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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】P2024078895
(43)【公開日】2024-06-11
(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 7/4865 20200101AFI20240604BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20240604BHJP
H04N 25/00 20230101ALI20240604BHJP
G01S 17/894 20200101ALI20240604BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4865
G01C3/06 120Q
G01C3/06 140
H04N25/00
G01S17/894
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022191493
(22)【出願日】2022-11-30
(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】山本 和人
(72)【発明者】
【氏名】川端 武史
(72)【発明者】
【氏名】白川 雄也
【テーマコード（参考）】
2F112
5C024
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA03
2F112BA06
2F112CA12
2F112DA04
2F112DA21
2F112DA25
2F112DA28
2F112EA03
2F112FA07
2F112FA12
2F112FA29
2F112FA33
2F112GA03
5C024CY17
5C024EX11
5C024GX02
5J084AA05
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA07
5J084BA13
5J084BA36
5J084BA40
5J084BA50
5J084BB02
5J084CA03
5J084EA06
(57)【要約】
【課題】距離画像全体の解像度、及び測距可能距離の低下を抑制する。
【解決手段】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備える画素回路と、フレーム周期により光パルスの照射に同期させた蓄積タイミングで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、電荷蓄積部の各々に蓄積される電荷量に基づいて被写体までの距離を算出する距離演算部とを備え、光源部は、周期的に配列された２方向のライン光が互いに直交した光パルスを放射し、フレーム周期は、電荷を電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、距離演算部は、複数のサブフレーム周期のうち、電荷量が、予め設定された閾値を超過していないサブフレーム周期を用いて、被写体までの距離を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】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備える画素回路と、フレーム周期により光パルスの照射に同期させた蓄積タイミングで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、電荷蓄積部の各々に蓄積される電荷量に基づいて被写体までの距離を算出する距離演算部とを備え、光源部は、周期的に配列された２方向のライン光が互いに直交した光パルスを放射し、フレーム周期は、電荷を電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、距離演算部は、複数のサブフレーム周期のうち、電荷量が、予め設定された閾値を超過していないサブフレーム周期を用いて、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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、
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演算部と、
を備え、
前記光源部は、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光である前記光パルスであって、２方向の前記ライン光が互いに直交した前記光パルスを放射し、
前記フレーム周期は、前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部は、前記複数のサブフレーム周期のうち、前記電荷量が、予め設定された閾値を超過していない前記サブフレーム周期を用いて、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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、
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演算部と、
を備え、
前記光源部は、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光である前記光パルスであって、２方向の前記ライン光が互いに直交した前記光パルスを放射し、
前記フレーム周期は、前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部は、前記複数のサブフレーム周期のうち、前記電荷量が、予め設定された閾値を超過していない前記サブフレーム周期を用いて、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】
前記複数のサブフレーム周期は、前記蓄積期間が予め設定された所定の期間である第１サブフレーム周期と、前記蓄積期間が前記所定の期間の２倍以上の期間である第２サブフレーム周期とであり、
前記距離演算部は、前記第１サブフレーム周期及び前記第２サブフレーム周期のうち、前記電荷量が前記閾値を超過していない、且つ、前記蓄積期間が長い方の前記サブフレーム周期を用いて、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。
前記距離演算部は、前記第１サブフレーム周期及び前記第２サブフレーム周期のうち、前記電荷量が前記閾値を超過していない、且つ、前記蓄積期間が長い方の前記サブフレーム周期を用いて、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3】
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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、
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演算部と、
を備え、
前記光源部は、前記光パルスとして、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向の前記ライン光をそれぞれ放射可能であり、
前記フレーム周期は、前記ライン光のライン方向が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部は、前記ライン方向が異なる前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、
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演算部と、
を備え、
前記光源部は、前記光パルスとして、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向の前記ライン光をそれぞれ放射可能であり、
前記フレーム周期は、前記ライン光のライン方向が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部は、前記ライン方向が異なる前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した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4】
前記光源部は、前記フレーム周期において、前記ライン方向が異なる前記ライン光を、前記サブフレーム周期ごとに、交互に変更して、前記光パルスを照射し、
前記距離演算部は、前記ライン方向が交互に変更された前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した前記被写体までの距離を算出する
請求項３に記載の距離画像撮像装置。
前記距離演算部は、前記ライン方向が交互に変更された前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した前記被写体までの距離を算出する
請求項３に記載の距離画像撮像装置。
【請求項5】
前記光源部は、前記フレーム周期において、前記被写体の移動方向に応じて、前記複数のサブフレーム周期のうちの、前記２方向の前記ライン光のそれぞれに対応する前記サブフレーム周期の割合を変更して、前記光パルスを照射する
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6】
前記光源部は、前記フレーム周期において、前記２方向のうち、前記被写体の移動量が大きい方向に対応する前記サブフレーム周期の割合を、前記被写体の移動量が小さい方向に対応する前記サブフレーム周期の割合より多く変更して、前記光パルスを照射する
請求項５に記載の距離画像撮像装置。
請求項５に記載の距離画像撮像装置。
【請求項7】
前記光源部は、それぞれ独立して前記光パルスを照射することが可能な複数の光源素子を有し、
前記ライン光は、前記複数の光源素子によって、複数のドット光を離散的にライン状に放射して形成、又は、前記複数のドット光をライン状に重複するように放射して形成される
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。
前記ライン光は、前記複数の光源素子によって、複数のドット光を離散的にライン状に放射して形成、又は、前記複数のドット光をライン状に重複するように放射して形成される
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。
【請求項8】
前記ドット光の形状は、短軸長に対する長軸長の比が２以上である楕円形状であり、
前記ライン光は、長軸の方向に沿ってライン状に形成される
請求項７に記載の距離画像撮像装置。
前記ライン光は、長軸の方向に沿ってライン状に形成される
請求項７に記載の距離画像撮像装置。
【請求項9】
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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、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演算部と、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、
前記光源部が、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光である前記光パルスであって、２方向の前記ライン光が互いに直交した前記光パルスを放射し、
前記フレーム周期は、前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部が、前記複数のサブフレーム周期のうち、前記電荷量が、予め設定された閾値を超過していない前記サブフレーム周期を用いて、前記被写体までの距離を算出する
距離画像撮像方法。
前記光源部が、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光である前記光パルスであって、２方向の前記ライン光が互いに直交した前記光パルスを放射し、
前記フレーム周期は、前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部が、前記複数のサブフレーム周期のうち、前記電荷量が、予め設定された閾値を超過していない前記サブフレーム周期を用いて、前記被写体までの距離を算出する
距離画像撮像方法。
【請求項10】
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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、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演算部と、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、
前記光源部が、前記光パルスとして、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向の前記ライン光をそれぞれ放射可能であり、
前記フレーム周期は、前記ライン光のライン方向が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部が、前記ライン方向が異なる前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した前記被写体までの距離を算出する
距離画像撮像方法。
前記光源部が、前記光パルスとして、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向の前記ライン光をそれぞれ放射可能であり、
前記フレーム周期は、前記ライン光のライン方向が異なる複数のサブフレーム周期を有し、
前記距離演算部が、前記ライン方向が異なる前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した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、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】
ＴＯＦ方式により撮像するシステムにおいて測定可能な最長の距離を決定する要因の一つとして測定用光源のパワー（単位面積当たりの照射強度）が挙げられる。発光素子に流す電流を増やすことで光源出力を増加させることは可能であるが、発光素子に流す電流を増やすと撮像システムの発熱や消費電力増加につながると共に、人体に対するレーザー安全性が低下する問題がある。
【0005】
上記問題の対策として、通常測距光として使われている均一拡散光ではなく、ライン状に放射したライン光を用いる手段がある。例えば、平行した複数のライン光からなるライン群の２つが、直交するように放射することにより、均一拡散光を用いて距離画像を測定する場合と比べ、必要な光源出力を抑えつつ、解像度の低下を抑制できる。
【0006】
しかしながら、上記のライン光を用いる手段では、直交するライン光の交点の明るさは他の部分のライン光の明るさの倍になるため、交点に該当する画素の出力が飽和し、距離測定ができない可能性がある。一方で、飽和させないように出力を落とす場合、上記のライン光を用いる手段では、交点以外のライン部分の解像度、及び測距可能距離が低下する可能性があった。
【0007】
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、ライン光の交点と交点以外の部分との信号出力差を緩和し、距離画像全体の解像度、及び測距可能距離の低下を抑制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にある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、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演算部と、を備え、前記光源部は、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光である前記光パルスであって、２方向の前記ライン光が互いに直交した前記光パルスを放射し、前記フレーム周期は、前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、前記距離演算部は、前記複数のサブフレーム周期のうち、前記電荷量が、予め設定された閾値を超過していない前記サブフレーム周期を用いて、前記被写体までの距離を算出する距離画像撮像装置である。
【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、前記複数のサブフレーム周期は、前記蓄積期間が予め設定された所定の期間である第１サブフレーム周期と、前記蓄積期間が前記所定の期間の２倍以上の期間である第２サブフレーム周期とであり、前記距離演算部は、前記第１サブフレーム周期及び前記第２サブフレーム周期のうち、前記電荷量が前記閾値を超過していない、且つ、前記蓄積期間が長い方の前記サブフレーム周期を用いて、前記被写体までの距離を算出してもよい。
【0010】
また、本発明の一態様は、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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、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演算部と、を備え、前記光源部は、前記光パルスとして、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向の前記ライン光をそれぞれ放射可能であり、前記フレーム周期は、前記ライン光のライン方向が異なる複数のサブフレーム周期を有し、前記距離演算部は、前記ライン方向が異なる前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した前記被写体までの距離を算出する距離画像撮像装置である。
【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、前記光源部は、前記フレーム周期において、前記ライン方向が異なる前記ライン光を、前記サブフレーム周期ごとに、交互に変更して、前記光パルスを照射し、前記距離演算部は、前記ライン方向が交互に変更された前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した前記被写体までの距離を算出してもよい。
【0012】
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、前記光源部は、前記フレーム周期において、前記被写体の移動方向に応じて、前記複数のサブフレーム周期のうちの、前記２方向の前記ライン光のそれぞれに対応する前記サブフレーム周期の割合を変更して、前記光パルスを照射してもよい。
【0013】
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、前記光源部は、前記フレーム周期において、前記２方向のうち、前記被写体の移動量が大きい方向に対応する前記サブフレーム周期の割合を、前記被写体の移動量が小さい方向に対応する前記サブフレーム周期の割合より多く変更して、前記光パルスを照射してもよい。
【0014】
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、前記光源部は、それぞれ独立して前記光パルスを照射することが可能な複数の光源素子を有し、前記ライン光は、前記複数の光源素子によって、複数のドット光を離散的にライン状に放射して形成、又は、前記複数のドット光をライン状に重複するように放射して形成されるようにしてもよい。
【0015】
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、前記ドット光の形状は、短軸長に対する長軸長の比が２以上である楕円形状であり、前記ライン光は、長軸の方向に沿ってライン状に形成されるようにしてもよい。
【0016】
また、本発明の一態様は、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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、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演算部と、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、前記光源部が、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光である前記光パルスであって、２方向の前記ライン光が互いに直交した前記光パルスを放射し、前記フレーム周期は、前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有し、前記距離演算部が、前記複数のサブフレーム周期のうち、前記電荷量が、予め設定された閾値を超過していない前記サブフレーム周期を用いて、前記被写体までの距離を算出する距離画像撮像方法である。
【0017】
また、本発明の一態様は、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前記電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備える二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、フレーム周期により前記光パルスの照射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前記電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、前記蓄積タイミングでない期間において前記電荷を排出する電荷排出部とを有する受光部と、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演算部と、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、前記光源部が、前記光パルスとして、周期的に配列されたライン光により構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向の前記ライン光をそれぞれ放射可能であり、前記フレーム周期は、前記ライン光のライン方向が異なる複数のサブフレーム周期を有し、前記距離演算部が、前記ライン方向が異なる前記複数のサブフレーム周期のそれぞれで蓄積された前記電荷量に基づいて合成した前記被写体までの距離を算出する距離画像撮像方法である。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、ライン光の交点と交点以外の部分との信号出力差を緩和し、距離画像全体の解像度、及び測距可能距離の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【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の実施形態におけるライン光の一例を示す第１の図である。
【図5】第１の実施形態におけるライン光の一例を示す第２の図である。
【図6】第１の実施形態におけるライン光の一例を示す第３の図である。
【図7】第１の実施形態におけるフレーム周期の一例を示す図である。
【図8】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9】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10】第２の実施形態におけるフレーム周期の一例を示す図である。
【図11】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。
【図12】第２の実施形態におけるフレーム周期の変形例を示す図である。
【図13】第２の実施形態による距離画像撮像装置の動作の変形例を示すフローチャートである。
【図14】第３の実施形態による距離画像撮像装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の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。
【0021】
［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ＯＢ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。
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ＯＢ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。
【0022】
光源部２は、被写体ＯＢに光パルスＰＯを照射する。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。光源部２は、例えば、周期的に配列されたライン光Ｌ（図４～図６参照）により構成される構造化光である光パルスＰＯであって、２方向のライン光Ｌが互いに直交した光パルスＰＯを放射する。なお、ライン光Ｌの詳細については、図４～図６を参照して後述する。
また、光源部２は、光源装置２１と、拡散板２２とを備える。
また、光源部２は、光源装置２１と、拡散板２２とを備える。
【0023】
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、測定制御部４３からの制御に応じて、パルス状のレーザー光を発光する。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
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。
【0030】
距離画像センサ３２は、測定制御部４３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。
【0031】
【0032】
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。
【0033】
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、二次元マトリクス状に複数配置されており、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。
画素回路３２１は、二次元マトリクス状に複数配置されており、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。
【0034】
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４３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４３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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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４３に制御により、フレーム周期により光パルス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。
【0045】
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４２に出力する。
【0046】
また、画素駆動回路３２２は、測定制御部４３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）。
【0047】
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ＯＢ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ＯＢ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、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。
また、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。
【0048】
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に電荷を振り分けて蓄積させる処理を繰返す回数であり、フレーム周期において予め設定された振り分け回数である。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。
【0049】
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。
【0050】
なお、本実施形態では、フレーム周期は、電荷を電荷蓄積部ＣＳに蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期を有している。距離演算部４２は、複数のサブフレーム周期のうち、電荷量が、予め設定された閾値を超過していない（電荷量が飽和していない）サブフレーム周期を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。なお、フレーム周期及びサブフレーム周期の詳細については、後述する。
【0051】
距離演算部４２は、反射光ＲＬ成分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、２つの電荷蓄積部ＣＳに振り分けて蓄積されることを利用して、以下の（１）により、遅延時間Ｔｄを算出する。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、被写体ＯＢまでの距離を求める。なお、式（１）においては、外光成分に相当する電荷量が電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積され、反射光ＲＬ成分に相当する電荷量が電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に振り分けて蓄積されたことを前提とする。
【0052】
Ｔｄ＝Ｔｏ×（Ｑ３－Ｑ１）／（Ｑ２＋Ｑ３－２×Ｑ１） …（１）
但し、Ｔｏは光パルスＰＯが照射された期間である。
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量である。
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量である。
Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量である。
但し、Ｔｏは光パルスＰＯが照射された期間である。
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量である。
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量である。
Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量である。
【0053】
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。すなわち、測定制御部４３は、複数のサブフレーム周期を含むフレーム周期の設定を行い、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。
【0054】
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（距離画像）を出力する。
【0055】
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４～図６を参照して、本実施形態における光源部２が出力するライン光Ｌについて説明する。なお、図４～図６において、Ｘ軸方向を横軸方向（横方向）とし、Ｙ軸方向を縦軸方向（縦方向）として説明する。
まず、図４～図６を参照して、本実施形態における光源部２が出力するライン光Ｌについて説明する。なお、図４～図６において、Ｘ軸方向を横軸方向（横方向）とし、Ｙ軸方向を縦軸方向（縦方向）として説明する。
【0056】
本実施形態では、光源部２が照射する光源に、ドット光を用いる。ドット光は、例えば、周期的に配列された複数のドット光により構成される構造化光である。
【0057】
ドット光を用いることにより、被写体ＯＢに対し、均一でない局所的な光パルスＰＯが照射される。ドット光を用いることにより、光源出力を増加させることなく、照射する光のパワー（単位面積当たりの照射強度）を増大させることができ、照射光の到達距離を大きくして測定可能な距離を大きくすることが可能となる。一方、ドット光を用いた場合、ドット光が照射されない領域については距離を測定することができず、解像度が小さくなるという問題があった。
【0058】
この対策として、本実施形態では、光パルスＰＯとして楕円形状を有するドット光を用いるようにした。例えば、光源部２は、それぞれ独立して、光パルスＰＯ（楕円形状を有するドット光を用いたライン光）を照射することが可能な複数の光源素子を有する。
【0059】
【0060】
図４では、複数のドット光Ｄｔを離散的に放射して、ライン光Ｌを形成する一例を示している。ここでは、横方向のライン光Ｌが照射された例を示している。
図４に示すように、ライン光Ｌは、複数のドット光Ｄｔを離散的にライン状に放射して形成される。ここで、ドット光Ｄｔは、短軸長ＳＡに対する長軸長ＬＡの比が閾値以上である楕円形状を有する。例えば、ドット光源の形状は、短軸長ＳＡに対する長軸長ＬＡの比が２以上である楕円形状である。
図４に示すように、ライン光Ｌは、複数のドット光Ｄｔを離散的にライン状に放射して形成される。ここで、ドット光Ｄｔは、短軸長ＳＡに対する長軸長ＬＡの比が閾値以上である楕円形状を有する。例えば、ドット光源の形状は、短軸長ＳＡに対する長軸長ＬＡの比が２以上である楕円形状である。
【0061】
このように、本実施形態では、楕円形状を有するドット光Ｄｔを用いることによって、円形状のドット光Ｄｔを用いる場合より被写体ＯＢにおいて光が照射されない領域を少なくすることができる。したがって、解像度の低下を抑制することが可能となる。
【0062】
また、図５では、複数のドット光Ｄｔを重複させて放射して、ライン光Ｌを形成する一例を示している。ここでは、横方向のライン光Ｌが照射された例を示している。
図５に示すように、ライン光Ｌは、ドット光Ｄｔの一部を、他のドット光Ｄｔの一部と重複させて形成される。このように、本実施形態においてドット光Ｄｔ１の少なくとも一部分と、ドット光Ｄｔ１の長軸方向に隣接する他のドット光Ｄｔ２の少なくとも一部分と、が重複するように照射することで、連続したライン光Ｌを形成することができる。なお、本実施形態におけるドット光源に代えて、或いは、ドット光源と共に、ライン光源を用いてもよい。
図５に示すように、ライン光Ｌは、ドット光Ｄｔの一部を、他のドット光Ｄｔの一部と重複させて形成される。このように、本実施形態においてドット光Ｄｔ１の少なくとも一部分と、ドット光Ｄｔ１の長軸方向に隣接する他のドット光Ｄｔ２の少なくとも一部分と、が重複するように照射することで、連続したライン光Ｌを形成することができる。なお、本実施形態におけるドット光源に代えて、或いは、ドット光源と共に、ライン光源を用いてもよい。
【0063】
また、図６には、複数のライン光Ｌを交差させた様子が示されている。このように、本実施形態において、光源部２は、複数のライン光Ｌが互いに異なる方向を示すように、被写体ＯＢに光パルスを照射する。この場合、楕円形状のドット光Ｄｔにおける長軸方向が互いに異なるように構成されてもよい。
これにより、被写体ＯＢに対し網目状に光を照射させることができ、被写体ＯＢにおいて光が照射されない領域をより少なくすることができる。
これにより、被写体ＯＢに対し網目状に光を照射させることができ、被写体ＯＢにおいて光が照射されない領域をより少なくすることができる。
【0064】
また、図６では、ライン光Ｌ１～Ｌ６からなるグループ（縦ライン光）と、ライン光Ｌ７～Ｌ１２からなるグループ（横ライン光）の各々におけるライン光の方向が互いに直交する、つまり９０度である例が示されている。このように、複数の光源素子のうち、少なくとも２つの光源素子から放射される楕円形状のドット光Ｄｔにおける長軸方向が互いに直交する。
【0065】
なお、二つのライン光Ｌのなす角度が９０度である構成に限定されることはなく、少なくとも二つのライン光Ｌの方向が異なっていればよい。すなわち、二つのライン光Ｌのなす角度が、０度より大きく、且つ、９０度以下であればよい。
【0066】
このように、本実施形態において、光源部２は、周期的に配列されたライン光Ｌにより構成される構造化光である光パルスＰＯであって、２方向のライン光Ｌが互いに直交した光パルスＰＯを放射する。
【0067】
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
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。
【0072】
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。
【0073】
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）。
【0074】
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。
【0075】
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４２に出力させる。
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４２に出力させる。
【0076】
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４２に出力する。
【0077】
また、本実施形態では、フレーム周期ＦＴが、複数のサブフレーム周期ＳＦＴを有している。ここで、図７を参照して、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴ及びサブフレーム周期ＳＦＴについて説明する。
【0078】
図７は、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴの一例を示す図である。
図７に示すように、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴは、サブフレーム周期ＳＦＴ１と、サブフレーム周期ＳＦＴ２との２つのサブフレーム周期ＳＦＴを有している。サブフレーム周期ＳＦＴ１と、サブフレーム周期ＳＦＴ２とは、いずれも、図６に示すような直交する縦ライン光と横ライン光とを同時に被写体ＯＢに照射される。
図７に示すように、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴは、サブフレーム周期ＳＦＴ１と、サブフレーム周期ＳＦＴ２との２つのサブフレーム周期ＳＦＴを有している。サブフレーム周期ＳＦＴ１と、サブフレーム周期ＳＦＴ２とは、いずれも、図６に示すような直交する縦ライン光と横ライン光とを同時に被写体ＯＢに照射される。
【0079】
サブフレーム周期ＳＦＴ１（第１サブフレーム周期）は、電荷を電荷蓄積部ＣＳに蓄積する蓄積期間Ｔｃ１（電荷蓄積期間）と、電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷を読み出す読み出し期間Ｔｒｄとを有している。蓄積期間Ｔｃ１は、例えば、上述したライン光Ｌの交点において、電荷蓄積部ＣＳの電荷が飽和しない（予め設定された閾値を超過しない）ように、予め設定された所定の期間である。蓄積期間Ｔｃ１は、サブフレーム周期ＳＦＴ２の蓄積期間Ｔｃ２の（１／２）以下の期間である。なお、蓄積期間Ｔｃ１（電荷蓄積期間）は、蓄積回数により決定される。
【0080】
また、サブフレーム周期ＳＦＴ２（第２サブフレーム周期）は、電荷を電荷蓄積部ＣＳに蓄積する蓄積期間Ｔｃ２（電荷蓄積期間）と、電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷を読み出す読み出し期間Ｔｒｄとを有している。サブフレーム周期ＳＦＴ２は、サブフレーム周期ＳＦＴ１と蓄積期間が異なるサブフレーム周期ＳＦＴである。蓄積期間Ｔｃ２は、例えば、上述したライン光Ｌの交点以外の部分において、適切に距離画像が計測できるように、予め設定された期間である。蓄積期間Ｔｃ２は、サブフレーム周期ＳＦＴ１の蓄積期間Ｔｃ１の２倍以上の期間である。なお、蓄積期間Ｔｃ２は、蓄積期間Ｔｃ１と同様に、蓄積回数により決定される。
【0081】
距離演算部４２は、上述したサブフレーム周期ＳＦＴ１と、サブフレーム周期ＳＦＴ２とのうち、電荷量が、予め設定された閾値を超過していないサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0082】
距離演算部４２は、例えば、サブフレーム周期ＳＦＴ２において、電荷量が、予め設定された閾値を超過していない場合に、距離演算部４２は、サブフレーム周期ＳＦＴ２を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。また、距離演算部４２は、電荷量が、予め設定された閾値を超過している場合に、サブフレーム周期ＳＦＴ２よりも蓄積期間Ｔｃが短いサブフレーム周期ＳＦＴ１を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0083】
すなわち、距離演算部４２は、例えば、サブフレーム周期ＳＦＴ１及びサブフレーム周期ＳＦＴ２のうち、電荷量が閾値を超過していない、且つ、蓄積期間が長い方のサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。なお、距離演算部４２は、被写体ＯＢまでの距離を算出する際に、上述した式（１）を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0084】
次に、図８を参照して、本実施形態による距離画像撮像装置１の被写体ＯＢまでの距離の算出処理の詳細について説明する。
図８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。ここでは、被写体ＯＢまでの距離の算出処理の一例について説明する。
図８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。ここでは、被写体ＯＢまでの距離の算出処理の一例について説明する。
【0085】
図８に示すように、距離画像撮像装置１は、まず、異なる蓄積期間Ｔｃを有する第１サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ１）と、第２サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ２）とを含むフレーム周期ＦＴで、電荷蓄積及び電荷量の取得を実行する（ステップＳ１０１）。距離画像撮像装置１の測定制御部４３は、タイミング制御部４１に、フレーム周期ＦＴによる電荷蓄積及び電荷量の取得を指示し、タイミング制御部４１は、測定制御部４３の制御に応じて、サブフレーム周期ＳＦＴ１とサブフレーム周期ＳＦＴ２とを含むフレーム周期ＦＴにより電荷蓄積及び電荷量の取得を実行する。
【0086】
次に、距離画像撮像装置１の測定制御部４３は、第２サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ２）で取得した電荷量が閾値を超過しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。測定制御部４３は、サブフレーム周期ＳＦＴ２で取得した電荷量が閾値を超過している場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０４に進める。また、測定制御部４３は、サブフレーム周期ＳＦＴ２で取得した電荷量が閾値を超過していない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０３に進める。
【0087】
ステップＳ１０３において、測定制御部４３は、距離演算部４２に距離演算処理を指示し、距離演算部４２は、第２サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ２）で取得した電荷量に基づいて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。距離演算部４２は、例えば、式（１）と、サブフレーム周期ＳＦＴ２で取得した電荷量とを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。ここでは、距離演算部４２は、サブフレーム周期ＳＦＴ２で取得した電荷量を用いて、ライン光Ｌの交点以外の部分の距離を算出する。ステップＳ１０３の処理後に、距離演算部４２は、処理をステップＳ１０７に進める。
【0088】
ステップＳ１０４において、測定制御部４３は、第１サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ１）で取得した電荷量が閾値を超過しているか否かを判定する。測定制御部４３は、サブフレーム周期ＳＦＴ１で取得した電荷量が閾値を超過している場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０６に進める。また、測定制御部４３は、サブフレーム周期ＳＦＴ１で取得した電荷量が閾値を超過していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０５に進める。
【0089】
ステップＳ１０５において、測定制御部４３は、距離演算部４２に距離演算処理を指示し、距離演算部４２は、第１サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ１）で取得した電荷量に基づいて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。距離演算部４２は、例えば、式（１）と、サブフレーム周期ＳＦＴ１で取得した電荷量とを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。ここでは、距離演算部４２は、サブフレーム周期ＳＦＴ１で取得した電荷量を用いて、ライン光Ｌの交点の部分の距離を算出する。ステップＳ１０５の処理後に、距離演算部４２は、処理をステップＳ１０７に進める。
【0090】
ステップＳ１０６において、測定制御部４３は、エラー処理を実行する。この場合は、第１サブフレーム周期で取得した電荷量が閾値を超過している（飽和している）場合に相当するため、測定制御部４３は、例えば、再測定処理や、警告出力、等のエラー処理を実行する。
【0091】
次に、ステップＳ１０７において、測定制御部４３は、全画素回路３２１分の実行が完了したか否かを判定する。すなわち、測定制御部４３は、１フレーム周期ＦＴ分の距離の算出処理が完了したか否かを判定する。測定制御部４３は、全画素回路３２１分の実行が完了した場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）に、処理を終了する。また、測定制御部４３は、全画素回路３２１分の実行が完了していない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０２に戻し、次の画素回路３２１による距離の算出処理を実行する。
【0092】
このように、本実施形態による距離画像撮像装置１では、距離演算部４２は、サブフレーム周期ＳＦＴ１及びサブフレーム周期ＳＦＴ２のうち、電荷量が閾値を超過していない、且つ、蓄積期間が長い方のサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0093】
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、光源部２と、受光部３と、距離演算部４２とを備える。光源部２は、被写体ＯＢに光パルスＰＯを照射する。受光部３は、画素回路３２１と、画素駆動回路３２２と、電荷排出トランジスタＧＤ（電荷排出部）と有する。画素回路３２１は、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子ＰＤ及び電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部ＣＳを備える二次元マトリクス状に複数配置されている。画素駆動回路３２２は、フレーム周期ＦＴにより光パルスＰＯの照射に同期させた蓄積タイミングで電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる。電荷排出トランジスタＧＤ（電荷排出部）は、蓄積タイミングでない期間において電荷を排出する。距離演算部４２は、電荷蓄積部ＣＳの各々に蓄積される電荷量に基づいて被写体ＯＢまでの距離を算出する。光源部２は、周期的に配列されたライン光Ｌにより構成される構造化光である光パルスＰＯであって、２方向のライン光Ｌが互いに直交した光パルスＰＯを放射する。フレーム周期ＦＴは、電荷を電荷蓄積部ＣＳに蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴを有する。距離演算部４２は、複数のサブフレーム周期ＳＦＴのうち、電荷量が、予め設定された閾値を超過していないサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0094】
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴのうち、電荷量が、予め設定された閾値を超過していないサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。そのため、本実施形態による距離画像撮像装置１は、例えば、ライン光Ｌの交点において、電荷蓄積部ＣＳが飽和していないサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出することができる。よって、本実施形態による距離画像撮像装置１は、ライン光Ｌの交点と交点以外の部分との信号出力差を緩和し、距離画像全体の解像度、及び測距可能距離の低下を抑制することができる。また、本実施形態による距離画像撮像装置１は、ライン光Ｌを用いることにより、必要な光源出力を抑えつつ、解像度の低下を抑制することができる。
【0095】
また、本実施形態では、複数のサブフレーム周期ＳＦＴは、蓄積期間が予め設定された所定の期間（例えば、蓄積期間Ｔｃ１）であるサブフレーム周期ＳＦＴ１（第１サブフレーム周期）と、蓄積期間が所定の期間の２倍以上の期間（例えば、蓄積期間Ｔｃ２）であるサブフレーム周期ＳＦＴ２（第２サブフレーム周期）とである。距離演算部４２は、サブフレーム周期ＳＦＴ１及びサブフレーム周期ＳＦＴ２のうち、電荷量が閾値を超過していない、且つ、蓄積期間が長い方のサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0096】
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１では、ライン光Ｌの交点では、サブフレーム周期ＳＦＴ１（第１サブフレーム周期）を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出し、交点以外の部分では、サブフレーム周期ＳＦＴ２（第２サブフレーム周期）を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出る。よって、本実施形態による距離画像撮像装置１では、ライン光Ｌの交点以外の部分の解像度を維持しつつ、ライン光Ｌの交点における電荷の飽和を抑制することができ、ライン光Ｌの交点において、精度良く被写体ＯＢまでの距離を測定することができる。
【0097】
また、本実施形態では、光源部２は、それぞれ独立して光パルスＰＯを照射することが可能な複数の光源素子を有する。ライン光Ｌは、複数の光源素子によって、複数のドット光Ｄｔを離散的にライン状に放射して形成、又は、複数のドット光Ｄｔをライン状に重複するように放射して形成される（例えば、図４参照）。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、ライン光Ｌを用いることで、解像度の低下を抑制することが可能となる。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、ライン光Ｌを用いることで、解像度の低下を抑制することが可能となる。
【0098】
また、本実施形態では、ドット光Ｄｔの形状は、短軸長に対する長軸長の比が２以上である楕円形状であり、ライン光Ｌは、長軸の方向に沿ってライン状に形成される。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、楕円形状を有するドット光Ｄｔを用いることによって、円形状のドット光Ｄｔを用いる場合より被写体ＯＢにおいて光が照射されない領域を少なくすることができるため、より解像度の低下を抑制することができる。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１は、楕円形状を有するドット光Ｄｔを用いることによって、円形状のドット光Ｄｔを用いる場合より被写体ＯＢにおいて光が照射されない領域を少なくすることができるため、より解像度の低下を抑制することができる。
【0099】
また、本実施形態による距離画像撮像方法は、上述した光源部２と、受光部３と、距離演算部４２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る。距離画像撮像方法では、光源部２が、周期的に配列されたライン光Ｌにより構成される構造化光である光パルスＰＯであって、２方向のライン光Ｌが互いに直交した光パルスＰＯを放射する。フレーム周期ＦＴは、電荷を電荷蓄積部ＣＳに蓄積する蓄積期間が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴを有する。そして、距離演算部４２が、複数のサブフレーム周期ＳＦＴのうち、電荷量が、予め設定された閾値を超過していないサブフレーム周期ＳＦＴを用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0100】
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、ライン光Ｌの交点と交点以外の部分との信号出力差を緩和し、距離画像全体の解像度、及び測距可能距離の低下を抑制することができる。
【0101】
［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。第２の実施形態では、複数のサブフレーム周期において、縦方向のライン光Ｌの光パルスＰＯと横方向のライン光Ｌの光パルスＰＯとで交互に測定し、構成して被写体ＯＢかでの距離を算出する変形例について説明する。
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。第２の実施形態では、複数のサブフレーム周期において、縦方向のライン光Ｌの光パルスＰＯと横方向のライン光Ｌの光パルスＰＯとで交互に測定し、構成して被写体ＯＢかでの距離を算出する変形例について説明する。
【0102】
図９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９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。なお、図９では、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ＯＢ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である。
図９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。なお、図９では、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ＯＢ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である。
【0103】
なお、図９において、図１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、距離画像センサ３２及び画素回路３２１の構成は、上述した図２及び図３に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
また、距離画像センサ３２及び画素回路３２１の構成は、上述した図２及び図３に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0104】
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ＯＢ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ＯＢ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、タイミング制御部４１と、距離演算部４２ａと、測定制御部４３ａとを備える。
また、距離画像処理部４は、タイミング制御部４１と、距離演算部４２ａと、測定制御部４３ａとを備える。
【0105】
本実施形態では、距離演算部４２ａ及び測定制御部４３ａの処理が異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。
測定制御部４３ａは、タイミング制御部４１を用いて、複数のサブフレーム周期ＳＦＴを有するフレーム周期ＦＴにより、被写体ＯＢまでの距離測定を制御する。ここで、図１０を参照して、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴについて説明する。
測定制御部４３ａは、タイミング制御部４１を用いて、複数のサブフレーム周期ＳＦＴを有するフレーム周期ＦＴにより、被写体ＯＢまでの距離測定を制御する。ここで、図１０を参照して、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴについて説明する。
【0106】
図１０は、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴの一例を示す図である。
図１０に示すように、フレーム周期ＦＴは、ライン光Ｌのライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴ（サブフレーム周期ＳＦＴ１及びサブフレーム周期ＳＦＴ２）を有している。
図１０に示すように、フレーム周期ＦＴは、ライン光Ｌのライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴ（サブフレーム周期ＳＦＴ１及びサブフレーム周期ＳＦＴ２）を有している。
【0107】
サブフレーム周期ＳＦＴ１（第１サブフレーム周期）は、縦方向に平行なライン光Ｌの光パルスＰＯを照射するサブフレーム周期ＳＦＴである。
また、サブフレーム周期ＳＦＴ２（第２サブフレーム周期）は、横方向に平行なライン光Ｌの光パルスＰＯを照射するサブフレーム周期ＳＦＴである。
また、サブフレーム周期ＳＦＴ２（第２サブフレーム周期）は、横方向に平行なライン光Ｌの光パルスＰＯを照射するサブフレーム周期ＳＦＴである。
【0108】
このように、本実施形態では、光源部２は、光パルスＰＯとして、周期的に配列されたライン光Ｌにより構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向のライン光Ｌをそれぞれ放射可能である。また、測定制御部４３ａは、タイミング制御部４１を用いて、ライン光Ｌのライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴを有するフレーム周期ＦＴにより、電荷蓄積及び電荷量の取得を実行する。
なお、本実施形態において、サブフレーム周期ＳＦＴ１と、サブフレーム周期ＳＦＴ２とは、同一の蓄積期間及び読み出し期間を有する。
なお、本実施形態において、サブフレーム周期ＳＦＴ１と、サブフレーム周期ＳＦＴ２とは、同一の蓄積期間及び読み出し期間を有する。
【0109】
図９の説明に戻り、距離演算部４２ａは、ライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴのそれぞれで蓄積された電荷量に基づいて合成した被写体ＯＢまでの距離を算出する。距離演算部４２ａは、例えば、サブフレーム周期ＳＦＴ１により取得した電荷量と、サブフレーム周期ＳＦＴ２により取得した電荷量とを合成した電荷量に基づいて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0110】
なお、本実施形態では、光源部２は、図１０に示すように、フレーム周期ＦＴにおいて、ライン方向が異なるライン光Ｌを、サブフレーム周期ＳＦＴごとに、交互に変更して、光パルスＰＯを照射する。距離演算部４２ａは、ライン方向が交互に変更された複数のサブフレーム周期ＳＦＴのそれぞれで蓄積された電荷量に基づいて合成した被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0111】
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１ａの動作について説明する。
図１１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。ここでは、本実施形態による被写体ＯＢまでの距離の算出処理の一例について説明する。
図１１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。ここでは、本実施形態による被写体ＯＢまでの距離の算出処理の一例について説明する。
【0112】
図１１に示すように、距離画像撮像装置１ａは、まず、縦ライン光の第１サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ１）と、横ライン光の第２サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ２）とを含むフレーム周期で、電荷蓄積及び電荷量の取得を実行する（ステップＳ２０１）。距離画像撮像装置１ａの測定制御部４３ａは、タイミング制御部４１に、例えば、図１０に示すフレーム周期ＦＴによる電荷蓄積及び電荷量の取得を指示し、タイミング制御部４１は、測定制御部４３ａの制御に応じて、サブフレーム周期ＳＦＴ１とサブフレーム周期ＳＦＴ２とを含むフレーム周期ＦＴにより電荷蓄積及び電荷量の取得を実行する。
【0113】
次に、測定制御部４３ａは、距離演算部４２ａに距離演算処理を指示し、距離演算部４２ａは、第１サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ１）で取得した電荷量と第２サブフレーム周期（サブフレーム周期ＳＦＴ２）で取得した電荷量とを合成して、被写体ＯＢまでの距離を算出する（ステップＳ２０２）。距離演算部４２ａは、例えば、サブフレーム周期ＳＦＴ１で取得した電荷量と、サブフレーム周期ＳＦＴ２で取得した電荷量とを合算して、上述した式（１）を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0114】
次に、測定制御部４３ａは、全画素回路３２１分の実行が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。すなわち、測定制御部４３ａは、１フレーム周期ＦＴ分の距離の算出処理が完了したか否かを判定する。測定制御部４３ａは、全画素回路３２１分の実行が完了した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）に、処理を終了する。また、測定制御部４３ａは、全画素回路３２１分の実行が完了していない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０２に戻し、次の画素回路３２１による距離の算出処理を実行する。
【0115】
次に、図１２及び図１３を参照して、本実施形態による距離画像撮像装置１ａの変形例について説明する。
図１２は、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴの変形例を示す図である。
図１２に示す変形例では、フレーム周期ＦＴは、３つのサブフレーム周期ＳＦＴを有している。
図１２は、本実施形態におけるフレーム周期ＦＴの変形例を示す図である。
図１２に示す変形例では、フレーム周期ＦＴは、３つのサブフレーム周期ＳＦＴを有している。
【0116】
本変形例では、光源部２は、フレーム周期ＦＴにおいて、被写体ＯＢの移動方向に応じて、複数のサブフレーム周期ＳＦＴのうちの、２方向のライン光Ｌのそれぞれに対応するサブフレーム周期ＳＦＴの割合を変更して、光パルスＰＯを照射する。ここで、光源部２は、フレーム周期ＦＴにおいて、２方向のうち、被写体ＯＢの移動量が大きい方向に対応するサブフレーム周期ＳＦＴの割合を、被写体ＯＢの移動量が小さい方向に対応するサブフレーム周期ＳＦＴの割合より多く変更して、光パルスＰＯを照射する。
【0117】
例えば、図１２（ａ）に示す例は、被写体ＯＢが横方向に移動する場合の一例を示している。図１２（ａ）では、フレーム周期ＦＴは、縦ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ１－１と、縦ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ１－２と、横ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ２とを有している。
【0118】
この場合、被写体ＯＢが横方向に移動するため、縦ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ１の割合を増やすことで、被写体ＯＢを検出し易くなり、測定精度を高めることができる。
【0119】
また、図１２（ｂ）に示す例は、被写体ＯＢが縦方向に移動する場合の一例を示している。図１２（ｂ）では、フレーム周期ＦＴは、縦ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ１と、横ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ２－１と、横ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ２－２とを有している。
【0120】
この場合、被写体ＯＢが縦方向に移動するため、横ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ２の割合を増やすことで、被写体ＯＢを検出し易くなり、測定精度を高めることができる。
なお、本実施形態では、被写体ＯＢが移動方向は、利用者によって指定されてもよいし、測定する画像情報から移動方向を判定してもよい。
なお、本実施形態では、被写体ＯＢが移動方向は、利用者によって指定されてもよいし、測定する画像情報から移動方向を判定してもよい。
【0121】
次に、図１３を参照して、本実施形態による距離画像撮像装置１ａのサブフレーム周期ＳＦＴの割合の変更処理について説明する。
図１３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。ここでは、被写体ＯＢの移動方向に応じて、サブフレーム周期ＳＦＴの割合を変更する処理について説明する。
図１３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。ここでは、被写体ＯＢの移動方向に応じて、サブフレーム周期ＳＦＴの割合を変更する処理について説明する。
【0122】
図１３に示すように、距離画像撮像装置１ａの測定制御部４３ａは、被写体ＯＢの移動方向が、横軸方向であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。測定制御部４３ａは、被写体ＯＢの移動方向が、横軸方向である場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ３０２に進める。また、測定制御部４３ａは、被写体ＯＢの移動方向が、横軸方向でない（縦方向である）場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）に、処理をステップＳ３０３に進める。
【0123】
ステップＳ３０２において、測定制御部４３ａは、縦軸方向のサブフレーム周期ＳＦＴ１の割合を増加させる。測定制御部４３ａは、タイミング制御部４１を制御して、例えば、図１２（ａ）に示すように、縦軸方向（縦ライン光）のサブフレーム周期ＳＦＴ１の割合を増加させる。ステップＳ３０２の処理後に、測定制御部４３ａは、処理を終了する。
【0124】
また、ステップＳ３０３において、測定制御部４３ａは、横軸方向のサブフレーム周期ＳＦＴ２の割合を増加させる。測定制御部４３ａは、タイミング制御部４１を制御して、例えば、図１２（ｂ）に示すように、横軸方向（横ライン光）のサブフレーム周期ＳＦＴ２の割合を増加させる。ステップＳ３０３の処理後に、測定制御部４３ａは、処理を終了する。
【0125】
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、光源部２と、受光部３と、距離演算部４２ａとを備える。光源部２は、被写体ＯＢに光パルスＰＯを照射する。受光部３は、画素回路３２１と、画素駆動回路３２２と、電荷排出トランジスタＧＤ（電荷排出部）と有する。画素回路３２１は、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子ＰＤ及び電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部ＣＳを備える二次元マトリクス状に複数配置されている。画素駆動回路３２２は、フレーム周期ＦＴにより光パルスＰＯの照射に同期させた蓄積タイミングで電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる。電荷排出トランジスタＧＤ（電荷排出部）は、蓄積タイミングでない期間において電荷を排出する。距離演算部４２ａは、電荷蓄積部ＣＳの各々に蓄積される電荷量に基づいて被写体ＯＢまでの距離を算出する。光源部２は、光パルスＰＯとして、周期的に配列されたライン光Ｌにより構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向のライン光Ｌをそれぞれ放射可能である。フレーム周期ＦＴは、ライン光Ｌのライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴ（例えば、縦ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ１と、横ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ２）を有する。距離演算部４２ａは、ライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴのそれぞれで蓄積された電荷量に基づいて合成した被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0126】
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、ライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴ（例えば、縦ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ１、及び横ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ２）のそれぞれで蓄積された電荷量を用いる。本実施形態による距離画像撮像装置１ａでは、一方向のサブフレーム周期ＳＦＴを照射するため、ライン光Ｌの交点において、２方向のライン光Ｌを同時に照射した場合のように電荷量（光量）が飽和することがない。よって、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、ライン光Ｌの交点と交点以外の部分との信号出力差を緩和し、距離画像全体の解像度、及び測距可能距離の低下を抑制することができる。
【0127】
また、本実施形態では、光源部２は、フレーム周期ＦＴにおいて、ライン方向が異なるライン光Ｌを、サブフレーム周期ＳＦＴごとに、交互に変更して、光パルスＰＯを照射する。光源部２は、例えば、縦ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ１と、横ライン光のサブフレーム周期ＳＦＴ２とを交互に照射する。距離演算部４２ａは、ライン方向が交互に変更された複数のサブフレーム周期ＳＦＴのそれぞれで蓄積された電荷量に基づいて合成した被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0128】
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、ライン方向が異なるライン光Ｌを、サブフレーム周期ＳＦＴごとに、交互に変更して、光パルスＰＯを照射し、それぞれで蓄積された電荷量に基づいて合成した被写体ＯＢまでの距離を算出するため、ライン方向が異なるライン光Ｌを同時に照射した場合（例えば、第１の実施形態の場合）と同等の効果が得られ、必要な光源出力を抑えつつ、解像度の低下を抑制することができる。
【0129】
また、本実施形態では、光源部２は、フレーム周期ＦＴにおいて、被写体ＯＢの移動方向に応じて、複数のサブフレーム周期ＳＦＴのうちの、２方向のライン光Ｌのそれぞれに対応するサブフレーム周期ＳＦＴの割合を変更して、光パルスＰＯを照射する。光源部２は、例えば、フレーム周期ＦＴにおいて、２方向のうち、被写体ＯＢの移動量が大きい方向に対応するサブフレーム周期ＳＦＴの割合を、被写体ＯＢの移動量が小さい方向に対応するサブフレーム周期ＳＦＴの割合より多く変更して、光パルスＰＯを照射する。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、移動する被写体ＯＢを検出し易くなり、測定精度を高めることができる。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ａは、移動する被写体ＯＢを検出し易くなり、測定精度を高めることができる。
【0130】
また、本実施形態による距離画像撮像方法は、上述した光源部２と、受光部３と、距離演算部４２ａと、を備える距離画像撮像装置１ａの距離画像撮像方法である。距離画像撮像方法では、光源部２が、光パルスＰＯとして、周期的に配列されたライン光Ｌにより構成される構造化光であり、ライン方向が互いに直交した２方向のライン光Ｌをそれぞれ放射可能である。フレーム周期ＦＴは、ライン光Ｌのライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴを有している。そして、距離演算部４２ａが、ライン方向が異なる複数のサブフレーム周期ＳＦＴのそれぞれで蓄積された電荷量に基づいて合成した被写体ＯＢまでの距離を算出する。
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１ａと同様の効果を奏し、必要な光源出力を抑えつつ、解像度の低下を抑制することができる。
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１ａと同様の効果を奏し、必要な光源出力を抑えつつ、解像度の低下を抑制することができる。
【0131】
［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態による距離画像撮像装置１ｂについて説明する。第３の実施形態では、ライン光Ｌの交点に対応する画素回路３２１を、飽和防止用のものに置き換える手法について説明する。
次に、図面を参照して、第３の実施形態による距離画像撮像装置１ｂについて説明する。第３の実施形態では、ライン光Ｌの交点に対応する画素回路３２１を、飽和防止用のものに置き換える手法について説明する。
【0132】
図１４は、第３の実施形態による距離画像撮像装置１ｂの一例を示す図である。
図１４では、本実施形態における距離画像センサ３２ａの構成例を示している。なお、本実施形態における距離画像センサ３２ａ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
図１４では、本実施形態における距離画像センサ３２ａの構成例を示している。なお、本実施形態における距離画像センサ３２ａ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0133】
図１４において、反射光ＬＨは、横方向（水平方向）のライン光Ｌの反射光を示し、反射光ＬＶは、縦方向（垂直方向）のライン光Ｌの反射光を示している。
また、画素回路３２１ａ（第１画素回路）は、ライン光Ｌが互いに直交して照射される被写体ＯＢからの反射光を受光する位置（反射光の交点）に対応する画素回路を示し、画素回路３２１（第２画素回路）は、その他の位置に対応する画素回路を示している。
また、画素回路３２１ａ（第１画素回路）は、ライン光Ｌが互いに直交して照射される被写体ＯＢからの反射光を受光する位置（反射光の交点）に対応する画素回路を示し、画素回路３２１（第２画素回路）は、その他の位置に対応する画素回路を示している。
【0134】
画素回路３２１ａ（第１画素回路）は、感度抑制部が設けられており、反射光に対する感度が、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より低く構成されている。
例えば、画素回路３２１ａは、感度抑制部として、画素回路３２１ａの上に配置された、反射光の一部を反射もしくは吸収するフィルタ層を備える。フィルタ層は、例えば、その他の位置の感度に比べて、画素回路３２１ａの感度が、（１／２）以下になるように構成されている。ここで、フィルタ層は、例えば、フォトリソグラフィーなどの手法で反射光の一部を吸収する有機薄膜である。
例えば、画素回路３２１ａは、感度抑制部として、画素回路３２１ａの上に配置された、反射光の一部を反射もしくは吸収するフィルタ層を備える。フィルタ層は、例えば、その他の位置の感度に比べて、画素回路３２１ａの感度が、（１／２）以下になるように構成されている。ここで、フィルタ層は、例えば、フォトリソグラフィーなどの手法で反射光の一部を吸収する有機薄膜である。
【0135】
また、感度抑制部として、画素回路３２１ａ（第１画素回路）の電荷蓄積部ＣＳの容量が、画素回路３２１（第２画素回路）の電荷蓄積部ＣＳの容量より大きく構成されていてもよい。すなわち、図３に示す画素回路３２１ａの電荷蓄積容量Ｃ１～電荷蓄積容量Ｃ４が、画素回路３２１に比べて、例えば、２倍以上の容量であってもよい。
【0136】
また、感度抑制部として、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積が、画素回路３２１の光電変換素子ＰＤの体積より小さく構成されてもよい。すなわち、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積が、画素回路３２１に比べて、（１／２）以下であってもよい。
【0137】
また、感度抑制部として、画素回路３２１ａのフレーム周期ＦＴ内における振り分け回数（積算回数）が、画素回路３２１のフレーム周期ＦＴ内における振り分け回数（積算回数）よりも少なく構成されてもよい。すなわち、画素回路３２１ａの振り分け回数（積算回数）が、画素回路３２１の振り分け回数（積算回数）の（１／２）以下であってもよい。
【0138】
なお、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂの動作は、フレーム周期ＦＴは、サブフレーム周期ＳＦＴを備えずに、単独フレームとなる。すなわち、距離画像撮像装置１ｂは、図６に示すような、直交した２方向のライン光Ｌを同時に光パルスＰＯとして照射し、取得した電荷量に基づいて、画像距離を算出する。
【0139】
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１ｂは、光源部２と、受光部３と、距離演算部４２とを備える。光源部２は、被写体ＯＢに光パルスＰＯを照射する。受光部３は、画素回路３２１と、画素駆動回路３２２と、電荷排出トランジスタＧＤ（電荷排出部）と有する。画素回路３２１は、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子ＰＤ及び電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部ＣＳを備える二次元マトリクス状に複数配置されている。画素駆動回路３２２は、フレーム周期ＦＴにより光パルスＰＯの照射に同期させた蓄積タイミングで電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる。電荷排出トランジスタＧＤ（電荷排出部）は、蓄積タイミングでない期間において電荷を排出する。距離演算部４２は、電荷蓄積部ＣＳの各々に蓄積される電荷量に基づいて被写体ＯＢまでの距離を算出する。光源部２は、周期的に配列されたライン光Ｌにより構成される構造化光である光パルスＰＯであって、２方向のライン光Ｌが互いに直交した光パルスＰＯを放射する。そして、複数配置された画素回路３２１のうち、ライン光Ｌが互いに直交して照射される被写体ＯＢからの反射光を受光する位置に対応する画素回路３２１ａ（第１画素回路）の反射光に対する感度が、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より低く構成されている。
【0140】
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、画素回路３２１ａ（第１画素回路）の反射光に対する感度が、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より低く構成されているため、ライン光Ｌの交点において、電荷量（光量）が飽和することを抑制することができる。よって、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、ライン光Ｌの交点と交点以外の部分との信号出力差を緩和し、距離画像全体の解像度、及び測距可能距離の低下を抑制することができる。また、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、ライン光Ｌを用いることにより、必要な光源出力を抑えつつ、解像度の低下を抑制することができる。
【0141】
また、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、画素回路３２１ａ（第１画素回路）の上に配置された、反射光の一部を反射もしくは吸収するフィルタ層を備える。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、フィルタ層により、画素回路３２１ａ（第１画素回路）の反射光に対する感度を、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より適切に低くすることができる。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、フィルタ層により、画素回路３２１ａ（第１画素回路）の反射光に対する感度を、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より適切に低くすることができる。
【0142】
また、本実施形態では、画素回路３２１ａの電荷蓄積部ＣＳの容量が、画素回路３２１（第２画素回路）の電荷蓄積部ＣＳの容量より大きく構成されていてもよい。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、画素回路３２１ａの電荷蓄積部ＣＳの容量が、画素回路３２１（第２画素回路）の電荷蓄積部ＣＳの容量より大きいため、画素回路３２１ａの反射光に対する感度を、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より適切に低くすることができる。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、画素回路３２１ａの電荷蓄積部ＣＳの容量が、画素回路３２１（第２画素回路）の電荷蓄積部ＣＳの容量より大きいため、画素回路３２１ａの反射光に対する感度を、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より適切に低くすることができる。
【0143】
また、本実施形態では、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積が、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積より小さく構成されていてもよい。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積が、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積より小さいため、光電変換能力が低く、画素回路３２１ａの反射光に対する感度を、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より適切に低くすることができる。
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積が、画素回路３２１ａの光電変換素子ＰＤの体積より小さいため、光電変換能力が低く、画素回路３２１ａの反射光に対する感度を、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より適切に低くすることができる。
【0144】
また、本実施形態では、画素回路３２１ａのフレーム周期ＦＴ内における振り分け回数（積算回数）が、画素回路３２１のフレーム周期ＦＴ内における振り分け回数（積算回数）よりも少なく構成されていてもよい。
【0145】
これにより、本実施形態による距離画像撮像装置１ｂは、画素回路３２１ａの振り分け回数（積算回数）が、画素回路３２１の振り分け回数（積算回数）より少ない画素回路３２１ａの反射光に対する感度を、他の位置に対応する画素回路３２１（第２画素回路）より適切に低くすることができる。
【0146】
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（３２１ａ）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。
例えば、上記の各実施形態において、画素回路３２１（３２１ａ）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。
【0147】
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、１ｂ）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、１ｂ）の外部に備える構成であってもよい。
【0148】
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。
【0149】
また、上記の第１の実施形態において、フレーム周期ＦＴが、蓄積期間が異なる２つのサブフレーム周期ＳＦＴを有する例を説明したが、これに限定されるものではなく、３つ以上のサブフレーム周期ＳＦＴを有するようにしてもよい。
【0150】
また、上記の第２の実施形態において、サブフレーム周期ＳＦＴの割合を増加させる際に、１つのサブフレーム周期ＳＦＴ１－２（又は、サブフレーム周期ＳＦＴ２－２）を追加する例を説明したが、２つ以上を追加するようにしてもよい。
【0151】
なお、上述した距離画像撮像装置１（１ａ、１ｂ）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、１ｂ）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、１ｂ）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。
【0152】
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。
【0153】
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、１ｂ）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。
【0154】
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】
【0155】
１、１ａ，１ｂ…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、３２ａ…距離画像センサ
４１…タイミング制御部
４２、４２ａ…距離演算部
４３、４３ａ…測定制御部
３２０…受光領域
３２１、３２１ａ…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
ＦＴ…フレーム周期
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…転送トランジスタ
ＧＤ…電荷排出トランジスタ
ＯＢ…被写体
ＰＤ…光電変換素子
ＰＯ…光パルス
ＲＬ…反射光
ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４…リセットトランジスタ
ＳＦ、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４…ソースフォロアトランジスタ
ＳＦＴ１、ＳＦＴ２、ＳＦＴ３…サブフレーム周期
ＳＬ、ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４…選択トランジスタ
Ｄｔ、Ｄｔ１、Ｄｔ２…ドット光
Ｌ、Ｌ１～Ｌ１２…ライン光
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、３２ａ…距離画像センサ
４１…タイミング制御部
４２、４２ａ…距離演算部
４３、４３ａ…測定制御部
３２０…受光領域
３２１、３２１ａ…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
ＦＴ…フレーム周期
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…転送トランジスタ
ＧＤ…電荷排出トランジスタ
ＯＢ…被写体
ＰＤ…光電変換素子
ＰＯ…光パルス
ＲＬ…反射光
ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４…リセットトランジスタ
ＳＦ、ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４…ソースフォロアトランジスタ
ＳＦＴ１、ＳＦＴ２、ＳＦＴ３…サブフレーム周期
ＳＬ、ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４…選択トランジスタ
Ｄｔ、Ｄｔ１、Ｄｔ２…ドット光
Ｌ、Ｌ１～Ｌ１２…ライン光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】