(57)【要約】      （修正有）【課題】光源から測距範囲のより広い区間に対して光を十分に照射し、測距範囲のより広い区間に亘って自動露光制御による露光変動が起こるようにした測距装置、及び、当該測距装置を有する電子機器を提供する。【解決手段】本開示の測距装置１は、被写体に対して光を照射する光源２０、光源２０からの照射光に基づく、被写体からの反射光を受光する光検出部３０、及び、測距装置１と被写体との間の距離に応じて露光制御を行う制御部４０を備える。また、本開示の電子機器は、上記の構成の測距装置を有する。【選択図】図２
2020139937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して光を照射する光源、
光源からの照射光に基づく、被写体からの反射光を受光する光検出部、及び、
測距装置と被写体との間の距離に応じて露光制御を行う制御部を備える、
測距装置。
【請求項２】
制御部は、光検出部が出力する信号値に基づいて露光制御を行う、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
制御部は、光検出部が出力する現フレームの撮像データ、及び、発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を制御する、
請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
制御部は、相対的に遠景の制御においては、指定した第１信頼値を維持するように露光制御を行う、
請求項３に記載の測距装置。
【請求項５】
制御部は、相対的に近景の制御においては、指定した露光時間を維持するように露光制御を行う、
請求項３に記載の測距装置。
【請求項６】
制御部は、光検出部に入射する環境光成分と、被写体からの反射光成分とを分離し、反射光成分を制御対象とする、
請求項４に記載の測距装置。
【請求項７】
制御部は、光検出器が出力する画像データを基に環境光成分を推定し、反射光成分と環境光成分とを分離する、
請求項６に記載の測距装置。
【請求項８】
制御部は、反射光成分のノイズ量を、光検出部が出力する信号値を参照して適応的に制御する、
請求項２に記載の測距装置。
【請求項９】
光検出部の画素毎に検出した距離情報を含む現フレームの画像データを用いて距離画像情報を取得する処理を行う測距部を備える、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項１０】
制御部は、相対的に超近景の制御においては、指定した第２信頼値を維持するように露光制御を行う、
請求項３に記載の測距装置。
【請求項１１】
超近景は、被写体までの距離が、測距対象外の被写体の存在によって散乱光の影響が発生するような近い距離である、
請求項１０に記載の測距装置。
【請求項１２】
被写体に対して光を照射する光源、
光源からの照射光に基づく、被写体からの反射光を受光する光検出部、及び、
測距装置と被写体との間の距離に応じて露光制御を行う制御部を備える、
測距装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測距装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体までの距離情報（距離画像情報）を取得する測距装置（距離測定装置）として、ＴｏＦ（Time of Flight：光飛行時間）方式を利用した装置（センサ）がある（例えば、特許文献１参照）。ＴｏＦ方式は、被写体（測定対象物）に対して光源から光を照射し、その照射光が被写体で反射されて光検出部に戻ってまでの光の飛行時間を検出することにより、被写体までの距離を測定する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９４４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＴｏＦ方式の測距装置では、光源に対する自動露光（ＡＥ：Automatic Exposure）の制御が行われる。このＡＥ制御では、高品質な距離画像（Ｄｅｐｔｈ  Ｍａｐ）を取得するために、飽和閾値をターゲットとして、当該飽和閾値を超えない範囲で最大の信頼値（Confidence）レベルを取得できるように制御が行われる。
【０００５】
しかしながら、消費電力の許容限界や光源のレーザ出力強度の設定限界などによって、光源から測距範囲の全区間に対して光の照射を行うことができず、例えば近距離の一部の区間でしか自動露光制御による露光変動が起こらないという状況にあった。
【０００６】
そこで、本開示は、光源から測距範囲のより広い区間に対して光を十分に照射し、測距範囲のより広い区間に亘って自動露光制御による露光変動が起こるようにした測距装置、及び、当該測距装置を有する電子機器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】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示の測距装置は、
被写体に対して光を照射する光源、
光源からの照射光に基づく、被写体からの反射光を受光する光検出部、及び、
測距装置と被写体との間の距離に応じて露光制御を行う制御部を備える。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、上記の構成の測距装置を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ＴｏＦ方式の測距システムの概念図である。
【図２】図２は、本開示の技術が適用されるＴｏＦ方式の測距装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、光検出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、光検出部における画素の回路構成の一例を示す回路図である。
【図５】図５は、ＴｏＦ方式の測距装置における距離の算出について説明するためのタイミング波形図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る測距装置において、光検出部の信号値と距離との関係を示す特性図である。
【図７】図７は、ＩＱ平面の信頼値についての信号値と距離との関係を示す特性図である。
【図８】図８は、ある反射率の被写体を１０［ｃｍ］の距離に置いた場合を基準とした、距離に対する露光時間の関係を示す特性図である。
【図９】図９は、従来例に係るＡＥ制御について簡易的に示す図である。
【図１０】図１０は、従来例に係るＡＥ制御における露光時間の計算について簡易的に示す図である。
【図１１】図１１は、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御について簡易的に示す図である。
【図１２】図１２は、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御における露光時間の計算処理について簡易的に示す図である。
【図１３】図１３は、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御についてのＡＥ線図である。
【図１４】図１４は、全信号値（平均値）に対するショットノイズの特性を示す特性図である。
【図１５】図１５は、全信号値（平均値）に対する反射光ノイズオフセットの特性を示す特性図である。
【図１６】図１６は、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御の具体的な処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１７は、現フレームのＲＡＷ撮像データ、及び、発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を計算する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、発光時間（露光時間）を制御する例を示すタイミングチャートである。
【図１９】図１９は、発光振幅（発光強度）を制御する例を示すタイミングチャートである。
【図２０】図２０は、本開示の第２実施形態に係るＡＥ制御についてのＡＥ線図である。
【図２１】図２１は、本開示の第２実施形態に係るＡＥ制御の処理の流れについて説明するフローチャートである。
【図２２】図２２Ａは、本開示の電子機器の具体例に係るスマートフォンの正面側から見た外観図であり、図２２Ｂは、裏面側から見た外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の測距装置及び電子機器、全般に関する説明
２．ＴｏＦ方式の測距システム
３．本開示の技術が適用される測距装置
３−１．システム構成
３−２．光検出部の構成例
３−３．画素の回路構成例
４．距離と信頼値（Confidence）のダイナミックについて
５．従来例に係るＡＥ制御
６．第１実施形態に係るＡＥ制御（遠景、近景、及び、超近景におけるＡＥ制御の例）
６−１．露光時間の計算処理について
６−２．距離に応じたＡＥ制御の仕組みについて
６−３．ＡＥ制御の具体的な処理の流れについて
６−４．発光・露光条件の制御について
７．第２実施形態に係るＡＥ制御（超近景におけるＡＥ制御の変形例）
８．変形例
９．応用例
１０．本開示の電子機器（スマートフォンの例）
１１．本開示がとることができる構成
【００１１】
＜本開示の測距装置及び電子機器、全般に関する説明＞
本開示の測距装置及び電子機器にあっては、制御部について、光検出部が出力する信号値に基づいて露光制御を行う構成とすることができる。また、制御部について、光検出部が出力する現フレームの撮像データ、及び、発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を制御する構成とすることができる。
【００１２】
上述した好ましい構成を含む本開示の測距装置及び電子機器にあっては、制御部について、相対的に遠景の制御においては、指定した第１信頼値を維持するように露光制御を行う構成とすることができる。また、制御部について、相対的に近景の制御においては、指定した露光時間を維持するように露光制御を行う構成とすることができる。
【００１３】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の測距装置及び電子機器にあっては、制御部について、光検出部に入射する環境光成分と、被写体からの反射光成分とを分離し、反射光成分を制御対象とする構成とすることができる。また、制御部について、光検出器が出力する画像データを基に環境光成分を推定し、反射光成分と環境光成分とを分離する構成とすることができる。
【００１４】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の測距装置及び電子機器にあっては、制御部について、反射光成分のノイズ量を、光検出部が出力する信号値を参照して適応的に制御する構成とすることができる。
【００１５】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の測距装置及び電子機器にあっては、光検出部の画素毎に検出した距離情報を含む現フレームの画像データを用いて距離画像を取得する処理を行う測距部を備える構成とすることができる。
【００１６】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の測距装置及び電子機器にあっては、制御部について、相対的に超近景の制御においては、指定した第２信頼値を維持するように露光制御を行う構成とすることができる。超近景については、被写体までの距離（即ち、測距装置と被写体との間の距離）が、測距対象外の被写体の存在によって散乱光の影響が発生するような近い距離とすることができる。
【００１７】
＜ＴｏＦ方式の測距システム＞
図１は、ＴｏＦ方式の測距システムの概念図である。本例に係る測距装置１では、測定対象物である被写体１０までの距離を測定する測定方式として、ＴｏＦ方式が採用されている。ＴｏＦ方式は、被写体１０に向けて照射した光が、当該被写体１０で反射されて戻ってくるまでの時間を測定する方式である。ＴｏＦ方式による距離測定を実現するために、測距装置１は、被写体１０に向けて照射する光（例えば、赤外の波長領域にピーク波長を有するレーザ光）を出射する光源２０、及び、被写体１０で反射されて戻ってくる反射光を検出する光検出部３０を備えている。
【００１８】
＜本開示の技術が適用される測距装置＞
［システム構成］
図２は、本開示の技術が適用されるＴｏＦ方式の測距装置の構成の一例を示すブロック図である。本適用例に係る測距装置１（即ち、本開示の測距装置１）は、光源２０及び光検出部３０の他に、光検出部３０が出力する信号値に基づいて露光制御を行うＡＥ制御部４０、及び、測距部５０を備えている。そして、本適用例に係るＴｏＦ方式の測距装置１は、光検出部３０の画素毎に距離情報を検出し、高精度な距離画像（Ｄｅｐｔｈ  Ｍａｐ：深度マップ）を撮像フレームの単位で取得することができる。
【００１９】
本適用例に係る測距装置１は、光源２０から発した光が測定対象物（被写体）で反射し、その反射光の光検出部３０への到達位相差の検出に基づいて光飛行時間を計測することによって、測距装置１から測定対象物までの距離を測定する間接（Indirect）ＴｏＦ方式の距離画像センサである。
【００２０】
光源２０は、ＡＥ制御部４０による制御の下に、オン／オフ動作を所定の周期で繰り返すことによって測定対象物に向けて光を照射する。光源２０の照射光としては、例えば、８５０ｎｍ付近の近赤外光が利用されることが多い。光検出部３０は、光源２０からの照射光が測定対象物で反射されて戻ってくる光を受光し、画素毎に距離情報を検出する。光検出部３０からは、画素毎に検出した距離情報を含む現フレームのＲＡＷ画像データ、及び、発光・露光設定情報が出力され、ＡＥ制御部４０及び測距部５０に供給される。
【００２１】
ＡＥ制御部４０は、次フレーム発光・露光条件計算部４１及び次フレーム発光・露光制御部４２を有する構成となっている。次フレーム発光・露光条件計算部４１は、光検出部３０から供給される現フレームのＲＡＷ画像データ、及び、発光・露光設定情報に基づいて、次フレームの発光・露光条件を計算する。次フレームの発光・露光条件は、次フレームの距離画像を取得する際の光源２０の発光時間や発光強度、及び、光検出部３０の露光時間である。次フレーム発光・露光制御部４２は、次フレーム発光・露光条件計算部４１で算出された次フレームの発光・露光条件に基づいて、次フレームの光源２０の発光時間や発光強度、及び、光検出部３０の露光時間を制御する。
【００２２】
測距部５０は、距離画像を計算する距離画像計算部５１を有する構成となっている。距離画像計算部５１は、光検出部３０の画素毎に検出した距離情報を含む現フレームのＲＡＷ画像データを用いて計算を行うことによって距離画像を算出し、奥行き情報である深度情報、及び、受光情報である信頼値情報を含む距離画像情報として測距装置１外へ出力する。ここで、距離画像とは、例えば、画素毎に検出した距離情報に基づく距離値（深度／奥行きの値）がそれぞれ画素に反映された画像である。
【００２３】
［光検出部の構成例］
ここで、光検出部３０の具体的な構成例について、図３を用いて説明する。図３は、光検出部３０の構成の一例を示すブロック図である。
【００２４】
光検出部３０は、センサチップ３１、及び、当該センサチップ３１に対して積層された回路チップ３２を含む積層構造を有している。この積層構造において、センサチップ３１と回路チップ３２とは、ビア（ＶＩＡ）やＣｕ−Ｃｕ接合などの接続部（図示せず）を通して電気的に接続される。尚、図３では、センサチップ３１の配線と回路チップ３２の配線とが、上記の接続部を介して電気的に接続された状態を図示している。
【００２５】
センサチップ３１上には、画素アレイ部３３が形成されている。画素アレイ部３３は、センサチップ３１上に２次元のグリッドパターンで行列状（アレイ状）に配置された複数の画素３４を含んでいる。画素アレイ部３３において、複数の画素３４はそれぞれ、入射光（例えば、近赤外光）を受光し、光電変換を行ってアナログ画素信号を出力する。画素アレイ部３３には、画素列毎に、２本の垂直信号線ＶＳＬ1，ＶＳＬ2が配線されている。画素アレイ部３３の画素列の数をＭ（Ｍは、整数）とすると、合計で（２×Ｍ）本の垂直信号線ＶＳＬが画素アレイ部３３に配線されている。
【００２６】
複数の画素３４はそれぞれ、第１のタップＡ及び第２のタップＢ（その詳細については後述する）を有している。２本の垂直信号線ＶＳＬ1，ＶＳＬ2のうち、垂直信号線ＶＳＬ1には、対応する画素列の画素３４の第１のタップＡの電荷に基づくアナログの画素信号ＡＩＮP1が出力される。また、垂直信号線ＶＳＬ2には、対応する画素列の画素３４の第２のタップＢの電荷に基づくアナログの画素信号ＡＩＮP2が出力される。アナログの画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2については後述する。
【００２７】
回路チップ３２上には、行選択部３５、カラム信号処理部３６、出力回路部３７、及び、タイミング制御部３８が配置されている。行選択部３５は、画素アレイ部３３の各画素３４を画素行の単位で駆動し、画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2を出力させる。行選択部３５による駆動の下に、選択行の画素３４から出力されたアナログの画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2は、２本の垂直信号線ＶＳＬ1，ＶＳＬ2を通してカラム信号処理部３６に供給される。
【００２８】
カラム信号処理部３６は、画素アレイ部３３の画素列に対応して、例えば、画素列毎に設けられた複数のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３９を有する構成となっている。アナログ−デジタル変換器３９は、垂直信号線ＶＳＬ1，ＶＳＬ2を通して供給されるアナログの画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2に対して、アナログ−デジタル変換処理を施し、出力回路部３７に出力する。出力回路部３７は、カラム信号処理部３６から出力されるデジタル化された画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2に対してＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）処理などを実行し、回路チップ３２外へ出力する。
【００２９】
タイミング制御部３８は、各種のタイミング信号、クロック信号、及び、制御信号等を生成し、これらの信号を基に、行選択部３５、カラム信号処理部３６、及び、出力回路部３７等の駆動制御を行う。
【００３０】
［画素の回路構成例］
図４は、光検出部３０における画素３４の回路構成の一例を示す回路図である。
【００３１】
本例に係る画素３４は、光電変換部として、例えば、フォトダイオード３４１を有している。画素３４は、フォトダイオード３４１の他、オーバーフロートランジスタ３４２、２つの転送トランジスタ３４３，３４４、２つのリセットトランジスタ３４５，３４６、２つの浮遊拡散層３４７，３４８、２つの増幅トランジスタ３４９、３５０、及び、２つの選択トランジスタ３５１，３５２を有する構成となっている。２つの浮遊拡散層３４７，３４８は、先述した図３に示す第１，第２のタップＡ，Ｂ（以下、単に、「タップＡ，Ｂ」と記述する場合がある）に相当する。
【００３２】
フォトダイオード３４１は、受光した光を光電変換して電荷を生成する。フォトダイオード３４１については、例えば、基板裏面側から照射される光を取り込む裏面照射型の画素構造とすることができる。但し、画素構造については、裏面照射型の画素構造に限られるものではなく、基板表面側から照射される光を取り込む表面照射型の画素構造とすることもできる。
【００３３】
オーバーフロートランジスタ３４２は、フォトダイオード３４１のカソード電極と電源電圧ＶDDの電源ラインとの間に接続されており、フォトダイオード３４１をリセットする機能を持つ。具体的には、オーバーフロートランジスタ３４２は、行選択部３５から供給されるオーバーフローゲート信号ＯＦＧに応答して導通状態になることで、フォトダイオード３４１の電荷をシーケンシャルに電源電圧ＶDDの電源ラインに排出する。
【００３４】
２つの転送トランジスタ３４３，３４４は、フォトダイオード３４１のカソード電極と２つの浮遊拡散層３４７，３４８（タップＡ，Ｂ）のそれぞれとの間に接続されている。そして、転送トランジスタ３４３，３４４は、行選択部３５から供給される転送信号ＴＲＧに応答して導通状態になることで、フォトダイオード３４１で生成された電荷を、浮遊拡散層３４７，３４８にそれぞれシーケンシャルに転送する。
【００３５】
第１，第２のタップＡ，Ｂに相当する浮遊拡散層３４７，３４８は、フォトダイオード３４１から転送された電荷を蓄積し、その電荷量に応じた電圧値の電圧信号に変換し、アナログの画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2を生成する。
【００３６】
２つのリセットトランジスタ３４５，３４６は、２つの浮遊拡散層３４７，３４８のそれぞれと電源電圧ＶDDの電源ラインとの間に接続されている。そして、リセットトランジスタ３４５，３４６は、行選択部３５から供給されるリセット信号ＲＳＴに応答して導通状態になることで、浮遊拡散層３４７，３４８のそれぞれから電荷を引き抜いて、電荷量を初期化する。
【００３７】
２つの増幅トランジスタ３４９、３５０は、電源電圧ＶDDの電源ラインと２つの選択トランジスタ３５１，３５２のそれぞれとの間に接続されており、浮遊拡散層３４７，３４８のそれぞれで電荷から電圧に変換された電圧信号をそれぞれ増幅する。
【００３８】
２つの選択トランジスタ３５１，３５２は、２つの増幅トランジスタ３４９、３５０のそれぞれと垂直信号線ＶＳＬ1，ＶＳＬ2のそれぞれとの間に接続されている。そして、選択トランジスタ３５１，３５２は、行選択部３５から供給される選択信号ＳＥＬに応答して導通状態になることで、増幅トランジスタ３４９、３５０のそれぞれで増幅された電圧信号を、アナログの画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2として２本の垂直信号線ＶＳＬ1，ＶＳＬ2に出力する。
【００３９】
２本の垂直信号線ＶＳＬ1，ＶＳＬ2は、画素列毎に、カラム信号処理部３６内の１つのアナログ−デジタル変換器３９の入力端に接続されており、画素列毎に画素３４から出力されるアナログの画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2をアナログ−デジタル変換器３９に伝送する。
【００４０】
尚、画素３４の回路構成については、光電変換によってアナログの画素信号ＡＩＮP1，ＡＩＮP2を生成することができる回路構成であれば、図３に例示した回路構成に限定されるものではない。
【００４１】
ここで、ＴｏＦ方式による距離の算出について図５を用いて説明する。図５は、ＴｏＦ方式の測距装置１における距離の算出について説明するためのタイミング波形図である。ＴｏＦ方式の測距装置１における光源２０及び光検出部３０は、図５のタイミング波形図に示すタイミングで動作する。
【００４２】
光源２０は、ＡＥ制御部４０による制御の下に、所定の期間、例えば、パルス発光時間Ｔpの期間だけ、測定対象物に対して光を照射する。光源２０から発せられた照射光は、測定対象物で反射されて戻ってくる。この反射光（active光）が、フォトダイオード３４１によって受光される。測定対象物への照射光の照射が開始されてから、フォトダイオード３４１が反射光を受光する時間、即ち、光飛行時間は、測距装置１から測定対象物までの距離に応じた時間となる。
【００４３】
図４において、フォトダイオード３４１は、照射光の照射が開始された時点から、パルス発光時間Ｔpの期間だけ、測定対象物からの反射光を受光する。このとき、フォトダイオード３４１が受光する光には、測定対象物に照射された光が、当該測定対象物で反射されて戻ってくる反射光（active光）の他に、物体や大気などで反射・散乱された環境光（ambient光）も含まれている。
【００４４】
１回の受光の際に、フォトダイオード３４１で光電変換された電荷が、タップＡ（浮遊拡散層３４７）に転送され、蓄積される。そして、タップＡから、浮遊拡散層３４７に蓄積した電荷量に応じた電圧値の信号ｎ0が取得される。タップＡの蓄積タイミングが終了した時点で、フォトダイオード３４１で光電変換された電荷が、タップＢ（浮遊拡散層３４８）に転送され、蓄積される。そして、タップＢから、浮遊拡散層３４８に蓄積した電荷量に応じた電圧値の信号ｎ1が取得される。
【００４５】
このように、タップＡ及びタップＢに対して、蓄積タイミングの位相を１８０度異ならせた駆動（位相を全く逆にした駆動）が行われることで、信号ｎ0及び信号ｎ1がそれぞれ取得される。そして、このような駆動が複数回繰り返され、信号ｎ0及び信号ｎ1の蓄積、積算が行われることで、蓄積信号Ｎ0及び蓄積信号Ｎ1がそれぞれ取得される。
【００４６】
例えば、１つの画素３４について、１つのフェーズに２回受光が行われ、タップＡ及びタップＢに４回ずつ、即ち、０度、９０度、１８０度、２７０度の信号が蓄積される。このようにして取得した蓄積信号Ｎ0及び蓄積信号Ｎ1を基に、測距装置１から測定対象物までの距離Ｄが算出される。
【００４７】
蓄積信号Ｎ0及び蓄積信号Ｎ1には、測定対象物で反射されて戻ってくる反射光（active光）の成分の他に、物体や大気などで反射・散乱された環境光（ambient光）の成分も含まれている。従って、上述した動作では、この環境光（ambient光）の成分の影響を除き、反射光（active光）の成分を残すため、環境光に基づく信号ｎ2に関しても蓄積、積算が行われ、環境光成分についての蓄積信号Ｎ2が取得される。
【００４８】
このようにして取得された、環境光成分を含む蓄積信号Ｎ0及び蓄積信号Ｎ1、並びに、環境光成分についての蓄積信号Ｎ2を用いて、以下の式（１）及び式（２）に基づく演算処理により、測距装置１から測定対象物までの距離Ｄを算出することができる。
【００４９】
【数１】
2020139937.tif 000003
【００５０】
【数２】
2020139937.tif 000004
【００５１】
式（１）及び式（２）において、Ｄは測距装置１から測定対象物までの距離を表し、ｃは光速を表し、Ｔpはパルス発光時間を表している。
【００５２】
図２に示した距離画像計算部５１は、環境光成分を含む蓄積信号Ｎ0及び蓄積信号Ｎ1、並びに、環境光成分についての蓄積信号Ｎ2を用いて、光検出部３０から出力される、上記した式（１）及び式（２）に基づく演算処理により、測距装置１から測定対象物までの距離Ｄを算出し、距離画像情報として出力する。距離画像情報としては、例えば、距離Ｄに応じた濃度の色で色付けされた画像情報を例示することができる。尚、ここでは、算出した距離Ｄを距離画像情報として出力するとしたが、算出した距離Ｄをそのまま距離情報として出力するようにしてもよい。
【００５３】
＜距離と信頼値（Confidence）のダイナミックについて＞
ところで、点光源からの光強度は、点光源からの距離の２乗に反比例して減衰することが知られている。本実施形態に係る測距装置１において、タップＡ及びタップＢに蓄積された０度、９０度、１８０度、２７０度の信号の場合の光検出部３０の信号値と距離との関係を図６に示す。図６において、破線が０度の信号の場合を、点線が９０度の信号の場合を、一点鎖線が１８０度の信号の場合を、実線が２７０度の信号の場合をそれぞれ表している。この特性図から明らかなように、光強度に基づく光検出部３０の信号値が、距離の２乗に反比例して減衰することがわかる。
【００５４】
シンプルなモデルでは、信号値は、次式で表される。
信号値＝発光源の振幅×露光時間（＝発光時間）×被写体の反射率×定数
ここで、定数は、その他（発光源の振幅、露光時間、及び、被写体の反射率以外）の変換係数である。
但し、ＡＥの制御対象となる露光時間と信号値とは線形の関係にある。
【００５５】
図７に、タップＡ及びタップＢの０度、９０度、１８０度、２７０度の信号から計算して作成したＩＱ平面の信頼値（Confidence）についての信号値と距離との関係を示す。ここで、「信頼値」とは、光検出部３０の受光情報であり、光源２０から出射（照射）された光が、測定対象物（被写体）で反射されて光検出部３０に戻ってくる反射光（active光）の量（度合い）のことである。図７において、実線が信頼値を表し、点線がＩ値（＝ｄｍ0−ｄｍ2）を表し、破線がＱ値（＝ｄｍ1−ｄｍ3）を表している。ｄｍの詳細については後述する。
【００５６】
図８に、ある反射率の被写体（測定対象物）を１０［ｃｍ］の距離に置いた場合を基準とした、距離に対する露光時間（発光時間）の関係を示す。図８の特性図は、例えば、１０００［μｓｅｃ］の露光時間の下で、同じ反射率の被写体を徐々に遠ざけたとき、５０［ｃｍ］の距離では、約２５００［μｓｅｃ］の時間の照射が必要であることを表している。
【００５７】
図８の特性図では、距離に対する信頼値の比（Confidence比）は、３１．６［ｃｍ］で１／１０００倍となる。これは、ある反射率の被写体を１０［ｃｍ］の距離に置き、露光時間を１［ｍｓｅｃ］とした場合に得られる信頼値と、同じ反射率の被写体を３１．６［ｃｍ］の距離に置き、露光時間を１０００［ｍｓｅｃ］とした場合に得られる信頼値とが同じであることを意味する。
【００５８】
＜従来例に係るＡＥ制御＞
従来例に係るＡＥ制御では、常に最大のＳＮ比が得られるようにするために、飽和しないギリギリの状態（飽和閾値に限りなく近い状態）にするための露光時間を計算し、当該露光時間に基づいて制御を行うようにしている。従来例に係るＡＥ制御について、図９に簡易的に示す。従来例に係るＡＥ制御では、反射光（active光）＋環境光（ambient光）を制御ターゲットとし、現フレームの制御ターゲットが飽和閾値よりも低ければ、次フレームの制御ターゲットを飽和閾値に限りなく近づける制御が行われる。
【００５９】
従来例に係るＡＥ制御における露光時間の計算について、図１０に簡易的に示す。図１０において、ｃｍは、反射光（active光）及び環境光（ambient光）に関して、タップＡとタップＢの小さい方（本例では、タップＢ）の共通部分であり、｜ｄｍ｜は、反射光（active光）に関して、タップＡとタップＢの大きい方と小さい方の差分の絶対値である。また、飽和閾値(Saturation Threshold)、目標制御レベル(target_controllable_level)、目標制御ギャップ(target_controllable_gap)、及び、ダークオフセット(dark_offset)は、パラメータであり、共通部分ｃｍ、差分の絶対値｜ｄｍ｜、反射光（active光）、及び、環境光（ambient光）は、観測値である。ここで、目標制御ギャップ(target_controllable_gap)は、
target_controllable_gap＝target_controllable_level−dark_offset
である。
【００６０】
＜第１実施形態に係るＡＥ制御＞
ＴｏＦ方式の測距装置１は、カメラ機能を備える電子機器、例えば、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット、パーソナルコンピュータ等のモバイル機器に搭載して用いることができる。そして、測距装置１のＡＥ制御では、高品質な距離画像を取得するために、飽和閾値をターゲットとして、当該飽和閾値を超えない範囲で最大の信頼値（Confidence）レベルを取得できるように制御することを目的としている。
【００６１】
しかしながら、特にモバイル機器に搭載する測距装置にあっては、モバイル機器の消費電力の許容限界や手振れの影響で、レーザ光の照射時間を長く設定できなかったり、光源２０のレーザ出力強度の設定限界などにより、光源２０から測距範囲の全区間に対して光の照射を行うことができない。その結果、従来例に係るＡＥ制御では、測距範囲の一部の区間、例えば近距離の一部の区間でしかＡＥ制御が効かない（即ち、ＡＥ制御による露光変動が起こらない）という状況にあった。
【００６２】
そこで、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御では、光源２０から測距範囲のより広い区間に対して光を十分に照射し、測距範囲のより広い区間に亘ってＡＥ制御が効く（即ち、ＡＥ制御による露光変動が起こる）ようにする。より具体的には、第１実施形態に係るＡＥ制御では、指定した信頼値（Confidence）を常に維持することを目的とし、反射光（active光）の部分を制御対象として、反射光の光量が常に一定になるようにするための露光時間を計算し、当該露光時間に基づいて制御を行うようにする。
【００６３】
本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御について、図１１に簡易的に示す。反射光の部分を制御対象とする場合、反射光成分と環境光成分とを分離することが必要になる。光源２０をオフ状態にして、同一露光時間で撮像することで、環境光成分を個別に取得することができる。第１実施形態では、光検出器３０のＲＡＷ画像データを基に環境光成分を推定し、反射光成分と環境光成分とを分離する方法を採用することとする。但し、この方法に限定されるものではない。
【００６４】
（露光時間の計算処理について）
本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御における露光時間の計算処理について、図１２に簡易的に示す。図１２において、ｃｍは、反射光及び環境光に関して、タップＡとタップＢの小さい方（本例では、タップＢ）の共通部分であり、｜ｄｍ｜は、反射光に関して、タップＡとタップＢの大きい方と小さい方の差分の絶対値である。また、飽和閾値(Saturation Threshold)、目標制御レベル(target_controllable_level)、目標制御ギャップ(target_controllable_gap)、反射光ノイズオフセット(active_noise_offset)、目標反射光レベル(target_active_level)、及び、ダークオフセット(dark_offset)は、パラメータであり、共通部分ｃｍ、差分の絶対値｜ｄｍ｜、反射光、及び、環境光は、観測値である。ここで、目標制御ギャップ(target_controllable_gap)は、
target_controllable_gap＝target_controllable_level−dark_offset
である。
【００６５】
ここで、タップＡとタップＢの大きい方と小さい方の差分ｄｍについて説明する。タップＡの０度、９０度、１８０度、２７０度の信号値をＴａｐＡ0、ＴａｐＡ1、ＴａｐＡ2、ＴａｐＡ3とし、タップＢの０度、９０度、１８０度、２７０度の信号値をＴａｐＢ0、ＴａｐＢ1、ＴａｐＢ2、ＴａｐＢ3とするとき、
ｄｍ0＝ＴａｐＡ0−ＴａｐＢ0
ｄｍ1＝ＴａｐＡ1−ＴａｐＢ1
ｄｍ2＝ＴａｐＡ2−ＴａｐＢ2
ｄｍ3＝ＴａｐＡ3−ＴａｐＢ3
と表すことができる。
【００６６】
上記のｄｍ0，ｄｍ1，ｄｍ2，ｄｍ3を基に、
Ｉ＝ｄｍ0−ｄｍ2
の計算式からＩ値を求めてＸ軸にとり、
Ｑ＝ｄｍ1−ｄｍ3
の計算式からＱ値を求めてＹ軸にとり、ＩＱ平面（図７参照）を作成する。図７には、タップＡ及びタップＢの０度、９０度、１８０度、２７０度の信号から計算したＩＱ平面の信頼値についての信号値と距離との関係を示している。また、信頼値について、
信頼値＝｜Ｉ｜＋｜Ｑ｜
と表すことができる。
【００６７】
反射光の光量が常に一定になるようにするための露光時間の計算に当たっては、タップＡとタップＢの大きい方と小さい方の差分ｄｍに相当する測定値（measured_active）を求める。差分ｄｍに相当する測定値（measured_active）については、差分ｄｍの平均値、あるいは、所定の関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）内の信頼値の平均値を当該測定値として求めることができる。そして、求めた測定値、並びに、目標制御ギャップ(target_controllable_gap)、目標反射光レベル(target_active_level)、及び、反射光ノイズオフセット(active_noise_offset)等のパラメータを用いて、所定の演算式に基づいて次フレームの積分係数を求め、当該積分係数及び現フレームの露光時間（current_exposure_time）から次フレームの露光時間（next_exposure_time）を求める。
【００６８】
（距離に応じたＡＥ制御の仕組みについて）
図１３は、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御についてのＡＥ線図である。第１実施形態では、測距装置１と被写体（測定対象物）との間の距離に応じて制御を分けるＡＥ制御の仕組みとなっており、その距離に応じた制御は、大きくは、区間Ａ、区間Ｂ、及び、区間Ｃの３区間の制御に分けられる。区間Ａは、測距装置１と被写体との間の距離が相対的に遠い、所謂、遠景の場合の制御である。区間Ｂは、測距装置１と被写体との間の距離が相対的に近い、所謂、近景の場合の制御である。区間Ｃは、測距装置１と被写体との間の距離が非常に近い、所謂、超近景の場合の制御である。
【００６９】
図１３のＡＥ線図において、縦軸は、次フレームの露光時間を表し、横軸は、光検出部３０の最大タップｍａｘｔａｐの信号値［ＬＳＢ］を表している。最大タップｍａｘｔａｐは、
ｍａｘｔａｐ＝ｍａｘ｛ｃｍ［ｉ］＋｜ｄｍ［ｉ］｜｝
で与えられる。ここで、ｉ＝０〜３である。また、図６の特性図から明らかなように、光強度に基づく光検出部３０の信号値が、距離の２乗に反比例して減衰することから、横軸の信号値［ＬＳＢ］は、測距装置１と被写体との間の距離に対応していることになる。そして、第１実施形態に係るＡＥ制御では、光検出部３０が出力する信号値に基づいて、測距部５０での深度情報（奥行き情報）の取得に最適な制御値（露光時間）を算出して露光制御を行う。
【００７０】
第１実施形態に係るＡＥ制御において、区間Ａ（遠景）の制御では、制御パラメータ（閾値）として指定した第１信頼値（目標反射光レベル(target_active_level)−反射光ノイズオフセット(active_noise_offset)を維持し、最低限のＳＮ比の距離画像（Ｄｅｐｔｈ  Ｍａｐ：深度マップ）を得るための処理が行われる。具体的には、区間Ａにおける信号値−露光時間の特性が、図１３に記載の式で与えられる勾配slopの直線（線形）となるように制御が行われる。
【００７１】
区間Ｂ（近景）の制御では、指定した典型的な露光時間を維持し、高ＳＮ比の距離画像を得るための処理が行われる。具体的には、区間Ａで求めた勾配slopの直線（図中、点線で示す直線）から、典型的な露光時間に乗り換え、信号値（距離）に対して一定の露光時間となるように制御が行われる。これにより、近景が重要なアプリケーションに対して、指定した最低値以上の信頼値を確保することができる。
【００７２】
区間Ｃ（超近景）の制御では、飽和閾値を超える飽和画素が出始めてくるため、従来例に係るＡＥ制御の場合のように、飽和画素率によって露光時間を下げる制御が行われる。ここで、「飽和画素率」とは、最適化したい所定の関心領域（ＲＯＩ）における総画素数に対する、飽和閾値を超える飽和画素の比率である。
【００７３】
また、第１実施形態に係るＡＥ制御では、反射光（active光）成分のノイズ量を、光検出部３０が出力する信号値を参照して適応的に制御するようにしている。具体的には、第１実施形態に係るＡＥ制御では、反射光（active光）成分のノイズ量は、光検出部３０のショットノイズと線形の関係にあると仮定し、図１２に示す反射光ノイズオフセット(active_noise_offset)について適応的に制御を行うようにしている。図１４に、全信号値（平均値）に対するショットノイズの特性図を示し、図１５に、全信号値（平均値）に対する反射光ノイズオフセットの特性図を示す。
【００７４】
この反射光ノイズオフセットの適応的制御では、図１５に示すように、ダークオフセットのときの反射光ノイズオフセット(active_noise_offset[0])と、飽和閾値相当のときの反射光ノイズオフセット(active_noise_offset[1])とを設定し、両者間で反射光ノイズオフセットを線形に遷移させる制御が行われる。このように、反射光ノイズオフセットについて適応的な制御を行うことにより、屋内と屋外でノイズの大きさが異なったとしても、ノイズの大きさの影響を受けることなく、良好なＡＥ制御を行うことができる。
【００７５】
以上説明したことから明らかなように、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御によれば、光源２０から測距範囲のより広い区間に対して光を十分に照射し、測距範囲のより広い区間に亘ってＡＥ制御が効くようになる。ここで、「ＡＥ制御が効く」とは、次のことを意味する。
・露光時間（発光時間）を制御することによって信頼値（Confidence）が一定になる。
・飽和閾値を超えないように制御することができる。
すなわち、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御によれば、あるシーン（被写体までの距離、被写体の形状、被写体の反射率、環境光の光量、などの条件）で飽和閾値を超える可能性があったとしても、飽和閾値を超えないように制御することができる。
【００７６】
また、本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御によれば、近景については、遠景とは別制御とすることで、本測距装置１を、例えば後述するように、スマートフォン等のモバイル機器に搭載した場合に、ジェスチャーアプリケーションなどで重要な測距区間について、ＳＮ比を維持できるようになる、という効果を得ることができる。
【００７７】
（ＡＥ制御の具体的な処理の流れについて）
本開示の第１実施形態に係るＡＥ制御の具体的な処理の流れについて、図１６のフローチャートを用いて説明する。ここに例示するＡＥ制御の処理は、図２に示すＡＥ制御部４０における処理である。図２では、ＡＥ制御部４０が次フレーム発光・露光条件計算部４１及び次フレーム発光・露光制御部４２から成る構成としたが、次フレーム発光・露光条件計算部４１及び次フレーム発光・露光制御部４２の各機能をプロセッサによって実現する構成とすることもできる。
【００７８】
以下では、次フレーム発光・露光条件計算部４１及び次フレーム発光・露光制御部４２の各機能をプロセッサによって実現する構成の場合において、ＡＥ制御部４０を構成するプロセッサによる制御の下に、ＡＥ制御の処理が実行されることとする。
【００７９】
ＡＥ制御部４０を構成するプロセッサ（以下、単に「プロセッサ」と記述する）は、ＡＥ制御処理の終了か否かを判断し（ステップＳ１１）、終了でなければ（Ｓ１１のＮＯ）、現フレームのＲＡＷ撮像データ、及び、発光・露光条件を光検出部３０から取得する（ステップＳ１２）。現フレームのＲＡＷ撮像データ、及び、発光・露光条件は、現フレームの撮像時における光源２０の発光時間や発光強度、及び、光検出部３０の露光時間である。
【００８０】
次に、プロセッサは、取得した現フレームのＲＡＷ撮像データ、及び、発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を計算する（ステップＳ１３）。次フレームの発光・露光条件は、次フレームの撮像時における光源２０の発光時間や発光強度、及び、光検出部３０の露光時間である。ステップＳ１３の具体的な処理の詳細については後述する。
【００８１】
次に、プロセッサは、ステップＳ１３の処理で算出された次フレームの発光・露光条件を光源２０に通知し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１に戻って、ステップＳ１１からステップＳ１４までの処理を、ステップＳ１１の処理において、ＡＥ制御処理が終了と判断するまで繰り返して実行する。そして、プロセッサは、ステップＳ１１の処理において、ＡＥ制御処理が終了（Ｓ１１のＹＥＳ）であれば、ＡＥ制御のための上述した一連の処理を終了する。
【００８２】
続いて、ステップＳ１３の具体的な処理、即ち、現フレームのＲＡＷ撮像データ、及び、発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を計算する処理の詳細について、図１７のフローチャートを用いて説明する。
【００８３】
プロセッサは、図１６のステップＳ１２の処理で取得した現フレームのＲＡＷ撮像データに基づいて、最適化したい所定の関心領域（ＲＯＩ）における総画素数に対する飽和画素の比率である飽和画素率を計算する（ステップＳ２１）。次に、プロセッサは、飽和画素率が、あらかじめ設定した比率を上回るか否かを判断し（ステップＳ２２）、上回ると判定した場合（Ｓ２２のＹＥＳ）、飽和時の次フレームの発光・露光条件を計算する（ステップＳ２３）。飽和画素率があらかじめ設定した比率を上回る場合、即ち、飽和画素が相対的に多い場合は、リニアリティが崩れ、最適な露光時間を計算することが難しくなるため、ステップＳ２３では単純に露光時間を短くする処理が行われる。
【００８４】
プロセッサは、飽和画素率があらかじめ設定した比率を上回らないと判定した場合（Ｓ２２のＮＯ）、図１６のステップＳ１２の処理で取得した現フレームの発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を計算する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の処理では、先述した「露光時間の計算処理について」及び、「距離に応じたＡＥ制御の仕組みについて」の項で述べた処理の下に、最適な露光時間（発光時間）の計算及び距離に応じたＡＥ制御が行われる。
【００８５】
プロセッサは、ステップＳ２３の処理後、又は、ステップＳ２４の処理後、図１６のフローに戻り、ステップＳ１４の処理に移行する。
【００８６】
（発光・露光条件の制御について）
発光・露光条件を制御する具体例としては、次の２つを例示することができる。
・発光時間（露光時間）を制御する例
図１８は、発光時間（露光時間）を制御する例を示すタイミングチャートである。この制御例では、図１８に示すように、発光間隔を制御することによって発光・露光条件を制御することができる。
・発光振幅（発光強度）を制御する例
図１９は、発光振幅（発光強度）を制御する例を示すタイミングチャートである。この制御例では、図１９に示すように、発光振幅、即ち、発光強度を制御することによって発光・露光条件を制御することができる。
【００８７】
＜第２実施形態に係るＡＥ制御＞
ところで、ＴｏＦ方式の測距装置では、非常に近距離に測距対象外の物体（例えば、障害物）が存在している状態で測距を行おうとすると、測距対象の被写体が存在していない領域でも、近距離の測距対象外の物体からの散乱光を受光してしまい、当該散乱光に起因して誤検出が発生する場合がある。
【００８８】
そこで、第２実施形態では、散乱光の影響が発生してしまうような極めて近距離（例えば、２０ｃｍ程度の距離）に、測距対象外の物体が存在する環境においても、測距対象の被写体及びその背景について、正確な測距を可能とするＡＥ制御を行うようにする。具体的には、第２実施形態に係るＡＥ制御では、被写体までの距離が、測距対象外の物体の存在によって散乱光の影響が発生するような極めて近距離である超近景の制御においては、信頼値の上限を第２信頼値（制御パラメータ／閾値）として定義し、当該第２信頼値を維持するようにＡＥ制御を行うようにする。
【００８９】
ここで、制御パラメータ／閾値としての第２信頼値については、一例として、第１実施形態に係るＡＥ制御における遠景の制御の場合の第１信頼値よりも高い信頼値とする（第１信頼値＜第２信頼値）。そして、超近景の制御においては、近距離の測距対象外の物体からの散乱光の光量を抑制するように、露光時間（又は、発光強度）に制御を反映させるようにする。第２実施形態に係るＡＥ制御についてのＡＥ線図を図２０に示す。
【００９０】
尚、ここでは、第２信頼値として、第１信頼値よりも高い信頼値を指定するとしたが、使用ケースに応じて（例えば、遠距離の制御が不要な場合）、第１信頼値＝第２信頼値としてもよい。
【００９１】
第２実施形態に係るＡＥ制御の処理の流れについて、図２１のフローチャートを用いて説明する。ここに例示するＡＥ制御の処理は、図２に示すＡＥ制御部４０における処理である。以下では、ＡＥ制御部４０の機能をプロセッサによって実現する構成の場合において、ＡＥ制御部４０を構成するプロセッサによる制御の下に、第２実施形態に係るＡＥ制御の処理が実行されることとする。
【００９２】
ＡＥ制御部４０を構成するプロセッサ（以下、単に「プロセッサ」と記述する）は、先ず、次フレームの露光時間を計算し（ステップＳ３１）、次いで、算出した露光時間が、指定した代表値（ｔｙｐｉｃａｌ）を下回るか否かを判断する（ステップＳ３２）。
【００９３】
プロセッサは、ステップＳ３１で算出した露光時間が代表値以上であると判断した場合には（Ｓ３２のＮＯ）、次フレームの露光時間としてステップＳ３１での計算結果を採用する（ステップＳ３３）。この制御は、区間Ａ（遠景）の制御となる。そして、この遠景の制御により、制御パラメータ（閾値）として指定した第１信頼値を維持し、最低限のＳＮ比の距離画像を得るための処理が行われる。具体的には、区間Ａにおける信号値−露光時間の特性が、図２０に記載の式で与えられる勾配slopの直線となるように制御が行われる。
【００９４】
プロセッサは、ステップＳ３１で算出した露光時間が代表値を下回ると判断した場合には（Ｓ３２のＹＥＳ）、続いて、信頼値が、制御パラメータである閾値（＝第２信頼値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ３４）。
【００９５】
プロセッサは、信頼値が閾値を下回ると判断した場合（Ｓ３４のＮＯ）、次フレームの露光時間に代表値を適用する（ステップＳ３５）。この制御は、区間Ｂ（近景）の制御となる。この近景の制御により、代表値として指定した露光時間を維持し、高ＳＮ比の距離画像を得るための処理、即ち、信号値（距離）に対して一定の露光時間となるような処理が行われる。これにより、近景が重要なアプリケーションに対して、指定した最低値以上の信頼値を確保することができる。
【００９６】
プロセッサは、信頼値が閾値以上と判断した場合（Ｓ３４のＹＥＳ）、次フレームの露光時間を補正する、具体的には、露光時間を短くする制御を行う（ステップＳ３６）。この制御は、区間Ｃ’の制御、即ち、超近景の制御となる。超近景については、被写体までの距離（即ち、測距装置と被写体との間の距離）が、測距対象外の物体の存在によって散乱光の影響が発生するような近い距離とすることができる。
【００９７】
そして、超近景の制御では、制御パラメータ（閾値）として指定した第２信頼値を維持するように、露光時間を再び短くする露光制御が行われる。区間Ｃ’（超近景）の場合の露光時間の勾配slopは、区間Ａ（遠景）の制御の場合の勾配slopと同じである。この超近景の制御により、散乱光の影響が発生してしまうような極めて近距離に、測距対象外の物体が存在する環境において、当該物体からの散乱光の光量を抑制することができる。
【００９８】
測距対象外の物体が近くに存在する環境下では、散乱光の影響を受けるが、画面全体の信頼値を適切に制御することにより、散乱光の相対強度が低下する。従って、測距対象外の物体の存在によって散乱光の影響が発生するような超近景では、信頼値の上限を第２信頼値として定義し、当該第２信頼値を維持するようにＡＥ制御を行うことで、測距対象外の物体からの散乱光の影響を抑えつつ、測距対象の被写体及びその背景について、正確な測距を行うことができる。
【００９９】
上述した第２実施形態に係るＡＥ制御については、１撮像フレームの情報に基づいて実行される。通常、散乱光が発生しているのか、散乱光が発生している環境に実際に被写体が存在しているのかを、１撮像フレームの情報から判定することは困難であり、複数枚撮像を行ったり、散乱光除去フィルタを用いたりすることになる。
【０１００】
第２実施形態に係るＡＥ制御によれば、測距対象外の物体の存在によって散乱光の影響が発生するような超近景においても、複数枚撮像を行ったり、散乱光除去フィルタを用いたりすることなく、測距対象外の物体からの散乱光の影響を抑えつつ、適切な測距性能を維持することができる。超近景以外では、露光時間は長い方が、ＳＮ比を確保できるメリットがある。
【０１０１】
＜変形例＞
以上、本開示の技術について、好ましい実施形態に基づき説明したが、本開示の技術は当該実施形態に限定されるものではない。上記の各実施形態において説明した測距装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。例えば、第１実施形態では、測距装置１と被写体（測定対象物）との間の距離に応じて制御を分けるに当たり、遠景、近景、超近景の３区間の制御としたが、これに限られるものではない。具体的には、大きくは、遠景、近景の２区間の制御とすることもできるし、遠景、近景を更に細分化して４区間以上の制御とすることもできる。
【０１０２】
＜応用例＞
上記の各実施形態では、本開示の測距装置について、距離画像（深度マップ）を取得する手段として用いる場合を例に挙げて説明したが、単に距離画像を取得する手段として用いるだけでなく、自動的にカメラの焦点（ピント）を合わせるオートフォーカスに応用することができる。
【０１０３】
＜本開示の電子機器＞
以上説明した本開示の測距装置は、種々の電子機器に搭載される測距装置として用いることができる。測距装置を搭載する電子機器としては、例えば、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット、パーソナルコンピュータ等のモバイル機器を例示することができる。但し、モバイル機器に限定されるものではない。ここでは、本開示の測距装置を搭載することができる電子機器（本開示の電子機器）の具体例として、スマートフォンを例示する。
【０１０４】
本開示の電子機器の具体例に係るスマートフォンについて、正面側から見た外観図を図２２Ａに示し、裏面側から見た外観図を図２２Ｂに示す。本具体例に係るスマートフォン１００は、筐体１１０の正面側に表示部１２０を備えている。また、スマートフォン１００は、例えば、筐体１１０の裏面側の上方部に撮像部１３０を備えている。
【０１０５】
先述した本開示の第１実施形態又は第２実施形態に係る測距装置１は、例えば、上記の構成のモバイル機器の一例であるスマートフォン１００に搭載して用いることができる。この場合、測距装置１の光源２０及び光検出部３０については、例えば図２２Ｂに示すように、撮像部１３０の近傍に配置することができる。但し、図２２Ｂに示す光源２０及び光検出部３０の配置例は、一例であって、この配置例に限られるものではない。
【０１０６】
上述したように、本具体例に係るスマートフォン１００は、本開示の第１実施形態又は第２実施形態に係る測距装置１を搭載することによって作製される。そして、本具体例に係るスマートフォン１００は、上記の測距装置１を搭載することにより、測距範囲のより広い区間に亘って、良好な距離画像（深度マップ）を取得することができるとともに、散乱光が発生してしまうような近距離に、測距対象外の被写体が存在する環境においても、測距対象の被写体の正確な測距を行うことができる。
【０１０７】
＜本開示がとることができる構成＞
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
【０１０８】
≪Ａ．測距装置≫
［Ａ−１］被写体に対して光を照射する光源、
光源からの照射光に基づく、被写体からの反射光を受光する光検出部、及び、
測距装置と被写体との間の距離に応じて露光制御を行う制御部を備える、
測距装置。
［Ａ−２］制御部は、光検出部が出力する信号値に基づいて露光制御を行う、
上記［Ａ−１］に記載の測距装置。
［Ａ−３］制御部は、光検出部が出力する現フレームの撮像データ、及び、発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を制御する、
上記［Ａ−２］に記載の測距装置。
［Ａ−４］制御部は、相対的に遠景の制御においては、指定した第１信頼値を維持するように露光制御を行う、
上記［Ａ−３］に記載の測距装置。
［Ａ−５］制御部は、相対的に近景の制御においては、指定した露光時間を維持するように露光制御を行う、
上記［Ａ−３］に記載の測距装置。
［Ａ−６］制御部は、光検出部に入射する環境光成分と、被写体からの反射光成分とを分離し、反射光成分を制御対象とする、
上記［Ａ−４］又は上記［Ａ−５］に記載の測距装置。
［Ａ−７］制御部は、光検出器が出力する画像データを基に環境光成分を推定し、反射光成分と環境光成分とを分離する、
上記［Ａ−６］に記載の測距装置。
［Ａ−８］制御部は、反射光成分のノイズ量を、光検出部が出力する信号値を参照して適応的に制御する、
上記［Ａ−２］に記載の測距装置。
［Ａ−９］光検出部の画素毎に検出した距離情報を含む現フレームの画像データを用いて距離画像情報を取得する処理を行う測距部を備える、
上記［Ａ−１］乃至上記［Ａ−８］のいずれかに記載の測距装置。
［Ａ−１０］制御部は、相対的に超近景の制御においては、指定した第２信頼値を維持するように露光制御を行う、
上記［Ａ−３］に記載の測距装置。
［Ａ−１１］超近景は、被写体までの距離が、測距対象外の被写体の存在によって散乱光の影響が発生するような近い距離である、
上記［Ａ−１０］に記載の測距装置。
【０１０９】
≪Ｂ．電子機器≫
［Ｂ−１］被写体に対して光を照射する光源、
光源からの照射光に基づく、被写体からの反射光を受光する光検出部、及び、
測距装置と被写体との間の距離に応じて露光制御を行う制御部を備える、
測距装置を有する電子機器。
［Ｂ−２］制御部は、光検出部が出力する信号値に基づいて露光制御を行う、
上記［Ｂ−１］に記載の電子機器。
［Ｂ−３］制御部は、光検出部が出力する現フレームの撮像データ、及び、発光・露光条件に基づいて、次フレームの発光・露光条件を制御する、
上記［Ｂ−２］に記載の電子機器。
［Ｂ−４］制御部は、相対的に遠景の制御においては、指定した第１信頼値を維持するように露光制御を行う、
上記［Ｂ−３］に記載の電子機器。
［Ｂ−５］制御部は、相対的に近景の制御においては、指定した露光時間を維持するように露光制御を行う、
上記［Ｂ−３］に記載の電子機器。
［Ｂ−６］制御部は、光検出部に入射する環境光成分と、被写体からの反射光成分とを分離し、反射光成分を制御対象とする、
上記［Ｂ−４］又は上記［Ｂ−５］に記載の電子機器。
［Ｂ−７］制御部は、光検出器が出力する画像データを基に環境光成分を推定し、反射光成分と環境光成分とを分離する、
上記［Ｂ−６］に記載の電子機器。
［Ｂ−８］制御部は、反射光成分のノイズ量を、光検出部が出力する信号値を参照して適応的に制御する、
上記［Ｂ−２］に記載の電子機器。
［Ｂ−９］光検出部の画素毎に検出した距離情報を含む現フレームの画像データを用いて距離画像情報を取得する処理を行う測距部を備える、
上記［Ｂ−１］乃至上記［Ｂ−８］のいずれかに記載の電子機器。
［Ｂ−１０］制御部は、相対的に超近景の制御においては、指定した第２信頼値を維持するように露光制御を行う、
上記［Ｂ−３］に記載の電子機器。
［Ｂ−１１］超近景は、被写体までの距離が、測距対象外の被写体の存在によって散乱光の影響が発生するような近い距離である、
上記［Ｂ−１０］に記載の電子機器。
【符号の説明】
【０１１０】
１・・・測距装置、１０・・・被写体（測定対象物）、２０・・・光源、３０・・・光検出部、４０・・・ＡＥ制御部、４１・・・次フレーム発光・露光条件計算部、４２・・・次フレーム発光・露光制御部、５０・・・測距部、５１・・・距離画像計算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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