(57)【要約】      （修正有）【課題】外部へ出力が弱くても感度のよいカメラを提供する。【解決手段】光源３と，光源３からの光を第１の分波光及び第２の分波光に分波する分波部５と，第１の分波光に変調を施し，変調信号を得るための第１の変調器７と，第１の変調器７により変調された変調信号を出射する出射部９と，第２の分波光に複数種類の位相シフトを与え，位相付与局所光を得る位相付与手段１１と，を有するカメラであって，カメラの外から入射する光と，位相付与局所光とを合波し，合波光を得る合波部１３と，合波光を検出する，受光部１５を有する受光素子１７と，受光素子１７が受光した合波光に基づいて，被写体の位置又は被写体とカメラとの距離を解析する解析処理部１９と，をさらに有するカメラ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（３）と，
前記光源（３）からの光を第１の分波光及び第２の分波光に分波する分波部（５）と，
第１の分波光に変調を施し，変調信号を得るための第１の変調器（７）と，
第１の変調器（７）により変調された前記変調信号を出射する出射部（９）と，
第２の分波光に複数種類の位相シフトを与え，位相付与局所光を得る位相付与手段（１１）と，
を有するカメラであって，
前記カメラの外から入射する光と，前記位相付与局所光とを合波し，合波光を得る合波部（１３）と，
前記合波光を検出する，受光部（１５）を有する受光素子（１７）と，
前記受光素子（１７）が受光した前記合波光に基づいて，被写体の位置又は被写体とカメラとの距離を解析する解析処理部（１９）と，をさらに有するカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラであって，
前記光源（３）の出射波長を変化させる周波数調整手段（２３）と，
前記周波数調整手段（２３）を制御する制御部（３５）と，をさらに有し，
前記制御部（３５）は，前記受光素子（１７）が第１の分波光と同じ周波数の光であって，閾値以上の強度の光を受光した場合に，前記周波数調整手段（２３）を制御して，前記光源（３）の出射波長を変化させる，
カメラ。
【請求項３】
請求項１に記載のカメラであって，
前記受光素子（１７）は，少なくとも１列に並べられた複数の受光素子要素（１５ａ）を含み，
前記被写体と前記カメラとの距離が，前記光源からの光のコヒーレント長より長い場合，前記複数の受光素子要素（１５ａ）からの電気信号のうち少なくとも１つにおいてデジタル信号処理により前記カメラの外から入射する光と前記位相付与局所光との同期をとって第１の同期信号を得て，
前記受光素子（１７）からの電気信号は，第１の同期信号を用いて，前記カメラの外から入射する光と前記位相付与局所光との同期をとる，カメラ。
【請求項４】
請求項２に記載のカメラであって，前記合波部の前面または受光素子の前面に帯域通過光フィルタと，前記受光素子と解析処理部の間に低域通過フィルタとをさらに有し，
前記帯域通過光フィルタの透過帯域は前記周波数調整手段による出射波長の変化幅より広く，前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は第１の分波光の変調周波数より高い，カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ＴＯＦカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許６２２８５４７号公報には，ＴＯＦカメラが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許６２２８５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＴＯＦカメラは，例えば，自動操縦車に搭載され，自動運転の際の周囲の状況を把握するために用いられる。この際，自車から出射する光が他人を失明させないように，出射光の強度を弱くすることが考えられるが，そのようにした場合ＴＯＦカメラの感度が十分でなくなる場合がある。
【０００５】
また，対向車も自車と同じＴＯＦカメラを搭載している場合，対向車からの強い光を受光すると，自車の受光素子が飽和するので，正しく周囲の状況を把握できなくなる。
さらに，単にＴＯＦカメラの感度を向上させるだけでは，太陽光などの背景光が存在する場合に受光素子が容易に飽和し，やはり正しく周囲の状況を把握できなくなる。
【０００６】
本明細書に記載される発明は，上記のいずれかの問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載される発明は，基本的には，比較的強度の強い光源からの光を分波し，微弱な成分を対象に向けて出射し，対象から反射して戻る光と，分波した光のうち強度の強い成分とを合波することで，出射光の強度が弱くても，検出器に入力される光の強度を強めることができ，それによりＴＯＦカメラの感度を高められるという知見に基づく。その発明の好ましい例は，対向車からの出射光を受光した際に，機動的に発振波長を変化させることで，受光素子が飽和する事態を防止でき，これにより正しく周囲の状況を把握することができるという知見に基づく。さらに，その発明の好ましい例は，受光素子の前面に発振波長の変化分以上を透過する帯域通過光フィルタを配置すること，および検出器の後段に電気の低域通過フィルタを配置することで，背景光による飽和や雑音の影響を低減することができるという知見に基づく。なお，発振波長を変化させた場合でも，対象に反射して戻る光の波長および分波した強度の強い光の波長は同様に変化するため，電気的な低域通過フィルタの透過特性を変化させる必要はない。
【０００８】
本明細書における最初の発明は，カメラに関する。このカメラは，光源３と，分波部５と，第１の変調器７と，出射部９と，位相付与手段１１とを有する。このカメラは，合波部１３と，受光素子１７と，解析処理部１９と，をさらに有する。このカメラは，通常のカメラ（特にＬＩＤＡＲに用いられるカメラ）が有する公知の要素を適宜有していてもよい。
【０００９】
分波部５は，光源３からの光を第１の分波光及び第２の分波光に分波するための要素である。第１の変調器７は，第１の分波光に変調を施し，変調信号を得るための要素である。出射部９は，第１の変調器７により変調された変調信号を出射するための要素である。位相付与手段１１は，第２の分波光に複数種類の位相シフトを与え，位相付与局所光を得るための要素である。
合波部１３は，カメラの外から入射する光と，位相付与局所光とを合波し，合波光を得るための要素である。受光素子１７は，合波光を検出する受光部１５を有する要素である。受光部１５は，位相付与手段１１に対応したものであることが好ましい。解析処理部１９は，受光素子１７が受光した合波光に基づいて，被写体の位置又は被写体とカメラとの距離を解析するための要素である。
【００１０】
このカメラの好ましい態様は，光源３の出射波長を変化させる周波数調整手段３３と，
周波数調整手段３３を制御する制御部３５と，をさらに有する。そして，制御部３５は，受光素子１７が第１の分波光と同じ周波数の光であって，閾値以上の強度の光を受光した場合に，周波数調整手段３３を制御して，光源３の出射波長を変化させる。
【００１１】
このカメラの好ましい態様は，受光素子１７は，少なくとも１列に並べられた複数の受光素子要素１５ａを含む。そして，このカメラは，被写体とカメラとの距離の２倍が，光源からの光のコヒーレント長より長い場合，複数の受光素子要素１５ａからの電気信号のうち少なくとも１つにおいてデジタル信号処理によりカメラの外から入射する光と位相付与局所光との同期をとって第１の同期信号を得て，受光素子１７からの電気信号は，第１の同期信号を用いて，カメラの外から入射する光と位相付与局所光との同期をとる。
【００１２】
このカメラの好ましい態様は，合波部の前面または受光素子の前面に帯域通過光フィルタと，受光素子と解析処理部の間に低域通過フィルタとをさらに有する。そして，帯域通過光フィルタの透過帯域は前記周波数調整手段による出射波長の変化幅より広く，低域通過フィルタのカットオフ周波数は分波光の変調周波数より高い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，出射光の強度が弱くても，合波部において局所光により信号増幅することで，反射光の強度を強めることができ，その結果，十分な感度を達成できる。
【００１４】
また，対向車も自車と同じＴＯＦカメラを搭載している場合であって，対向車の光源からの光周波数と，自車のＴＯＦカメラの光周波数が同じ場合は，自車の光源からの光をシフトさせることで，誤検出を抑えることができる。また，適宜フィルタを用いることで，対向車からの光の影響を抑えることができる。太陽光などの背景光が存在する場合であっても，局所光により信号強度を高め，また光フィルタを用いることで，反射光以外の成分を抑圧し，正しく周囲の状況を把握できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は，カメラを説明するための概念図である。
【図２】図２は，出射部からの出射光を説明するための概念図である
【図３】図３は，位相付与手段の例を示す位相板アレーの概念図である。
【図４】図４は，受光素子の例を示す概念図である。図４（ａ）は，出力部から出力された各変調信号が横方向の各セルに対応し，位相付与手段による複数種類の位相（又は複数の位相板領域）に対応したものが縦方向の各セルに対応する。図４（ｂ）は，４画素部分を有するＰＤアレーを含む受光素子を示す概念図である。
【図５】図５は，光源からの光の出射波長を変化させることができるカメラの構成例を示す概念図である。
【図６】図６は，このカメラのこれまで説明したものとは別の態様を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。
【００１７】
本明細書における最初の発明は，カメラに関する。このカメラは，例えば，ＬＩＤＡＲに用いられるカメラであり，ＬＩＤＡＲシステムとして機能するものであってもよい。つまり，このカメラは，理想的には，このカメラを搭載する物の外界にある対象との距離を測定でき，その結果その対象の形状を分析できるので，その対象の３次元像情報を得ることができるというものである。距離を測定して対象の情報を得るという観点から，このカメラはＴＯＦ（タイムオブフライト）カメラの一種であってもよい。このカメラは，例えば，カメラを搭載する対象の周囲にある障害物といった被写体と，対象との距離を分析できるほか，被写体の３次元的な位置関係等を把握し，被写体を分析できるものであってもよい。ＬＩＤＡＲは，光を用いたリモートセンシング技術の一つで，例えば，レーザー照射に対する散乱光を測定し，遠距離にある対象までの距離やその対象の性質を分析するものである。
【００１８】
図１は，カメラを説明するための概念図である。図１に示されるように，このカメラは，光源３と，分波部５と，第１の変調器７と，出射部９と，位相付与手段１１とを有する。このカメラは，合波部１３と，受光素子１７と，解析処理部１９と，をさらに有する。このカメラは，通常のカメラ（特にＬＩＤＡＲに用いられるカメラ）が有する公知の要素を適宜有していてもよい。
【００１９】
光源３は，公知の光源を適宜用いることができる。光源から出射される光の例は，レーザー，赤外線，可視光，超音波，及び電磁波である。光は連続光であっても，パルス光であってもよい。夜間でも測距が充分可能であるようにするために，光源としてレーザー光源を用いることが好ましい。距離検出用センサとして，ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging，あるいはLaser Imaging Detection and Ranging：ライダー）が用いられることが好ましい。ＬＩＤＡＲは，所定の距離測定領域内の２次元空間または３次元空間にレーザーを出射し，距離測定領域内の複数の測点における距離を測定する装置である。ＬＩＤＡＲは，例えば，発光部からレーザーを出射した後，物体によって反射された反射光を受光部で検出し，出射時刻と受光時刻との時間差から，受光距離を算出する。 発光部から出射されたレーザーが，距離Ｌ０だけ離れた動かない物体に当たったとすると，発光部の先端から物体表面までの距離Ｌ０の２倍に相当する距離（２Ｌ０）だけ進行して，受光部に受光される。レーザーを出射した時刻と受光した時刻とは，レーザーが上記距離（２Ｌ０）を進行するのにかかる時間Ｔ０だけずれている。すなわち，時間差が生じている。この時間差Ｔ０と，光の速度とを利用することによって，上記受光距離Ｌ０を算出することができる。  また，この算出された受光距離Ｌ０から，物体（障害物）までの距離が検出される。光源からの出射光の強度は適宜調整すればよい。
【００２０】
分波部５は，光源３からの光を第１の分波光及び第２の分波光に分波（例えば，強度分波）するための要素である。従来型ＴＯＦカメラの受光系は，対象（被写体）からの反射光の強度を直接観察する。このため，従来型ＴＯＦカメラは，極めて強い光を照射する必要があった。このため，従来型ＴＯＦカメラを用いると，例えば，歩行者が失明する恐れや，被写体が受光装置を有する場合，受光装置を破壊する恐れがあった。この明細書のカメラは，分波部５と合波部１３を有するので，放射される光の強度を抑圧でき，しかも被写体から反射して戻ってきた成分を，検出するのに十分な強度に回復できる。このため，このカメラは，検出用にカメラの外へ出射される光の強度を弱くでき，歩行者等への影響を抑えることができる。
【００２１】
分波部５の例は，フォトカプラである。第１の分波光及び第２の分波光の強度比の例は，１：１０００〜１：２であり，１：５００〜１：５でもよいし，１：１００〜１：５でもよいし，１：１００〜１：１０でもよいし，１：５０〜１：５でもよい。いずれにせよ，第１の分波光の方が，第２の分波光よりも光強度が弱いものが好ましい。第１の分波光の光強度は，例えば，ヒトの目に照射されても安全性を損なわない程度の強度であることが好ましい。
【００２２】
第１の変調器７は，第１の分波光に変調を施し，変調信号を得るための要素である。変調器７の例は，強度変調器，及び位相変調器である。これらの中では強度変調器が好ましく，強度変調器として，マッハツェンダー型導波路を有するものが好ましい。カメラが変調器を有するので，第１の分波光を連続的に出射しても，どのタイミングで出射した光であるかを的確に把握できる。
【００２３】
図２は，出射部からの出射光を説明するための概念図である。出射部からの出射光は，第１の変調器における変調を反映したものである。図２上部に示される例では，出射光は３次元位置情報を得ようとする対象領域の上下方向全体をカバーできるように縦に拡がり、横方向には当該対象領域の左右方向に要求される位置分解能を満たすように細く絞られた、
扇型の細長い形状をしており、その出射方向が時間とともに左右方向に走査されて対象領域の上下左右全体を照射するように構成されている。図２下部に示される例は時間的なダイアグラムを表している。太い実線は上下方向に拡がった扇状のビームを左右方向にステップ状に走査するために出射部９の位相制御部分に加えられる信号である。細い実線21は、上下方向に拡がった扇状のビームが第１の変調器によって変調された様子を表している。扇状のビームが特定の方向を照射している時間（図２下部に示される例ではTOF信号処理時間：約10μs）内で少なくとも1周期以上（図２の例では３）の変調された出射光が対象に送信され、カメラから対象領域までの距離を測定する。その後、扇状のビームの左右の照射方向を少し変化させ、上記と同様に変調された光を送信して対象領域までの距離を測定する。なお、以上の出射方向制御だけでは対象領域の上下方向は識別できないが、それは図１の受光素子１７を上下方向に要求される位置分解能を満たすだけ並べ並列に信号処理することで識別する。以上の動作を繰り返すことで、画像取得時間（図２の例では〜1ms）後には対象領域の３次元的な位置情報を取得することができる。
【００２４】
出射部９は，第１の変調器７により変調された変調信号を出射するための要素である。図１に示される通り，出射部９は，第１の変調器７から出力された変調信号が複数に分波され，その結果複数の方向に複数の変調信号が出射されるようにされているものが好ましい。出射部９の例は，基板と，基板上に設けられ変調信号が入射する入射部と，入射部と接続された第１の導波路と，第１の導波路の光を複数の導波路に分岐する分岐部と、複数の導波路を伝搬する光の相対的な位相を制御する位相制御部を有するものである。そのような位相制御部の例は，電気光学効果を有するＬＮ（ニオブ酸リチウム）基板上に設けられた光導波路やＥＯポリマーで作製された光導波路である。これら以外では，電子密度によって位相を制御できるＩｎＰ光導波路や，超小型ヒーターによる熱光学効果で位相を制御できるＳｉ光道波路やＳｉＯ２光導波路を用いることができる。出射部９から出射される光２１は，コヒーレント光であることが好ましい。コヒーレント光であれば，比較的光強度が弱くても，長距離（例えばカメラから１０ｍ以上１００ｍ以下）の対象まで観測できることとなる。さらに，コヒーレント光を用いれば，局所光と強め合うことで信号増強効果を得られやすくなる。出射部９は，さらに位相制御部を有していてもよい。出射部９が位相制御部を有すれば，複数の出射光ごとに位相変調を行うことができることとなる。
【００２５】
位相付与手段１１は，第２の分波光に複数種類の位相シフトを与え，位相付与局所光を得るための要素である。図３は，位相付与手段の例を示す位相板アレーの概念図である。図３に示されるように，位相付与手段１１の例は，複数種類の位相板領域を有する。複数の位相板領域により，領域ごとに異なる位相を透過光に付与できる。このため第２の分波光の領域ごとに異なる種類の位相シフトを与えることができ，この結果複数種類の位相を有する第２の分波光を得ることができる。複数種類は２種類以上（例えば４種類）であれば，特に限定されない。図３の例では，ある部分を基準として（この部分を０°とする），９０°，１８０°，及び２７０°位相がずれる部分を有している。このような位相付与手段１１は，例えば，空気と異なる屈折率を有する基板であって，領域ごとに厚みが異なるものを用いればよい。また，自己クローニング技術といった位相板の作成技術を用いて，複数の位相板部分を有するものを作成してもよい。第２の分波光は，例えば，局所光（ＬＯ）として用いられる。位相付与手段１１が複数の位相差を与えることができるので，例えば４測定値を用いて，出射光を受光との位相ずれ（位相変動），振幅変動，及び外光オフセットを求めることができることとなる。位相付与手段１１は，複数の位相変調器を有するもの（複数の第２の位相変調器を有するもの）によっても実現できる。例えば，第２の分波光を分波し，それぞれの分波光に対し，位相変調を行うことで，第２の分波光に複数種類の位相シフトを与えることができる。
【００２６】
合波部１３は，カメラの外から入射する光と，位相付与局所光とを合波し，合波光を得るための要素である。カメラの外から入射する光２５には，第１の分波光に由来する変調信号が，対象２３にあたって反射した光が含まれている場合がある。すると，その成分が，位相付与局所光と強め合うので，第１の分波光や変調信号の強度が弱くても，反射光を十分に検出できる。
【００２７】
合波部１３の前（合波部１３とカメラの外との間）には，反射光（又は第１の分波光，又は第１の分波光に由来する変調信号）を通し，他の光の強度を抑圧するための光フィルタ３１が設けられていてもよい。光フィルタ３１は，合波部１３と受光素子１７との間に存在してもよい。そのような光フィルタの例は，帯域通過光フィルタ，バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。本発明のカメラは，第１の分波光やその変調信号の周波数が分かっており，反射光の周波数も推測できるので，それらの光（第１の分波光，その変調信号，及び反射光のいずれか又は2つ以上）の周波数帯を透過し，それ以外の周波数領域に属する光の強度を抑圧するような光フィルタを適宜採用すればよい。光フィルタの透過帯域幅が広すぎると光フィルタが機能しなくなり，一方，光フィルタの透過帯域幅が狭すぎると，干渉を避けるために，光源からの光の周波数を変化させた際の観測を行いにくくなる。このような観点から，光フィルタの透過帯域幅は，波長範囲で１ｎｍ以上１００ｎｍ以下でもよいし，２ｎｍ以上５０ｎｍ以下でもよいし，５ｎｍ以上２０ｎｍ以下でもよい。
【００２８】
受光素子１７は，合波光を検出する要素である。そして，受光素子は，受光部１５を有する。位相付与手段１１に対応した受光部の例は，位相付与手段１１のそれぞれの位相板領域に対応した受光部である。具体的な例は，位相付与手段１１が複数種類の位相を与える部分（位相板領域）を有しており，そのそれぞれの部位に対応した受光素子が存在する。受光部の例はＰＤ（フォトダイオード）である。図１の例では，合波光が，ＰＤアレーによりホモダイン検波される。
【００２９】
図４は，受光素子の例を示す概念図である。図４（ａ）は，出力部から出力された各変調信号が横方向の各セルに対応し，位相付与手段のよる複数種類の位相（又は複数の位相板領域）に対応したものが縦方向の各セルに対応する。図４（ｂ）は，４画素部分を有するＰＤアレーを含む受光素子を示す概念図である。
【００３０】
解析処理部１９は，受光素子１７が受光した合波光に基づいて，被写体の位置又は被写体とカメラとの距離を解析するための要素である。例えば，ＰＤアレー出力の４画素分が，出力画像における1画素に対応し，位相付与手段１１の０°及び１８０°の位相板領域に対応する画素出力が同相成分Ｉ，位相付与手段１１の９０°及び２７０°の位相板領域に対応する画素出力が直交成分Ｑの出力となる。同相成分と直交成分の2乗和（Ｉ２＋Ｑ２）は，受光強度となる。間接ＴＯＦやLＩＤＥＲと同様の信号処理を行うことで，受光した強度変調光における位相のズレを検出し，それにより対象との距離を求めることができる。
【００３１】
受光素子と解析処理部の間に低域通過フィルタを設けてもよい。例えば，他のＴＯＦカメラ由来の光を受光した場合，帯域通過光フィルタにより抑圧されない周波数範囲において光源３からの光の周波数を変化させることにより，他のＴＯＦカメラ由来の光を低域通過フィルタにより除去することができる。
【００３２】
このカメラの好ましい態様は，光源３の出射波長を変化させる周波数調整手段３３と，
周波数調整手段３３を制御する制御部３５と，をさらに有する。そして，制御部３５は，受光素子１７が第１の分波光と同じ周波数の光であって，閾値以上の強度の光を受光した場合に，周波数調整手段３３を制御して，光源３の出射波長を変化させる。図５は，光源からの光の出射波長を変化させることができるカメラの構成例を示す概念図である。この例では，例えば，外部から，このカメラと同様の光源を有しているシステムが近づいたとする。すると，対象２３から反射する光に比べて圧倒的に強い光が，そのシステムから放射されることとなる。この場合，制御部３５は，解析処理部１９から閾値を超える光強度が観測されたという情報を受け取る。そして，制御部３５は，周波数調整手段３３を用いて光源３から出射される光の波長を変化させる。すると，合波部１３で強め合う光成分の波長（周波数）が変化するので，対向するシステムに由来するノイズを軽減できることとなる。
【００３３】
このカメラの好ましい態様は，受光素子１７は，少なくとも１列に並べられた複数の受光素子要素１５ａを含む。複数の受光素子要素１５ａの例は，ＰＤアレーである。そして，このカメラは，被写体とカメラとの距離の２倍が，光源からの光のコヒーレント長より長い場合，複数の受光素子要素１５ａからの電気信号のうち少なくとも１つにおいてデジタル信号処理によりカメラの外から入射する光（反射光）と位相付与局所光との同期をとって第１の同期信号を得て，受光素子１７からの電気信号は，第１の同期信号を用いて，カメラの外から入射する光と位相付与局所光との同期をとる。
【００３４】
このカメラの好ましい態様は，合波部の前面または受光素子の前面に帯域通過光フィルタと，受光素子と解析処理部の間に低域通過フィルタとをさらに有する。そして，帯域通過光フィルタの透過帯域は周波数調整手段による出射波長の変化幅より広く，低域通過フィルタのカットオフ周波数は第１の分波光の変調周波数より高い。
【００３５】
このカメラの好ましい態様は，位相付与手段１１及び合波部１３（又はさらに光源３，分波部５，及び第１の変調器７）が１つの筐体内に存在するものである。これらの要素が筐体内にあれば，光源３からの光が漏れ出す事態や外部からの光が侵入する事態を軽減できる。
【００３６】
図６は，このカメラのこれまで説明したものとは別の態様を示す概念図である。図６の例では，光フィルタ３１を経た第２の分波光と，光フィルタ３１を経たカメラの外からの光（場合によって対象２３から反射した光を含む）が，位相付与手段１１上において，複数種類の位相差を付与されるとともに，合波される。この場合，位相付与手段１１が合波部１３を兼ねることとなる。
【００３７】
次に，カメラの動作例を説明する。光源３からレーザー光が出射される。光源３からの光は，分波部５において，第１の分波光及び第２の分波光に分波される。この際，第１の分波光の強度は，第２の分波光の強度より小さくて良い。第１の変調器は，第１の分波光に変調を施し，変調信号を得る。第１の変調器は，例えば，強度変調信号を得ればよい。出射部９では，強度変調信号が，複数の経路に分波され，複数方向へ出射される。
【００３８】
分波部５において，分波された第２の分波光は，位相付与手段１１において，その空間位置に応じて複数種類の位相シフトを与えられる。位相シフトの例は，基準（０°），９０°，１８０°，及び２７０°である。このようにして位相付与局所光が得られる。
【００３９】
強度変調光が，対象にあたって反射する。その反射光と位相付与局所光とが，合波部１３において合波される。合波部には，反射光以外にもカメラの外からの光も入射する。しかしながら，反射光が，位相付与局所光との関係で強められるので，反射光以外の影響を軽減できる。もっとも，先に説明した通り，反射光以外の光を抑圧するために光フィルタが設けられ，光フィルタを経たカメラの外からの光が合波部に入射するようにしてもよい。
【００４０】
このカメラの好ましい例は，出射部９がその高さ及び方向のいずれか又は両方を掃引できるものである。例えば，出射部９がその高さを掃引できれば，被写体である対象物の３次元的構造を得ることができる。すると，このカメラを用いて，カメラを搭載した対象の周囲にある物体についての３次元距離画像を得ることができることとなる。
【００４１】
合波部で合波された光は，受光素子１７により受光され，解析処理部１９により解析され，対象である被写体の位置又は被写体とカメラとの距離が解析される。このカメラを用いれば，極めて速い速度で被写体の位置等を検出できる。このカメラは，例えば，テニス，ゴルフ，ランニング，歩行，水泳といった運動解析に用いることができる。また，このカメラは，車載カメラとして用いることで，自動運転に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は，電気機器の産業分野において利用されうる。
【符号の説明】
【００４３】
３  光源
５  分波部
７  第１の変調器
９  出射部
１１  位相付与手段
１３  合波部
１５  受光部
１７  受光素子
１９  解析処理部
【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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