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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】P2024084686
(43)【公開日】2024-06-25
(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 20200101AFI20240618BHJP
【ＦＩ】
G01S17/894
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023181212
(22)【出願日】2023-10-20
(31)【優先権主張番号】P 2022198729
(32)【優先日】2022-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】畠山 邦広
(72)【発明者】
【氏名】針生 弘光
【テーマコード（参考）】
5J084
【Ｆターム（参考）】
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA20
5J084BA36
5J084BA40
5J084BB02
5J084CA03
5J084CA20
5J084CA49
5J084EA02
(57)【要約】
【課題】計算コストを増大させることなく、フレア現象により受光された光量を減算する。
【解決手段】光源部と受光部と距離画像処理部とを備え、前記距離画像処理部は、第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、前記第１パターンにおいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、照射タイミングを制御し、前記第３パターンにおいて、照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量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】光源部と受光部と距離画像処理部とを備え、前記距離画像処理部は、第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、前記第１パターンにおいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、照射タイミングを制御し、前記第３パターンにおいて、照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量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】
測定対象の空間に光パルスを照射する光源部と、
測定対象の空間から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、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる駆動を行う画素駆動回路と、を有する受光部と、
前記画素駆動回路を制御し、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各々に電荷を振り分けて蓄積させ、前記電荷蓄積部の各々に蓄積された電荷量に基づいて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、
第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、
前記第１パターンにおいて前記画素の前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に相当する蓄積信号に基づいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記画素における前記電荷蓄積部のうちの第１電荷蓄積部に電荷を蓄積させる第１ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第３パターンにおいて、前記光パルスを照射させる照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量を用いて、被写体までの距離を算出する、
距離画像撮像装置。
測定対象の空間から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、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる駆動を行う画素駆動回路と、を有する受光部と、
前記画素駆動回路を制御し、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各々に電荷を振り分けて蓄積させ、前記電荷蓄積部の各々に蓄積された電荷量に基づいて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、
第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、
前記第１パターンにおいて前記画素の前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に相当する蓄積信号に基づいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記画素における前記電荷蓄積部のうちの第１電荷蓄積部に電荷を蓄積させる第１ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第３パターンにおいて、前記光パルスを照射させる照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量を用いて、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３パターンにおける前記照射期間と、前記第２パターンにおける前記照射期間との差分である短縮期間を用いて、
前記減算値を、前記短縮期間におけるフレア光の光量に対応する部分フレア信号量とし、前記部分フレア信号量を前記短縮期間で除算して前記第２パターンにおける前記照射期間を乗算した値を、前記フレア信号量として算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記第３パターンにおける前記照射期間と、前記第２パターンにおける前記照射期間との差分である短縮期間を用いて、
前記減算値を、前記短縮期間におけるフレア光の光量に対応する部分フレア信号量とし、前記部分フレア信号量を前記短縮期間で除算して前記第２パターンにおける前記照射期間を乗算した値を、前記フレア信号量として算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項3】
前記短縮期間は、前記第２パターンにおいて前記第１電荷蓄積部に蓄積される電荷量のうちのフレア光に対応する電荷量と前記第３パターンにおいて前記第１電荷蓄積部に蓄積される電荷量のうちのフレア光に対応する電荷量とが異なり、前記第２パターンにおいて前記第１電荷蓄積部に蓄積される電荷量のうちの前記光パルスが被写体に反射した反射光に対応する電荷量と、前記第３パターンにおいて前記第１電荷蓄積部に蓄積される電荷量のうちの前記反射光に対応する電荷量とが等しくなる期間に設定される、
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4】
前記短縮期間は、前記照射期間を制御するために使用されるクロック信号における１クロックに相当する期間である、
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5】
前記距離画像処理部は、前記第２パターンにおいて前記第１電荷蓄積部に蓄積された電荷量に対応する第１蓄積信号から前記フレア信号量を減算した信号量を用いて算出した距離に、前記短縮期間に対応する距離を加算する補正を行い、補正後の距離を、被写体までの距離として算出する、
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6】
前記距離画像処理部は、
前記第１パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記照射期間を制御するために使用されるクロック信号における１クロックに相当する期間の整数倍でない場合、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記クロック信号における１クロックに相当する期間未満となるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値、及び、前記差分を用いて、前記フレア信号量を算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記第１パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記照射期間を制御するために使用されるクロック信号における１クロックに相当する期間の整数倍でない場合、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記クロック信号における１クロックに相当する期間未満となるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値、及び、前記差分を用いて、前記フレア信号量を算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項7】
前記距離画像処理部は、
前記光パルスの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値、及び、前記制御パルスの波形特性を用いて、前記フレア信号量を算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記光パルスの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値、及び、前記制御パルスの波形特性を用いて、前記フレア信号量を算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項8】
前記距離画像処理部は、
前記第１パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記照射期間を制御するために使用されるクロック信号における１クロックに相当する期間の整数倍でなく、且つ、前記光パルスの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記クロック信号における１クロックに相当する期間未満となるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値、前記差分、及び、前記制御パルスの波形特性を用いて、前記フレア信号量を算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
前記第１パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記照射期間を制御するために使用されるクロック信号における１クロックに相当する期間の整数倍でなく、且つ、前記光パルスの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記第１ゲート開閉タイミングとの差分が、前記クロック信号における１クロックに相当する期間未満となるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値、前記差分、及び、前記制御パルスの波形特性を用いて、前記フレア信号量を算出する、
請求項１に記載の距離画像撮像装置。
【請求項9】
測定対象の空間に光パルスを照射する光源部と、測定対象の空間から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、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる駆動を行う画素駆動回路と、を有する受光部と、前記画素駆動回路を制御し、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各々に電荷を振り分けて蓄積させ、前記電荷蓄積部の各々に蓄積された電荷量に基づいて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が、
第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、
前記第１パターンにおいて前記画素の前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に相当する蓄積信号に基づいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記画素における前記電荷蓄積部のうちの第１電荷蓄積部に電荷を蓄積させる第１ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第３パターンにおいて、前記光パルスを照射させる照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量を用いて、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が、
第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、
前記第１パターンにおいて前記画素の前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に相当する蓄積信号に基づいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、
前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記画素における前記電荷蓄積部のうちの第１電荷蓄積部に電荷を蓄積させる第１ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、前記照射タイミングを制御し、
前記第３パターンにおいて、前記光パルスを照射させる照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、
前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量を用いて、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】
従来から、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）方式の距離画像センサが実現されている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
ＴＯＦ方式の距離画像撮像装置を用いて、近距離にある被写体と遠距離にある被写体とを同時に撮像しようとした場合、近距離に存在する被写体からの反射光が、遠距離に存在する被写体からの反射光よりも、大きい光強度で受光される。その場合、距離画像撮像装置に設けられたレンズなどの光学系において、フレア現象と称される多重反射が発生し、遠距離に存在する被写体からの反射光を受光する画素に、近距離に存在する被写体からの反射光が重畳されてしまい、正確な測距を測定することが困難になる。駆動方法の工夫によりフレア現象が生じ難くなるようにする抑制手段が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第４２３５７２９号公報
【特許文献2】特開２０２０－１９７４２２号公報
【特許文献3】国際公開２０２１／０２０４９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献２では、４つの方程式を生成して各方程式が０になるようなパラメータを求めなければならず、計算コストが増大するという問題があった。
【0006】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、計算コストを増大させることなく、フレア現象により受光された光量を減算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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するために、本発明の距離画像撮像装置は、測定対象の空間に光パルスを照射する光源部と、測定対象の空間から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、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる駆動を行う画素駆動回路と、を有する受光部と、前記画素駆動回路を制御し、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各々に電荷を振り分けて蓄積させ、前記電荷蓄積部の各々に蓄積された電荷量に基づいて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、第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、前記第１パターンにおいて前記画素の前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に相当する蓄積信号に基づいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記画素における前記電荷蓄積部のうちの第１電荷蓄積部に電荷を蓄積させる第１ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、前記照射タイミングを制御し、前記第３パターンにおいて、前記光パルスを照射させる照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量を用いて、被写体までの距離を算出する。
【0008】
本発明の距離画像撮像方法は、測定対象の空間に光パルスを照射する光源部と、測定対象の空間から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、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる駆動を行う画素駆動回路と、を有する受光部と、前記画素駆動回路を制御し、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各々に電荷を振り分けて蓄積させ、前記電荷蓄積部の各々に蓄積された電荷量に基づいて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が、第１パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより前記画素を駆動させ、前記第１パターンにおいて前記画素の前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に相当する蓄積信号に基づいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングを算出し、前記第２パターンにおいて、前記フレア受光タイミングと、前記画素における前記電荷蓄積部のうちの第１電荷蓄積部に電荷を蓄積させる第１ゲート開閉タイミングとが同じタイミングとなるように、前記照射タイミングを制御し、前記第３パターンにおいて、前記光パルスを照射させる照射期間が、前記第２パターンにおける前記照射期間よりも短くなるように制御し、前記第２パターンにおける前記蓄積信号から、前記第３パターンにおける前記蓄積信号を減算した減算値を用いて、前記画素が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出し、算出した前記フレア信号量を用いて、被写体までの距離を算出する。
【発明の効果】
【0009】
以上説明したように、本発明によれば、計算コストを増大させることなく、フレア現象により受光された光量を減算することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態の距離画像撮像装置１の構成例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の構成例を示すブロック図である。
【図3】実施形態の画素３２１の構成例を示す回路図である。
【図4A】フレア現象を説明するための図である。
【図4B】フレア現象を説明するための図である。
【図5A】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明する図である。
【図5B】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明する図である。
【図5C】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明する図である。
【図5D】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明する図である。
【図6】実施形態の距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図7A】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。
【図7B】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。
【図7C】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。
【図8A】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。
【図8B】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。
【図8C】実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。
【図9】実施形態の変形例１に係る距離画像撮像装置１が行う処理を説明する図である。
【図10】実施形態の変形例２に係る距離画像撮像装置１が行う処理を説明する図である。
【図11】実施形態の変形例３に係る距離画像撮像装置１が行う処理を説明する図である。
【図12】実施形態の変形例３に係るＬＵＴ（ルックアップテーブル）の例を示す図である。
【図13】実施形態の変形例３に係る距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、距離画像撮像装置１の構成例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。なお、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。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。
【0012】
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、光源装置２１と、拡散板２２とを備える。
【0013】
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。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。
【0014】
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。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に受光（入射）させる。
【0015】
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のそれぞれの画素回路（画素３２１）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。
【0016】
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。
【0017】
距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１を制御し、被写体ＯＢまでの距離を演算する。距離画像処理部４は、タイミング制御部４１と、距離演算部４２とを備える。タイミング制御部４１は、距離の測定に要する様々な制御信号を出力するタイミングを制御する。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や、反射光ＲＬを複数の電荷蓄積部に振り分ける信号、受光部３が受光した背景光などの光が電荷蓄積部に蓄積されないように電荷を排出する信号、及び１フレームあたりの振り分け回数を制御する信号などである。振り分け回数とは、電荷蓄積部ＣＳ（図３参照）に電荷を振り分ける処理を繰返す回数である。
【0018】
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Ｔｄを算出する。距離演算部４２は、算出した遅延時間Ｔｄに応じて、距離画像撮像装置１から被写体ＯＢまでの距離を演算する。
【0019】
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と距離画像撮像装置１との距離を測定した距離情報を出力する。なお、図１においては、距離画像処理部４を内部に備えた構成の距離画像撮像装置１を示しているが、距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１の外部に備える構成要素であってもよい。
【0020】
次に、距離画像撮像装置１において画像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、画像撮像素子（距離画像センサ３２）の構成例を示すブロック図である。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。
【0021】
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、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。
【0022】
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。
【0023】
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。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、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。
【0024】
ここで、距離画像センサ３２に備える受光領域３２０内に配置された画素３２１の構成について説明する。図３は、画素３２１の構成例を示す回路図である。図３の画素３２１は、４つの画素信号読み出し部を備えた構成例である。
【0025】
画素３２１は、１つの光電変換素子ＰＤと、電荷排出トランジスタＧＤ（後述するＧＤ１、ＧＤ２）と、対応する出力端子Ｏ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、電荷転送トランジスタ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。
【0026】
図３に示す画素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、電荷転送トランジスタＧ１（転送ＭＯＳトランジスタ）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、ＲＵ３及びＲＵ４も同様の構成である。
【0027】
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。画素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。
【0028】
また、画素３２１の構成は、図３に示すような、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い。画素３２１は、例えば、画素信号読み出し部ＲＵが２Ｍ（Ｍは整数であり、Ｍ≧２）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。すなわち、２Ｍ（Ｍは整数であり、Ｍ≧２）個以上の電荷転送トランジスタＧが備えられた構成の画素回路でもよい。
【0029】
また、画素３２１の構成は、図３に示すような、電荷排出トランジスタＧＤ（後述するＧＤ１、ＧＤ２）と、を備えた構成に限定されるものではない。画素３２１は、例えば、２Ｎ（Ｎは整数であり、Ｎ≧１）個以上の複数の電荷排出トランジスタＧＤを備えた構成の画素回路でもよい。
【0030】
【0031】
図４Ａには、距離画像撮像の画角に、２つの被写体ＯＢが存在する様子が模式的に示されている。この図の例に示すように、距離画像撮像において、測定対象とする物体（ターゲット被写体ＯＢ１）と、フレア発生源となり得る物体（フレア発生源被写体ＯＢ２）との、２つの被写体ＯＢが撮像される場合がある。ここでのフレア発生源となり得る物体とは、光強度が大きい反射光を反射する物体であり、例えば、標識など再帰性反射する物体、距離画像撮像装置１から近距離に存在する物体、或いは、白壁や鏡など反射率が高い物体などである。
【0032】
このような場合、ターゲット被写体ＯＢ１からの反射光ＲＬ（ターゲット光）を受光する画素３２１に、フレア発生源から到来するフレア光が受光されてしまう場合がある。このようなフレア光が受光された場合、ターゲット光のみを受光した場合と比較して、受光する光量が大きくなり、画素３２１が受光した光量に基づいて算出されるターゲット被写体ＯＢ１までの測定距離に、誤差が生じる要因となる。
【0033】
図４Ｂには、フレア発生源となり得る物体までの距離を測定した場合における、各画素において算出された距離と、その距離に対応する画素３２１の数との対応関係を示すヒストグラムが示されている。図４Ｂの横軸は距離、縦軸は画素数を示している。
【0034】
この図の例に示すように、フレア発生源となり得る物体を撮像した場合、距離Ｌに対応する画素の数がピークとなる。距離Ｌに対応する画素は、フレア光、を測定対象物体からの反射光として受光した画素３２１に対応すると考えられる。
【0035】
また、フレア発生源となり得る物体を撮像した場合、距離Ｌの近傍の距離を示す画素の数が、距離Ｌに近づくに応じて増加する傾向にある。これは、本来受光すべきではないフレア光を受光したことに起因して、誤差を含む距離が算出されたと考えることができる。
【0036】
本実施形態では、このような本来受光すべきではないフレア光を受光した画素３２１の蓄積信号から、その画素３２１が受光したフレア光の光量に対応する信号量を減算することができるようにした。以下では、画素３２１の蓄積信号から、画素３２１が受光したフレア光の光量に対応する信号量を減算する処理（以下、フレア抑制処理という）について説明する。
【0037】
まず、フレア抑制処理を行う対象とするフレア光が以下の２つの性質を有することを前提とする。
（１）フレア光は、ターゲット光よりも早いタイミングで受光されること
（２）フレア光とターゲット光の受光タイミングの差分が、１クロック以上あること
（１）フレア光は、ターゲット光よりも早いタイミングで受光されること
（２）フレア光とターゲット光の受光タイミングの差分が、１クロック以上あること
【0038】
上記（１）に示すように、本実施形態では、フレア発生源となり得る物体が、ターゲットとする被写体ＯＢよりも、距離画像撮像装置１に近い位置に存在していることを前提とする。
【0039】
上記（２）におけるクロックとは、距離画像処理部４が各種の処理を行うタイミングを同期させるために使用される周期信号である。例えば、クロック周波数が５００［ＭＨｚ］であり、光パルスＰＯを照射する照射期間が１６［ｎｓ］であるとすると、距離画像処理部４は、照射期間が８クロックに相当する期間となるように制御する。この場合、（２）として、フレア光とターゲット光の受光タイミングの差分が１クロック以上、つまり２［ｎｓ］以上あることを前提とする。
【0040】
【0041】
図５には、画素３２１を駆動させるタイミングを示すタイミングチャートが模式的に示されている。
【0042】
図５では、「Ｅ」の項目にて光パルスＰＯを照射する照射タイミングＥが示されている。「Ｒ」の項目にてターゲット光を受光する反射光受光タイミングＲが示されている。また、「Ｆ」の項目にてフレア光を受光するフレア受光タイミングＦが示されている。「Ａ」の項目にて背景光を受光する背景光受光タイミングＡが示されている。
【0043】
また、「Ｇ１」の項目にて電荷蓄積部ＣＳ１に電荷を蓄積させる電荷転送トランジスタＧ１のゲート開閉タイミングＧ１が示されている。「Ｇ２」の項目にて電荷蓄積部ＣＳ２に電荷を蓄積させる電荷転送トランジスタＧ２のゲート開閉タイミングＧ２が示されている。「Ｇ３」の項目にて電荷蓄積部ＣＳ３に電荷を蓄積させる電荷転送トランジスタＧ３のゲート開閉タイミングＧ３が示されている。「Ｇ４」の項目にて電荷蓄積部ＣＳ４に電荷を蓄積させる電荷転送トランジスタＧ４のゲート開閉タイミングＧ４が示されている。
【0044】
また、図５では、１クロックに相当する期間を、１マスに対応させて示している。
【0045】
図５には３つの駆動パターン（第１パターン、第２パターン、及び第３パターン）が示されている。図５Ａには、第１パターンによる駆動の例が示されている。図５Ｂには、第２パターンによる駆動の例が示されている。図５Ｃには、第３パターンによる駆動の例が示されている。第１パターンは、フレア抑制処理ではない通常の距離測定と同じ駆動タイミングである。第２パターン及び第３パターンは、フレア抑制処理を実行する場合に行われる駆動タイミングである。
【0046】
まず、図５Ａに示すように、第１パターンにおいて、距離画像処理部４は、フレア抑制処理ではない通常の距離測定と同じ駆動を行う。この図の例では、通常の距離測定において、光パルスＰＯを照射する照射期間は、４クロックに相当する期間である。
【0047】
第１パターンでは、画素３２１がフレア光の影響を受けているか否か、つまり、フレア発生源となり得るような、光強度が大きい反射光を反射する物体、例えば近距離に存在する物体、再帰性反射する物体、反射率が高い物体などが測定空間に存在するか否かが判定される。第１パターンにおける駆動では、光強度が大きい反射光を受光することを想定していることから、通常の距離測定よりも、１フレームあたりの振り分け回数を少なくするようにしてもよい。
【0048】
図５Ａの例では、照射タイミングＥから３クロックに相当する期間遅れて反射光受光タイミングＲが到来し、ターゲット光が受光される。また、照射タイミングＥから１クロックに相当する期間遅れてフレア受光タイミングＦが到来し、フレア光が受光される。また、常時、背景光が受光される。
【0049】
また、図５Ａの例では、距離画像処理部４は、照射タイミングＥと同じタイミングにてゲート開閉タイミングＧ１を、照射期間と同じ４クロックに相当する期間においてオン状態に制御する。その後、距離画像処理部４は、順次、ゲート開閉タイミングＧ２～Ｇ４を、照射期間と同じ４クロックに相当する期間においてオン状態に制御する。
【0050】
距離画像処理部４は、このように、通常の距離測定と同じタイミングにて、１フレーム分、画素３２１を駆動させ、画素３２１のそれぞれに蓄積された電荷に対応する蓄積信号を取得する。距離画像処理部４は、取得した蓄積信号から距離を算出し、算出した距離と画素数との対応関係を示す統計量に基づいて、フレア光の影響を受けているか否かを判定する。例えば、距離画像処理部４は、算出した距離と画素数との対応関係を示すヒストグラムを生成する。
【0051】
例えば、距離画像処理部４は、ヒストグラムが、ピークに向かってなだらかに増加する山型分布の傾向、つまり図４Ｂのような傾向を示す場合、フレア光の影響を受けていると判定する。
【0052】
一方、距離画像処理部４は、ヒストグラムが、ピークがあるものの、その画素数の分布が、例えばデルタ関数的に急峻に変化する傾向を示すなど、ピークに向かってなだらかに増加する山型分布の傾向とは異なる場合、フレア光の影響を受けていないと判定する。
【0053】
なお、距離画像処理部４は、ヒストグラムを生成する代わりに、距離と画素との対応関係を示す統計量、例えば、中央値、平均値、分散、標準偏差などを用いて、フレア光の影響を受けているか否かを判定するようにしてもよい。
【0054】
例えば、距離画像処理部４は、画素３２１それぞれにおいて、予め定めた単位時間あたりの閾値を超える蓄積信号が含まれているか否かを判定する。距離画像処理部４は、画素３２１に閾値を超える蓄積信号が含まれている場合、その画素３２１に対応する距離を算出する。そして、距離画像処理部４は算出した距離と、画素数との対応関係を示すヒストグラムに基づいて、フレア光の影響を受けているか否かを判定する。或いは、距離画像処理部４は算出した距離と、画素数との対応関係を示す統計量に基づいて、フレア光の影響を受けているか否かを判定する。
【0055】
距離画像処理部４は、フレア光の影響を受けていると判定した場合、フレア抑制処理を実行する。フレア抑制処理を実行する場合、距離画像処理部４は、図５Ａに示す通常の距離測定におけるフレア受光タイミングＦを算出する。距離画像処理部４は、例えば、ヒストグラムにおいてピークを示す距離に対応する画素３２１に、反射光ＲＬ（フレア光）が受光されたタイミングを、フレア受光タイミングＦとして算出する。
【0056】
一方、距離画像処理部４は、フレア光の影響を受けていないと判定した場合、通常の距離測定を行う。
【0057】
フレア抑制処理を行う場合、距離画像処理部４は、第２パターンの駆動を行う。第２パターンにおいて、距離画像処理部４は、フレア受光タイミングＦとゲート開閉タイミングＧ１とが同じタイミングとなるように、照射タイミングＥを調整し、第１パターンよりも照射タイミングＥが早くなるように制御する。
【0058】
図５Ｂの例に示すように、第２パターンにおいて、例えば、距離画像処理部４は、照射タイミングＥを、第１パターンにおける照射タイミングＥから１クロックだけ早めたタイミングとなるように制御する。これは、図５Ａに示す第１パターンにおいて、照射タイミングＥから１クロックに相当する期間遅れて、フレア光が受光されたためである。一方、距離画像処理部４は、第２パターンにおいて、ゲート開閉タイミングＧ１～Ｇ４を、第１パターンと同じタイミングにて制御する。
【0059】
距離画像処理部４は、このような第２パターンの駆動タイミングにて、１フレーム分、画素３２１を駆動させ、画素３２１のそれぞれに蓄積された電荷に対応する蓄積信号を取得する。距離画像処理部４は、画素３２１のそれぞれの、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に対応する蓄積信号ＳＩＧ１～ＳＩＧ４を記憶させる。
【0060】
次に、距離画像処理部４は、図５Ｃの例に示すように、第３パターンの駆動を行う。第３パターンにおいて、距離画像処理部４は、光パルスＰＯを照射する照射期間を、第２パターンと比較して、１クロックに相当する期間だけ短縮させる。これにより、１クロックに相当する期間だけ短いフレア光が受光され、１クロックに相当する期間だけ短いターゲット光が受光される。
【0061】
一方、距離画像処理部４は、第３パターンにおいて、光パルスＰＯの照射を開始するタイミング、及びゲート開閉タイミングＧ１～Ｇ４については、第２パターンと同じタイミングにて制御する。
【0062】
距離画像処理部４は、このような第３パターンの駆動タイミングにて、１フレーム分、画素３２１を駆動させ、画素３２１のそれぞれに蓄積された電荷に対応する蓄積信号を取得する。距離画像処理部４は、画素３２１のそれぞれの、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に対応する蓄積信号ＳＩＧ１～ＳＩＧ４を記憶させる。
【0063】
そして、距離画像処理部４は、図５Ｄの例に示すように、画素３２１のそれぞれにおいて、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算する。これにより、画素３２１における電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷に対応する蓄積信号ＳＩＧ１から、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量が算出される。
【0064】
また、画素３２１における電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷に対応する蓄積信号ＳＩＧ２から、１クロックに相当する期間分のターゲット光の光量に対応する信号量が算出される。
【0065】
距離画像処理部４は、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量（１ＣＬＫフレア信号量）に基づいて、第２パターンにおいて画素３２１が受光したフレア光の光量に相当する信号量（フレア信号量）を算出する。例えば、光パルスＰＯの照射期間が、４クロックに相当する期間である場合、距離画像処理部４は、１ＣＬＫフレア信号量を４倍した値を、フレア信号量とする。
【0066】
距離画像処理部４は、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号ＳＩＧ１から、フレア信号量を減算する。これにより、蓄積信号ＳＩＧ１に含まれていたフレア光の光量に相当する信号量が減算される。距離画像処理部４は、減算後の蓄積信号ＳＩＧ１を用いて、距離を算出する。これにより、距離画像処理部４は、本来受光すべきではないフレア光を受光した画素３２１の蓄積信号から、その画素３２１が受光したフレア光の光量に対応する信号量を減算することができる。したがって、距離を精度よく算出することが可能となる。
【0067】
【0068】
距離画像処理部４は、第１パターンにて、１フレーム分、画素３２１を駆動させ、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４のそれぞれに蓄積された電荷量に対応する蓄積信号を取得する。距離画像処理部４は、蓄積信号が、予め定めた単位時間当たりの閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１０）。距離画像処理部４は、蓄積信号が、予め定め閾値を超える場合、その画素の蓄積信号に基づく距離を算出する（ステップＳ１１）。距離画像処理部４は、算出した距離と画素数との対応関係に基づく代表値（中央値、平均値、分散、標準偏差、或いはヒストグラムのピークなど）から、フレア光の影響を受けていると判定する場合には、フレア抑制処理を行う。
【0069】
距離画像処理部４は、フレア受光タイミングＦと、ゲート開閉タイミングＧ１が同じタイミングとなるように、照射タイミングＥを早めた第２パターンによる駆動を、１フレーム分、実行する（ステップＳ１３）。距離画像処理部４は、光パルスＰＯの照射期間を、１クロックに相当する期間だけ短縮させた、第３パターンによる駆動を、１フレーム分、実行する（ステップＳ１４）。距離画像処理部４は、第２パターンの蓄積信号から、第３パターンの蓄積信号を減算する（ステップＳ１５）。
【0070】
距離画像処理部４は、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量に基づいて、画素３２１が受光したフレア光の光量の信号量を推定する（ステップＳ１６）。例えば、光パルスＰＯの照射期間が、４クロックに相当する期間である場合、距離画像処理部４は、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量（１ＣＬＫフレア信号量）を４倍した値を、画素３２１が受光したフレア光の光量の信号量（フレア信号量）と推定する。
【0071】
距離画像処理部４は、第２パターンの蓄積信号ＳＩＧ１（電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量に対応する蓄積信号）から、画素３２１が受光したフレア光の光量の信号量（フレア信号量）を減算する（ステップＳ１７）。
【0072】
距離画像処理部４は、減算後の蓄積信号ＳＩＧ１、および蓄積信号ＳＩＧ２～ＳＩＧ４を用いて、距離を算出する（ステップＳ１８）。また、距離画像処理部４は、ステップＳ１８で算出した距離に、第２パターンにて早めた照射タイミングＥに対応する距離を加える補正を行い、補正後の距離を被写体ＯＢまでの距離とする（ステップＳ１９）。
【0073】
一方、距離画像処理部４は、ステップＳ１０において閾値を超える蓄積信号がない場合、及び、ステップＳ１２においてフレア光の影響を受けていないと判定する場合、通常の距離測定を実行する（ステップＳ２０）。
【0074】
ここで、ターゲット光が受光されるタイミングは、被写体ＯＢの位置に応じて、様々に変化する。ターゲット光が受光されるタイミングが様々に変化した場合であっても、本実施形態のフレア抑制処理を実行して、フレア信号量を算出することが可能である。
【0075】
図７（図７Ａ～図７Ｃ）は、実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。図７には、４つのタイミングチャートが示されている。一番上のタイミングチャートには、図５Ａに対応する、第１パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から二番のタイミングチャートには、図５Ｂに対応する、第２パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から三番のタイミングチャートには、図５Ｃに対応する、第３パターンにおける駆動タイミングが示されている。一番下のタイミングチャートには、図５Ｄに対応する、第２パターンにおける各蓄積信号から、第３パターンにおける各蓄積信号を減算させた減算値が示されている。
【0076】
図７には、異なるタイミングで、ターゲット光が受光された場合の例が示されている。図７Ａには、ターゲット光が、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に跨って蓄積された場合の例が示されている。図７Ａの例は、図５と同様であり、上述したとおり、ターゲット光が電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に跨って蓄積されるよう反射光受光タイミングＲにおいて、フレア信号量を算出することが可能である。
【0077】
図７Ｂには、ターゲット光が、電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に跨って蓄積された場合の例が示されている。図７Ｂに示す反射光受光タイミングＲであっても、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算することにより、蓄積信号ＳＩＧ１において、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量が算出される。このため、ターゲット光が電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に跨って蓄積されるよう反射光受光タイミングＲにおいて、フレア信号量を算出することが可能である。
【0078】
図７Ｃには、ターゲット光が、電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４に跨って蓄積された場合の例が示されている。図７Ｃに示す反射光受光タイミングＲであっても、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算することにより、蓄積信号ＳＩＧ１において、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量が算出される。このため、ターゲット光が電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４に跨って蓄積されるよう反射光受光タイミングＲにおいて、フレア信号量を算出することが可能である。
【0079】
また、画素３２１に受光される光の内訳は、様々なケースが想定される。具体的には、画素３２１に、ターゲット光とフレア光とが混在して受光されるケース、フレア光のみが受光されるケース、及びターゲット光のみが受光されるケースがあり得る。このような様々なケースにおいても、本実施形態のフレア抑制処理を実行して、フレア信号量を算出することが可能である。
【0080】
図８（図８Ａ～図８Ｃ）は、実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理を説明するための図である。図８には、図７と同様に、４つのタイミングチャートが示されている。一番上のタイミングチャートには、図５Ａに対応する、第１パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から二番のタイミングチャートには、図５Ｂに対応する、第２パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から三番のタイミングチャートには、図５Ｃに対応する、第３パターンにおける駆動タイミングが示されている。一番下のタイミングチャートには、図５Ｄに対応する、第２パターンにおける各蓄積信号から、第３パターンにおける各蓄積信号を減算させた減算値が示されている。
【0081】
図８には、異なる内訳の光が受光された場合の例が示されている。図８Ａには、ターゲット光とフレア光とが混在して受光されたケースの例が示されている。図８Ａの例は、図５と同様であり、上述したとおり、ターゲット光とフレア光とが混在して受光された場合において、フレア信号量を算出することが可能である。
【0082】
図８Ｂには、フレア光のみが受光されたケースの例が示されている。図８Ｂの例に示すように、フレア光のみが受光されたケースであっても、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算することにより、蓄積信号ＳＩＧ１において、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量が算出される。このため、フレア光のみが受光されたケースであっても、フレア信号量を算出することが可能である。
【0083】
図８Ｃには、ターゲット光のみが受光されたケースの例が示されている。図８Ｃの例に示すように、ターゲット光のみが受光されたケースであっても、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算することにより、蓄積信号ＳＩＧ１において、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量（ゼロ）に対応する信号量が算出される。このため、ターゲット光のみが受光されたケースであっても、フレア信号量を算出することが可能である。
【0084】
以上、説明したように、実施形態の距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、パターン、第２パターン、及び第３パターンからなる３つの駆動パターンにより画素３２１を駆動する。距離画像処理部４は、第１パターンにおいて、画素３２１の電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に相当する蓄積信号ＳＩＧを用いて算出した距離に基づいてフレア光が受光されたフレア受光タイミングＦを算出する。距離画像処理部４は、第２パターンにおいて、フレア受光タイミングＦと、画素３２１における電荷蓄積部ＣＳ１（第１電荷蓄積部）に電荷を蓄積させる第１ゲート開閉タイミングＧ１とが同じタイミングとなるように、照射タイミングＥを制御する。距離画像処理部４は、第３パターンにおいて、光パルスＰＯを照射させる照射期間が、第２パターンにおける照射期間よりも短くなるように制御する。距離画像処理部４は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１から、第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１を減算した減算値を用いて、画素３２１が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出する。距離画像処理部４は、算出したフレア信号量を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。
【0085】
これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、画素３２１が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出することができる。また、第２パターンにおいて、特定の電荷蓄積部（例えば、電荷蓄積部ＣＳ１）に、全てのフレア光の光量に対応する電荷が蓄積させることができる。これにより、蓄積信号からフレア信号量を減算することができる。したがって、蓄積信号からフレア信号量を減算した信号を用いて、精度よく距離を算出することが可能である。しかも、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１から、第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１を減算した減算値を用いてフレア信号量を算出することができる。このため、４つの方程式を生成したり、各方程式が０になるようなパラメータを求めたりする必要がなく、計算コストを増大させることがない。すなわち、計算コストを増大させることなく、フレア現象により受光された光量を減算することができる。
【0086】
また、実施形態の距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、第３パターンにおける照射期間と、第２パターンにおける照射期間との差分である、１クロックに相当する期間（短縮期間）を用いる。距離画像処理部４は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１から、第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１を減算した減算値を、１クロックに相当する期間におけるフレア光の光量に対応する１ＣＬＫフレア信号量（部分フレア信号量）とする。距離画像処理部４は、１ＣＬＫフレア信号量を、１クロックに相当する期間（短縮期間）で除算して、４クロックに相当する期間（第２パターンにおける照射期間）を乗算した値を、フレア信号量として算出する。また、実施形態の距離画像撮像装置１において、短縮期間は、照射期間を制御するために使用されるクロック信号における１クロックに相当する期間である。また、距離画像処理部４は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１（第２パターンにおいて第１電荷蓄積部に蓄積された電荷量に対応する第１蓄積信号）からフレア信号量を減算した信号量を用いて算出した距離を補正する。補正は、算出した距離に、１クロックに相当する期間（短縮期間）に対応する距離を加算する補正である。距離画像処理部４は、補正後の距離を、被写体ＯＢまでの距離として算出する。これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、計算コストを増大させることなく、フレア現象により受光された光量を減算して、精度よく距離を算出することができる。
ここで、短縮期間は、第３パターンにおける照射期間と、第２パターンにおける照射期間との差分（減算値）であり、１クロックに相当する期間に限定されない。画素３２１が受光したフレア光に対応する信号値のみが減算値に含まれており、反射光ＲＬに対応する信号値が減算値に含まれないように、短縮期間が設定されていればよい。
短縮期間の設定条件は、以下のように決定することができる。ここでは、蓄積信号ＳＩＧ１のうち、フレア光に対応する信号量を蓄積信号ＳＩＧ１Ｆとし、反射光ＲＬに対応する信号量を蓄積信号ＳＩＧ１Ｒとする。短縮期間の設定条件は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｆと第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｆとが異なり、且つ、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｒと第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｒとが等しくなる条件である。すなわち、短縮期間は、第２パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちのフレア光に対応する電荷量と、第３パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちのフレア光に対応する電荷量とが異なり、且つ、第２パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちの反射光ＲＬに対応する電荷量と、第３パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちの反射光ＲＬに対応する電荷量とが等しくなる期間に設定される。
ここで、短縮期間は、第３パターンにおける照射期間と、第２パターンにおける照射期間との差分（減算値）であり、１クロックに相当する期間に限定されない。画素３２１が受光したフレア光に対応する信号値のみが減算値に含まれており、反射光ＲＬに対応する信号値が減算値に含まれないように、短縮期間が設定されていればよい。
短縮期間の設定条件は、以下のように決定することができる。ここでは、蓄積信号ＳＩＧ１のうち、フレア光に対応する信号量を蓄積信号ＳＩＧ１Ｆとし、反射光ＲＬに対応する信号量を蓄積信号ＳＩＧ１Ｒとする。短縮期間の設定条件は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｆと第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｆとが異なり、且つ、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｒと第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１Ｒとが等しくなる条件である。すなわち、短縮期間は、第２パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちのフレア光に対応する電荷量と、第３パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちのフレア光に対応する電荷量とが異なり、且つ、第２パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちの反射光ＲＬに対応する電荷量と、第３パターンにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積される電荷量のうちの反射光ＲＬに対応する電荷量とが等しくなる期間に設定される。
【0087】
（実施形態の変形例１）
ここで、実施形態の変形例１について説明する。本変形例では、実際の測定環境に即した処理を行う点において、上述した実施形態と相違する。
ここで、実施形態の変形例１について説明する。本変形例では、実際の測定環境に即した処理を行う点において、上述した実施形態と相違する。
【0088】
実際の測定環境においては、フレア光と、ターゲット光とを受光するタイミングの差分が、１クロックに相当する期間の整数倍となることは、稀である。通常、フレア光と、ターゲット光とを受光するタイミングの差分は、１．３クロック、或いは、２．８クロックなど、１クロックの整数倍にはならずに、中途半端になることが多い。
【0089】
例えば、フレア発生源となり得る物体（例えば、フレア発生源被写体ＯＢ２）が距離画像撮像装置１から５０［ｃｍ］の距離に存在し、測定対象とする被写体（例えば、図４Ａにおけるターゲット被写体ＯＢ１）が距離画像撮像装置１から１［ｍ］の距離に存在すると仮定する。また、クロック周波数が４３２［ＭＨｚ］、照射期間が、４クロックに相当する期間であるとする。
【0090】
このような測定環境において、フレア発生源となり得る物体に反射して受光される反射光ＲＬ（フレア光）は、光パルスＰＯが往復する距離が、１［ｍ］（＝５０［ｃｍ］×２）であることから、往復に要する時間は３．３［ｎｓ］（＝１［ｍ］／３Ｅ８）である。よって、フレア発生源となり得る物体が、画素３２１に受光されるタイミング（フレア受光タイミングＦ）は、照射タイミングＥから、１．４クロック（＝３．３［ｎｓ］／２．３［ｎｓ］）に相当する期間遅れたタイミングである。
【0091】
一方、測定対象とする被写体に反射して受光される反射光ＲＬ（ターゲット光）は、光パルスＰＯが往復する距離が、２［ｍ］（＝１［ｍ］×２）であることから、往復に要する時間は６．６［ｎｓ］（＝２［ｍ］／３Ｅ８）である。よって、フレア発生源となり得る物体が、画素３２１に受光されるタイミング（フレア受光タイミングＦ）は、照射タイミングＥから、２．８クロック（＝６．６［ｎｓ］／２．３［ｎｓ］）に相当する期間遅れたタイミングである。
【0092】
この場合、フレア光とターゲット光とを受光するタイミングの差分が、１．４クロックに相当する期間となり、１クロックに相当する期間の整数倍とならない。
【0093】
本変形例では、このような、フレア光とターゲット光とを受光するタイミングの差分が１クロックに相当する期間の整数倍とならない場合に対応する処理（半端クロック対応処理という）を実行する。
【0094】
【0095】
図９には、図７及び図８と同様に、４つのタイミングチャートが示されている。一番上のタイミングチャートには、図５Ａに対応する、第１パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から二番のタイミングチャートには、図５Ｂに対応する、第２パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から三番のタイミングチャートには、図５Ｃに対応する、第３パターンにおける駆動タイミングが示されている。一番下のタイミングチャートには、図５Ｄに対応する、第２パターンにおける各蓄積信号から、第３パターンにおける各蓄積信号を減算させた減算値が示されている。
【0096】
図９には、フレア光とターゲット光とを受光するタイミングの差分が１クロックに相当する期間の整数倍とならない例が示されている。図９の例では、第１パターンの駆動において、照射タイミングＥから２．８クロックに相当する期間遅れて反射光受光タイミングＲが到来し、ターゲット光が受光される。また、照射タイミングＥから１．４クロックに相当する期間遅れてフレア受光タイミングＦが到来し、フレア光が受光される。
【0097】
この場合、距離画像処理部４は、第２パターンの駆動において、フレア受光タイミングＦと、ゲート開閉タイミングＧ１との差分が、１クロックに相当する期間未満となるように、照射タイミングＥを１クロック単位で早める。
【0098】
この図の例では、距離画像処理部４は、第２パターンの駆動において、照射タイミングＥから１クロックだけ早め、ゲート開閉タイミングＧ１がオン状態に制御された後、０．４クロックに相当する期間遅れて、フレア光が受光されるようにする。
【0099】
また、距離画像処理部４は、第３パターンの駆動において、上述した実施形態と同様に、照射期間を、第２パターンと比較して１クロックに相当する期間だけ短縮させる。
【0100】
これにより、本変形例において、距離画像処理部４は、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算した、減算後の蓄積信号ＳＩＧ１から、０．６クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量を算出する。
【0101】
距離画像処理部４は、０．６クロックに相当する期間分のフレア光の光量に対応する信号量（０６ＣＬＫフレア信号量）に基づいて、第２パターンにおいて画素３２１が受光したフレア光の光量に相当する信号量（フレア信号量）を算出する。例えば、光パルスＰＯの照射期間が、４クロックに相当する期間である場合、距離画像処理部４は、０６ＣＬＫフレア信号量を、０．６で除算してから４倍した値を、フレア信号量とする。
【0102】
以上説明したように、実施形態の変形例１に係る距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、第１パターンにおいて、フレア受光タイミングＦと、ゲート開閉タイミングＧ１との差分が、１クロックに相当する期間の整数倍でない場合、第２パターンにおいて、フレア受光タイミングＦと、ゲート開閉タイミングＧ１との差分が、１クロックに相当する期間未満となるように、照射タイミングＥを制御する。距離画像処理部４は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１から、第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１を減算した減算値を用いて、画素３２１が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出する。距離画像処理部４は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１から、第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１を減算した減算値を、１クロックに相当する期間未満におけるフレア光の光量に対応する０６ＣＬＫフレア信号量（部分フレア信号量）とする。距離画像処理部４は、０６ＣＬＫフレア信号量を、１クロック未満に相当する期間（短縮期間）で除算して、４クロックに相当する期間（第２パターンにおける照射期間）を乗算した値を、フレア信号量として算出する。
【0103】
これにより、実施形態の変形例１に係る距離画像撮像装置１では、フレア光とターゲット光とを受光するタイミングの差分が１クロックに相当する期間の整数倍とならない場合であっても、フレア信号量を算出することが可能となる。
【0104】
（実施形態の変形例２）
ここで、実施形態の変形例２について説明する。本変形例では、実際の測定環境に即した処理を行う点において、上述した実施形態と相違する。
ここで、実施形態の変形例２について説明する。本変形例では、実際の測定環境に即した処理を行う点において、上述した実施形態と相違する。
【0105】
実際の測定環境においては、制御パルスが矩形とならず、波形なまりが発生することが多い。本変形例では、このような、波形がなまった制御パルスにて制御が行われる場合に対応する処理（波形なまり対応処理という）を実行する。
【0106】
【0107】
図１０の左側には、図７及び図８と同様に、４つのタイミングチャートが示されている。一番上のタイミングチャートには、図５Ａに対応する、第１パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から二番のタイミングチャートには、図５Ｂに対応する、第２パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から三番のタイミングチャートには、図５Ｃに対応する、第３パターンにおける駆動タイミングが示されている。一番下のタイミングチャートには、図５Ｄに対応する、第２パターンにおける各蓄積信号から、第３パターンにおける各蓄積信号を減算させた減算値が示されている。
【0108】
図１０の右側には、制御パルスが波形なまりを有する場合におけるフレア光の光量の推移が模式的に示されている。ここでの制御パルスは、例えば、光パルスＰＯを照射する照射タイミングの制御に用いられる制御パルスである。
【0109】
図１０の右側の上段には、第２パターンにおける４クロック分（４ｃｌｋ幅）に相当するフレア光の光量の推移が示されている。第２パターンにおけるフレア光の光量は、０（ゼロ）［ｃｌｋ］～１［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＡである。１［ｃｌｋ］～２［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＢである。２［ｃｌｋ］～３［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＣである。３［ｃｌｋ］～４［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＤである。
【0110】
図１０の右側の中段には、第３パターンにおける３クロック分（３ｃｌｋ幅）に相当するフレア光の光量の推移が示されている。第３パターンにおけるフレア光の光量は、０（ゼロ）［ｃｌｋ］～１［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＡ＃である。１［ｃｌｋ］～２［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＢ＃である。２［ｃｌｋ］～３［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＣ＃である。３［ｃｌｋ］～４［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＤ＃である。
【0111】
図１０の右側の下段には、第２パターンの駆動に対応するフレア光の光量から、第３パターンの駆動に対応するフレア光の光量を減算して算出される、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量が模式的に示されている。ここで、波形なまりを有する場合において、制御パルスの立ち上がり特性は、第２パターン及び第３パターンにおいて、同等な特性であると言うことができることから、光量ＫＡ＝光量ＫＡ＃、光量ＫＢ＝光量ＫＢ＃、および光量ＫＣ＝光量ＫＣ＃とみなすことが可能である。したがって、波形なまりを有する場合において、１クロックに相当する期間分のフレア光の光量は、光量（ＫＤ－ＫＤ＃）である。
【0112】
このような観点により、本変形例において、距離画像処理部４は、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算した、減算後の蓄積信号ＳＩＧ１から、波形なまりを有する場合における１クロックに相当する期間分のフレア光の光量（ＫＤ－ＫＤ＃）に対応する信号量を算出する。
【0113】
例えば、事前に制御パルスの波形特性を測定するなどして、波形なまりを有する場合における１クロックに相当する期間分のフレア光の光量（ＫＤ－ＫＤ＃）が、波形なまりを有する場合における照射期間である４クロックに相当する期間分のフレア光の光量（ＫＡ＋ＫＢ＋ＫＣ＋ＫＤ）に占める割合を求めて記憶させておく。これにより、距離画像処理部４は、光量（ＫＤ－ＫＤ＃）に対応する信号量を算出し、算出した信号量から、画素３２１が受光したフレア光の光量（ＫＡ＋ＫＢ＋ＫＣ＋ＫＤ）に対応するフレア信号量を算出することができる。
【0114】
以上説明したように、実施形態の変形例２に係る距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、光パルスＰＯの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１から、第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１を減算した減算値、及び、制御パルスの波形特性を用いて、画素３２１が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出する。これにより、実施形態の変形例１に係る距離画像撮像装置１では、光パルスＰＯの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合であっても、フレア信号量を算出することが可能となる。
【0115】
（実施形態の変形例３）
ここで、実施形態の変形例３について説明する。本変形例では、実際の測定環境に即した処理を行う点において、上述した実施形態と相違する。
ここで、実施形態の変形例３について説明する。本変形例では、実際の測定環境に即した処理を行う点において、上述した実施形態と相違する。
【0116】
本変形例では、上述した変形例１と変形例２とが組み合わされた場合、つまり、フレア光とターゲット光とを受光するタイミングの差分が１クロックの整数倍にならず、且つ、制御パルスが矩形とならない場合に対応する処理（半端クロック波形なまり対応処理という）を実行する。
【0117】
【0118】
図１１の左側には、図７及び図８と同様に、４つのタイミングチャートが示されている。一番上のタイミングチャートには、図５Ａに対応する、第１パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から二番のタイミングチャートには、図５Ｂに対応する、第２パターンにおける駆動タイミングが示されている。上から三番のタイミングチャートには、図５Ｃに対応する、第３パターンにおける駆動タイミングが示されている。一番下のタイミングチャートには、図５Ｄに対応する、第２パターンにおける各蓄積信号から、第３パターンにおける各蓄積信号を減算させた減算値が示されている。
【0119】
図１１の左側には、第１パターンの駆動において、照射タイミングＥから２．８クロックに相当する期間遅れて反射光受光タイミングＲが到来し、ターゲット光が受光される。また、照射タイミングＥから１．４クロックに相当する期間遅れてフレア受光タイミングＦが到来し、フレア光が受光される。
【0120】
距離画像処理部４は、第２パターンの駆動において、照射タイミングＥから１クロックだけ早め、ゲート開閉タイミングＧ１がオン状態に制御された後、０．４クロックに相当する期間遅れて、フレア光が受光されるようにする。
【0121】
図１１の右側には、フレア光とターゲット光とを受光するタイミングの差分が１クロックの整数倍にならず、且つ、制御パルスが波形なまりを有する場合におけるフレア光の光量の推移が模式的に示されている。
【0122】
図１１の右側の上段には、第２パターンにおける４クロック分（４ｃｌｋ幅）に相当するフレア光の光量の推移が示されている。第２パターンの駆動において、ゲート開閉タイミングＧ１がオン状態に制御された後、０．４クロックに相当する期間遅れて、フレア光が受光されている。第２パターンにおけるフレア光の光量は、０（ゼロ）［ｃｌｋ］～１［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＥである。１［ｃｌｋ］～２［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＦである。２［ｃｌｋ］～３［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＧである。３［ｃｌｋ］～４［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＨである。
【0123】
図１１の右側の中段には、おいて、第３パターンにおける３クロック分（３ｃｌｋ幅）に相当するフレア光の光量の推移が示されている。第３パターンの駆動において、ゲート開閉タイミングＧ１がオン状態に制御された後、０．４クロックに相当する期間遅れて、フレア光が受光されている。第３パターンにおけるフレア光の光量は、０（ゼロ）［ｃｌｋ］～１［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＥ＃である。１［ｃｌｋ］～２［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＦ＃である。２［ｃｌｋ］～３［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＧ＃である。３［ｃｌｋ］～４［ｃｌｋ］に相当する期間において、光量ＫＨ＃である。
【0124】
図１１の右側の下段には、第２パターンの駆動に対応するフレア光の光量から、第３パターンの駆動に対応するフレア光の光量を減算して算出される、０．６クロックに相当する期間分のフレア光の光量が模式的に示されている。ここで、波形なまりを有する場合において、制御パルスの立ち上がり特性は、第２パターン及び第３パターンにおいて、同等な特性であると言うことができる。また、第２パターン及び第３パターンにおいて、共に、ゲート開閉タイミングＧ１がオン状態に制御された後、０．４クロックに相当する期間遅れて、フレア光が受光されている。これらから、光量ＫＥ＝光量ＫＥ＃、光量ＫＦ＝光量ＫＦ＃、および光量ＫＧ＝光量ＫＧ＃とみなすことが可能である。したがって、波形なまりを有する場合において、０．６クロックに相当する期間分のフレア光の光量は、光量（ＫＨ－ＫＨ＃）である。
【0125】
このような観点により、本変形例において、距離画像処理部４は、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算した、減算後の蓄積信号ＳＩＧ１から、波形なまりを有する場合における０．６クロックに相当する期間分のフレア光の光量（ＫＨ－ＫＨ＃）に対応する信号量を算出する。
【0126】
例えば、事前に記憶させておいたＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて、０．６クロックに相当する期間分のフレア光の光量（ＫＨ－ＫＨ＃）から、光パルスＰＯの照射期間である４クロックに相当する期間分のフレア光の光量（ＫＥ＋ＫＦ＋ＫＧ＋ＫＨ）を求める。
【0127】
ここで、図１２を用いて、ＬＵＴについて説明する。図１２は、実施形態の変形例３に係るＬＵＴの例を示す図である。ＬＵＴは、例えば、遅延量と倍率とを対応づけたテーブルである。遅延量は、ゲート開閉タイミングＧ１がオン状態に制御されたタイミングから、フレア光が到来するまでの期間である。倍率は、光パルスＰＯの照射期間である４クロックに相当する期間分のフレア光の光量を求めるために、遅延量に対応するフレア光の光量に乗算する乗算値である。この図の例では、遅延量（ｄｅｌａｙ）０ｃｌｋに対し倍率が４．１倍、遅延量（ｄｅｌａｙ）０．１ｃｌｋに対し倍率５．０であること等が示されている。
【0128】
例えば、電荷転送トランジスタＧの分配特性Ｔ１を取得し、取得した分配特性を時間で微分することにより、フレア光の受光特性Ｔ２を得ることが可能である。受光特性Ｔ２は例えば、距離画像撮像装置１が受光するフレア光の経時的な変化である。
【0129】
距離画像処理部４は、第１パターンの駆動に基づく蓄積信号に基づいて、照射タイミングＥと、フレア受光タイミングＦとの差分に対応するクロック数（ここでは、１．４クロックとする）を算出する。また、距離画像処理部４は、第２パターンにおいて、ゲート開閉タイミングＧ１と、フレア受光タイミングＦとの差分が１クロックに相当する期間未満となるように、フレア受光タイミングＦを１クロックだけ早め、ゲート開閉タイミングＧ１から、０．４クロックに相当する期間遅延して、フレア受光タイミングＦが到来するように制御する。この場合、遅延量は、０．４クロックとなる。
【0130】
例えば、距離画像処理部４は、第１パターンの駆動に基づく蓄積信号に基づいて、照射タイミングＥと、フレア受光タイミングＦとの差分に対応するクロック数（例えば、１．４クロック）を算出する。また、距離画像処理部４は、第２パターンの駆動に対応する蓄積信号から、第３パターンの駆動に対応する蓄積信号を減算した、減算後の蓄積信号ＳＩＧ１から、０．４クロックの遅延量にて電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された、０．６クロックに相当する期間分のフレア光の光量Ｔ３に対応する信号量を算出する。
【0131】
距離画像処理部４は、遅延量が０．４クロックに対応する光量Ｔ３に基づいて、ＬＵＴを参照し、遅延量が０．４クロックに対応する倍率を取得する。距離画像処理部４は、遅延量が０．４クロックに対応する光量Ｔ３に、遅延量が０．４クロックに対応する倍率を乗算した乗算値を、光パルスＰＯの照射期間である４クロックに相当する期間分のフレア光の光量とする。
【0132】
ここで、図１３を用いて、変形例において距離画像撮像装置１が行う処理の流れを説明する。図１３は、実施形態の変形例３に係る距離画像処理部４が行う処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、変形例１、および変形例２に適用することも可能である。
【0133】
本フローでは、予め、図１２に示すような、遅延量と倍率との対応関係を示すＬＵＴを記憶していることを前提とする。
【0134】
また、本フローにおけるステップＳ３０～Ｓ３２、Ｓ３４～Ｓ３５、Ｓ３８～Ｓ４１に示す処理は、図６におけるステップＳ１０～Ｓ１２、Ｓ１４～Ｓ１５、Ｓ１７～Ｓ２０に示す処理と同様であるため、その説明を省略する。
【0135】
ステップＳ３３において、距離画像処理部４は、フレア受光タイミングＦと、ゲート開閉タイミングＧ１の差分が１クロックに相当する期間以内となるように、照射タイミングＥを早めた第２パターンによる駆動を、１フレーム分、実行する。
【0136】
ステップＳ３６において、距離画像処理部４は、フレア受光タイミングＦと、ゲート開閉タイミングＧ１の差分に相当する遅延量に基づいて、ＬＵＴを参照し、遅延量に対応する倍率を取得する。
【0137】
ステップＳ３７において、距離画像処理部４は、差分の遅延量に相当するフレア光の光量に、ステップＳ３６において取得した倍率を乗算することにより、画素が受光したフレア光の光量を推定する。
【0138】
以上説明したように、実施形態の変形例３に係る距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、第１パターンにおいて、フレア受光タイミングＦとゲート開閉タイミングＧ１との差分が１クロックに相当する期間の整数倍でなく、且つ、光パルスＰＯの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合、第２パターンにおいて、フレア受光タイミングＦと、ゲート開閉タイミングＧ１との差分が、１クロックに相当する期間未満となるように、照射タイミングＥを制御する。距離画像処理部４は、第２パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１から、第３パターンにおける蓄積信号ＳＩＧ１を減算した減算値、及び、光パルスＰＯの照射を制御する制御パルスの波形特性を用いて、画素３２１が受光したフレア光の光量に相当するフレア信号量を算出する。これにより、実施形態の変形例３に係る距離画像撮像装置１では、フレア受光タイミングＦとゲート開閉タイミングＧ１との差分が１クロックに相当する期間の整数倍でなく、且つ、光パルスＰＯの照射を制御する制御パルスが波形なまりを有する場合であっても、フレア信号量を算出することが可能となる。
【0139】
（実施形態の変形例４）
ここで、実施形態の変形例４について説明する。本変形例では、３つの駆動パターン（第１パターン、第２パターン、第３パターン）の一部において、前回の駆動結果を利用する点において、上述した実施形態と相違する。
ここで、実施形態の変形例４について説明する。本変形例では、３つの駆動パターン（第１パターン、第２パターン、第３パターン）の一部において、前回の駆動結果を利用する点において、上述した実施形態と相違する。
【0140】
上述した実施形態では、３つの駆動パターンのそれぞれの駆動に対応する３フレーム分の駆動を実行しないと測定結果を得ることができないため、測定に時間を要していた。
【0141】
これに対し、本変形例では、３つの駆動パターンの一部において、前回の駆動結果を利用する。前回の駆動結果を利用することにより、処理負荷を低減させると共に測定結果を早く出力させることが可能となる。
【0142】
例えば、本変形例において、３つの駆動パターンのうち、２つの駆動結果について、前回以前の駆動結果を利用する態様が考えられる。
【0143】
具体的に、距離画像処理部４は、１回目の測定において、３つの駆動パターン（第１パターン、第２パターン、第３パターン）を駆動し、その駆動結果に基づいて、１回目の測定結果を出力する。
次に、距離画像処理部４は、２回目の測定において、１つの駆動パターン（第１パターン）を駆動し、１回目の第２パターン、及び第３パターンの駆動結果と、２回目の第１パターンの駆動結果に基づいて、２回目の測定結果を出力する。
次に、距離画像処理部４は、３回目の測定において、１つの駆動パターン（第２パターン）を駆動し、１回目の第３パターンの駆動結果と、２回目の第１パターンの駆動結果と、３回目の第２パターンの駆動結果に基づいて、３回目の測定結果を出力する。
以降の駆動においても、同様に、今回駆動した１つの駆動パターンの求道結果、及び前回以前に駆動した２つの駆動パターンの駆動結果に基づいて、今回の測定を行う。
次に、距離画像処理部４は、２回目の測定において、１つの駆動パターン（第１パターン）を駆動し、１回目の第２パターン、及び第３パターンの駆動結果と、２回目の第１パターンの駆動結果に基づいて、２回目の測定結果を出力する。
次に、距離画像処理部４は、３回目の測定において、１つの駆動パターン（第２パターン）を駆動し、１回目の第３パターンの駆動結果と、２回目の第１パターンの駆動結果と、３回目の第２パターンの駆動結果に基づいて、３回目の測定結果を出力する。
以降の駆動においても、同様に、今回駆動した１つの駆動パターンの求道結果、及び前回以前に駆動した２つの駆動パターンの駆動結果に基づいて、今回の測定を行う。
【0144】
或いは、本変形例において、３つの駆動パターンのうち、１つの駆動結果について、前回の駆動結果を利用する態様が考えられる。
【0145】
具体的に、距離画像処理部４は、１回目の測定において、３つの駆動パターン（第１パターン、第２パターン、第３パターン）を駆動し、その駆動結果に基づいて、１回目の測定結果を出力する。
次に、距離画像処理部４は、２回目の測定において、２つの駆動パターン（第１パターン、第２パターン）を駆動し、１回目の第３パターンの駆動結果と、２回目の第１パターン及び第２パターンの駆動結果に基づいて、２回目の測定結果を出力する。
次に、距離画像処理部４は、３回目の測定において、２つの駆動パターン（第３パターン、第１パターン）を駆動し、２回目の第２パターンの駆動結果と、３回目の第３パターン及び第１パターンの駆動結果に基づいて、３回目の測定結果を出力する。
以降の駆動においても、同様に、今回駆動した２つの駆動パターンの求道結果、及び前回駆動した２つの駆動パターンの駆動結果に基づいて、今回の測定を行う。
次に、距離画像処理部４は、２回目の測定において、２つの駆動パターン（第１パターン、第２パターン）を駆動し、１回目の第３パターンの駆動結果と、２回目の第１パターン及び第２パターンの駆動結果に基づいて、２回目の測定結果を出力する。
次に、距離画像処理部４は、３回目の測定において、２つの駆動パターン（第３パターン、第１パターン）を駆動し、２回目の第２パターンの駆動結果と、３回目の第３パターン及び第１パターンの駆動結果に基づいて、３回目の測定結果を出力する。
以降の駆動においても、同様に、今回駆動した２つの駆動パターンの求道結果、及び前回駆動した２つの駆動パターンの駆動結果に基づいて、今回の測定を行う。
【0146】
以上説明したように、実施形態の変形例４に係る距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、２回目以降の測定において、複数の駆動パターンにおける一部の駆動パターンにおいて画素３２１を駆動させ、今回の駆動結果、および前回以前の駆動結果を用いて、被写体ＯＢまでの距離を算出する。これにより、実施形態の変形例４に係る距離画像撮像装置１では、処理負荷を低減させると共に測定結果を早く出力させることが可能となる。
【0147】
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。
【符号の説明】
【0148】
１…距離画像撮像装置
２…光源部
３…受光部
３２１…画素
４…距離画像処理部
ＣＳ…電荷蓄積部
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…電荷転送トランジスタ
ＧＤ１，ＧＤ２…電荷排出トランジスタ
ＰＤ…光電変換素子
ＰＯ…光パルス
２…光源部
３…受光部
３２１…画素
４…距離画像処理部
ＣＳ…電荷蓄積部
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…電荷転送トランジスタ
ＧＤ１，ＧＤ２…電荷排出トランジスタ
ＰＤ…光電変換素子
ＰＯ…光パルス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】