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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】P2024011621
(43)【公開日】2024-01-25
(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 17/894 20200101AFI20240118BHJP
G01S 7/4865 20200101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
G01S17/894
G01S7/4865
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022113790
(22)【出願日】2022-07-15
(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】高橋 聡
【テーマコード（参考）】
5J084
【Ｆターム（参考）】
5J084AA05
5J084AD02
5J084BA04
5J084BA07
5J084BA36
5J084BA40
5J084BB02
5J084CA65
5J084CA67
5J084EA02
(57)【要約】
【課題】マルチパスの傾向に応じた対応を行う。
【解決手段】照射時間と蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】照射時間と蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体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電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、
前記電荷蓄積部の各々に蓄積される電荷量に基づいて前記被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、
を備え、
前記距離画像処理部は、
前記光パルスを照射する照射時間と前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、
前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、
前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、
前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出し、前記特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する、
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電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、
前記電荷蓄積部の各々に蓄積される電荷量に基づいて前記被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、
を備え、
前記距離画像処理部は、
前記光パルスを照射する照射時間と前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、
前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、
前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、
前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出し、前記特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する、
距離画像撮像装置。
【請求項2】
前記距離画像処理部は、
前記第２測定では、前記第２時間差が前記第１測定と同じであり、前記第２条件が前記第１測定とは異なる測定を行う、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記第２測定では、前記第２時間差が前記第１測定と同じであり、前記第２条件が前記第１測定とは異なる測定を行う、
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、
前記第２測定では、前記第２時間差が前記第１測定と異なり、前記第２条件が前記第１測定と同じである測定を行う、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記第２測定では、前記第２時間差が前記第１測定と異なり、前記第２条件が前記第１測定と同じである測定を行う、
請求項１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、前記光パルスの反射光がシングルパスにて前記画素に受光されたか、前記光パルスの反射光がマルチパスにて前記画素に受光されたかを判定するマルチパス判定を行い、前記マルチパス判定の結果に応じて前記被写体までの距離を算出する、
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5】
前記距離画像処理部は、前記照射時間と前記蓄積時間の組み合わせ毎に、前記反射光がシングルパスで前記画素に受光された場合における前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差と前記特徴量とが対応付けられているルックアップテーブルを参照し、前記ルックアップテーブルの傾向と前記特徴量の傾向との類似度合いに基づいて、前記マルチパス判定を行う、
請求項４に記載の距離画像撮像装置。
請求項４に記載の距離画像撮像装置。
【請求項6】
前記ルックアップテーブルは、前記光パルスの形状、及び、前記照射時間と前記蓄積時間の組合せ毎に複数作成され、
前記距離画像処理部は、複数の前記ルックアップテーブルのうち、前記第１測定及び前記第２測定の測定条件のそれぞれに対応する前記ルックアップテーブルを用いて、前記マルチパス判定を行う、
請求項５に記載の距離画像撮像装置。
前記距離画像処理部は、複数の前記ルックアップテーブルのうち、前記第１測定及び前記第２測定の測定条件のそれぞれに対応する前記ルックアップテーブルを用いて、前記マルチパス判定を行う、
請求項５に記載の距離画像撮像装置。
【請求項7】
前記特徴量は、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量のうち、少なくとも前記光パルスの反射光に対応する電荷量を用いて算出される値である、
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】
前記画素には、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、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、又は前記第４電荷蓄積部の少なくともいずれかに前記光パルスの反射光に対応する電荷が蓄積されるタイミングにて、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、前記第４電荷蓄積部の順に電荷を蓄積させ、
前記特徴量は、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、及び前記第４電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を変数とする複素数である、
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、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、又は前記第４電荷蓄積部の少なくともいずれかに前記光パルスの反射光に対応する電荷が蓄積されるタイミングにて、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、前記第４電荷蓄積部の順に電荷を蓄積させ、
前記特徴量は、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、及び前記第４電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を変数とする複素数である、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項9】
前記特徴量は、前記第１電荷蓄積部に蓄積された第１電荷量と前記第３電荷蓄積部に蓄積された第３電荷量との差分である第１変数を実部とし、前記第２電荷蓄積部に蓄積された第２電荷量と前記第４電荷蓄積部に蓄積された第４電荷量との差分である第２変数を虚部とする複素数で表される値である、
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】
前記距離画像処理部は、前記第１測定及び前記第２測定において、前記蓄積タイミングに対して前記照射タイミングを遅らせることにより、前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定を行う、
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11】
前記距離画像処理部は、シングルパスかマルチパスかを判定することなく前記被写体までの距離を算出する仮測定を行い、前記仮測定において算出された距離に応じて前記第１条件及び前記第２条件の少なくとも一方を決定する、
請求項２に記載の距離画像撮像装置。
請求項２に記載の距離画像撮像装置。
【請求項12】
前記距離画像処理部は、前記仮測定において算出された距離に応じて、前記被写体が比較的近くに存在すると判定する場合、前記第２条件における前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが前記第１条件よりも短い時間となるように前記第２条件を決定し、前記被写体が比較的遠くに存在すると判定する場合、前記第２条件における前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが前記第１条件よりも長い時間となるように前記第２条件を決定する、
請求項１１に記載の距離画像撮像装置。
請求項１１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項13】
前記距離画像処理部は、シングルパスかマルチパスかを判定することなく前記被写体までの距離を算出する仮測定を行い、前記仮測定において算出された距離に応じて前記第２時間差を決定する、
請求項３に記載の距離画像撮像装置。
請求項３に記載の距離画像撮像装置。
【請求項14】
前記距離画像処理部は、前記第２測定において算出した距離を、前記第２時間差に基づく距離に応じて補正し、補正後の距離を前記被写体までの距離とする、
請求項１３に記載の距離画像撮像装置。
請求項１３に記載の距離画像撮像装置。
【請求項15】
前記距離画像処理部は、前記ルックアップテーブルの傾向と、前記複数の測定のそれぞれの前記特徴量の傾向との類似度合いを示す指標値を算出し、
前記指標値は、前記複数の測定のそれぞれから算出される前記特徴量である第１特徴量と、前記ルックアップテーブルにおいて前記複数の測定のそれぞれに対応する前記特徴量である第２特徴量との差分を、前記第２特徴量の絶対値で正規化した差分正規化値について、前記複数の測定のそれぞれの前記差分正規化値を加算した加算値であり、
前記距離画像処理部は、前記指標値が閾値を超えない場合に前記反射光がシングルパスにて前記画素に受光されたと判定し、前記指標値が前記閾値を超える場合に前記反射光がマルチパスにて前記画素に受光されたと判定する、
請求項５に記載の距離画像撮像装置。
前記指標値は、前記複数の測定のそれぞれから算出される前記特徴量である第１特徴量と、前記ルックアップテーブルにおいて前記複数の測定のそれぞれに対応する前記特徴量である第２特徴量との差分を、前記第２特徴量の絶対値で正規化した差分正規化値について、前記複数の測定のそれぞれの前記差分正規化値を加算した加算値であり、
前記距離画像処理部は、前記指標値が閾値を超えない場合に前記反射光がシングルパスにて前記画素に受光されたと判定し、前記指標値が前記閾値を超える場合に前記反射光がマルチパスにて前記画素に受光されたと判定する、
請求項５に記載の距離画像撮像装置。
【請求項16】
前記距離画像処理部は、前記反射光がマルチパスで前記画素に受光されたと判定した場合、マルチパスに含まれる光の経路のそれぞれに対応する距離を、最小二乗法を用いることにより算出する、
請求項４に記載の距離画像撮像装置。
請求項４に記載の距離画像撮像装置。
【請求項17】
前記距離画像処理部は、前記仮測定において算出された距離に応じて、前記第１測定及び前記第２測定において前記光パルスを照射する強度を制御する、
請求項１１に記載の距離画像撮像装置。
請求項１１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項18】
前記光電変換素子によって発生された電荷を排出する電荷排出部を更に備え、
前記距離画像処理部は、前記蓄積タイミングとは異なるタイミングでは、前記光電変換素子によって発生された電荷が前記電荷排出部によって排出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、前記蓄積タイミングとは異なるタイミングでは、前記光電変換素子によって発生された電荷が前記電荷排出部によって排出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19】
被写体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電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記電荷蓄積部の各々に蓄積される電荷量に基づいて前記被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、を備える距離画像撮像装置が行う距離画像撮像方法であって、
前記距離画像処理部は、
前記光パルスを照射する照射時間と前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、
前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、
前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、
前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出し、前記特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する、
距離画像撮像方法。
前記距離画像処理部は、
前記光パルスを照射する照射時間と前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、
前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、
前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、
前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出し、前記特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する、
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、光パルスを照射した時点から被写体に反射した反射光が戻ってくるまでの遅延時間を、反射光を撮像素子に入射させて反射光の光量に応じた電荷を複数の電荷蓄積部に振り分けて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】
距離画像撮像装置では、光パルスの光源と物体との間を直接往復した直接波（シングルパス）を画素が受光することを想定して距離を算出する演算式が定義されている。しかしながら、物体のコーナー部や、物体の表面が凹凸構造となっている部分などにおいて光パルスが多重反射し、直接波と間接波とが混在したマルチパスが受光される場合がある。このようなマルチパスを受光した場合、シングルパスを受光したとみなして距離を算出してしまうと、測定距離に誤差が生じてしまう。
一方、距離画像撮像装置では、測距範囲を広げるために被写体までの距離に応じて光パルスを照射する時間（照射時間）及び電荷蓄積部に電荷を蓄積させる時間（蓄積時間）を変更する場合がある。照射時間及び蓄積時間が変更されると、画素が受光するマルチパスの傾向が異なる可能性があり、このようなマルチパスの傾向に応じた対応を行うことが困難であった。
一方、距離画像撮像装置では、測距範囲を広げるために被写体までの距離に応じて光パルスを照射する時間（照射時間）及び電荷蓄積部に電荷を蓄積させる時間（蓄積時間）を変更する場合がある。照射時間及び蓄積時間が変更されると、画素が受光するマルチパスの傾向が異なる可能性があり、このようなマルチパスの傾向に応じた対応を行うことが困難であった。
【0005】
本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、マルチパスの傾向に応じた対応を行う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】
【0006】
本発明の距離画像撮像装置は、被写体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電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記電荷蓄積部の各々に蓄積される電荷量に基づいて前記被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、を備え、前記距離画像処理部は、前記光パルスを照射する照射時間と前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出し、前記特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する、距離画像撮像装置。
【0007】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記第２測定では、前記第２時間差が前記第１測定と同じであり、前記第２条件が前記第１測定とは異なる測定を行う。
【0008】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記第２測定では、前記第２時間差が前記第１測定と異なり、前記第２条件が前記第１測定と同じである測定を行う。
【0009】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記光パルスの反射光がシングルパスにて前記画素に受光されたか、前記光パルスの反射光がマルチパスにて前記画素に受光されたかを判定するマルチパス判定を行い、前記マルチパス判定の結果に応じて前記被写体までの距離を算出する。
【0010】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記照射時間と前記蓄積時間の組み合わせ毎に、前記反射光がシングルパスで前記画素に受光された場合における前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差と前記特徴量とが対応付けられているルックアップテーブルを参照し、前記ルックアップテーブルの傾向と前記特徴量の傾向との類似度合いに基づいて、前記マルチパス判定を行う。
【0011】
本発明の距離画像撮像装置では、前記ルックアップテーブルは、前記光パルスの形状、及び、前記照射時間と前記蓄積時間の組合せ毎に複数作成され、前記距離画像処理部は、複数の前記ルックアップテーブルのうち、前記第１測定及び前記第２測定の測定条件のそれぞれに対応する前記ルックアップテーブルを用いて、前記マルチパス判定を行う。
【0012】
本発明の距離画像撮像装置では、前記特徴量は、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量のうち、少なくとも前記光パルスの反射光に対応する電荷量を用いて算出される値である。
【0013】
本発明の距離画像撮像装置では、前記画素には、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、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、又は前記第４電荷蓄積部の少なくともいずれかに前記光パルスの反射光に対応する電荷が蓄積されるタイミングにて、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、前記第４電荷蓄積部の順に電荷を蓄積させ、前記特徴量は、前記第１電荷蓄積部、前記第２電荷蓄積部、前記第３電荷蓄積部、及び前記第４電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量を変数とする複素数である。
【0014】
本発明の距離画像撮像装置では、前記特徴量は、前記第１電荷蓄積部に蓄積された第１電荷量と前記第３電荷蓄積部に蓄積された第３電荷量との差分である第１変数を実部とし、前記第２電荷蓄積部に蓄積された第２電荷量と前記第４電荷蓄積部に蓄積された第４電荷量との差分である第２変数を虚部とする複素数で表される値である。
【0015】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記第１測定及び前記第２測定において、前記蓄積タイミングに対して前記照射タイミングを遅らせることにより、前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定を行う。
【0016】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、シングルパスかマルチパスかを判定することなく前記被写体までの距離を算出する仮測定を行い、前記仮測定において算出された距離に応じて前記第１条件及び前記第２条件の少なくとも一方を決定する。
【0017】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記仮測定において算出された距離に応じて、前記被写体が比較的近くに存在すると判定する場合、前記第２条件における前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが前記第１条件よりも短い時間となるように前記第２条件を決定し、前記被写体が比較的遠くに存在すると判定する場合、前記第２条件における前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが前記第１条件よりも長い時間となるように前記第２条件を決定する。
【0018】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、シングルパスかマルチパスかを判定することなく前記被写体までの距離を算出する仮測定を行い、前記仮測定において算出された距離に応じて前記第２時間差を決定する。
【0019】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記第２測定において算出した距離を、前記第２時間差に基づく距離に応じて補正し、補正後の距離を前記被写体までの距離とする。
【0020】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記ルックアップテーブルの傾向と、前記複数の測定のそれぞれの前記特徴量の傾向との類似度合いを示す指標値を算出し、前記指標値は、前記複数の測定のそれぞれから算出される前記特徴量である第１特徴量と、前記ルックアップテーブルにおいて前記複数の測定のそれぞれに対応する前記特徴量である第２特徴量との差分を、前記第２特徴量の絶対値で正規化した差分正規化値について、前記複数の測定のそれぞれの前記差分正規化値を加算した加算値であり、前記距離画像処理部は、前記指標値が閾値を超えない場合に前記反射光がシングルパスにて前記画素に受光されたと判定し、前記指標値が前記閾値を超える場合に前記反射光がマルチパスにて前記画素に受光されたと判定する。
【0021】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記反射光がマルチパスで前記画素に受光されたと判定した場合、マルチパスに含まれる光の経路のそれぞれに対応する距離を、最小二乗法を用いることにより算出する。
【0022】
本発明の距離画像撮像装置では、前記距離画像処理部は、前記仮測定において算出された距離に応じて、前記第１測定及び前記第２測定において前記光パルスを照射する強度を制御する。
【0023】
本発明の距離画像撮像装置では、前記光電変換素子によって発生された電荷を排出する電荷排出部を更に備え、前記距離画像処理部は、前記蓄積タイミングとは異なるタイミングでは、前記光電変換素子によって発生された電荷が前記電荷排出部によって排出されるように制御する。
【0024】
本発明の距離画像撮像方法は、被写体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電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記電荷蓄積部の各々に蓄積される電荷量に基づいて前記被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、を備える距離画像撮像装置が行う距離画像撮像方法であって、前記距離画像処理部は、前記光パルスを照射する照射時間と前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、前記第１時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第１測定を行い、前記照射時間と前記蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、前記第２時間差を基準として前記照射タイミングと前記蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定からなる第２測定を行い、前記第２測定では、前記第２条件又は前記第２時間差の何れか一方が前記第１測定とは異なる測定を行い、前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出し、前記特徴量の傾向に基づいて前記被写体までの距離を算出する。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、マルチパスの傾向に応じた対応を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施形態の距離画像撮像装置１の概略構成を示すブロック図である。
【図2】実施形態の距離画像センサ３２の概略構成を示すブロック図である。
【図3】実施形態の画素３２１の構成の一例を示す回路図である。
【図4】実施形態のマルチパスを説明する図である。
【図5】実施形態の距離画像処理部４が行う処理を説明する図である。
【図6A】従来の距離画像撮像装置が被写体ＯＢを測定する例を模式的に示す図である。
【図6B】従来の距離画像撮像装置が被写体ＯＢを測定する例を模式的に示す図である。
【図7A】従来の距離画像撮像装置が被写体ＯＢを測定する例を模式的に示す図である。
【図7B】従来の距離画像撮像装置が被写体ＯＢを測定する例を模式的に示す図である。
【図8A】第１実施形態の測定方法を説明する図である。
【図8B】第１実施形態の測定方法を説明する図である。
【図9A】第１実施形態の測定方法を説明する図である。
【図9B】第１実施形態の測定方法を説明する図である。
【図10】実施形態の複素関数ＣＰ（φ）の例を示す図である。
【図11】実施形態の複素関数ＣＰ（φ）の例を示す図である。
【図12】実施形態の距離画像処理部４が行う処理を説明する図である。
【図13】実施形態の距離画像処理部４が行う処理を説明する図である。
【図14】実施形態の距離画像処理部４が行う処理を説明する図である。
【図15】実施形態の距離画像処理部４が行う処理を説明する図である。
【図16】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図17】ルックアップテーブルの例を示す図である。
【図18A】第２実施形態の測定方法を説明する図である。
【図18B】第２実施形態の測定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
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。
【0028】
図１は、実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示すブロック図である。距離画像撮像装置１は、例えば、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。
【0029】
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が存在する測定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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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までの距離を算出する。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とを備える。
【0037】
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フレームあたりの蓄積回数を制御する信号などである。蓄積回数とは、電荷蓄積部ＣＳ（図３参照）に電荷を振り分けて蓄積させる処理を繰返す回数である。この蓄積回数と、電荷を振り分けて蓄積させる処理１回あたりに各電荷蓄積部に電荷を蓄積させる時間幅（蓄積時間幅）の積が露光時間となる。
【0038】
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に基づいて、被写体ＯＢまでの距離を演算した距離情報を出力する。距離演算部４２は、複数の電荷蓄積部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を算出する。距離演算部４２は、算出した遅延時間に応じて被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0039】
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フレームの蓄積回数及び蓄積時間幅を設定し、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。
【0040】
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。
【0041】
なお、図１においては、距離画像処理部４を距離画像撮像装置１の内部に備える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。
【0042】
ここで、図２を用いて、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）の概略構成を示すブロック図である。
【0043】
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。
【0044】
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、受光した光量に相当する電荷を蓄積する。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。
【0045】
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て蓄積させる。つまり、垂直走査回路３２３は、「画素駆動回路」の一例である。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
ここで、図３を用いて、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の構成の一例を示す回路図である。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。画素３２１は、４個の画素信号読み出し部を備えた構成の一例である。
【0050】
画素３２１は、１個の光電変換素子ＰＤと、ドレインゲートトランジスタＧＤと、対応する出力端子Ｏから電圧信号を出力する３個の画素信号読み出し部ＲＵとを備える。画素信号読み出し部ＲＵのそれぞれは、読み出し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。
【0051】
なお、図３においては、３個の画素信号読み出し部ＲＵの符号「ＲＵ」の後に、「１」～「３」の何れか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、３個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、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵを表す数字を符号の後に示すことによって、それぞれの構成要素が対応する画素信号読み出し部ＲＵを区別して表す。
【0052】
図３に示した画素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、読み出し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～ＲＵ３も同様の構成である。
【0053】
なお、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、３個の画素信号読み出し部ＲＵを備える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個であってもよいし、４個以上であってもよい。
【0054】
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。
【0055】
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、光電変換素子ＰＤに蓄積されている（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。
【0056】
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。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。
【0057】
画素３２１では、光パルスＰＯを照射する照射タイミングに同期させた蓄積タイミングにおいて入射した光を、光電変換素子ＰＤが電荷に変換し、変換した電荷を４個の電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに振り分けて蓄積させる。また、蓄積タイミング以外のタイミングで画素３２１に入射した光については、光電変換素子ＰＤが変換した電荷をドレインゲートトランジスタＧＤから排出して、電荷蓄積部ＣＳに蓄積させないようにする。
【0058】
このようにして蓄積タイミングにおける電荷の蓄積と、蓄積タイミング以外のタイミングにおける電荷の破棄とが、１フレームに渡って繰り返し行われた後、読出し期間が設けられる。読み出し期間では、水平走査回路３２４により、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。
【0059】
このようにして、１フレームにわたり画素３２１を駆動させることにより、反射光ＲＬに相当する電荷量が、反射光ＲＬが距離画像撮像装置１に入射されるまでの遅延時間Ｔｄに応じた比率で、画素３２１が備える４つの電荷蓄積部ＣＳうちの２つの電荷蓄積部ＣＳに振り分けて蓄積される。距離演算部４２は、このような性質を利用して、以下の式（１）により、遅延時間Ｔｄを算出する。なお、式（１）では、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に蓄積される電荷量のうちの外光成分に相当する電荷量が電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量と同量であることを前提とする。
【0060】
Ｔｄ＝Ｔｏ×（Ｑ２－Ｑ３）／（Ｑ１＋Ｑ２－２×Ｑ３） … 式（１）
但し、Ｔｏは光パルスＰＯが照射された期間
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、Ｔｏは光パルスＰＯが照射された期間
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
【0061】
距離演算部４２は、式（１）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Ｓ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、被写体Ｓまでの距離を求める。
【0062】
次に、図４を用いて、実施形態のマルチパスについて説明する。図４は、実施形態のマルチパスについて説明する図である。距離画像撮像装置１では、Ｌｉｄｅｒ（Light Detection and Ranging）などと比較して照射範囲の広い光源を使用する。このため、ある程度の範囲を有する空間を一度に測定できるメリットを有する一方で、マルチパスが発生し易いというデメリットを有している。図４の例では、距離画像撮像装置１が測定空間Ｅに光パルスＰＯを照射し、直接波Ｗ１と、間接波Ｗ２との複数の反射波（マルチパス）を受光する様子が模式的に示されている。以下の説明では、マルチパスが２つの反射波により構成される場合を例示して説明する。しかしながらこれに限定されることはなく、マルチパスが３つ以上の反射波により構成されていてもよい。マルチパスが３つ以上の反射波により構成されている場合にも、以下に説明する方法を適用することが可能である。
【0063】
マルチパスを受光した場合、距離画像撮像装置１に受光される反射光の形状（時系列変化）はシングルパスのみを受光した場合とは異なるものとなる。
【0064】
例えば、シングルパスの場合、距離画像撮像装置１には、光パルスと同じ形状の反射光（直接波Ｗ１）が、遅延時間Ｔｄ遅れて受光される。これに対し、マルチパスの場合、直接波に加え、さらに光パルスと同じ形状の反射光（間接波Ｗ２）が遅延時間Ｔｄ＋α遅れて受光される。ここでのαは、直接波Ｗ１に対して間接波Ｗ２が遅延する時間である。すなわち、マルチパスの場合、距離画像撮像装置１には、光パルスと同じ形状の光が複数、互いに時間差を有しながら加算された状態の反射光が受光される。
【0065】
つまり、マルチパスとシングルパスの場合とでは、異なる形状（時系列変化）の反射光が受光される。上述した式（１）は、遅延時間が、光パルスが光源と物体との間を直接往復するのに要した時間であることを前提とした数式である。すなわち、式（１）では距離画像撮像装置１がシングルパスを受光することを前提としている。このため、距離画像撮像装置１がマルチパスを受光したにもかかわらず、式（１）を用いて距離を算出してしまうと、算出された距離は、実在する被写体ＯＢの位置と対応しない距離となってしまう。このため、算出した距離（測定距離）と実際の距離との差異が乖離してしまい、誤差が発生する要因となる。
【0066】
この対策として、本実施形態では、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定を行う。ここでの照射タイミングは光パルスＰＯを照射するタイミングである。蓄積タイミングは、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である。
【0067】
図５は、距離画像処理部４が、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を変更させながら複数回の測定を行う方法について説明する図である。図５には、光パルスＰＯが照射されてから遅延時間Ｔｄ経過後に反射光ＲＬを受光する画素３２１のタイミングチャートが示されている。
【0068】
図５では、光パルスＰＯを照射するタイミングを「Ｌ」、反射光が受光されるタイミングを「Ｒ」、駆動信号ＴＸ１のタイミングを「Ｇ１」、駆動信号ＴＸ２のタイミングを「Ｇ２」、駆動信号ＴＸ３のタイミングを「Ｇ３」、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。なお、駆動信号ＴＸ１は、読み出しゲートトランジスタＧ１を駆動させる信号である。駆動信号ＴＸ２、ＴＸ３についても同様である。
【0069】
図５に示すように、距離画像処理部４は、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を変更させながら複数回（この図の例ではＭ回）の測定を行う。ここでＭは２以上の任意の自然数である。
【0070】
図５の照射時間Ｔｏは、光パルスＰＯを照射する時間幅である。蓄積時間Ｔａは、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を蓄積させる時間幅である。照射時間Ｔｏと蓄積時間Ｔａは同等の時間幅である。同等の時間幅には、照射時間Ｔｏと蓄積時間Ｔａが同じ時間幅である場合、及び、照射時間Ｔｏが蓄積時間Ｔａよりも所定時間長い場合を含む。ここでの所定時間は、光パルスＰＯの波形なまり、電荷蓄積部ＣＳに蓄積されるノイズ量などに応じて決定される。
【0071】
まず、距離画像処理部４は、１回目の測定を行う。１回目の測定では、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を０（ゼロ）とする。つまり、１回目の測定では、照射タイミングと蓄積タイミングを同じタイミングとする。距離画像処理部４は、単位蓄積時間ＵＴにおいて、光パルスＰＯを照射させると同時に電荷蓄積部ＣＳ１をオン状態として、以降、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３を順にオン状態として、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ３のそれぞれに電荷を蓄積させる蓄積処理を行う。このような蓄積処理を、所定の蓄積回数繰り返し行った後、距離画像処理部４は、読出時間ＲＤにおいて電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に相当する信号値を読出す。
【0072】
次に、距離画像処理部４は、２回目の測定を行う。２回目の測定では、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を照射遅延時間Ｄｔｍ２とする。つまり、２回目の測定では、照射タイミングを、蓄積タイミングに対して照射遅延時間Ｄｔｍ２だけ遅らせる。２回目の測定で照射タイミングが照射遅延時間Ｄｔｍ２遅れることから、反射光ＲＬは、照射タイミングから（遅延時間Ｔｄ＋照射遅延時間Ｄｔｍ２）遅れて画素３２１に受光される。距離画像処理部４は、このような照射遅延時間Ｄｔｍ２を有する蓄積処理を、所定の蓄積回数繰り返し行った後、読出時間ＲＤにおいて電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に相当する信号値を読出す。
【0073】
次に、距離画像処理部４は、（Ｍ－１）回目の測定を行う。（Ｍ－１）回目の測定では、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を照射遅延時間Ｄｔｍ３とする。つまり、（Ｍ－１）回目の測定では、照射タイミングを、蓄積タイミングに対して照射遅延時間Ｄｔｍ３だけ遅らせる。（Ｍ－１）回目の測定で照射タイミングが照射遅延時間Ｄｔｍ３遅れることから、反射光ＲＬは、照射タイミングから（遅延時間Ｔｄ＋照射遅延時間Ｄｔｍ３）遅れて画素３２１に受光される。距離画像処理部４は、このような照射遅延時間Ｄｔｍ３を有する蓄積処理を、所定の蓄積回数繰り返し行った後、読出時間ＲＤにおいて電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に相当する信号値を読出す。
【0074】
次に、距離画像処理部４は、Ｍ回目の測定を行う。Ｍ回目の測定では、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を照射遅延時間Ｄｔｍ４とする。つまり、Ｍ回目の測定では、照射タイミングを、蓄積タイミングに対して照射遅延時間Ｄｔｍ４だけ遅らせる。Ｍ回目の測定で照射タイミングが照射遅延時間Ｄｔｍ４遅れることから、反射光ＲＬは、照射タイミングから（遅延時間Ｔｄ＋照射遅延時間Ｄｔｍ４）遅れて画素３２１に受光される。距離画像処理部４は、このような照射遅延時間Ｄｔｍ４を有する蓄積処理を、所定の蓄積回数繰り返し行った後、読出時間ＲＤにおいて電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に相当する信号値を読出す。
【0075】
本実施形態では、距離画像処理部４は、このように、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を変更させながら複数回の測定を行い、測定を行う毎に電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に基づく特徴量（後述する複素変数ＣＰ）を算出する。距離画像処理部４が複素変数ＣＰを算出する具体的な方法は後で詳しく説明する。
【0076】
距離画像処理部４は、算出した特徴量に応じて、画素３２１がシングルパスを受光したか、マルチパスを受光したかを判定する。
【0077】
距離画像処理部４は、複数の測定のそれぞれに応じて算出した特徴量の傾向が、画素３２１がシングルパスを受光した場合における特徴量の傾向に類似する場合、画素３２１がシングルパスを受光したと判定する。例えば、距離画像処理部４は、画素３２１がシングルパスを受光した場合における、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を特徴量と対応づけた情報を、データ（後述するルックアップテーブルＬＵＴ）として予め記憶させておく。ルックアップテーブルＬＵＴの具体的な内容は後で詳しく説明する。
【0078】
距離画像処理部４は、複数の測定のそれぞれについて算出した特徴量の傾向が、ルックアップテーブルＬＵＴの傾向に類似する度合（後述するＳＤ指標）を算出する。距離画像処理部４は、算出したＳＤ指標を閾値と比較することにより、画素３２１がシングルパスを受光したか否かを判定する。距離画像処理部４がＳＤ指標を算出する具体的な方法は後で詳しく説明する。
【0079】
これにより、距離画像処理部４は、特徴量の傾向がルックアップテーブルＬＵＴの傾向に類似する場合に画素３２１がシングルパスを受光したと判定し、特徴量の傾向がルックアップテーブルＬＵＴの傾向に類似しない場合に画素３２１がマルチパスを受光したと判定することができる。
【0080】
距離画像処理部４は、画素３２１がシングルパスを受光したと判定した場合、単一の反射体を想定した関係式、例えば、式（１）を用いて距離を算出する。一方、距離画像処理部４は、画素３２１がマルチパスを受光したと判定した場合、式（１）を用いず、別の手段で距離を算出する。これにより、距離画像処理部４は、シングルパスを受光したか否かに応じて距離を算出することができ、距離に生じる誤差を低減させることが可能となる。
【0081】
しかしながら、このような照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を変更させながら複数回の測定を行おうとすると、被写体ＯＢが存在する位置によってはマルチパスか否かの判定が困難になる場合がある。図６（図６Ａ、図６Ｂ）、及び図７（図７Ａ、図７Ｂ）を用いて、このようなマルチパスか否かの判定が困難になる場合について説明する。図６及び図７は従来の距離画像撮像装置が被写体ＯＢを測定するタイミングを模式的に示す図である。なお、図６及び図７では、画素３２１が４つの電荷蓄積部ＣＳを備える構成が図示されている。画素３２１の構造によって、画素３２１が備える電荷蓄積部ＣＳの数を変更した場合においても、光パルスＰＯの照射時間Ｔｏや、電荷蓄積部ＣＳへの蓄積時間Ｔａの長さに応じて、上記と同様に、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を変更させながら複数回の測定を行おうとすると、被写体ＯＢが存在する位置によってはマルチパスか否かの判定が困難になる場合がある。すなわち、画素３２１が備える電荷蓄積部ＣＳの数に関わらず、マルチパスか否かの判定が困難となる場合がある。
【0082】
なお、以下の説明では、撮像位置から比較的近い位置に存在する被写体ＯＢを「近距離物体」と称する。また、撮像位置から比較的遠い位置に存在する被写体ＯＢを「遠距離物体」と称する。
【0083】
【0084】
図６の遅延時間Ｔｄｋは、光パルスＰＯを照射してから反射光ＲＬが受光されるまでの遅延時間であり、図５の遅延時間Ｔｄよりも短い時間である。すなわち、図６では、撮像位置から比較的近い位置に存在する近距離物体を測定する場合の例が示されている。また、図６Ｂの照射遅延時間Ｄｔｍｋは、Ｋ回目の測定における蓄積タイミングに対する照射タイミングの時間差を示す。
【0085】
近距離物体の場合、反射光ＲＬの光量は、遠距離物体を測定する場合と比較して大きくなる。また、シングルパスとマルチパスとの光路差が小さい場合、シングルパスとマルチパスは、ほぼ同時か、或いは僅かな時間差で画素３２１に受光される。このため、画素３２１がシングルパスを受光した場合における特徴量の傾向と、マルチパスを受光した場合における特徴量の傾向との差異が小さくなり、シングルパスか否かの判定が困難になる場合がある。
【0086】
図７Ａには、遠距離物体を１回目に測定した例が示されている。図７Ｂには、遠距離物体をＫ回目に測定した例が示されている。図７の遅延時間Ｔｄeは、光パルスＰＯを照射してから反射光ＲＬが受光されるまでの遅延時間であり、図５の遅延時間Ｔｄよりも長い時間である。すなわち、図７では、撮像位置から比較的遠い位置に存在する遠距離物体を測定する場合の例が示されている。
【0087】
遠距離物体の場合、遅延時間Ｔｄeが大きいことから、Ｋ回目の測定において画素３２１が反射光ＲＬを受光するタイミングが、蓄積タイミングから外れてしまい、反射光ＲＬに相当する電荷が電荷蓄積部ＣＳに蓄積されない可能性がある。この場合、シングルパスか否かを判定するための特徴量を算出することが困難となる。
【0088】
このような被写体ＯＢが存在する位置によってマルチパスか否かの判定が困難になるという課題に対し、第１実施形態では、照射時間及び蓄積時間の組合せを変えた複数回の測定をそれぞれ行うようにした。
【0089】
第１実施形態において、距離画像処理部４は、第１測定と第２測定を行う。第１測定は、照射時間と蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、第１時間差を基準として照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定である。第２測定は、照射時間と蓄積時間の組合せが、第１条件とは異なる第２条件であり、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、第２時間差を基準として照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定である。
なお、本実施形態では、第１時間差は０（ゼロ）に設定される。すなわち、本実施形態では、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が０（ゼロ）であり、基準とする初回（１回目）の照射タイミングと蓄積タイミングが同じタイミングとなる。
また、本実施形態では、第２時間差は、第１時間差と同じ値に設定される。すなわち、本実施形態では、第２測定において、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が０（ゼロ）であり、基準とする初回（１回目）の照射タイミングと蓄積タイミングが同じタイミングとなる。
しかしながらこれに限定されることはない。第１時間差は０（ゼロ）でなくともよく、任意に設定されてよい。
なお、本実施形態では、第１時間差は０（ゼロ）に設定される。すなわち、本実施形態では、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が０（ゼロ）であり、基準とする初回（１回目）の照射タイミングと蓄積タイミングが同じタイミングとなる。
また、本実施形態では、第２時間差は、第１時間差と同じ値に設定される。すなわち、本実施形態では、第２測定において、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が０（ゼロ）であり、基準とする初回（１回目）の照射タイミングと蓄積タイミングが同じタイミングとなる。
しかしながらこれに限定されることはない。第１時間差は０（ゼロ）でなくともよく、任意に設定されてよい。
【0090】
例えば、距離画像処理部４は、基準となる照射時間と蓄積時間の組合せ、例えば、図５の照射時間Ｔｏと蓄積時間Ｔａの組合せを第１条件とする。
近距離物体を測定する場合、距離画像処理部４は、第１条件よりも短い照射時間と蓄積時間の組合せ、例えば、後述する図８の照射時間Ｔｏｋと蓄積時間Ｔａｋの組合せを第２条件とする。
遠距離物体を測定する場合、距離画像処理部４は、第１条件よりも長い照射時間と蓄積時間の組合せ、例えば、後述する図９の照射時間Ｔｏｅと蓄積時間Ｔａｅの組合せを第２条件とする。
近距離物体を測定する場合、距離画像処理部４は、第１条件よりも短い照射時間と蓄積時間の組合せ、例えば、後述する図８の照射時間Ｔｏｋと蓄積時間Ｔａｋの組合せを第２条件とする。
遠距離物体を測定する場合、距離画像処理部４は、第１条件よりも長い照射時間と蓄積時間の組合せ、例えば、後述する図９の照射時間Ｔｏｅと蓄積時間Ｔａｅの組合せを第２条件とする。
【0091】
また、距離画像処理部４は、第１条件に対応するルックアップテーブルである第１ルックアップテーブルＬＵＴ、及び、第２条件に対応するルックアップテーブルである第２ルックアップテーブルＬＵＴを予め記憶しておく。
【0092】
距離画像処理部４は、第１測定において、測定毎に、電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に基づく特徴量を算出する。第１測定における複数回の測定を行った後、距離画像処理部４は、測定毎に算出した特徴量の傾向と第１ルックアップテーブルＬＵＴの傾向との類似度合いとして、第１ＳＤ指標を算出する。
【0093】
距離画像処理部４は、第２測定において、測定毎に、電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に基づく特徴量を算出する。第２測定における複数回の測定を行った後、距離画像処理部４は、算出した特徴量の傾向と第２ルックアップテーブルＬＵＴの傾向との類似度合いとして、第２ＳＤ指標を算出する。
【0094】
距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標、及び第２ＳＤ指標を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0095】
例えば、距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標と閾値とを比較し、第１ＳＤ指標が、画素３２１がシングルパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いて、距離を算出する。
一方、距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標と閾値とを比較し、第１ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、第２ＳＤ指標と閾値とを比較する。ここで、第１ＳＤ指標に対応する閾値と、第２ＳＤ指標に対応する閾値とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がシングルパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いて、距離を算出する。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いることなく、別の手段、例えば、後述するような最小二乗法を用いて距離を算出する。
一方、距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標と閾値とを比較し、第１ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、第２ＳＤ指標と閾値とを比較する。ここで、第１ＳＤ指標に対応する閾値と、第２ＳＤ指標に対応する閾値とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がシングルパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いて、距離を算出する。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いることなく、別の手段、例えば、後述するような最小二乗法を用いて距離を算出する。
【0096】
ここで、図８（図８Ａ、図８Ｂ）、及び図９（図９Ａ、図９Ｂ）を用いて、第１実施形態において近距離物体及び遠距離物体を測定する方法について説明する。図８及び図９は第１実施形態の距離画像撮像装置１が被写体ＯＢを測定するタイミングを模式的に示す図である。
【0097】
【0098】
図８の照射時間Ｔoｋは、照射時間Ｔoよりも短い時間幅である。蓄積時間Ｔaｋは、蓄積時間Ｔaよりも短い時間幅である。照射時間Ｔoｋと蓄積時間Ｔaｋは同程度の時間幅である。
【0099】
第２測定において照射時間と蓄積時間を短く設定することにより、測定できる距離の範囲が狭まるが、近距離物体を測定することを前提としていることから、さほど問題とはならない。一方、照射時間と蓄積時間を短く設定することにより、測定の精度を向上させることが可能である。そして、照射時間と蓄積時間を短く設定することにより、複数の測定を行う際に、電荷蓄積部ＣＳに蓄積される電荷量を照射時間と蓄積時間を短くしない場合と比較すると、シングルパスと異なるタイミングで受光するマルチパスを分離しやすくなり、画素３２１がシングルパスを受光した場合とマルチパスを受光した場合とにおいて、特徴量の傾向に差が出やすくなる。
【0100】
また、仮に、第１測定において反射光ＲＬの光量が大きく、電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量が電荷蓄積部ＣＳの蓄積容量の上限を超えて電荷量が計測できなくなる飽和が発生した場合であっても、第２測定において照射時間と蓄積時間を短く設定することにより飽和し難くすることができる。
【0101】
【0102】
図９の照射時間Ｔoｅは、照射時間Ｔoよりも長い時間幅である。蓄積時間Ｔaｅは、蓄積時間Ｔaよりも長い時間幅である。照射時間Ｔoｅと蓄積時間Ｔaｅは同程度の時間幅である。
【0103】
第２測定において照射時間と蓄積時間を長く設定することにより、測定できる距離の範囲を広げることができ、照射タイミングを遅らせたＫ回目の測定においても、反射光ＲＬに対応する電荷が電荷蓄積部ＣＳに蓄積されるようにすることが可能である。したがって、第２測定における複数回の測定のそれぞれから特徴量を算出することができ、画素３２１がシングルパスを受光した場合とマルチパスを受光した場合とを判定することが可能となる。
【0104】
さらに、第２測定において照射時間と蓄積時間を長く設定することにより、電荷蓄積部ＣＳに蓄積される電荷量を増加させることができる。遠距離物体を測定する場合、近距離物体と比較して反射光ＲＬの光量が小さい。このため、電荷蓄積部ＣＳに蓄積される電荷量が小さく、ノイズの影響を受けやすくなり、測定誤差の要因となっていた。これに対し、第１実施形態では、電荷蓄積部ＣＳに蓄積される電荷量を増加させることができ、ノイズの影響を低減させることが可能となる。
【0105】
このように、距離画像処理部４は、第１測定と第２測定を行い、第１測定及び第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出し、特徴量の傾向に基づいて被写体ＯＢまでの距離を算出する。これにより、照射時間と蓄積時間の組合せを変更させた第２測定を行うことができ、電荷蓄積部ＣＳに蓄積される電荷量を減少又は増加させることができる。したがって、蓄積回数を変更しなくとも、飽和を回避するオートエクスポージャ（自動露出）と測定可能な距離を広げるＨＤＲ（High Dynamic Range)を実現可能とすると共に、シングルパスとマルチパスとの判定をし易くして、測定精度を向上させることができる。
【0106】
ここで、距離画像処理部４が特徴量を算出する方法、ルックアップテーブルＬＵＴの内容、及びＳＤ指標を算出する方法について説明する。
【0107】
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、以下の式（２）に示す複素変数ＣＰを算出する。複素変数ＣＰは「特徴量」の一例である。
【0108】
ＣＰ＝（Ｑ１－Ｑ２）＋ｊ（Ｑ２－Ｑ３） … 式（２）
ただし、ｊは虚数単位
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
ただし、ｊは虚数単位
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
【0109】
また、距離画像処理部４は、式（２）に示す複素変数ＣＰを、式（３）を用いて位相（２πｆτＡ）の関数ＧＦとして表す。ここでの位相（２πｆτＡ）は光パルスＰＯの照射タイミングに対する遅延時間τＡを、光パルスＰＯの周期（１／ｆ＝２Ｔｏ）に対する位相遅延で示すものである。式（３）では、距離ＬＡにある被写体ＯＢＡからの反射光のみ、すなわちシングルパスが受光されたことを前提とする。関数ＧＦは「特徴量」の一例である。
【0110】
ＣＰ＝ＤＡ×ＧＦ（２πｆτＡ） … 式（３）
ただし、ＤＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡからの反射光の強度（定数）
τＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡまで光が往復するのに要する時間
τＡ＝２ＬＡ／ｃ
ｃは光速
ただし、ＤＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡからの反射光の強度（定数）
τＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡまで光が往復するのに要する時間
τＡ＝２ＬＡ／ｃ
ｃは光速
【0111】
式（３）において、位相０（ゼロ）～２πに対応する関数ＧＦの値を求めることができれば、距離画像撮像装置１に受光され得る全てのシングルパスを規定することができる。そこで、距離画像処理部４は、式（３）に示す複素変数ＣＰについて位相φの複素関数ＣＰ（φ）を定義し、式（４）のように表す。φは、式（３）における複素変数ＣＰの位相を０（ゼロ）とした場合の位相変化量である。
【0112】
ＣＰ（φ）＝ＤＡ×ＧＦ（２πｆτＡ－φ） … 式（４）
ただし、ＤＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡからの反射光の強度
τＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡまで光が往復するのに要する時間
τＡ＝２ＬＡ／ｃ
ｃは光速
φは位相
ただし、ＤＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡからの反射光の強度
τＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡまで光が往復するのに要する時間
τＡ＝２ＬＡ／ｃ
ｃは光速
φは位相
【0113】
ここで複素関数ＣＰ（φ）のふるまい（位相の変化に伴う複素数の変化）について、図１０、図１１を用いて説明する。図１０、図１１は、実施形態の複素関数ＣＰ（φ）の例を示す図である。図１０の横軸は位相ｘ、縦軸は関数ＧＦ（ｘ）の値である。図１０において実線は複素関数ＣＰ（φ）の実部、点線は複素関数ＣＰ（φ）の虚部の値をそれぞれ示している。図１１には、図１０の関数ＧＦ（ｘ）を複素平面に示した例が示されている。図１１の横軸は実軸、縦軸は虚軸を示している。図１０、及び図１１の関数ＧＦ（ｘ）に、信号の強度に相当する定数（ＤＡ）を乗じた値が複素関数ＣＰ（φ）となる。
【0114】
複素関数ＣＰ（φ）の変化は、光パルスＰＯの形状（時系列変化）に応じて決定される。図１０には、例えば、光パルスＰＯが矩形波である場合の複素関数ＣＰ（φ）において位相の変化に伴う軌跡が示されている。
【0115】
位相ｘ＝０（つまり、遅延時間Ｔｄ＝０）においては、電荷蓄積部ＣＳ１に反射光に対応する電荷の全てが蓄積され、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３には反射光に対応する電荷が蓄積されない。このため、関数ＧＦ（ｘ＝０）の実部（Ｑ１－Ｑ２）が最大値ｍａｘとなり、虚部（Ｑ２－Ｑ３）が０（ゼロ）となる。ｍａｘは全反射光に対応する電荷量に相当する信号値である。位相ｘ＝π／２（つまり、遅延時間Ｔｄ＝照射時間Ｔｏ）においては、電荷蓄積部ＣＳ２に反射光に対応する電荷の全てが蓄積され、電荷蓄積部ＣＳ１、ＣＳ３には反射光に対応する電荷が蓄積されない。このため、関数ＧＦ（ｘ＝π／２）の実部（Ｑ１－Ｑ２）が最小値（－ｍａｘ）となり、虚部（Ｑ２－Ｑ３）が最大値ｍａｘとなる。位相ｘ＝π（つまり、遅延時間Ｔｄ＝照射時間Ｔｏ×２）においては、電荷蓄積部ＣＳ３に反射光に対応する電荷の全てが蓄積され、電荷蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２には反射光に対応する電荷が蓄積されない。このため、関数ＧＦ（ｘ＝π）の実部（Ｑ１－Ｑ２）が０（ゼロ）となり、虚部（Ｑ２－Ｑ３）が最小値（－ｍａｘ）となる。
【0116】
図１１に示すように、複素平面においては、位相ｘ＝０で関数ＧＦ（ｘ＝０）は座標（ｍａｘ、０）、位相ｘ＝π／２で関数ＧＦ（ｘ＝π／２）は座標（－ｍａｘ、ｍａｘ）、位相ｘ＝πで関数ＧＦ（ｘ＝π）は座標（０、－ｍａｘ）となる。
【0117】
距離画像処理部４は、図１０、図１１に示すような関数ＧＦ（ｘ）のふるまい（位相の変化に伴う複素数の変化）の傾向に基づいて、画素３２１がシングルパスを受光したか、マルチパスを受光したかを判定する。距離画像処理部４は、測定にて算出した複素関数ＣＰ（φ）変化の傾向が、シングルパスにおける関数ＧＦ（ｘ）の変化の傾向と一致する場合、画素３２１がシングルパスを受光したと判定する。一方、距離画像処理部４は、測定にて算出した複素関数ＣＰ（φ）変化の傾向が、シングルパスにおける関数ＧＦ（ｘ）の変化の傾向と一致しない場合、画素３２１がマルチパスを受光したと判定する。
【0118】
例えば、距離画像処理部４は、１回目の測定にて、複素関数ＣＰ（０）を算出する。距離画像処理部４は、２回目の測定に基づいて、複素関数ＣＰ（φ１）を算出する。位相φ１は、照射遅延時間Ｄｔｍ２に相当する位相（２πｆ×Ｄｔｍ２）である。ｆは光パルスＰＯの照射周波数（頻度）である。距離画像処理部４は、（Ｍ－１）回目の測定に基づいて、複素関数ＣＰ（φ２）を算出する。位相φ２は、照射遅延時間Ｄｔｍ３に相当する位相（２πｆ×Ｄｔｍ３）である。距離画像処理部４は、Ｍ回目の測定に基づいて、複素関数ＣＰ（φ３）を算出する。位相φ３は、照射遅延時間Ｄｔｍ４に相当する位相（２πｆ×Ｄｔｍ４）である。
【0119】
ここで、図１２～図１５を用いて、距離画像処理部４が、シングルパスを受光したか、マルチパスを受光したかを判定する具体的な方法について説明する。図１２～図１５には、図１１同様に、横軸が実軸、縦軸が虚軸の複素平面に示されている。
【0120】
距離画像処理部４は、例えば、図１２に示すように、複素平面においてルックアップテーブルＬＵＴと、実測点Ｐ１～Ｐ３をプロットする。ルックアップテーブルＬＵＴは、画素３２１がシングルパスを受光した場合における関数ＧＦ（ｘ）とその位相ｘとを対応づけた情報である。ルックアップテーブルＬＵＴは、例えば、予め測定され、記憶部（不図示）に記憶されている。実測点Ｐ１～Ｐ３は測定により算出された複素関数ＣＰ（φ）の値である。距離画像処理部４は、図１２に示すように、ルックアップテーブルＬＵＴの変化の傾向と、実測点Ｐ１～Ｐ３の変化の傾向が一致する場合に、測定において画素３２１がシングルパスを受光したと判定する。
【0121】
距離画像処理部４は、図１３に示すように、複素平面においてルックアップテーブルＬＵＴと、実測点Ｐ１＃～Ｐ３＃をプロットする。ルックアップテーブルＬＵＴは、図１２におけるルックアップテーブルＬＵＴと同様である。実測点Ｐ１＃～Ｐ３＃は、図１２とは異なる測定空間における測定により算出された複素関数ＣＰ（φ）の値である。距離画像処理部４は、図１３に示すように、ルックアップテーブルＬＵＴの変化の傾向と、実測点Ｐ１＃～Ｐ３＃の変化の傾向が一致しない場合に、測定において画素３２１がマルチパスを受光したと判定する。
【0122】
ここで、距離画像処理部４が、ルックアップテーブルＬＵＴの傾向と、実測点Ｐ１～Ｐ３の傾向とが一致するか否かを判定（一致判定）する。ここで、距離画像処理部４が、スケール調整、及びＳＤ指標を用いて、一致判定を行う方法について説明する。
【0123】
（スケール調整について）
ここで、距離画像処理部４は、必要に応じてスケール調整を行う。スケール調整とは、ルックアップテーブルＬＵＴのスケール（複素数の絶対値）と、実測点Ｐのスケール（複素数の絶対値）とが同じ値となるように調整する処理である。式（４）に示すように、複素関数ＣＰ（φ）は、関数ＧＦ（ｘ）に定数ＤＡを乗算した値である。定数ＤＡは、受光する反射光の光量に応じて決定される一定値である。すなわち、定数ＤＡは、光パルスＰＯの照射時間、照射強度、及び１フレームあたりの振り分け回数などに応じて、測定毎に決定される値となる。このため、実測点Ｐは、ルックアップテーブルＬＵＴの対応点と比較して、原点を基準として定数ＤＡだけ拡大（或いは縮小）された座標となる。
ここで、距離画像処理部４は、必要に応じてスケール調整を行う。スケール調整とは、ルックアップテーブルＬＵＴのスケール（複素数の絶対値）と、実測点Ｐのスケール（複素数の絶対値）とが同じ値となるように調整する処理である。式（４）に示すように、複素関数ＣＰ（φ）は、関数ＧＦ（ｘ）に定数ＤＡを乗算した値である。定数ＤＡは、受光する反射光の光量に応じて決定される一定値である。すなわち、定数ＤＡは、光パルスＰＯの照射時間、照射強度、及び１フレームあたりの振り分け回数などに応じて、測定毎に決定される値となる。このため、実測点Ｐは、ルックアップテーブルＬＵＴの対応点と比較して、原点を基準として定数ＤＡだけ拡大（或いは縮小）された座標となる。
【0124】
このような場合、距離画像処理部４は、ルックアップテーブルＬＵＴの変化の傾向と、実測点Ｐ１～Ｐ３の変化の傾向が一致するか判定し易くするために、スケール調整を行う。
【0125】
距離画像処理部４は、図１４に示すように、実測点Ｐ１～Ｐ３のうちの特定の実測点Ｐ（例えば、実測点Ｐ１）を抽出する。距離画像処理部４は、抽出した実測点を、原点を基準として定数Ｄ倍した、スケール調整後の実測点Ｐｓ（例えば、実測点Ｐ１ｓ）が、ルックアップテーブルＬＵＴ上の点となるようにスケール調整を行う。そして、距離画像処理部４は、残りの実測点Ｐ（例えば、実測点Ｐ２、Ｐ３）についても、同じ乗算値（定数Ｄ）を乗算した値を、スケール調整後の実測点Ｐｓ（例えば、実測点Ｐ２ｓ、Ｐ３ｓ）とする。
【0126】
なお、距離画像処理部４は、スケール調整を行わなくとも特定の実測点Ｐ（例えば、実測点Ｐ１）がルックアップテーブルＬＵＴ上の点となる場合にはスケール調整は不要である。この場合、距離画像処理部４は、スケール調整を省略することができる。
【0127】
（ＳＤ指標を用いた一致判定について）
ここで、図１５を用いて、ＳＤ指標を用いた一致判定について説明する。図１５には複素平面が示されており、横軸が実軸、縦軸が虚軸を示している。図１５には、画素３２１がシングルパスを受光した場合における関数ＧＦ（ｘ）を示すルックアップテーブルＬＵＴ、及びルックアップテーブルＬＵＴ上の点Ｇ（ｘ０）、Ｇ（ｘ０＋Δφ）、Ｇ（ｘ０＋２Δφ）が示されている。また、図１５には、実測点として複素関数ＣＰ（０）、ＣＰ（１）、ＣＰ（２）が示されている。
ここで、図１５を用いて、ＳＤ指標を用いた一致判定について説明する。図１５には複素平面が示されており、横軸が実軸、縦軸が虚軸を示している。図１５には、画素３２１がシングルパスを受光した場合における関数ＧＦ（ｘ）を示すルックアップテーブルＬＵＴ、及びルックアップテーブルＬＵＴ上の点Ｇ（ｘ０）、Ｇ（ｘ０＋Δφ）、Ｇ（ｘ０＋２Δφ）が示されている。また、図１５には、実測点として複素関数ＣＰ（０）、ＣＰ（１）、ＣＰ（２）が示されている。
【0128】
距離画像処理部４は、まず、測定により得られた複素関数ＣＰ（ｎ）と始点を一致させた関数ＧＧ（ｎ）を作成（定義）する。ｎは測定番号を示す自然数である。例えば、複数の測定のうち１回目の測定においては（ｎ＝０）、複数の測定のうち２回目の測定においては（ｎ＝１）、…、ＮＮ回目の測定においては（ｎ＝ＮＮ－１）となる。
【0129】
関数ＧＧ（ｘ）は、測定により得られた複素関数ＣＰ（ｎ）の始点と一致するように関数ＧＦ（ｘ）の位相をシフトさせた関数である。例えば、距離画像処理部４は、式（５）に示すように、１回目の測定により得られた複素関数ＣＰ（ｎ＝０）に相当する位相量（ｘ０）を初期位相とし、初期位相をシフトさせた関数ＧＧ（ｘ）を作成する。式（５）におけるｘ０は初期位相、ｎは測定番号、Δφは測定毎の位相シフト量を示す。
【0130】
【数1】
【0131】
距離画像処理部４は、次に、式（６）に示すように、複素関数ＣＰ（ｎ）と関数ＧＧ（ｘ）と差分を示す関数ＳＤ（ｎ）を作成（定義）する。式（６）におけるｎは測定番号を示す。
【0132】
【数2】
【0133】
そして、距離画像処理部４は、式（７）に示すように、関数ＳＤ（ｎ）を用いて、複素関数ＣＰ（ｎ）と関数ＧＧ（ｘ）とが類似する度合を示すＳＤ指標を算出する。式（７）におけるｎは測定番号、ＮＮは測定回数を示す。なお、ここで定義したＳＤ指標は、一例である。ＳＤ指標は、複素関数ＣＰ（ｎ）と、関数ＧＧ（ｎ）における複素平面上での解離度を、単一の実数に置換えたものであり、関数ＧＦ（ｘ）の函数形などに応じて、函数形が調節可能であることは勿論である。ＳＤ指標は、少なくとも、複素関数ＣＰ（ｎ）と、関数ＧＧ（ｎ）における複素平面上での解離度を示す指標であればよく、任意に定義されてよい。
【0134】
【数3】
【0135】
距離画像処理部４は、算出したＳＤ指標を所定の閾値と比較する。距離画像処理部４は、ＳＤ指標が所定の閾値を超えない場合、画素３２１がシングルパスを受光したと判定する。一方、距離画像処理部４は、ＳＤ指標が所定の閾値を超える場合、画素３２１がマルチパスを受光したと判定する。
【0136】
ここで、距離画像処理部４が、判定結果に応じて測定距離を算出する方法について説明する。ここでの判定結果とは、シングルパスを受光したか、マルチパスを受光したかを判定した結果である。
【0137】
シングルパスを受光した場合、距離画像処理部４は、式（８）を用いて測定距離を算出する。式（８）におけるｎは測定番号、ｘ０は初期位相、ｎは測定番号、Δφは測定毎の位相シフト量を示す。なお、式（８）における内部距離は、画素３２１の構造などに応じて任意に設定されてよい。例えば、センサの受光面を距離の原点とするなどのセンサに対する距離の設定位置や、センサの光電変換等の性能に起因した補正距離である内部距離を特に考慮しない場合、内部距離＝０とする。
【0138】
【数4】
【0139】
或いは、距離画像処理部４は、画素３２１がシングルパスを受光したと判定した場合、式（１）に基づいて遅延時間Ｔｄを算出し、算出した遅延時間Ｔｄを用いて測定距離を算出するようにしてもよい。
【0140】
マルチパスを受光した場合、距離画像処理部４は、式（９）に示すように、測定により得られた複素関数ＣＰを、複数（ここでは２つ）の経路から到来した反射光の和として表す。式（９）におけるＤＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡからの反射光の強度である。ｘＡは距離ＬＡにある被写体ＯＢＡまで光が往復するのに要する位相である。ｎは測定番号である。Δφは測定毎の位相シフト量を示す。ＤＢは距離ＬＢにある被写体ＯＢＢからの反射光の強度である。ｘＢは距離ＬＢにある被写体ＯＢＢまで光が往復するのに要する位相である。
【0141】
【数5】
【0142】
距離画像処理部４は、式（１０）に示す差分Ｊを最小にする｛位相ｘＡ、ｘＢ、及び強度ＤＡ、ＤＢ｝の組合せを決定する。差分Ｊは式（９）における複素関数ＣＰ（ｎ）と関数Ｇとの差分の絶対値の二乗和に相当する。距離画像処理部４は、例えば、最小二乗法などを適用することにより、｛位相ｘＡ、ｘＢ、及び強度ＤＡ、ＤＢ｝の組合せを決定する。
【0143】
【数6】
【0144】
なお、上記では、ルックアップテーブルＬＵＴを用いて、シングルパスを受光したか、マルチパスを受光したかを判定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。距離画像処理部４は、ルックアップテーブルＬＵＴの代わりに、関数ＧＦ（ｘ）を示す数式を用いてもよい。
【0145】
関数ＧＦ（ｘ）を示す数式とは、例えば、位相の範囲に応じて定義される数式である。図１１の例であれば、位相ｘについて（０≦ｘ≦２／π）の範囲において関数ＧＦ（ｘ）は傾き（－１／２）、切片（ｍａｘ／２）の一次関数として定義される。また（２／π０＜ｘ≦π）の範囲において関数ＧＦ（ｘ）は傾き（－２）、切片（－ｍａｘ）の一次関数として定義される。
【0146】
また、ルックアップテーブルＬＵＴは、シングルパスのみが受光される環境で行った実際の測定結果に基づいて作成されたものであってもよいし、シミュレーション等による算出結果に基づいて作成されたものであってもよい。
【0147】
また、上記では、式（２）に示す複素変数ＣＰを用いる場合を例示して説明したが、これに限定されることはない。複素変数ＣＰは、少なくとも、反射光ＲＬに応じた電荷量を蓄積する電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量を用いて算出される変数であればよい。例えば、実部と虚部を入れ替えた複素変数ＣＰ２＝（Ｑ２－Ｑ３）＋ｊ（Ｑ１－Ｑ２）であってもよいし、実部と虚部の組合せを変更した複素変数ＣＰ３＝（Ｑ１－Ｑ３）＋ｊ（Ｑ２－Ｑ３）などであってもよい。
【0148】
また、上記では、図５において、電荷蓄積部ＣＳをオン状態とするタイミング（蓄積タイミング）を固定とし、光パルスＰＯを照射する照射タイミングを遅らせる場合を例示して説明したが、これに限定されることはない。複数の測定において、蓄積タイミングと照射タイミングが少なくとも相対的に変化すればよく、例えば、照射タイミングを固定し、蓄積タイミングを早めるようにしてもよいのは勿論である。また、上記では、関数ＳＤ（ｎ）が式（６）で定義され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。関数ＳＤ（ｎ）は、少なくとも、複素関数ＣＰ（ｎ）と、関数ＧＧ（ｎ）における複素平面上での差分を示す関数であればよく、任意に定義されてよい。
【0149】
【0150】
（ステップＳ１０）
距離画像処理部４は、仮測定を行う。仮測定は、第１測定及び第２測定とは別に行う測定であり、シングルパスか否かに関わらず、式（１）を用いて距離を算出する測定である。仮測定において、照射時間、照射タイミング、蓄積時間、及び蓄積タイミングのそれぞれは任意に設定されてよいが、例えば、図５の１回目の測定と同じ値に設定される。
（ステップＳ１１）
距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて、第１条件及び第２条件を決定する。
例えば、距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが近距離物体であると判定した場合、第２条件における照射時間及び蓄積時間を、第１条件よりも短い時間となるようにする。距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが遠距離物体であると判定した場合、第２条件における照射時間及び蓄積時間を、第１条件よりも長い時間となるようにする。
また、距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが遠距離物体であると判定した場合、Ｍ回目の測定において、反射光ＲＬに相当する電荷が電荷蓄積部ＣＳに蓄積されるように、第１条件における照射時間及び蓄積時間を決定するようにしてもよい。
（ステップＳ１２）
距離画像処理部４は、第１条件を設定する。第１条件は、例えば、予め設定された基準とする照射時間Ｔｏ及び蓄積時間Ｔａである。或いは、ステップＳ１１において、第１条件における照射時間及び蓄積時間が決定された場合、第１条件は、その決定された値となる。
（ステップＳ１３）
距離画像処理部４は、第１測定を行い、各測定に対応する特徴量を算出する。距離画像処理部４は、測定を行う度に、その測定で得られた電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に対応する信号値を用いて、特徴量としての複素関数ＣＰ（ｎ）を算出する。
（ステップＳ１４）
距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標を算出する。距離画像処理部４は、第１測定において算出した特徴量のそれぞれと第１ルックアップテーブルＬＵＴと用いて、特徴量の警告と第１ルックアップテーブルＬＵＴの傾向との類似度合いとしての第１ＳＤ指標を算出する。
（ステップＳ１５）
距離画像処理部４は、第２条件を設定する。第２条件は、例えば、ステップＳ１１において決定された照射時間及び蓄積時間である。
（ステップＳ１６）
距離画像処理部４は、第２測定を行い、各測定に対応する特徴量を算出する。距離画像処理部４は、測定を行う度に、その測定で得られた電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に対応する信号値を用いて、特徴量としての複素関数ＣＰ（ｎ）を算出する。
（ステップＳ１７）
距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標を算出する。距離画像処理部４は、第２測定において算出した特徴量のそれぞれと第２ルックアップテーブルＬＵＴと用いて、特徴量の傾向と第２ルックアップテーブルＬＵＴの傾向との類似度合いとしての第２ＳＤ指標を算出する。
（ステップＳ１８）
距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標及び第２ＳＤ指標に基づいて距離を算出する。例えば、距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標と閾値とを比較し、第１ＳＤ指標が、画素３２１がシングルパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いて、距離を算出する。一方、距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標と閾値とを比較し、第１ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、第２ＳＤ指標と閾値とを比較する。ここで、第１ＳＤ指標に対応する閾値と、第２ＳＤ指標に対応する閾値とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がシングルパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いて、距離を算出する。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いることなく、別の手段にて距離を算出する。
距離画像処理部４は、仮測定を行う。仮測定は、第１測定及び第２測定とは別に行う測定であり、シングルパスか否かに関わらず、式（１）を用いて距離を算出する測定である。仮測定において、照射時間、照射タイミング、蓄積時間、及び蓄積タイミングのそれぞれは任意に設定されてよいが、例えば、図５の１回目の測定と同じ値に設定される。
（ステップＳ１１）
距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて、第１条件及び第２条件を決定する。
例えば、距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが近距離物体であると判定した場合、第２条件における照射時間及び蓄積時間を、第１条件よりも短い時間となるようにする。距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが遠距離物体であると判定した場合、第２条件における照射時間及び蓄積時間を、第１条件よりも長い時間となるようにする。
また、距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが遠距離物体であると判定した場合、Ｍ回目の測定において、反射光ＲＬに相当する電荷が電荷蓄積部ＣＳに蓄積されるように、第１条件における照射時間及び蓄積時間を決定するようにしてもよい。
（ステップＳ１２）
距離画像処理部４は、第１条件を設定する。第１条件は、例えば、予め設定された基準とする照射時間Ｔｏ及び蓄積時間Ｔａである。或いは、ステップＳ１１において、第１条件における照射時間及び蓄積時間が決定された場合、第１条件は、その決定された値となる。
（ステップＳ１３）
距離画像処理部４は、第１測定を行い、各測定に対応する特徴量を算出する。距離画像処理部４は、測定を行う度に、その測定で得られた電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に対応する信号値を用いて、特徴量としての複素関数ＣＰ（ｎ）を算出する。
（ステップＳ１４）
距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標を算出する。距離画像処理部４は、第１測定において算出した特徴量のそれぞれと第１ルックアップテーブルＬＵＴと用いて、特徴量の警告と第１ルックアップテーブルＬＵＴの傾向との類似度合いとしての第１ＳＤ指標を算出する。
（ステップＳ１５）
距離画像処理部４は、第２条件を設定する。第２条件は、例えば、ステップＳ１１において決定された照射時間及び蓄積時間である。
（ステップＳ１６）
距離画像処理部４は、第２測定を行い、各測定に対応する特徴量を算出する。距離画像処理部４は、測定を行う度に、その測定で得られた電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に対応する信号値を用いて、特徴量としての複素関数ＣＰ（ｎ）を算出する。
（ステップＳ１７）
距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標を算出する。距離画像処理部４は、第２測定において算出した特徴量のそれぞれと第２ルックアップテーブルＬＵＴと用いて、特徴量の傾向と第２ルックアップテーブルＬＵＴの傾向との類似度合いとしての第２ＳＤ指標を算出する。
（ステップＳ１８）
距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標及び第２ＳＤ指標に基づいて距離を算出する。例えば、距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標と閾値とを比較し、第１ＳＤ指標が、画素３２１がシングルパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いて、距離を算出する。一方、距離画像処理部４は、第１ＳＤ指標と閾値とを比較し、第１ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、第２ＳＤ指標と閾値とを比較する。ここで、第１ＳＤ指標に対応する閾値と、第２ＳＤ指標に対応する閾値とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がシングルパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いて、距離を算出する。距離画像処理部４は、第２ＳＤ指標が、画素３２１がマルチパスを受光したことを示す場合、式（１）を用いることなく、別の手段にて距離を算出する。
【0151】
以上説明したように、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、第１測定及び第２測定を行い、第１測定及び第２測定のそれぞれにて蓄積された電荷量に基づく特徴量を抽出する。距離画像処理部４は、第１測定では、照射時間及び蓄積時間の組合せが第１条件であり、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が第１時間差であり、第１時間差を基準として照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定を行う。距離画像処理部４は、第２測定では、照射時間及び蓄積時間の組合せが第２条件であり、基準となる照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が第２時間差であり、第２時間差を基準として照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が互いに異なる複数の測定を行う。
距離画像処理部４は、第２測定では、第２条件又は第２時間差の何れか一方が、第１測定とは異なる測定を行う。例えば、距離画像処理部４は、第２測定では、第２条件が第１測定と異なり、第２時間差が第１測定と同じとする測定を行う。
距離画像処理部４は、抽出した特徴量の傾向に基づいて被写体ＯＢまでの距離を算出する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、第１条件、及び、照射時間及び蓄積時間の組合せを変更した第２条件それぞれについて複数回の測定を行うことができ、照射時間及び蓄積時間の組合せが異なる条件下におけるマルチパスの傾向を探ることが可能となる。したがって、第１測定において反射光ＲＬがマルチパスの特徴を有するか判定が困難となり精度よく距離を算出できない場合であっても、第２測定において照射時間及び蓄積時間の組合せを変えることにより判定を行うことが可能となり精度よく距離を算出することが可能となる。したがって、マルチパスの傾向に応じた対応を行うことができる。
距離画像処理部４は、第２測定では、第２条件又は第２時間差の何れか一方が、第１測定とは異なる測定を行う。例えば、距離画像処理部４は、第２測定では、第２条件が第１測定と異なり、第２時間差が第１測定と同じとする測定を行う。
距離画像処理部４は、抽出した特徴量の傾向に基づいて被写体ＯＢまでの距離を算出する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、第１条件、及び、照射時間及び蓄積時間の組合せを変更した第２条件それぞれについて複数回の測定を行うことができ、照射時間及び蓄積時間の組合せが異なる条件下におけるマルチパスの傾向を探ることが可能となる。したがって、第１測定において反射光ＲＬがマルチパスの特徴を有するか判定が困難となり精度よく距離を算出できない場合であっても、第２測定において照射時間及び蓄積時間の組合せを変えることにより判定を行うことが可能となり精度よく距離を算出することが可能となる。したがって、マルチパスの傾向に応じた対応を行うことができる。
【0152】
また、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、反射光ＲＬがシングルパスにて画素３２１に受光されたか、反射光ＲＬがマルチパスにて画素３２１に受光されたかを判定するマルチパス判定を行う。距離画像処理部４は、マルチパス判定の結果に応じて被写体ＯＢまでの距離を算出する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、マルチパス判定の結果に応じて精度よく距離を算出することが可能となる。
【0153】
また、第１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、照射時間と蓄積時間の組み合わせ毎に、ルックアップテーブルＬＵＴを参照する。ルックアップテーブルＬＵＴには、反射光ＲＬがシングルパスで画素３２１に受光された場合における、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差と特徴量とが対応付けられている。距離画像処理部４は、ルックアップテーブルＬＵＴの傾向と、特徴量の傾向との類似度合いに基づいて、マルチパス判定を行う。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、ルックアップテーブルＬＵＴを用いて容易にマルチパス判定を行うことが可能となる。
【0154】
また、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、ルックアップテーブルＬＵＴは、光パルスＰＯの形状、及び、照射時間と蓄積時間の組合せ毎に複数作成される。距離画像処理部４は、複数のルックアップテーブルのうち、第１測定及び第２測定の測定条件のそれぞれに対応するルックアップテーブルを用いて、マルチパス判定を行う。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、測定条件に応じて適切なルックアップテーブルＬＵＴ選択することができ、精度よく判定することができる。
【0155】
また、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、特徴量は、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量のうち、少なくとも反射光ＲＬに対応する電荷量を用いて算出される値である。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、反射光ＲＬが受光される状況に基づいてマルチパス判定を行うことが可能となる。
【0156】
また、上述した第１実施形態では、画素３２１が３つの電荷蓄積部ＣＳを備え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。画素３２１が４つの電荷蓄積部ＣＳを備える場合にも適用することができる。この場合、特徴量は、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量を変数とする複素数である。例えば、特徴量は、電荷量Ｑ１とＱ３の差分を実部とし、電荷量Ｑ２とＱ４の差分を虚部とする複素数で表される値である。具体的に、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、以下の式（１１）に示す複素変数ＣＰを算出する。
【0157】
ＣＰ＝（Ｑ１－Ｑ３）＋ｊ（Ｑ２－Ｑ４） … 式（１１）
ただし、ｊは虚数単位
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
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
ただし、ｊは虚数単位
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
Ｑ４は電荷蓄積部ＣＳ４に蓄積された電荷量
【0158】
これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、外光成分を除去した電荷量、すなわち反射光ＲＬに対応する電荷量を用いて特徴量を算出することができる。したがって、外光成分を含むノイズを除去することができ、精度よくマルチパス判定を行うことが可能となる。
【0159】
また、第１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、第１測定及び第２測定において、蓄積タイミングに対して照射タイミングを遅らせることにより、蓄積タイミングに対する照射タイミングの時間差が互いに異なる複数の測定を行う。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、画素３２１を駆動させるタイミングを変更することなく、光パルスＰＯを照射するタイミングのみを変更させることにより、容易に複数回の測定を行うことができる。
【0160】
また、第１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、シングルパスかマルチパスかを判定することなく被写体までの暫定の距離を算出する仮測定を行い、仮測定において算出された距離に応じて、第１条件及び第２条件の少なくとも一方を決定する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、仮測定にて測定した暫定の距離に応じて第１条件及び第２条件の少なくとも一方を決定することができ、被写体ＯＢまでのおおよその距離に応じて第１条件及び第２条件を設定でき、精度よくマルチパス判定を行うことができる第１測定又は第２測定を行うことが可能となる。
【0161】
また、第１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、仮測定において算出された距離に応じて、被写体ＯＢが比較的近くに存在する近距離物体であると判定する場合、第２条件における照射時間と蓄積時間の組合せが、第１条件よりも短い時間となるように第２条件を決定する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、被写体ＯＢが近距離物体である場合には電荷蓄積部ＣＳの飽和を抑制するオートエクスポージャを実現させると共に、マルチパス判定を行いやすくすることができる。一方、距離画像処理部４は、被写体ＯＢが比較的遠くに存在する遠距離物体と判定する場合、第２条件における照射時間と蓄積時間の組合せが第１条件よりも長い時間となるように第２条件を決定する。これにより、被写体ＯＢが遠距離物体である場合には測定可能な範囲を拡大させＨＤＲを実現させると共に、マルチパス判定を行いやすくすることが可能となる。
【0162】
また、上述した第１実施形態では、画素３２１がシングルパスを受光したと判定された場合に式（１）を用いて被写体ＯＢまでの距離を算出する場合を例示して説明した。しかしながら、これに限定されない。式（１）では、照射タイミングと蓄積タイミングが同じタイミング、つまり照射遅延時間が０（ゼロ）であることを前提としている。このため、複数回の測定のうち、２回目以降の測定結果を用いて距離を算出する場合には、式（１）をそのまま適用することができない。２回目以降の測定結果を用いて距離を算出する場合、距離画像処理部４は、照射遅延時間に応じた補正を行う。
【0163】
つまり、第１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、複数回の測定のそれぞれに基づく距離を、複数回の測定のそれぞれの時間差に基づく距離に応じて補正し、補正後の距離を、被写体ＯＢまでの距離とする。これにより、２回目以降の測定結果を用いて距離を算出した場合であっても、正しい距離を算出することができる。
【0164】
また、第１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、ＳＤ指標を算出する。ＳＤ指標は、ルックアップテーブルＬＵＴの傾向と、複数の測定のそれぞれの特徴量の傾向との類似度合いを示す指標値である。ＳＤ指標は、式（７）で示される。つまり、ＳＤ指標は、複数の測定のそれぞれから算出される複素関数ＣＰ（ｎ）（第１特徴量）と、ルックアップテーブルＬＵＴにおいて対応する関数ＧＧ（ｎ）（第２特徴量）との差分を、第２特徴量の絶対値で正規化した差分正規化値について、複数の測定のそれぞれの差分正規化値を加算した加算値である。距離画像処理部４は、ＳＤ指標が閾値を超えない場合に、反射光ＲＬがシングルパスにて画素３２１に受光されたと判定する。一方、距離画像処理部４は、ＳＤ指標が閾値を超える場合に、反射光ＲＬがマルチパスにて画素３２１に受光されたと判定する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、ＳＤ指標と閾値とを比較するという簡単な方法でマルチパス判定を行うことができる。
【0165】
また、第１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、反射光ＲＬがマルチパスで画素３２１に受光されたと判定した場合、マルチパスに含まれる光の経路のそれぞれに対応する距離を、最小二乗法を用いることにより算出する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、マルチパスのそれぞれの経路について、最も確からしい経路を決定することができ、マルチパスのそれぞれに対応する距離を算出することが可能となる。
【0166】
また、上述した第１実施形態では、光パルスＰＯの強度が一定であることを前提とした。しかしながら、これに限定されない。距離画像処理部４は、光パルスを照射する光の強度（以下、光強度という）を制御するようにしてもよい。例えば、距離画像処理部４は、近距離物体を測定する場合、第２測定において照射時間及び蓄積時間を短くすると共に、光強度を弱くする。これにより、距離画像処理部４は、飽和を抑制すると共に、消費電力を抑制することができる。或いは、距離画像処理部４は、遠距離物体を測定する場合、第２測定において照射時間及び蓄積時間を長くすると共に、光強度を強くする。これにより、距離画像処理部４は、ショットノイズを低減させると共に、マルチパスの分離精度を向上させることができる。
【0167】
また、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、ドレインゲートトランジスタＧＤ（電荷排出部）を備える。距離画像処理部４は、１フレーム期間において、蓄積タイミングとは異なるタイミングにおいて、光電変換素子ＰＤ子によって発生された電荷が、ドレインゲートトランジスタＧＤによって排出されるように制御する。これにより、第１実施形態の距離画像撮像装置１では、光パルスＰＯの反射光ＲＬを受光することが想定されていない時間区間において、外光成分に応じた電荷が蓄積され続けることを回避することができる。
【0168】
このように、ＳＰ方式においては、単位蓄積時間ＵＴにおいて、反射光ＲＬを受光することが想定されていない時間区間にはドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態にして電荷の排出を行う。これにより、光パルスＰＯの反射光ＲＬを受光することが想定されていない時間区間において、外光成分に応じた電荷が蓄積され続けることを回避する。
【0169】
一方、光パルスＰＯが連続的に照射される、所謂コンティニアスウェイブ方式（以下、ＣＷ方式という）では、単位蓄積時間ＵＴにおいて電荷を電荷蓄積部ＣＳに蓄積させる度に電荷の排出を行うことはない。これは、ＣＷ方式においては、常時、反射光ＲＬを受光していることから、反射光ＲＬを受光することが想定されていない時間区間が存在しないためである。ＣＷ方式においては、１フレームにおいて単位蓄積時間ＵＴを複数回繰り返す処理が実行されている時間区間においては、光電変換素子ＰＤに接続されたリセットゲートトランジスタなどの電荷排出部はオフ状態に制御され、電荷の排出を行わない。そして、１フレームにおいて読出時間ＲＤが到来すると、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量を読み出した後、リセットゲートトランジスタなどの電荷排出部がオン状態に制御され、電荷の排出が行われる。また、上記の説明では、光電変換素子ＰＤに電荷排出部が接続された機構を例に説明したがこれに限定されない。光電変換素子ＰＤに電荷排出部が存在せず、フローティングディフュージョンＦＤに電荷排出部が接続されたリセットゲートトランジスタを用いる機構などであってもよい。
【0170】
本実施形態では、ＳＰ方式を採用していることから、距離画像撮像装置１の画素３２１がドレインゲートトランジスタＧＤを備える。これにより、ＣＷ方式により１フレームにおいて継続的に電荷を蓄積させる場合と比較して誤差を低減させることができるため、電荷量のＳＮ比（信号成分に対する誤差の比率）を高めることが可能である。したがって、積算回数を増やしても誤差が積算され難いために、電荷蓄積部ＣＳに蓄積される電荷量の精度を維持することができ、特徴量を精度よく算出することができる。
【0171】
また、上述した第１実施形態では、照射時間Ｔｏと蓄積時間Ｔａは同等の時間幅であること、同等の時間幅には、照射時間Ｔｏが蓄積時間Ｔａよりも所定時間長い場合を含むことを説明した。照射時間Ｔｏが蓄積時間Ｔａよりも所定時間長い場合の効果について補足する。
【0172】
ここで、一例として、反射光ＲＬが受光されたタイミング（以下、受光タイミングという）と、電荷蓄積部ＣＳ２がオン状態になるタイミング（以下、第２蓄積タイミングという）が一致する場合を考える。
【0173】
この場合、光パルスＰＯの形状が理想的な矩形形状である場合には、電荷蓄積部ＣＳ２のみに反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積され、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ３には、反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積されない。しかしながら、実際の光パルスＰＯの形状は、波形なまりがあり、理想的な矩形形状にならない。この場合、光パルスＰＯの照射時間が、見かけ上、蓄積時間よりも短くなってしまう場合がある。照射時間が蓄積時間より短い場合、受光タイミングと第２蓄積タイミングが一致していれば、電荷蓄積部ＣＳ２のみに反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積される。しかし、その後、被写体ＯＢまでの距離が変化して、受光タイミングが第２蓄積タイミングより遅れた場合であっても、照射時間が蓄積時間より短いために電荷蓄積部ＣＳ２のみに反射光ＲＬに相当する電荷が蓄積される状態が続いてしまうことになる。このような場合に、距離を算出する精度が劣化してしまう可能性がある。
【0174】
これに対し、照射時間Ｔｏを、蓄積時間Ｔａよりも長く設定すると、受光タイミングと第２蓄積タイミングが一致した場合であっても、電荷蓄積部ＣＳ２のみならず、電荷蓄積部ＣＳ３にも反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積される。このため、受光タイミングが第２蓄積タイミングより遅れた場合には、その遅れに応じた電荷量を電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積させることができ、距離を算出する精度が劣化を抑制することができる。
【0175】
図１７は、照射時間Ｔｏを蓄積時間Ｔａよりも長く設定した場合におけるルックアップテーブルＬＵＴ＃の例を示す図である。図１７に示すように、照射時間Ｔｏを蓄積時間Ｔａよりも長く設定した場合、ルックアップテーブルが、位相ｘ＝π／２の地点において急峻に変化する形状から、連続的に変化し続ける丸みを帯びた形状となる。位相ｘ＝π／２の地点において急峻に変化すると、位相ｘ＝π／２の近傍において測定の精度が低下しやすい。一方、照射時間Ｔｏを蓄積時間Ｔａよりも長く設定することにより、位相ｘ＝π／２の地点において連続的に変化するため、測定の精度が低下することを抑制することができる。
【0176】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第２測定において、第２条件（照射時間と蓄積時間の組合せ）を第１測定と同じ条件とする一方、第２時間差（基準とする照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差）を第１測定と異なる条件とする、
【0177】
ここで、図１８（図１８Ａ、図１８Ｂ）を用いて、第２実施形態において遠距離物体を測定する方法について説明する。図１８は第２実施形態の距離画像撮像装置１が被写体ＯＢを測定するタイミングを模式的に示す図である。
【0178】
【0179】
【0180】
図１８に示すように、第２測定の１回目（初回）の測定において、照射タイミングに対して蓄積タイミングを時間Ｔｄｓ遅らせる。すなわち、距離画像処理部４は、第２時間差として、時間Ｔｄｓを設定する。第２時間差である時間Ｔｄｓを基準として、以降の測定において、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差を、時間Ｔｄｓを基準として、異なる時間差としながら複数の測定を行う。
【0181】
このように、基準とする１回目の照射タイミングと蓄積タイミングの時間差を時間Ｔｄｓとすることにより、第２測定のＫ回目の測定において、照射タイミングを、１回目の測定に対して照射遅延時間Ｄｔｍｋ遅らせた場合においても、反射光ＲＬに対応する電荷が、電荷蓄積部ＣＳに蓄積されるようにすることができる。
【0182】
なお、測定において、１回目の測定から、このような蓄積タイミングを時間Ｔｄｓ遅らせた条件で測定を行う場合、近距離物体に反射した反射光ＲＬに対応する電荷を電荷蓄積部ＣＳに蓄積させることができなくなってしまい、近距離物体までの距離を測定することが困難となる。
【0183】
この対策として、本実施形態では、第１測定及び第２測定とは別に、仮測定を行う。仮測定は、第１測定及び第２測定とは別に行う測定であり、シングルパスか否かに関わらず、式（１）を用いて距離を算出する測定である。仮測定において、照射時間、照射タイミング、蓄積時間、及び蓄積タイミングのそれぞれは任意に設定されてよいが、例えば、図５の１回目の測定と同じ値に設定される。
【0184】
例えば、距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが近距離物体であると判定した場合、第２測定において、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差０（ゼロ）を基準とした複数の測定を行う。
【0185】
一方、距離画像処理部４は、仮測定により算出した距離に基づいて被写体ＯＢが遠距離物体であると判定した場合、第２測定において、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が時間Ｔｄｓである関係を基準とした、複数の測定を行う。
【0186】
第２測定において、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が時間Ｔｄｓである関係を基準とした複数の測定を行った場合、距離画像処理部４は、第２測定において算出した距離を、第２時間差に基づく距離に応じて補正し、補正後の距離を被写体ＯＢまでの距離とする。
【0187】
以上説明したように、第２実施形態の距離画像撮像装置１では、第１測定及び第２測定を行う。距離画像処理部４は、第２測定では、第２条件が第１測定と同じ条件であり、第２時間差が第１測定と異なる測定を行う。これにより、第２実施形態の距離画像撮像装置１では、第１測定において第１時間差を基準とした複数回の測定を行い、第２測定において第１時間差とは異なる第２時間差を基準とした複数回の測定を行うことができ、第１測定及び第２測定のそれぞれの複数回の測定において基準となる時間差（照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差）が異なるようにすることができる。
【0188】
したがって、被写体ＯＢが遠距離物体である場合など、第１測定におけるＫ回目の測定において反射光ＲＬに対応する電荷が電荷蓄積部ＣＳに蓄積されないような場合であっても、第２測定においては、Ｋ回目の測定においても反射光ＲＬに対応する電荷が電荷蓄積部ＣＳに蓄積させることが可能となる。したがって、精度よく距離を算出することが可能となる。
【0189】
また、第２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、シングルパスかマルチパスかを判定することなく被写体までの暫定の距離を算出する仮測定を行う。距離画像処理部４は、仮測定において算出された距離に応じて、第２時間差を決定する。これにより、第２実施形態の距離画像撮像装置１では、仮測定にて測定した暫定の距離に応じて第２時間差を決定することができ、被写体ＯＢまでのおおよその距離に応じて、第２測定における複数の測定の全てにおいて反射光ＲＬに対応する電荷が電荷蓄積部ＣＳに蓄積されるように調整することができ、精度よく測定を行うことが可能となる。
【0190】
また、第２実施形態の距離画像撮像装置１では第２測定において、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が時間Ｔｄｓである関係を基準とした複数の測定を行った場合、距離画像処理部４は、第２測定において算出した距離を、第２時間差（時間Ｔｄｓ）に基づく距離に応じて補正し、補正後の距離を被写体ＯＢまでの距離とする。これにより、第２測定において、照射タイミングと蓄積タイミングとの時間差が０（ゼロ）ではない場合であっても、正しい距離を算出することができる。
なお、仮測定を行う場合において、測定する度に毎回仮測定を行わなくてもよい。具体的には、仮測定、第１測定、及び第２測定の順に、毎回の測定を繰り返さなくてもよい。例えば、被写体ＯＢが測定領域における一定の範囲内に存在している場合、仮測定を省略して、第１測定と２測定のセット、又は第２測定だけを行うことによって距離を算出するようにしてもよい。一方、前回の測定から一定時間が経過した場合、或いは、被写体ＯＢが測定領域の外に移動した場合など、特定の条件を満たす場合、例えば、仮測定、仮測定と第１測定のセット、又は第１測定の何れかを行い、その後に第２測定を行うようにしてもよい。
なお、仮測定を行う場合において、測定する度に毎回仮測定を行わなくてもよい。具体的には、仮測定、第１測定、及び第２測定の順に、毎回の測定を繰り返さなくてもよい。例えば、被写体ＯＢが測定領域における一定の範囲内に存在している場合、仮測定を省略して、第１測定と２測定のセット、又は第２測定だけを行うことによって距離を算出するようにしてもよい。一方、前回の測定から一定時間が経過した場合、或いは、被写体ＯＢが測定領域の外に移動した場合など、特定の条件を満たす場合、例えば、仮測定、仮測定と第１測定のセット、又は第１測定の何れかを行い、その後に第２測定を行うようにしてもよい。
【0191】
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。
【0192】
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】
【0193】
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
４２…距離演算部
ＣＳ…電荷蓄積部
ＰＯ…光パルス
ＲＬ…反射光
Ｄｔ…ドット光
Ｌ…ライン光
２…光源部
３…受光部
３２…距離画像センサ
３２１…画素
４２…距離演算部
ＣＳ…電荷蓄積部
ＰＯ…光パルス
ＲＬ…反射光
Ｄｔ…ドット光
Ｌ…ライン光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18A】
【図18B】