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(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】P2022183614
(43)【公開日】2022-12-13
(54)【発明の名称】距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法
(51)【国際特許分類】
G01S 7/4863 20200101AFI20221206BHJP
G01S 17/894 20200101ALI20221206BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4863
G01S17/894
G01C3/06 120Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021091029
(22)【出願日】2021-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100139686
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 史朗
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100147267
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 真紀子
(72)【発明者】
【氏名】中込 友洋
(72)【発明者】
【氏名】高橋 聡
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA03
2F112CA12
2F112DA25
2F112DA28
2F112EA03
2F112EA05
2F112FA03
2F112FA07
2F112FA21
2F112FA45
2F112GA01
5J084AA04
5J084AA05
5J084AD01
5J084AD02
5J084BA04
5J084BA20
5J084BA36
5J084BA40
5J084BB02
5J084CA03
5J084CA10
5J084CA20
5J084CA31
5J084CA49
5J084CA67
5J084CA70
5J084EA07
5J084EA11
(57)【要約】
【課題】近距離にある物体までの距離を測定し、且つ、遠距離にある物体の有無を判定することができる距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法を提供する。
【解決手段】光源部と、受光部と、電荷排出部と、距離画像処理部と、を備え、前記距離画像処理部は、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される。
【選択図】図１
【解決手段】光源部と、受光部と、電荷排出部と、距離画像処理部と、を備え、前記距離画像処理部は、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体が存在する測定空間に光パルスを照射する光源部と、
入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子、及び前記電荷を蓄積する三つ以上の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスの照射に同期させた所定のタイミングで前記画素における前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、
前記光電変換素子が発生させた電荷を排出する電荷排出部と、
前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定する距離画像処理部と、
を備え、
前記距離画像処理部は、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、
前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される、
距離画像撮像装置。
入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子、及び前記電荷を蓄積する三つ以上の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスの照射に同期させた所定のタイミングで前記画素における前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、
前記光電変換素子が発生させた電荷を排出する電荷排出部と、
前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定する距離画像処理部と、
を備え、
前記距離画像処理部は、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、
前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される、
距離画像撮像装置。
【請求項2】
前記画素には、四つの前記電荷蓄積部である第１電荷蓄積部、第２電荷蓄積部、第３電荷蓄積部、及び第４電荷蓄積部が設けられ、
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離よりも大きい第２距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第２電荷蓄積部及び前記第３電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第２距離から、前記第２距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部に蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離よりも大きい第２距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第２電荷蓄積部及び前記第３電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第２距離から、前記第２距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部に蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項3】
前記画素には、四つの前記電荷蓄積部である第１電荷蓄積部、第２電荷蓄積部、第３電荷蓄積部、及び第４電荷蓄積部が設けられ、
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離よりも大きい第２距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第２電荷蓄積部及び前記第３電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第２距離から、前記第２距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離よりも大きい第２距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第２電荷蓄積部及び前記第３電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第２距離から、前記第２距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項4】
前記画素には、四つの前記電荷蓄積部である第１電荷蓄積部、第２電荷蓄積部、第３電荷蓄積部、及び第４電荷蓄積部が設けられ、
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離から、前記第１距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第３電荷蓄積部及び前記第４電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第４距離よりも大きい第５距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離から、前記第１距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第３電荷蓄積部及び前記第４電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第４距離よりも大きい第５距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項5】
前記画素には、四つの前記電荷蓄積部である第１電荷蓄積部、第２電荷蓄積部、第３電荷蓄積部、及び第４電荷蓄積部が設けられ、
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
第１距離よりも大きい第２距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第２電荷蓄積部及び前記第３電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第２距離から、前記第２距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第４距離よりも大きい第５距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
第１距離よりも大きい第２距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第２電荷蓄積部及び前記第３電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第２距離から、前記第２距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第４距離よりも大きい第５距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項6】
前記画素には、四つの前記電荷蓄積部である第１電荷蓄積部、第２電荷蓄積部、第３電荷蓄積部、及び第４電荷蓄積部が設けられ、
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離から、前記第１距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第３電荷蓄積部及び前記第４電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第４距離よりも大きい第５距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第５距離よりも大きい第６距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記距離画像処理部は、
第１距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第１距離から、前記第１距離より測長範囲外距離だけ大きい第３距離までの間にある前記被写体に反射した前記反射光が受光される時間に前記排出処理を実施し、
前記第３距離よりも大きい第４距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第３電荷蓄積部及び前記第４電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第４距離よりも大きい第５距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第４電荷蓄積部及び前記第１電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積され、
前記第５距離よりも大きい第６距離にある前記被写体に反射した前記反射光に対応する電荷が、前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に、順に振り分けて蓄積されるように制御する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項7】
前記距離画像処理部は、今回の１フレーム期間に前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、次回の１フレーム期間における前記近距離物体測定処理、前記排出処理、及び、前記遠距離物体測定処理の各々における処理内容を決定する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項8】
前記光源部は、前記測定空間に前記光パルスを均一に照射する面光源と、前記測定空間に前記光パルスを不均一に照射するドット光源とを有し、
前記面光源による照射と前記ドット光源による照射とにおいて、前記ドット光源により照射される光の強度は前記面光源により照射される光の強度よりも大きく、単位面積当たりの光の強度は同等であり、
前記距離画像処理部は、前記面光源による照射と、前記ドット光源による照射とを切り替えて測定を行う、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記面光源による照射と前記ドット光源による照射とにおいて、前記ドット光源により照射される光の強度は前記面光源により照射される光の強度よりも大きく、単位面積当たりの光の強度は同等であり、
前記距離画像処理部は、前記面光源による照射と、前記ドット光源による照射とを切り替えて測定を行う、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項9】
前記距離画像処理部は、前記面光源による照射と前記ドット光源による照射とが、定期的に繰り返されるように制御する、
請求項８に記載の距離画像撮像装置。
請求項８に記載の距離画像撮像装置。
【請求項10】
被写体が存在する測定空間に光パルスを照射する光源部と、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子、及び前記電荷を蓄積する三つ以上の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスの照射に同期させた所定のタイミングで前記画素における前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、前記光電変換素子が発生させた電荷を排出する電荷排出部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定する距離画像処理部と、を備える距離画像撮像装置による距離画像撮像方法であって、
前記距離画像処理部が、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、
前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される、
距離画像撮像方法。
前記距離画像処理部が、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、
前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される、
距離画像撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、物体との距離を計測するための技術として、光パルスの飛行時間を測定する技術がある。このような技術は、タイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ、以下、ＴｏＦという）と呼ばれる。ＴｏＦでは、光の速度が既知であることを利用し、物体に近赤外領域の光パルスを照射する。そして、この光パルスを照射した時刻と、照射した光パルスが物体によって反射してきた反射光を受光した時刻との時間差を測定する。この時間差に基づいて物体との距離を算出する。フォトダイオード（光電変換素子）を用いて距離を測定するための光を検出する測距センサ（ＴｏＦセンサ）が実用化されている。
【0003】
そして、近年では、物体との距離のみではなく、物体を含む二次元の画像における画素ごとの奥行き情報、つまり、物体に対する三次元の情報を得ることができる測距センサが実用化されている。このような測距センサは、距離画像撮像装置ともいわれている。距離画像撮像装置では、フォトダイオードを含む画素がシリコン基板に二次元の行列状に複数配置され、この画素面で物体に反射した反射光を受光する。距離画像撮像装置では、それぞれの画素が受光した光量（電荷）に基づいた光電変換信号を１つの画像分出力することによって、物体を含む二次元の画像と、この画像を構成するそれぞれの画素ごとの距離の情報を得ることができる。例えば、特許文献１には、１つの画素に３つの電荷蓄積部が設けられ、それぞれの電荷蓄積部に蓄積された電荷量に基づいて距離を計算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第４２３５７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ＴｏＦセンサにおいて、近距離にある物体までの距離を測定する場合における測定精度を向上させる場合は、光パルスの照射時間、及び電荷蓄積部に電荷を蓄積させる蓄積時間を短くすることが考えられる。しかし、この場合、測定可能な距離範囲が短くなる。この対策として、測定精度を向上させるような照射時間及び蓄積時間の関係を維持しつつ、測定可能な距離範囲を伸ばすには、電荷蓄積部の数を増やすことが考えられる。しかし、１画素が占める面積の制約から、電荷蓄積部の数には制限があり、近距離にある物体までの測定精度を高めつつ、測定可能な距離範囲を長くすることは困難であった。特に、移動速度が速い移動体に搭載した距離画像撮像装置を用いて、移動体の周囲にある物体までの距離で測定する場合、近距離にある物体までの距離を測定するのみならず、移動体が動くことにより相対的に近づく遠距離にある物体の有無を感知して回避行動をとるなど移動体の制御を行う必要がある。このため、近距離にある物体までの距離を高精度に測定しつつも遠距離にある物体の有無を判定できる距離画像撮像装置が求められている。
【0006】
本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、近距離にある物体までの距離を測定し、且つ、遠距離にある物体の有無を判定することができる距離画像撮像装置、及び距離画像撮像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】
本発明の距離画像撮像装置は、被写体が存在する測定空間に光パルスを照射する光源部と、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子、及び前記電荷を蓄積する三つ以上の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスの照射に同期させた所定のタイミングで前記画素における前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、前記光電変換素子が発生させた電荷を排出する電荷排出部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定する距離画像処理部と、を備え、前記距離画像処理部は、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される。
【0008】
本発明の距離画像撮像方法は、被写体が存在する測定空間に光パルスを照射する光源部と、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子、及び前記電荷を蓄積する三つ以上の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスの照射に同期させた所定のタイミングで前記画素における前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、前記光電変換素子が発生させた電荷を排出する電荷排出部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定する距離画像処理部と、を備える距離画像撮像装置による距離画像撮像方法であって、前記距離画像処理部が、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、前記三つ以上の電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を用いて前記被写体までの測定距離を決定し、前記単位蓄積処理では、前記三つ以上の電荷蓄積部のうちの一部の電荷蓄積部に前記被写体に反射した前記光パルスである反射光に応じた電荷を振り分けて蓄積させる近距離物体測定処理、前記光電変換素子が発生させた電荷を前記電荷排出部が排出する排出処理、前記一部の電荷蓄積部とは異なる電荷蓄積部を含む電荷蓄積部に前記反射光に応じた電荷を蓄積させる遠距離物体測定処理が順に実施される。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、近距離にある物体までの距離を測定し、且つ、遠距離にある物体の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態の距離画像撮像装置１の概略構成を示したブロック図である。
【図2】実施形態の距離画像センサ３２の概略構成を示したブロック図である。
【図3】実施形態の画素３２１の構成の一例を示した回路図である。
【図4】従来の駆動タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図5】第１の実施形態の駆動タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図6】第１の実施形態の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】第２の実施形態の駆動タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図8】第２の実施形態の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】第２の実施形態に係る変形例１の駆動タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図10】第２の実施形態に係る変形例１の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図11】第２の実施形態に係る変形例２の駆動タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図12】第２の実施形態に係る変形例２の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施形態の距離画像撮像装置を、図面を参照しながら説明する。
【0012】
（実施形態の基本的な構成）
まず、実施形態の基本的な構成について説明する。図１は、本発明の実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示したブロック図である。図１に示した構成の距離画像撮像装置１は、光源部２と、受光部３と、距離画像処理部４とを備える。図１には、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象物である被写体ＯＢも併せて示している。
まず、実施形態の基本的な構成について説明する。図１は、本発明の実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示したブロック図である。図１に示した構成の距離画像撮像装置１は、光源部２と、受光部３と、距離画像処理部４とを備える。図１には、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象物である被写体ＯＢも併せて示している。
【0013】
光源部２は、距離画像処理部４からの制御に従って、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象の被写体ＯＢが存在する撮像対象の空間に光パルスＰＯを照射する。光源部２は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）などの面発光型の半導体レーザーモジュールである。光源部２は、光源装置２１と、拡散板２２とを備える。
【0014】
光源装置２１は、被写体ＯＢに照射する光パルスＰＯとなる近赤外の波長帯域（例えば、波長が８５０ｎｍ～９４０ｎｍの波長帯域）のレーザー光を発光する光源である。光源装置２１は、例えば、半導体レーザー発光素子である。光源装置２１は、タイミング制御部４１からの制御に応じて、パルス状のレーザー光を発光する。
【0015】
拡散板２２は、光源装置２１が発光した近赤外の波長帯域のレーザー光を、被写体ＯＢに照射する面の広さに拡散する光学部品である。拡散板２２が拡散したパルス状のレーザー光が、光パルスＰＯとして出射され、被写体ＯＢに照射される。
【0016】
受光部３は、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象の被写体ＯＢによって反射された光パルスＰＯの反射光ＲＬを受光し、受光した反射光ＲＬに応じた画素信号を出力する。受光部３は、レンズ３１と、距離画像センサ３２とを備える。
【0017】
レンズ３１は、入射した反射光ＲＬを距離画像センサ３２に導く光学レンズである。レンズ３１は、入射した反射光ＲＬを距離画像センサ３２側に出射して、距離画像センサ３２の受光領域に備えた画素に受光（入射）させる。
【0018】
距離画像センサ３２は、距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子である。距離画像センサ３２は、二次元の受光領域に複数の画素を備える。距離画像センサ３２のそれぞれの画素の中に、１つの光電変換素子と、この１つの光電変換素子に対応する複数の電荷蓄積部と、それぞれの電荷蓄積部に電荷を振り分ける構成要素とが設けられる。つまり、画素は、複数の電荷蓄積部に電荷を振り分けて蓄積させる振り分け構成の撮像素子である。
【0019】
距離画像センサ３２は、タイミング制御部４１からの制御に応じて、光電変換素子が発生した電荷をそれぞれの電荷蓄積部に振り分ける。また、距離画像センサ３２は、電荷蓄積部に振り分けられた電荷量に応じた画素信号を出力する。距離画像センサ３２には、複数の画素が二次元の行列状に配置されており、それぞれの画素の対応する１フレーム分の画素信号を出力する。
【0020】
距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１を制御し、被写体ＯＢまでの距離を演算する。距離画像処理部４は、タイミング制御部４１と、距離演算部４２と、測定制御部４３と、記憶部４４とを備える。なお、距離画像処理部４の機能部（タイミング制御部４１、距離演算部４２、測定制御部４３、及び記憶部４４）の一部が、距離画像センサ３２に組み込まれていてもよい。
【0021】
タイミング制御部４１は、測定制御部４３の制御に応じて、測定に要する様々な制御信号を出力するタイミングを制御する。ここでの様々な制御信号とは、例えば、光パルスＰＯの照射を制御する信号、反射光ＲＬを複数の電荷蓄積部に振り分けて蓄積させる信号、１フレームあたりの振り分け回数（蓄積回数）を制御する信号などである。振り分け回数とは、電荷蓄積部ＣＳ（図３参照）に電荷を振り分ける処理を繰返す回数である。
【0022】
距離演算部４２は、距離画像センサ３２から出力された画素信号と、後述する（１）式を用いてＴｏＦ距離を算出する。距離演算部４２は、算出したＴｏＦ距離を、補正情報４４０を用いて補正し、補正したＴｏＦ距離を、被写体ＯＢまでの距離（測定距離）とする。補正情報４４０、及び、距離演算部４２が補正情報４４０を用いてＴｏＦ距離を補正する方法については、後で詳しく説明する。
【0023】
測定制御部４３は、タイミング制御部４１を制御する。例えば、測定制御部４３は、１フレームの振り分け回数、及び蓄積時間Ｔａ等を設定し、設定した内容で撮像が行われるようにタイミング制御部４１を制御する。
【0024】
記憶部４４は、記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access read/write Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、または、これらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。
【0025】
このような構成によって、距離画像撮像装置１では、光源部２が被写体ＯＢに照射した近赤外の波長帯域の光パルスＰＯが被写体ＯＢによって反射された反射光ＲＬを受光部３が受光し、距離画像処理部４が、被写体ＯＢとの距離を測定した距離情報を出力する。
【0026】
なお、図１においては、距離画像処理部４を内部に備えた構成の距離画像撮像装置１を示しているが、距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１の外部に備える構成要素であってもよい。
【0027】
次に、距離画像撮像装置１において撮像素子として用いられる距離画像センサ３２の構成について説明する。図２は、実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の概略構成を示したブロック図である。
【0028】
図２に示すように、距離画像センサ３２は、例えば、複数の画素３２１が配置された受光領域３２０と、制御回路３２２と、振り分け動作を有した垂直走査回路３２３と、水平走査回路３２４と、画素信号処理回路３２５とを備える。
【0029】
受光領域３２０は、複数の画素３２１が配置された領域であって、図２では、８行８列に二次元の行列状に配置された例を示している。画素３２１は、受光した光量に応じた電荷を蓄積する。制御回路３２２は、距離画像センサ３２を統括的に制御する。制御回路３２２は、例えば、距離画像処理部４のタイミング制御部４１からの指示に応じて、距離画像センサ３２の構成要素の動作を制御する。なお、距離画像センサ３２に備えた構成要素の制御は、タイミング制御部４１が直接行う構成であってもよく、この場合、制御回路３２２を省略することも可能である。
【0030】
垂直走査回路３２３は、制御回路３２２からの制御に応じて、受光領域３２０に配置された画素３２１を行ごとに制御する回路である。垂直走査回路３２３は、画素３２１の電荷蓄積部ＣＳそれぞれに蓄積された電荷量に応じた電圧信号を画素信号処理回路３２５に出力させる。この場合、垂直走査回路３２３は、光電変換素子により変換された電荷を画素３２１の電荷蓄積部それぞれに振り分ける。つまり、垂直走査回路３２３は、「画素駆動回路」の一例である。
【0031】
画素信号処理回路３２５は、制御回路３２２からの制御に応じて、それぞれの列の画素３２１から対応する垂直信号線に出力された電圧信号に対して、予め定めた信号処理（例えば、ノイズ抑圧処理やＡ／Ｄ変換処理など）を行う回路である。
【0032】
水平走査回路３２４は、制御回路３２２からの制御に応じて、画素信号処理回路３２５から出力される信号を、水平信号線に順次出力させる回路である。これにより、１フレーム分蓄積された電荷量に相当する画素信号が、水平信号線を経由して距離画像処理部４に順次出力される。
【0033】
以下では、画素信号処理回路３２５がＡ／Ｄ変換処理を行い、画素信号がデジタル信号であるものとして説明する。
【0034】
ここで、距離画像センサ３２に備える受光領域３２０内に配置された画素３２１の構成について説明する。図３は、実施形態の距離画像センサ３２の受光領域３２０内に配置された画素３２１の構成の一例を示した回路図である。図３には、受光領域３２０内に配置された複数の画素３２１のうち、１つの画素３２１の構成の一例を示している。この図の例では、画素３２１が４つの画素信号読み出し部を備えた構成の一例である。
【0035】
図３に示すように、画素３２１は、１つの光電変換素子ＰＤと、ドレインゲートトランジスタＧＤと、４つの画素信号読み出し部ＲＵ（画素信号読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４）とを備える。それぞれの画素信号読み出し部ＲＵは、出力端子Ｏから電圧信号を出力する。
【0036】
以下の説明においては、４つの画素信号読み出し部ＲＵ符号の後に、「１」、「２」、「３」または「４」の数字を付与することによって、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵ、を区別する。また、同様に、４つの画素信号読み出し部ＲＵに備えたそれぞれの構成要素も、それぞれの符号の後に数字を付与することによって、それぞれの構成要素を区別して表す。
【0037】
画素信号読み出し部ＲＵのそれぞれは、電荷振り分けゲートトランジスタＧと、フローティングディフュージョンＦＤと、電荷蓄積容量Ｃと、リセットゲートトランジスタＲＴと、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦと、選択ゲートトランジスタＳＬとを備える。それぞれの画素信号読み出し部ＲＵでは、フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとによって電荷蓄積部ＣＳが構成されている。具体的には、画素信号読み出し部ＲＵ１は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１と、フローティングディフュージョンＦＤ１と、電荷蓄積容量Ｃ１と、リセットゲートトランジスタＲＴ１と、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ１と、選択ゲートトランジスタＳＬ１とを備える。画素信号読み出し部ＲＵ１では、フローティングディフュージョンＦＤ１と電荷蓄積容量Ｃ１とによって電荷蓄積部ＣＳ１が構成されている。画素信号読み出し部ＲＵ２～ＲＵ４も同様の構成である。なお、電荷振り分けゲートトランジスタＧの構成は、トランスファー方式に限定されず、フォトゲート方式の電荷振り分けであってもよい。
【0038】
光電変換素子ＰＤは、入射した光を光電変換して電荷を発生させ、発生させた電荷を蓄積する埋め込み型のフォトダイオードである。光電変換素子ＰＤの構造は任意であってよい。光電変換素子ＰＤは、例えば、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接合した構造のＰＮフォトダイオードであってもよいし、Ｐ型半導体とＮ型半導体との間にＩ型半導体を挟んだ構造のＰＩＮフォトダイオードであってもよい。
【0039】
画素３２１では、光電変換素子ＰＤが入射した光を光電変換して発生させた電荷を４つの電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに振り分け、振り分けられた電荷の電荷量に応じたそれぞれの電圧信号を、画素信号処理回路３２５に出力する。
【0040】
距離画像センサ３２に配置される画素の構成は、図３に示したような、４つの画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成に限定されるものではなく、複数の画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成の画素であればよい。つまり、距離画像センサ３２に配置される画素に備える画素信号読み出し部ＲＵ（電荷蓄積部ＣＳ）の数は、２つであってもよいし、３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
【0041】
また、図３に示した構成の画素３２１では、電荷蓄積部ＣＳを、フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとによって構成する一例を示した。しかし、電荷蓄積部ＣＳは、少なくともフローティングディフュージョンＦＤによって構成されればよく、画素３２１が電荷蓄積容量Ｃを備えない構成であってもよい。
【0042】
また、図３に示した構成の画素３２１では、ドレインゲートトランジスタＧＤを備える構成の一例を示したが、これに限定されない。例えば、電荷蓄積部ＣＳに蓄積されずに光電変換素子ＰＤに残っている電荷を破棄する必要がない場合には、ドレインゲートトランジスタＧＤを備えない構成であってもよい。
【0043】
【0044】
図４では、１回の振り分け処理において、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を蓄積させるまでに要する時間を「単位蓄積時間ＵＴ」と表している。「単位蓄積時間ＵＴ」において行われる振り分け処理（単位蓄積処理）を１フレームに相当する蓄積回数だけ繰り返し行った後に、その間に蓄積された電荷量を読み出す処理が行われる。この蓄積された電荷量を読み出す処理が行われる時間を「読み出し期間」と表している。
【0045】
また、図４では、光パルスＰＯを照射するタイミングを「Ｌ」、反射光ＲＬが受光されるタイミングを「Ｒ」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を駆動させるタイミングを「Ｇ１」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を駆動させるタイミングを「Ｇ２」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を駆動させるタイミングを「Ｇ３」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を駆動させるタイミングを「Ｇ４」、駆動信号ＲＳＴＤのタイミングを「ＧＤ」、の項目名でそれぞれ示している。
【0046】
垂直走査回路３２３は、光パルスＰＯの照射に同期させたタイミングで、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に電荷を蓄積させる。図４の例では、光パルスＰＯを照射したタイミングと同じタイミングで電荷蓄積部ＣＳ１に電荷を蓄積させ、電荷蓄積部ＣＳ１に電荷を蓄積させた後、順次、電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４に電荷を蓄積させる。
【0047】
図４の例では、光パルスＰＯが照射された時刻から遅延時間Ｔｄ遅れて反射光ＲＬが距離画像センサ３２に受光される場合のタイミングチャートが示されている。遅延時間Ｔｄに応じて、反射光ＲＬに応じた電荷が電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に振り分けて蓄積される。電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４が電荷を蓄積するタイミングでは、反射光ＲＬが受光されることはなく、背景光などの外光成分に応じた電荷が電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４に蓄積される。
【0048】
具体的に、まず、垂直走査回路３２３は、光パルスＰＯを照射させる。垂直走査回路３２３は照射のタイミングと同じタイミングでドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にするとともに、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１をオフ状態とする。これにより、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１がオン状態に制御されている間に光電変換素子ＰＤにより光電変換された電荷が、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を介して電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される。
【0049】
次に、垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２をオフ状態としたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２をオフ状態にする。これにより、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２がオン状態に制御されている間に光電変換素子ＰＤにより光電変換された電荷が、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を介して電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積される。
【0050】
次に、垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２をオフ状態としたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３をオフ状態にする。これにより、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３がオン状態に制御されている間に光電変換素子ＰＤにより光電変換された電荷は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を介して電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積される。
【0051】
次に、垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ３への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４をオフ状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４をオフ状態としたタイミングでドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態にする。ドレインゲートトランジスタＧＤがオン状態とされることにより、この間に光電変換素子ＰＤにより光電変換された電荷は、電荷蓄積部ＣＳに蓄積されることなく、ドレインゲートトランジスタＧＤを介して破棄される。
【0052】
垂直走査回路３２３は、上述したような駆動を、１フレームに渡って所定の振り分け回数分繰り返し行う。その後、垂直走査回路３２３は、それぞれの電荷蓄積部ＣＳに蓄積され電荷量に応じた電圧信号を出力する。具体的に、垂直走査回路３２３は、選択ゲートトランジスタＳＬ１を所定時間オン状態にすることにより、画素信号読み出し部ＲＵ１を介して電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量に応じた電圧信号を出力端子Ｏ１から出力させる。同様に、垂直走査回路３２３は、順次、選択ゲートトランジスタＳＬ２～ＳＬ４をオン状態とすることにより、電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４に蓄積された電荷量に応じた電圧信号を出力端子Ｏ２～Ｏ４から出力させる。これによって、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された１フレーム分の電荷量に相当する電気信号が距離演算部４２に出力される。
【0053】
なお、上記では、光パルスＰＯが照射されたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１をオン状態とする場合を例に説明した。しかしながらこれに限定されることはない。少なくとも反射光ＲＬに応じた電荷が電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２、又はＣＳ２又はＣＳ３に振り分けて蓄積されるタイミングで光パルスＰＯが照射されればよい。
【0054】
図４では、光パルスＰＯを照射するタイミングと、反射光ＲＬが受光されるタイミングと、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を蓄積させるタイミングとの関係から、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に、反射光ＲＬに応じた電荷量が振り分けられて蓄積される。また、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に外光成分に応じた電荷量が蓄積される。
【0055】
電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に振り分けられる電荷量の配分（振り分け比率）は、光パルスＰＯの照射時刻から反射光ＲＬの受光時刻までの遅延時間Ｔｄに応じた比率となる。距離演算部４２は、この原理を利用して、以下の（１）式により、遅延時間Ｔｄを算出する。（１）式におけるＲは反射光ＲＬの振り分け比率を示す電荷比である。（１）式では、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３のそれぞれに蓄積された外光成分に応じた電荷量が同量であることを前提とする。
【0056】
Ｔｄ＝Ｔｏ×Ｒ …（１）
但し、 Ｒ＝（Ｑ２－Ｑ３）／（Ｑ１＋Ｑ２－２×Ｑ３）
Ｔｏは光パルスＰＯが照射された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量
但し、 Ｒ＝（Ｑ２－Ｑ３）／（Ｑ１＋Ｑ２－２×Ｑ３）
Ｔｏは光パルスＰＯが照射された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量
【0057】
距離演算部４２は、近距離受光画素においては、（１）式で求めた遅延時間Ｔｄに、光速（速度）を乗算させることにより、被写体ＯＢまでの往復の距離を算出する。そして、距離演算部４２は、上記で算出した往復の距離を１／２とすることにより、ＴｏＦ距離を求める。
【0058】
【0059】
図５には、本実施形態の単位蓄積時間ＵＴにおいて行われる振り分け処理（単位蓄積処理）のタイミングチャートが示されている。図５では、図４と同様に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を駆動させるタイミングを「Ｇ１」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を駆動させるタイミングを「Ｇ２」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を駆動させるタイミングを「Ｇ３」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を駆動させるタイミングを「Ｇ４」、駆動信号ＲＳＴＤのタイミングを「ＧＤ」、の項目名でそれぞれ示している。また、ここでは、単位蓄積時間ＵＴの開始時において、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１～Ｇ４のそれぞれがオフ状態であり、ドレインゲートトランジスタＧＤがオン状態とする。
【0060】
本実施形態では、単位蓄積処理において、近距離物体測定処理、排出処理、及び遠距離物体測定処理が、順に実施される。以下、各処理について説明する。
【0061】
まず、近距離物体測定処理について説明する。近距離物体測定処理は、比較的近距離にある物体までの距離を測定する処理であり、従来の駆動タイミングにて画素３２１の電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３を駆動させることにより実施される。
【0062】
具体的に、垂直走査回路３２３は、光パルスＰＯの照射に応じたタイミング、例えば、光パルスＰＯの照射と同じタイミングで、図４と同様に、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にし、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１～Ｇ３を、順次、蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とする。
【0063】
次に、排出処理について説明する。排出処理は、光電変換素子ＰＤが発生させた電荷を排出する処理であり、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態とすることにより実施される。
【0064】
具体的に、垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ３への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、ドレインゲートトランジスタＧＤを、一定時間（この図の例では、ゾーンＺ３に相当する時間）、オン状態とする。
【0065】
次に、遠距離物体測定処理について説明する。遠距離物体測定処理は、遠距離に存在する物体の有無を判定する処理である。遠距離物体測定処理は、排出処理後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４をオン状態とすることにより実施される。
【0066】
具体的に、垂直走査回路３２３は、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にし、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を、一定時間（この図の例では、蓄積時間Ｔｂ）、オン状態とする。その後、垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ４への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態とする。
【0067】
また、この図では、被写体ＯＢまでの距離に応じて、反射光ＲＬが距離画像撮像装置１に到来する時間区間が、ゾーンＺ１～Ｚ４でそれぞれ示されている。ここでは、反射光ＲＬがゾーンＺ１～Ｚ４の何れにおいて受光されたかに応じて、被写体ＯＢまでの距離を第１距離～第４距離まで分類する。
【0068】
第１距離は、ゾーンＺ１に対応する距離である。第１距離に存在する被写体ＯＢに反射した反射光ＲＬはゾーンＺ１にて受光される。第１距離としては、例えば、０（ゼロ）［ｍ］～２．５［ｍ］程度の距離が想定される。
【0069】
第２距離は、ゾーンＺ２に対応する距離である。第２距離は、第１距離よりも大きい距離であり、第２距離に存在する被写体ＯＢに反射した反射光ＲＬはゾーンＺ２にて受光される。第２距離としては、例えば、２．５［ｍ］～５．０［ｍ］程度の距離が想定される。
【0070】
第３距離は、ゾーンＺ３に対応する距離である。第３距離は、第２距離よりも大きい距離であり、第３距離に存在する被写体ＯＢに反射した反射光ＲＬがゾーンＺ３にて受光される。第３距離としては、例えば、５．０［ｍ］～１５．０［ｍ］程度の距離が想定される。
【0071】
第４距離は、ゾーンＺ４に対応する距離である。第４距離は、第３距離よりも大きい距離であり、第４距離に存在する被写体ＯＢに反射した反射光ＲＬがゾーンＺ４において受光される。第４距離として、例えば、１５．０［ｍ］～２５．０［ｍ］程度の距離が想定される。
【0072】
この図の例に示すように画素３２１を駆動した場合、ゾーンＺ１において受光された反射光に応じた電荷は、電荷蓄積部ＣＳ１及び電荷蓄積部ＣＳ２に振り分けられて蓄積される。この場合、電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４に蓄積される電荷が外光成分に相当する。電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷を外光成分として用いる場合、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３とは、電荷蓄積部ＣＳ４の蓄積時間が異なる設定となることがある。その為、Ｔａ/Ｔｂを乗算することで、電荷蓄積部ＣＳ４の蓄積時間に応じた外光成分を導出する必要がある。Ｔａ/Ｔｂを乗算する計算を実行する際に蓄積時間に関係ないノイズ成分を増減（変化）させてしまう可能性がある。このため、外光成分を導出する際に計算を実行する必要がない電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷に基づいて外光成分に相当する電荷を導出することが好ましい。
【0073】
ゾーンＺ２において受光された反射光に応じた電荷は、電荷蓄積部ＣＳ２及び電荷蓄積部ＣＳ３に振り分けられて蓄積される。この場合、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ４に蓄積される電荷が外光成分に相当する。電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷を外光成分として用いる場合、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３とは、電荷蓄積部ＣＳ４の蓄積時間が異なる設定となることがある。その為、Ｔａ/Ｔｂを乗算することで、電荷蓄積部ＣＳ４の蓄積時間に応じた外光成分を導出する必要がある。Ｔａ/Ｔｂを乗算する計算を実行する際に蓄積時間に関係ないノイズ成分を増減（変化）させてしまう可能性がある。このため、外光成分を導出する際に計算を実行する必要がない電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷に基づいて外光成分に相当する電荷を導出することが好ましい。
【0074】
ゾーンＺ３において受光された反射光に応じた電荷は、いずれの電荷蓄積部ＣＳにも蓄積されることなく、排出される。すなわち、ゾーンＺ３に対応する第３距離に存在する被写体ＯＢまでの距離は測定されない。第３距離は、「測長範囲外距離」の一例である。
【0075】
ゾーンＺ４において受光された反射光に応じた電荷は、電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積される。この場合、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３に蓄積される電荷が外光成分に相当する。
【0076】
図５に示す振り分け処理を１フレームに相当する蓄積回数だけ繰り返し行った後に、その間に蓄積された電荷量を読み出す処理が行われる。
【0077】
【0078】
まず、距離画像処理部４は、図５に示す駆動タイミングにて、１フレーム分の電荷蓄積を実施する（ステップＳ１０）。
【0079】
次に、距離画像処理部４は、外光成分に相当する電荷量Ｑｇを算出する（ステップＳ１１）。距離画像処理部４は、例えば、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３のそれぞれに蓄積された電荷量のうち、最も少ない電荷量を、外光成分に相当する電荷量Ｑｇとする。
【0080】
次に、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ４を補正した補正後電荷量Ｑ４＃を算出する（ステップＳ１２）。補正後電荷量Ｑ４＃は、電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ４を、他の電荷蓄積部ＣＳ（電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３）における蓄積時間に相当する電荷量に補正した値である。距離画像処理部４は、以下の（２）式により、補正後電荷量Ｑ４＃を算出する。
【0081】
Ｑ４＃＝Ｔａ／Ｔｂ×Ｑ４ …（２）
但し、 Ｔａは電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔｂは電荷蓄積部ＣＳ４に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
但し、 Ｔａは電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔｂは電荷蓄積部ＣＳ４に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
【0082】
次に、距離画像処理部４は、何れの電荷蓄積部ＣＳに、反射光に相当する電荷量が蓄積されているか判定する（ステップＳ１３）。距離画像処理部４は、ステップＳ１１で算出した電荷量Ｑｇと、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量とを比較する。この場合において、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３については、電荷量Ｑｇと、ＣＳ１～ＣＳ３のそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１～Ｑ３とを比較する。距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ４については、電荷量Ｑｇと、ステップＳ１２で算出した補正後電荷量Ｑ４＃とを比較する。距離画像処理部４は、電荷量Ｑｇよりも多い電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳを、反射光ＲＬに相当する電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳと判定する。
【0083】
電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、距離画像処理部４は、ゾーンＺ１に相当する距離（第１距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ１４）。
【0084】
距離画像処理部４は、ゾーンＺ１に相当する距離（第１距離）に物体がある場合の制御を実施する(ステップＳ１５）。ここでのゾーンＺ１に相当する距離（第１距離）に物体がある制御は、距離画像撮像装置１が搭載される環境に応じて任意に設定される。例えば、距離画像撮像装置１が移動体に搭載されて移動しているような環境においては、近距離に物体が存在している状況にて移動し続けると衝突などの危険が高まる。このため、移動体を緊急停止させる等の処理が実施される。
【0085】
電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、距離画像処理部４は、ゾーンＺ２に相当する距離（第２距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ１６）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ３－Ｑ１）／（Ｑ２＋Ｑ３－２×Ｑ１）である。なお、電荷比Ｒから距離を求めた際、ゾーンに対応するベース距離を加えることで、物体までの距離が確定する。例えば、ゾーンＺ２の場合、ベース距離は２．５［ｍ］である。ゾーンＺ２の場合、上記電荷比Ｒに基づいて算出した距離に、ベース距離２．５［ｍ］を加算した距離が、ゾーンＺ２に存在する被写体ＯＢまでの距離となる。
【0086】
距離画像処理部４は、ゾーンＺ２に相当する距離（第２距離）に物体がある場合の制御を実施する(ステップＳ１７）。ここでのゾーンＺ２に相当する距離（第２距離）に物体がある制御は、距離画像撮像装置１が搭載される環境に応じて任意に設定される。例えば、移動体の進行方向を変更する回避行動などの処理が実施される。
【0087】
電荷蓄積部ＣＳ４に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、距離画像処理部４は、ゾーンＺ４に相当する距離（第４距離）に物体があると判定する（ステップＳ１８）。
【0088】
距離画像処理部４は、ゾーンＺ４に相当する距離（第４距離）に物体がある場合の制御を実施する(ステップＳ１９）。ここでのゾーンＺ４に相当する距離（第４距離）に物体がある制御は、距離画像撮像装置１が搭載される環境に応じて任意に設定される。例えば、移動体の移動速度を低下する等の処理が実施される。
【0089】
なお、上記ではステップＳ１５、Ｓ１７、及びＳ１９のそれぞれに示す処理を、距離画像処理部４が行う場合を例示して説明した。しかしながらこれに限定されることはない。距離画像処理部４は、少なくともステップＳ１４、Ｓ１５、又はＳ１８に示す処理を実行すればよい。例えば、距離画像撮像装置１が搭載された移動体を制御する外部装置が設けられている場合を考える。外部装置は、距離画像撮像装置１と通信可能に接続される。距離画像撮像装置１は、ステップＳ１４、又はＳ１５により算出した物体までの距離を示す情報を外部装置に出力する。或いは、距離画像撮像装置１は、ステップＳＳ１８より判定した物体の有無を示す情報を、外部装置に出力する。外部装置は、距離画像撮像装置１から受信した情報に基づいて、移動体を制御する。
【0090】
以上説明したように、第１の実施形態の距離画像撮像装置１は、光源部２と、受光部３と、ドレインゲートトランジスタＧＤと、距離画像処理部４と、を備える。光源部２は、被写体ＯＢが存在する測定空間に光パルスＰＯを照射する。受光部３は、画素３２１と、垂直走査回路３２３（駆動回路の一例）を備える。垂直走査回路３２３は、光パルスＰＯの照射に同期させた所定のタイミングで画素３２１における電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる。ドレインゲートトランジスタＧＤは、光電変換素子ＰＤが発生させた電荷を排出する。距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量を用いて被写体ＯＢまでの測定距離を決定する。距離画像処理部４は、１フレーム期間に、単位蓄積処理を複数回実施し、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量を用いて被写体ＯＢまでの測定距離を決定する。単位蓄積処理では、近距離物体測定処理、排出処理、及び遠距離物体測定処理が順に実施される。近距離物体測定処理は、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３（電荷蓄積部ＣＳのうちの一部の電荷蓄積部ＣＳ）に、反射光ＲＬに応じた電荷を振り分けて蓄積させる処理である。排出処理は、光電変換素子ＰＤが発生させた電荷を、ドレインゲートトランジスタＧＤが排出する処理である。遠距離物体測定処理は、電荷蓄積部ＣＳ４（一部の電荷蓄積部ＣＳとは異なる電荷蓄積部ＣＳを含む電荷蓄積部ＣＳ）に反射光ＲＬに応じた電荷を蓄積させる処理である。
【0091】
これにより、第１の実施形態の距離画像撮像装置１は、近距離物体測定処理にて近距離にある物体までの距離を測定することができる。また、遠距離物体測定処理にて遠距離にある物体の有無を判定することができる。すなわち、近距離にある物体までの距離を測定し、且つ、遠距離にある物体の有無を判定することが可能である。尚且つ、第１の実施形態に係る距離画像撮像装置１では、近距離物体測定処理を実施した後、遠距離物体測定処理を実施する前に、排出処理を実施する。このため、この間に電荷蓄積部ＣＳに電荷が蓄積されないようにして、遠距離にある物体から反射した反射光に相当する電荷を精度よく蓄積することができる。
【0092】
第１の実施形態では、単位蓄積時間ＵＴにおいて、電荷蓄積部ＣＳに電荷を蓄積させる時間以外のタイミングで余計な電荷が蓄積されることがないように、ドレインゲートトランジスタＧＤがオフ状態となる。これにより、近距離物体までの距離の測定、及び遠距離物体の有無の判定を行わない時間（ゾーンＺ３）において、電荷が蓄積され続けることを回避する。
【0093】
【0094】
図７には、本実施形態の単位蓄積時間ＵＴにおいて行われる振り分け処理（単位蓄積処理）のタイミングチャートが示されている。図７では、図５と同様に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を駆動させるタイミングを「Ｇ１」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を駆動させるタイミングを「Ｇ２」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を駆動させるタイミングを「Ｇ３」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を駆動させるタイミングを「Ｇ４」、駆動信号ＲＳＴＤのタイミングを「ＧＤ」、の項目名でそれぞれ示している。また、ここでは、単位蓄積時間ＵＴの開始時において、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１～Ｇ４のそれぞれがオフ状態であり、ドレインゲートトランジスタＧＤがオン状態であるとする。
【0095】
本実施形態では、遠距離物体測定処理において、物体までの距離を測定する点において、第１の実施形態と相違する。以下では、第１の実施形態と相違する点について説明する。
【0096】
近距離物体測定処理、及び、排出処理については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0097】
本実施形態の遠距離物体測定処理について説明する。遠距離物体測定処理は、遠距離に存在する物体までの距離を判定する処理である。遠距離物体測定処理は、排出処理後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４、及びＧ１を順にオン状態とすることにより実施される。
【0098】
具体的に、垂直走査回路３２３は、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にし、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を、蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４をオフ状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ４への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１をオフ状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ１への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態とする。
【0099】
本実施形態におけるゾーンＺ４に対応する第４距離は、第１の実施形態における第４距離の全範囲、又は一部の範囲である。本実施形態における第４距離は、第１の実施形態における蓄積時間Ｔｂと、本実施形態における、遠距離物体測定処理における電荷振り分けゲートトランジスタＧ４及びＧ１への蓄積時間Ｔａとの関係に応じて、任意に決定されてよい。例えば、本実施形態における第４距離は、１７．５［ｍ］～２０．０［ｍ］程度の距離が想定される。
【0100】
【0101】
ステップＳ２０については、図５のステップＳ１０と同様であるためその説明を省略する。
【0102】
距離画像処理部４は、外光成分に相当する電荷量Ｑｇを算出する（ステップＳ２１）。距離画像処理部４は、例えば、電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量のうち、最も少ない電荷量を、外光成分に相当する電荷量Ｑｇとする。
【0103】
次に、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量Ｑ１を補正した補正後電荷量Ｑ１＃を算出する（ステップＳ２２）。補正後電荷量Ｑ１＃は、電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量Ｑ１を、他の電荷蓄積部ＣＳ（電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４）における蓄積時間に相当する電荷量に補正した値である。距離画像処理部４は、以下の（３）式により、補正後電荷量Ｑ１＃を算出する。
【0104】
Ｑ１＃＝Ｑ１－Ｑｇ…（３）
但し、
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量
なお、（３）式では、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔と遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔（図７におけるＴａ）は同じ値であることを前提とする。
但し、
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量
なお、（３）式では、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔と遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔（図７におけるＴａ）は同じ値であることを前提とする。
【0105】
次に、距離画像処理部４は、何れの電荷蓄積部ＣＳに、反射光に相当する電荷量が蓄積されているか判定する（ステップＳ２３）。距離画像処理部４は、ステップＳ２１で算出した電荷量Ｑｇと、電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量とを比較する。この場合において、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４については、電荷量Ｑｇと、ＣＳ２～ＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ２～Ｑ４とを比較する。距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ１については、電荷量Ｑｇと、ステップＳ２２で算出した補正後電荷量Ｑ１＃とを比較する。距離画像処理部４は、電荷量Ｑｇよりも多い電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳを、反射光に相当する電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳと判定する。
【0106】
電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、距離画像処理部４は、ゾーンＺ１に相当する距離（第１距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ２４）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ２－Ｑ３）／（Ｑ１＃＋Ｑ２－２×Ｑ３）である。
【0107】
ステップＳ２５～２７については、図５のステップＳ１５～１７と同様であるためその説明を省略する。
【0108】
電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、距離画像処理部４は、ゾーンＺ４に相当する距離（第４距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ２８）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ１＃－Ｑ２）／（Ｑ４＋Ｑ１＃－２×Ｑ２）、又は、電荷比Ｒ＝（Ｑ１＃－Ｑ３）／（Ｑ４＋Ｑ１＃－２×Ｑ３）である。なお、電荷比Ｒから距離を求めた際、ゾーンに対応するベース距離を加えることで、物体までの距離が確定する。
【0109】
ステップＳ２９については、図５のステップＳ１９と同様であるためその説明を省略する。
【0110】
以上説明したように、第２の実施形態の距離画像撮像装置１では、遠距離物体測定処理において、電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１（一部の電荷蓄積部ＣＳとは異なる電荷蓄積部ＣＳを含む電荷蓄積部ＣＳ）に反射光ＲＬに応じた電荷を振り分けて蓄積させる。
【0111】
これにより、第２の実施形態の距離画像撮像装置１は、遠距離物体測定処理にて物体までの距離を測定することができる。このため、遠距離にある物体までの距離に応じた処理が可能となる。
【0112】
（第２の実施形態に係る変形例１の駆動タイミング）
ここで、第２の実施形態に係る変形例１の駆動タイミングについて図９を用いて説明する。図９は、第２の実施形態に係る変形例１における画素３２１の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
ここで、第２の実施形態に係る変形例１の駆動タイミングについて図９を用いて説明する。図９は、第２の実施形態に係る変形例１における画素３２１の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
【0113】
図９には、本変形例の単位蓄積時間ＵＴにおいて行われる振り分け処理（単位蓄積処理）のタイミングチャートが示されている。図９では、図５と同様に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を駆動させるタイミングを「Ｇ１」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を駆動させるタイミングを「Ｇ２」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を駆動させるタイミングを「Ｇ３」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を駆動させるタイミングを「Ｇ４」、駆動信号ＲＳＴＤのタイミングを「ＧＤ」、の項目名でそれぞれ示している。また、ここでは、単位蓄積時間ＵＴの開始時において、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１～Ｇ４のそれぞれがオフ状態であり、ドレインゲートトランジスタＧＤがオン状態であるとする。
【0114】
本変形例では、遠距離物体測定処理において、物体までの距離を測定可能な範囲をより大きい範囲とする点において、第２の実施形態と相違する。以下では、第２の実施形態と相違する点について説明する。
【0115】
本変形例では、この図に示すように、ゾーンＺ１～Ｚ４に加えて、ゾーンＺ５が示されている。ゾーンＺ４に対応する第４距離は、第２の実施形態と同様に、例えば、１７．５［ｍ］～２０．０［ｍ］程度の距離である。
【0116】
本変形例では、ゾーンＺ５に対応する距離を、第５距離とする。第５距離に存在する被写体ＯＢに反射した反射光ＲＬはゾーンＺ５にて受光される。第５距離としては、例えば、２０．０［ｍ］～２２．５［ｍ］程度の距離が想定される。
【0117】
近距離物体測定処理、及び、排出処理については、第２の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0118】
本変形例の遠距離物体測定処理について説明する。遠距離物体測定処理は、排出処理後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４、Ｇ１、及びＧ２を順にオン状態とすることにより実施される。
【0119】
具体的に、垂直走査回路３２３は、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にし、第２の実施形態と同様に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４、及びＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１をオフ状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ４への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２をオフ状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ２への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態とする。
【0120】
（第２の実施形態に係る変形例１の処理の流れ）
ここで、第２の実施形態に係る変形例１の処理の流れについて図１０を用いて説明する。図１０は、第２の実施形態に係る変形例１の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
ここで、第２の実施形態に係る変形例１の処理の流れについて図１０を用いて説明する。図１０は、第２の実施形態に係る変形例１の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【0121】
ステップＳ３０については、図５のステップＳ１０と同様であるためその説明を省略する。
【0122】
距離画像処理部４は、外光成分に相当する電荷量Ｑｇを算出する（ステップＳ３１）。距離画像処理部４は、例えば、電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量のうち、最も少ない電荷量を、外光成分に相当する電荷量Ｑｇとする。
【0123】
次に、距離画像処理部４は、補正後電荷量Ｑ１＃、Ｑ２＃を算出する（ステップＳ３２）。補正後電荷量Ｑ１＃は、電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量Ｑ１を、他の電荷蓄積部ＣＳ（電荷蓄積部ＣＳ３～ＣＳ４）における蓄積時間に相当する電荷量に補正した値であり、（３）式により算出される。補正後電荷量Ｑ２＃は、電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量Ｑ２を、他の電荷蓄積部ＣＳ（電荷蓄積部ＣＳ３～ＣＳ４）における蓄積時間に相当する電荷量に補正した値であり、以下の（４）式により算出される。
【0124】
Ｑ２＃＝Ｑ２－Ｑｇ…（４）
但し、
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量
なお、（４）式では、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔と遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔（図９におけるＴａ）は同じ値であることを前提とする。
但し、
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量
なお、（４）式では、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔と遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔（図９におけるＴａ）は同じ値であることを前提とする。
【0125】
次に、距離画像処理部４は、何れの電荷蓄積部ＣＳに、反射光に相当する電荷量が蓄積されているか判定する（ステップＳ３３）。距離画像処理部４は、ステップＳ３１で算出した電荷量Ｑｇと、電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量とを比較する。この場合において、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４については、電荷量Ｑｇと、ＣＳ３及びＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ３及びＱ４とを比較する。距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２については、電荷量Ｑｇと、ステップＳ２２で算出した補正後電荷量Ｑ１＃及びＱ２＃とを比較する。距離画像処理部４は、電荷量Ｑｇよりも多い電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳを、反射光に相当する電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳと判定する。
【0126】
電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、距離画像処理部４は、補正後電荷量Ｑ１＃及びＱ２＃との和（Ｑ１＃＋Ｑ２＃）が閾値Ｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ３４）。
【0127】
閾値Ｔｈは、近距離にある物体からの反射光の強度と、遠距離にある物体からの反射光の強度との境界に相当する電荷量に応じて設定される値である。つまり、和（Ｑ１＃＋Ｑ２＃）が閾値Ｔｈより大きい場合には、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２には、近距離にある物体からの反射光が振り分けて蓄積されたと判定することができる。一方、和（Ｑ１＃＋Ｑ２＃）が閾値Ｔｈ未満である場合には、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２には、遠距離にある物体からの反射光が振り分けて蓄積されたと判定することができる。
【0128】
和（Ｑ１＃＋Ｑ２＃）が閾値Ｔｈより大きい場合、距離画像処理部４は、ゾーンＺ１に相当する距離（第１距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ３５）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ２＃－Ｑ３）／（Ｑ１＃＋Ｑ２＃－２×Ｑ３）である。ステップＳ３６については、図５のステップＳ１５と同様であるためその説明を省略する。
【0129】
一方、和（Ｑ１＃＋Ｑ２＃）が閾値Ｔｈ未満である場合、距離画像処理部４は、ゾーンＺ５に相当する距離（第５距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ３７）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ２＃－Ｑ３）／（Ｑ１＃＋Ｑ２＃－２×Ｑ３）である。ステップＳ３８については、図５のステップＳ１９と同様であるためその説明を省略する。
【0130】
ステップＳ３３において、電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合の処理（ステップＳ３９）については、図５のステップＳ１６と同様であるためその説明を省略する。また、その後処理（ステップＳ４０）については、図５のステップＳ１７と同様であるためその説明を省略する。
【0131】
ステップＳ３３において、電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合の処理（ステップＳ４１）については、図８のステップＳ２８と同様であるためその説明を省略する。また、その後処理（ステップＳ４２）については、図８のステップＳ２９と同様であるためその説明を省略する。
【0132】
以上説明したように、第２の実施形態に係る変形例１の距離画像撮像装置１では、遠距離物体測定処理において、電荷蓄積部ＣＳ４、ＣＳ１、及びＣＳ２（一部の電荷蓄積部ＣＳとは異なる電荷蓄積部ＣＳを含む電荷蓄積部ＣＳ）に反射光ＲＬに応じた電荷を振り分けて蓄積させる。
【0133】
これにより、第２の実施形態に係る変形例１の距離画像撮像装置１は、遠距離物体測定処理にて３タップ構成（電荷蓄積部ＣＳ４、ＣＳ１、及びＣＳ２）にて物体までの距離を測定することができる。このため、遠距離にある物体までの距離について、より遠距離まで測定することができる。
【0134】
（第２の実施形態に係る変形例２の駆動タイミング）
ここで、第２の実施形態に係る変形例２の駆動タイミングについて図１１を用いて説明する。図１１は、第２の実施形態に係る変形例２における画素３２１の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
ここで、第２の実施形態に係る変形例２の駆動タイミングについて図１１を用いて説明する。図１１は、第２の実施形態に係る変形例２における画素３２１の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
【0135】
図１１には、本変形例の単位蓄積時間ＵＴにおいて行われる振り分け処理（単位蓄積処理）のタイミングチャートが示されている。図１１では、図５と同様に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を駆動させるタイミングを「Ｇ１」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ２を駆動させるタイミングを「Ｇ２」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を駆動させるタイミングを「Ｇ３」、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を駆動させるタイミングを「Ｇ４」、駆動信号ＲＳＴＤのタイミングを「ＧＤ」、の項目名でそれぞれ示している。また、ここでは、単位蓄積時間ＵＴの開始時において、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１～Ｇ４のそれぞれがオフ状態であり、ドレインゲートトランジスタＧＤがオン状態であるとする。
【0136】
本変形例では、遠距離物体測定処理において、物体までの距離を測定可能な範囲をより大きい範囲とする点において、第２の実施形態と相違する。以下では、第２の実施形態と相違する点について説明する。
【0137】
本変形例では、この図に示すように、ゾーンＺ２がなく、ゾーンＺ１、Ｚ３～Ｚ５が示されている。本変形例において、ゾーンＺ１に対応する第１距離は、第１の実施形態と同様に、例えば、０（ゼロ）［ｍ］～２．５［ｍ］程度の距離である。
本変形例において、ゾーンＺ３に対応する第３距離は、例えば、２．５［ｍ］～１５．０［ｍ］程度の距離である。
本変形例において、ゾーンＺ４に対応する第４距離は、例えば、１５．０［ｍ］～１７．５［ｍ］程度の距離である。
本変形例において、ゾーンＺ５に対応する第５距離は、例えば、１７．５［ｍ］～２０．０［ｍ］程度の距離である。
本変形例において、ゾーンＺ３に対応する第３距離は、例えば、２．５［ｍ］～１５．０［ｍ］程度の距離である。
本変形例において、ゾーンＺ４に対応する第４距離は、例えば、１５．０［ｍ］～１７．５［ｍ］程度の距離である。
本変形例において、ゾーンＺ５に対応する第５距離は、例えば、１７．５［ｍ］～２０．０［ｍ］程度の距離である。
【0138】
本変形例における近距離物体測定処理について説明する。本変形例では、従来の駆動タイミングにて画素３２１の電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２を駆動させることにより、近距離物体測定処理が実施される。
【0139】
具体的に、垂直走査回路３２３は、光パルスＰＯの照射に応じたタイミング、例えば、光パルスＰＯの照射と同じタイミングで、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にし、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１及びＧ２を、順次、蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とする。
【0140】
本変形例における排出処理は、第１の実施形態の排出処理と同様であるためその説明を省略する。
【0141】
本実施形態における遠距離物体測定処理について説明する。本変形例では、排出処理後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３、Ｇ４、及びＧ１を順次オン状態とすることにより実施される。
【0142】
具体的に、垂直走査回路３２３は、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にし、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を、蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ３をオフ状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ３への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ４をオフ状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ４への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態にする。垂直走査回路３２３は、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１を蓄積時間Ｔａに渡りオン状態とした後に、電荷振り分けゲートトランジスタＧ１をオフ状態とする。垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ１への電荷の蓄積を終了させたタイミングで、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態とする。
【0143】
（第２の実施形態に係る変形例２の処理の流れ）
ここで、第２の実施形態に係る変形例２の処理の流れについて図１２を用いて説明する。図１２は、第２の実施形態に係る変形例２の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
ここで、第２の実施形態に係る変形例２の処理の流れについて図１２を用いて説明する。図１２は、第２の実施形態に係る変形例２の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【0144】
ステップＳ５０については、図５のステップＳ１０と同様であるためその説明を省略する。
【0145】
距離画像処理部４は、外光成分に相当する電荷量Ｑｇを算出する（ステップＳ５１）。距離画像処理部４は、例えば、電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量のうち、最も少ない電荷量を、外光成分に相当する電荷量Ｑｇとする。
【0146】
次に、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量Ｑ１を補正した補正後電荷量Ｑ１＃を算出する（ステップＳ５２）。補正後電荷量Ｑ１＃は、電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量Ｑ１を、他の電荷蓄積部ＣＳ（電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４）における蓄積時間に相当する電荷量に補正した値である。距離画像処理部４は、以下の（５）式により、補正後電荷量Ｑ１＃を算出する。
【0147】
Ｑ１＃＝Ｑ１－Ｑｇ…（５）
但し、
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量
なお、（５）式では、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔と遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔（図１１におけるＴａ）は同じ値であることを前提とする。
但し、
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量
なお、（５）式では、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔と遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔（図１１におけるＴａ）は同じ値であることを前提とする。
【0148】
次に、距離画像処理部４は、何れの電荷蓄積部ＣＳに、反射光に相当する電荷量が蓄積されているか判定する（ステップＳ５３）。距離画像処理部４は、ステップＳ５１で算出した電荷量Ｑｇと、電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量とを比較する。この場合において、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４については、電荷量Ｑｇと、ＣＳ２～ＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ２～Ｑ４とを比較する。距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ１については、電荷量Ｑｇと、ステップＳ５２で算出した補正後電荷量Ｑ１＃とを比較する。距離画像処理部４は、電荷量Ｑｇよりも多い電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳを、反射光に相当する電荷量が蓄積されている電荷蓄積部ＣＳと判定する。
【0149】
電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、ゾーンＺ１に相当する距離（第１距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ５４）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ２－Ｑ３）／（Ｑ１＃＋Ｑ２－２×Ｑ３）である。ステップＳ５５については、図５のステップＳ１５と同様であるためその説明を省略する。
【0150】
電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、ゾーンＺ４に相当する距離（第４距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ５６）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ４－Ｑ２）／（Ｑ３＋Ｑ４－２×Ｑ２）である。ステップＳ５７については、図５のステップＳ１９と同様であるためその説明を省略する。
【0151】
電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１に反射光に相当する電荷が蓄積されていると判定した場合、ゾーンＺ５に相当する距離（第５距離）に物体があると判定し、（１）式を用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ５８）。この場合、（１）式における電荷比Ｒ＝（Ｑ１＃－Ｑ２）／（Ｑ４＋Ｑ１＃－２×Ｑ２）である。ステップＳ５９については、図５のステップＳ１９と同様であるためその説明を省略する。
【0152】
以上説明したように、第２の実施形態に係る変形例２の距離画像撮像装置１では、近距離物体測定処理において、電荷蓄積部ＣＳ１、及びＣＳ２（一部の電荷蓄積部ＣＳ）に反射光ＲＬに応じた電荷を振り分けて蓄積させる。遠距離物体測定処理において、電荷蓄積部ＣＳ３、ＣＳ４、及びＣＳ１（一部の電荷蓄積部ＣＳとは異なる電荷蓄積部ＣＳを含む電荷蓄積部ＣＳ）に反射光ＲＬに応じた電荷を振り分けて蓄積させる。
【0153】
これにより、第２の実施形態に係る変形例２の距離画像撮像装置１は、近距離物体測定処理にて２タップ構成（電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２）にてごく近くにある物体までの距離を測定することができ、遠距離物体測定処理にて３タップ構成（電荷蓄積部ＣＳ３、ＣＳ４及びＣＳ１）にて物体までの距離を測定することができる。このため、図１０のステップＳ３４に示すような分岐処理を実行しなくとも、遠距離にある物体までの距離について、より遠距離まで測定することができる。
【0154】
なお、上述した実施形態では、単位蓄積時間ＵＴにおいて行われる振り分け処理を、１フレームに相当する回数だけ繰り返し実行する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。
【0155】
実施形態の振り分け処理には、所定時間を要する排出処理が含まれていることから、実施形態の振り分け処理を繰り返し実行した場合には、従来の振り分け処理を繰り返し実行する場合と比較して、時間がかかる。このため、１フレームにて実行できる振り分け処理の回数の最大値が、従来と比較して、少なくなる可能性がある。この対策として、１フレームに、実施形態の振り分け処理と、従来の振り分け処理とを、一定の割合で混在させるようにしてもよい。
【0156】
また、ゾーンＺ３における排出処理を実行する時間区間は、距離画像撮像装置１が適用される環境に応じて、任意に設定されてよい。例えば、ゾーンＺ３と第３距離との関係は、ゾーンＺ３が１[ｎｓ]である場合、第３距離は１５[ｃｍ]程度になる。ゾーンＺ３が１００[ｎｓ]である場合、第３距離は１５[ｍ]程度になる。ゾーンＺ３が２００[ｎｓ]である場合、第３距離は３０[ｍ]程度になる。
【0157】
例えば、距離画像撮像装置１が移動体に搭載され、移動する方向に存在する物体との衝突を回避するような目的で利用されるケースを考える。この場合、例えば、時速５０［ｋｍ］程度で走行中の移動体が、遠距離に存在する物体を認識してから０．０３３[秒]後にブレーキをかけるとする。この場合、空走距離が０．５「ｍ」程度となり、路面の状況にもよるが制動距離が１４．１［ｍ］程度となる。すなわち、１５［ｍ］程度離れた距離に物体が存在するか否かを認識することができれば、その物体との衝突を回避することができる。この場合、第３距離の上限値、及び第４距離の下限値は１５［ｍ］に設定される。したがって、ゾーンＺ３は１００[ｎｓ]程度に設定されることとなる。
【0158】
この考え方を、時速７０［ｋｍ］程度で走行中の移動体に適用すると、空走距離が０．６「ｍ」程度となり、制動距離が２７．６［ｍ］程度とり、３０［ｍ］程度離れた距離に物体が存在するか否かを認識することができれば、その物体との衝突を回避することができる。この場合、第３距離の上限値、及び第４距離の下限値は３０［ｍ］に設定される。したがって、ゾーンＺ３は２００[ｎｓ]程度に設定されることとなる。
【0159】
また、上述した少なくとも一つの実施形態において、フレーム単位で単位蓄積処理を繰り返し実施する場合において、今回の１フレーム期間に電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、次回の１フレーム期間における単位蓄積処理の内容（近距離物体測定処理、排出処理、及び、遠距離物体測定処理の各々における処理内容）を決定するようにしてもよい。例えば、距離画像処理部４は、まず、最初のフレームで、第１の実施形態により遠距離に物体が存在するか否かを判定する。遠距離に物体が存在する場合、次のフレームで、第２の実施形態により遠距離に存在する物体までの距離を測定する。遠距離に物体が存在しない場合、次のフレームでも、第１の実施形態により距離に物体が存在するか否かを判定する。これにより、状況に応じて、遠距離に物体が存在する場合と存在しない場合とで、フレームごとに処理内容を変更することができ、状況に応じた対応が可能となる。
【0160】
なお、上述した少なくとも一つの実施形態において、光源部２が、性質の異なる複数の光源装置を備えていてもよい。ここでの複数の光源装置は、少なくとも単位面積当たりに照射される光の強度が異なればよく、任意の光源を用いたものであってよい。光源として、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、レーザー、ＶＣＳＥＬ等を適用することが可能である。
【0161】
面光源は、撮像対象となる空間に均一に光パルスＰＯを照射する。撮像対象となる空間に面光源を照射した場合、空間を均一に照射することができるので、その空間における解像度を高めることができるメリットがある。一方、広範囲に均一に光パルスＰＯを照射する必要がある。このため、レーザー製品における安全性を規定する規格（例えば、ＩＥＣ ６０８２５－１、ＪＩＳ Ｃ６８０２など）に定められた、いわゆるアイセーフの規格を守ろうとすると、照射する光の強度を低くしなければならないというデメリットがある。これは、アイセーフが、単位面積当たりに照射される光の強度で定義される指標であるためである。
【0162】
このため、面光源を用いて照射する光の強度を低く抑えた場合、遠い距離に存在する物体に反射した反射光の強度が弱くなってしまう。このため、１フレームあたりの単位蓄積時間ＵＴにおいて行われる振り分け処理の回数を増やしても、信号（反射光に相当する電荷）が小さく、ノイズに埋もれてしまう可能性が高い。
【0163】
トッド光源は、例えば、所定のドットパターンを持つ光パルスＰＯを照射する等、撮像対象となる空間に均一に光パルスＰＯを照射する。例えば、光源からの光を、コリメーターレンズ等を用いて平行な光にし、並行な光に回折光学素子（ＤＯＥ）を通すことによって、ドットパターンを持つ光を照射することができる。ＤＯＥの一方の面、または両面が回折面であるためである。なお、光源、及び設計を工夫することによって、コリメーターレンズを省略することも可能である（例えば、国際公開第２０２０／０６６９８１号を参照）。
【0164】
なお、上記では、ドットパターンが格子状である場合を例示して説明したが、これに限定されない。ドットパターンは、六方など規則的なパターンでもよいし、ランダム、または疑似ランダムパターンであってもよい。
【0165】
ドット光源を用いて光を照射する場合、空間が不均一に照射されるため空間解像度が低くなる。一方で、ドット光源を用いると、アイセーフにより規定された光強度の範囲内で、面光源よりも、ドット当たりの光の強度を高めることが可能となる。すなわち、単位面積当たりの光強度が同等である場合、面光源よりも、ドット光源の方が、局所的な光強度を高くすることが可能となる。
【0166】
このため、ドット光源を用いると、遠い距離に存在する物体に反射した反射光の強度による信号（反射光に相当する電荷）が、ノイズに埋もれてしまわない程度に大きくすることができる。そして、遠い距離からの反射信号（遠い距離に存在する物体に反射した反射光に相当する電荷）をノイズと分離して、検出することが可能となる。
【0167】
また、測定可能とする距離の範囲に応じて、ドットパターンの密度と強度を調整してもよい。例えば、ドットパターンの密度を高めて面光源に近づけることにより、空間解像度が高くなるように調整する。或いは、アイセーフの規定を考慮して、単位面積当たりの光強度が閾値を超えないように、ドットパターンの密度を低く設定してもよい。
【0168】
また、ドット光源のみを使用してもよいし、面光源とドット光源とを組み合わせて使用してもよい。面光源とドット光源とを組み合わせる場合には、面光源とドット光源とを交互に照射させてもよいし、面光源とドット光源とを併用して同時に照射させてもよい。
【0169】
面光源とドット光源とを交互に照射させる場合、定期的、例えば、１フレーム毎、数フレーム毎、１回の単位蓄積時間ＵＴ毎、或いは、複数回の単位蓄積時間ＵＴ毎に、ドット光源を用いて光パルスを照射し、その他の照射タイミングでは面光源を用いた光パルスの照射を実施する。
【0170】
以上説明したように、実施形態の距離画像撮像装置１では、光源部２が、面光源と、ドット光源とを有する。面光源による照射とドット光源による照射とにおいて、単位面積当たりの光強度は同等である。面光源による照射とドット光源による照射とにおいて、ドット光源により照射される光の強度は、面光源により照射される光の強度よりも大きく、単位面積当たりの光の強度は同等である。距離画像処理部４は、面光源による照射と、ドット光源による照射とを切り替えて測定を行う。これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、空間を均一的に測定できるように解像度を高めるか、遠い距離に存在する物体の測定精度を高めるか等、目的に応じて測定を切り替えることができる。
【0171】
また、実施形態の距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、面光源による照射とドット光源による照射とが定期的に繰り返されるように制御する。例えば、距離画像処理部４は、１フレーム毎、数フレーム毎、１回の単位蓄積時間ＵＴ毎、或いは、複数回の単位蓄積時間ＵＴ毎などの単位で、定期的に、面光源とドット光源とを交互に発光する。これにより、空間を均一的に測定できるように解像度を維持しつつ、遠い距離に存在する物体の測定精度を高めることができる。
【0172】
なお、上述した少なくとも１つ実施形態で説明した構成が、他の構成に適用されてもよい。例えば、第１の実施形態に係る遠距離物体の有無を判定する測定と、第２の実施形態に係る遠距離物体までの距離の測定とが組み合わされて測定が実施されてもよい。第１の実施形態に係る測定を実施する際に、実施形態に係るドット光源が用いられてもよい。
【0173】
また、上述した実施形態では、（３）式において、近距離物体測定処理と遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔（図７におけるＴａ）が同じ値であることを前提とした。両者が異なる値である場合は、近距離物体測定処理と遠距離物体測定処理の何れにおいて、反射光ＲＬが受光されたかに応じて場合分けをして、補正後電荷量Ｑ１＃を算出する必要がある。
【0174】
近距離物体測定処理において反射光ＲＬが受光されたか、遠距離物体測定処理において反射光ＲＬが受光されたかは、図７に示すタイミングで駆動させた場合において、電荷量Ｑ２と電荷量Ｑ４とを比較することによって判定することが可能である。ここで、電荷量Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量である。電荷量Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量である。具体的には、電荷量Ｑ２＞電荷量Ｑ４である場合、近距離物体測定処理において反射光ＲＬが受光されたと判定することができる。電荷量Ｑ２＜電荷量Ｑ４である場合、遠距離物体測定処理において反射光ＲＬが受光されたと判定することができる。なお、この場合、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ２に電荷を蓄積させる蓄積時間Ｔａと、遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ４に電荷を蓄積させる蓄積時間Ｔａとが同一であることを前提とする。同一でない場合、電荷蓄積部ＣＳ２とＣＳ４の蓄積時間を同一とした場合に、電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積されると推定される電荷量Ｑ４＃を、下記（６）式を用いて算出し、算出した電荷量Ｑ４＃と、電荷量Ｑ２とを比較する。電荷量Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量である。
【0175】
Ｑ４＃＝Ｔａ／Ｔa＃×Ｑ４ …（６）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
Ｑ４＃は蓄積時間Ｔａとした場合に電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積されると推定される電荷量
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
Ｑ４＃は蓄積時間Ｔａとした場合に電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積されると推定される電荷量
【0176】
近距離物体測定処理において反射光ＲＬが受光された場合、以下の（７）式により、補正後電荷量Ｑ１＃を算出する。
【0177】
Ｑ１＃＝（Ｑ１－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）＋Ｑｇ …（７）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
【0178】
一方、遠距離物体測定処理において反射光ＲＬが受光された場合、以下の（８）式により、補正後電荷量Ｑ１＃を算出する。
【0179】
Ｑ１＃＝（Ｑ１－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）×Ｔａ／Ｔａ＃＋Ｑｇ …（８）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
【0180】
（４）式においては、さらに場合分けが必要となる。具体的には、近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光された場合、及び、電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に反射光ＲＬが受光された場合にそれぞれ場合分けする必要がある。さらに、遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１に反射光ＲＬが受光された場合、及び電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光された場合にそれぞれ場合分けする必要がある。
【0181】
近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に反射光ＲＬが受光された場合と、遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１に反射光ＲＬが受光された場合とは、図９に示すタイミングで駆動させた場合において、電荷量Ｑ３と電荷量Ｑ４とを比較することによって判定することが可能である。ここで、電荷量Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量である。電荷量Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量である。具体的には、電荷量Ｑ３＞電荷量Ｑ４である場合、近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に反射光ＲＬが受光されたと判定することができる。電荷量Ｑ２＜電荷量Ｑ４である場合、遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１に反射光ＲＬが受光されたと判定することができる。なお、この場合、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ３に電荷を蓄積させる蓄積時間Ｔａと、遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ４に電荷を蓄積させる蓄積時間Ｔａとが同一であることを前提とする。同一でない場合、電荷蓄積部ＣＳ３とＣＳ４の蓄積時間を同一とした場合に、電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積されると推定される電荷量Ｑ４＃を、下記（９）式を用いて算出し、算出した電荷量Ｑ４＃と、電荷量Ｑ３とを比較する。電荷量Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量である。
【0182】
Ｑ４＃＝Ｔａ／Ｔa＃×Ｑ４ …（９）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ３に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
Ｑ４＃は蓄積時間Ｔａとした場合に電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積されると推定される電荷量
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ３に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
Ｑ４＃は蓄積時間Ｔａとした場合に電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積されると推定される電荷量
【0183】
近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に反射光ＲＬが受光された場合、以下の（１０）式により、補正後電荷量Ｑ２＃を算出する。
【0184】
Ｑ２＃＝（Ｑ２－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）＋Ｑｇ …（１０）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
【0185】
遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ４及びＣＳ１に反射光ＲＬが受光された場合、以下の（１１）式により、補正後電荷量Ｑ１＃を算出する。
【0186】
Ｑ１＃＝（Ｑ１－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）×Ｔａ／Ｔａ＃＋Ｑｇ …（１１）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
【0187】
近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光された場合と、遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光された場合とは、図９に示すタイミングで駆動させた場合において、電荷量Ｑ３と電荷量Ｑ４とがほぼ同量となると考えられる。すなわち、電荷量Ｑ３＝電荷量Ｑ４、又は、電荷量Ｑ３≒電荷量Ｑ４となる。この場合、例えば、一旦、以下の（１２）式により、暫定電荷量Ｑ１＃＃、Ｑ２＃＃を算出する。
【0188】
Ｑ１＃＃＝（Ｑ１－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）
Ｑ２＃＃＝（Ｑ２－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）
…（１２）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
Ｑ２＃＃＝（Ｑ２－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）
…（１２）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
【0189】
なお、この場合、近距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ３に電荷を蓄積させる蓄積時間Ｔａと、遠距離物体測定処理における電荷蓄積部ＣＳ４に電荷を蓄積させる蓄積時間Ｔａとが同一であることを前提とする。同一でない場合、上述したように、（９）式を用いて電荷量Ｑ４＃を算出し、算出した電荷量Ｑ４＃と、電荷量Ｑ３とが、ほぼ同量となり、電荷量Ｑ３＝電荷量Ｑ４＃、又は、電荷量Ｑ３≒電荷量Ｑ４＃となる。電荷量Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量である。電荷量Ｑ４＃は電荷蓄積部ＣＳ３とＣＳ４の蓄積時間を同一とした場合に、電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積されると推定される電荷量である。
【0190】
次に、暫定電荷量Ｑ１＃＃及びＱ２＃＃の和（Ｑ１＃＃＋Ｑ２＃＃）と閾値Ｔｈとを比較する。閾値Ｔｈは、近距離にある物体からの反射光の強度と、遠距離にある物体からの反射光の強度との境界に相当する電荷量に応じて設定される値である。つまり、和（Ｑ１＃＃＋Ｑ２＃＃）が閾値Ｔｈより大きい場合には、近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光されたと判定することができる。一方、和（Ｑ１＃＃＋Ｑ２＃＃）が閾値Ｔｈ以下である場合には、近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光されていない、つまり、遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光されたと判定することができる。
【0191】
近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光された場合、以下の（１３）式により、補正後電荷量Ｑ１＃及びＱ２＃を算出する。
【0192】
Ｑ１＃＝（Ｑ１－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）＋Ｑｇ
Ｑ２＃＝（Ｑ２－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）＋Ｑｇ
…（１３）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
Ｑ２＃＝（Ｑ２－（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）＋Ｑｇ
…（１３）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
【0193】
遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に反射光ＲＬが受光された場合、以下の（１４）式により、補正後電荷量Ｑ１＃及びＱ２＃を算出する。
【0194】
Ｑ１＃＝（Ｑ１-（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）×Ｔａ／Ｔａ＃＋Ｑｇ
Ｑ２＃＝（Ｑ２-（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）×Ｔａ／Ｔａ＃＋Ｑｇ
…（１４）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
Ｑ２＃＝（Ｑ２-（Ｔａ＋Ｔａ＃）／Ｔａ×Ｑｇ）×Ｔａ／Ｔａ＃＋Ｑｇ
…（１４）
但し、
Ｔａは近距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｔａ＃は遠距離物体測定処理において電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に電荷が蓄積された時間間隔
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量
Ｑｇは外光成分に相当する電荷量（蓄積時間Ｔａで電荷を蓄積させた場合の電荷量）
【0195】
上記で計算した電荷量を用いて、いずれのゾーンＺに物体があるかの判定（ステップＳ２３、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ５３）及び物体まで距離算出（ステップＳ１５、Ｓ１７、Ｓ１９等）を行う。遠距離に物体があると判定した場合、電荷比、ベース距離、及び、蓄積時間ＴａとＴａ＃の比率を用いて距離の補正を行い、補正後の距離を物体までの距離とする。また、上記の例では、蓄積時間Ｔａに合わせて、蓄積時間Ｔａ＃で蓄積された電荷量を補正する場合を例示したが、これに限定されない。少なくとも、比較する２つ電荷量が、同じ蓄積時間に相当する時間に蓄積された電荷量であればよい。蓄積時間Ｔａ＃に合わせて、蓄積時間Ｔａで蓄積された電荷量を補正してもよい。
【0196】
このように、時間間隔ＴａとＴａ＃とを同一としない場合、振り分け処理の時間（電荷を蓄積させた時間）に応じて信号量を補正する必要がある。信号量を補正すると、ノイズを増減させたり、計算負荷が大きくなったりする場合がある。このため、近距離物体測定処理と遠距離物体測定処理とにおいて、時間間隔ＴａとＴａ＃とを同一にすることが望ましい。
【0197】
また、時間間隔ＴａとＴａ＃とを同一にしない場合、図１０のステップＳ３３において、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ３及びＱ４を比較する。電荷量Ｑ３＞電荷量Ｑ４である場合、距離画像処理部４は、ステップＳ３９に進む。電荷量Ｑ３＜電荷量Ｑ４である場合、距離画像処理部４は、ステップＳ４１に進む。両者の電荷量がほぼ同量であり、電荷量Ｑ３＝電荷量Ｑ４、又は電荷量Ｑ３≒電荷量Ｑ４である場合、距離画像処理部４は、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４において、距離画像処理部４は、一旦、（１２）式に示す暫定電荷量Ｑ１＃＃及びＱ２＃＃を算出し、その和（Ｑ１＃＃＋Ｑ２＃＃）が閾値Ｔｈより大きいか否かを判定する。和（Ｑ１＃＃＋Ｑ２＃＃）が閾値Ｔｈより大きい場合、距離画像処理部４は、ステップＳ３５に進む。和（Ｑ１＃＃＋Ｑ２＃＃）が閾値Ｔｈ以下である場合、距離画像処理部４は、ステップＳ３７に進む。
【0198】
上述した実施形態における距離画像撮像装置１、距離画像処理部４の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【0199】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0200】
１…距離画像撮像装置
２…光源部
３…受光部
３２…距離画像センサ
３２１…画素
３２３…垂直走査回路
４…距離画像処理部
４１…タイミング制御部
４２…距離演算部
４３…測定制御部
４４…記憶部
ＣＳ…電荷蓄積部
ＰＯ…光パルス
２…光源部
３…受光部
３２…距離画像センサ
３２１…画素
３２３…垂直走査回路
４…距離画像処理部
４１…タイミング制御部
４２…距離演算部
４３…測定制御部
４４…記憶部
ＣＳ…電荷蓄積部
ＰＯ…光パルス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】