特許 7478723 撮像装置及びバラつき情報算出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-24

(45)【発行日】2024-05-07

(54)【発明の名称】撮像装置及びバラつき情報算出方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/486 20200101AFI20240425BHJP

   G01S 17/894 20200101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

G01S7/486

G01S17/894

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021511316

(86)(22)【出願日】2020-03-10

(86)【国際出願番号】 JP2020010163

(87)【国際公開番号】W WO2020203081

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2023-03-08

(31)【優先権主張番号】62/826,715

(32)【優先日】2019-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】520133916

【氏名又は名称】ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】森 圭一

(72)【発明者】

【氏名】小川 真由

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６８０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０４５５８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０２８０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９３１３２６４（ＣＮ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１４２０９３３８（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１

１７／００ － １７／９５

Ｇ０１Ｂ １１／００ － １１／３０

Ｇ０１Ｃ ３／００ － ３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体に対して複数のパルス状の光を照射する発光部と、
受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、前記画素部の信号電荷蓄積を制御する露光制御部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備え、
前記露光制御部は、ひとつのフレーム内で前記画素部を、前記パルス状の光の発光する時間に対して複数の異なる時間位相で前記信号電荷を蓄積させ、
前記信号処理部は、前記画素部で生成された複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号に、前記被写体までの距離に依存して変わる係数を乗じて演算してＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により前記画素部に投影される前記被写体の距離情報を算出し、
前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号と前記距離情報の算出で前記信号電荷に係る信号に適用された係数を用いて、前記画素部の前記距離情報により示される距離に係るバラつき量を示すバラつき情報を算出し、
前記固体撮像装置は前記距離情報と前記距離に係るバラつき量を示すバラつき情報とを出力する
撮像装置。

【請求項2】

前記信号処理部は、前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷の相互の大小関係に応じて距離情報の算出に用いる前記信号電荷に係る各信号に適用する係数を切り替える機構を備える
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

被写体に対して複数のパルス状の光を照射する発光部と、
受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、前記画素部の信号電荷蓄積を制御する露光制御部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備え、
前記露光制御部は、ひとつのフレーム内で前記画素部を、前記パルス状の光の発光する時間に対して複数の異なる時間位相で前記信号電荷を蓄積させ、
前記信号処理部は、前記画素部で生成された複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号からＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により前記画素部に投影される前記被写体の距離情報を算出するとともに、
前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号に、前記被写体までの距離に依存して変わる係数を乗じて演算して前記発光部から照射された光に起因した受光量を示す発光成分受光量の情報を算出し、
前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号と前記発光成分受光量の算出で前記信号電荷に係る信号に適用された係数を用いて、前記画素部の前記発光成分受光量の情報により示される受光量に係るバラつき量を示すバラつき情報を算出し、
前記固体撮像装置は前記発光成分受光量の情報と前記受光量に係るバラつき量を示すバラつき情報とを出力する
撮像装置。

【請求項4】

前記信号処理部は、前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷の相互の大小関係に応じて発光成分受光量の情報の算出に用いる前記信号電荷に係る各信号に適用する係数を切り替える機構を備える
請求項３に記載の撮像装置。

【請求項5】

被写体に対して複数のパルス状の光を照射する発光部と、受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、前記画素部の信号電荷蓄積を制御する露光制御部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備える撮像装置が行うバラつき情報算出方法であって、
前記露光制御部が、ひとつのフレーム内で前記画素部を、前記パルス状の光の発光する時間に対して複数の異なる時間位相で前記信号電荷を蓄積させる第１ステップと、
前記信号処理部が、前記画素部で生成された複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号に、前記被写体までの距離に依存して変わる係数を乗じて演算してＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により前記画素部に投影される前記被写体の距離情報を算出する第２ステップと、
前記信号処理部が、前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号と前記距離情報の算出で前記信号電荷に係る信号に適用された係数を用いて、前記画素部の前記距離情報により示される距離に係るバラつき量を示すバラつき情報を算出する第３ステップと、
前記固体撮像装置が、前記距離情報と前記距離に係るバラつき量を示すバラつき情報とを出力する第４ステップとを含む
バラつき情報算出方法。

【請求項6】

被写体に対して複数のパルス状の光を照射する発光部と、受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、前記画素部の信号電荷蓄積を制御する露光制御部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備える撮像装置が行うバラつき情報算出方法であって、
前記露光制御部が、ひとつのフレーム内で前記画素部を、前記パルス状の光の発光する時間に対して複数の異なる時間位相で前記信号電荷を蓄積させる第１ステップと、
前記信号処理部が、前記画素部で生成された複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号からＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により前記画素部に投影される前記被写体の距離情報を算出するとともに、前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号に、前記被写体までの距離に依存して変わる係数を乗じて演算して前記発光部から照射された光に起因した受光量を示す発光成分受光量の情報を算出する第２ステップと、
前記信号処理部が、前記複数の異なる時間位相で蓄積された前記信号電荷に係る各信号と前記発光成分受光量の算出で前記信号電荷に係る信号に適用された係数を用いて、前記画素部の前記発光成分受光量の情報により示される受光量に係るバラつき量を示すバラつき情報を算出する第３ステップと、
前記固体撮像装置が、前記発光成分受光量の情報と前記受光量に係るバラつき量を示すバラつき情報とを出力する第４ステップとを含む
バラつき情報算出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、被写体の距離情報を取得する撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式を利用して測距を行い、被写体までの距離を示す距離情報を算出する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１３６１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

算出する距離情報により示される距離を用いて行われる処理の中には、その距離の信頼度を判別することができれば、より適切な結果を得ることができる処理（例えば、距離マップに対して行われるフィルタ処理等）がある。

【0005】

そこで、本開示は、算出する距離情報により示される距離の信頼度の判別が可能となる撮像装置等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】

本開示の一態様に係る撮像装置は、被写体に対して光を照射する発光部と、受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備え、前記信号処理部は、前記複数の画素部の少なくとも一部が前記発光部より照射された光の前記被写体による反射光を受光した場合に、前記複数の画素部により変換された複数の前記信号電荷を用いて行うＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、前記複数の画素部のそれぞれについて前記距離情報を算出し、前記複数の画素部のうちの少なくとも一部の１以上の画素部について、前記距離情報により示される距離に係るバラつき量を示すバラつき情報を算出する。

【0007】

本開示の一態様に係るバラつき情報算出方法は、被写体に対して光を照射する発光部と、受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備える撮像装置が行うバラつき情報算出方法であって、前記信号処理部が、前記複数の画素部の少なくとも一部が前記発光部より照射された光の前記被写体による反射光を受光した場合に、前記複数の画素部により変換された複数の前記信号電荷を用いて行うＴＯＦ方式により、前記複数の画素部のそれぞれについて前記距離情報を算出する第１ステップと、前記信号処理部が、前記複数の画素部の少なくとも一部が前記反射光を受光した場合に、前記複数の画素部のうちの少なくとも一部の１以上の画素部について、前記距離情報に関連したバラつき量を示すバラつき情報を算出する第２ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

算出する距離情報により示される距離の信頼度の判別が可能となる撮像装置等が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態１に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施の形態１に係る信号処理部の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施の形態１に係る撮像部の構成例を示すブロック図である。

【図4】図４は、実施の形態１に係る画素部の構成例を示すブロック図である。

【図5】図５は、実施の形態１に係る第１の露光シーケンスに係るタイミングチャートである。

【図6】図６は、実施の形態１に係る第１の露光シーケンスに係るタイミングチャートである。

【図7】図７は、実施の形態１に係る第２の露光シーケンスに係るタイミングチャートである。

【図8】図８は、実施の形態２に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。

【図9】図９は、実施の形態２に係る信号処理部の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の一態様に係る撮像装置は、被写体に対して光を照射する発光部と、受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備え、前記信号処理部は、前記複数の画素部の少なくとも一部が前記発光部より照射された光の前記被写体による反射光を受光した場合に、前記複数の画素部により変換された複数の前記信号電荷を用いて行うＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、前記複数の画素部のそれぞれについて前記距離情報を算出し、前記複数の画素部のうちの少なくとも一部の１以上の画素部について、前記距離情報により示される距離に係るバラつき量を示すバラつき情報を算出する。

【0011】

上記構成の撮像装置によると、算出する距離情報により示される距離に係るバラつき量を示すバラつき情報が算出される。このバラつき情報を利用することで、距離情報により示される距離の信頼度の判別が可能となる。このように、上記構成の撮像装置によると、算出する距離情報により示される距離の信頼度の判別が可能となる。

【0012】

また、前記複数の画素部は、行列状に配置された画素アレイを構成し、前記信号処理部は、前記複数の画素部のそれぞれについて前記バラつき情報を算出するとしてもよい。

【0013】

また、前記バラつき情報は、前記距離情報により示される前記被写体までの距離の標準偏差を示すとしてもよい。

【0014】

また、前記信号処理部は、前記複数の画素部のそれぞれについて、当該画素の信号電荷の内の前記反射光の受光成分を示す発光成分受光量を算出し、当該発光成分受光量に基づいて、当該画素部の距離情報を算出し、前記バラつき情報は、前記発光成分受光量の標準偏差を示すとしてもよい。

【0015】

また、前記発光部は、前記光としてパルス状の光を照射し、前記信号処理部は、前記複数の画素部のそれぞれについて、当該画素部が、前記パルス状の光の照射が停止するまでに開始される第１の期間に受光した光と、前記第１の期間に続く期間であって、前記第１の期間の開始と当該期間の終了との時間間隔が、前記パルス状の光の照射期間よりも長くなる第２の期間に受光した光とを変換した第１の信号電荷と、当該画素部が、前記第２の期間に受光した光を変換した第２の信号電荷と、に基づいて、当該画素の前記距離情報を算出するとしてもよい。

【0016】

本開示の一態様に係るバラつき情報算出方法は、被写体に対して光を照射する発光部と、受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部、及び、前記被写体までの距離を示す距離情報を算出する信号処理部を有する固体撮像装置と、を備える撮像装置が行うバラつき情報算出方法であって、前記信号処理部が、前記複数の画素部の少なくとも一部が前記発光部より照射された光の前記被写体による反射光を受光した場合に、前記複数の画素部により変換された複数の前記信号電荷を用いて行うＴＯＦ方式により、前記複数の画素部のそれぞれについて前記距離情報を算出する第１ステップと、前記信号処理部が、前記複数の画素部の少なくとも一部が前記反射光を受光した場合に、前記複数の画素部のうちの少なくとも一部の１以上の画素部について、前記距離情報に関連したバラつき量を示すバラつき情報を算出する第２ステップと、を含む。

【0017】

上記構成のバラつき情報算出方法によると、算出する距離情報により示される距離に係るバラつき量を示すバラつき情報が算出される。このバラつき情報を利用することで、距離情報により示される距離の信頼度の判別が可能となる。このように、上記構成のバラつき情報算出方法によると、算出する距離情報により示される距離の信頼度の判別が可能となる。

【0018】

以下、本開示の一態様に係る撮像装置の具体例について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定するものではない。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。

【0019】

（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係る撮像装置について説明する。この撮像装置は、被写体まで光が往復する飛行時間を利用して測距を行うＴＯＦ方式により測距を行う。この撮像装置は、被写体までの測距を行うため、測距撮像装置と呼ばれることもある。

【0020】

図１は、実施の形態１に係る撮像装置１の構成例を示すブロック図である。

【0021】

図１に示すように、撮像装置１は、固体撮像装置２と、制御部３と、発光部４とを備える。

【0022】

制御部３は、被写体への光の照射を指示する発光信号と、当該被写体からの反射光及び太陽光等に起因する背景光の露光を指示する露光信号とを出力する。制御部３は、例えば、メモリと、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサによって実現される。

【0023】

発光部４は、発光素子を有し、制御部３から出力される発光の信号に従って、被写体に対して光を照射する。発光素子は、例えば、レーザダイオード、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等により実現される。照射光は、例えば、赤外光である。

【0024】

固体撮像装置２は、撮像部１０と、信号処理部２０とを有する。固体撮像装置２は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサにより実現される。

【0025】

撮像部１０は、受光した光を信号電荷に変換する複数の画素部１００（図１には図示されず。後述する図３、図４において図示される。）がアレイ状に配置されて構成される画素アレイ３０を有する。

【0026】

画素アレイ３０は、発光部４から照射された光の、被写体による反射光を受光する。また、画素アレイ３０は、太陽光等に起因する背景光も受光する。画素アレイ３０は、制御部３から出力される露光信号に従って露光する。

【0027】

撮像部１０は、画素アレイ３０が露光すると、画素アレイ３０を構成する複数の画素部１００のそれぞれに対応する複数の画素信号を出力する。

【0028】

図２は、信号処理部２０の構成例を示すブロック図である。

【0029】

図２に示すように、信号処理部２０は、係数決定部２０１と、距離算出部２０２と、距離バラつき算出部２０３とを含んで構成される。信号処理部２０は、例えば、ロジック回路により実現される。又は、例えば、メモリと、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサによって実現される。

【0030】

係数決定部２０１は、撮像部１０から出力される複数の画素信号に乗ずる係数を決定する。係数決定部２０１が行う係数の決定については後述する。

【0031】

距離算出部２０２は、撮像部１０から出力される複数の画素信号と、係数決定部２０１により決定された係数とから、複数の画素部それぞれについての被写体までの距離を示す距離信号を算出する。距離算出部２０２が行う距離信号の算出については後述する。

【0032】

距離バラつき算出部２０３は、撮像部１０から出力される複数の画素信号と、係数決定部２０１により決定された係数とから、距離信号により示される距離のバラつき量を示す距離バラつき信号を算出する。距離バラつき算出部２０３が行う距離バラつき信号の算出については後述する。

【0033】

図３は、撮像部１０の構成例を示すブロック図である。

【0034】

図３に示すように、撮像部１０は、画素アレイ３０と、画素アレイ制御部１１と、垂直走査部１２と、列処理部１３と、水平走査部１４と、出力バッファ１５とを備える。

【0035】

画素アレイ３０は、行列状に配置された複数の画素部１００と、列毎に配置された複数の垂直信号線１６とを含んで構成される。

【0036】

画素アレイ３０には、列方向に並ぶ画素部１００に含まれる転送チャネル１０４（後述）が列方向に直線状に連結されることで、列毎に転送チャネル１７が形成される。

【0037】

図４は、画素部１００の構成例を示す模式図である。

【0038】

図４に示すように、画素部１００は、光電変換部１０１と、複数の電荷蓄積部１０２（一例として、第１の電荷蓄積部１０２ａ、第２の電荷蓄積部１０２ｂ、第３の電荷蓄積部１０２ｃ）と、複数の読み出しゲート１０６（一例として、第１の読み出しゲート１０６ａ、第２の読み出しゲート１０６ｂ、第３の読み出しゲート１０６ｃ）と、出力制御ゲート１１３と、浮遊拡散層１１４と、リセットゲート１１５と、リセットドレイン１１６と、読み出し回路１１７と、複数の露光制御ゲート１０８（一例として、露光制御ゲート１０８ａ、露光制御ゲート１０８ｂ）と、複数のオーバーフロードレイン１０９（一例として、オーバーフロードレイン１０９ａ、オーバーフロードレイン１０９ｂ）とを備える。

【0039】

光電変換部１０１は、受光した光を信号電荷に変換する。

【0040】

読み出しゲート１０６は、光電変換部１０１から信号電荷を読み出す。

【0041】

電荷蓄積部１０２は、読み出しゲート１０６から読み出される信号電荷を蓄積する。電荷蓄積部１０２は、ゲート絶縁膜下の、信号電荷を転送するための転送チャネル１０４（ＣＣＤチャネル１０４）と、ゲート絶縁膜上の転送電極１０５（一例として、転送電極１０５ａ、転送電極１０５ｂ、転送電極１０５ｃ、転送電極１０５ｄ、転送電極１０５ｅ、転送電極１０５ｆのいずれか）で構成される。すなわち、電荷蓄積部１０２は、図４に示されるように、転送チャネル１０４の一部と、半導体基板の平面視において転送チャネル１０４の一部に重なる、転送電極１０５の一部とを含む。また、図４に示されるように、転送チャネル１０４は、１つの画素部１００当たり１本である。前述したように、画素アレイ３０において、列方向に並ぶ各画素部１００の転送チャネル１０４は、列方向に直線状に連結される。これにより、画素アレイ３０には、列毎に転送チャネル１７が形成される。

【0042】

本実施の形態では、転送電極１０５ａ、転送電極１０５ｂ、転送電極１０５ｃ、転送電極１０５ｄ、転送電極１０５ｅ、転送電極１０５ｆに印加される電圧を、それぞれ、ＶＧ１、ＶＧ２、ＶＧ３、ＶＧ４、ＶＧ５、ＶＧ６とする。

【0043】

第１の電荷蓄積部１０２ａと第２の電荷蓄積部１０２ｂと第３の電荷蓄積部１０２ｃとは、６相駆動を行う。

【0044】

第１の電荷蓄積部１０２ａと第２の電荷蓄積部１０２ｂと第３の電荷蓄積部１０２ｃとは、画素アレイ制御部１１からＨｉｇｈ電圧となるＶＧ１とＶＧ３とＶＧ５とが印加されると、それぞれ、第１の読み出しゲート１０６ａと第２の読み出しゲート１０６ｂと第３の読み出しゲート１０６ｃとに隣接して、転送電極１０５の深さ方向で下（ここでは、転送電極１０５ａと転送電極１０５ｃと転送電極１０５ｅとの深さ方向で下）に形成される。

【0045】

オーバーフロードレイン１０９は、光電変換部１０１から、信号電荷を排出する。

【0046】

露光制御ゲート１０８は、オーバーフロードレイン１０９への上記排出を制御する。

【0047】

浮遊拡散層１１４は、複数の電荷蓄積部１０２（ここでは、第１の電荷蓄積部１０２ａ、第２の電荷蓄積部１０２ｂ、第３の電荷蓄積部１０２ｃ）のうちの１つから、その電荷蓄積部１０２に蓄積される信号電荷の転送を受けて保持する。

【0048】

出力制御ゲート１１３は、浮遊拡散層１１４への転送制御を行う。

【0049】

読み出し回路１１７は、浮遊拡散層１１４に保持される信号電荷を電圧に変換して、画素部１００から垂直信号線１６へ読み出す。例えば、読み出し回路１１７は、浮遊拡散層１１４にゲートが接続されるソースフォロアトランジスタと、ソースフォロアトランジスタに直列接続される選択トランジスタとを含んで構成される。例えば、選択トランジスタによって読み出し回路１１７が選択されることで、浮遊拡散層１１４に保持される信号電荷は、その読み出し回路１１７により、電圧信号へ変換されて垂直信号線１６へ読み出される。

【0050】

露光制御ゲート１０８ａ及び露光制御ゲート１０８ｂにはそれぞれ駆動パルスＯＤＧが、第１の読み出しゲート１０６ａ、第２の読み出しゲート１０６ｂ、及び、第３の読み出しゲート１０６ｃにはそれぞれ駆動パルスＴＧ１、ＴＧ２、及び、ＴＧ３が、転送電極１０５ａ～１０５ｆにはそれぞれ駆動パルスＶＧ１～ＶＧ６が、画素アレイ制御部１１から印加される。露光時にはＶＧ１とＶＧ３とＶＧ５とにＨｉｇｈ電圧が印加され、他電極にＬｏｗ電圧が印加されることでＨｉｇｈ電圧を印加した転送電極１０５下に電荷蓄積が可能となる。すなわち、Ｈｉｇｈ電圧が印加された転送電極１０５（ここでは、転送電極１０５ａ、転送電極１０５ｃ、転送電極１０５ｅ）と、その下に重なる転送チャネル１０４とによって、電荷蓄積部１０２（ここでは、第１の電荷蓄積部１０２ａ、第２の電荷蓄積部１０２ｂ、第３の電荷蓄積部１０２ｃ）が形成される。

【0051】

初期状態として、ＯＤＧはＨｉｇｈ状態であり、光電変換部１０１はリセット状態にある。また、第１の読み出しゲート１０６ａと第２の読み出しゲート１０６ｂと第３の読み出しゲート１０６ｃとはＬｏｗ状態（非活性化された状態）であり、転送電極１０５ａ、転送電極１０５ｃ、転送電極１０５ｅがＨｉｇｈ状態（活性化された状態）に保持されている第１の電荷蓄積部１０２ａ、第２の電荷蓄積部１０２ｂ、及び第３の電荷蓄積部１０２ｃと、光電変換部１０１とは電気的に遮断されている。この状態において光電変換部１０１で生成した信号電荷は露光制御ゲート１０８を介してオーバーフロードレイン１０９へ排出される。

【0052】

再び図３に戻って、撮像部１０の構成についての説明を続ける。

【0053】

画素アレイ制御部１１は、制御部３から出力される露光信号に基づいて、画素アレイ３０を構成する複数の画素部１００を制御する。

【0054】

垂直走査部１２は、画素アレイ３０を構成する複数の画素部１００から読み出される信号電荷を行単位で走査する、つまり、１行ずつ順に選択して、列毎に配置された複数の垂直信号線１６に出力する。

【0055】

列処理部１３は、複数の垂直信号線１６に出力された信号電荷を受信し、相関二重サンプリング（ＣＤＳ：correlated double sampling）を実施して画素信号として出力する。

【0056】

水平走査部１４は、列処理部１３から出力される画素信号を走査する、つまり、１つずつ順に選択して出力する。列処理部１３は、複数の垂直信号線１６の列毎にデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を有する場合もある。

【0057】

出力バッファ１５は、水平走査部１４から受けた画素信号を出力する。

【0058】

上記構成の画素部１００は、ひとつの距離信号を算出するために必要となる信号を出力する単位ユニットである。

【0059】

以下、上記構成の撮像装置１が行う動作について図面を参照しながら説明する。

【0060】

図５、図６は、第１の露光シーケンスにおける、発光部４の発光タイミングと、画素部１００の露光および信号蓄積タイミングと、第１の読み出しゲート１０６ａ、第２の読み出しゲート１０６ｂ、及び第３の読み出しゲート１０６ｃそれぞれを介して電荷蓄積部１０２へ蓄積される信号電荷の露光状態とを示すタイミングチャートである。

【0061】

第１の露光シーケンスは、制御部３でタイミング制御される発光部４のパルス状の光の照射開始から照射終了までの時間Ｔｐと同期する第１の露光期間と、パルス状の光の照射終了から時間Ｔｐ経過するまでの期間である第２の露光期間と、第２の露光期間の終了から時間Ｔｐ経過するまでの期間である第３の露光期間とで構成される。

【0062】

第１の露光シーケンスが開始されると、制御部３の指示により、発光部４から、時間Ｔｐの間隔のパルス状の光が照射される。照射されたパルス状の光の被写体による反射光は、撮像装置１からの距離に応じた時間Ｔｄの遅延の後に、画素部１００に到達し、光電変換部１０１において信号電荷に変換される。

【0063】

図５は、パルス状の反射光が、第１の露光期間と第２の露光期間とにまたがって、光電変換部１０１により受光されるケース１の場合、すなわち、被写体が比較的近くに存在する場合のタイミングチャートである。図６は、パルス状の反射光が、第２の露光期間と第３の露光期間とにまたがって、光電変換部１０１により受光されるケース２の場合、すなわち、被写体が比較的遠くに存在する場合のタイミングチャートである。

【0064】

制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、第１の露光期間が開始される時刻ｔ１１に同期してＯＤＧをＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態へ遷移させ、並行して、第１の読み出しゲート１０６ａと第２の読み出しゲート１０６ｂと第３の読み出しゲート１０６ｃとを全て、Ｌｏｗ状態（非活性化された状態）からＨｉｇｈ状態（活性化された状態）に遷移させる。

【0065】

画素アレイ制御部１１の当該動作により、光電変換部１０１からオーバーフロードレイン１０９への信号電荷の排出が停止されると共に、発光部４から照射されたパルス状の光の反射光のうち、第１の露光期間中に光電変換部１０１に到達した光の受光と、第１の露光期間中に到達した当該反射光以外の背景光の受光とによって光電変換部１０１で発生した信号電荷が、第１の読み出しゲート１０６ａを介して第１の電荷蓄積部１０２ａへ蓄積され、第２の読み出しゲート１０６ｂを介して第２の電荷蓄積部１０２ｂに蓄積され、第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積される。これにより、第１の電荷蓄積部１０２ａと第２の電荷蓄積部１０２ｂと第３の電荷蓄積部１０２ｃとには、それぞれ、光電変換部１０１で発生した信号電荷がおおよそ１／３に分配されて蓄積される。

【0066】

次に、第２の露光期間では、制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、開始タイミングの時刻ｔ１２に、第１の読み出しゲート１０６ａをＨｉｇｈ状態（活性化された状態）からＬｏｗ状態（非活性化された状態）に遷移させる。これにより、第１の電荷蓄積部１０２ａへの信号電荷の蓄積が停止される。

【0067】

画素アレイ制御部１１の当該動作により、第２の露光期間中に光電変換部１０１に到達した反射光の受光と、第２の露光期間中に到達した背景光の受光とによって光電変換部１０１で発生した信号電荷が、第２の読み出しゲート１０６ｂを介して第２の電荷蓄積部１０２ｂに蓄積され、第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積される。これにより、第２の電荷蓄積部１０２ｂと第３の電荷蓄積部１０２ｃとには、それぞれ、光電変換部１０１で発生した信号電荷がおおよそ半分に分配されて蓄積される。

【0068】

次に、第３の露光期間では、制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、開始タイミングの時刻ｔ１３に、第２の読み出しゲート１０６ｂをＨｉｇｈ状態（活性化された状態）からＬｏｗ状態（非活性化された状態）に遷移させる。これにより、第２の電荷蓄積部１０２ｂへの信号電荷の蓄積が停止される。

【0069】

画素アレイ制御部１１の当該動作により、第３の露光期間中に光電変換部１０１に到達した反射光の受光と、第３の露光期間中に到達した背景光の受光とによって光電変換部１０１で発生した信号電荷が、全て第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積される。

【0070】

第３の露光期間終了の時刻ｔ１４時点で、制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、第３の読み出しゲート１０６ｃをＨｉｇｈ状態（活性化された状態）からＬｏｗ状態（非活性化された状態）へと遷移させることで、第３の電荷蓄積部１０２ｃへの信号電荷の蓄積を停止すると共に、ＯＤＧをＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態へと遷移させることで、露光制御ゲート１０８を導通状態とさせる。これにより、光電変換部１０１はリセット状態に復帰する。

【0071】

以下、第１の露光シーケンスの終了時点において、第１の読み出しゲート１０６ａを介して第１の電荷蓄積部１０２ａに蓄積された信号電荷をＰ０とし、第２の読み出しゲート１０６ｂを介して第２の電荷蓄積部１０２ｂに蓄積された信号電荷をＰ１とし、第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積された信号電荷をＰ２とする。

【0072】

信号電荷Ｐ０と、信号電荷Ｐ１と、信号電荷Ｐ２とは、信号電荷の読み出し動作により、各画素部１００からラスタースキャン順で、それぞれ、画素信号Ｐ０と、画素信号Ｐ１と、画素信号Ｐ２として信号処理部２０へ出力され、信号処理部２０で保持される。

【0073】

以下、信号電荷の読み出し動作について説明する。ここでは、信号電荷Ｐ０を読み出す場合を例として説明するが、他の信号電荷についても同様である。

【0074】

制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、全ての画素部１００に対して、第１の電荷蓄積部１０２ａに保持されている信号電荷Ｐ０を、転送電極１０５ａ～１０５ｆに印加されるＶＧ１～ＶＧ６の６相駆動パルス印加に伴う電荷転送により、ＶＧ６が印加される転送電極１０５ｆの下へ移動させる。

【0075】

画素アレイ制御部１１の指示により、垂直走査部１２は、所定の１行の画素部１００に対して、出力制御ゲート１１３を非活性化された状態でリセットゲート１１５を活性化させて浮遊拡散層１１４に残存する不要電荷をリセットドレイン１１６へ排出した後に、読み出し回路１１７を活性化させて無信号電圧出力を垂直信号線１６へ出力させる。

【0076】

垂直走査部１２の指示により、列処理部１３は、各列の垂直信号線１６へ出力された無信号電圧を保持する。

【0077】

次に、垂直走査部１２は、同行の画素部１００に対して、出力制御ゲート１１３を非活性化された状態でリセットゲート１１５を活性化させて浮遊拡散層１１４に残存する不要電荷をリセットドレイン１１６へ排出した後に、出力制御ゲート１１３を活性化させることで転送電極１０５ｆ下に保持されていた信号電荷Ｐ０を浮遊拡散層１１４へ転送させた後に、読み出し回路１１７を活性化させて信号電荷Ｐ０の信号電圧出力を垂直信号線１６へ出力させる。

【0078】

垂直走査部１２の指示により、列処理部１３は、各列の先に保持した無信号電圧と、信号電荷Ｐ０の信号電圧とから相関二重サンプリングを実施して、各列の画素信号Ｐ０を水平走査部１４へ出力保持する。

【0079】

垂直走査部１２の指示により、水平走査部１４は、列処理部１３から出力保持される一行分の画素信号Ｐ０群を順次走査することで、所定の行の画素部１００に対応する画素信号Ｐ０を水平方向に順次に選択して出力バッファ１５を介して信号処理部２０に出力する。

【0080】

垂直走査部１２は、上述の無信号電圧の出力制御から水平走査部１４による一行分の画素信号Ｐ０の出力制御までの一連の動作を各行毎に逐次実施し、各画素部１００に対応する全ての画素信号Ｐ０を、出力バッファ１５を介して撮像部１０からラスタースキャンで出力させる。

【0081】

図７は、第２の露光シーケンスにおける、画素部１００の露光および信号蓄積タイミングと、第１の読み出しゲート１０６ａ、第２の読み出しゲート１０６ｂ、及び第３の読み出しゲート１０６ｃそれぞれを介して電荷蓄積部１０２へ蓄積される信号電荷の露光状態とを示すタイミングチャートである。

【0082】

第２の露光シーケンスは、第１の露光シーケンスにおける、発光部４のパルス状の光の照射開始から照射終了までの時間Ｔｐと同じ長さの第１の露光期間と、第１の露光期間の終了から時間Ｔｐ経過するまでの期間である第２の露光期間と、第２の露光期間の終了から時間Ｔｐ経過するまでの期間である第３の露光期間とで構成される。

【0083】

第２の露光シーケンスでは、発光部４からパルス状の光は照射されない。

【0084】

制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、第１の露光期間が開始される時刻ｔ２１に同期してＯＤＧをＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態へ遷移させ、並行して、第１の読み出しゲート１０６ａと第２の読み出しゲート１０６ｂと第３の読み出しゲート１０６ｃとを全て、Ｌｏｗ状態（非活性化された状態）からＨｉｇｈ状態（活性化された状態）に遷移させる。

【0085】

画素アレイ制御部１１の当該動作により、光電変換部１０１からオーバーフロードレイン１０９への信号電荷の排出が停止されると共に、背景光の受光によって光電変換部１０１で発生した信号電荷が、第１の読み出しゲート１０６ａを介して第１の電荷蓄積部１０２ａへ蓄積され、第２の読み出しゲート１０６ｂを介して第２の電荷蓄積部１０２ｂに蓄積され、第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積される。これにより、第１の電荷蓄積部１０２ａと第２の電荷蓄積部１０２ｂと第３の電荷蓄積部１０２ｃとには、それぞれ、光電変換部１０１で発生した信号電荷がおおよそ１／３に分配されて蓄積される。

【0086】

次に、第２の露光期間では、制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、開始タイミングの時刻ｔ２２に、第１の読み出しゲート１０６ａをＨｉｇｈ状態（活性化された状態）からＬｏｗ状態（非活性化された状態）に遷移させる。これにより、第１の電荷蓄積部１０２ａへの信号電荷の蓄積が停止される。

【0087】

画素アレイ制御部１１の当該動作により、第２の露光期間中に到達した背景光の受光によって光電変換部１０１で発生した信号電荷が、第２の読み出しゲート１０６ｂを介して第２の電荷蓄積部１０２ｂに蓄積され、第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積される。これにより、第２の電荷蓄積部１０２ｂと第３の電荷蓄積部１０２ｃとには、それぞれ、光電変換部１０１で発生した信号電荷がおおよそ半分に分配されて蓄積される。

【0088】

次に、第３の露光期間では、制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、開始タイミングの時刻ｔ２３に、第２の読み出しゲート１０６ｂをＨｉｇｈ状態（活性化された状態）からＬｏｗ状態（非活性化された状態）に遷移させる。これにより、第２の電荷蓄積部１０２ｂへの信号電荷の蓄積が停止される。

【0089】

画素アレイ制御部１１の当該動作により、第３の露光期間中に到達した背景光の受光によって光電変換部１０１で発生した信号電荷が、全て第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積される。

【0090】

第３の露光期間終了の時刻ｔ２４で、制御部３の指示により、画素アレイ制御部１１は、第３の読み出しゲート１０６ｃをＨｉｇｈ状態（活性化された状態）からＬｏｗ状態（非活性化された状態）へと遷移させることで、第３の電荷蓄積部１０２ｃへの信号電荷の蓄積を停止すると共に、ＯＤＧをＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態へと遷移させることで、露光制御ゲート１０８を導通状態とさせる。これにより、光電変換部１０１はリセット状態に復帰する。

【0091】

以下、第２の露光シーケンスの終了時点において、第１の読み出しゲート１０６ａを介して第１の電荷蓄積部１０２ａに蓄積された信号電荷をＢ０とし、第２の読み出しゲート１０６ｂを介して第２の電荷蓄積部１０２ｂに蓄積された信号電荷をＢ１とし、第３の読み出しゲート１０６ｃを介して第３の電荷蓄積部１０２ｃに蓄積された信号電荷をＢ２とする。

【0092】

信号電荷Ｂ０と、信号電荷Ｂ１と、信号電荷Ｂ２とは、信号電荷の読み出し動作により、各画素部１００からラスタースキャン順で、それぞれ、画素信号Ｂ０と、画素信号Ｂ１と、画素信号Ｂ２として信号処理部２０へ出力され、信号処理部２０で保持される。

【0093】

画素信号Ｂ０は、画素信号Ｐ０に含まれる背景光成分（図５又は図６における信号電荷Ｓ１Ｘｂ）と等しく、画素信号Ｂ１は、画素信号Ｐ１に含まれる背景光成分（図５又は図６における信号電荷Ｓ１Ｙｂ）と等しく、画素信号Ｂ２は、画素信号Ｐ２に含まれる背景光成分（図５又は図６における信号電荷Ｓ１Ｚｂ）と等しくなる。

【0094】

全ての画素部１００について、画素信号Ｐ０と、画素信号Ｐ１と、画素信号Ｐ２と、画素信号Ｂ０と、画素信号Ｂ１と、画素信号Ｂ２とが信号処理部２０で保持されると、係数決定部２０１は、各画素部１００について、画素信号Ｐ０と、画素信号Ｐ１と、画素信号Ｐ２と、画素信号Ｂ０と、画素信号Ｂ１と、画素信号Ｂ２とに基づいて、距離算出部２０２と距離バラつき算出部２０３とが利用する係数を決定する。より具体的には、係数決定部２０１は、各画素部１００について、下記（条件１）及び（条件２）に従い、下記（式１）又は（式２）で定められる画素信号係数値ｋ０１、ｋ０２、ｋ０３、ｋ０４、ｋ０５、ｋ０６、ｋ１１、ｋ１２、ｋ１３、ｋ１４、ｋ１５、ｋ１６を決定する。

【0095】

Ｐ０－Ｂ０≧Ｐ２－Ｂ２－Ｐ１＋Ｂ１の場合、 ・・・（条件１）
ｋ０１＝－２
ｋ０２＝＋１
ｋ０３＝＋１
ｋ０４＝＋２
ｋ０５＝－１
ｋ０６＝－１
ｋ１１＝＋１
ｋ１２＝＋１
ｋ１３＝＋１
ｋ１４＝－１
ｋ１５＝－１
ｋ１６＝－１ ・・・（式１）

【0096】

Ｐ０－Ｂ０＜Ｐ２－Ｂ２－Ｐ１＋Ｂ１の場合、 ・・・（条件２）
ｋ０１＝０
ｋ０２＝０
ｋ０３＝＋２
ｋ０４＝０
ｋ０５＝０
ｋ０６＝－２
ｋ１１＝０
ｋ１２＝＋１
ｋ１３＝＋１
ｋ１４＝０
ｋ１５＝－１
ｋ１６＝－１ ・・・（式２）

【0097】

ここで、（条件１）が真の場合は、被写体が比較的近くに存在するケース１に該当し、（条件２）が真の場合は、被写体が比較的遠くに存在するケース２に該当する。

【0098】

係数決定部２０１により画素信号係数値が決定されると、距離算出部２０２は、各画素部１００について、（式３）により、距離信号Ｄｏｕｔを算出する。

【0099】

Ｄｏｕｔ＝Ｋ´×（ｋ０１×Ｐ０＋ｋ０２×Ｐ１＋ｋ０３×Ｐ２＋ｋ０４×Ｂ０＋ｋ０５×Ｂ１＋ｋ０６×Ｂ２）／（ｋ１１×Ｐ０＋ｋ１２×Ｐ１＋ｋ１３×Ｐ２＋ｋ１４×Ｂ０＋ｋ１５×Ｂ１＋ｋ１６×Ｂ２）
・・・（式３）

【0100】

ここで、Ｋ´は、光速（２９９，７９２，４５８ｍ／ｓ）をｃ、発光部４のパルス照射光の時間幅をＴｐとすると、ｃ×Ｔｐ／２に相当する定数である。

【0101】

（式３）に（式１）を代入すると、
Ｄｏｕｔ＝Ｋ´×（Ｐ１＋Ｐ２－２Ｐ０）－（Ｂ１＋Ｂ２－２Ｂ０）／（（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２）－（Ｂ０＋Ｂ１＋Ｂ２））
となる。この式において、距離信号Ｄｏｕｔは、ケース１における被写体までの距離を示す。

【0102】

また、（式３）に（式２）を代入すると、
Ｄｏｕｔ＝Ｋ´×２×（Ｐ２－Ｂ２）／（（Ｐ１＋Ｐ２）－（Ｂ１＋Ｂ２））
となる。この式において、距離信号Ｄｏｕｔは、ケース２における被写体までの距離を示す。

【0103】

このように、距離算出部２０２は、被写体までの距離を示す距離信号Ｄｏｕｔを算出する。

【0104】

距離バラつき算出部２０３は、距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離の標準偏差を示す距離バラつき信号ＤＶを算出する。以下、距離バラつき算出部２０３が行う距離バラつき信号ＤＶの算出について説明する。

【0105】

係数決定部２０１により画素信号係数値が決定されると、距離バラつき算出部２０３は、各画素部１００について、（式４）、（式５）により、中間信号Ｓ１（Ｄｏｕｔの分子成分）と、受光量信号ＩＲＲ（Ｄｏｕｔの分母成分）とを算出する。ここで、受光量信号ＩＲＲは、光電変換部１０１による受光のうち、背景光成分を含まない、反射光成分のみの受光量を示す信号である。

【0106】

Ｓ１＝ｋ０１×Ｐ０＋ｋ０２×Ｐ１＋ｋ０３×Ｐ２＋
ｋ０４×Ｂ０＋ｋ０５×Ｂ１＋ｋ０６×Ｂ２ ・・・（式４）
ＩＲＲ＝ｋ１１×Ｐ０＋ｋ１２×Ｐ１＋ｋ１３×Ｐ２＋
ｋ１４×Ｂ０＋ｋ１５×Ｂ１＋ｋ１６×Ｂ２ ・・・（式５）

【0107】

ここで、距離信号ＤＯＵＴのバラつき量を算出するために、（式６）で示される誤差の伝搬公式を用いることができる。

【0108】

Ｚ＝ｆ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，…，ｘｎ）

【数1】

【0109】

また、画素信号Ｐ０は、信号電荷をｅ（Ｐ０）、信号電荷から画素信号への変換係数をＫｈとすると、下式（式７）で表される。

【0110】

Ｐ０＝Ｋｈ×ｅ（Ｐ０） ・・・（式７）

【0111】

ここで、画素信号Ｐ０のバラつき要因となるショットノイズの標準偏差をσ（Ｐ０）とすると（式８）が成り立ち、（式９）へ変形することができる。

【数2】

【数3】

【0112】

その他の画素信号Ｐ１、Ｐ２、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２についても同様である。

【0113】

距離バラつき算出部２０３は、（式３）で算出される距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離のバラつきを標準偏差として算出する。すなわち、距離バラつき算出部２０３は、各画素部１００について、誤差伝搬公式（式６）、（式４）、（式５）、及び、（式９）から、距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離の標準偏差を示す距離バラつき信号ＤＶを、下式（式１０）を用いて算出する。

【数4】

【0114】

（式１０）により算出される距離バラつき信号ＤＶは、背景光成分に相当する画素信号Ｂ０、画素信号Ｂ１、画素信号Ｂ２が加味され、被写体が比較的近くに存在するケース１と被写体が比較的遠くに存在するケース２とのいずれの場合でも適切にノイズの伝搬状態が反映される。このため、距離バラつき信号ＤＶを用いて、距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離の信頼度の判定が可能となる。

【0115】

このように、撮像装置１によると、算出する距離情報である距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離の信頼度の判別が可能となる。

【0116】

（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る撮像装置について説明する。

【0117】

図８は、実施の形態２に係る撮像装置１ａの構成例の一例を示すブロック図である。

【0118】

図８に示すように、撮像装置１ａは、実施の形態１に係る撮像装置１から、信号処理部２０が信号処理部２０ａに変更されて構成される。また、この変更に伴って、撮像装置１ａは、実施の形態１に係る撮像装置１から、固体撮像装置２が固体撮像装置２ａに変更されて構成される。

【0119】

実施の形態１に係る信号処理部２０は、距離信号Ｄｏｕｔと、距離バラつき信号ＤＶとを算出する構成であった。これに対して、信号処理部２０ａは、距離信号Ｄｏｕｔと、受光量信号ＩＲＲと、受光量信号ＩＲＲにより示される受光量のバラつき量を示す受光量バラつき信号とを算出する構成となっている。

【0120】

図９は、信号処理部２０ａの構成例を示すブロック図である。

【0121】

図９に示すように、信号処理部２０ａは、係数決定部２０１と、距離算出部２０２と、受光量算出部２０４と、受光量バラつき算出部２０５とを含んで構成される。信号処理部２０ａは、例えば、ロジック回路により実現される。又は、例えば、メモリと、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサによって実現される。

【0122】

受光量算出部２０４は、撮像部１０から出力される複数の画素信号と、係数決定部２０１により決定された係数とから、受光量信号ＩＲＲを算出する。より具体的には、受光量算出部２０４は、（式５）により、受光量信号ＩＲＲを算出する。

【0123】

受光量バラつき算出部２０５は、撮像部１０から出力される複数の画素信号と、係数決定部２０１により決定された係数とから、受光量信号ＩＲＲにより示される受光量のバラつき量を示す受光量バラつき信号を算出する。

【0124】

以下、受光量バラつき算出部２０５が行う受光量バラつき信号の算出について説明する。

【0125】

受光量バラつき算出部２０５は、受光量信号ＩＲＲにより示される受光量の標準偏差を示す受光量バラつき信号ＩＲＶを算出する。

【0126】

受光量バラつき信号ＩＲＶは、誤差伝搬公式（式６）、（式５）より、下式（式１１）で算出される。

【数5】

【0127】

このため、受光量バラつき算出部２０５は、各画素部１００について係数決定部２０１により画素信号係数値が決定されると、それぞれに該当する画素部１００について受光量バラつき信号ＩＲＶを、（式１１）に対して（式９）を用いて変形した下式（式１２）を用いて算出する。

【数6】

【0128】

（式１２）により算出される受光量バラつき信号ＩＲＶは、背景光成分に相当する画素信号Ｂ０、画素信号Ｂ１、画素信号Ｂ２が加味され、被写体が比較的近くに存在するケース１と被写体が比較的遠くに存在するケース２とのいずれに場合でも各画素部１００について適切にノイズの伝搬状態が反映される。

【0129】

反射光成分のみの受光量を示す受光量信号ＩＲＲと、背景光成分が加味された受光量バラつき信号ＩＲＶとの比が、距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離のＳＮＲに相当する。このため、受光量バラつき信号ＩＲＶを用いて、距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離の信頼度の判定が可能となる。

【0130】

このように、撮像装置１ａによると、算出する距離情報である距離信号Ｄｏｕｔにより示される距離の信頼度の判別が可能となる。

【0131】

また、（式１２）における演算量は、（式１０）における演算量よりも軽量である。このため、信号処理部２０ａは、実施の形態１に係る信号処理部２０に比べて、ロジック回路又はプロセッサによる処理への負担が軽くなるという利点がある。

【0132】

（補足）
以上、本開示の一態様に係る撮像装置について、実施の形態１および実施の形態２に基づいて説明してきたが、本開示は、これら実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形をこれら実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

【0133】

実施の形態１において、撮像装置１は、各画素部１００について距離バラつき信号ＤＶを算出するとして説明した。しかしながら撮像装置１は、複数の画素部１００のうちの少なくとも一部の１以上の画素部１００について距離バラつき信号ＤＶを算出することができれば、必ずしも、各画素部１００について距離バラつき信号ＤＶを算出する構成に限定される必要はない。例えば、撮像装置１は、全ての画素部１００の中から、１以上の画素部１００を残して他の画素部１００を間引いて、間引かなかった１以上の画素部１００のそれぞれについて距離バラつき信号ＤＶを算出する構成であっても構わない。

【0134】

また、実施の形態２において、撮像装置１ａは、各画素部１００について受光量バラつき信号ＩＲＶを算出するとして説明した。しかしながら撮像装置１ａは、複数の画素部１００のうちの少なくとも一部の１以上の画素部１００について受光量バラつき信号ＩＲＶを算出することができれば、必ずしも、各画素部１００について受光量バラつき信号ＩＲＶを算出する構成に限定される必要はない。例えば、撮像装置１ａは、全ての画素部１００の中から、１以上の画素部１００を残して他の画素部１００を間引いて、間引かなかった１以上の画素部１００のそれぞれについて受光量バラつき信号ＩＲＶを算出する構成であっても構わない。

【産業上の利用可能性】

【0135】

本発明は、被写体の距離情報を取得する撮像装置に広く利用可能である。

【符号の説明】

【0136】

１ 撮像装置
２ 固体撮像装置
３ 制御部
４ 発光部
１０ 撮像部
１１ 画素アレイ制御部
１２ 垂直走査部
１３ 列処理部
１４ 水平走査部
１５ 出力バッファ
１６ 垂直信号線
１７、１０４ 転送チャネル
２０、２０ａ 信号処理部
３０ 画素アレイ
１００ 画素部
１０１ 光電変換部
１０２ 電荷蓄積部
１０２ａ 第１の電荷蓄積部
１０２ｂ 第２の電荷蓄積部
１０２ｃ 第３の電荷蓄積部
１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆ 転送電極
１０６ 読み出しゲート
１０６ａ 第１の読み出しゲート
１０６ｂ 第２の読み出しゲート
１０６ｃ 第３の読み出しゲート
１０８、１０８ａ、１０８ｂ 露光制御ゲート
１０９、１０９ａ、１０９ｂ オーバーフロードレイン
１１３ 出力制御ゲート
１１４ 浮遊拡散層
１１５ リセットゲート
１１６ リセットドレイン
１１７ 読み出し回路
２０１ 係数決定部
２０２ 距離算出部
２０３ 距離バラつき算出部
２０４ 受光量算出部
２０５ 受光量バラつき算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】