(57)【要約】【課題】正確な距離画像の撮影を可能とする距離画像撮影装置を提供する。【解決手段】撮像空間内に向けて光波を照射し、当該光波を照射された当該撮像空間内の物体からの反射波の伝搬遅延時間に基づいて物体までの距離を示す距離画像を撮像する距離画像撮影装置であって、異なる波長帯の複数の光波を他の物体に向けて発光する光波照射手段と、複数の光波の反射波を波長帯毎に受光し、各反射波の受光量を検出する受光手段と、複数の光波各々の伝搬遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、受光した反射波の受光量の大きさを各々比較して、当該受光量の大小を判定する受光量判定手段と、少なくとも、受光手段における受光量が最も大きい波長帯の光波の伝搬遅延時間に基づいて物体までの距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段により算出された物体までの距離に基づいて距離画像を生成する距離画像生成手段とを備える、距離画像撮影装置。【選択図】図８
2010256291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像空間内に向けて光波を照射し、当該光波を照射された当該撮像空間内の物体からの反射波の伝搬遅延時間に基づいて前記物体までの距離を示す距離画像を撮像する距離画像撮影装置であって、
異なる波長帯の複数の光波を他の物体に向けて発光する光波照射手段と、
前記複数の光波の反射波を前記波長帯毎に受光し、各反射波の受光量を検出する受光手段と、
前記複数の光波各々の伝搬遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
前記受光した反射波の受光量の大きさを各々比較して、当該受光量の大小を判定する受光量判定手段と、
少なくとも、前記受光手段における受光量が最も大きい波長帯の前記光波の伝搬遅延時間に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段により算出された前記物体までの距離に基づいて前記距離画像を生成する距離画像生成手段とを備える、距離画像撮影装置。
【請求項２】
前記光波照射手段は、異なる第１〜第Ｎ波長帯（Ｎは２以上の整数）の第１〜第Ｎ光波を他の物体に向けて各々発光する第１〜第Ｎ光波照射手段を含み、
前記受光手段は、第１〜第Ｎの波長帯の光波を各々受光して、当該受光した光波の第１〜第Ｎ受光量を各々検出する第１〜第Ｎ光波受光手段を含み、
前記遅延時間算出手段は、前記第１〜第Ｎ光波受光手段における前記第１〜第Ｎ光波の反射波の受光に応じて当該第１〜第Ｎ光波の伝搬遅延時間を各々算出する第１〜第Ｎ遅延時間算出手段を含み、
前記第１〜第Ｎ光波照射手段は、所定のタイミングにおいて、前記第１〜第Ｎ光波を同じ時間発光し、
前記受光量判定手段は、前記所定のタイミングにおいて各々発光された前記第１〜第Ｎ光波の前記第１〜第Ｎ受光量を取得し、当該第１〜第Ｎ受光量の大きさの序列を判定し、
前記第１〜第Ｎ光波照射手段は、次回前記タイミングが訪れるまで、前記第１〜第Ｎ光波を前記第１〜第Ｎ受光量の大きさに応じた長さの周期で各々点滅発光し、
前記距離算出手段は、前記第１〜第Ｎ光波の伝搬遅延時間に基づいて、前記物体までの距離を算出する、請求項１に記載の距離画像撮影装置。
【請求項３】
前記距離算出手段は、前記撮像空間を前記距離画像撮影装置からの距離に応じて複数の領域に区分し、前記第１〜第Ｎ光波のうち前記第１〜第Ｎ受光量が相対的に大きい光波が、前記距離画像撮影装置からの距離が相対的に遠い当該領域と対応するよう、当該領域と当該光波とを対応付け、当該各領域に存在する物体までの距離を、対応する当該光波の伝搬遅延時間に基づいて各々算出し、
前記距離画像生成手段は、前記物体までの距離が算出される毎に、前記距離画像を生成する、請求項２に記載の距離画像撮影装置。
【請求項４】
前記所定のタイミングにおいて、前記第１〜第Ｎ光波照射手段は、前記第１〜第Ｎ光波を各々同時に予め定められた同じ時間発光し、
前記受光量判定手段は、前記第１〜第Ｎ受光量の大きさの序列を判定する、請求項２に記載の距離画像撮影装置。
【請求項５】
前記第１〜第Ｎ光波受光手段は、予め定められた単位面積の受光面を有して前記第１〜第Ｎ波長帯の光波のうち対応する光波のみを透過させる板状部材を当該受光面に備えた複数の受光素子を各々に含む、請求項２に記載の距離画像撮影装置。
【請求項６】
前記第１〜第Ｎ光波受光手段は、各々に含む前記複数の受光素子の受光量の平均値を前記第１〜第Ｎ受光量として算出する、請求項５に記載の距離画像撮影装置。
【請求項７】
前記第１〜第Ｎ光波受光手段は、各々に含む前記複数の受光素子のうち、予め定められた１つの受光素子の受光量を前記第１〜第Ｎ受光量として検出する、請求項５に記載の距離画像撮影装置。
【請求項８】
前記所定のタイミングは、前記第１〜第Ｎ光波のうち、前回、前記受光量判定手段により前記受光量が最も大きいと判定された当該光波の受光量が予め定められた閾値以下になった時点である、請求項２に記載の距離画像撮影装置。
【請求項９】
前記光波照射手段は、
第１波長帯の第１光波を他の物体に向けて発光する第１光波照射手段と、
第１波長帯と異なる第２波長帯の第２光波を他の物体に向けて発光する第２光波照射手段とを含み、
前記受光手段は、
前記第１光波の反射波を受光し、当該第１光波の第１受光量を検出する第１光波受光手段と、
前記第２光波の反射波を受光し、当該第２光波の第２受光量を検出する第２光波受光手段とを含み、
前記遅延時間算出手段は、
前記第１光波受光手段における前記第１光波の反射波の受光に応じて当該第１光波の伝搬遅延時間を算出する第１遅延時間算出手段と、
前記第２光波受光手段における前記第２光波の反射波の受光に応じて当該第２光波の伝搬遅延時間を算出する第２遅延時間算出手段とを含み、
前記第１光波照射手段、および前記第２光波照射手段は、各々に所定のタイミングにおいて、前記第１光波および前記第２光波を同じ時間発光し、
前記受光量判定手段は、前記所定のタイミングにおいて各々発光された前記第１光波の前記第１受光量、および前記第２光波の前記第２受光量を取得し、当該第１受光量が当該第２受光量より大きいか否かを判定し、
前記第１光波照射手段は、前記受光量判定処理において前記第１受光量が前記第２受光量以上であると判定された場合、次回前記タイミングが訪れるまで、前記第１光波を第１周期で点滅発光し、前記第１受光量が前記第２受光量より小さいと判定された場合、次回前記タイミングが訪れるまで、前記第１光波を前記第１周期より短い第２周期で点滅発光し、
前記第２光波照射手段は、前記受光量判定処理において前記第１受光量が前記第２受光量以上であると判定された場合、次回前記タイミングが訪れるまで、前記第２光波を前記第２周期で点滅発光し、前記第１受光量が前記第２受光量より小さいと判定された場合、次回前記タイミングが訪れるまで、前記第２光波を前記第１周期で点滅発光し、
前記距離算出手段は、前記第１光波の伝搬遅延時間、および前記第２光波の伝搬遅延時間に基づいて、前記物体までの距離を算出する、請求項２に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１０】
前記距離算出手段は、
前記第１受光量が前記第２受光量以上である場合、予め定められた距離より遠方の領域に存在する物体までの遠方距離を前記第１光波の遅延時間に基づいて算出し、前記第１受光量が前記第２受光量より小さい場合、当該遠方距離を前記第２光波の遅延時間に基づいて算出する遠方距離測定手段と、
前記第１受光量が前記第２受光量以上である場合、予め定められた距離より近方の領域に存在する物体までの近方距離を前記第２光波の遅延時間に基づいて算出し、前記第１受光量が前記第２受光量より小さい場合、当該近方距離を前記第１光波の遅延時間に基づいて算出する近方距離測定手段とを含み、
前記距離画像生成手段は、前記遠方距離および前記近方距離が算出される毎に、当該遠方距離および当該近方距離に基づいて前記距離画像を生成する、請求項９に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１１】
前記第１受光量および前記第２受光量の値を記憶する記憶手段を備え、
前記所定のタイミングにおいて、先ず、前記第１光波照射手段、および前記第２光波照射手段は、前記第１光波を前記第１周期で、前記第２光波を前記第２周期で、各々同時に発光し、
前記記憶手段は、前記第１受光量を記憶し、
次いで、前記第１光波照射手段、および前記第２光波照射手段は、前記第１光波を前記第２周期で、前記第２光波を前記第１周期で、各々同時に発光し、
前記記憶手段は、前記第２受光量を記憶し、
前記受光量判定手段は、前記記憶手段に記憶された前記第１受光量が前記第２受光量より大きいか否かを判定する、請求項９に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１２】
前記所定のタイミングにおいて、前記第１光波照射手段、および前記第２光波照射手段は、前記第１光波、および前記第２光波を各々同時に予め定められた同じ時間発光し、
前記受光量判定手段は、前記第１受光量が前記第２受光量より大きいか否かを判定する、請求項９に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１３】
前記所定のタイミングにおいて、前記第１光波照射手段、および前記第２光波照射手段は、前記第１光波、および前記第２光波を各々同時に前記第１周期で発光する、請求項１２に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１４】
前記第１光波受光手段は、予め定められた単位面積の受光面を有し、前記第１波長帯の光のみを透過させる第１板状部材を当該受光面に備えた複数の第１受光素子を含み、
前記第２光波受光手段は、予め定められた単位面積の受光面を有し、前記第２波長帯の光のみを透過させる第２板状部材を当該受光面に備えた複数の第２受光素子を含む、請求項９に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１５】
前記第１光波受光手段は、前記複数の第１受光素子の受光量の平均値を前記第１受光量として算出し、
前記第２光波受光手段は、前記複数の第２受光素子の受光量の平均値を前記第２受光量として算出する、請求項１４に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１６】
前記第１光波受光手段は、前記複数の第１受光素子のうち、予め定められた１つの受光素子の受光量を前記第１受光量として検出し、
前記第２光波受光手段は、前記複数の第２受光素子のうち、予め定められた１つの受光素子の受光量を前記第２受光量として検出する、請求項１４に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１７】
前記所定のタイミングは、前記距離画像が予め定められた回数生成された時点である、請求項２または９に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１８】
前記所定のタイミングは、前回の所定のタイミングから予め定められた時間が経過した時点である、請求項２または９に記載の距離画像撮影装置。
【請求項１９】
前記所定のタイミングは、前記受光量判定手段により前記第１受光量が前記第２受光量以上であると前回判定されていた場合、前記第１受光量が予め定められた閾値以下になった時点であり、前記受光量判定手段により前記第１受光量が前記第２受光量より小さいと前回判定されていた場合、前記第２受光量が予め定められた閾値以下になった時点である、請求項９に記載の距離画像撮影装置。
【請求項２０】
前記光波照射手段は、車両のヘッドランプ近傍に搭載され、前記車両の周囲へ向けて前記光波を発光し、
前記受光手段は前記車両のフロントグリル近傍に搭載され、
前記距離算出手段は、車両周囲に存在する物体までの距離を算出し、
前記距離画像生成手段は前記車両周囲の距離画像を撮影する、請求項１乃至１９に記載の距離画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
距離画像撮影装置に関し、より特定的には、照射した光波の反射波に基づいて物体までの距離を測定する距離画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光波を測定対象に向け放射し、当該測定対象に反射されて生ずる反射波を受光して当該測定対象までの距離を算出する距離画像撮影装置が開発されている。上記のような距離画像撮影装置は、上記波動を放射してから、上記反射波を受光するまでに要した時間、すなわち、波動の往復時間に基づいて、当該測定対象までの距離を算出し、当該算出した距離に基づいて距離画像を生成する。
【０００３】
上記のような距離画像の撮影に利用可能な光学式測距装置が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される光学式測距装置は、発光素子および２つの蓄積素子を備える。上記蓄積素子は、受光量に応じた電荷をそれぞれ蓄積する。上記光学式測距装置は、所定周期のパルス信号と同期するように上記発光素子を発光させることにより光波信号を送信する。そして、上記光学式測距装置は、測定対象で反射された当該光波信号の反射波を所定のタイミングで受光して、２つの蓄積素子各々に電荷を蓄積させる。上記光学式測距装置は、各蓄積素子に蓄積された電荷信号の差分に基づいて差動信号を算出し、当該差動信号に基づいて上記測定対象までの距離を算出する。ここで、上記差動信号は、上述の電荷信号の差分を算出する処理によって、背景光等のノイズが除去された信号となる。したがって、上記光学式測距装置は、光波が測定対象に反射されて戻って来るまでの往復時間を算出可能であり、故に、当該測定対象までの距離を算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３２８４８号公報
【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、上記のような光学式測距装置では、測定対象の色や形状などによっては、光波信号が当該測定対象で反射する際に、当該光波信号が減衰したり、散乱したりして、反射光の強度が弱くなる場合がある。このように、測定対象の特性によって反射光の強度が弱くなると、蓄積素子に蓄積される電荷が極端に減少して、対象物までの距離を正確に算出できず、正確な距離画像を撮影できなくなる場合がある。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、正確な距離画像の撮影を可能とする距離画像撮影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】
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明は、撮像空間内に向けて光波を照射し、当該光波を照射された当該撮像空間内の物体からの反射波の伝搬遅延時間に基づいて物体までの距離を示す距離画像を撮像する距離画像撮影装置であって、異なる波長帯の複数の光波を他の物体に向けて発光する光波照射手段と、複数の光波の反射波を波長帯毎に受光し、各反射波の受光量を検出する受光手段と、複数の光波各々の伝搬遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、受光した反射波の受光量の大きさを各々比較して、当該受光量の大小を判定する受光量判定手段と、少なくとも、受光手段における受光量が最も大きい波長帯の光波の伝搬遅延時間に基づいて物体までの距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段により算出された物体までの距離に基づいて距離画像を生成する距離画像生成手段とを備える、距離画像撮影装置。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、光波照射手段は、異なる第１〜第Ｎ波長帯（Ｎは２以上の整数）の第１〜第Ｎ光波を他の物体に向けて各々発光する第１〜第Ｎ光波照射手段を含み、受光手段は、第１〜第Ｎの波長帯の光波を各々受光して、当該受光した光波の第１〜第Ｎ受光量を各々検出する第１〜第Ｎ光波受光手段を含み、遅延時間算出手段は、第１〜第Ｎ光波受光手段における第１〜第Ｎ光波の反射波の受光に応じて当該第１〜第Ｎ光波の伝搬遅延時間を各々算出する第１〜第Ｎ遅延時間算出手段を含み、第１〜第Ｎ光波照射手段は、所定のタイミングにおいて、第１〜第Ｎ光波を同じ時間発光し、受光量判定手段は、所定のタイミングにおいて各々発光された第１〜第Ｎ光波の第１〜第Ｎ受光量を取得し、当該第１〜第Ｎ受光量の大きさの序列を判定し、第１〜第Ｎ光波照射手段は、次回タイミングが訪れるまで、第１〜第Ｎ光波を第１〜第Ｎ受光量の大きさに応じた長さの周期で各々点滅発光し、距離算出手段は、第１〜第Ｎ光波の伝搬遅延時間に基づいて、物体までの距離を算出するすることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、距離算出手段は、撮像空間を距離画像撮影装置からの距離に応じて複数の領域に区分し、第１〜第Ｎ光波のうち第１〜第Ｎ受光量が相対的に大きい光波が、距離画像撮影装置からの距離が相対的に遠い当該領域と対応するよう、当該領域と当該光波とを対応付け、当該各領域に存在する物体までの距離を、対応する当該光波の伝搬遅延時間に基づいて各々算出し、距離画像生成手段は、物体までの距離が算出される毎に、距離画像を生成することを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明において、所定のタイミングにおいて、第１〜第Ｎ光波照射手段は、第１〜第Ｎ光波を各々同時に予め定められた同じ時間発光し、受光量判定手段は、第１〜第Ｎ受光量の大きさの序列を判定することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第２の発明において、第１〜第Ｎ光波受光手段は、予め定められた単位面積の受光面を有して第１〜第Ｎ波長帯の光波のうち対応する光波のみを透過させる板状部材を当該受光面に備えた複数の受光素子を各々に含むことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、第１〜第Ｎ光波受光手段は、各々に含む複数の受光素子の受光量の平均値を第１〜第Ｎ受光量として算出することを特徴とする。
【００１３】
第７の発明は、第５の発明において、第１〜第Ｎ光波受光手段は、各々に含む複数の受光素子のうち、予め定められた１つの受光素子の受光量を第１〜第Ｎ受光量として検出することを特徴とする。
【００１４】
第８の発明は、第２の発明において、所定のタイミングは、第１〜第Ｎ光波のうち、前回、受光量判定手段により受光量が最も大きいと判定された当該光波の受光量が予め定められた閾値以下になった時点であることを特徴とする。
【００１５】
第９の発明は、第２の発明において、光波照射手段は、第１波長帯の第１光波を他の物体に向けて発光する第１光波照射手段と、第１波長帯と異なる第２波長帯の第２光波を他の物体に向けて発光する第２光波照射手段とを含み、受光手段は、第１光波の反射波を受光し、当該第１光波の第１受光量を検出する第１光波受光手段と、第２光波の反射波を受光し、当該第２光波の第２受光量を検出する第２光波受光手段とを含み、遅延時間算出手段は、第１光波受光手段における第１光波の反射波の受光に応じて当該第１光波の伝搬遅延時間を算出する第１遅延時間算出手段と、第２光波受光手段における第２光波の反射波の受光に応じて当該第２光波の伝搬遅延時間を算出する第２遅延時間算出手段とを含み、第１光波照射手段、および第２光波照射手段は、各々に所定のタイミングにおいて、第１光波および第２光波を同じ時間発光し、受光量判定手段は、所定のタイミングにおいて各々発光された第１光波の第１受光量、および第２光波の第２受光量を取得し、当該第１受光量が当該第２受光量より大きいか否かを判定し、第１光波照射手段は、受光量判定処理において第１受光量が第２受光量以上であると判定された場合、次回タイミングが訪れるまで、第１光波を第１周期で点滅発光し、第１受光量が第２受光量より小さいと判定された場合、次回タイミングが訪れるまで、第１光波を第１周期より短い第２周期で点滅発光し、第２光波照射手段は、受光量判定処理において第１受光量が第２受光量以上であると判定された場合、次回タイミングが訪れるまで、第２光波を第２周期で点滅発光し、第１受光量が第２受光量より小さいと判定された場合、次回タイミングが訪れるまで、第２光波を第１周期で点滅発光し、距離算出手段は、第１光波の伝搬遅延時間、および第２光波の伝搬遅延時間に基づいて、物体までの距離を算出する、請求項２に記載の距離画像撮影装置。
【００１６】
第１０の発明は、第９の発明において、距離算出手段は、第１受光量が第２受光量以上である場合、予め定められた距離より遠方の領域に存在する物体までの遠方距離を第１光波の遅延時間に基づいて算出し、第１受光量が第２受光量より小さい場合、当該遠方距離を第２光波の遅延時間に基づいて算出する遠方距離測定手段と、第１受光量が第２受光量以上である場合、予め定められた距離より近方の領域に存在する物体までの近方距離を第２光波の遅延時間に基づいて算出し、第１受光量が第２受光量より小さい場合、当該近方距離を第１光波の遅延時間に基づいて算出する近方距離測定手段とを含み、距離画像生成手段は、遠方距離および近方距離が算出される毎に、当該遠方距離および当該近方距離に基づいて距離画像を生成することを特徴とする。
【００１７】
第１１の発明は、第９の発明において、第１受光量および第２受光量の値を記憶する記憶手段を備え、所定のタイミングにおいて、先ず、第１光波照射手段、および第２光波照射手段は、第１光波を第１周期で、第２光波を第２周期で、各々同時に発光し、記憶手段は、第１受光量を記憶し、次いで、第１光波照射手段、および第２光波照射手段は、第１光波を第２周期で、第２光波を第１周期で、各々同時に発光し、記憶手段は、第２受光量を記憶し、受光量判定手段は、記憶手段に記憶された第１受光量が第２受光量より大きいか否かを判定することを特徴とする。
【００１８】
第１２の発明は、第９の発明において、所定のタイミングにおいて、第１光波照射手段、および第２光波照射手段は、第１光波、および第２光波を各々同時に予め定められた同じ時間発光し、受光量判定手段は、第１受光量が第２受光量より大きいか否かを判定することを特徴とする。
【００１９】
第１３の発明は、第１２の発明において、所定のタイミングにおいて、第１光波照射手段、および第２光波照射手段は、第１光波、および第２光波を各々同時に第１周期で発光することを特徴とする。
【００２０】
第１４の発明は、第９の発明において、第１光波受光手段は、予め定められた単位面積の受光面を有し、第１波長帯の光のみを透過させる第１板状部材を当該受光面に備えた複数の第１受光素子を含み、第２光波受光手段は、予め定められた単位面積の受光面を有し、第２波長帯の光のみを透過させる第２板状部材を当該受光面に備えた複数の第２受光素子を含むことを特徴とする。
【００２１】
第１５の発明は、第１４の発明において、第１光波受光手段は、複数の第１受光素子の受光量の平均値を第１受光量として算出し、第２光波受光手段は、複数の第２受光素子の受光量の平均値を第２受光量として算出することを特徴とする。
【００２２】
第１６の発明は、第１４の発明において、第１光波受光手段は、複数の第１受光素子のうち、予め定められた１つの受光素子の受光量を第１受光量として検出し、第２光波受光手段は、複数の第２受光素子のうち、予め定められた１つの受光素子の受光量を第２受光量として検出することを特徴とする。
【００２３】
第１７の発明は、第２または第９の発明において、所定のタイミングは、距離画像が予め定められた回数生成された時点であることを特徴とする。
【００２４】
第１８の発明は、第２または第９の発明において、所定のタイミングは、前回の所定のタイミングから予め定められた時間が経過した時点であることを特徴とする。
【００２５】
第１９の発明は、第９の発明において、所定のタイミングは、受光量判定手段により第１受光量が第２受光量以上であると前回判定されていた場合、第１受光量が予め定められた閾値以下になった時点であり、受光量判定手段により第１受光量が第２受光量より小さいと前回判定されていた場合、第２受光量が予め定められた閾値以下になった時点であることを特徴とする。
【００２６】
第２０の発明は、第１乃至第１９の発明において、光波照射手段は、車両のヘッドランプ近傍に搭載され、車両の周囲へ向けて光波を発光し、受光手段は車両のフロントグリル近傍に搭載され、距離算出手段は、車両周囲に存在する物体までの距離を算出し、距離画像生成手段は車両周囲の距離画像を撮影することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
第１の発明によれば、強い反射光を得られる波長帯の光波を選択し、当該選択された波長光に基づいて対象物までの距離を正確に測定することができる。したがって、対象物の色等の影響を受け難く、対象物までの距離および当該対象物の形状を正確に示す距離画像を撮影することができる。
【００２８】
第２の発明によれば、相対的に近い物体までの距離を、相対的に短い発光周期の光波（以下、近距離測定光波と呼称する）に基づいて相対的に高い分解能で算出し、同時に、距離画像撮影装置から相対的に遠い物体までの距離を、相対的に長い発光周期の光波（以下、遠距離測定光波と呼称する）に基づいて算出することができる。そして、第１光波および第２光波のうち反射光の受光量が大きい方の光波を遠距離測定光波として優先的に用いることができる。遠距離測定光波は近距離測定光波より伝搬距離が長く、減衰し易いため、上記のように反射光の受光量が相対的に大きい光波を遠距離測定光波として用いることで、遠方までの距離をより正確に測定することができる。
【００２９】
第３の発明によれば、比較的近傍の撮影領域の分解能を落とすことなく、比較的遠方までの空間を撮影した距離画像（以下、合成距離画像と呼称する）を連続的に撮影することができる。
【００３０】
第４の発明によれば、合成距離画像を生成する処理を省略して、強い反射光を得られる波長帯の光波を短時間で判別することができる。
【００３１】
第５の発明によれば、格子状に配列された任意の画素数のデジタル画像センサ（例えばＣＣＤセンサ等）を用いて第１光波受光手段および第２光波受光手段を構成することができる。
【００３２】
第６の発明によれば、各受光素子の配置位置の違いによる受光素子毎の受光量のばらつきの影響を受けることなく、第１光波および第２光波のどちらの反射光の受光量が大きいかを正確に判定することができる。
【００３３】
第７の発明によれば、第１光波および第２光波のどちらの反射光強度が強いかを、比較的少ない処理量で判定することができる。
【００３４】
第８の発明によれば、不要なタイミングで光波の波長を切り替える処理を実行しなくて済むため、処理量を低減することができる。
【００３５】
第９の発明によれば、最小のハードウェア構成で上記第２の発明と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
第１０の発明によれば、最小のハードウェア構成で上記第３の発明と同様の効果を奏することができる。
【００３７】
第１１の発明によれば、第１光波の発光周期と第２光波の発光周期とを入れ替えて合成距離画像を生成しつつ、強い反射光を得られる波長光を判別することができる。
【００３８】
第１２の発明によれば、最小のハードウェア構成で上記第４の発明と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
第１３の発明によれば、距離画像の撮影時の発光周期と同じ周期で、第１光波照射手段、および第２光波照射手段を制御可能なため、各光波照射手段の制御が容易である。
【００４０】
第１４の発明によれば、最小のハードウェア構成で上記第５の発明と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
第１５の発明によれば、最小のハードウェア構成で上記第６の発明と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
第１６の発明によれば、最小のハードウェア構成で上記第７の発明と同様の効果を奏することができる。
【００４３】
第１７の発明によれば、対象物までの距離の測定に用いる光波の波長を定期的に切り替えて、適切な波長で距離画像を撮影することができる。
【００４４】
第１８の発明によれば、対象物までの距離の測定に用いる光波の波長を定期的に切り替えて、適切な波長で距離画像を撮影することができる。
【００４５】
第１９の発明によれば、最小のハードウェア構成で上記第８の発明と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
第２０の発明によれば、車両周囲の障害物の形状および障害物までの距離を示す距離画像を正確に撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】距離画像撮影装置１の機能構成を示すブロック図
【図２】フィルタ部材１４が受光機１３に取り付けられる様子を示す図の一例
【図３】発光素子および受光素子それぞれの動作を示すタイミングチャートの一例
【図４】第１の実施形態に係る演算部１５が実行する処理を示すフローチャートの一例
【図５】撮影処理の詳細を示すフローチャートの一例
【図６】距離算出処理αの詳細を示すフローチャートの一例
【図７】距離算出処理βの詳細を示すフローチャートの一例
【図８】第１の実施形態に係る演算部１５が実行する波長選定処理を示すフローチャートの一例
【図９】第２の実施形態に係る演算部１５が実行する波長選定処理を示すフローチャートの一例
【図１０】第３の実施形態に係る演算部１５が実行する処理を示すフローチャートの一例
【発明を実施するための形態】
【００４８】
（第１の実施形態）
以下、図１から図８を参照して、本発明の第１の実施形態に係る距離画像撮影装置１について説明する。
【００４９】
先ず、図１を参照して距離画像撮影装置１の機能構成について説明する。図１は距離画像撮影装置１の機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、距離画像撮影装置１は、パルス信号発生部１１、発光機１２、受光機１３、フィルタ部材１４、および演算部１５を備える。発光機１２は、異なる波長帯の光波を発光する第１発光素子１２１、および第２発光素子１２２を備える。以下、第１発光素子１２１、および第２発光素子１２２を総称して発光素子と呼称する。受光機１３は、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４を各々複数備える。以下、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４を総称して受光素子と呼称する。なお、当該距離画像撮影装置１を構成する上記の機器は、距離画像撮影装置１が電源を供給されている間、動作するものとする。
【００５０】
パルス信号発生部１１は、複数の異なる周期および異なる位相のパルス信号を出力するパルス信号発生装置である。パルス信号発生部１１は、典型的には、複数の信号出力端子を備えるマイクロコンピュータである。
【００５１】
パルス信号発生部１１は、発光機１２が備える各発光素子および受光機１３が備える各受光素子に電気的に接続され、各発光素子および各受光素子に対し、周期および位相の異なるパルス信号をそれぞれ出力する。具体的には、パルス信号発生部１１が第１発光素子１２１に対し出力する信号を、第１発光素子発光信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第２発光素子１２２に対し出力する信号を、第２発光素子発光信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第１受光素子に対し出力する信号を、第１受光素子シャッター開放信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第２受光素子に対し出力する信号を、第２受光素子シャッター開放信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第３受光素子に対し出力する信号を、第３受光素子シャッター開放信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第４受光素子に対し出力する信号を、第４受光素子シャッター開放信号と呼称する。なお、パルス信号発生器は、演算部１５からの要求に応じて上記各パルス信号を出力する。
【００５２】
また、本実施形態ではパルス信号発生部１１がマイクロコンピュータにより構成される例について説明するが、パルス信号発生部１１は、周期および位相の異なる複数のパルス信号を出力可能であれば他のハードウェアにより構成しても構わない。例えば、パルス信号発生部１１は、所定のパルス信号を出力するクロック装置、および当該クロック装置から出力されるパルス信号を分岐して各々に変調する変調回路によって構成されても構わない。
【００５３】
発光機１２は、各々異なる波長帯の２つの光波を放射させる発光装置である。上記の通り、発光機１２は、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２を備える。第１発光素子１２１および第２発光素子１２２は、典型的には、レーザーダイオードやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子である。第１発光素子１２１は波長帯λ１の光波信号Ｌ１を外部に放射し、第２発光素子１２２は波長帯λ２の光波信号Ｌ２を外部に放射する。なお、第１発光素子１２１は、パルス信号発生部１１から出力される第１発光素子発光信号に応じたタイミングで光波信号Ｌ１を放射する。また、第２発光素子１２２は、パルス信号発生部１１から出力される第２発光素子発光信号に応じたタイミングで光波信号Ｌ２を放射する。
【００５４】
受光機１３は、発光機１２から発せられ、物体に反射された光波信号を受光する受光装置である。上記の通り、受光機１３は、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４を備える。各受光素子は、典型的には電子シャッター機能を備えたフォトダイオードなどの素子である。各受光素子は、各々、受光面を同一方向へ向けて格子状に、単一の筐体１３５に配列され受光機１３の受光面Ｆを構成するよう配置される（図２参照）。なお、上記各受光素子としてデジタルカメラの撮像素子を画素単位で用いれば、デジタルカメラ１台で受光機１３を構成することが可能である。
【００５５】
各受光素子は、電子シャッターが開放状態である間、受光した光量に応じて電荷をそれぞれ蓄積する。そして、各受光素子は、当該電子シャッターが開放状態から閉止状態に変化すると蓄積した電荷量に応じた信号を演算部１５へそれぞれ出力し、電子シャッターが閉止状態である間、電荷を蓄積しない。各受光素子は、各々パルス信号発生部１１と電気的に接続され、パルス信号発生部１１から入力される信号に応じて、各々異なるタイミングで電子シャッターの開閉状態を切り替える。具体的には、第１受光素子１３１は、第１受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。また、第２受光素子１３２は、第２受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。また、第３受光素子１３３は、第３受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。また、第４受光素子１３４は、第４受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。
【００５６】
フィルタ部材１４は、板状の部材である。以下、図２を参照してフィルタ部材１４について説明する。図２は、フィルタ部材１４が受光機１３に取り付けられる様子を示す図の一例である。フィルタ部材１４は、図２に示すように受光機１３の受光面Ｆを覆うように取り付けられる。フィルタ部材１４は、受光機１３において格子状に配列された各受光素子の受光面に対応して重なるよう格子状の区画に区分されている。そして、当該各区画は、各々波長帯λ１の光波を透過する第１波長板１４１（図２中斜線部）、または、波長帯λ２の光波を透過する第２波長板１４２で構成されている。以下、第１波長板１４１および第２波長板１４２を総称して波長板と呼称する。なお、図２では、第１波長板１４１および第２波長板１４２が交互に格子状に配列される例を示す。上記のような構成により、フィルタ部材１４は、上記の区画毎に、波長帯λ１の光波、または波長帯λ２の光波のみを透過する。
【００５７】
ここで、第１受光素子１３１および第２受光素子１３２は、受光面Ｆ上において、第１波長板１４１と重なる領域に配置される。このような構成により、第１受光素子１３１および第２受光素子１３２は、第１波長板１４１を透過する波長帯λ１の光波のみを受光する。ここで、第１受光素子１３１および第２受光素子１３２は同じ受光感度特性を有する素子である。一方、第３受光素子１３３および第４受光素子１３４は、受光面Ｆ上において、第２波長板１４２と重なる領域に配置される。このような構成により、第３受光素子１３３および第４受光素子１３４は、第２波長板１４２を透過する波長帯λ２の光波のみを受光する。ここで、第３受光素子１３３および第４受光素子１３４は同じ受光感度特性を有する素子である。
【００５８】
図２に示す通り、受光面Ｆ上において、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４は、各々１つずつ、計４つの素子で１組の受光素子ユニット１３０を構成する。そして、各受光素子ユニット１３０は、後述の処理で生成される距離画像の１画素に対応するよう、格子状に配列される。
【００５９】
図１の説明に戻り、演算部１５は、典型的には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などの処理装置、メモリなどの記憶装置、およびインターフェース回路を備えたマイクロコンピュータである。演算部１５は、各感光素子から出力される信号に基づいて検出物までの距離を算出し、距離画像を生成する。
【００６０】
次に、図３を参照して、パルス信号発生部１１から出力される信号に応じて各発光素子および各受光素子が動作する様子について説明する。図３は、発光素子および受光素子それぞれの動作を示すタイミングチャートの一例である。
【００６１】
図３における（Ａ）第１発光素子発光信号は、パルス信号発生部１１から出力される第１発光素子発光信号を示す。以下の図３の説明では、第１発光素子が発光する周期（以下、第１発光素子発光周期と呼称する）が、２Ｗａに設定されている例について説明する。第１発光素子発光周期が２Ｗａに設定されている場合、第１発光素子発光信号は、図３における（Ａ）第１発光素子発光信号に示すように、パルス幅Ｗａのパルスを周期２Ｗａで繰り返す信号となる。第１発光素子１２１は、第１発光素子発光信号のパルスに同期して、当該パルスを受信している間、光波信号Ｌ１を放射する。
【００６２】
ここで、光波信号Ｌ１を放射された検出物５１（図１参照）が当該光波信号Ｌ１を反射して、反射光Ｌｒ１が受光機１３に入射するものとする。図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１は、受光機１３へ到達する波長帯λ１の反射光Ｌｒ１を示す図である。以下では、図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１に示すように、光波信号Ｌ１の放射が開始された時点（すなわち、第１発光素子発光信号のパルスの立ち上がり時点）から遅延時間τａ経過した後に、反射光Ｌｒ１が受光機１３へ到達する例について説明する。なお、遅延時間τａの値は、パルス幅Ｗａより小さいものとする。
【００６３】
図３における（Ｃ）第１受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第１受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ａ）第１発光素子発光信号と同位相のパルス信号である。第１受光素子１３１は、第１受光素子シャッター開放信号のパルスに同期し、当該パルスを受信している間、電子シャッターを開放状態にして受光量に応じた電荷を蓄積する。一方、第１受光素子１３１は、当該パルスの受信が途絶すると、電子シャッターを閉止状態にし、直前の電子シャッター開放状態において蓄積した電荷量Ｅ１を示す信号を出力する。第１受光素子１３１は、蓄積した電荷量Ｅ１を示す信号を出力すると、蓄積された電荷を全て放出する。そして、第１受光素子１３１は、電子シャッターが閉止している間、電荷を蓄積しない。
【００６４】
図３における（Ｄ）第１受光素子の電荷量Ｅ１は、第１受光素子１３１に蓄積される電荷量Ｅ１の増減を示す。上記の通り、第１受光素子１３１は、受光面に波長帯λ１の光波のみを透過する第１波長板１４１が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ１のみを受光する。したがって、図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１、図３における（Ｃ）第１受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｄ）第１受光素子の電荷量Ｅ１に示すように、第１受光素子１３１に蓄積される電荷量Ｅ１は、第１受光素子１３１に反射光Ｌｒ１が到達し、且つ、第１受光素子１３１の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｄ）第１受光素子の電荷量Ｅ１では、第１受光素子１３１に蓄積される電荷量Ｅ１は、Ｗａ−τａで表される時間に比例して増加する。
【００６５】
図３における（Ｅ）第２受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第２受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ｃ）第１受光素子シャッター開放信号と逆位相のパルス信号である。第２受光素子１３２は、第１受光素子１３１の第１受光素子シャッター開放信号に応じた動作と同様にして、第２受光素子シャッター開放信号に応じて動作する。したがって、第１受光素子１３１の電子シャッターが開放状態である間、第２受光素子１３２の電子シャッターは閉止状態になり、第１受光素子１３１の電子シャッターが閉止状態である間、第２受光素子１３２の電子シャッターは開放状態になる。
【００６６】
図３における（Ｆ）第２受光素子の電荷量Ｅ２は、第２受光素子１３２に蓄積される電荷量Ｅ２の増減を示す。上記の通り、第２受光素子１３２は、受光面に波長帯λ１の光波のみを透過する第１波長板１４１が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ１のみを受光する。したがって、図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１、図３における（Ｅ）第２受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｆ）第２受光素子の電荷量Ｅ２に示すように、第２受光素子１３２に蓄積される電荷量Ｅ２は、第２受光素子１３２に反射光Ｌｒ１が到達し、且つ、第２受光素子１３２の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｆ）第２受光素子の電荷量Ｅ２では、第２受光素子１３２に蓄積される電荷量Ｅ２は、τａで表される時間に比例して増加する。
【００６７】
上記の通り、第１受光素子１３１は、電子シャッターを開放している間、Ｗａ−τａで表される時間だけ反射光Ｌｒ１を受光して蓄電する。また、第２受光素子１３２は、電子シャッターを開放している間、遅延時間τａの間だけ反射光Ｌｒ１を受光して蓄電する。したがって、第１受光素子１３１が蓄電する電荷量Ｅ１、および第２受光素子１３２が蓄電する電荷量Ｅ２は、各々、何れも遅延時間τａに応じた値となる。
【００６８】
図３における（Ｇ）第２発光素子発光信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第２発光素子発光信号を示す。以下の図３の説明では、第２発光素子が発光する周期（以下、第２発光素子発光周期と呼称する）が、２Ｗｂに設定されている例について説明する。第２発光素子発光周期が２Ｗｂに設定されている場合、第２発光素子発光信号は、図３における（Ｇ）第２発光素子発光信号に示すように、パルス幅Ｗｂのパルスを周期２Ｗｂで繰り返す信号となる。なお、パルス幅Ｗｂの値は、パルス幅Ｗａに比べ長く、また、周期２Ｗｂは周期２Ｗａより長い。第２発光素子１２２は、第２発光素子発光信号のパルスに同期して、当該パルスを受信している間、光波信号Ｌ２を放射する。ここで、光波信号Ｌ２を放射された検出物５２（図１参照）から、当該光波信号Ｌ２の反射光である反射光Ｌｒ２が生ずるものとする。なお、検出物５２は、受光機１３を基準として検出物５１より遠方に位置するものとする。以下では、図３における（Ｈ）波長λ２の反射波Ｌｒ２に示すように、光波信号Ｌ１が放射された時点から時間が遅延時間τｂ経過した後に、反射光Ｌｒ２が受光機１３へ到達する例について説明する。なお、遅延時間τｂの値はパルス幅Ｗｂより小さいものとする。
【００６９】
図３における（Ｉ）第１受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第１受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ｇ）第２発光素子発光信号と同位相のパルス信号である。第３受光素子１３３は、上記第１受光素子１３１の第１受光素子シャッター開放信号に応じた動作と同様にして、第３受光素子シャッター開放信号に応じて動作する。
【００７０】
図３における（Ｊ）第３受光素子の電荷量Ｅ３は、第３受光素子１３３に蓄積される電荷量Ｅ３の増減を示す。上記の通り、第３受光素子１３３は、受光面に波長帯λ２の光波のみを透過する第２波長板１４２が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ２のみを受光する。したがって、図３における（Ｈ）波長λ２の反射波Ｌｒ２、図３における（Ｉ）第１受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｊ）第３受光素子の電荷量Ｅ３に示すように、第３受光素子１３３に蓄積される電荷量Ｅ３は、第３受光素子１３３に反射光Ｌｒ２が到達し、且つ、第３受光素子１３３の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｊ）第３受光素子の電荷量Ｅ３においては、第３受光素子１３３に蓄積される電荷量Ｅ３は、Ｗｂ−τｂで表される時間に比例して増加する。
【００７１】
図３における（Ｋ）第４受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第４受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ｉ）第３受光素子シャッター開放信号と逆位相のパルス信号である。第４受光素子１３４は、上記第１受光素子１３１が第１受光素子シャッター開放信号に応じて動作するものと同様にして、第４受光素子シャッター開放信号に応じて動作する。上記より、第３受光素子１３３の電子シャッターが開放状態である間、第４受光素子１３４の電子シャッターは閉止状態になり、第３受光素子１３３の電子シャッターが閉止状態である間、第４受光素子１３４の電子シャッターは開放状態になる。
【００７２】
図３における（Ｌ）第４受光素子の電荷量Ｅ４は、第４受光素子１３４に蓄積される電荷量Ｅ４の増減を示す。上記の通り、第４受光素子１３４は、受光面に波長帯λ２の光波のみを透過する第２波長板１４２が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ２のみを受光する。したがって、図３における（Ｈ）波長λ２の反射波Ｌｒ２、図３における（Ｋ）第４受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｌ）第４受光素子の電荷量Ｅ４に示すように、第４受光素子１３４に蓄積される電荷量Ｅ４は、第４受光素子１３４に反射光Ｌｒ２が到達し、且つ、第４受光素子１３４の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｌ）第４受光素子の電荷量Ｅ４においては、第４受光素子１３４に蓄積される電荷量Ｅ４は、τｂで表される時間に比例して増加する。
【００７３】
上記の通り、第３受光素子１３３は、電子シャッターを開放している間、Ｗｂ−τｂで表される時間だけ反射光Ｌｒ２を受光して蓄電する。また、第４受光素子１３４は、電子シャッターを開放している間、τｂで表される時間だけ反射光Ｌｒ２を受光して蓄電する。したがって、第３受光素子１３３が蓄電する電荷量Ｅ３、および第４受光素子１３４が蓄電する電荷量Ｅ４は、各々、遅延時間τｂに応じた値となる。
【００７４】
上記に示した各受光素子の動作により出力される電荷量Ｅ１、電荷量Ｅ２、電荷量Ｅ３、および電荷量Ｅ４に基づいて、演算部１５は、検出物までの距離を算出する。具体的には、演算部１５は、第１受光素子１３１から出力される電荷量Ｅ１、および第２受光素子１３２から出力される電荷量Ｅ２に基づいて検出物５１までの検出距離Ｄ１を算出する。また、演算部１５は、第３受光素子１３３から出力される電荷量Ｅ３、および第４受光素子１３４から出力される電荷量Ｅ４に基づいて検出物５２までの検出距離Ｄ２を算出する。そして、演算部１５は、算出した検出距離Ｄ１および検出距離Ｄ２に基づいて距離画像を生成する。すなわち、上記図３において説明したパルス信号発生部１１の動作によれば、パルス幅および波長帯の異なる光波信号Ｌ１および光波信号Ｌ２各々に基づいて、検出物までの距離を算出する処理を、並列的に実行することができる。
【００７５】
なお、パルス幅Ｗｂの光波信号Ｌ２に基づいて算出される検出距離Ｄ２は、パルス幅Ｗａの光波信号Ｌ１に基づいて算出される検出距離Ｄ１よりも、相対的に遠方までの距離を測定可能である。これは、光波信号Ｌ２のパルス幅Ｗｂの方が光波信号Ｌ１のパルス幅Ｗａより大きく、光波信号Ｌ２の方が光波信号Ｌ２より多くの光量を伝搬可能なためである。
【００７６】
一方で、光波信号Ｌ１のパルス幅Ｗａは光波信号Ｌ２のパルス幅Ｗｂより小さいため、距離画像撮影装置１は、パルス幅Ｗａの光波信号Ｌ１に基づいて算出される検出距離Ｄ１は、パルス幅Ｗｂの光波信号Ｌ２に基づいて算出される検出距離Ｄ２よりも、相対的に高い分解能で対象物までの距離を測定可能である。これは、上記のような測距装置の距離分解能が、光波信号のパルス幅により決定されるためである。例えば、異なる２つの測定対象物間の光波進行方向の間隔がパルス幅の１／２以下であると、当該２つの測定対象物からの反射波を各々区別することができず、当該２つの測定対象物までの距離を区別して検出することができない。そのため、光波信号のパルス幅が小さいほど、高い分解能で対象物までの距離を測定可能なのである。
【００７７】
したがって、距離画像撮影装置１の上記のような構成によれば、相対的に近い物体までの距離を、相対的に短い発光周期の光波に基づいて相対的に高い分解能で算出し、同時に、距離画像撮影装置から相対的に遠い物体までの距離を、相対的に長い発光周期の光波に基づいて算出することができる。
【００７８】
なお、上記図３では、第１発光素子発光周期が２Ｗａに、第２発光素子発光周期が２Ｗｂに各々予め設定されている例について説明したが、第１発光素子発光周期を２Ｗｂに、第２発光素子発光周期を２Ｗａに各々発光周期の設定を入れ替えても構わない。第１発光素子発光周期が２Ｗｂに、第２発光素子発光周期が２Ｗａ各々設定されている場合、パルス幅Ｗｂの光波信号Ｌ１に基づいて検出物までの距離を測定することによって、相対的に遠方までの距離を測定可能である。また、パルス幅Ｗａの光波信号Ｌ２に基づいて検出物までの距離を測定することによって、相対的に高い分解能で当該距離を測定可能である。したがって、第１発光素子発光周期が２Ｗｂに、第２発光素子発光周期が２Ｗａに各々設定されていても、最大検出距離が大きく、且つ、近距離領域の分解能が高い距離画像を撮像可能である。第１発光素子発光周期、および第２発光素子発光周期の値は、各々、演算部１５の処理により設定される（図８参照）。以下では、発光周期が相対的に長い周期（２Ｗｂ）に設定されて遠距離領域における距離の測定に用いられる光波を遠距離測定光波と呼称する。また、発光周期が相対的に短い周期（２Ｗａ）に設定されて近距離領域における距離の測定に用いられる光波を近距離測定光波と呼称する。
【００７９】
次いで、図４を参照して、演算部１５が距離画像を撮影する処理について説明する。図４は、演算部１５が実行する処理を示すフローチャートの一例である。演算部１５は、例えば、距離画像撮影装置１に備えられた電源スイッチ（図示せず）がオンにされた場合に図４に示すフローチャートの処理を開始する。
【００８０】
ステップＡ１において、演算部１５は、撮影処理のサブルーチンを実行する。以下、図５を参照して演算部１５が実行する撮影処理のサブルーチンについて説明する。図５は、演算部１５が実行する撮影処理の詳細を示すフローチャートの一例である。演算部１５は、撮影処理を開始すると、先ず、ステップＡ１０の処理を実行する。
【００８１】
ステップＡ１０において、演算部１５は、パルス信号を要求する。具体的には、演算部１５は、パルス信号発生部１１に対して、第１発光素子発光信号、第２発光素子発光信号、受光素子シャッター開放信号、第２受光素子シャッター開放信号、第３受光素子シャッター開放信号、および第４受光素子シャッター開放信号の出力を指示する指示信号を送信する。上記指示信号を受信したパルス信号発生部１１は上記各パルス信号を出力する。演算部１５は、ステップＡ１０の処理を完了すると、処理をステップＡ１１へ進める。
【００８２】
ステップＡ１１において、演算部１５は、画素ユニット１３０を選択する。具体的には、演算部１５は、複数の画素ユニット１３０のうち、未選択の画素ユニット１３０を選択する。以下、本ステップＡ１１において選択した画素ユニット１３０を選択画素ユニットと呼称する。ステップＡ１１の処理を完了すると、演算部１５は処理をステップＡ１２へ進める。
【００８３】
下記ステップＡ１２からステップＡ１８の処理によれば、選択画素ユニットにより算出される対象物までの距離（以下、測定距離Ｒと呼称する）が算出される。上述の通り、画素ユニット１３０は、各々距離画像の１画素に対応しており、測定距離Ｒの値は当該対応する画素の画素値となる。
【００８４】
ステップＡ１２において、演算部１５は、距離算出処理αのサブルーチン処理を実行する。すなわち、距離算出処理αは、光波信号Ｌ１に基づいて測定した対象物までの検出距離Ｄ１を算出する処理である。図６は、距離算出処理αの詳細を示すフローチャートの一例である。演算部１５は、距離算出処理αを開始すると、先ず、ステップＡ１２０の処理を実行する。
【００８５】
ステップＡ１２０において、演算部１５は、電荷量Ｅ１を示す信号を受信したか否かを判定する。具体的には、第１受光素子から出力される電荷量Ｅ１を示す信号を受信したか否かを判定する。演算部１５は、電荷量Ｅ１を示す信号を受信したと判定した場合、処理をステップＡ１２１へ進める。一方、演算部１５は、電荷量Ｅ１を示す信号を受信していないと判定した場合、処理をステップＡ１２２へ進める。
【００８６】
ステップＡ１２１において、演算部１５は、電荷量Ｅ１の値を記憶する。具体的には、演算部１５は、第１受光素子１３１から出力される電荷量Ｅ１を示す信号に基づいて、記憶装置に記憶する。既に記憶装置に前回記憶された電荷量Ｅ１の値が記憶されている場合、演算部１５は、記憶装置に記憶する電荷量Ｅ１の値を最新の値に上書き更新する。ステップＡ１２１の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ１２２へ進める。
【００８７】
ステップＡ１２２において、演算部１５は、電荷量Ｅ２を示す信号を受信したか否かを判定する。具体的には、第１受光素子から出力される電荷量Ｅ２を示す信号を受信したか否かを判定する。演算部１５は、電荷量Ｅ２を示す信号を受信したと判定した場合、処理をステップＡ１２３へ進める。一方、演算部１５は、電荷量Ｅ２を示す信号を受信していないと判定した場合、距離算出処理αのサブルーチン処理を終了し、図５に示すステップＡ１３へ処理を進める。
【００８８】
ステップＡ１２３において、演算部１５は、電荷量Ｅ２の値を記憶する。具体的には、演算部１５は、第２受光素子１３２から出力される電荷量Ｅ２を示す信号に基づいて、記憶装置に記憶する。既に記憶装置に前回記憶された電荷量Ｅ２の値が記憶されている場合、演算部１５は、記憶装置に記憶する電荷量Ｅ２の値を最新の値に上書き更新する。ステップＡ１２３の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ１２４へ進める。
【００８９】
ステップＡ１２４において、演算部１５は、遅延時間τａを算出する。具体的には、演算部１５は、予め記憶装置に記憶したパルス幅Ｗａ、電荷量Ｅ１、および電荷量Ｅ２の値を読み出し、下式（２）に基づいて遅延時間τａを算出する。
τａ＝Ｗａ×Ｅ２／（Ｅ１＋Ｅ２）  …（２）
演算部１５は、算出した遅延時間τａの値を記憶装置に記憶する。上式（２）のように、各々、逆位相のタイミングで蓄積された電荷量Ｅ１および電荷量Ｅ２に基づいて遅延時間τａを算出することにより、遅延時間τａを正確に算出することができる。演算部１５は、ステップＡ１２４の処理を完了すると、処理をステップＡ１２５へ進める。
【００９０】
ステップＡ１２５において、演算部１５は、検出距離Ｄ１を算出する。具体的には、演算部１５は、上記ステップＡ１２４において算出した遅延時間τａ、および、予め記憶装置に記憶した光速度ｃの値を読み出し、下式（３）に基づいて検出距離Ｄ１を算出し、当該検出距離Ｄ１の値を記憶装置に記憶する。
Ｄ１＝ｃ×τａ    …（３）
ステップＡ１２５の処理を完了すると、演算部１５は、距離算出処理αのサブルーチン処理を終了し、図５に示すステップＡ１３へ処理を進める。
【００９１】
図５の説明に戻り、ステップＡ１３において、演算部１５は、距離算出処理βのサブルーチン処理を実行する。距離算出処理βは、第３受光素子１３３から出力される電荷量Ｅ３、および第４受光素子１３４から出力される電荷量Ｅ４に基づいて検出物５２までの検出距離Ｄ２を算出する処理である。図７は、距離算出処理βの詳細を示すフローチャートの一例である。図７に示す距離算出処理βの処理は、上述した図６の距離算出処理αの処理において、第１受光素子１３１を第３受光素子１３３に、電荷量Ｅ１を電荷量Ｅ３に、第２受光素子１３２を第４受光素子１３４に、電荷量Ｅ１を電荷量Ｅ３に、電荷量Ｅ２を電荷量Ｅ４に、遅延時間τａを遅延時間τｂに、検出距離Ｄ１を検出距離Ｄ２に、各々置き換えた同様の処理である。したがって、距離算出処理βについては詳細な説明を省略する。演算部１５は、ステップＡ１３において距離算出処理βのサブルーチン処理を完了すると、処理をステップＡ１４へ進める。
【００９２】
ステップＡ１４において、演算部１５は、第１発光素子発光周期が２Ｗａであるか否か判定する。具体的には、演算部１５は、前回、後述ステップＡ４の発光周期設定処理を実行した際に、第１発光素子発光周期を２Ｗａに設定したか否かを判定する。演算部１５は、第１発光素子発光周期が２Ｗａであると判定した場合、処理をステップＡ１５へ進める。一方、演算部１５は、第１発光素子発光周期が２Ｗａでない、すなわち、２Ｗｂであると判定した場合、処理をステップＡ１６へ進める。
【００９３】
上記ステップＡ１４の処理は、すなわち第１光波信号Ｌ１が近距離測定光波として設定されているか否かを判定する処理である。
【００９４】
ステップＡ１５において、演算部１５は、検出距離Ｄ１が閾値Ｒｔｈ以下であるか否かを判定する。閾値Ｒｔｈは、選択画素ユニットの測定距離Ｒの値として、検出距離Ｄ１または検出距離Ｄ２の何れの値を採用すべきかを判断するための閾値である。閾値Ｒｔｈは、予め定められた定数であり、演算部１５の記憶装置に記憶される。以下では、撮影領域のうち受光器１３から閾値Ｒｔｈ以内の領域を近距離領域と呼称する。また、受光器１３から閾値Ｒｔｈより遠方の領域を遠距離領域と呼称する。演算部１５は、検出距離Ｄ１が閾値Ｒｔｈ以下であると判定した場合、処理をステップＡ１７へ進める。一方、演算部１５は、検出距離Ｄ１が閾値Ｒｔｈより大きいと判定した場合、処理をステップＡ１８へ進める。
【００９５】
ステップＡ１６において、演算部１５は、検出距離Ｄ２が閾値Ｒｔｈ以下であるか否かを判定する。演算部１５は、検出距離Ｄ２が閾値Ｒｔｈ以下であると判定した場合、処理をステップＡ１８へ進める。一方、演算部１５は、検出距離Ｄ２が閾値Ｒｔｈより大きいと判定した場合、処理をステップＡ１７へ進める。
【００９６】
ステップＡ１７において、演算部１５は、測定距離Ｒの値として検出距離Ｄ１の値を採用する。具体的には、記憶装置に記憶した検出距離Ｄ１の値を読み出し、選択画素ユニットの測定距離Ｒの値を当該検出距離Ｄ１の値で上書きして記憶する。ステップＡ１７の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ１９へ進める。
【００９７】
ステップＡ１８において、演算部１５は、測定距離Ｒの値として検出距離Ｄ２の値を採用する。具体的には、記憶装置に記憶した検出距離Ｄ２の値を読み出し、選択画素ユニットの測定距離Ｒの値を当該検出距離Ｄ２の値で上書きして記憶する。ステップＡ１８の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ１９へ進める。
【００９８】
上記ステップＡ１４からステップＡ１８の処理によれば、第１光波信号Ｌ１の発光周期が２Ｗａである場合、すなわち、第１光波信号Ｌ１が近距離測定光波に設定されている場合、演算部１５は、近距離領域では検出距離Ｄ１の値を測定距離Ｒとし、遠距離領域ではを検出距離Ｄ２の値を測定距離Ｒとする。また、第２光波信号Ｌ２の発光周期が２Ｗａである場合、すなわち、第２光波信号Ｌ２が近距離測定光波に設定されている場合、演算部１５は、近距離領域では検出距離Ｄ２の値を測定距離Ｒとし、遠距離領域ではを検出距離Ｄ１の値を測定距離Ｒとする。つまり、演算部１５は、近距離領域に対象物が存在する場合、高い分解能を得られる近距離測定光波に基づいて算出された検出距離を測定距離Ｒとして採用する。また、演算部１５は、遠距離領域に対象物が存在する場合、遠距離測定光波に基づいて測定された検出距離を測定距離Ｒとして採用する。
【００９９】
ステップＡ１９において、演算部１５は、全ての画素ユニットを選択したか否かを判定する。具体的には、全ての画素ユニットについて、対応する測定距離Ｒの値を更新したか否かを判定する。演算部１５は、全ての画素ユニットを選択したと判定した場合、処理をステップＡ２０へ進める。一方、演算部１５は、未選択の画素ユニットがあると判定した場合、処理をステップＡ１１へ戻し、未選択の画素ユニットについてステップＡ１１からステップＡ１８の処理を繰り返す。
【０１００】
ステップＡ２０において、演算部１５は、各画素ユニットの測定距離Ｒに基づいて距離画像を生成する。具体的には、演算部１５は、距離画像の各画素の値を、対応する各画素ユニットの測定距離Ｒに設定し、距離画像を生成する。ステップＡ２０の処理を完了すると、演算部１５は図５の撮影処理を完了し、処理を図４のステップＡ２の処理へ進める。
【０１０１】
上記のような撮影処理によれば、最大検出距離が大きく、且つ、近距離領域の分解能が高い距離画像を撮影することが可能である。
【０１０２】
ステップＡ２において、演算部１５は、フレームカウンタＦＮをカウントアップする。フレームカウンタＦＮは、距離画像を撮影した回数を示す変数値である。フレームカウンタＦＮの値は、演算部１５の記憶装置に記憶され、初期値は例えば０に設定される。演算部１５は、本ステップＡ２においてフレームカウンタＦＮに例えば１などの定数を加算して、当該加算後の値を記憶装置に上書きして記憶する。ステップＡ２の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ３へ進める。
【０１０３】
ステップＡ３において、演算部１５は、フレームカウンタＦＮが閾値ＦＮｔｈ以上であるか否かを判定する。閾値ＦＮｔｈは、後述の波長選定処理を実行するタイミングを判定するための定数である。閾値ＦＮｔｈは、予め演算部１５の記憶装置に記憶される。演算部１５は、記憶装置に記憶したフレームカウンタＦＮおよび閾値ＦＮｔｈの値を各々読み出し、当該フレームカウンタＦＮと当該閾値ＦＮｔｈとの大きさを比較する。演算部１５は、フレームカウンタＦＮが閾値ＦＮｔｈ以上であると判定した場合、処理をステップＡ４へ進める。一方、演算部１５は、フレームカウンタＦＮが閾値ＦＮｔｈより小さいと判定した場合、ステップＡ４およびステップＡ５の処理を省略して処理をステップＡ６へ進める。
【０１０４】
ステップＡ４において、演算部１５は、波長選定処理を実行する。図８は、波長選定処理の詳細を示すフローチャートの一例である。演算部１５は、図８の波長選定処理を開始すると、先ずステップＡ４１の処理を実行する。
【０１０５】
ステップＡ４１において、演算部１５は、第１発光素子発光周期を２Ｗａに設定し、第２発光素子発光周期を２Ｗｂに設定する。具体的には、演算部１５は、後述ステップＢ４２の撮影処理においてパルス信号発生部１１に対して出力する指示信号に、第１発光素子発光周期を２Ｗａとし、第２発光素子発光周期を２Ｗｂとする指示データを含ませる。ステップＡ４１の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ４２へ進める。
【０１０６】
ステップＡ４２において、演算部１５は、撮影処理を実行する。具体的には、演算部１５は、上述図５に示した撮影処理を実行する。ステップＡ４２の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ４３へ進める。
【０１０７】
ステップＡ４３において、演算部１５は、平均電荷Ｅａ４を算出する。具体的には、上記ステップＡ４２の撮影処理において複数の第４受光素子１３４が各々に蓄電した電荷量Ｅ４の値を記憶装置から読み出し、当該読み出した電荷量Ｅ４を平均して、平均電荷Ｅａ４を算出する。そして、演算部１５は、算出した平均電荷Ｅａ２の値を記憶装置に記憶する。ステップＡ４３の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ４４へ進める。
【０１０８】
ステップＡ４４において、演算部１５は、第１発光素子発光周期を２Ｗｂに設定し、第２発光素子発光周期を２Ｗａに設定する。具体的には、演算部１５は、パルス信号発生部１１に対して出力する信号に、第１発光素子発光周期を２Ｗｂとし、第２発光素子発光周期を２Ｗａとする指示データを含む処理を実行する。ステップＡ４４の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ４５へ進める。
【０１０９】
ステップＡ４５において、演算部１５は、撮影処理を実行する。具体的には、演算部１５は、上述図５に示した撮影処理を実行する。ステップＡ４５の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ４６へ進める。
【０１１０】
ステップＡ４６において、演算部１５は、平均電荷Ｅａ２を算出する。具体的には、上記ステップＡ４５の撮影処理において複数の第２受光素子１３２が各々に蓄電した電荷量Ｅ２の値を記憶装置から読み出し、当該読み出した電荷量Ｅ２を平均して、平均電荷Ｅａ２を算出する。そして、演算部１５は、算出した平均電荷Ｅａ２の値を記憶装置に記憶する。ステップＡ４６の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ４７へ進める。
【０１１１】
上記ステップＡ４１からステップＡ４６の処理において算出された平均電荷Ｅａ２および平均電荷Ｅａ４は、各々、同じ発光周期で送信された第１光波信号Ｌ１の反射光の強度、および第２光波信号Ｌ２の反射光の強度を示す値である。
【０１１２】
ステップＡ４７において、演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が平均電荷Ｅａ２以上であるか否かを判定する。具体的には、演算部１５は、記憶装置から平均電荷Ｅａ４および平均電荷Ｅａ２の値を読み出し、平均電荷Ｅａ４および平均電荷Ｅａ２の大きさを比較する。演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が平均電荷Ｅａ２以上であると判定した場合、処理をステップＡ４７へ進める。一方、演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が平均電荷Ｅａ２より小さいと判定した場合、波長選定処理を完了し、処理を図４のステップＡ５へ進める。
【０１１３】
上記ステップＡ４７の処理によれば、第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２のどちらの光波信号が対象物から強く反射されるか判定される。この時、各受光素子の電荷量の平均値に基づいて反射光の光量の大小が判定されるため、各受光素子の配置位置等の違いによる受光素子毎の受光量のばらつきの影響を受けることなく、第１光波および第２光波のどちらの反射光の受光量が大きいかを正確に判定することができる。
【０１１４】
ステップＡ４８において、演算部１５は、ステップＡ４１と同様にして、第１発光素子発光周期を２Ｗａに設定し、第２発光素子発光周期を２Ｗｂに設定する。ステップＡ４８の処理を完了すると、波長選定処理を完了し、処理を図４のステップＡ５へ進める。
【０１１５】
上記ステップＡ４７およびステップＡ４８の処理によれば、反射波の受光強度が相対的に強い光波信号の発光周期が相対的に長く設定される。言い換えれば、反射波の受光強度が相対的に強い光波信号が、遠距離測定光波として選定される。一般的に光波は長距離を伝搬するほど減衰し易いが、上記の処理のように強い反射強度を得られる光波信号を遠距離測定光波として用いることで、当該光波信号が長い距離を伝搬しても、対象物までの距離を安定して正確に測定することができる。
【０１１６】
また、上記波長選定処理では、ステップＡ４１およびステップＡ４４において第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２の発光周期を入れ替えて撮影処理を行うため、波長選定処理中であっても近距離領域を高い分解能で撮影した距離画像を撮影することができる。
【０１１７】
図４の説明に戻り、ステップＡ５において、演算部１５は、フレームカウンタＦＮをリセットする。演算部１５は、本ステップＡ２においてフレームカウンタＦＮの値を初期値に戻し、記憶装置に上書きして記憶する。ステップＡ５の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＡ６へ進める。
【０１１８】
上記ステップＡ３からステップＡ５の処理によれば、距離画像の撮影回数が閾値ＦＮｔｈに達する毎に、波長選定処理が実行される。したがって、遠距離測定光波および近距離測定光波の波長帯を定期的に切り替えて、適切な波長帯で距離画像を撮影することができる。なお、演算部１５は、距離画像の撮影回数の代わりに、前回波長選定処理を実行した時点からの経過時間をカウントし、当該経過時間が予め定められた閾値に達する毎に波長選定処理を実行しても構わない。このような処理によっても、遠距離測定光波および近距離測定光波の波長帯を定期的に切り替えることができる。
【０１１９】
ステップＡ６において、演算部１５は、終了処理が実行されたか否かを判定する。演算部１５は、例えば、距離画像撮影装置１に備えられた電源スイッチがオフにされたか否かを判定する。演算部１５は、終了処理が実行されたと判定した場合、図４の処理を終了する。一方、演算部１５は、終了処理が実行されていないと判定した場合、処理をステップＡ１へ戻し、上記ステップＡ１からステップＡ５の処理を繰り返す。
【０１２０】
以上に示した通り、第１の実施形態に係る距離画像撮影装置１によれば、強い反射光を得られる波長帯の光波信号を選択し、当該選択した波長光に基づいて対象物までの距離を正確に測定することができる。したがって、対象物の色等の影響を受け難く、対象物までの距離および当該対象物の形状を正確に示す距離画像を撮影することができる。
【０１２１】
また、上記第１の実施形態に係る距離画像撮影装置１では、波長帯λ１の光波信号Ｌ１、および波長帯λ２の光波信号Ｌ２の２つの光波信号を各々送受信して、各光波信号に基づいて距離画像を撮影する例について示したが、距離画像撮影装置が送受信する光波信号は２つに限らない。すなわち、距離画像撮影装置は、異なる波長および異なるパルス周期の３つ以上の光波信号を送受信して、各光波信号に基づいて距離画像を撮影しても構わない。
【０１２２】
例えば、距離画像撮影装置が、波長帯λ１および波長帯λ２と重複しない波長帯λ３の光波信号Ｌ３をさらに送受信可能に構成された場合を想定する。このような構成の場合、演算部１５は、波長選定処理において、各光波を同じ時間発光させて反射強度の強い光波から順に長い発光周期で発光するよう設定する。そして、演算部１５は、撮影処理において、撮影領域を受光器１３から遠い順に遠距離領域、中距離領域、および近距離領域に３区分し、遠距離領域で対象物を検出した場合、発光周期が最も長い光波信号に基づいて算出した距離を測定距離として採用し、中距離領域で対象物を検出した場合、発光周期が２番目に長い光波信号に基づいて算出した距離を測定距離として採用し、近距離領域で対象物を検出した場合、発光周期が最も短い光波信号に基づいて算出した距離を測定距離として採用する。
【０１２３】
上記のように、距離画像撮影装置が３つ以上の波長の異なる光波信号を送受信可能に構成された場合であっても、上述の距離画像撮影装置１と同様の効果を奏することが可能である。
【０１２４】
また、上記第１の実施形態では、波長選定処理において、演算部１５が第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２のどちらの反射光の強度の方が強いかを電荷量Ｅ２の平均値および電荷量Ｅ４の平均値に基づいて判定する例について説明したが、演算部１５は第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２のどちらの反射光の強度の方が強いか判定可能であれば、上記以外の判定方法を用いても構わない。
【０１２５】
例えば、演算部１５は、予め指定された１つの第２受光素子１３２の電荷量Ｅ２、および予め指定された１つの第４受光素子１３４の電荷量Ｅ４を比較して第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２のどちらの反射光の強度の方が強いか判定しても構わない。このような処理によれば、平均電荷Ｅａ４および平均電荷Ｅａ２を算出する処理（ステップＡ４３、ステップＡ４６）を省略して、比較的少ない処理量で第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２の何れの反射光の方が強度が強いか判定可能である。また、演算部１５は、電荷量Ｅ２の代わりに電荷量Ｅ１を、電荷量Ｅ４の代わりに電荷量Ｅ１を用いて、電荷量Ｅ１および電荷量Ｅ３の大きさを比較して、第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２の何れの反射光の強度が強いか判定しても構わない。また、演算部１５は、電荷量Ｅ１および電荷量Ｅ２の加算値と、電荷量Ｅ３および電荷量Ｅ４の加算値とを比較して、第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２の何れの反射光の強度が強いか判定しても構わない。
【０１２６】
また、上記第１の実施形態に係る距離画像撮影装置１は車両に搭載されるように構成されても構わない。例えば、発光機１２をヘッドランプ近傍に搭載して、受光機１３を当該車両のフロントグリルに備え、車両周囲の物体までの距離を距離演算部１５により算出しても構わない。この場合、第１発光素子１２１および第２発光素子は車両周囲へ各々光波を送出し、車両周囲の物体からの当該反射光を受光機１３で受光することによって、当該車両周囲の物体を示す距離画像を撮影することができる。上記のように距離画像撮影装置１を車両に搭載する場合、さらに、当該車両の左前側に備えられたヘッドランプを第１発光素子とし、当該車両の右前側に備えられたヘッドランプを第２発光素子とし、車両周囲の状況を撮影するために予め車両に搭載されている監視カメラを受光機１３として用いるように構成しても構わない。
【０１２７】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、演算部１５が波長選定処理において第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２の発光周期を入れ替えて撮影処理を行って、第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２を同じ時間発光させた際の反射光の受光量を比較する例について説明したが、演算部１５は、第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２を同じ時間発光させた際の反射光の強度を比較可能であれば、必ずしも第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２の発光周期を入れ替えて撮影処理を行う必要はない。例えば、演算部１５は、第１光波信号Ｌ１、および第２光波信号Ｌ２を同時に同じ発光周期で発光させても構わない。
【０１２８】
以下、第２の実施形態に係る演算部１５が実行する処理について説明する。なお、演算部１５の処理は、ステップＡ４の波長選定処理を除いて上述図４に示すフローチャートと同様であるため、第２の実施形態に係る波長選定処理についてのみ説明し、他の処理については詳細な説明を省略する。また、第２の実施形態に係る距離画像撮影装置の構成は、上記第１の実施形態に係る距離画像撮影装置１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図９は、第２の実施形態に係る演算部１５が実行する波長選定処理を示すフローチャートの一例である。演算部１５は、図９の波長選定処理を開始すると、先ずステップＢ４１の処理を実行する。
【０１３０】
ステップＢ４１において、演算部１５は、第１発光素子発光周期を２Ｗｂに設定し、第２発光素子発光周期も２Ｗｂに設定する。具体的には、演算部１５は、後述ステップＢ４２の撮影処理においてパルス信号発生部１１に対して出力する信号に、第１発光素子発光周期を２Ｗｂとし、第２発光素子発光周期も２Ｗｂとする指示データを含ませる。ステップＢ４１の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＢ４２へ進める。
【０１３１】
ステップＢ４２において、演算部１５は、撮影処理を実行する。具体的には、演算部１５は、上述図５に示した撮影処理を実行する。ステップＢ４２の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＢ４３へ進める。
【０１３２】
ステップＢ４３において、演算部１５は、上記ステップＡ４３と同様にして平均電荷Ｅａ４を算出する。ステップＢ４３の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＢ４４へ進める。
【０１３３】
ステップＢ４４において、演算部１５は、上記ステップＡ４６と同様にして平均電荷Ｅａ２を算出する。ステップＢ４４の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＢ４５へ進める。
【０１３４】
ステップＢ４５において、演算部１５は、上記ステップＡ４７と同様にして平均電荷Ｅａ４が平均電荷Ｅａ２以上であるか否かを判定する。演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が平均電荷Ｅａ２以上であると判定した場合、処理をステップＢ４６へ進める。一方、演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が平均電荷Ｅａ２より小さいと判定した場合、処理をステップＢ４７へ進める。
【０１３５】
ステップＢ４６において、演算部１５は、ステップＢ４１と同様にして、第１発光素子発光周期を２Ｗａに設定し、第２発光素子発光周期を２Ｗｂに設定する。ステップＢ４６の処理を完了すると、波長選定処理を完了し、処理を図４のステップＢ５へ進める。
【０１３６】
ステップＢ４７において、演算部１５は、ステップＢ４４と同様にして、第１発光素子発光周期を２Ｗｂに設定し、第２発光素子発光周期を２Ｗａに設定する。ステップＢ４７の処理を完了すると、波長選定処理を完了し、処理を図４のステップＢ５へ進める。
【０１３７】
上記第２の実施形態に係る波長選定処理によれば、撮影処理を２度行う必要がないため、強い反射光を得られる波長帯の光波信号を第１の実施形態に比べ少ない処理量で、且つ短時間で判別することができる。また、撮影処理において用いる発光周期と同じ周期２Ｗｂに設定するため、パルス信号発生部１１は波長選定処理のために別途のパルス波を生成する必要が無く、処理が簡単である。
【０１３８】
（第３の実施形態）
上記第１の実施形態では、距離画像の撮影回数が閾値ＦＮｔｈに達する毎に、演算部１５が波長選定処理を実行する例について説明したが、演算部１５は、遠距離測定光波の受光量が、予め定められた値より低下したタイミングで波長選定処理を行っても構わない。
【０１３９】
以下、第２の実施形態に係る演算部１５が実行する処理について説明する。なお、第３の実施形態に係る距離画像撮影装置の構成は、上記第１の実施形態に係る距離画像撮影装置１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１４０】
図１０は、第３の実施形態に係る演算部１５が実行する処理を示すフローチャートの一例である。演算部１５は、例えば、距離画像撮影装置に備えられた電源スイッチ（図示せず）がオンにされた場合に図１０に示すフローチャートの処理を開始する。
【０１４１】
ステップＣ１において、演算部１５は、撮影処理を実行する。具体的には、演算部１５は、上述図５に示した撮影処理を実行する。ステップＣ１の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＣ２へ進める。
【０１４２】
ステップＣ２において、演算部１５は、上記ステップＡ４３と同様にして平均電荷Ｅａ４を算出する。ステップＣ２の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＣ３へ進める。
【０１４３】
ステップＣ３において、演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が閾値Ｅｔｈ以下であるか否かを判定する。閾値Ｅｔｈは、波長選定処理を実行するタイミングを判定するための定数である。閾値Ｅｔｈは、予め演算部１５の記憶装置に記憶される。演算部１５は、記憶装置に記憶した平均電荷Ｅａ４および閾値Ｅｔｈの値を各々読み出し、当該平均電荷Ｅａ４と当該閾値Ｅｔｈとの大きさを比較する。演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が閾値Ｅｔｈ以下であると判定した場合、処理をステップＣ４へ進めて波長選定処理を実行する。一方、演算部１５は、平均電荷Ｅａ４が閾値Ｅｔｈより小さいと判定した場合、波長選定処理を省略して処理をステップＣ５へ進める。
【０１４４】
ステップＣ４において、演算部１５は、上記図８に示した波長選定処理を実行する。ステップＣ４の処理を完了すると、演算部１５は、処理をステップＣ５へ進める。
【０１４５】
ステップＣ５において、演算部１５は、上記ステップＡ６と同様にして終了処理が実行されたか否かを判定する。演算部１５は、終了処理が実行されたと判定した場合、図１０の処理を終了する。一方、演算部１５は、終了処理が実行されていないと判定した場合処理をステップＣ１へ戻し、上記の処理を繰り返す。
【０１４６】
上記図１０に示した演算部１５の処理によれば、必要に応じたタイミングでのみ波長選定処理が実行される。したがって、不要なタイミングでの波長選定処理の実行を抑制し、処理量を低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明に係る距離画像撮影装置は、正確な距離画像を撮影可能な距離画像撮影装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１４８】
１          距離画像撮影装置
１１        パルス信号発生部
１２        発光機
１３、３３  受光機
１４、３４  フィルタ部材
１５        演算部
２２        超音波発振機
２３        受信機
５１、５２  検出物
１２１      第１発光素子
１２２      第２発光素子
１３０      画素ユニット
１３１      第１受光素子
１３２      第２受光素子
１３３      第３受光素子
１３４      第４受光素子
１３５      筐体
１４１      第１波長板
１４２      第２波長板
【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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