(57)【要約】【課題】高速処理が可能な距離画像生成装置を提供する。【解決手段】対象空間に光を照射する発光源と、前記発光源から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する光電変換素子と前記変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部との組み合わせからなる複数の画素を含む撮像素子と、前記複数の画素から前記蓄積された電荷を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段により読み出された電荷に基づいて、画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、前記対象空間内の対象物との距離が近づいたか否かを判定する判定手段と、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引く間引き手段と、を備え、前記間引き手段は、前記判定手段により前記対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定された場合に、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする。【選択図】  図４
2010074362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象空間に光を照射する発光源と、
前記発光源から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する光電変換素子と前記変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部との組み合わせからなる複数の画素を含む撮像素子と、
前記複数の画素から前記蓄積された電荷を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により読み出された電荷に基づいて、画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、
前記対象空間内の対象物との距離が近づいたか否かを判定する判定手段と、
前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引く間引き手段と、を備え、
前記間引き手段は、前記判定手段により前記対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定された場合に、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする距離画像生成装置。
【請求項２】
前記間引き手段は、第１パルス幅のパルス及び前記第１パルス幅より短い第２パルス幅のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする請求項１に記載の距離画像生成装置。
【請求項３】
前記距離画像生成部により生成された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲ごとにカウントするカウント手段と、
前記カウント手段によりカウントされた特定の距離範囲に属する画素の個数と閾値とを比較する比較手段と、をさらに備え、
前記判定手段は、前記特定の距離範囲に属する画素の個数が閾値を超えた場合に、前記対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の距離画像生成装置。
【請求項４】
前記間引き手段は、前記複数の画素、前記複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群、又は、前記複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群以外の画素から、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の距離画像生成装置。
【請求項５】
前記距離画像生成手段により生成された距離画像に含まれる特定の対象物の大きさを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記特定の対象物の大きさと形状データベースとを照合する照合手段と、をさらに備え、
前記間引き手段は、前記検出手段により検出された前記特定の対象物が前記形状データベースに登録されている場合に、前記複数の画素のうち前記特定の対象物に対応する画素群から、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の距離画像生成装置。
【請求項６】
前記距離画像生成手段により生成された距離画像に含まれる特定の対象物について、次のタイミングで生成される距離画像中の当該特定の対象物の境界線に対応する画素を推定する推定手段をさらに備え、
前記間引き手段は、前記推定手段により推定された前記次のタイミングで生成される距離画像中の特定の対象物の境界線に対応する画素以外の画素から、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の距離画像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離画像生成装置に係り、特に高速処理が可能な距離画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、距離画像センサ（ＣＣＤタイプやＣＭＯＳタイプがある）を用いていわゆる距離画像を生成する装置が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の距離画像生成装置は、所定の発光周波数で強度変調された光を空間に放射する発光源、発光源が放射した光の反射光を受光し受光強度に対応する信号レベルの受光信号を出力する複数個の光電変換部を備える距離画像センサとしてのイメージセンサ等を備えている。
【０００４】
特許文献１に記載の距離画像生成装置においては、変調周期内に反射光を受光して電荷に変換し、この変換した電荷に基づいて所定演算を行うことにより、変調光と反射光との位相差を算出し、距離画像を生成している。
【特許文献１】特開２００４−３２６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１においては、全画素が常に読み出し対象とされているため、情報量が多く、相当の処理時間を要するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高速処理が可能な距離画像生成装置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】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、対象空間に光を照射する発光源と、前記発光源から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する光電変換素子と前記変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部との組み合わせからなる複数の画素を含む撮像素子と、前記複数の画素から前記蓄積された電荷を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段により読み出された電荷に基づいて、画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、前記対象空間内の対象物との距離が近づいたか否かを判定する判定手段と、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引く間引き手段と、を備え、前記間引き手段は、前記判定手段により前記対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定された場合に、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定された場合に、読み出し手段により読み出し対象とされる画素が間引かれるため、全画素が常に読み出し対象とされる場合と比べ、情報量を減らすことが可能となり、処理の高速化が可能となる。
【０００９】
例えば、距離画像センサ（例えば、１万画素、１５ｆｐｓ）の全画素を読み出し対象とする場合、時速１００ｋｍ（２７．８ｍ／秒）で移動する周囲環境の物体については、約１．８５ｍごとにしか検出できないが、読み出し対象とする画素を３／４間引くとすれば、約０．４６ｍごとに検出することが可能となる（距離画像を用いた検出速度の向上）。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明によれば、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定された場合にのみ、読み出し対象とされる画素が間引かれ、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定されない場合（例えば、対象物が遠方に存在する場合）には、読み出し対象とされる画素が間引かれない。このため、遠方に存在する対象物に対応する画素が間引かれ、当該対象物を認識できなくなることを防止することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記間引き手段は、第１パルス幅のパルス及び前記第１パルス幅より短い第２パルス幅のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、第１パルス幅のパルス及び前記第１パルス幅より短い第２パルス幅のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて間引くため、第１パルス幅のパルス及び第２パルス幅のパルスを適宜に組み合わせることで、読み出し対象とされる画素を各種の間引きパターンで間引くことが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記距離画像生成部により生成された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲ごとにカウントするカウント手段と、前記カウント手段によりカウントされた特定の距離範囲に属する画素の個数と閾値とを比較する比較手段と、をさらに備え、前記判定手段は、前記特定の距離範囲に属する画素の個数が閾値を超えた場合に、前記対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、周囲環境の個々の対象物に着目することなく、特定の距離範囲に属する画素の個数が閾値を超えた場合に、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定するため、周囲環境の個々の対象物ごとに距離を算出するのと比べ、処理の高速化が可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記間引き手段は、前記複数の画素、前記複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群、又は、前記複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群以外の画素から、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、複数の画素（全画素）、複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群、又は、複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くことが可能となる。
【００１７】
例えば、本発明の距離画像生成装置を車両等の移動体に搭載し、街中を比較的遅い速度で走行する場合には、複数の画素のうち特定の対象物（例えば、バス、人、木）に対応する画素群から、読み出し対象とされる画素を間引くようにするのが好ましい。このようにすれば、特定の対象物（例えば、バス、人、木）に対応する画素群の周囲の変化に注意を向けることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の距離画像生成装置を車両等の移動体に搭載し、高速道路を走る場合には、複数の画素のうち特定の対象物（例えば、バス、人、木）に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くようにするのが好ましい。このようにすれば、特定の対象物（例えば、バス、人、木）に対応する画素群の変化に注意を向けることが可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記距離画像生成手段により生成された距離画像に含まれる特定の対象物の大きさを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記特定の対象物の大きさと形状データベースとを照合する照合手段と、をさらに備え、前記間引き手段は、前記検出手段により検出された前記特定の対象物が前記形状データベースに登録されている場合に、前記複数の画素のうち前記特定の対象物に対応する画素群から、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、形状データベースを用いているため、複数の画素のうち特定の対象物（例えば、バス、人、木）をより正確に認識することが可能となり、当該認識された特定の対象物に対応する画素群（例えば、バス、人、木）から、読み出し対象とされる画素を間引くことが可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記距離画像生成手段により生成された距離画像に含まれる特定の対象物について、次のタイミングで生成される距離画像中の当該特定の対象物の境界線に対応する画素を推定する推定手段をさらに備え、前記間引き手段は、前記推定手段により推定された前記次のタイミングで生成される距離画像中の特定の対象物の境界線に対応する画素以外の画素から、前記読み出し手段により読み出し対象とされる画素を間引くことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、推定手段により推定された次のタイミングで生成される距離画像中の特定の対象物の境界線に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くため、例えば、特定の対象物がトラック等の車両である場合、当該車両の境界線に対応する画素は間引かれることなく常に読み出し対象とされる。このため、当該車両の影から突然現れる二輪車等を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高速処理が可能な距離画像生成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔第一実施形態〕
以下、本発明の一実施形態である距離画像生成装置について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
〔距離画像生成装置の構成〕
まず、本実施形態の距離画像生成装置の構成について説明する。
【００２６】
図１、図４は、本実施形態の距離画像生成装置のブロック図である。
【００２７】
距離画像生成装置１は、図１に示すように、光飛行時間型距離画像センサ１０（以下、距離画像センサ１０という）を備えている。距離画像センサ１０は、光源１１、撮像素子１５、制御部１６、距離画像生成部１７、通常画像生成部１８等を備えている。
【００２８】
光源１１は、対象空間に基準周波数ｆｓの光（例えば、正弦波もしくは矩形波等で高速に変調させた赤外光もしくは可視光）を照射する光源であり、ＬＥＤやレーザー等の高速変調が可能なデバイスが用いられる。
【００２９】
撮像素子１５は、ＸＹアドレス方式のＣＭＯＳ型の撮像素子であって、光源１１から照射され対象空間内の対象物（例えば、図７中のバス、人、木）で反射した反射光を受光して電荷に変換する光電変換素子と前記変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部との組み合わせからなる複数の画素を含んでいる（いずれも図示せず）。具体的には、撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光１４を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子、この光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部（本実施形態では四つの電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を例示。以下、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、数式において用いた場合、該電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に蓄積された電荷量を表す）、及び、光源１１の変調に同期して、光電変換素子により変換された電荷を複数の電荷蓄積部に振り分ける手段等を備えている（いずれも図示せず）。
【００３０】
制御部１６は、光源１１と撮像素子１５を同期制御する。撮像素子１５は、基準周波数ｆｓに基づいて電荷振り分けを行う。具体的には、撮像素子１５は、図２に示すように、制御部１６から供給されるゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、基準周波数ｆｓに同期した時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４ごとに、ゲートを開閉し、光電変換素子により変換された電荷を、電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分ける。撮像素子１５は、時間Ｔ１〜Ｔ４のサイクルを数千〜数十万回繰り返すことで、一枚の画像を取得する。この一枚の画像を取得する時間のことを、１フレームという。なお、電荷蓄積部は、四つに限定されない。二つ以上の電荷蓄積部であれば、同様に適用することが可能である。
【００３１】
距離画像生成部１７は、上記のように振り分けられた電荷（電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に蓄積された電荷）に基づいて所定演算（後述の式１を用いる）を行い、画素値が測距対象物までの距離値である距離画像を生成する。距離画像は、２次元（ＸＹ方向）の位置情報に加え、その画素の距離情報も含んだ３次元（ＸＹＺ方向）情報となる。距離画像によれば、通常画像では輝度値の変化が少なくエッジ検出等で特徴量を抽出することができない場合であっても、距離情報により対象物の形状を検出することが可能となる。
【００３２】
通常画像生成部１８は、上記のように振り分けられた電荷（電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に蓄積された電荷）に基づいて所定演算（後述の式２を用いる）を行い、画素値が輝度値である通常画像を生成する。
【００３３】
以上のように、本実施形態では、一つの撮像素子１５を用いて距離画像及び通常画像の両方を取得できるようになっている。
【００３４】
〔距離画像を生成する原理〕
次に、距離画像を生成する原理について説明する。
【００３５】
図３は、距離画像を生成する原理を説明するための図である。図３中、正弦波２１は光源１１から照射された基準周波数ｆｓの光を表しており、正弦波２２は撮像素子１５への入射光を表している。正弦波２１と正弦波２２との位相差φは、光源１１から照射された基準周波数ｆｓの光の測距対象物までの飛行時間によって生じる遅延を表している。
【００３６】
図３では、光源１１からの照射光の一周期を四つの期間に分けて四つの電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に電荷を振り分けている。それぞれの期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、それぞれの期間に蓄積する電荷量をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とすると、位相差φは、次の式で表される。
【００３７】
【数１】
2010074362.tif 000003
【００３８】
光の速度は既知であるから、この位相差φを求めることで測距対象物までの距離が求まり、画素値が距離値である距離画像を生成することが可能となる。例えば、光源１１を１０ＭＨｚで変調させた場合、発光側から往復で１５ｍまでの距離を計測することが可能である。
【００３９】
なお、一般的な画像データ（通常画像）として用いる電荷量平均Ａは、次の式で表される。
【００４０】
【数２】
2010074362.tif 000004
【００４１】
また、測距対象物で反射した変調光成分の振幅量Ｂは、次の式で表される。
【００４２】
【数３】
2010074362.tif 000005
【００４３】
一般的に発光源の変調周波数は数十ＭＨｚであり、よって変調の１周期は数十ｎｓ程度である。そのため、距離画像を得るためには数百〜数十万周期の電荷蓄積時間を要する。
【００４４】
〔間引きの原理〕
次に、間引きの原理について説明する。
【００４５】
図４、図５は、読み出し対象とされる画素（検出画素）を間引く間引き処理を説明するための図である。
【００４６】
図５（ｂ）は、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンの例である。このパルス列が図４に示す水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給され画素が選択されると、第１パルス幅Ｈ１のパルスによって選択された画素から電荷が読み出される（第２パルス幅Ｈ２は第１パルス幅Ｈ１より短いため、第２パルス幅Ｈ２のパルスによって選択された画素から電荷は読み出されない）。
【００４７】
この第１パルス幅Ｈ１のパルス及び第２パルス幅Ｈ２のパルスを適宜に組み合わせることで、例えば、図１０〜図１２、図１４、図１６、図１９、図２１に示す間引きパターンに対応するパルス列を作成することが可能となる。各図中、■は検出対象の画素（電荷が読み出される画素）を表しており、■以外の空白は電荷が読み出されない画素（検出対象とされず、間引かれる画素）を表している。
【００４８】
図１０は全画素から市松模様状に間引くパターンであり、図１１は全画素から一列おきに間引くパターンであり、図１２は全画素から一行おきに間引くパターンであり、図１４（ａ）は距離画像に写し込まれた等距離部分から市松模様状に間引くパターンであり、図１４（ｂ）は距離画像に写し込まれた等距離部分以外の部分から市松模様状に間引くパターンであり、図１６（ａ）は距離画像に写し込まれた等距離部分からほとんどを間引くパターンであり、図１６（ｂ）は距離画像に写し込まれた等距離部分以外の部分を全て間引くパターンであり、図１９（ａ）は距離画像に写し込まれ、特定の対象物（例えば、図７中のバス、人、木）と認識された部分からほとんどを間引くパターンであり、図１９（ｂ）は距離画像に写し込まれ、特定の対象物（例えば、図７中のバス、人、木）と認識された部分以外の部分を全て間引くパターンであり、図２１（ａ）は距離画像に写し込まれ、特定の対象物と認識された部分の境界部分は間引かずに、それ以外の部分から市松模様状に間引くパターンであり、図２１（ｂ）は距離画像に写し込まれ、特定の対象物と認識された部分の境界部分は間引かずに、それ以外の部分を全て間引くパターンである。
【００４９】
上記のように、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンを用いることで、読み出し対象とされる画素（検出画素）を間引く間引き処理を行うことが可能となる。
【００５０】
〔距離画像生成装置１の動作例１〕
次に、上記構成の距離画像生成装置１の動作例１について図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図６は、距離画像生成装置１の動作例１を説明するためのフローチャートである。以下の処理は、主に、制御部１６又はこれとは別に設けられた制御部（図示せず）等が行う。
【００５２】
まず、距離画像生成装置１は、撮像素子１５で周囲環境を撮像し、距離画像（距離データ）を取得する処理を行う（ステップＳ１）。具体的には、次の処理を行う。
【００５３】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【００５４】
次に、距離画像生成装置１は、全画素から電荷を読み出す処理を行う。具体的には、次の処理を行う。
【００５５】
距離画像生成部１７は、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給される第１パルス幅Ｈ１のパルス列（図５（ａ）参照）によって画素を逐次選択し、当該選択された画素から電荷を読み出す。
【００５６】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。図８（ａ）は時間ｔ−ｄｔに生成された距離画像の例であり、図８（ｂ）は時間ｔに生成された距離画像の例である。
【００５７】
次に、距離画像生成装置１は、ステップＳ１で取得した距離画像内に近距離の信号が閾値以上存在するか否か、すなわち、対象空間内の対象物（例えば、図７中のバス、人、木）との距離が近づいたか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、次の処理を行う。
【００５８】
距離画像生成装置１は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ステップＳ１で取得された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲Ａ１〜Ａ２、Ａ２〜Ａ３、Ａ３〜Ａ４、Ａ４〜Ａ５、Ａ５〜Ａ６ごとにカウントする。
【００５９】
次に、比較部２２は、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数と閾値とを比較する。この比較の結果、図９（ｂ）に示すように、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定し、予め定められた間引きパターン（例えば、図１０、図１１又は図１２に示す間引きパターン）を用いて、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く間引き処理を行う。具体的には、次の処理を行う。
【００６０】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【００６１】
次に、距離画像生成部１７は、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び前記第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターン（例えば、図１０、図１１、図１２に示す間引きパターン）に基づいて、複数の画素（全画素）から、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く。すなわち、距離画像生成部１７は、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給されるパルス列（例えば、図１０、図１１又は図１２に示す間引きパターンに対応するパルス列）によって画素を逐次選択し、第１パルス幅Ｈ１のパルスによって選択された画素から電荷を読み出す（第２パルス幅Ｈ２のパルスによって選択された画素から電荷は読み出されない）。
【００６２】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。
【００６３】
以上説明したように、本動作例１によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合に（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、読み出し対象とされる画素が間引かれるため（ステップＳ３）、全画素が常に読み出し対象とされる場合と比べ、情報量を減らすことが可能となり、処理の高速化が可能となる。
【００６４】
例えば、距離画像センサ（例えば、１万画素、１５ｆｐｓ）の全画素を読み出し対象とする場合、時速１００ｋｍ（２７．８ｍ／秒）で移動する周囲環境の物体については、約１．８５ｍごとにしか検出できないが、読み出し対象とする画素を３／４間引くとすれば、約０．４６ｍごとに検出することが可能となる（距離画像を用いた検出速度の向上）。
【００６５】
また、本動作例１によれば、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて間引くため（ステップＳ３）、第１パルス幅のパルス及び第２パルス幅のパルスを適宜に組み合わせることで、読み出し対象とされる画素を各種の間引きパターン（例えば、図１０、図１１、図１２に示す間引きパターン）で間引くことが可能となる。
【００６６】
また、本動作例１によれば、周囲環境の個々の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）に着目することなく、ステップＳ１で生成された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲ごとにカウントし、特定の距離範囲（例えば、Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合に（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定するため、周囲環境の個々の対象物ごとに距離を算出するのと比べ、処理の高速化が可能となる。
【００６７】
また、本動作例１によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）にのみ、読み出し対象とされる画素が間引かれ、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定されない場合（例えば、対象物が遠方に存在する場合）には、読み出し対象とされる画素が間引かれない。このため、遠方に存在する対象物に対応する画素が間引かれ、当該対象物を認識できなくなることを防止することが可能となる。
【００６８】
〔距離画像生成装置１の動作例２〕
次に、上記構成の距離画像生成装置１の動作例２について図面を参照しながら説明する。
【００６９】
図１３は、距離画像生成装置１の動作例２を説明するためのフローチャートである。以下の処理は、主に、制御部１６又はこれとは別に設けられた制御部（図示せず）等が行う。
【００７０】
まず、距離画像生成装置１は、撮像素子１５で周囲環境を撮像し、距離画像（距離データ）を取得する処理を行う（ステップＳ１０）。具体的には、次の処理を行う。
【００７１】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【００７２】
次に、距離画像生成装置１は、全画素から電荷を読み出す処理を行う。具体的には、次の処理を行う。
【００７３】
距離画像生成部１７は、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給される第１パルス幅Ｈ１のパルス列（図５（ａ）参照）によって画素を逐次選択し、当該選択された画素から電荷を読み出す。
【００７４】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。図８（ａ）は時間ｔ−ｄｔに生成された距離画像の例であり、図８（ｂ）は時間ｔに生成された距離画像の例である。
【００７５】
次に、距離画像生成装置１は、ステップＳ１で取得した距離画像内に近距離の信号が閾値以上存在するか否か、すなわち、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、次の処理を行う。
【００７６】
距離画像生成装置１は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ステップＳ１０で取得された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲Ａ１〜Ａ２、Ａ２〜Ａ３、Ａ３〜Ａ４、Ａ４〜Ａ５、Ａ５〜Ａ６ごとにカウントする。
【００７７】
次に、比較部２２は、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数と閾値とを比較する。この比較の結果、図９（ｂ）に示すように、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、ステップＳ１０で取得された距離画像中に等距離の信号が閾値以上連続して存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００７８】
この判定の結果、等距離の信号が閾値以上連続して存在すると判定された場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、間引きパターン（例えば、図１４（ａ）又は図１４（ｂ）に示す間引きパターン）を生成し、当該間引きパターンを用いて、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く間引き処理を行う（ステップＳ１３）。具体的には、次の処理を行う。
【００７９】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【００８０】
次に、距離画像生成部１７は、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び前記第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターン（例えば、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示す間引きパターン）に基づいて、ステップＳ１２で等距離と判定された画素群又は等距離と判定された画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く。すなわち、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給されるパルス列（例えば、図１４（ａ）又は図１４（ｂ）に示す間引きパターンに対応するパルス列）によって画素を逐次選択し、第１パルス幅Ｈ１のパルスによって選択された画素から電荷を読み出す（第２パルス幅Ｈ２のパルスによって選択された画素から電荷は読み出されない）。
【００８１】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。
【００８２】
以上説明したように、本動作例２によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合に（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、読み出し対象とされる画素が間引かれるため（ステップＳ１３）、全画素が常に読み出し対象とされる場合と比べ、情報量を減らすことが可能となり、処理の高速化が可能となる。
【００８３】
例えば、距離画像センサ（例えば、１万画素、１５ｆｐｓ）の全画素を読み出し対象とする場合、時速１００ｋｍ（２７．８ｍ／秒）で移動する周囲環境の物体については、約１．８５ｍごとにしか検出できないが、読み出し対象とする画素を３／４間引くとすれば、約０．４６ｍごとに検出することが可能となる（距離画像を用いた検出速度の向上）。
【００８４】
また、本動作例２によれば、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて間引くため（ステップＳ１３）、第１パルス幅のパルス及び第２パルス幅のパルスを適宜に組み合わせることで、読み出し対象とされる画素を各種の間引きパターン（図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１６（ａ）、図１６（ｂ）等）で間引くことが可能となる。
【００８５】
また、本動作例２によれば、周囲環境の個々の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）に着目することなく、ステップＳ１０で生成された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲ごとにカウントし、特定の距離範囲（例えば、Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合に（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定するため、周囲環境の個々の対象物ごとに距離を算出するのと比べ、処理の高速化が可能となる。
【００８６】
また、本動作例２によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にのみ、読み出し対象とされる画素が間引かれ、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定されない場合（例えば、対象物が遠方に存在する場合）には、読み出し対象とされる画素が間引かれない。このため、遠方に存在する対象物に対応する画素が間引かれ、当該対象物を認識できなくなることを防止することが可能となる。
【００８７】
また、本動作例２によれば、特定の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）に対応する画素群、又は、複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くことが可能となる（図１４（ａ）、図１４（ｂ）参照）。
【００８８】
例えば、距離画像生成装置１を車両等の移動体に搭載し、街中を比較的遅い速度で走行する場合には、図１４（ａ）に示す間引きパターンを用いて、特定の対象物（例えば、図８に示すバス、人、木）に対応する画素群から、読み出し対象とされる画素を間引くのが好ましい。このようにすれば、特定の対象物（例えば、図８に示すバス、人、木）に対応する画素群の周囲の変化に注意を向けることが可能となる。
【００８９】
また、例えば、距離画像生成装置１を車両等の移動体に搭載し、高速道路を走る場合には、図１４（ｂ）に示す間引きパターンを用いて、複数の画素のうち特定の対象物（例えば、図８に示すバス、人、木）に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くのが好ましい。このようにすれば、特定の対象物（例えば、バス、人、木）に対応する画素群の変化に注意を向けることが可能となる。
【００９０】
なお、本動作例２は、図１５に示すように、ステップＳ１１を削除しても実施可能である。
【００９１】
〔距離画像生成装置１の動作例３〕
次に、上記構成の距離画像生成装置１の動作例３について図面を参照しながら説明する。
【００９２】
図１７は、距離画像生成装置１の動作例３を説明するためのフローチャートである。以下の処理は、主に、制御部１６又はこれとは別に設けられた制御部（図示せず）等が行う。
【００９３】
まず、距離画像生成装置１は、撮像素子１５で周囲環境を撮像し、距離画像（距離データ）を取得する処理を行う（ステップＳ２０）。具体的には、次の処理を行う。
【００９４】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【００９５】
次に、距離画像生成装置１は、全画素から電荷を読み出す処理を行う。具体的には、次の処理を行う。
【００９６】
距離画像生成部１７は、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給される第１パルス幅Ｈ１のパルス列（図５（ａ）参照）によって画素を逐次選択し、当該選択された画素から電荷を読み出す。
【００９７】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。図８（ａ）は時間ｔ−ｄｔに生成された距離画像の例であり、図８（ｂ）は時間ｔに生成された距離画像の例である。
【００９８】
次に、距離画像生成装置１は、ステップＳ２０で取得した距離画像内に近距離の信号が閾値以上存在するか否か、すなわち、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、次の処理を行う。
【００９９】
距離画像生成装置１は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ステップＳ２０で取得された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲Ａ１〜Ａ２、Ａ２〜Ａ３、Ａ３〜Ａ４、Ａ４〜Ａ５、Ａ５〜Ａ６ごとにカウントする。
【０１００】
次に、比較部２２は、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数と閾値とを比較する。この比較の結果、図９（ｂ）に示すように、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、ステップＳ２０で取得された距離画像中に等距離の信号が閾値以上連続して存在するか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【０１０１】
この判定の結果、等距離の信号が閾値以上連続して存在すると判定された場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、その等距離と判定された画素群を一つの集団と認識し、当該等距離と認識された画素群の実際の大きさ（高さや幅等）を演算により求める（ステップＳ２３）。
【０１０２】
例えば、図１８に示すように、等距離と認識された画素の画素値をｙ、レンズの焦点距離をｆ、一画素の大きさをｘとすると、等距離と判定された画素群（図１８の場合、木）の実際の大きさａ（高さや幅）を、式ａ＝ｙ×ｘ／ｆで求めることが可能である。
【０１０３】
次に、距離画像生成装置１は、ステップＳ２３で認識した集団がパターンにマッチするか否かを判定する（ステップＳ２４）。具体的には、ステップＳ２３で求めた集団の実際の大きさａ（高さや幅）と形状データベース（人、車、電柱などの大きさ等のパターンを格納したデータベース）とを照合する。
【０１０４】
そして、この照合の結果、ステップＳ２３で認識した集団がパターンにマッチすると判定された場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、間引きパターン（例えば、図１９（ａ）に示す間引きパターン）を生成し、当該間引きパターンを用いて、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く間引き処理を行う（ステップＳ２５）。具体的には、次の処理を行う。
【０１０５】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【０１０６】
次に、距離画像生成部１７は、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び前記第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターン（例えば、図１９（ａ）に示す間引きパターン）に基づいて、ステップＳ２４でマッチした集団に対応する画素群から、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く。すなわち、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給されるパルス列（図１９（ａ）に示す間引きパターンに対応するパルス列）によって画素を逐次選択し、第１パルス幅Ｈ１のパルスによって選択された画素から電荷を読み出す（第２パルス幅Ｈ２のパルスによって選択された画素から電荷は読み出されない）。
【０１０７】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。
【０１０８】
一方、ステップＳ２４の判定の結果、ステップＳ２３で認識した集団がパターンにマッチしないと判定された場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、距離画像生成装置１は、間引きパターン（例えば、図１９（ｂ）に示す間引きパターン）を生成し、当該間引きパターンを用いて、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く間引き処理を行う（ステップＳ２６）。具体的には、次の処理を行う。
【０１０９】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【０１１０】
次に、距離画像生成部１７は、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び前記第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて、複数の画素（全画素）のうちステップＳ２３で認識した集団に対応する画素以外の画素から、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く。すなわち、水平カウンタ（H_count）（又は、垂直カウンタ（V_count））によって供給されるパルス列（例えば、図１９（ｂ）に示す間引きパターンに対応するパルス列）によって画素を逐次選択し、第１パルス幅Ｈ１のパルスによって選択された画素から電荷を読み出す（第２パルス幅Ｈ２のパルスによって選択された画素から電荷は読み出されない）。
【０１１１】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。
【０１１２】
以上説明したように、本動作例３によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合に（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、読み出し対象とされる画素が間引かれるため（ステップＳ２５）、全画素が常に読み出し対象とされる場合と比べ、情報量を減らすことが可能となり、処理の高速化が可能となる。
【０１１３】
例えば、距離画像センサ（例えば、１万画素、１５ｆｐｓ）の全画素を読み出し対象とする場合、時速１００ｋｍ（２７．８ｍ／秒）で移動する周囲環境の物体については、約１．８５ｍごとにしか検出できないが、読み出し対象とする画素を３／４間引くとすれば、約０．４６ｍごとに検出することが可能となる（距離画像を用いた検出速度の向上）。
【０１１４】
また、本動作例３によれば、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて間引くため（ステップＳ２５）、第１パルス幅のパルス及び第２パルス幅のパルスを適宜に組み合わせることで、読み出し対象とされる画素を各種の間引きパターン（図１９（ａ）、図１９（ｂ）等）で間引くことが可能となる。
【０１１５】
また、本動作例３によれば、周囲環境の個々の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）に着目することなく、ステップＳ２０で生成された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲ごとにカウントし、特定の距離範囲（例えば、Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合に（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定するため、周囲環境の個々の対象物ごとに距離を算出するのと比べ、処理の高速化が可能となる。
【０１１６】
また、本動作例３によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）にのみ、読み出し対象とされる画素が間引かれ、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定されない場合（例えば、対象物が遠方に存在する場合）には、読み出し対象とされる画素が間引かれない。このため、遠方に存在する対象物に対応する画素が間引かれ、当該対象物を認識できなくなることを防止することが可能となる。
【０１１７】
また、本動作例３によれば、特定の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）に対応する画素群、又は、複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くことが可能となる（図１９（ａ）、図１９（ｂ）参照）。
【０１１８】
また、本動作例３においては、形状データベースを用いているため、複数の画素のうち特定の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）をより正確に認識することが可能となり、当該認識された特定の対象物に対応する画素群（例えば、図８中のバス、人、木）又は当該画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くことが可能となる。
【０１１９】
〔距離画像生成装置１の動作例４〕
次に、上記構成の距離画像生成装置１の動作例４について図面を参照しながら説明する。
【０１２０】
図２０は、距離画像生成装置１の動作例４を説明するためのフローチャートである。以下の処理は、主に、制御部１６又はこれとは別に設けられた制御部（図示せず）等が行う。
【０１２１】
まず、距離画像生成装置１は、撮像素子１５で周囲環境を撮像し、距離画像（距離データ）を取得する処理を行う（ステップＳ３０）。具体的には、次の処理を行う。
【０１２２】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【０１２３】
次に、距離画像生成装置１は、全画素から電荷を読み出す処理を行う。具体的には、次の処理を行う。
【０１２４】
距離画像生成部１７は、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給される第１パルス幅Ｈ１のパルス列（図５（ａ）参照）によって画素を逐次選択し、当該選択された画素から電荷を読み出す。
【０１２５】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリに格納される。図８（ａ）は時間ｔ−ｄｔに生成された距離画像の例であり、図８（ｂ）は時間ｔに生成された距離画像の例である。
【０１２６】
次に、距離画像生成装置１は、ステップＳ３０で取得した距離画像内に近距離の信号が閾値以上存在するか否か、すなわち、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたか否かを判定する（ステップＳ３１）。具体的には、次の処理を行う。
【０１２７】
距離画像生成装置１は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ステップＳ３０で取得された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲Ａ１〜Ａ２、Ａ２〜Ａ３、Ａ３〜Ａ４、Ａ４〜Ａ５、Ａ５〜Ａ６ごとにカウントする。
【０１２８】
次に、比較部２２は、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数と閾値とを比較する。この比較の結果、図９（ｂ）に示すように、特定の距離範囲（例えば、距離範囲Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、ステップＳ３０で取得された距離画像中に等距離の信号が閾値以上連続して存在するか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【０１２９】
この判定の結果、等距離の信号が閾値以上連続して存在すると判定された場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、その等距離と判定された画素群を一つの集団と認識し、当該等距離と認識された画素群の実際の大きさ（高さや幅等）を演算により求める（ステップＳ３３）。
【０１３０】
例えば、図１８に示すように、等距離と認識された画素の画素値をｙ、レンズの焦点距離をｆ、一画素の大きさをｘとすると、等距離と判定された画素群（図１８の場合、木）の実際の大きさａ（高さや幅）は、式ａ＝ｙ×ｘ／ｆで求めることが可能である。
【０１３１】
次に、距離画像生成装置１は、ステップＳ３３で認識した集団がパターンにマッチするか否かを判定する（ステップＳ３４）。具体的には、ステップＳ３３で求めた集団の実際の大きさａ（高さや幅）と形状データベース（人、車、電柱などの大きさ等のパターンを格納したデータベース）とを照合する。
【０１３２】
そして、この照合の結果、ステップＳ３３で認識した集団がパターンにマッチすると判定された場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、距離画像生成装置１は、間引きパターン（例えば、図２１（ａ）に示す間引きパターン）を生成し、当該間引きパターンを用いて、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く間引き処理を行う（ステップＳ３５）。具体的には、次の処理を行う。
【０１３３】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【０１３４】
次に、距離画像生成部１７は、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び前記第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターン（例えば、図２１（ａ）に示す間引きパターン）に基づいて、特定の対象物（例えば、ステップＳ３４でマッチした集団）の境界線に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く。すなわち、水平カウンタ１９（H_count）（又は、垂直カウンタ２０（V_count））によって供給されるパルス列（例えば、図２１（ａ）に示す間引きパターンに対応するパルス列）によって画素を逐次選択し、第１パルス幅Ｈ１のパルスによって選択された画素から電荷を読み出す（第２パルス幅Ｈ２のパルスによって選択された画素から電荷は読み出されない）。
【０１３５】
この場合、ステップＳ３０で生成された距離画像に含まれる特定の対象物（例えばトラック等の車両）について、対象物との距離の変化量等に基づいて、次のタイミングで生成される距離画像中の当該特定の対象物の境界線に対応する画素を推定する推定手段を設け、この推定手段により推定された画素以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くのが好ましい。このようにすれば、例えば、特定の対象物が例えばトラック等の車両である場合、当該車両の境界線に対応する画素は間引かれることなく常に読み出し対象とされるため、当該車両の影から突然現れる二輪車等を検出することが可能となる。
【０１３６】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリ２１に格納される。
【０１３７】
一方、ステップＳ３４の照合の結果、ステップＳ３３で認識した集団がパターンにマッチしないと判定された場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、距離画像生成装置１は、間引きパターン（例えば、図２１（ｂ）に示す間引きパターン）を生成し、当該間引きパターンを用いて、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く間引き処理を行う（ステップＳ３６）。具体的には、次の処理を行う。
【０１３８】
光源１１は、制御部１６の同期信号に従って、対象空間（例えば、図７（ａ）、図７（ｂ））に変調した光を照射する。撮像素子１５は、光源１１から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、複数の光電変換素子により電荷に変換する。この変換された電荷は、制御部１６のゲート制御信号ＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３、ＤＧ４に従って、複数の電荷蓄積部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４それぞれに振り分けられる。以上の処理を光蓄積時間が終了（経過）するまで継続する。
【０１３９】
次に、距離画像生成部１７は、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び前記第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて、複数の画素（全画素）のうち特定の対象物（例えば、ステップＳ３３で認識した集団）の境界線に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素（検出対象の画素）を間引く。すなわち、水平カウンタ（H_count）（又は、垂直カウンタ（V_count））によって供給されるパルス列（図２１（ｂ）に示す間引きパターンに対応するパルス列）によって画素を逐次選択し、第１パルス幅Ｈ１のパルスによって選択された画素から電荷を読み出す（第２パルス幅Ｈ２のパルスによって選択された画素から電荷は読み出されない）。
【０１４０】
そして、距離画像生成部１７は、当該読み出した電荷に基づいて所定演算（上記式１の演算）を行い、光源１１との位相差φを算出し、画素値が距離値である距離画像を生成する。この生成された距離画像は、例えば、図４に示すメモリに格納される。
【０１４１】
以上説明したように、本動作例４によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合に（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、読み出し対象とされる画素が間引かれるため（ステップＳ３５）、全画素が常に読み出し対象とされる場合と比べ、情報量を減らすことが可能となり、処理の高速化が可能となる。
【０１４２】
例えば、距離画像センサ（例えば、１万画素、１５ｆｐｓ）の全画素を読み出し対象とする場合、時速１００ｋｍ（２７．８ｍ／秒）で移動する周囲環境の物体については、約１．８５ｍごとにしか検出できないが、読み出し対象とする画素を３／４間引くとすれば、約０．４６ｍごとに検出することが可能となる（距離画像を用いた検出速度の向上）。
【０１４３】
また、本動作例４によれば、第１パルス幅Ｈ１のパルス及び第１パルス幅Ｈ１より短い第２パルス幅Ｈ２のパルスを組み合わせたパルス列からなる間引きパターンに基づいて間引くため（ステップＳ３５）、第１パルス幅のパルス及び第２パルス幅のパルスを適宜に組み合わせることで、読み出し対象とされる画素を各種の間引きパターン（図２１（ａ）、図２１（ｂ）等）で間引くことが可能となる。
【０１４４】
また、本動作例４によれば、周囲環境の個々の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）に着目することなく、ステップＳ３０で生成された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲ごとにカウントし、特定の距離範囲（例えば、Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合に（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定するため、周囲環境の個々の対象物ごとに距離を算出するのと比べ、処理の高速化が可能となる。
【０１４５】
また、本動作例４によれば、対象空間内の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）との距離が近づいたと判定された場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）にのみ、読み出し対象とされる画素が間引かれ、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定されない場合（例えば、対象物が遠方に存在する場合）には、読み出し対象とされる画素が間引かれない。このため、遠方に存在する対象物に対応する画素が間引かれ、当該対象物を認識できなくなることを防止することが可能となる。
【０１４６】
また、本動作例４によれば、複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群、又は、複数の画素のうち特定の対象物に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くことが可能となる（図２１（ａ）、図２１（ｂ）参照）。
【０１４７】
また、本動作例４によれば、形状データベースを用いているため、複数の画素のうち特定の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）をより正確に認識することが可能となり、当該認識された特定の対象物に対応する画素群（例えば、図８中のバス、人、木）又は当該画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くことが可能となる。
【０１４８】
また、本動作例４によれば、推定手段により推定された次のタイミングで生成される距離画像中の特定の対象物の境界線に対応する画素群以外の画素から、読み出し対象とされる画素を間引くため、例えば、特定の対象物がトラック等の車両である場合、当該車両の境界線に対応する画素は間引かれることなく常に読み出し対象とされる。このため、当該車両の影から突然現れる二輪車等を検出することが可能となる。
【０１４９】
次に、変形例について説明する。
【０１５０】
上記各動作例においては、周囲環境の個々の対象物（例えば、図８中のバス、人、木）に着目することなく、生成された距離画像の画素の個数を、予め区分された距離範囲ごとにカウントし、特定の距離範囲（例えば、Ａ１〜Ａ２）に属する画素の個数が閾値を超えたと判定された場合に、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定するように説明したが、本発明はこれに限定されない。
【０１５１】
例えば、周囲環境の個々の対象物に着目し、生成された距離画像を用いて個々の対象物ごとに距離を算出し、この算出した距離が閾値を超えたと判定された場合に、対象空間内の対象物との距離が近づいたと判定してもよい。
【０１５２】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本実施形態の距離画像生成装置のブロック図である。
【図２】撮像素子１５における電荷振り分けを説明するための図である。
【図３】距離画像を生成する原理を説明するための図である。
【図４】読み出し対象とされる画素（検出画素）を間引く間引き処理を説明するための図である。
【図５】（ａ）全画素読み出しに用いられるパルス列の例である、（ｂ）読み出し対象とされる画素（検出画素）を間引く間引き処理に用いられるパルス列（間引きパターン）の例である。
【図６】本実施形態の距離画像生成装置の動作例１のフローチャートである。
【図７】本実施形態の距離画像生成装置の周囲環境例である。
【図８】（ａ）時間ｔ−ｄｔに生成された距離画像の例であり、（ｂ）時間ｔに生成された距離画像の例である。
【図９】（ａ）図８（ａ）に示した距離画像の画素の個数を予め区分された距離範囲ごとにカウントした例であり、（ｂ）図８（ｂ）に示した距離画像の画素の個数を予め区分された距離範囲ごとにカウントした例である。
【図１０】動作例１において用いられる間引きパターンの例である。
【図１１】動作例１において用いられる間引きパターンの例である。
【図１２】動作例１において用いられる間引きパターンの例である。
【図１３】本実施形態の距離画像生成装置の動作例２のフローチャートである。
【図１４】動作例２において用いられる間引きパターンの例である。
【図１５】動作例２の変形例のフローチャートである。
【図１６】動作例２において用いられる間引きパターンの例である。
【図１７】本実施形態の距離画像生成装置の動作例３のフローチャートである。
【図１８】距離画像に写し込まれた特定の対象物の実際の大きさを求める原理を説明するための図である。
【図１９】動作例３において用いられる間引きパターンの例である。
【図２０】本実施形態の距離画像生成装置の動作例４のフローチャートである。
【図２１】動作例４において用いられる間引きパターンの例である。
【符号の説明】
【０１５４】
１…距離画像生成装置、１０…光飛行時間型距離画像センサ（距離画像センサ）、１１…光源、１４…入射光、１５…撮像素子、１６…制御部、１７…距離画像生成部、１８…通常画像生成部、１９…水平カウンタ（H_count）、２０…垂直カウンタ、２１…メモリ、φ…位相
【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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