特開 2023-177545 距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法

(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】P2023177545

(43)【公開日】2023-12-14

(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 7/497 20060101AFI20231207BHJP

【ＦＩ】

G01S7/497

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022090276

(22)【出願日】2022-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(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】大久保 優

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084BA04

5J084BA20

5J084BA36

5J084BA40

5J084BB01

5J084BB40

5J084CA03

5J084CA12

5J084CA19

5J084CA49

5J084DA01

5J084EA02

5J084EA04

5J084EA40

(57)【要約】

【課題】干渉光の影響を低減し、距離測定の精度を向上する。
【解決手段】距離画像撮像装置は、光電変換素子と、電荷蓄積部と、転送トランジスタとを備える複数の画素回路と、光パルスの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、前記電荷を振分けて前記電荷蓄積部に蓄積させる画素駆動回路とを有する受光部と、前記光パルスを照射する光源部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、被写体までの距離を測定距離として測定する距離画像処理部とを備え、前記距離画像処理部は、前記距離を計測する前に、前記光パルスを照射しない状態で、且つ、前記光パルスを照射する場合と等しい周期及び前記蓄積タイミングで、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出し、前記干渉光を検出した場合に、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更して、前記測定距離を測定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の空間である測定空間から入射する光である入射光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、光パルスの照射に同期した所定の積算周期において前記電荷を蓄積するＮ個（Ｎ≧３）の電荷蓄積部と、前記光電変換素子から前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を転送する転送トランジスタとを備える複数の画素回路と、前記光パルスの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、前記電荷蓄積部の各々に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷を振分けて蓄積させる画素駆動回路とを有する受光部と、
前記測定空間に前記光パルスを照射する光源部と、
前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を測定距離として測定する距離画像処理部と
を備え、
前記距離画像処理部は、
前記距離を計測する前記積算周期の実行前に、前記光パルスを照射しない状態で、且つ、前記光パルスを照射する場合と等しい周期及び前記蓄積タイミングで、前記画素駆動回路に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出し、
前記干渉光を検出した場合に、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更して、前記測定距離を測定する
ことを特徴とする距離画像撮像装置。

【請求項2】

前記距離画像処理部は、
前記干渉光を検出した場合に、前記積算周期を変更せずに、前記光パルスの照射タイミングを変更して、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の距離画像撮像装置。

【請求項3】

前記距離画像処理部は、
前記干渉光を検出した場合に、前記蓄積タイミングに、前記干渉光が重ならないように、前記光パルスの照射タイミングをずらして、前記積算周期の開始タイミングを変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の距離画像撮像装置。

【請求項4】

前記距離画像処理部は、
前記干渉光を検出した場合に、前記積算周期をランダムに変更して、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の距離画像撮像装置。

【請求項5】

前記距離画像処理部は、前記最大値と前記最小値との差分が、閾値以上である場合に、干渉光があると判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。

【請求項6】

前記距離画像処理部は、前記干渉光を検出しなかった場合に、前記積算周期、及び前記積算周期の開始タイミングを変更せずに、前記測定距離を測定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。

【請求項7】

測定対象の空間である測定空間から入射する光である入射光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、光パルスの照射に同期した所定の積算周期において前記電荷を蓄積するＮ個（Ｎ≧３）の電荷蓄積部と、前記光電変換素子から前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を転送する転送トランジスタとを備える複数の画素回路と、前記光パルスの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、前記電荷蓄積部の各々に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷を振分けて蓄積させる画素駆動回路とを有する受光部と、前記測定空間に前記光パルスを照射する光源部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を測定距離として測定する距離画像処理部とを備える距離画像撮像装置の距離画像撮像方法であって、
前記距離画像処理部が、前記距離を計測する前記積算周期の実行前に、前記光パルスを照射しない状態で、且つ、前記光パルスを照射する場合と等しい周期及び前記蓄積タイミングで、前記画素駆動回路に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出する干渉光検出ステップと、
前記距離画像処理部が、前記干渉光を検出した場合に、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更して、前記測定距離を測定するタイミング調整ステップと
を含むことを特徴とす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】

光の速度が既知であることを利用し、空間（測定空間）における光の飛行時間に基づいて測定器と対象物との距離を測定する、タイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ、以下「ＴＯＦ」という）方式の距離画像撮像装置が実現されている（例えば、特許文献１参照）。このような距離画像撮像装置では、パルス状の近赤外光である光パルスを照射した時点から被写体に反射した光パルスが戻ってくるまでの遅延時間を光電変換素子が発生した電荷を複数の電荷蓄積部に蓄積させることによって求め、遅延時間と光速とを用いて被写体までの距離を計算する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

しかしながら、従来の距離画像撮像装置では、例えば、複数の距離画像撮像装置が接近して使用される場合など、他の距離画像撮像装置による光パルスが干渉して被写体までの距離が正確に測定できない場合があった。このように、従来の距離画像撮像装置では、干渉光の影響により距離測定の精度が低下する場合があった。

【0005】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、干渉光の影響を低減し、距離測定の精度を向上させ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にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、測定対象の空間である測定空間から入射する光である入射光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、光パルスの照射に同期した所定の積算周期において前記電荷を蓄積するＮ個（Ｎ≧３）の電荷蓄積部と、前記光電変換素子から前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を転送する転送トランジスタとを備える複数の画素回路と、前記光パルスの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、前記電荷蓄積部の各々に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷を振分けて蓄積させる画素駆動回路とを有する受光部と、前記測定空間に前記光パルスを照射する光源部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を測定距離として測定する距離画像処理部とを備え、前記距離画像処理部は、前記距離を計測する前記積算周期の実行前に、前記光パルスを照射しない状態で、且つ、前記光パルスを照射する場合と等しい周期及び前記蓄積タイミングで、前記画素駆動回路に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出し、前記干渉光を検出した場合に、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更して、前記測定距離を測定することを特徴とする距離画像撮像装置である。

【0007】

また、本発明の一態様は、上記の距離画像撮像装置において、前記距離画像処理部は、前記干渉光を検出した場合に、前記積算周期を変更せずに、前記光パルスの照射タイミングを変更して、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更することを特徴とする。

【0008】

また、本発明の一態様は、上記の距離画像撮像装置において、前記距離画像処理部は、前記干渉光を検出した場合に、前記蓄積タイミングに、前記干渉光が重ならないように、前記光パルスの照射タイミングをずらして、前記積算周期の開始タイミングを変更することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様は、上記の距離画像撮像装置において、前記距離画像処理部は、前記干渉光を検出した場合に、前記積算周期をランダムに変更して、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更することを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様は、上記の距離画像撮像装置において、前記距離画像処理部は、前記最大値と前記最小値との差分が、閾値以上である場合に、干渉光があると判定することを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様は、上記の距離画像撮像装置において、前記距離画像処理部は、前記干渉光を検出しなかった場合に、前記積算周期、及び前記積算周期の開始タイミングを変更せずに、前記測定距離を測定することを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様は、測定対象の空間である測定空間から入射する光である入射光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、光パルスの照射に同期した所定の積算周期において前記電荷を蓄積するＮ個（Ｎ≧３）の電荷蓄積部と、前記光電変換素子から前記電荷蓄積部のそれぞれに前記電荷を転送する転送トランジスタとを備える複数の画素回路と、前記光パルスの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、前記電荷蓄積部の各々に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷を振分けて蓄積させる画素駆動回路とを有する受光部と、前記測定空間に前記光パルスを照射する光源部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を測定距離として測定する距離画像処理部とを備える距離画像撮像装置の距離画像撮像方法であって、前記距離画像処理部が、前記距離を計測する前記積算周期の実行前に、前記光パルスを照射しない状態で、且つ、前記光パルスを照射する場合と等しい周期及び前記蓄積タイミングで、前記画素駆動回路に前記転送トランジスタそれぞれを導通させて、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出する干渉光検出ステップと、前記距離画像処理部が、前記干渉光を検出した場合に、前記光パルスの照射タイミング及び前記蓄積タイミングを変更して、前記測定距離を測定するタイミング調整ステップとを含むことを特徴とする距離画像撮像方法である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、干渉光の影響を低減し、距離測定の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態による距離画像撮像装置の一例を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態における距離画像センサの一例を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態における画素回路の一例を示すブロック図である。

【図4】第１の実施形態による距離画像撮像装置の距離測定処理の一例を示すタイミングチャート図である。

【図5】第１の実施形態による距離画像撮像装置の干渉光の検出処理の一例を示すタイミングチャート図である。

【図6】第１の実施形態による距離画像撮像装置のタイミング調整処理の一例を示すタイミングチャート図である。

【図7】第１の実施形態による距離画像撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図8】第２の実施形態による距離画像撮像装置の一例を示すブロック図である。

【図9】第２の実施形態による距離画像撮像装置のタイミング調整処理の一例を示すタイミングチャート図である。

【図10】第２の実施形態による距離画像撮像装置の動作の一例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】

【0015】

以下、本発明の一実施形態による距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法について、図面を参照して説明する。

【0016】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による距離画像撮像装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、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。なお、図１では、距離画像撮像装置１を用いて距離を測定する対象物である被写体Ｓも併せて示している。距離画像撮像素子は、例えば、受光部３における距離画像センサ３２（後述）である。

【0017】

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Ｓが存在する撮影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。
また、光源部２は、光源装置２１と、拡散板２２とを備える。

【0018】

光源装置２１は、被写体Ｓ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、測定制御部４４からの制御に応じて、パルス状のレーザー光を発光する。

【0019】

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Ｓ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Ｓに照射される。

【0020】

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Ｓ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。

【0021】

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回路３２１に受光（入射）させる。

【0022】

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回路３２１と、画素回路３２１の各々を制御する画素駆動回路３２２とを備える。

【0023】

画素回路３２１は、１つの光電変換素子（例えば、後述する光電変換素子ＰＤ）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（例えば、後述する電荷蓄積部ＣＳ（ＣＳ１からＣＳ４）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ている。

【0024】

画素駆動回路３２２は、光パルスＰＯの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、電荷蓄積部ＣＳ（ＣＳ１からＣＳ４）の各々に転送トランジスタＧ（後述）それぞれを導通させて、電荷を振分けて蓄積させる。
なお、画素回路３２１及び画素駆動回路３２２を備える距離画像センサ３２の詳細については、図２を参照して後述する。

【0025】

距離画像センサ３２は、測定制御部４４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、複数の画素回路が二次元の行列状に配置されており、それぞれの画素回路の対応する１フレーム分の画素信号を出力する。

【0026】

ここで、図２を参照して、距離画像センサ３２の詳細な構成について説明する。
図２は、本実施形態における距離画像センサの一例を示すブロック図である。

【0027】

図２に示すように、距離画像センサ３２は、例えば、複数の画素回路３２１が配置された受光領域３２０と、画素駆動回路３２２とを備える。また、画素駆動回路３２２は、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、制御回路３２６とを備える。

【0028】

受光領域３２０は、複数の画素回路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。
画素回路３２１は、受光した光量に相当する電荷を蓄積する。なお、画素回路３２１の詳細な構成については、図３を参照して後述する。

【0029】

制御回路３２６は、距離画像センサ３２を統括的に制御する。制御回路３２６は、例えば、距離画像処理部４の測定制御部４４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、測定制御部４４が直接行う構成であってもよく、この場合、制御回路３２６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３２６からの制御に応じて、受光領域３２０に配置された画素回路３２１を行ごとに制御する回路である。垂直走査回路３２３は、画素回路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回路３２１の電荷蓄積部それぞれに振り分けて蓄積させる。

【0031】

画素信号処理回路３２５は、制御回路３２６からの制御に応じて、それぞれの列の画素回路３２１から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。

【0032】

水平走査回路３２４は、制御回路３２６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、順次、時系列に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、距離画像処理部４に順次出力される。以下の説明においては、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。

【0033】

次に、図３を参照して、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回路３２１の構成について説明する。
図３は、本実施形態における画素回路３２１の一例を示すブロック図である。
なお、図３に示す画素回路３２１は、４つの画素信号読み出し部ＲＵ（ＲＵ１からＲＵ４）を備えた構成例である。

【0034】

図３に示すように、画素回路３２１は、１つの光電変換素子ＰＤと、電荷排出トランジスタＧＤと、対応する出力端子Ｏ（Ｏ１からＯ４）から電圧信号を出力する４つの画素信号読み出し部ＲＵ（ＲＵ１からＲＵ４）とを備える。画素信号読み出し部ＲＵのそれぞれは、転送トランジスタ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、リセットトランジスタＲＴと、ソースフォロアトランジスタＳＦと、選択トランジスタＳＬとを備える。フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとは、電荷蓄積部ＣＳを構成している。

【0035】

図３に示す画素回路３２１において、出力端子Ｏ１から電圧信号を出力する画素信号読み出し部ＲＵ１は、転送トランジスタ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、リセットトランジスタＲＴ１と、ソースフォロアトランジスタＳＦ１と、選択トランジスタ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からＲＵ４も同様の構成である。

【0036】

光電変換素子ＰＤは、入射した光を光電変換して、入射した光（入射光）に応じた電荷を発生させ、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。本実施形態においては、入射光は測定対象の空間から入射される。

【0037】

画素回路３２１では、光電変換素子ＰＤが入射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（ＣＳ１からＣＳ４）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。

【0038】

また、距離画像センサ３２に配置される画素回路の構成は、図３に示したような、４つの画素信号読み出し部ＲＵ（ＲＵ１からＲＵ４）を備えた構成に限定されるものではなく、画素信号読み出し部ＲＵが１個以上の複数の画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成の画素回路でもよい。

【0039】

また、画素回路３２１の駆動において、光パルスＰＯが照射時刻Ｔｏで照射され、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。画素駆動回路３２２は、測定制御部４４に制御により、光パルスＰＯの照射に同期させて、光電変換素子ＰＤに発生する電荷を、転送トランジスタＧ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）に対して、蓄積駆動信号ＴＸ１からＴＸ４をそれぞれのタイミングにより供給して振り替えて、電荷蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４の順に蓄積させる。

【0040】

そして、画素駆動回路３２２は、リセットトランジスタＲＴ及び選択トランジスタＳＬの各々を、駆動信号ＲＳＴ、ＳＥＬそれぞれにより制御し、電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷を、ソースフォロアトランジスタＳＦにより電気信号に変換し、生成された電気信号を出力端子Ｏを介して距離演算部４３に出力する。

【0041】

また、画素駆動回路３２２は、測定制御部４４の制御により、駆動信号ＲＳＴＤにより、光電変換素子ＰＤにおいて発生された電荷を電源ＶＤＤに流して放電する（電荷を消去する）。

【0042】

図１の説明に戻り、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Ｓまでの距離を演算する。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に基づいて、測定空間に存在する被写体Ｓまでの距離を測定距離として測定する。
また、距離画像処理部４は、干渉光検出部４１と、タイミング調整部４２と、距離演算部４３と、測定制御部４４とを備える。

【0043】

距離演算部４３は、測定制御部４４の制御に応じて、距離画像センサ３２から出力された画素信号（蓄積電荷量に対応する電圧値）に基づいて、距離画像撮像装置１（各画素）から被写体Ｓまでの距離を演算した距離情報（諧調度として量子化されている）を出力する。

【0044】

距離演算部４３は、複数の電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に基づいて、光パルスＰＯを照射してから反射光ＲＬを受光するまでの遅延時間Ｔｄを算出する。距離演算部４３は、算出した遅延時間Ｔｄに応じて、距離画像撮像装置１から被写体Ｓまでの距離を演算する。

【0045】

測定制御部４４は、距離の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して、距離演算部４３における演算の制御を行う。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や、反射光ＲＬを複数の電荷蓄積部に振り分ける信号（後述する転送トランジスタＧを稼働する蓄積駆動信号ＴＸ）、１フレームあたりの振り分け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に、転送トランジスタＧを介して、光電変換素子ＰＤから入射光により発生した電荷を振り分ける処理を繰返す回数である。

【0046】

測定制御部４４は、積算周期で、光源部２に光パルスＰＯを照射させ、受光部３から、光パルスＰＯの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、電荷を振分けて蓄積させた電荷蓄積部ＣＳの電荷量を取得する。測定制御部４４は、距離演算部４３に対して、受光部３から取得した電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量を用いて、測定距離を演算させる。ここで、積算周期は、光パルスＰＯに同期した所定の周期であり、距離測定の際の１フレームにおいて、振り分け回数分繰り返される。

【0047】

干渉光検出部４１は、上述した測定制御部４４による距離を計測する積算周期の実行前に、光パルスＰＯを照射しない状態で、且つ、光パルスＰＯを照射する場合と等しい（同等の）周期及び蓄積タイミングで、画素駆動回路３２２に転送トランジスタＧそれぞれを導通させている。干渉光検出部４１は、光パルスＰＯを照射しない状態で、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出する。

【0048】

干渉光検出部４１は、例えば、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が、予め定められた閾値以上である場合に、干渉光があると判定する。また、干渉光検出部４１は、例えば、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が、予め定められた閾値未満である場合に、干渉光がないと判定する。

【0049】

タイミング調整部４２は、干渉光検出部４１が干渉光を検出した場合に、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更する。すなわち、タイミング調整部４２は、干渉光検出部４１が干渉光を検出した場合に、測定制御部４４による制御タイミングを変更する。

【0050】

タイミング調整部４２は、干渉光検出部４１が干渉光を検出した場合に、積算周期を変更せずに、光パルスＰＯの照射タイミングを変更して、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更する。具体的に、距離画像処理部４は、干渉光を検出した場合に、蓄積タイミングに干渉光が重ならないように、光パルスＰＯの照射タイミングをずらして、積算周期の開始タイミングを変更する。

【0051】

このようなタイミング調整部４２による積算周期の開始タイミングの変更により、測定制御部４４は、干渉光検出部４１が干渉光を検出した場合に、干渉光が重ならないように積算周期の開始タイミングの変更した制御を実行して、距離演算部４３に測定距離を演算させる。

【0052】

また、距離画像処理部４（測定制御部４４）は、干渉光検出部４１が干渉光を検出しなかった場合に、積算周期、及び積算周期の開始タイミングを変更せずに、測定距離を測定する。すなわち、タイミング調整部４２は、干渉光検出部４１が干渉光を検出しなかった場合に、上述したタイミング調整を実行しない。

【0053】

次に、図面を参照して、本実施形態による距離画像撮像装置１の動作について説明する。
まず、図１から図３を参照して、距離画像撮像装置１の距離測定の基本動作について説明する。

【0054】

距離画像撮像装置１の画素回路３２１の駆動において、光パルスＰＯが照射時刻Ｔｏで照射され、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。垂直走査回路３２３は、光パルスＰＯの照射に同期させて、電荷蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３及びＣＳ４の順に、光電変換素子ＰＤに発生する電荷を振り替えて、それぞれに蓄積させる。

【0055】

このとき、垂直走査回路３２３は、光電変換素子ＰＤから電荷を電荷蓄積部ＣＳ１に転送する転送経路上に設けられた転送トランジスタＧ１をオン状態（導通状態）にする。これにより、光電変換素子ＰＤにより光電変換された電荷が、転送トランジスタＧ１を介して電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される。その後、垂直走査回路３２３は、転送トランジスタＧ１をオフ状態（非導通状態）にする。これにより、電荷蓄積部ＣＳ１への電荷の転送が停止される。このようにして、垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ１に電荷を蓄積させる。電荷蓄積部ＣＳ２からＣＳ４においても同様である。

【0056】

このとき、電荷蓄積部ＣＳに電荷の振り分けを行なう電荷蓄積期間において、蓄積駆動信号ＴＸ１からＴＸ４の各々が、転送トランジスタＧ１からＧ４それぞれに供給される蓄積周期が繰返される。

【0057】

そして、転送トランジスタＧ１からＧ４の各々を介して、電荷蓄積部ＣＳ１からＣＳ４それぞれに、光電変換素子ＰＤから入射光に対応した電荷が転送される。電荷蓄積期間に複数の蓄積周期が繰返される。
これにより、電荷蓄積期間における電荷蓄積部ＣＳ１からＣＳ４の各々の蓄積周期毎に、電荷蓄積部ＣＳ１からＣＳ４それぞれに電荷が蓄積される。

【0058】

また、垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳ１からＣＳ４の各々の蓄積周期を繰返す際、電荷蓄積部ＣＳ４に対する電荷の転送（振替）が終了した後、光電変換素子ＰＤから電荷を排出する排出経路上に設けられた電荷排出トランジスタＧＤをオンさせる。

【0059】

これにより、電荷排出トランジスタＧＤは、電荷蓄積部ＣＳ１に対する蓄積周期が開始される前に、直前の電荷蓄積部ＣＳ４の蓄積周期の後に光電変換素子ＰＤに発生した電荷を破棄する（すなわち、光電変換素子ＰＤをリセットさせる）。

【0060】

そして、垂直走査回路３２３は、受光領域３２０内に配置された全ての画素回路３２１の各々から、それぞれ電圧信号を画素信号処理回路３２５に、画素回路３２１の行（横方向の配列）単位で順次出力させる。
そして、画素信号処理回路３２５は、入力される電圧信号の各々に対してＡ／Ｄ変換処理などの信号処理を行ない、水平走査回路３２４に対して出力する。
水平走査回路３２４は、信号処理を行った後の電圧信号を、受光領域３２０の列の順番に、順次、距離演算部４３に出力させる。

【0061】

上述したような、垂直走査回路３２３による電荷蓄積部ＣＳへ電荷の蓄積と光電変換素子ＰＤが光電変換した電荷の破棄とが、１フレームに渡って繰り返し行われる。これにより、所定の時間区間に距離画像撮像装置１に受光された光量に相当する電荷が、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積される。水平走査回路３２４は、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を、距離演算部４３に出力する。

【0062】

距離演算部４３は、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４により、遅延時間Ｔｄを算出する。距離演算部４３は、算出した遅延時間Ｔｄに、光速（速度）を乗算させることにより、被写体Ｓまでの往復の距離を算出する。
そして、距離演算部４３は、上記で算出した往復の距離を１／２とすることにより、被写体Ｓまでの距離を求める。

【0063】

図４は、本実施形態による距離画像撮像装置１の距離測定処理の一例を示すタイミングチャート図である。ここでは、干渉光がない場合の距離測定処理について説明する。

【0064】

図４において、波形Ｗ１から波形Ｗ８の各波形は、上から順に、光パルスＰＯの照射タイミング信号Ｌ、反射光ＲＬの入射タイミングを示す信号Ｌｒ、干渉光の入射タイミングを示す信号Ｌｉ、転送トランジスタＧ（Ｇ１からＧ４）の導通タイミング、及び電荷排出トランジスタＧＤの導通タイミングを示している。また、横軸は、時間を示している。

【0065】

また、図４において、期間Ｔａは、光パルスＰＯの照射開始から、転送トランジスタＧ１の導通開始までの期間を示している。また、周期Ｔは、発光周期（積算周期）を示している。

【0066】

図４に示す例では、転送トランジスタＧ１（波形Ｗ４）及び転送トランジスタＧ２（波形Ｗ５）において、反射光ＲＬが入射される場合の一例を示している。
なお、例えば、波形Ｗ３の破線部のように、転送トランジスタＧ３（波形Ｗ６）及び転送トランジスタＧ４（波形Ｗ７）において、干渉光が入射されると、電荷蓄積部ＣＳ１及び電荷蓄積部ＣＳ２だけでなく、電荷蓄積部ＣＳ３及び電荷蓄積部ＣＳ４にも電荷が蓄積されるため、従来技術の距離画像撮像装置では、測距精度が低下する。

【0067】

これに対して、本実施形態による距離画像撮像装置１は、図４に示すようなタイミングで距離を測定する前に、図５に示すように、光パルスＰＯの照射を行わずに、転送トランジスタＧ（Ｇ１からＧ４）を導通させて、干渉光の有無を検出する。

【0068】

なお、ここでの干渉光は、例えば、複数の距離画像撮像装置１が接近して使用される場合などの他の距離画像撮像装置１による光パルスであり、距離画像撮像装置１と同等の周期で、周期的に入射される光（干渉光）であることを前提とする。

【0069】

また、図５は、本実施形態による距離画像撮像装置１の干渉光の検出処理の一例を示すタイミングチャート図である。
図５において、波形Ｗ１１から波形Ｗ１８の各波形は、上から順に、上述した図４に示す波形Ｗ１から波形Ｗ８の各波形と同様である。また、横軸は、時間を示している。

【0070】

図５に示す例では、図４に示す例と同様に、転送トランジスタＧ３（波形Ｗ６）及び転送トランジスタＧ４（波形Ｗ７）において、干渉光が入射され、電荷蓄積部ＣＳ３及び電荷蓄積部ＣＳ４に電荷が蓄積される。そのため、干渉電荷量の最大値（電荷量Ｑ３又はＱ４）と最小値（電荷量Ｑ１又はＱ２）との差分が、予め定められた閾値以上になるため、干渉光検出部４１は、干渉光があると判定する。

【0071】

また、図６は、本実施形態による距離画像撮像装置１のタイミング調整処理の一例を示すタイミングチャート図である。
図６において、波形Ｗ２１から波形Ｗ２８の各波形は、上から順に、上述した図４に示す波形Ｗ１から波形Ｗ８の各波形と同様である。また、横軸は、時間を示している。

【0072】

図６に示す例では、図５に示す干渉光の検出処理により干渉光があることを検出した場合のタイミング調整処理を示している。図６に示すように、タイミング調整部４２は、蓄積タイミングに干渉光が重ならないように、光パルスＰＯの照射タイミングをずらして、積算周期の開始タイミングを変更する。

【0073】

図６に示す例では、タイミング調整部４２は、干渉光の入射タイミング（信号Ｌｉ）が、電荷排出トランジスタＧＤのオフ期間（ドレイン期間）に重なるように、期間Ｔａ及び積算周期Ｔを変更させずに、光パルスＰＯの照射開始のタイミングをずらしている（波形Ｗ２３及び波形Ｗ２８）。

【0074】

なお、タイミング調整部４２は、光パルスＰＯの照射開始のタイミング（積算周期Ｔの開始タイミング）をずらして変更する処理と、干渉光検出部４１による光パルスＰＯを照射せずに、干渉光を検出する処理とを、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値未満になるまで、交互に実行して、光パルスＰＯの照射開始のタイミング（積算周期Ｔの開始タイミング）を決定してもよい。

【0075】

また、図７は、本実施形態による距離画像撮像装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

【0076】

図７に示すように、距離画像撮像装置１は、まず、光パルスＰＯを照射しない状態で、且つ、光パルスＰＯを照射する場合と等しい周期及び蓄積タイミングで、画素駆動回路３２２に転送トランジスタＧそれぞれを導通させる（ステップＳ１０１）。距離画像撮像装置１の干渉光検出部４１は、例えば、図５に示すように、転送トランジスタＧ（Ｇ１からＧ４）を順番にオン状態にさせる。

【0077】

次に、干渉光検出部４１は、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。干渉光検出部４１は、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値以上であるか否かにより、干渉光の有無を検出する。干渉光検出部４１は、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０３に進める。また、干渉光検出部４１は、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０５に進める。

【0078】

ステップＳ１０３において、距離画像撮像装置１は、干渉光があると判定し、蓄積タイミングに、干渉光が重ならないように、光パルスＰＯの照射タイミングをずらして積算周期の開始タイミングを変更する。干渉光検出部４１は、干渉光があると判定し、距離画像撮像装置１のタイミング調整部４２は、例えば、図６に示すように、光パルスＰＯの照射タイミングをずらして積算周期の開始タイミングを変更する。

【0079】

次に、距離画像撮像装置１は、変更した開始タイミングの積算周期により、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更して、測定距離を測定する（ステップＳ１０４）。測定制御部４４は、例えば、図６に示すように、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更して制御し、距離演算部４３は、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４を取得し、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４により、遅延時間Ｔｄを算出する。距離演算部４３は、算出した遅延時間Ｔｄに、光速（速度）を乗算させることにより、被写体Ｓまでの往復の距離を算出する。ステップＳ１０４の処理後に、距離画像撮像装置１は、処理を終了する。

【0080】

また、ステップＳ１０５において、距離画像撮像装置１は、干渉光があると判定し、当初の積算周期で測定距離を測定する。測定制御部４４は、例えば、図４に示すように、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを制御し、距離演算部４３は、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４を取得し、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４により、遅延時間Ｔｄを算出する。距離演算部４３は、算出した遅延時間Ｔｄに、光速（速度）を乗算させることにより、被写体Ｓまでの往復の距離を算出する。ステップＳ１０５の処理後に、距離画像撮像装置１は、処理を終了する。

【0081】

以上説明したように、本実施形態による距離画像撮像装置１は、受光部３と、光源部２と、距離画像処理部４とを備える。受光部３は、複数の画素回路３２１と、画素駆動回路３２２とを有する。複数の画素回路３２１は、光電変換素子ＰＤと、Ｎ個（Ｎ≧３）の電荷蓄積部ＣＳと、転送トランジスタＧとを備える。光電変換素子ＰＤは、測定対象の空間である測定空間から入射する光である入射光に応じた電荷を発生する。Ｎ個（Ｎ≧３）の電荷蓄積部ＣＳは、光パルスの照射に同期した所定の積算周期において電荷を蓄積する。転送トランジスタＧは、光電変換素子ＰＤから電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を転送する。画素駆動回路３２２は、光パルスＰＯの照射に同期した所定の蓄積タイミングで、電荷蓄積部ＣＳの各々に転送トランジスタＧそれぞれを導通させて、電荷を振分けて蓄積させる。光源部２は、測定空間に光パルスＰＯを照射する。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に基づいて、測定空間に存在する被写体Ｓまでの距離を測定距離として測定する。また、距離画像処理部４は、距離を計測する積算周期の実行前に、光パルスＰＯを照射しない状態で、且つ、光パルスＰＯを照射する場合と等しい周期及び蓄積タイミングで、画素駆動回路３２２に転送トランジスタＧそれぞれを導通させて、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出する。そして、距離画像処理部４は、干渉光を検出した場合に、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更して、測定距離を測定する。

【0082】

これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、干渉光を検出した場合に、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更して、測定距離を測定するため、干渉光の影響を低減することができ、距離測定の精度を向上させることができる。

【0083】

また、本実施形態では、距離画像処理部４は、干渉光を検出した場合に、積算周期を変更せずに、光パルスＰＯの照射タイミングを変更して、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更する。すなわち、距離画像処理部４は、干渉光を検出した場合に、蓄積タイミングに、干渉光が重ならないように、光パルスＰＯの照射タイミングをずらして、積算周期の開始タイミングを変更する。

【0084】

これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、例えば、図６に示すように、蓄積タイミングに、干渉光が重ならないように、光パルスＰＯの照射タイミングをずらすため、簡易な手法により適切に干渉光の影響を低減することができる。

【0085】

また、本実施形態では、距離画像処理部４は、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が、閾値以上である場合に、干渉光があると判定する。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、簡易な手法により、干渉光を適切に検出することができる。

【0086】

また、本実施形態では、距離画像処理部４は、干渉光を検出しなかった場合に、積算周期、及び積算周期の開始タイミングを変更せずに、測定距離を測定する。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、干渉光の影響を適切に低減することができる。

【0087】

また、本実施形態では、タイミング調整部４２は、光パルスＰＯの照射開始のタイミング（積算周期Ｔの開始タイミング）をずらして変更する処理と、干渉光検出部４１による光パルスＰＯを照射せずに、干渉光を検出する処理とを、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値未満になるまで、交互に実行して、光パルスＰＯの照射開始のタイミング（積算周期Ｔの開始タイミング）を決定してもよい。

【0088】

これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、蓄積タイミングに干渉光が重ならないように、光パルスＰＯの照射開始のタイミング（積算周期Ｔの開始タイミング）を適切に決定することができる。

【0089】

また、本実施形態による距離画像撮像方法は、上述した受光部３と、光源部２と、距離画像処理部４とを備える距離画像撮像装置１の距離画像撮像方法であって、干渉光検出ステップと、タイミング調整ステップとを含む。干渉光検出ステップにおいて、距離画像処理部４が、距離を計測する積算周期の実行前に、光パルスＰＯを照射しない状態で、且つ、光パルスＰＯを照射する場合と等しい周期及び蓄積タイミングで、画素駆動回路３２２に転送トランジスタＧそれぞれを導通させて、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された干渉電荷量の最大値と最小値との差分に基づいて、干渉光を検出する。タイミング調整ステップにおいて、距離画像処理部４が、干渉光を検出した場合に、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更して、測定距離を測定する。

【0090】

これにより、本実施形態による距離画像撮像方法は、上述した距離画像撮像装置１と同様の効果を奏し、干渉光の影響を低減することができ、距離測定の精度を向上させることができる。

【0091】

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による距離画像撮像装置１ａについて説明する。

【0092】

図８は、第２の実施形態による距離画像撮像装置１ａの一例を示すブロック図である。
図８に示すように、距離画像撮像装置１ａは、光源部２と、受光部３と、距離画像処理部４ａとを備える。

【0093】

なお、図８において、上述した図１に示す構成と同一の構成には、同一の符号を付与して、その説明を省略する。また、図８では、図１と同様に、距離画像撮像装置１ａを用いて距離を測定する対象物である被写体Ｓも併せて示している。

【0094】

距離画像処理部４ａは、距離画像撮像装置１ａを制御し、被写体Ｓまでの距離を演算する。距離画像処理部４ａは、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、測定空間に存在する被写体Ｓまでの距離を測定距離として測定する。距離画像処理部４ａは、例えば、干渉光を検出した場合に、積算周期をランダムに変更して、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更する。
また、距離画像処理部４ａは、干渉光検出部４１と、タイミング調整部４２ａと、距離演算部４３と、測定制御部４４とを備える。

【0095】

タイミング調整部４２ａは、干渉光を検出した場合に、積算周期をランダムに変更して、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更する。

【0096】

ここで、図９を参照して、本実施形態による距離画像撮像装置１ａのタイミング調整処理について説明する。
図９は、本実施形態による距離画像撮像装置のタイミング調整処理の一例を示すタイミングチャート図である。

【0097】

図９において、波形Ｗ３１から波形Ｗ３８の各波形は、上から順に、上述した図４に示す波形Ｗ１から波形Ｗ８の各波形と同様である。また、横軸は、時間を示している。

【0098】

図９に示す例では、図５に示す干渉光の検出処理により干渉光があることを検出した場合のタイミング調整処理の変形例を示している。図９に示すように、タイミング調整部４２ａは、積算周期をランダムに変更して、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更する。

【0099】

図９に示す例では、タイミング調整部４２ａは、例えば、積算周期Ｔ１、積算周期Ｔ２、及び積算周期Ｔ３のように、積算周期をランダムに変更している（波形Ｗ３１から波形Ｗ３８を参照）。

【0100】

また、図１０は、本実施形態による距離画像撮像装置１ａの動作の一例を示すフローチャートである。

【0101】

図１０において、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２の処理は、上述した図７に示すステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。ステップＳ２０２において、干渉光検出部４１は、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値以上である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０３に進める。また、干渉光検出部４１は、干渉電荷量の最大値と最小値との差分が閾値未満である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０５に進める。

【0102】

ステップＳ２０３において、距離画像撮像装置１ａは、干渉光があると判定し、積算周期をランダムに変更する。干渉光検出部４１は、干渉光があると判定し、距離画像撮像装置１ａのタイミング調整部４２ａは、例えば、図９に示すように、積算周期をランダムに変更して、積算周期の開始タイミングを変更する。

【0103】

次に、距離画像撮像装置１ａは、ランダムに変更した積算周期により、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更して、測定距離を測定する（ステップＳ２０４）。測定制御部４４は、例えば、図９に示すように、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更して制御し、距離演算部４３は、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４を取得し、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４により、遅延時間Ｔｄを算出する。距離演算部４３は、算出した遅延時間Ｔｄに、光速（速度）を乗算させることにより、被写体Ｓまでの往復の距離を算出する。ステップＳ２０４の処理後に、距離画像撮像装置１ａは、処理を終了する。

【0104】

また、ステップＳ２０５の処理は、上述した図７に示すステップＳ１０５の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0105】

以上説明したように、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、距離画像処理部４ａを備える。距離画像処理部４ａは、干渉光を検出した場合に、積算周期をランダムに変更して、光パルスＰＯの照射タイミング及び蓄積タイミングを変更する。

【0106】

これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、積算周期をランダムに変更するため、転送トランジスタＧ１から転送トランジスタＧ４にランダムなタイミングで干渉光が入射されることになる。そのため、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、振り分け回数（電荷を振り分ける処理を繰返す回数）を増やすことで、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量Ｑ１からＱ４に対して、干渉光の入射分の電荷量が均一化される。よって、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、均一化されたオフセット値を減算することで、干渉光の影響を除去することができる。すなわち、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、干渉光の影響を低減することができ、距離測定の精度を向上させることができる。

【0107】

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、画素回路３２１が、４個の電荷蓄積部ＣＳ（ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４）を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、３以上のＮ個の電荷蓄積部ＣＳを備えるようにしてもよい。

【0108】

また、上記の各実施形態において、距離画像処理部４（４ａ）を距離画像撮像装置１（１ａ）の内部に備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、距離画像処理部４（４ａ）は、距離画像撮像装置１（１ａ）の外部に備える構成であってもよい。

【0109】

また、上記の各実施形態において、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例を説明したが、これに限定されるものではなく、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。また、光電変換素子ＰＤは、フォトダイオードに限定されるものではなく、例えば、フォトゲート方式の光電変換素子であってもよい。

【0110】

なお、上述した距離画像撮像装置１（１ａ）が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した距離画像撮像装置１（１ａ）が備える各構成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、実行することにより上述した距離画像撮像装置１（１ａ）が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「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」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。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。

【0111】

また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。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。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

【0112】

また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に距離画像撮像装置１（１ａ）が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された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（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0113】

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【符号の説明】

【0114】

１、１ａ…距離画像撮像装置
２…光源部
３…受光部
４、４ａ…距離画像処理部
２１…光源装置
２２…拡散板
３１…レンズ
３２…距離画像センサ
４１…干渉光検出部
４２、４２ａ…タイミング調整部
４３…距離演算部
４４…測定制御部
３２０…受光領域
３２１…画素回路
３２２…画素駆動回路
３２３…垂直走査回路
３２４…水平走査回路
３２５…画素信号処理回路
３２６…制御回路
ＣＳ、ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４…電荷蓄積部
ＦＤ、ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ３、ＦＤ４…フローティングディフュージョン
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…転送トランジスタ
ＧＤ…電荷排出トランジスタ
ＭＬ…マイクロレンズ
ＰＤ…光電変換素子
ＰＯ…光パルス
ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４…リセットトランジスタ
Ｓ…被写体
ＳＦ、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４…ソースフォロアトランジスタ
ＳＬ、ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４…選択トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】