２１０の１６進数表記のアドレス“３３”のデータは、隣接符号Ａ１２２２３の区間番号１２２２４である２４と２５の平均値２４．５が設定される。これは、隣接符号１２２２３の区間番号１２２２４は、区間番号２４と２５にまたがって、反射光１０１１１が返ってきたことは分かるが、さらに詳細な反射光１０１１１が返ってきたタイミングは分からないため、隣接する２個の区間の中間で、反射光１０１１１が返ってきたとして、２個の隣接する区間番号の平均値を使用することで、最大誤差を区間の半分に抑えることが可能となる。
【0101】
図２３に示すように、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０の初期値は、光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５とを制御する、パケット生成パターンＢ１０７００から生成される。
【0102】
はじめに、パケット生成パターンＢ１０７００のパケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６の算出方法について説明する。パケット１から６の信号値に含まれる、背景光反射光１０１４２の量は、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６をＨｉｇｈレベルにする回数（露光回数）に比例する。このため、制御部１０１０６は、パケット１から６の露光パルスごとに、すべての区間番号１０６０１において、パケット１から６の露光パルスが“１”である区間の数を算出することで、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６を生成する。
【0103】
次に、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０の初期値(アドレス０ｘ４０から０ｘ７Ｆまで)の生成方法について説明する。制御部１０１０６は、パケット生成パターンＢ１０７００のパケット１発光パルスをビット０、パケット生成パターンＢ１０７００のパケット２発光パルスをビット１、パケット生成パターンＢ１０７００のパケット３発光パルスをビット２、パケット生成パターンＢ１０７００のパケット４発光パルスをビット３、パケット生成パターンＢ１０７００のパケット５発光パルスをビット４、パケット生成パターンＢ１０７００のパケット６発光パルスをビット５、とみなした６ビットの２進数として、独立符号Ｂ１２３００を生成する。例えば、１２３２１の区間番号１０６０１が７の独立符号Ｂ１２３２０は、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が７のパケット１発光パルスの“０”をビット０、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が７のパケット２発光パルスの“０”をビット１、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が７のパケット３発光パルスの“０”をビット２、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が７のパケット４発光パルスの“０”をビット３、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が７のパケット５発光パルスの“１”をビット４、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が７のパケット６発光パルスの“０”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“１０”となる。
【0104】
また、制御部１０１０６は、隣接する２個の区間の独立符号Ｂ１２３００のビットごとの論理和演算により、隣接符号Ｂ１２３０１を生成する。例えば、１２３２４の区間番号１０６０１が２４と２５の隣接している箇所の隣接符号１２３２３は、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット０の値“１”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット０の値“０”と、の論理和演算結果“１”をビット０、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット１の値“１”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット１の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット１、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の
独立符号のビット２の値“０”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット２の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット２、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット３の値“０”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット３の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット３、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット４の値“０”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット４の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット４、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット５の値“１”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット５の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“３３”となる。ここで、独立符号Ｂ１２３００は、１個の区間番号のみに反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、隣接符号Ｂ１２３０１は、２個の隣接する区間番号にまたがって反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、パケット生成パターンＢ１０７００に基づいて、区間番号ごとの撮像符号１２１２０を推定したものである。
独立符号のビット２の値“０”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット２の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット２、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット３の値“０”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット３の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット３、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット４の値“０”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット４の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット４、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット５の値“１”と、パケット生成パターンＢ１０７００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット５の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“３３”となる。ここで、独立符号Ｂ１２３００は、１個の区間番号のみに反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、隣接符号Ｂ１２３０１は、２個の隣接する区間番号にまたがって反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、パケット生成パターンＢ１０７００に基づいて、区間番号ごとの撮像符号１２１２０を推定したものである。
【0105】
以上より、独立符号Ｂ１２３００、および、隣接符号Ｂ１２３０１と、パケット生成パターンＢ１０７００を示すパケット生成パターン識別信号１２１７０の“１”と、をアドレスとして、独立符号Ｂ１２３００と隣接符号Ｂ１２３０１に対応した区間番号１０６０１をデータとしてメモリ（ＬＵＴ）１２１８０を初期化し、撮像符号１２１２０と、パケット生成パターン識別信号１２１７０と、をアドレスとしてメモリ（ＬＵＴ）１２１８０をリードアクセスすることで、パケット生成パターンＢ１０７００で撮像された画像に対して、撮像符号１２１２０を距離に相当する区間番号へ変換することが可能である。
【0106】
テーブル１２３１０は、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０を初期化するためのデータセットである。独立符号１２３２０は１６進数表記で“１０”のため、テーブル１２３１０の１６進数表記のアドレス“１０”のデータは、パケット生成パターンＢ１０７００において、露光パルスが１である区間番号１０６０１の３０から、独立符号Ｂ１２３２０の区間番号１２３２１である７を減算した、２３となる。また、隣接符号Ｂ１２３２３は１６進数表記で“３３”のため、テーブル１２３１０の１６進数表記のアドレス“３３”のデータは、パケット生成パターンＢ１０７００において、露光パルスが１である区間番号１０６０１の３０から、隣接符号Ｂ１２３２３の区間番号１２３２４である２４と２５の平均値２４．５を減算した、５．５が設定される。これは、隣接符号Ｂ１２３２３の区間番号１２３２４は、区間番号２４と２５にまたがって、反射光１０１１１が返ってきたことは分かるが、さらに詳細な反射光１０１１１が返ってきたタイミングは分からないため、隣接する２個の区間の中間で、反射光１０１１１が返ってきたとして、２個の隣接する区間番号の平均値を使用することで、最大誤差を区間の半分に抑えることが可能となる。
【0107】
ここで、制御部１０１０６に与えるパケット生成パターンＡ１０６００、および、パケット生成パターンＢ１０７００の生成方法について説明する。上記のパケット１から６の信号値から生成した撮像符号１２１２０を用いて区間番号を算出するためには、撮像符号１２１２０と区間番号が一対一に対応してなければならない。
【0108】
そのため、パケット生成パターンＡ１０６００は、独立符号Ａ１２２００と、隣接符号Ａ１２２０１と、の値が重複しないように決定し、撮像符号１２１２０と区間番号とを一対一に対応させている。また、パケット生成パターンＢ１０７００も同様に、独立符号Ｂ１２３００と、隣接符号Ｂ１２３０１と、の値が重複しないように決定し、撮像符号１２１２０と区間番号とを一対一に対応させている。なお、フレーム単位でパケット生成パタ
ーンＡ１０６００と、パケット生成パターンＢ１０７００と、を切り替えているため、独立符号Ａ１２２００、および、隣接符号Ａ１２２０１と、独立符号Ｂ１２３００、および、隣接符号Ｂ１２３０１と、は重複してもよい。
ーンＡ１０６００と、パケット生成パターンＢ１０７００と、を切り替えているため、独立符号Ａ１２２００、および、隣接符号Ａ１２２０１と、独立符号Ｂ１２３００、および、隣接符号Ｂ１２３０１と、は重複してもよい。
【0109】
また、独立符号Ａ１２２００と、隣接符号Ａ１２２０１と、独立符号Ｂ１２３００と、隣接符号Ｂ１２３０１と、は１６進数表記で“００”の値をとならないように、パケット生成パターンＡ１０６００と、パケット生成パターンＢ１０７００と、を決定している。独立符号Ａ１２２００、隣接符号Ａ１２２０１、独立符号Ｂ１２３００、または、隣接符号Ｂ１２３０１の値が“００”のタイミングで反射光１０１１１が返ってきた場合、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６はＬｏｗレベルのため、パケット１から６の信号値には、反射光１０１１１成分が含まれない。また、対象物１０１０１が区間番号０から３０の測距範囲内に存在しない場合も、パケット１から６の信号値には、反射光１０１１１成分が含まれない。このため、パケット１から６の信号値から、この２つの条件を判別することが不可能なため、独立符号Ａ１２２００と、隣接符号Ａ１２２０１と、独立符号Ｂ１２３００と、隣接符号Ｂ１２３０１と、は１６進数表記で“００”の値とならないように、パケット生成パターンＡ１０６００と、パケット生成パターンＢ１０７００と、を生成している。また、撮像符号１２１２０が、独立符号Ａ１２２００、隣接符号Ａ１２２０１、独立符号Ｂ１２３００、および、隣接符号Ｂ１２３０１に存在しない“００”と一致した場合に備え、テーブル１２２１０、および、テーブル１２３１０のライトデータ（区間番号）を－１という負の値に設定しておくことで、区間番号を正しく算出できていないことを判別するようにすることが可能である。
【0110】
図２４は、実施の形態１に係わるパケット生成パターンＡ１０６００で駆動した場合の距離演算部１０１０８のタイミングチャートである。
【0111】
図中の表記について、「Ｐ１（１１）Ｓｉｇ」～「Ｐ６（１１）Ｓｉｇ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の信号値を示す。
【0112】
「Ｐ１（１１）ＣＴ」～「Ｐ６（１１）ＣＴ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の露光回数を示し、選択回路１２１０７の出力に該当する。
【0113】
「Ｐ１（１１）Ｓｉｇ／ＣＴ１」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の（固体撮像部出力信号１０１３０のパケット１信号値）／（パケット１露光回数）を示し、パケット１同時化Ｂ信号１２１２１に該当する。
【0114】
「ｍｉｎ（１１）」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１同時化Ｂ信号１２１２１からパケット１同時化Ｂ信号１２１２６のうちの最小値を示し、同時化Ｂ最小信号１２１２７に該当する。
【0115】
「ｍｉｎ（１１）×ＣＴ１」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の（同時化Ｂ最小信号１２１２７）×（パケット１露光回数）を示し、パケット１乗算信号１２１３１に該当する。
【0116】
「Ｐ１（１１）Ｓｉｇ－ｍｕｌ」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の（パケット１同時化Ａ信号１２１４１）－（パケット１乗算信号１２１３１）を示し、パケット１減算信号１２１５１に該当する。
【0117】
「ｍｘ（１１）」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１減算信号１２１５１からパケット６減算信号１２１５６のうちの最大値を示し、最大値信号１２１
５７に該当する。
５７に該当する。
【0118】
「ｍｎ（１１）」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１減算信号１２１５１からパケット６減算信号１２１５６のうちの最小値を示し、最小値信号１２１５８に該当する。
【0119】
「ｔｈ（１１）」の表記は、（ｍｘ（１１）＋ｍｎ（１１））／２、つまり画素アドレス１１の画素１０２００の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８との平均を示し、閾値信号１２１６０に該当する。
【0120】
「Ｐ１（１１）Ｂｉｎ」～「Ｐ６（１１）Ｂｉｎ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の符号を示し、画素アドレス１１の画素１０２００の撮像符号１２１２０に該当する。
【0121】
「Nｄ(１１)」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の区間番号信号１０１３１に該当する。ここでは、「Nｄ（１１）」等は整数で表される。
【0122】
図２４に示すように、固体撮像部出力信号１０１３０から有効な信号値が出力される前のタイミング１２４００で、制御部１０１０６は、制御バス経由で、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６と、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０と、に値を設定する。なお、パケット１露光回数１２１０１は１１、パケット２露光回数１２１０２は１１、パケット３露光回数１２１０３は１２、パケット４露光回数１２１０４は１１、パケット５露光回数１２１０５は１１、パケット６露光回数１２１０６は１４、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０は、テーブル１２２１０、および、テーブル１２３１０のデータを書き込む。タイミング１２４０１で、固体撮像部出力信号１０１３０から、画素アドレス１１のパケット１から６の信号値が順次送られてくる。送られてきた信号値は、順次、同時化部（Ａ）１２１１０に送られると同時に、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６と除算され、同時化部（Ｂ）１２１０９に送られる。タイミング１２４０２で、同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６と、パケット１から６の露光回数１２１０１から１２１０６と、を使って、撮像符号１２１２０を決定する。撮像符号１２１２０と、パケット生成パターン識別信号１２１７０と、をビット連結したものをアドレスとして、メモリ（ＬＵＴ）１２１８０のリードアクセスを行い、タイミング１２４０３で画素アドレス１１の距離に対応した区間番号信号１０１３１が出力される。この動作を２次元に配置されたすべての画素１０２００で行うことで、２次元の区間番号をすべて出力する。
【0123】
ここで、パケット生成パターンA１０６００と、パケット生成パターンB１０７００と、の切り替え方法、つまり、図４に示す、フレーム駆動パターンＡ１０４００と、フレーム駆動パターンＢ１０４０１と、の切り替え方法について説明する。
【0124】
フレーム駆動パターンＡ１０４００は、図４と、図６に示すように、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６は、１フレームあたり、３００回×１２回の３６００回実行される。1回のパケット１単位駆動パターンＡ１０４３１で、１１回の露光を行うため、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の露光を行うことになる。１回のパケット２単位駆動パターンＡ１０４３２で、１１回の露光を行うため、パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の露光を行うことになる。１回のパケット３単位駆動パターンＡ１０４３３で、１２回の露光を行うため、パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３は、１フレームあたり、１２回×３６００回＝４３２００回の露光を行うことになる。１回のパケット４単位駆動パターンＡ１０４３４で、１
１回の露光を行うため、パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の露光を行うことになる。１回のパケット５単位駆動パターンＡ１０４３５で、１１回の露光を行うため、パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の露光を行うことになる。１回のパケット６単位駆動パターンＡ１０４３６で、１４回の露光を行うため、パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６は、１フレームあたり、１４回×３６００回＝５０４００回の露光を行うことになる。このため、１フレーム合計で、３９６００回＋３９６００回＋４３２００回＋３９６００回＋３９６００回＋５０４００回＝２５２０００回の露光が行われることになる。
１回の露光を行うため、パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の露光を行うことになる。１回のパケット５単位駆動パターンＡ１０４３５で、１１回の露光を行うため、パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の露光を行うことになる。１回のパケット６単位駆動パターンＡ１０４３６で、１４回の露光を行うため、パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６は、１フレームあたり、１４回×３６００回＝５０４００回の露光を行うことになる。このため、１フレーム合計で、３９６００回＋３９６００回＋４３２００回＋３９６００回＋３９６００回＋５０４００回＝２５２０００回の露光が行われることになる。
【0125】
フレーム駆動パターンＢ１０４０１は、図４と、図７に示すように、１回のパケット１単位駆動パターンＢ１０４５１で、１回の露光を行う。パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、１フレームあたり、３００回×１２回の３６００回実行されるため、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、１フレームあたり、１回×３６００回＝３６００回の露光を行うことになる。なお、パケット２から６の単位駆動パターンＢについても、同様に、１フレームあたり、３６００回の露光が行われるため、１フレーム合計で、３６００回×６パケット分＝２１６００回の露光が行われることになる。
【0126】
したがって、フレーム駆動パターンＢ１０４０１の方が、フレーム駆動パターンＡ１０４００より、露光回数が少ないため、フレーム駆動パターンＢ１０４０１を使用することで、背景光反射光１０１４２による影響を低減できるため、信号値のＳＮを改善することが可能となる。
【0127】
一方、フレーム駆動パターンＡ１０４００は、図４と、図６に示すように、1回のパケット１単位駆動パターンＡ１０４３１で、１回の発光を行う。パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１は、１フレームあたり、３００回×１２回の３６００回実行されるため、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１は、１フレームあたり、１回×３６００回＝３６００回の発光を行うことになる。なお、パケット２から６の単位駆動パターンＡ１０４３２から１０４３６についても、同様に、１フレームあたり、３６００回の発光が行われるため、１フレーム合計で、３６００回×６パケット分＝２１６００回の発光が行われることになる。
【0128】
フレーム駆動パターンＢ１０４０１は、図４と、図７に示すように、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６は、１フレームあたり、３００回×１２回の３６００回実行される。1回のパケット１単位駆動パターンＢ１０４５１で、１１回の発光を行うため、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の発光を行うことになる。１回のパケット２単位駆動パターンＢ１０４５２で、１１回の発光を行うため、パケット２単位駆動パターンＢ１０４５２は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の発光を行うことになる。１回のパケット３単位駆動パターンＢ１０４５３で、１２回の発光を行うため、パケット３単位駆動パターンＢ１０４５３は、１フレームあたり、１２回×３６００回＝４３２００回の発光を行うことになる。１回のパケット４単位駆動パターンＢ１０４５４で、１１回の発光を行うため、パケット４単位駆動パターンＢ１０４５４は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の発光を行うことになる。１回のパケット５単位駆動パターンＢ１０４５５で、１１回の発光を行うため、パケット５単位駆動パターンＢ１０４５５は、１フレームあたり、１１回×３６００回＝３９６００回の発光を行うことになる。１回のパケット６単位駆動パターンＢ１０４５６で、１４回の発光を行うため、パケット６単位駆動パターンＢ１０４５６は、１フレームあたり、１４回×３６００回＝５０４００回の発光を行うことになる。このため、１フレーム合計で、３９６００回＋３９６００回＋４３２００回＋３９６００回＋３９６００回＋５０４００回＝２５２０００回
の発光が行われることになる。
の発光が行われることになる。
【0129】
したがって、フレーム駆動パターンＡ１０４００の方が、フレーム駆動パターンＢ１０４０１より、発光回数が少ないため、フレーム駆動パターンＡ１０４００を使用することで、消費電力を少なくすることが可能となる。なお、消費電力は、発光回数ではなく、電流計など別手段で測定したものでもよい。
【0130】
以上より、背景光反射光１０１４２が少ない場合は、フレーム駆動パターンＡ１０４００を使用する割合を多くし、フレーム駆動パターンＢ１０４０１を使用する割合を少なくすることで、消費電力を削減することが可能となる。また、背景光反射光１０１４２が多い場合は、フレーム駆動パターンＢ１０４０１を使用する割合を多くし、フレーム駆動パターンＡ１０４００を使用する割合を少なくすることで、信号値のＳＮ（測距精度）を確保することが可能となる。
【0131】
これによれば、背景光反射光１０１４２や、消費電力に応じて、パケット生成パターンＡ１０６００と、パケット生成パターンＢ１０７００と、をフレーム単位で切り替え、パケット生成パターンＡ１０６００と、パケット生成パターンＢ１０７００と、を使用する割合を制御することで、消費電力と信号値のＳＮ（測距精度）の最適化を実現することができる。
【0132】
以上説明してきたように、実施の形態１に係る測距装置は、光照射タイミングを指示する発光パルスと、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルスと、を発生させるパルス生成部と、露光パルスに従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、または、複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号に従って、パルス生成部を制御する制御部と、発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備え、制御部は、複数の第１のパケット生成符号と、複数の第２のパケット生成符号とを切り換える。
【0133】
これによれば、さらなる改善を図ることができる。例えば、背景光が多い場合に距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとのバランスを調整可能にする。
【0134】
ここで、複数の第１のパケット生成符号の数は、ｎ１（ｎ１は４以上の整数）であり、複数の第２のパケット生成符号の数は、ｎ２（ｎ２は４以上の整数）であり、制御部は、複数の第１のパケット生成符号における単位区間ごとの露光パルスの有無を示すｎ１ビットの２進数を第１独立符号として生成し、複数の第２のパケット生成符号における単位区間ごとの発光パルスの有無を示すｎ２ビットの２進数を第２独立符号として生成し、距離演算部は、複数の第１のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ１種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ１ビットの２進数を第１撮像符号として決定し、第１独立符号と、第１撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出し、複数の第２のパケット生成符号に基づいて生成されたｎ２種類のパケットの信号値を２値化することによりｎ２ビットの２進数を第２撮像符号として決定し、第２独立符号と、第２撮像符号と、を比較し、一致する単位区間に対応する距離を算出してもよい。
【0135】
これによれば、測距範囲を分割した複数の距離区間において反射光を生じさせた物体が存在する距離区間を特定することができる。
【0136】
ここで、ｎ１はｎ２と等しくてもよい。
【0137】
これによれば、複数の第１のパケット生成符号と複数の第２のパケット生成符号とで、測距範囲を分割した距離区間を同数にすることができる。
【0138】
ここで、第１独立符号のそれぞれは、第２独立符号のいずれか１つと同じビットパターンを有していてもよい。
【0139】
これによれば、第１独立符号と第２独立符号とで、距離演算部における処理の一部を共通化することができる。
【0140】
例えば、同じ単位区間に対応する第１独立符号と第２独立符号は同じビットパターンを有していてもよい。
【0141】
これによれば、第１独立符号および第２独立符号の一方の単位区間を対応する距離区間を特定する処理において、距離演算部における処理の一部を共通化することができる。
【0142】
ここで、制御部は、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ１ビットの第１隣接符号を生成し、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第２独立符号の各ビットの論理和または論理積により、ｎ２ビットの第２隣接符号を生成し、距離演算部は、第１隣接符号と第１撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出し、第２隣接符号と第２撮像符号とを比較し、一致する場合に、対応する２つの単位区間の中間的な距離を算出してもよい。
【0143】
これによれば、測距精度を向上させることができる。
【0144】
ここで、複数の第１のパケット生成符号のそれぞれは、発光パルスを１回発生させることを示し、複数の第２のパケット生成符号のそれぞれは、露光パルスを１回発生させることを示してもよい。
【0145】
これによれば、複数の第１のパケット生成符号は、消費電力の低減に効果的であり、複数の第２のパケット生成符号は、背景光が多い場合でもＳＮ比を向上させて、距離区間を特定するという測距の精度劣化を抑制するのに適している。
【0146】
ここで、複数の第１のパケット生成符号のそれぞれは、複数の単位区間の先頭の単位区間で発光すべきことを示し、かつ、複数の単位区間ごとに露光すべきか否かを示し、複数の第２のパケット生成符号のそれぞれは、複数の単位区間ごとに発光すべきか否かを示し、かつ、複数の単位区間のうちの末尾の単位区間での露光すべきことを示してもよい。
【0147】
これによれば、複数の第１のパケット生成符号は、消費電力の低減に効果的であり、複数の第２のパケット生成符号は、背景光が多い場合でもＳＮ比を向上させて、距離区間を特定するという測距の精度劣化を抑制するのに適している。
【0148】
ここで、制御部は、固体撮像部によって生成されたパケットに基づいて背景光量を算出し、算出した背景光量に応じて第１のパケット生成符号と、第２のパケット生成符号と、を切り替えてもよい。
【0149】
これによれば、背景光が多い場合に距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとを最適化することが可能である。
【0150】
ここで、制御部は、測距装置における消費電力を測定し、測定した消費電力に応じて、第１のパケット生成符号と、第２のパケット生成符号と、を切り替えてもよい。
【0151】
これによれば、距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとを最適化することが可能である。
【0152】
ここで、制御部は、フレームごとに、複数の第１のパケット生成符号と、複数の第２のパケット生成パターン符号と、を切り替えてもよい。
【0153】
これによれば、切り換えを容易に実施することができる。
【0154】
また、実施の形態１に係る測距方法は、光照射タイミングを指示する発光パルスに従って光の照射を行う光源部と、被写体からの反射光の露光タイミングを指示する露光パルス従って画素の信号値を保持する複数のパケットを生成する固体撮像部と、固体撮像部から出力される複数のパケットに基づき、距離を算出する距離演算部と、を備える測距装置における測距方法であって、測距範囲を分割した複数の距離区間に対応する複数の単位区間において２以上の露光パルスを発生させる複数の第１のパケット生成符号、および、複数の単位区間において２以上の発光パルスを発生させる複数の第２のパケット生成符号を取得し、複数の第１のパケット生成符号と、複数の第２のパケット生成符号とを切り換えながら測距動作を実施する。
【0155】
これによれば、さらなる改善を図ることができる。例えば、背景光が多い場合に距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとのバランスを調整可能にする。
【0156】
なお、複数の第１のパケット生成符号の数ｎ１と、複数の第２のパケット生成符号の数ｎ２は、異なっていてもよい。例えば、ｎ１＞ｎ２とすれば、複数の第１のパケット生成符号による距離区間の数を、複数の第２のパケット生成符号による距離区間の数より多くすることができる。また、図４のフレーム駆動パターンＡ１０４００と、フレーム駆動パターンＢ１０４０１とで、発光パルスおよび露光パルスのパルス幅が異なっていてもよい。
【0157】
（実施の形態２）
実施の形態１は、フレーム単位でパケット生成パターンＡと、パケット生成パターンＢと、を切り替えることで、消費電力とＳＮを改善する構成例について説明した。実施の形態２では、１フレーム内で、パケット生成パターンＡと、パケット生成パターンＢと、を切り替える構成例について説明する。また、実施の形態１では、単位区間毎に第１独立符号と第２独立符号とが同じビットパターンを有する例を示したが 実施の形態２では、第１独立符号と第２独立符号とが複数の単位区間において時間反転している例についても説明する。 図２５は、実施の形態２に係るＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）型の測距装置及び周辺物の構成を模式的に示す図である。
実施の形態１は、フレーム単位でパケット生成パターンＡと、パケット生成パターンＢと、を切り替えることで、消費電力とＳＮを改善する構成例について説明した。実施の形態２では、１フレーム内で、パケット生成パターンＡと、パケット生成パターンＢと、を切り替える構成例について説明する。また、実施の形態１では、単位区間毎に第１独立符号と第２独立符号とが同じビットパターンを有する例を示したが 実施の形態２では、第１独立符号と第２独立符号とが複数の単位区間において時間反転している例についても説明する。 図２５は、実施の形態２に係るＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）型の測距装置及び周辺物の構成を模式的に示す図である。
【0158】
同図の測距装置は、図１の測距装置と比較して、距離演算部１０１０８の代わりに距離演算部２２５０８を備える点と、制御部１０１０６が複数の第Ｉのパケット生成符号と複数の第２のパケット生成符号との切り換えを１フレーム内で実施する点と、が主として異なっている。以下同じ点について説明の重複を避けて、異なる点を中心に説明する。
【0159】
距離演算部２２５０８は、距離演算部１０１０８とほぼ同じである。ただし、距離演算部２２５０８が、複数の単位区間において第１独立符号と第２独立符号とが時間反転して
いる場合に対応する点が異なる。
いる場合に対応する点が異なる。
【0160】
【0161】
図２６は、実施の形態２に係わる光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５の制御シーケンスで、全フレームにおいて、フレーム駆動パターンＣ２２６００を用いて撮像を行う。図２６にフレーム駆動パターンＣ２２６００の詳細を示す。図２６に示す制御シーケンスは、図２５に示すように、制御部１０１０６から制御バスを通して、パルス生成部１０１０７に、フレーム単位駆動パターン繰り返し回数（１２回）と、パケット１から６の単位駆動パターン繰り返し回数（１００回と２００回）と、が指示され、そのフレーム単位駆動パターン繰り返し回数と、パケット１から６の単位駆動パターン繰り返し回数と、に従って、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、がパルス生成部１０１０７で生成される。なお、図２６では、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６の生成について説明し、図２９から図４２とで、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６と、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６と、からの発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、の生成方法について説明する。
【0162】
図２６に示すように、１フレームは、フレーム駆動パターンＣ２２６００から構成されている。フレーム駆動パターンＣ２２６００は、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０の１２回の繰り返しと、すべての画素１０２００の信号電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を固体撮像部１０１０５から出力する撮像データ読み出し１０４２０と、から構成されている。フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０は、パケット１駆動パターンＣ２２６２１と、パケット２駆動パターンＣ２２６２２と、パケット３駆動パターンＣ２２６２３と、パケット４駆動パターンＣ２２６２４と、パケット５駆動パターンＣ２２６２５と、パケット６駆動パターンＣ２２６２６と、から構成されている。パケット１駆動パターンＣ２２６２１は、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１の１００回の繰り返しと、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１の２００回の繰り返しと、から構成されている。パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２の１００回の繰り返しと、パケット２単位駆動パターンＢ１０４５２の２００回の繰り返しと、から構成されている。パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３の１００回の繰り返しと、パケット３単位駆動パターンＢ１０４５３の２００回の繰り返しと、から構成されている。パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４の１００回の繰り返しと、パケット４単位駆動パターンＢ１０４５４の２００回の繰り返しと、から構成されている。パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５の１００回の繰り返しと、パケット５単位駆動パターンＢ１０４５５の２００回の繰り返しと、から構成されている。パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６の１００回の繰り返しと、パケット６単位駆動パターンＢ１０４５６の２００回の繰り返しと、から構成されている。パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６と、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６と、は発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、を駆動する。パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６の詳細については、図２９と図３１から図３６で説明する。パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６の詳細については、図３０と図３７から図４２で説明する。また、図２６に示す、光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５の制御シーケンスは一例であり、これに限定するものではない。例えば、フレーム単位駆動パターンＡ１０４１０と、フレーム単位駆動パターンＢ１０４１１と、を切り替えて、フレーム駆動パターンＣ２２６００を構成してもよい。
【0163】
パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１と、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１と、はパケット１駆動パターンＣ２２６２１で、合計で３００回繰り返され、パケット１駆動パターンＣ２２６２１は、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０で１２回繰り返される。パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２と、パケット２単位駆動パターンＢ１０４５２と、はパケット２駆動パターンＣ２２６２２で、合計で３００回繰り返され、パケット２駆動パターンＣ２２６２２は、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０で１２回繰り返される。パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３と、パケット３単位駆動パターンＢ１０４５３と、はパケット３駆動パターンＣ２２６２３で、合計で３００回繰り返され、パケット３駆動パターンＣ２２６２３は、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０で１２回繰り返される。パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４と、パケット４単位駆動パターンＢ１０４５４と、はパケット４駆動パターンＣ２２６２４で、合計で３００回繰り返され、パケット４駆動パターンＣ２２６２４は、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０で１２回繰り返される。パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５と、パケット５単位駆動パターンＢ１０４５５と、はパケット５駆動パターンＣ２２６２５で、合計で３００回繰り返され、パケット５駆動パターンＣ２２６２５は、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０で１２回繰り返される。パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６と、パケット６単位駆動パターンＢ１０４５６と、はパケット６駆動パターンＣ２２６２６で、合計で３００回繰り返され、パケット６駆動パターンＣ２２６２６は、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０で１２回繰り返される。つまり、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６はそれぞれ、１００×１２＝１２００回繰り返される。パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６はそれぞれ、２００×１２＝２４００回繰り返される。このような多数回を繰り返すことで、１回あたりの照射光１０１１０の光量が少なくても、十分な光量を確保することが可能である。一方、フレーム駆動パターンＣ２２６００を１２個のフレーム単位駆動パターンＣ２２６１０に分割することで、１回あたりのフレーム単位駆動パターンＣ２２６１０に必要な時間が短くなり、パケット１から６の見かけ上の撮像タイミングを同時化できる。そして、フレーム単位駆動パターンＣ２２６１０を１２回繰り返すことで、対象物１０１０１が移動することによるブレは、パケット１から６に均等に発生することで、対象物１０１０１が移動することによる距離演算時のデータ化け等の副作用を抑制することが可能となる。
【0164】
図２７に、フレーム駆動パターンＣ２２６００の簡易タイミングチャートを示す。フレーム駆動パターンＣ２２６００は、図２９と、図３０と、に示すパケット生成パターンA２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、から生成される。パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６は、複数の第１のパケット生成符号の具体例であり、図２７に示すように、１回の発光パルスに対し、複数回の露光パルスを生成する駆動である。一方、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６は、複数の第２のパケット符号化の具体例であり、図２７に示すように、複数回の発光パルスに対し、１回の露光パルスを生成する駆動である。制御部１０１０６は、フレーム内で、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、の切り替えを行っている。図２８に、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、の切り替え部分を拡大した図を示す。図２６に示すパケット１単位駆動パターンＡ２２６３０と、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１と、のタイミングチャートを示す。パケット１単位駆動パターンＡ２２６３０は、図２９に示すパケット生成パターンA２２９００から生成され、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、図３０に示すパケット生成パターンＢ２３０００から生成される。パケット１単位駆動パターンＡ２２６３０は、１回の発光パルスに対し、複数回の露光パルスを生成する駆動であり、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、複数回の発光パルスに対し、１回の露光パルスを生成する駆動であり、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、の切り替えを行っている個所となる。
【0165】
また、パケット１単位駆動パターンＡ２２６３０のタイミングチャート２２８００と、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１のタイミングチャート２２８０１と、の時間を合わせて記載したパケット１単位駆動パターンＢ１０４５１のタイミングチャートが２２８０２である。ここで、パケット生成パターンＡ２２９００から生成されたパケット１単位駆動パターンＡ２２６３０のパケット１露光パルス１０１２１と、パケット生成パターンＢから生成されたパケット１単位駆動パターンＢ１０４５１の発光パルス１０１２０と、は時間反転した関係になっている。例えば、パケット１単位駆動パターンＡ２２６３０のパケット１露光パルス１０１２１の露光パルス２２８０３と、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１の発光パルス１０１２０の発光パルス２２８０４と、が対応しており、パケット１単位駆動パターンＡ２２６３０のパケット１露光パルス１０１２１の露光パルス２２８０５と、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１の発光パルス１０１２０の発光パルス２２８０６と、が対応している。このように、パケット１単位駆動パターンＡ２２６３０のと、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１と、が時間反転した関係となるように、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、を使用することにより、フレーム内で、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、を切り替えることを可能にしている。
【0166】
図２９は、実施の形態２に係わる、光源部１０１０２を制御する発光パルス１０１２０と、固体撮像部１０１０５を制御するパケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６と、排出駆動パルス１０１２７を生成するために、制御部１０１０６に与えられるパケット生成パターンＡ２２９００を示す図である。図２９に示すように、パケット生成パターンＡ２２９００は、区間番号１０６０１が、０から３０までの３１区間に分割されており、区間番号１０６０１ごとに、“０”または“１”の値が決められており、発光パルス１０１２０と、露光パルス１０１２１から１０１２６の駆動を制御するための情報である。ここで、区間番号１０６０１は、測距範囲を分割した複数の距離区間（単位区間とも呼ぶ）に付与された連番である。また、パケット生成パターンＡ２２９００は、制御部１０１０６が内部のメモリに予め記憶していてもよいし、外部から動的に取得して内部のメモリに格納してもよい。
【0167】
区間番号１０６０１と、パケット生成パターンＡ２２９００は制御バスを経由して、パルス生成部１０１０７に送られ、パルス生成部１０１０７は、区間番号１０６０１と、パケット１から６の発光パルスと、露光パルスと、からパケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６を生成する。なお、図２９に示す、パケット生成パターンＡ２２９００は一例であり、パケット生成パターンＡ２２９００をこれに限定するものではない。
【0168】
図３１から図３６は、実施の形態２に係わるパケット１単位駆動パターンＡ１０４３１からパケット６単位駆動パターンＡ１０４３６を示すタイミングチャートである。図３１から図３６に示すように、パルス生成部１０１０７は、単位区間（１０ｎｓ）ごとに区間番号１０６０１を０から７９の８０区間切り替えて、区間番号１０６０１ごとに、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、を制御することで、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６を生成する。パルス生成部１０１０７の区間番号１０６０１を、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１の最大値（３０）の２倍以上の値（７９）にしているのは、照射光１０１１０が測距範囲外（区間番号１０６０１の最大値より大きい区間番号）に位置する対象物１０１０１からの反射光１０１１１を受光しないようにするためである。このため、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１に存在しない区間番号においては、発光パルス１０１２０をＬｏｗレベル、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６をＬｏｗレベル、排出駆動パルス１０１２７をＨｉｇｈレベルとしたパルスが生成される。このように、固体撮像部１０１０５を
制御することで、撮像露光時間に相当するフレーム単位駆動パターンＣ２２６１０の１２回の繰り返しに必要な時間は、単位区間１０ｎｓ×区間番号の数８０×パケット単位駆動パターン繰り返し回数３００回×パケット数６個×フレーム単位駆動パターン繰り返し回数１２回＝１７．２８ｍｓとなる。なお、この単位区間は、照射光１０１１０とパケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６のパルス幅が同じであることを規定するもので、パルス幅を１０ｎｓに限定するものではない。
制御することで、撮像露光時間に相当するフレーム単位駆動パターンＣ２２６１０の１２回の繰り返しに必要な時間は、単位区間１０ｎｓ×区間番号の数８０×パケット単位駆動パターン繰り返し回数３００回×パケット数６個×フレーム単位駆動パターン繰り返し回数１２回＝１７．２８ｍｓとなる。なお、この単位区間は、照射光１０１１０とパケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６のパルス幅が同じであることを規定するもので、パルス幅を１０ｎｓに限定するものではない。
【0169】
以下に、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が存在する区間番号が０から３０の、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６と、排出駆動パルス１０１２７と、の制御方法について説明する。
【0170】
図３１は、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット１露光パルス１０１２１は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット１露光パルス１０１２１と論理が反転したパルスが生成される。
【0171】
図３２は、パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット２の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット２の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット２露光パルス１０１２２は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット２の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット２の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット２の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット２の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット２露光パルス１０１２２と論理が反転したパルスが生成される。
【0172】
図３３は、パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット３の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット３の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット３露光パルス１０１２３は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット３の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット３の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット３の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生
成パターンＡ２２９００のパケット３の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット３露光パルス１０１２３と論理が反転したパルスが生成される。
成パターンＡ２２９００のパケット３の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット３露光パルス１０１２３と論理が反転したパルスが生成される。
【0173】
図３４は、パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット４露光パルス１０１２４は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット５露光パルス１０１２５と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット４露光パルス１０１２４と論理が反転したパルスが生成される。
【0174】
図３５は、パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット５露光パルス１０１２５は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット６露光パルス１０１２６と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット５露光パルス１０１２５と論理が反転したパルスが生成される。
【0175】
図３６は、パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６を示すタイミングチャートである。発光パルス１０１２０は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６の発光パルスが“１”のときにＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６の発光パルスが“０”のときにＬｏｗレベル、として生成される。パケット６露光パルス１０１２６は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６の露光パルスが、“１”の場合はＨｉｇｈレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６の露光パルスが、“０”の場合はＬｏｗレベル、として生成され、パケット１露光パルス１０１２１と、パケット２露光パルス１０１２２と、パケット３露光パルス１０１２３と、パケット４露光パルス１０１２４と、パケット５露光パルス１０１２５と、はすべての区間においてＬｏｗレベルとして生成される。また、排出駆動パルス１０１２７は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６の露光パルスが、“１”の場合はＬｏｗレベル、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６の露光パルスが、“０”の場合はＨｉｇｈレベルとして、パケット６露光パルス１０１２６と論理が反転したパルスが生成される。
【0176】
図３０に示すパケット生成パターンＢ２３０００は、パケット生成パターンＡ２２９００の露光パルスをパケット生成パターンＢの発光パルスとして時間反転したものであり、パケット生成パターンＡ２２９００の発光パルスをパケット生成パターンＢの露光パルスとして時間反転したものである。なお、時間反転とは、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１をＫとしたときに、パケット生成パターンＢの区間番号１０６０１が、３０―Ｋ から算出される区間に対応することを意味し、パケット生成パターンＡ
２２９００の区間番号１０６０１が０の時間反転は、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１の３０となり、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が１の時間反転は、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１の２９となる。なお、３０は、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１の最大値である。
２２９００の区間番号１０６０１が０の時間反転は、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１の３０となり、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が１の時間反転は、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１の２９となる。なお、３０は、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１の最大値である。
【0177】
以上より、パケット生成パターンＢ２３０００は、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１の全てにおいて、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１がＫの発光パルスと、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が３０―Ｋの露光パルスと、が全パケットで一致し、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１がＫの露光パルスと、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が３０―Ｋの発光パルスと、が全パケットで一致するように作成している。
【0178】
なお、図３０のパケット生成パターンＢ２３０００から、図３７から図４２に示す、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６と、排出駆動パルス１０１２７と、を作成する方法については、図２９とのパケット生成パターンＡ２２９００から、図３１から図３６に示す、発光パルス１０１２０と、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６と、排出駆動パルス１０１２７と、を作成する方法と同じため、説明は割愛する。
【0179】
なお、実施の形態２に係わる固体撮像部１０１０５の撮像データ読み出し１０４２０のタイミングについては、図２１と同様でよい。
【0180】
図４３は、実施の形態２に係わる距離演算部２２５０８の構成を示す図である。図４３に示すように、距離演算部２２５０８は、制御部１０１０６から制御バスを経由して制御される、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６と、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０と、を有しており、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６の選択を行う選択回路１２１０７と、固体撮像部出力信号１０１３０と選択回路１２１０７の出力信号との除算を行う除算器１２１０８と、除算器１２１０８の出力信号を画素アドレスごとに同時化を行う同時化部（Ｂ）１２１０９と、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６の最小値を検出する最小値検出器１２１１１と、最小値検出器出力信号１２１２７とパケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６との乗算を行う乗算器１２１１２と、固体撮像部出力信号１０１３０を画素アドレスごとに同時化を行う同時化部（Ａ）１２１１０と、同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と乗算器出力信号１２１３１から１２１３６との減算を行う減算器１２１１３と、減算信号１２１５１から１２１５６の最大値と最小値を検出する最大・最小検出器１２１１４と、最大・最小検出器の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８との平均値を算出し、閾値信号１２１６０を生成する平均値算出器１２１１５と、減算信号１２１５１から１２１５６と閾値信号１２１６０との比較を行う比較器１２１０２、および、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０から構成されている。
【0181】
次に、距離演算部２２５０８の動作を説明する。なお、固体撮像部出力信号１０１３０のパケット１から６の信号値には、反射光１０１１１が含まれていないパケットが１個以上存在し、反射光１０１１１が含まれているパケットが１個以上存在することを前提に説明する。この制約の実現方法については、図４４で説明する。
【0182】
固体撮像部出力信号１０１３０は、同時化部（Ａ）１２１１０で、画素アドレスごとに、パケット１から６の信号値が同時化され、同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６が生成される。また、固体撮像部出力信号１０１３０は、パケット１から６の信号値ごとにパケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６がＨｉｇｈレベルにな
る回数が異なっているため、パケット１から６の信号値に含まれる背景光反射光１０１４２の量をそろえるために、パケット１から６の信号値ごとに、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６を選択回路１２１０７で選択して、除算器１２１０８で除算され、同時化部（Ｂ）１２１０９に入力される。なお、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６の生成方法については、図４４で説明する。同時化部（Ｂ）１２１０９は、画素アドレスごとに、除算器１２１０８の出力信号の同時化を行い、最小値検出器１２１１１へ出力する。最小値検出器１２１１１は、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６の最小値を検出することで、背景光反射光１０１４２の光量に対応した信号値の推定を行い、最小値検出器出力信号１２１２７を生成する。最小値検出器出力信号１２１２７は、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６と、乗算器１２１１２で乗算され、パケット１から６の信号値ごとに含まれる背景光反射光１０１４２の光量に対応した信号値である乗算器出力信号１２１３１から１２１３６が生成される。同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と、乗算器出力信号１２１３１から１２１３６と、を減算器１２１１３で減算することで、パケット１から６の信号値に含まれている背景光反射光１０１４２成分を除去した、減算信号１２１５１から１２１５６を生成する。最大・最小検出器１２１１４で、減算信号１２１５１から１２１５６の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８を生成する。ここで、パケット１から６の信号値には、反射光１０１１１が含まれていないパケットが１個以上存在し、反射光１０１１１が含まれているパケットが１個以上存在するため、最大値信号１２１５７は、反射光１０１１１の光量に対応した信号値であり、最小値信号１２１５８は、黒レベルの値である。最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８の平均値を平均値算出器１２１１５で生成することで、反射光１０１１１が含まれているパケットと、反射光１０１１１が含まれていないパケットと、を検出するための閾値となる、閾値信号１２１６０を生成する。この、最大値信号１２１５７と、最小値信号１２１５８と、の平均値である閾値信号１２１６０と、減算信号１２１５１から１２１５６と、を比較器１２１０２で比較することで、光電変換画素１０２０１や、ＦＤＡ１０２１１から１０２１６などの暗電流によるばらつきや、光ショットノイズの影響を軽減し、反射光１０１１１が含まれている減算信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“１”に、反射光１０１１１が含まれていない減算信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“０”に、することが可能である。このため、比較器出力信号１２１６１から１２１６６をビット連結した撮像符号１２１２０は、反射光１０１１１が含まれているパケットを示したものとなる。そして、撮像符号１２１２０は、リードアドレスとして、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０のアクセスに使用され、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０のリードデータが区間番号信号１０１３１として出力される。なお、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値は、制御部１０１０６から制御バス経由で設定され、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０に設定する初期値の生成方法については、図４４で説明する。
る回数が異なっているため、パケット１から６の信号値に含まれる背景光反射光１０１４２の量をそろえるために、パケット１から６の信号値ごとに、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６を選択回路１２１０７で選択して、除算器１２１０８で除算され、同時化部（Ｂ）１２１０９に入力される。なお、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６の生成方法については、図４４で説明する。同時化部（Ｂ）１２１０９は、画素アドレスごとに、除算器１２１０８の出力信号の同時化を行い、最小値検出器１２１１１へ出力する。最小値検出器１２１１１は、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６の最小値を検出することで、背景光反射光１０１４２の光量に対応した信号値の推定を行い、最小値検出器出力信号１２１２７を生成する。最小値検出器出力信号１２１２７は、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６と、乗算器１２１１２で乗算され、パケット１から６の信号値ごとに含まれる背景光反射光１０１４２の光量に対応した信号値である乗算器出力信号１２１３１から１２１３６が生成される。同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と、乗算器出力信号１２１３１から１２１３６と、を減算器１２１１３で減算することで、パケット１から６の信号値に含まれている背景光反射光１０１４２成分を除去した、減算信号１２１５１から１２１５６を生成する。最大・最小検出器１２１１４で、減算信号１２１５１から１２１５６の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８を生成する。ここで、パケット１から６の信号値には、反射光１０１１１が含まれていないパケットが１個以上存在し、反射光１０１１１が含まれているパケットが１個以上存在するため、最大値信号１２１５７は、反射光１０１１１の光量に対応した信号値であり、最小値信号１２１５８は、黒レベルの値である。最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８の平均値を平均値算出器１２１１５で生成することで、反射光１０１１１が含まれているパケットと、反射光１０１１１が含まれていないパケットと、を検出するための閾値となる、閾値信号１２１６０を生成する。この、最大値信号１２１５７と、最小値信号１２１５８と、の平均値である閾値信号１２１６０と、減算信号１２１５１から１２１５６と、を比較器１２１０２で比較することで、光電変換画素１０２０１や、ＦＤＡ１０２１１から１０２１６などの暗電流によるばらつきや、光ショットノイズの影響を軽減し、反射光１０１１１が含まれている減算信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“１”に、反射光１０１１１が含まれていない減算信号１２１５１から１２１５６の比較器１２１０２の結果を“０”に、することが可能である。このため、比較器出力信号１２１６１から１２１６６をビット連結した撮像符号１２１２０は、反射光１０１１１が含まれているパケットを示したものとなる。そして、撮像符号１２１２０は、リードアドレスとして、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０のアクセスに使用され、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０のリードデータが区間番号信号１０１３１として出力される。なお、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値は、制御部１０１０６から制御バス経由で設定され、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０に設定する初期値の生成方法については、図４４で説明する。
【0183】
図４４は、実施の形態２に係わるメモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値の生成方法を示した図である。同図の上段は、図２９に示したパケット生成パターンＡ２２９００、独立符号Ａ２４４００および隣接符号Ａ２４４０１を示す。また、同図下段は、メモリ２４３８０つまりＬＵＴを示す。図４５は、実施の形態２に係わるメモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値の生成方法を示した図である。同図の上段は、図３０に示したパケット生成パターンＢ２３０００、独立符号Ｂ２４５００および隣接符号Ｂ２４５０１を示す。また、同図下段は、メモリ２４３８０つまりＬＵＴを示す。なお、パケット生成パターンＡ２２９００から生成したテーブル２４４１０と、パケット生成パターンＢ２３０００から生成したテーブル２４５１０と、は同じになる。このため、図４４に示すパケット生成パターンＡ２２９００からのメモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値の生成、または、図４５に示すパケット生成パターンＢ２３０００からのメモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値の生成、のどちから一方を実施すればよい。
【0184】
図４４の上段の独立符号Ａ２４４００は、パケット生成パターンＡ２２９００、のパケット１から６の露光パルスを単位区間ごとに、ｎビット（ここではｎ＝６）の２進数として、制御部１０１０６によって生成される第1独立符号である。また、図４５の上段の独立符号Ｂ２４５００は、パケット生成パターンＢ２３０００、のパケット１から６の発光パルスを単位区間ごとに、ｎビット（ここではｎ＝６）の２進数として、制御部１０１０６によって生成される第２独立符号である。図４４は３０個の第１独立符号があり、第１独立符号のそれぞれは、原則として他のいずれの第１独立符号とも異なる。また、図４５も３０個の第２独立符号があり、第２独立符号のそれぞれは、原則として他のいずれの第２独立符号とも異なる。上記の第１撮像符号がいずれかの第１独立符号に一致する場合、当該画素の距離値は、対応する単位区間（距離区間）が示す距離になる。
【0185】
一方、上記の第２撮像符号がいずれかの第２独立符号（つまり独立符号Ｂ２４５００）に一致する場合、当該画素の距離値は、対応する単位区間を反転した単位区間番号（距離区間）が示す距離になる。
【0186】
また、図４４と図４５の例では、反転した関係にある２つ単位区間に対応する第１独立符号および第２独立符号は同じビットパターンを有するように設定されている。これにより1フレーム内で第１のパケット生成符号と第２のパケット生成符号と混在を容易にし、切り換えを容易にする。また、第１撮像符号および第２撮像符号を対応する距離区間を特定する処理において、距離演算部における処理の一部を共通化するためである。
【0187】
隣接符号Ａ２４４０１は、第１隣接符号の具体例であり、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の各ビットの論理和で得られる符号である。隣接符号Ａ２４４０１は、例えば、制御部１０１０６によって隣接する２個の単位区間に対応する２つ第１独立符号の各ビットの論理和により生成される。
【0188】
隣接符号Ｂ２４５０１は、第２隣接符号の具体例であり、隣接する２個の単位区間に対応する２つ第２独立符号の各ビットの論理和で得られる符号である。隣接符号Ｂ２４５０１は、例えば、制御部１０１０６によって隣接する２個の単位区間に対応する２つ第２独立符号の各ビットの論理和により生成される。
【0189】
上記の第１撮像符号といずれかの第１隣接符号とが一致する場合、一致する第１隣接符号に対応する２つの単位区間の中間的な距離が、画素の距離値となる。
【0190】
一方、上記の第２撮像符号がいずれかの第２隣接符号に一致する場合、当該画素の距離値は、対応する単位区間を反転した単位区間番号（距離区間）が示す距離になる。
【0191】
図４４に示すように、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値は、光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５とを制御する、パケット生成パターンＡ２２９００から生成される。
【0192】
はじめに、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１から６の露光回数２４４３１から２４４３６の算出方法について説明する。パケット１から６の信号値に含まれる、背景光反射光１０１４２の量は、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６をＨｉｇｈレベルにする回数（露光回数）に比例する。このため、制御部１０１０６は、パケット１から６の露光パルスごとに、すべての区間番号１０６０１において、パケット１から６の露光パルスが“１”である区間の数を算出することで、パケット１から６の露光回数２４４３１から２４４３６を生成する。
【0193】
次に、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値の生成方法について説明する。制御部１０１０６は、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１露光パルスをビット０、パケ
ット生成パターンＡ２２９００のパケット２露光パルスをビット１、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット３露光パルスをビット２、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４露光パルスをビット３、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５露光パルスをビット４、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６露光パルスをビット５、とみなした６ビットの２進数として、独立符号Ａ２４４００を生成する。例えば、２４４２１の区間番号１０６０１が７の独立符号Ａ２４４２０は、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット１露光パルスの“０”をビット０、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット２露光パルスの“０”をビット１、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット３露光パルスの“０”をビット２、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット４露光パルスの“０”をビット３、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット５露光パルスの“１”をビット４、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット６露光パルスの“０”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“１０”となる。
ット生成パターンＡ２２９００のパケット２露光パルスをビット１、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット３露光パルスをビット２、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット４露光パルスをビット３、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット５露光パルスをビット４、パケット生成パターンＡ２２９００のパケット６露光パルスをビット５、とみなした６ビットの２進数として、独立符号Ａ２４４００を生成する。例えば、２４４２１の区間番号１０６０１が７の独立符号Ａ２４４２０は、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット１露光パルスの“０”をビット０、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット２露光パルスの“０”をビット１、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット３露光パルスの“０”をビット２、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット４露光パルスの“０”をビット３、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット５露光パルスの“１”をビット４、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が７のパケット６露光パルスの“０”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“１０”となる。
【0194】
また、制御部１０１０６は、隣接する２個の区間の独立符号Ａ２４４００のビットごとの論理和演算により、隣接符号Ａ２４４０１を生成する。例えば、２４４２４の区間番号１０６０１が２４と２５の隣接している箇所の隣接符号Ａ２４４２３は、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット０の値“１”と、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット０の値“０”と、の論理和演算結果“１”をビット０、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット１の値“１”と、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット１の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット１、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット２の値“０”と、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット２の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット２、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット３の値“０”と、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット３の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット３、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット４の値“０”と、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット４の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット４、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２４の独立符号のビット５の値“１”と、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が２５の独立符号のビット５の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“３３”となる。ここで、独立符号Ａ２４４００は、１個の区間番号のみに反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、隣接符号Ａ２４４０１は、２個の隣接する区間番号にまたがって反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、パケット生成パターンＡ２２９００に基づいて、区間番号ごとの撮像符号１２１２０を推定したものである。
【0195】
以上より、独立符号Ａ２４４００、および、隣接符号Ａ２４４０１をアドレスとして、独立符号Ａ２４４００と隣接符号Ａ２４４０１に対応した区間番号１０６０１をデータとしてメモリ（ＬＵＴ）２４３８０を初期化し、撮像符号１２１２０と、パケット生成パターン識別信号１２１７０と、をアドレスとしてメモリ（ＬＵＴ）２４３８０をリードアクセスすることで、パケット生成パターンＡ２２９００で撮像された画像に対して、撮像符号１２１２０を距離に相当する区間番号へ変換することが可能である。
【0196】
テーブル２４４１０は、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０を初期化するためのデータである
。独立符号Ａ２４４２０は１６進数表記で“１０”のため、テーブル２４４１０の１６進数表記のアドレス“１０”のデータは、独立符号Ａ２４４２０の区間番号２４４２１である７となる。また、隣接符号Ａ２４４２３は１６進数表記で“３３”のため、テーブル２４４１０の１６進数表記のアドレス“３３”のデータは、隣接符号Ａ２４４２３の区間番号２４４２４である２４と２５の平均値２４．５が設定される。これは、隣接符号２４４２３の区間番号２４４２４は、区間番号２４と２５にまたがって、反射光１０１１１が返ってきたことは分かるが、さらに詳細な反射光１０１１１が返ってきたタイミングは分からないため、隣接する２個の区間の中間で、反射光１０１１１が返ってきたとして、２個の隣接する区間番号の平均値を使用することで、最大誤差を区間の半分に抑えることが可能となる。
。独立符号Ａ２４４２０は１６進数表記で“１０”のため、テーブル２４４１０の１６進数表記のアドレス“１０”のデータは、独立符号Ａ２４４２０の区間番号２４４２１である７となる。また、隣接符号Ａ２４４２３は１６進数表記で“３３”のため、テーブル２４４１０の１６進数表記のアドレス“３３”のデータは、隣接符号Ａ２４４２３の区間番号２４４２４である２４と２５の平均値２４．５が設定される。これは、隣接符号２４４２３の区間番号２４４２４は、区間番号２４と２５にまたがって、反射光１０１１１が返ってきたことは分かるが、さらに詳細な反射光１０１１１が返ってきたタイミングは分からないため、隣接する２個の区間の中間で、反射光１０１１１が返ってきたとして、２個の隣接する区間番号の平均値を使用することで、最大誤差を区間の半分に抑えることが可能となる。
【0197】
図４５に示すように、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値は、光源部１０１０２と固体撮像部１０１０５とを制御する、パケット生成パターンＢ２３０００から生成される。
【0198】
はじめに、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット１から６の露光回数２４５３１から２４５３６の算出方法について説明する。パケット１から６の信号値に含まれる、背景光反射光１０１４２の量は、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６をＨｉｇｈレベルにする回数（露光回数）に比例する。このため、制御部１０１０６は、パケット１から６の露光パルスごとに、すべての区間番号１０６０１において、パケット１から６の露光パルスが“１”である区間の数を算出することで、パケット１から６の露光回数である２４５３１から２４５３６を生成する。
【0199】
次に、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０の初期値の生成方法について説明する。制御部１０１０６は、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット１発光パルスをビット０、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット２発光パルスをビット１、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット３発光パルスをビット２、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット４発光パルスをビット３、パケット生成パターンＢ２２９００のパケット５発光パルスをビット４、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット６発光パルスをビット５、とみなした６ビットの２進数として、独立符号Ｂ２４５００を生成する。例えば、２４５２１の区間番号１０６０１が２３の独立符号Ｂ２４５２０は、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が２３のパケット１発光パルスの“０”をビット０、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が２３のパケット２発光パルスの“０”をビット１、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が２３のパケット３発光パルスの“０”をビット２、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が２３のパケット４発光パルスの“０”をビット３、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が２３のパケット５発光パルスの“１”をビット４、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が２３のパケット６発光パルスの“０”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“１０”となる。
【0200】
また、制御部１０１０６は、隣接する２個の区間の独立符号Ｂ２４５００のビットごとの論理和演算により、隣接符号Ｂ２４５０１を生成する。例えば、２４５２４の区間番号１０６０１が５と６の隣接している箇所の隣接符号Ａ２４４２３は、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット０の値“１”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット０の値“０”と、の論理和演算結果“１”をビット０、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット１の値“１”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット１の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット１、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット２の値“０”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット２の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット２、パケット生成パタ
ーンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット３の値“０”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット３の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット３、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット４の値“０”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット４の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット４、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット５の値“１”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット５の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“３３”となる。ここで、独立符号Ｂ２４５００は、１個の区間番号のみに反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、隣接符号Ｂ２４５０１は、２個の隣接する区間番号にまたがって反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、パケット生成パターンＢ２３０００に基づいて、区間番号ごとの撮像符号１２１２０を推定したものである。
ーンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット３の値“０”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット３の値“０”と、の論理和演算結果“０”をビット３、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット４の値“０”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット４の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット４、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が５の独立符号のビット５の値“１”と、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が６の独立符号のビット５の値“１”と、の論理和演算結果“１”をビット５、の６ビットの２進数とみなし、１６進数表記で“３３”となる。ここで、独立符号Ｂ２４５００は、１個の区間番号のみに反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、隣接符号Ｂ２４５０１は、２個の隣接する区間番号にまたがって反射光１０１１１が返ってきたときの、パケット１から６の信号値に反射光１０１１１が含まれているものを“１”、反射光１０１１１が含まれていないものを“０”、としたもので、パケット生成パターンＢ２３０００に基づいて、区間番号ごとの撮像符号１２１２０を推定したものである。
【0201】
以上より、独立符号Ｂ２４５００、および、隣接符号Ｂ２４５０１をアドレスとして、独立符号Ｂ２４５００と隣接符号Ｂ２４５０１に対応した区間番号１０６０１をデータとしてメモリ（ＬＵＴ）２４３８０を初期化し、撮像符号１２１２０をアドレスとしてメモリ（ＬＵＴ）２４３８０をリードアクセスすることで、パケット生成パターンＢ２３０００で撮像された画像に対して、撮像符号１２１２０を距離に相当する区間番号へ変換することが可能である。
【0202】
テーブル２４５１０は、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０を初期化するためのデータセットである。独立符号Ｂ２４５２０は１６進数表記で“１０”のため、テーブル２４５１０の１６進数表記のアドレス“１０”のデータは、パケット生成パターンＢ２３０００において、露光パルスが１である区間番号１０６０１の３０から、独立符号Ｂ２４５２０の区間番号２４５２１である２３を減算した、７となる。また、隣接符号Ｂ２４５２３は１６進数表記で“３３”のため、テーブル２４５１０の１６進数表記のアドレス“３３”のデータは、パケット生成パターンＢ２３０００において、露光パルスが１である区間番号１０６０１の３０から、隣接符号Ｂ２４５２３の区間番号２４５２４である５と６の平均値５．５を減算した、２４．５が設定される。これは、隣接符号Ｂ２４５２３の区間番号２４５２４は、区間番号５と６にまたがって、反射光１０１１１が返ってきたことは分かるが、さらに詳細な反射光１０１１１が返ってきたタイミングは分からないため、隣接する２個の区間の中間で、反射光１０１１１が返ってきたとして、２個の隣接する区間番号の平均値を使用することで、最大誤差を区間の半分に抑えることが可能となる。
【0203】
ここで、制御部１０１０６に与えるパケット生成パターンＡ２２９００、および、パケット生成パターンＢ２３０００の生成方法について説明する。上記のパケット１から６の信号値から生成した撮像符号１２１２０を用いて区間番号を算出するためには、撮像符号１２１２０と区間番号が一対一に対応してなければならない。
【0204】
そのため、パケット生成パターンＡ２２９００は、独立符号Ａ２４４００と、隣接符号Ａ２４４０１と、の値が重複しないように決定し、撮像符号１２１２０と区間番号とを一対一に対応させている。また、パケット生成パターンＢ２３０００も同様に、独立符号Ｂ２４５００と、隣接符号Ｂ２４５０１と、の値が重複しないように決定し、撮像符号１２１２０と区間番号とを一対一に対応させている。なお、フレーム単位でパケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、を切り替えているため、独立符号Ａ２４４００、および、隣接符号Ａ２４４０１と、独立符号Ｂ２４５００、および
、隣接符号Ｂ２４５０１と、は重複してもよい。
、隣接符号Ｂ２４５０１と、は重複してもよい。
【0205】
また、独立符号Ａ２４４００と、隣接符号Ａ２４４０１と、独立符号Ｂ２４５００と、隣接符号Ｂ２４５０１と、は１６進数表記で“００”の値をとならないように、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、を決定している。独立符号Ａ２４４００、隣接符号Ａ２４４０１、独立符号Ｂ２４５００、または、隣接符号Ｂ２４５０１の値が“００”のタイミングで反射光１０１１１が返ってきた場合、パケット１から６の露光パルス１０１２１から１０１２６はＬｏｗレベルのため、パケット１から６の信号値には、反射光１０１１１成分が含まれない。また、対象物１０１０１が区間番号０から３０の測距範囲内に存在しない場合も、パケット１から６の信号値には、反射光１０１１１成分が含まれない。このため、パケット１から６の信号値から、この２つの条件を判別することが不可能なため、独立符号Ａ２４４００と、隣接符号Ａ２４４０１と、独立符号Ｂ２４５００と、隣接符号Ｂ２４５０１と、は１６進数表記で“００”の値とならないように、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、を生成している。また、撮像符号１２１２０が、独立符号Ａ２４４００、隣接符号Ａ２４４０１、独立符号Ｂ２４５００、および、隣接符号Ｂ２４５０１に存在しない“００”と一致した場合に備え、テーブル２４４１０、または、テーブル２４５１０のライトデータ（区間番号）を－１という負の値に設定しておくことで、区間番号を正しく算出できていないことを判別するようにすることが可能である。
【0206】
次に、パケット生成パターンＡ２２９００から生成したテーブル２４４１０と、パケット生成パターンＢ２３０００から生成したテーブル２４５１０と、が同じになる理由について説明する。パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、はパケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が０の露光パルスと、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が３０の発光パルスと、が全パケットで一致するように作成されている。さらに、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号１０６０１が１の露光パルスと、パケット生成パターンＢ２３０００の区間番号１０６０１が２９の発光パルスと、が全パケットで一致するように作成されている。このように、パケット生成パターンＡ２２９００の露光パルスと、パケット生成パターンＢ２３０００の発光パルスと、の区間番号１０６０１が反転するようにする。これにより、独立符号Ａ２４４００と、独立符号Ｂ２４５００と、は区間番号１０６０１が反転した関係になる。また、隣接符号Ａ２４４０１と、隣接符号Ｂ２４５０１と、も区間番号１０６０１が反転した関係になる。そして、テーブル２４４１０のライトデータ（区間番号）は、パケット生成パターンＡ２２９００の区間番号をそのまま使用し、テーブル２４５１０のライトデータ（区間番号）は、パケット生成パターンＢ２３０００の露光パルスが１である最大の区間番号からパケット生成パターンＢ２３０００の区間番号を減算して使用しており、区間番号１０６０１が反転した関係をもとに戻す処理となっており、パケット生成パターンＡ２２９００から生成したテーブル２４４１０と、パケット生成パターンＢ２３０００から生成したテーブル２４５１０と、を一致させることが可能となる。これにより、パケット生成パターンＡ２２９００でＦＤＡ１０２１１から１０２１６に蓄積する電荷と、パケット生成パターンＢ２３０００でＦＤＡ１０２１１から１０２１６に蓄積する電荷と、を区別する必要がなくなるため、ＦＤＡ１０２１１から１０２１６に蓄積した電荷を、パケット生成パターンごとに、読み出す必要がなくなり、１フレームでパケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、を切り替えることが可能となる。
【0207】
図４６は、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６の算出方法について示した図である。パケット生成パターンＡ２２９００のパケット１から６の単位駆動パターン１０４３１から１０４３６のパケット１から６の露光回数２４４３１から２４４３６と、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６の繰り返し回数１
００回と、を乗算し、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット１から６の単位駆動パターン１０４５１から１０４５６のパケット１から６の露光回数２４５３１から２４５３６と、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６の繰り返し回数２００回と、を乗算し、それらを加算して、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６を生成する。これにより、固体撮像部出力信号１０１３０に含まれる背景光反射光１０１４２のパケットごとの露光回数の違いを補正することが可能となる。
００回と、を乗算し、パケット生成パターンＢ２３０００のパケット１から６の単位駆動パターン１０４５１から１０４５６のパケット１から６の露光回数２４５３１から２４５３６と、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６の繰り返し回数２００回と、を乗算し、それらを加算して、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６を生成する。これにより、固体撮像部出力信号１０１３０に含まれる背景光反射光１０１４２のパケットごとの露光回数の違いを補正することが可能となる。
【0208】
図４７は、実施の形態２に係わる距離演算部２２５０８のタイミングチャートである。図中の表記について、「Ｐ１（１１）Ｓｉｇ」～「Ｐ６（１１）Ｓｉｇ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の信号値を示す。
【0209】
「Ｐ１（１１）ＣＴ」～「Ｐ６（１１）ＣＴ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の露光回数を示し、選択回路１２１０７の出力に該当する。
【0210】
「Ｐ１（１１）Ｓｉｇ／ＣＴ１」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の（固体撮像部出力信号１０１３０のパケット１信号値）／（パケット１露光回数）を示し、パケット１同時化Ｂ信号１２１２１に該当する。
【0211】
「ｍｉｎ（１１）」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１同時化Ｂ信号１２１２１からパケット１同時化Ｂ信号１２１２６のうちの最小値を示し、同時化Ｂ最小信号１２１２７に該当する。
【0212】
「ｍｉｎ（１１）×ＣＴ１」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の（同時化Ｂ最小信号１２１２７）×（パケット１露光回数）を示し、パケット１乗算信号１２１３１に該当する。
【0213】
「Ｐ１（１１）Ｓｉｇ－ｍｕｌ」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の（パケット１同時化Ａ信号１２１４１）－（パケット１乗算信号１２１３１）を示し、パケット１減算信号１２１５１に該当する。
【0214】
「ｍｘ（１１）」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１減算信号１２１５１からパケット６減算信号１２１５６のうちの最大値を示し、最大値信号１２１５７に該当する。
【0215】
「ｍｎ（１１）」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１減算信号１２１５１からパケット６減算信号１２１５６のうちの最小値を示し、最小値信号１２１５８に該当する。
【0216】
「ｔｈ（１１）」の表記は、（ｍｘ（１１）＋ｍｎ（１１））／２、つまり画素アドレス１１の画素１０２００の最大値信号１２１５７と最小値信号１２１５８との平均を示し、閾値信号１２１６０に該当する。
【0217】
「Ｐ１（１１）Ｂｉｎ」～「Ｐ６（１１）Ｂｉｎ」の表記は、以下の説明中の、画素アドレス１１の画素１０２００のパケット１から６の符号を示し、画素アドレス１１の画素１０２００の撮像符号１２１２０に該当する。
【0218】
「Nｄ(１１)」の表記は、画素アドレス１１の画素１０２００の区間番号信号１０１３１に該当する。ここでは、「Nｄ（１１）」等は整数で表される。
【0219】
図４７に示すように、固体撮像部出力信号１０１３０から有効な信号値が出力される前のタイミング１２４００で、制御部１０１０６は、制御バス経由で、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６と、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０と、に値を設定する。なお、パケット１露光回数２４３１０は１１、パケット２露光回数２４３０２は１１、パケット３露光回数２４３０３は１２、パケット４露光回数２４３０４は１１、パケット５露光回数２４３０５は１１、パケット６露光回数２４３０６は１４、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０は、テーブル２４４１０、または、テーブル２４５１０のデータを書き込む。タイミング１２４０１で、固体撮像部出力信号１０１３０から、画素アドレス１１のパケット１から６の信号値が順次送られてくる。送られてきた信号値は、順次、同時化部（Ａ）１２１１０に送られると同時に、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６と除算され、同時化部（Ｂ）１２１０９に送られる。タイミング１２４０２で、同時化部（Ａ）出力信号１２１４１から１２１４６と、同時化部（Ｂ）出力信号１２１２１から１２１２６と、パケット１から６の露光回数２４３０１から２４３０６と、を使って、撮像符号１２１２０を決定する。撮像符号１２１２０をアドレスとして、メモリ（ＬＵＴ）２４３８０のリードアクセスを行い、タイミング１２４０３で画素アドレス１１の距離に対応した区間番号信号１０１３１が出力される。この動作を２次元に配置されたすべての画素１０２００で行うことで、２次元の区間番号をすべて出力する。
【0220】
【0221】
パケット生成パターンＡ２２９００は、図２６と、図２９に示すように、パケット１から６の単位駆動パターンＡ１０４３１から１０４３６は、１フレームあたり、１００回×１２回の１２００回実行される。1回のパケット１単位駆動パターンＡ１０４３１で、１１回の露光を行うため、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１は、１フレームあたり、１１回×１２００回＝１３２００回の露光を行うことになる。１回のパケット２単位駆動パターンＡ１０４３２で、１１回の露光を行うため、パケット２単位駆動パターンＡ１０４３２は、１フレームあたり、１１回１２００回＝１３２００回の露光を行うことになる。１回のパケット３単位駆動パターンＡ１０４３３で、１２回の露光を行うため、パケット３単位駆動パターンＡ１０４３３は、１フレームあたり、１２回×１２００回＝１４４００回の露光を行うことになる。１回のパケット４単位駆動パターンＡ１０４３４で、１１回の露光を行うため、パケット４単位駆動パターンＡ１０４３４は、１フレームあたり、１１回×１２００回＝１３２００回の露光を行うことになる。１回のパケット５単位駆動パターンＡ１０４３５で、１１回の露光を行うため、パケット５単位駆動パターンＡ１０４３５は、１フレームあたり、１１回×１２００回＝１３２００回の露光を行うことになる。１回のパケット６単位駆動パターンＡ１０４３６で、１４回の露光を行うため、パケット６単位駆動パターンＡ１０４３６は、１フレームあたり、１４回×１２００回＝１６８００回の露光を行うことになる。
【0222】
パケット生成パターンＢ２３０００は、図２６と、図３０に示すように、１回のパケット１単位駆動パターンＢ１０４５１で、１回の露光を行う。パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、１フレームあたり、２００回×１２回の２４００回実行されるため、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、１フレームあたり、１回×２４００回＝２４００回の露光を行うことになる。なお、パケット２から６の単位駆動パターンＢについても、同様に、１フレームあたり、２４００回の露光が行われるため、１フレーム合計で、２４００回×６パケット分＝１４４００回の露光が行われることになる。このため、１フレーム合計で、１３２００回＋１３２００回＋１４４００回＋１３２００回＋１３２００回＋１６８００回＋１４４００回＝９８４００回の露光が行われることになる。
【0223】
したがって、パケット生成パターンＢ２３０００の方が、パケット生成パターンＡ２２
９００より、露光回数が少ないため、パケット生成パターンＢ２３０００を使用することで、背景光反射光１０１４２による影響を低減できるため、信号値のＳＮを改善することが可能となる。
９００より、露光回数が少ないため、パケット生成パターンＢ２３０００を使用することで、背景光反射光１０１４２による影響を低減できるため、信号値のＳＮを改善することが可能となる。
【0224】
一方、パケット生成パターンＡ２２９００は、図２６と、図２９に示すように、1回のパケット１単位駆動パターンＡ１０４３１で、１回の発光を行う。パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１は、１フレームあたり、１００回×１２回の１２００回実行されるため、パケット１単位駆動パターンＡ１０４３１は、１フレームあたり、１回×１２００回＝１２００回の発光を行うことになる。なお、パケット２から６の単位駆動パターンＡ１０４３２から１０４３６についても、同様に、１フレームあたり、１２００回の発光が行われるため、１フレーム合計で、１２００回×６パケット分＝７２００回の発光が行われることになる。
【0225】
パケット生成パターンＢ２３０００は、図２６と、図３０に示すように、パケット１から６の単位駆動パターンＢ１０４５１から１０４５６は、１フレームあたり、２００回×１２回の２４００回実行される。1回のパケット１単位駆動パターンＢ１０４５１で、１１回の発光を行うため、パケット１単位駆動パターンＢ１０４５１は、１フレームあたり、１１回×２４００回＝２６４００回の発光を行うことになる。１回のパケット２単位駆動パターンＢ１０４５２で、１１回の発光を行うため、パケット２単位駆動パターンＢ１０４５２は、１フレームあたり、１１回×２４００回＝２６４００回の発光を行うことになる。１回のパケット３単位駆動パターンＢ１０４５３で、１２回の発光を行うため、パケット３単位駆動パターンＢ１０４５３は、１フレームあたり、１２回×２４００回＝２８８００回の発光を行うことになる。１回のパケット４単位駆動パターンＢ１０４５４で、１１回の発光を行うため、パケット４単位駆動パターンＢ１０４５４は、１フレームあたり、１１回×２４００回＝２６４００回の発光を行うことになる。１回のパケット５単位駆動パターンＢ１０４５５で、１１回の発光を行うため、パケット５単位駆動パターンＢ１０４５５は、１フレームあたり、１１回×２４００回＝２６４００回の発光を行うことになる。１回のパケット６単位駆動パターンＢ１０４５６で、１４回の発光を行うため、パケット６単位駆動パターンＢ１０４５６は、１フレームあたり、１４回×２４００回＝３３６００回の発光を行うことになる。このため、１フレーム合計で、７２００回＋２６４００回＋２６４００回＋２８８００回＋２６４００回＋２６４００回＋３３６００回＝１７５２００回の発光が行われることになる。
【0226】
したがって、パケット生成パターンＡ２２９００の方が、パケット生成パターンＢ２３０００より、発光回数が少ないため、パケット生成パターンＡ２２９００の繰り返し回数を増やし、パケット生成パターンＢ２３０００の繰り返し回数を減らすことで、消費電力を少なくすることが可能となる。なお、消費電力は、発光回数ではなく、電流計など別手段で測定したものでもよい。
【0227】
以上より、背景光反射光１０１４２が少ない場合は、パケット生成パターンＡ２２９００を使用する割合を多くし、パケット生成パターンＢ２３０００を使用する割合を少なくすることで、消費電力を削減することが可能となる。また、背景光反射光１０１４２が多い場合は、パケット生成パターンＢ２３０００を使用する割合を多くし、パケット生成パターンＡ２２９００を使用する割合を少なくすることで、信号値のＳＮ（測距精度）を確保することが可能となる。
【0228】
これによれば、背景光反射光１０１４２や、消費電力に応じて、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、をフレーム内で切り替え、パケット生成パターンＡ２２９００と、パケット生成パターンＢ２３０００と、を使用する割合を制御することで、消費電力と信号値のＳＮ（測距精度）の最適を実現することができ
る。
る。
【0229】
以上説明してきたように、実施の形態２に係る測距装置は、制御部は、１フレーム内で、複数の第１のパケット生成符号と、複数の第２のパケット生成符号とを切り替える。
【0230】
これによれば、距離区間の特定における精度劣化を抑制することと、消費電力を抑制することとを最適化し、しかも、より細かい粒度での最適化を可能にする。
【0231】
ここで、第１のパケット生成符号のそれぞれは、複数の単位区間を時間的に反転したいずれかの第２のパケット生成符号と同じである。
【0232】
これによれば、複数の第１のパケット生成符号と複数の第２のパケット生成符号との切り換えを１フレーム内で実施することを可能にする。また、同じ単位区間の第１独立符号と第２独立符号を同じビットパターンにすることができ、距離を算出する処理負荷を低減することができる。
【0233】
ここで、前記複数の単位区間の並び順を反転した位置関係にある２つの単位区間に対応する第１独立符号と第２独立符号は同じビットパターンを有していてもよい。
【0234】
これによれば、第１独立符号および第２独立符号の一方の単位区間を対応する距離区間を特定する処理において、距離演算部における処理の一部をさらに共通化することができる。
【0235】
なお、実施の形態１、２では、図２のように１つの画素１０２００がｎ個（ｎは６）の信号電荷蓄積部（ＦＤＡ）を備える構成例を示した。しかし、画素１０２００は１つの信号電荷蓄積部を備える構成であってもよい。この場合、パケットの蓄積動作とその読み出し動作とをｎ回繰り返すことによりｎ種類のパケットを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0236】
本開示に係る測距装置は、周辺環境に依存することなく、遠距離の測定対象物の３次元測定が実現できるため、例えば、人物、建物などの３次元測定に有用である。
【符号の説明】
【0237】
１０１０２ 光源部
１０１０５ 固体撮像部
１０１０６ 制御部
１０１０７ パルス生成部
１０１０８、２２５０８ 距離演算部
１０１２０ 発光パルス
１０１２１ パケット１露光パルス
１０１２２ パケット２露光パルス
１０１２３ パケット３露光パルス
１０１２４ パケット４露光パルス
１０１２５ パケット５露光パルス
１０１２６ パケット６露光パルス
１０１３０ 固体撮像部出力信号
１０１３１ 区間番号信号
１０２０１ 光電変換画素
１０２１１、１０２１２、１０２１３、１０２１４、１０２１５、１０２１６ ＦＤＡ（信号電荷蓄積部）
１０２３１、１０２３２、１０２３３、１０２３４、１０２３５、１０２３６ 出力選
択トランジスタ（信号出力部）
１０６００、２２９００ パケット生成パターンＡ
１０７００、２３０００ パケット生成パターンＢ
１２３００、２４４００ 独立符号Ａ
１２４００、２４５００ 独立符号Ｂ
１２３０１、２４４０１ 隣接符号Ａ
１２４０１、２４５０１ 隣接符号Ｂ
１２２２０ 撮像符号
１０４００ フレーム駆動パターンＡ
１０４０１ フレーム駆動パターンＢ
２２６００ フレーム駆動パターンＣ
１０１０５ 固体撮像部
１０１０６ 制御部
１０１０７ パルス生成部
１０１０８、２２５０８ 距離演算部
１０１２０ 発光パルス
１０１２１ パケット１露光パルス
１０１２２ パケット２露光パルス
１０１２３ パケット３露光パルス
１０１２４ パケット４露光パルス
１０１２５ パケット５露光パルス
１０１２６ パケット６露光パルス
１０１３０ 固体撮像部出力信号
１０１３１ 区間番号信号
１０２０１ 光電変換画素
１０２１１、１０２１２、１０２１３、１０２１４、１０２１５、１０２１６ ＦＤＡ（信号電荷蓄積部）
１０２３１、１０２３２、１０２３３、１０２３４、１０２３５、１０２３６ 出力選
択トランジスタ（信号出力部）
１０６００、２２９００ パケット生成パターンＡ
１０７００、２３０００ パケット生成パターンＢ
１２３００、２４４００ 独立符号Ａ
１２４００、２４５００ 独立符号Ｂ
１２３０１、２４４０１ 隣接符号Ａ
１２４０１、２４５０１ 隣接符号Ｂ
１２２２０ 撮像符号
１０４００ フレーム駆動パターンＡ
１０４０１ フレーム駆動パターンＢ
２２６００ フレーム駆動パターンＣ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】