(57)【要約】  測距撮像装置（１）は、発光信号のタイミングに従って光照射を行う光源部（１１）と、対象物体ＯＢに対して、露光信号のタイミングに従って露光を行い、当該露光の露光量に対応したＲＡＷデータを生成する固体撮像部（１２）と、ＲＡＷデータにおける信号量の大小関係を判定する信号量比較部（１４）と、信号量の大小関係の判定結果に基づいて距離信号を生成して出力する距離演算部（１５）とを備え、固体撮像部（１２）は、同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれに、露光信号のタイミングが異なる露光期間に露光した信号を蓄積させ、信号量比較部（１４）は、異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された複数の信号の信号量の大小関係を判定し、距離演算部（１５）は、上記判定結果に従って選択した演算式を用いて対象物体ＯＢとの距離を算出する。
2016189808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射を指示する発光信号と反射光の露光を指示する露光信号とを発生する駆動制御部と、
前記発光信号が示すタイミングに従って光の照射を行う光源部と、
対象物体を含む領域に対して、前記露光信号が示すタイミングに従って露光を行い、当該露光の露光量に対応した撮像情報であるＲＡＷデータを生成する固体撮像部と、
前記ＲＡＷデータにおける信号量の大小関係を判定する信号量比較部と、
前記信号量比較部による前記信号量の大小関係の判定結果に基づいて前記対象物体との距離を示す距離信号を生成して出力する距離演算部とを備え、
前記固体撮像部は、同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積領域を含み、
前記異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれは、前記発光信号のタイミングに対して前記対象物体からの反射光の露光を指示する前記露光信号のタイミングが異なる露光期間に露光した前記信号を蓄積し、
前記信号量比較部は、前記異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された複数の前記信号の信号量の大小関係を判定し、
前記距離演算部は、前記固体撮像部または前記信号量比較部から前記ＲＡＷデータを受け、前記信号量の大小関係の判定結果に従って選択した演算式を用いて前記対象物体との距離を算出することにより、前記距離信号を生成して出力する
測距撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像部は、前記対象物体を含む領域に対して、前記露光信号が示すタイミングに従って複数回の露光を行い、当該複数回の露光の露光量の総和に対応した撮像情報である前記ＲＡＷデータを生成する
請求項１に記載の測距撮像装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、
前記対象物体からの反射光の露光期間が同じであって、露光タイミングが異なる第一の露光信号、第二の露光信号及び第三の露光信号を発生し、
前記発光信号に対する前記第二の露光信号の遅延時間である第二遅延時間は、前記発光信号に対する前記第一の露光信号の遅延時間である第一遅延時間と前記第一の露光信号による露光期間である第一露光期間とが加算された時間であり、
前記発光信号に対する前記第三の露光信号の遅延時間である第三遅延時間は、前記第二遅延時間と前記第二の露光信号による露光期間である第二露光期間とが加算された時間であり、
前記信号量比較部は、
前記発光信号のタイミングに対する前記対象物体からの反射光の到達タイミングの遅れ時間が、前記第一遅延時間と前記第一露光期間とが加算された値未満である場合、前記第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と前記第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、前記信号量の大小関係の判定結果をＡ０＞Ａ２とし、
前記距離演算部は、
光速ｃとし、前記第一露光期間、前記第二露光期間、及び前記第三の露光信号による露光期間である第三露光期間の長さをそれぞれＴｏとし、前記第二の露光信号による露光量の総和をＡ１とした場合、前記信号量比較部による前記判定結果に従い、式１に示される前記演算式を用いて前記対象物体との距離Ｌを算出する
請求項１または２に記載の測距撮像装置。
【数１】
2016189808.tif 000035
【請求項４】
前記駆動制御部は、
前記対象物体からの反射光の露光期間が同じであって、露光タイミングが異なる第一の露光信号、第二の露光信号及び第三の露光信号を発生し、
前記発光信号に対する前記第二の露光信号の遅延時間である第二遅延時間は、前記発光信号に対する前記第一の露光信号の遅延時間である第一遅延時間と前記第一の露光信号による露光期間である第一露光期間とが加算された時間であり、
前記発光信号に対する前記第三の露光信号の遅延時間である第三遅延時間は、前記第二遅延時間と前記第二の露光信号による露光期間である第二露光期間とが加算された時間であり、
前記信号量比較部は、
前記発光信号のタイミングに対する前記対象物体からの反射光の到達タイミングの遅れ時間が、前記第一遅延時間と前記第一露光期間とが加算された値以上である場合、前記第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と前記第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、前記信号量の大小関係の判定結果をＡ２≧Ａ０とし、
前記距離演算部は、
光速ｃとし、前記第一露光期間、前記第二露光期間、及び前記第三の露光信号による露光期間である第三露光期間の長さをそれぞれＴｏとし、前記第二の露光信号による露光量の総和をＡ１とした場合、前記信号量比較部による前記判定結果に従い、式２に示される前記演算式を用いて前記対象物体との距離Ｌを算出する
請求項１または２に記載の測距撮像装置。
【数２】
2016189808.tif 000036
【請求項５】
前記異なる複数の信号蓄積領域のうち、少なくとも１つの同一の信号蓄積領域には、前記露光信号のタイミングが前記発光信号に対して異なる複数のタイミングで露光した複数の前記信号を蓄積する
請求項１または２に記載の測距撮像装置。
【請求項６】
前記信号量比較部は、
前記固体撮像部から受けた前記ＲＡＷデータのノイズを除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部から受けたノイズ除去後の前記ＲＡＷデータにおける前記異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された複数の前記信号の信号量の大小関係から、複数の反射光を含む信号と背景光のみの信号とを振り分けるとともに、前記信号量の大小関係の判定結果を前記距離演算部に伝達する信号振り分け部と、
前記信号振り分け部から受けた前記複数の反射光を含む信号から、前記背景光のみの信号を差し引くことで背景光信号を除去する背景光除去部と、
前記背景光除去部により前記背景光信号が除去された複数の信号から、異常値を判定し、その結果を前記距離演算部に伝達する異常値判定部とを備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の測距撮像装置。
【請求項７】
光照射を行い、反射光を露光することにより距離を測定する測距撮像装置の測距方法であって、
光照射を指示する発光信号と反射光の露光を指示する露光信号とを発生する駆動制御部と、
前記発光信号が示すタイミングに従って光の照射を行う光源部と、
対象物体を含む領域に対して、前記露光信号が示すタイミングに従って露光を行い、当該露光の露光量に対応した撮像情報であるＲＡＷデータを生成する固体撮像部と、
前記ＲＡＷデータにおける信号量の大小関係を判定する信号量比較部と、
前記信号量比較部による前記信号量の大小関係の判定結果に基づいて前記対象物体との距離を示す距離信号を生成して出力する距離演算部とを備え、
前記固体撮像部は、同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれに対応させて、前記発光信号のタイミングに対して前記露光信号のタイミングが異なる露光期間で露光した複数の前記信号を蓄積させ、
前記信号量比較部は、前記異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された前記信号の信号量の大小関係を判定し、
前記距離演算部は、前記信号量比較部の判定結果に従って前記対象物体との距離を算出するための演算式を選択し、当該選択式を用いて前記対象物体との距離を算出することにより、前記距離信号を生成して出力する
測距撮像装置の測距方法。
【請求項８】
光照射を指示する発光信号と反射光の露光を指示する露光信号とを発生する駆動制御部と、
前記発光信号が示すタイミングに従って光の照射を行う光源部と、
対象物体を含む領域に対して、前記露光信号が示すタイミングに従って露光を行い、当該露光の露光量に対応した撮像情報であるＲＡＷデータを生成し、同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積領域を含む固体撮像装置と、
前記ＲＡＷデータにおける信号量の大小関係を判定する信号量比較部と、
前記信号量比較部による前記信号量の大小関係の判定結果に基づいて前記対象物体との距離を示す距離信号を生成して出力する距離演算部とを備え、
前記信号量比較部は、前記異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された複数の前記信号の信号量の大小関係を判定し、
前記距離演算部は、前記固体撮像装置または前記信号量比較部から前記ＲＡＷデータを受け、前記信号量の大小関係の判定結果に従って選択した演算式を用いて前記対象物体との距離を算出することにより、前記距離信号を生成して出力する、測距撮像装置に用いられる固体撮像装置であって、
前記異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれは、前記発光信号のタイミングに対して前記対象物体からの反射光の露光を指示する前記露光信号のタイミングが異なる露光期間に露光した前記信号を蓄積する
固体撮像装置。
【請求項９】
前記固体撮像装置は、ＣＣＤ型の固体撮像素子である
請求項８に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距撮像装置、その測距方法及び固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体を検知する複数の方式の中で、測定対象物まで光が往復する飛行時間を利用して測距を行うＴＯＦ（ｔｉｍｅ  ｏｆ  ｆｌｉｇｈｔ）方式が知られている。【０００３】
特許文献１には、２つの異なる信号蓄積手段に、光源からの光の断続動作と同期させて互いに異なる位相で電荷転送して信号蓄積を行い、蓄積信号の配分比から対象物までの距離を求め、さらに、第３の信号蓄積手段に背景光のみを信号蓄積することで、背景光除去を行って、背景光の影響を排除する従来技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、第３の信号蓄積手段を背景光専用にしているため、測距範囲（限界）Ｄは、光源のパスル幅（Ｔｏ）に依存し、光速（２９９，７９２，４５８ｍ／ｓ）をｃとすると以下のように表される。【０００６】
Ｄ＝ｃ×Ｔｏ／２【０００７】
一方、光源のパルス幅（Ｔｏ）が大きくなると、測距範囲Ｄは大きくなるが、距離分解能が落ちるので測距精度は光源のパルス幅（Ｔｏ）に反比例する。つまり、測距範囲（限界）Ｄを広げるために光源のパルス幅（Ｔｏ）を大きくすると、逆に測距精度は悪くなる。【０００８】
従って、開示された従来技術では、測距範囲と測距精度との両立は困難であるとの課題を有している。【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、高い測距精度、かつ、広い測距範囲を実現する測距撮像装置、その測距方法及び固体撮像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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る測距撮像装置は、光照射を指示する発光信号と反射光の露光を指示する露光信号とを発生する駆動制御部と、前記発光信号が示すタイミングに従って光の照射を行う光源部と、対象物体を含む領域に対して、前記露光信号が示すタイミングに従って露光を行い、当該露光の露光量に対応した撮像情報であるＲＡＷデータを生成する固体撮像部と、前記ＲＡＷデータにおける信号量の大小関係を判定する信号量比較部と、前記信号量比較部による前記信号量の大小関係の判定結果に基づいて前記対象物体との距離を示す距離信号を生成して出力する距離演算部とを備え、前記固体撮像部は、同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積領域を含み、前記異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれは、前記発光信号のタイミングに対して前記対象物体からの反射光の露光を指示する前記露光信号のタイミングが異なる露光期間に露光した前記信号を蓄積し、前記信号量比較部は、前記異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された複数の前記信号の信号量の大小関係を判定し、前記距離演算部は、前記固体撮像部または前記信号量比較部から前記ＲＡＷデータを受け、前記信号量の大小関係の判定結果に従って選択した演算式を用いて前記対象物体との距離を算出することにより、前記距離信号を生成して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る測距撮像装置によれば、光源のパルス幅を大きくすることなく高い測距精度を確保でき、かつ、測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方に拡げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る測距撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、ＣＣＤ型の固体撮像素子の機能を表す概略構成図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る測距撮像装置の露光量を検出するタイミングの一例を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図５】図５は、実施の形態１に係る測距撮像装置の露光量を検出するタイミングの一例を説明する図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例に係る測距撮像装置の信号量比較部の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図９】図９は、実施の形態２に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態２の変形例１に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態２の変形例１に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態２の変形例１に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態２の変形例２に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態に係る測距撮像装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものであり、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定するものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る測距撮像装置１の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、測距撮像装置１は、光源部１１と、固体撮像部１２と、駆動制御部１３と、信号量比較部１４と、ＴＯＦ演算部１５（距離演算部１５）とを備える。
【００１５】
光源部１１は、駆動回路、コンデンサ及び発光素子を有し、コンデンサに保持した電荷を発光ダイオードへ供給することで光を発する。発光素子としてはレーザダイオードや発光ダイオード（ＬＥＤ）等のその他の発光素子を用いてもよい。
【００１６】
駆動制御部１３は、測定対象物（対象物体ＯＢ）への光照射を指示する発光信号と、当該対象物体ＯＢからの反射光の露光を指示する露光信号とを発生する。
【００１７】
光源部１１は、駆動制御部１３で発生する発光信号を受信するタイミングに従って対象物体ＯＢに対して光照射を行う。
【００１８】
固体撮像部１２は、対象物体ＯＢを含む領域に対して、駆動制御部１３で発生する露光信号が示すタイミングに従って複数回の露光を行い、複数回の露光量の総和に対応したＲＡＷデータ（撮像情報）を得る。固体撮像部１２は、カメラレンズ、固体撮像素子、及びＡ／Ｄコンバータ等のＲＡＷデータを作成し出力する回路を有する。
【００１９】
信号量比較部１４は、少なくとも固体撮像部１２から受けたＲＡＷデータにおける信号量の大小関係を判定してＴＯＦ演算部１５（距離演算部１５）に伝える。
【００２０】
ＴＯＦ演算部１５（距離演算部１５）は、固体撮像部１２から受けたＲＡＷデータまたは信号量比較部１４から受けた固体撮像部１２から出力されるＲＡＷデータに基づく信号に基づいて、対象物体ＯＢまでの距離情報であるＴＯＦ信号（距離信号）を、信号量比較部１４の判定結果に応じて演算して出力する。
【００２１】
次に、本実施の形態に係る測距撮像装置１の固体撮像部１２を、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型の固体撮像素子として用いた場合について説明する。
【００２２】
図２は、ＣＣＤ型の固体撮像素子の機能を表す概略構成図である。同図に示すように、ＣＣＤ型固体撮像素子は、フォトダイオード１０１と、垂直転送部１０２と、水平転送部１０３と、信号電荷検出部１０４とを備える。
【００２３】
フォトダイオード１０１は、受光した光を電荷に変換する。
【００２４】
垂直転送部１０２は、複数のゲートから構成され、フォトダイオード１０１から読み出した電荷を順次垂直方向に転送する。
【００２５】
水平転送部１０３は、複数のゲートから構成されている複数のゲートがパケットとして垂直転送部１０２から受けた電荷を順次水平方向に転送する。
【００２６】
信号電荷検出部１０４は、水平転送部から受けた電荷を順次検出して電圧信号に変換して出力する。
【００２７】
ここで、読み出しゲートは開いた状態で、露光信号に従って基板電圧を制御し、露光信号がＬｏｗの期間でフォトダイオード１０１を露光し、当該露光により発生した電荷を垂直転送部１０２に蓄積する。
【００２８】
図３及び図５は、それぞれ、実施の形態１に係る測距撮像装置の露光量を検出するタイミングの一例を説明する図である。本実施の形態の場合、固体撮像部１２を構成する同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積手段の数が３である例を示す。
【００２９】
なお、図３の（ａ）及び図５の（ａ）は、それぞれ、駆動制御部１３が発光信号と露光信号とを出力する１画面におけるタイミング関係の例を示している。また、図３の（ｂ）及び図５の（ｂ）は、それぞれ、第一の発光露光期間における露光量Ａ０の検出タイミングを表し、図３の（ｃ）及び図５の（ｃ）は、それぞれ、第二の発光露光期間における露光量Ａ１の検出タイミングを表し、図３の（ｄ）及び図５の（ｄ）は、それぞれ、第三の発光露光期間における露光量Ａ２の検出タイミングを表す。
【００３０】
まず、図３の（ａ）及び（ｂ）、ならびに図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一の発光露光期間では、第一の露光信号がＬｏｗの期間でフォトダイオード１０１を露光し、当該露光により発生した電荷を垂直転送部１０２に蓄積する。この動作を本実施の形態ではｍ回繰り返し、第一の発光露光期間が終了した時点で、垂直転送部１０２のゲートを制御し、読出しゲートが存在しないパケットに上記電荷を転送する。
【００３１】
ここで、第一の発光露光期間とは、光源部１１が発光信号を受信して発光するタイミングに対して、固体撮像部１２が第一の遅延時間を経て露光信号を受信し露光を行う期間である。本実施の形態の場合、第一の露光信号期間の長さは発光信号期間の長さと同じＴｏに設定され、第一の遅延時間は０に設定されている。すなわち、第一の露光信号期間は、発光信号が送信されている（ハイレベルである）期間に設定されている。
【００３２】
続いて、図３の（ａ）及び（ｃ）、ならびに図５の（ａ）及び（ｃ）に示すように、第二の発光露光期間では、第二の露光信号がＬｏｗの期間でフォトダイオード１０１を露光し、当該露光により発生した電荷を垂直転送部１０２に蓄積する。この動作を本実施の形態ではｍ回繰り返し、第二の発光露光期間が終了した時点で、垂直転送部１０２のゲートを制御し、読出しゲートが存在しないパケットに上記電荷を転送する。
【００３３】
ここで、第二の発光露光期間とは、固体撮像部１２が発光信号を受信するタイミングに対して第一の遅延時間と異なる第二の遅延時間を経て露光信号を受信し露光を行う期間である。本実施の形態の場合、第二の露光信号期間の長さは発光信号期間の長さや第一の露光信号期間の長さと同じＴｏに設定され、第二の遅延時間は第一の遅延時間０と第一の露光信号期間とが加算されたＴｏに設定されている。
【００３４】
続いて、図３の（ａ）及び（ｄ）、ならびに図５の（ａ）及び（ｄ）に示すように、第三の発光露光期間では、第三の露光信号がＬｏｗの期間でフォトダイオード１０１を露光し、当該露光により発生した電荷を垂直転送部１０２に蓄積する。この動作を本実施の形態ではｍ回繰り返し、第三の発光露光期間が終了した時点で、垂直転送部１０２のゲートを制御し、第一の露光信号によって露光した電荷が、読出しゲートが存在するパケットに来るように転送する。
【００３５】
ここで、第三の発光露光期間とは、固体撮像部１２が発光信号を受信するタイミングに対して第一及び第二の遅延時間とは異なる第三の遅延時間を経て露光信号を受信し露光を行う期間である。本実施の形態の場合、第三の露光信号期間の長さは発光信号期間の長さや第一及び第二の露光信号期間の長さと同じＴｏに設定され、第三の遅延時間は第一の遅延時間０と第一の露光信号期間Ｔｏと第二の露光期間Ｔｏとが加算された２×Ｔｏに設定されている。
【００３６】
その後、この一連の動作を本実施の形態ではＮ回繰り返した後、垂直転送部１０２の転送と水平転送部１０３の転送とを順次繰り返して、上記電荷を信号電荷検出部１０４で電圧信号に変換して出力する。
【００３７】
これにより、発光信号に対して対象物体ＯＢからの反射光を受光する露光信号のタイミングが各々異なる複数の露光期間で得られる信号を蓄積する手段として、垂直転送部１０２に既に構成されている複数パケットを利用することができる。よって、追加で信号蓄積手段を形成することが不要となり、同じ面積であればフォトダイオード１０１を大きく形成でき、飽和感度を大きくすることが可能となり、最大受光量が大きくなり、高精度な測距を実現できる。
【００３８】
なお、図２では、ＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ型固体撮像素子）を用いたことにより複数のフォトダイオード１０１を一括してリセットする動作、いわゆるグローバルリセットを行うことができ、更に高精度な測距を実現することが出来る。しかし、本実施の形態に用いられる固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサに限定されるものではなく、測距撮像装置として他の要求を考慮して、ＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳ型固体撮像素子）などのその他の固体撮像素子（イメージセンサ）を用いても同様の効果（Ｓ／Ｎ改善による測距精度向上、等）を得ることが可能となる。
【００３９】
続いて、図３〜図６を用いて、本実施の形態に係る測距撮像装置の測距動作の詳細を説明する。
【００４０】
図４及び図６は、それぞれ、実施の形態１に係る測距撮像装置の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。なお、図３の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）、図４、図５の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）、ならびに図６は、本実施の形態１に係る測距撮像装置１の動作の詳細を表す図である。より具体的には、駆動制御部１３で発生する発光信号と露光信号とのタイミング関係の一例を示している。このうち図４及び図６は、反射光を受光する露光信号のタイミングが各々異なる複数の露光期間の関係を理解し易くするために、発光信号及び露光信号の各タイミングを同一紙面上に示したものである。本実施の形態の場合、固体撮像部１２を構成する同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積手段の数が３である例を示す。
【００４１】
まず、駆動制御部１３は、発光信号に対して固体撮像部１２が対象物体ＯＢからの反射光を受光するタイミングが異なる第一の露光信号及び第二の露光信号及び第三の露光信号を出力する。本実施の形態の場合、第一、第二及び第三の露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴＯに設定され、光源部１１が発光信号を受信して発光するタイミングに対する第一の露光信号の遅延時間は、０に設定されている。すなわち、第一の露光信号期間は、発光信号が送信されている（ハイレベルである）期間に設定されている。また、第二の露光信号の遅延時間は、第一の遅延時間０と第一の露光信号期間Ｔｏとが加算されたＴｏに設定され、第三の露光信号の遅延時間は、第二の遅延時間Ｔｏと第二の露光期間Ｔｏとが加算された２×Ｔｏに設定されている。従って、背景光の露光量は、第一、第二及び第三の露光信号期間で等しくなる。
【００４２】
一方、図３の（ａ）及び図５の（ａ）は、発光信号、ならびに第一、第二及び第三の露光信号の１画面におけるタイミング関係の例を示している。本実施の形態の場合、第一、第二及び第三の発光露光期間における発光信号及び露光信号の繰り返しがｍ回で、一連のタイミングを１セットとし、これをＮ回セット繰り返し出力した後、蓄積された露光信号を出力する。そこで、第一の露光信号による露光量ａ０の総和をＡ０、第二の露光信号による露光量ａ１の総和をＡ１、第三の露光信号による露光量ａ２の総和をＡ２とする。
【００４３】
図３及び図４では、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の遅延時間０と第一の露光信号期間Ｔｏとが加算された値（すなわちＴｏ）未満である場合が示されている。この場合、第一の露光信号期間と第二の露光信号期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第二の露光信号期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光の発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第三の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【００４４】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式１のように判定する。
【００４５】
【数１】
2016189808.tif 000003
【００４６】
また、信号量比較部１４は、式１の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。
【００４７】
ここで、光速（２９９，７９２，４５８ｍ／ｓ）をｃとすると、ＴＯＦ演算部１５では、以下の式２の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。
【００４８】
【数２】
2016189808.tif 000004
【００４９】
図５及び図６では、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の遅延時間０と第一の露光信号期間Ｔｏとが加算された値（すなわちＴｏ）以上である場合が示されている。この場合、第二の露光信号期間と第三の露光信号期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第三の露光信号期間の露光量は、対象物体ＯＢらの反射光の発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第一の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【００５０】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式３のように判定する。
【００５１】
【数３】
2016189808.tif 000005
【００５２】
また、信号量比較部１４は、式３の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式４の演算を行うことにより、距離Ｌを算出することが可能である。
【００５３】
【数４】
2016189808.tif 000006
【００５４】
上述したように、異なる複数の信号蓄積手段の全てを、露光信号のタイミングが各々異なる露光期間に露光した信号を蓄積することに使用する。ここで、露光期間とは、発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光を露光する期間である。そして、異なる複数の信号蓄積手段の信号量の大小関係を比較した結果に従ってＴＯＦ演算の式を変えることで、背景光除去を実行しつつ露光期間が広がる。また、測距範囲（限界）が、ｃ×Ｔｏ／２に限定されず、２×（ｃ×Ｔｏ／２）と２倍に広がる。これにより、光源のパルス幅ＴＯを大きくすることなく、第一の遅延時間の設定により測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方、あるいは、両方に拡げることができる。よって、高精度かつ測距範囲が広い測距撮像装置を実現することが可能となる。
【００５５】
（実施の形態１の変形例）
図７は、実施の形態１の変形例に係る測距撮像装置の信号量比較部の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、信号量比較部２４は、ノイズ除去部２６と、信号振り分け部２７と、背景光除去部２８と、異常値判定部２９とを備える。
【００５６】
ノイズ除去部２６は、固体撮像部１２から受けたＲＡＷデータのノイズを除去する。
【００５７】
信号振り分け部２７は、ノイズ除去部２６から受けたノイズ除去後のＲＡＷデータにおける異なる複数の信号蓄積手段に蓄積した信号間の信号量の大小関係から複数の反射光を含む信号と、背景光のみの信号とを振り分けるとともに、信号量の大小関係の判定結果をＴＯＦ演算部２５（距離演算部２５）に伝達する。
【００５８】
背景光除去部２８は、信号振り分け部２７から受けた複数の反射光を含む信号から、背景光のみの信号を差し引くことで背景光信号を除去する。
【００５９】
異常値判定部２９は、背景光除去部２８から受けた複数の背景光を除去した信号から、異常値を判定し、結果をＴＯＦ演算部２５に伝達する。
【００６０】
以下、発光信号及び露光信号のタイミング関係を、図３〜図６に示されたタイミング関係と同じ場合を例に、動作の詳細を説明する。
【００６１】
ノイズ除去部２６は、固体撮像部１２から受けたＲＡＷデータにおける第一の露光信号による露光量の総和Ａ０、第二の露光信号による露光量の総和Ａ１及び第三の露光信号による露光量の総和Ａ２のそれぞれのノイズを除去し、当該ノイズが除去された露光量のそれぞれを、Ａ０ｎｒ、Ａ１ｎｒ及びＡ２ｎｒとして信号振り分け部２７に伝達する。
【００６２】
信号振り分け部２７は、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の遅延時間０と第一の露光信号期間とが加算された値（すなわちＴＯ）未満である場合、以下の式５のように判定する。
【００６３】
【数５】
2016189808.tif 000007
【００６４】
また、信号振り分け部２７は、対象物体ＯＢからの反射光の発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、露光量が減少するものをＳ０ｎｒ、増加するものをＳ１ｎｒ、背景光のみの露光量をＢＧｎｒとした場合、以下の式６のように信号を振り分け、背景光除去部２８に伝達する。
【００６５】
【数６】
2016189808.tif 000008
【００６６】
更に、ＴＯＦ演算部２５には判定結果Ｊ＝０を伝達する。
【００６７】
一方、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の遅延時間０と第一の露光信号期間とが加算された値（すなわちＴｏ）以上である場合、信号振り分け部２７は、以下の式７のように判定し、以下の式８にように信号を振り分け、背景光除去部２８に伝達する。
【００６８】
【数７】
2016189808.tif 000009
【００６９】
【数８】
2016189808.tif 000010
【００７０】
更に、ＴＯＦ演算部２５には判定結果Ｊ＝１を伝達する。
【００７１】
背景光除去部２８は、背景光の除去を行い、以下の式９なる処理を行い、異常値判定部２９に伝達する。
【００７２】
【数９】
2016189808.tif 000011
【００７３】
異常値判定部２９は、背景光除去部２８から受けたＳ０ｓｕｂＢＧ及びＳ１ｓｕｂＢＧの信号量を判定する。対象物体ＯＢが測定範囲外の場合、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０、第二の露光信号による露光量の総和Ａ１及び第三の露光信号による露光量の総和Ａ２の全てがほぼ同じ信号量になる。このとき、異常値判定部２９は、Ｓ０ｓｕｂＢＧ及びＳ１ｓｕｂＢＧの信号量が極めてゼロに近い場合には、測定範囲外の異常値と判定してＴＯＦ演算部２５に伝達し、そうでない場合は、そのままＳ０ｓｕｂＢＧ及びＳ１ｓｕｂＢＧをＴＯＦ演算部２５に伝達する。
【００７４】
ＴＯＦ演算部２５は、以下の式１０の演算を行うことにより、距離Ｌを算出することが可能となる。
【００７５】
【数１０】
2016189808.tif 000012
【００７６】
これにより、測距範囲（限界）がｃ×Ｔｏ／２に限定されず、２×（ｃ×Ｔｏ／２）と２倍に広がるのみならず、ノイズを除去した信号間で信号量の大小比較をするので、誤判定を防ぐことが可能となる。よって、より高精度かつ測距範囲が広い測距撮像装置を実現することが可能となる。
【００７７】
また、背景光を除去した複数の信号の信号量を判定するので、測定対象物体が測定範囲外の場合、背景光を除去した複数の信号全ての信号量が極めてゼロに近くなることが観測される。これにより、容易に測距範囲外の判定でき、更に高精度で測距範囲が広い測距撮像装置を実現することが可能となる。
【００７８】
（実施の形態２）
図８、図９及び図１０は、それぞれ、実施の形態２に係る測距撮像装置１の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。具体的には、駆動制御部１３で発生する発光信号と露光信号とのタイミング関係の一例を示し、反射光を受光する露光信号のタイミングが各々異なる複数の露光期間の関係を理解し易くするために、発光信号及び露光信号の各タイミングを同一紙面上に示したものである。本実施の形態では、固体撮像部１２を構成する同一画素で検出する信号を蓄積する、異なる複数の信号蓄積手段の数が３である例を示す。
【００７９】
駆動制御部１３は、発光信号に対して固体撮像部１２が対象物体ＯＢからの反射光を受光するタイミングが異なる第一の露光信号、第二の露光信号及び第三の露光信号を出力する。
【００８０】
本実施の形態の場合、第一の露光信号の露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第一の露光信号は、光源部１１が発光信号を受信して発光するタイミングに対して遅延時間が０に設定された露光期間を有する第一の露光信号Ａと、遅延時間が第三の露光信号の遅延時間２×Ｔｏと第三の露光期間Ｔｏとが加算された３×Ｔｏに設定されている露光期間を有する第一の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。
【００８１】
第二及び第三の露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第二の露光信号の遅延時間は、第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間（Ｔｏ）とが加算されたＴｏに設定されている。第三の露光信号の遅延時間は、第二の露光信号の遅延時間Ｔｏと第二の露光信号期間Ｔｏとが加算された２×Ｔｏに設定されている。
【００８２】
従って、背景光の露光量は、第二及び第三の露光信号期間で等しく、第一の露光信号期間ではその２倍になる。
【００８３】
図８に示されたタイミングチャートは、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値Ｔｏ未満である場合を示す。この場合、第一の露光信号Ａの露光期間と第二の露光信号期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第二の露光信号期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第三の露光信号期間では、背景光のみ露光される。このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式１１のように判定する。
【００８４】
【数１１】
2016189808.tif 000013
【００８５】
また、信号量比較部１４は、式１１の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５では、以下の式１２の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。
【００８６】
【数１２】
2016189808.tif 000014
【００８７】
図９では、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値Ｔｏ以上で、第二の露光信号の遅延時間Ｔｏと第二の露光信号期間Ｔｏとが加算された値２×Ｔｏ未満である場合が示されている。この場合、第二の露光信号期間と第三の露光信号期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第三の露光信号期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光の発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第一の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【００８８】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式１３のように判定する。
【００８９】
【数１３】
2016189808.tif 000015
【００９０】
また、信号量比較部１４は、式１３の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式１４の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。
【００９１】
【数１４】
2016189808.tif 000016
【００９２】
図１０では、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第二の露光信号の遅延時間Ｔｏと第二の露光信号期間Ｔｏとが加算された値２×Ｔｏ以上である場合が示されている。この場合、第三の露光信号期間と第一の露光信号期間Ａとが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第一の露光信号Ｂの露光期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第二の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【００９３】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式１５のように判定する。
【００９４】
【数１５】
2016189808.tif 000017
【００９５】
また、信号量比較部１４は、式１５の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式１６の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。
【００９６】
【数１６】
2016189808.tif 000018
【００９７】
上述したように、異なる複数の信号蓄積手段の全てを、露光信号のタイミングが各々異なる露光期間に露光した信号を蓄積することに使用する。ここで、露光期間とは、発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光を露光する期間である。更に、信号蓄積手段の少なくとも１つの同一の信号蓄積手段には、発光信号に対して異なる複数のタイミングで露光した信号を蓄積する。そして、異なる複数の信号蓄積手段の信号量の大小関係を比較した結果に従ってＴＯＦ演算の式を変えることで、信号蓄積手段を増やすことなく、背景光除去を実行しつつ露光期間が更に広がる。また、測距範囲（限界）が、ｃ×Ｔｏ／２に限定されず、３×（ｃ×Ｔｏ／２）と３倍に広がる。これにより、光源のパルス幅Ｔｏを大きくすることなく、第一の遅延時間の設定により測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方、あるいは、両方に更に拡げることができる。よって、高精度かつ測距範囲が広い測距撮像装置を実現することが可能となる。
【００９８】
（実施の形態２の変形例１）
図１１、図１２及び図１３は、それぞれ、実施の形態２の変形例１に係る測距撮像装置１の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。具体的には、駆動制御部１３で発生する発光信号と露光信号とのタイミング関係の一例を示し、反射光を受光する露光信号のタイミングが各々異なる複数の露光期間の関係を理解し易くするために、発光信号及び露光信号の各タイミングを同一紙面上に示したものである。本実施の形態では、固体撮像部１２を構成する同一画素で検出する信号を蓄積する、異なる複数の信号蓄積手段の数が３である例を示す。
【００９９】
駆動制御部１３は、発光信号に対して固体撮像部１２が対象物体ＯＢからの反射光を受光するタイミングが異なる第一の露光信号、第二の露光信号及び第三の露光信号を出力する。
【０１００】
本実施の形態の場合、第一の露光信号の露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第一の露光信号は、光源部１１が発光信号を受信して発光するタイミングに対して遅延時間が０に設定された露光期間を有する第一の露光信号Ａと、遅延時間が第三の露光信号Ａの遅延時間２×Ｔｏと第三の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された３×Ｔｏに設定されている露光期間を有する第一の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。
【０１０１】
第二の露光信号の露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第二の露光信号は、第二の露光信号Ａと第二の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。第二の露光信号Ａは、遅延時間が第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算されたＴｏに設定された露光期間を有する。第二の露光信号Ｂは、遅延時間が第一の露光信号Ｂの遅延時間３×Ｔｏと第一の露光信号Ｂの露光期間Ｔｏとが加算された４×Ｔｏよりも大きく設定された露光期間を有する。
【０１０２】
第三の露光信号の露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第三の露光信号は、第三の露光信号Ａと第三の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。第三の露光信号Ａは、遅延時間が第二の露光信号Ａの遅延時間Ｔｏと第二の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された２×Ｔｏに設定された露光期間を有する。第三の露光信号Ｂは、遅延時間が第一の露光信号Ｂの遅延時間３×Ｔｏと第一の露光信号Ｂの露光期間Ｔｏとが加算された４×Ｔｏよりも大きく設定された露光期間を有する。
【０１０３】
従って、背景光の露光量は、第一、第二及び第三の露光信号期間で等しくなる。
【０１０４】
図１１に示されたタイミングチャートは、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値Ｔｏ未満である場合を示す。この場合、第一の露光信号Ａの露光期間と第二の露光信号Ａの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第二の露光信号Ａの露光期間の露光量は、対象物体ＯＢらの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第三の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【０１０５】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式１７のように判定する。
【０１０６】
【数１７】
2016189808.tif 000019
【０１０７】
また、信号量比較部１４は、式１７の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５では、以下の式１８の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。
【０１０８】
【数１８】
2016189808.tif 000020
【０１０９】
図１２では、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値Ｔｏ以上で、第二の露光信号Ａの遅延時間Ｔｏと第二の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値２×Ｔｏ未満である場合が示されている。この場合、第二の露光信号Ａの露光期間と第三の露光信号Ａの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第三の露光信号Ａの露光期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第一の露光信号期間では、背景光のみ露光される。このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式１９のように判定する。
【０１１０】
【数１９】
2016189808.tif 000021
【０１１１】
また、信号量比較部１４は、式１９の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式２０の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。
【０１１２】
【数２０】
2016189808.tif 000022
【０１１３】
図１３では、発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第二の露光信号の遅延時間Ｔｏと第二の露光信号期間Ｔｏとが加算された値２×Ｔｏ以上である場合が示されている。この場合、第三の露光信号Ａの露光期間と第一の露光信号Ｂの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第一の露光信号Ｂの露光期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第二の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【０１１４】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、以下の式２１のように判定する。
【０１１５】
【数２１】
2016189808.tif 000023
【０１１６】
また、信号量比較部１４は、式２１の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式２２の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。
【０１１７】
【数２２】
2016189808.tif 000024
【０１１８】
上述したように、異なる複数の信号蓄積手段の全てを、露光信号のタイミングが各々異なる露光期間に露光した信号を蓄積することに使用する。ここで、露光期間とは、発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光を露光する期間である。更に、信号蓄積手段の全てにおいて、同一の信号蓄積手段には、発光信号に対して異なる複数のタイミングで露光した信号を蓄積することで背景光の露光量が等しくなり、異なる複数の信号蓄積手段の信号量の大小関係の比較がより容易で精度が高くなる。これにより、その比較結果に従ってＴＯＦ演算の式を変えることで、信号蓄積手段を増やすことなく、背景光除去を実行しつつ露光期間が更に広がる。また、測距範囲（限界）が、ｃ×Ｔｏ／２に限定されず、３×（ｃ×Ｔｏ／２）と３倍に広がる。これにより、光源のパルス幅Ｔｏを大きくすることなく、第一の遅延時間の設定により測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方、あるいは、両方に更に拡げることができる。よって、高精度かつ測距範囲が広い測距撮像装置を実現することが可能となる。
【０１１９】
（実施の形態２の変形例２）
図１４は、実施の形態２の変形例２に係る測距撮像装置１の発光信号及び露光信号のタイミングチャートである。具体的には、駆動制御部１３で発生する発光信号と露光信号とのタイミング関係の一例を示し、反射光を受光する露光信号のタイミングが各々異なる複数の露光期間の関係を理解し易くするために、発光信号及び露光信号の各タイミングを同一紙面上に示したものである。本実施の形態では、固体撮像部１２を構成する同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積手段の数が４である例を示す。
【０１２０】
駆動制御部１３は、発光信号に対して固体撮像部１２が対象物体ＯＢからの反射光を受光するタイミングが異なる第一の露光信号、第二の露光信号、第三の露光信号及び第四の露光信号を出力する。
【０１２１】
本実施の形態の場合、第一の露光信号のそれぞれの露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第一の露光信号は、光源部１１が発光信号を受信して発光するタイミングに対して遅延時間が０に設定された露光期間を有する第一の露光信号Ａと、遅延時間が第四の露光信号Ａの遅延時間３×Ｔｏと第四の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとか加算された４×Ｔｏに設定されている露光期間を有する第一の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。
【０１２２】
第二の露光信号のそれぞれの露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第二の露光信号は、第二の露光信号Ａと第二の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。第二の露光信号Ａは、遅延時間が第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算されたＴｏに設定された露光期間を有する。第二の露光信号Ｂは、遅延時間が第三の露光信号Ｂの遅延時間５×Ｔｏと第三の露光信号Ｂの露光期間Ｔｏとが加算された６×Ｔｏよりも大きく設定された露光期間を有する。
【０１２３】
第三の露光信号のそれぞれの露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第三の露光信号は、第三の露光信号Ａと第三の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。第三の露光信号Ａは、遅延時間が第二の露光信号Ａの遅延時間Ｔｏと第二の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された２×Ｔｏに設定された露光期間を有する。第三の露光信号Ｂは、遅延時間が第一の露光信号Ｂの遅延時間４×Ｔｏと第一の露光信号Ｂの露光期間Ｔｏとが加算された５×Ｔｏに設定された露光期間を有する。
【０１２４】
第四の露光信号のそれぞれの露光信号期間の長さは、発光信号期間の長さと同じＴｏに設定されている。第四の露光信号は、第四の露光信号Ａと第四の露光信号Ｂとの２つの露光信号で構成されている。第四の露光信号Ａは、遅延時間が第三の露光信号Ａの遅延時間２×Ｔｏと第三の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された３×Ｔｏに設定された露光期間を有する。第四の露光信号Ｂは、遅延時間が第三の露光信号Ｂの遅延時間５×Ｔｏと第三の露光信号Ｂの露光期間Ｔｏとが加算された６×Ｔｏよりも大きく設定された露光期間を有する。
【０１２５】
従って、背景光の露光量は、第一、第二、第三及び第四の露光信号期間で等しくなる。
【０１２６】
以下、動作の詳細を説明する。発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値Ｔｏ未満である場合には、第一の露光信号Ａの露光期間と第二の露光信号Ａの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第二の露光信号Ａにおける露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第三の露光信号期間及び第四の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【０１２７】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２と第四の露光信号による露光量の総和Ａ３とを比較し、以下の式２３のように判定する。
【０１２８】
【数２３】
2016189808.tif 000025
【０１２９】
また、信号量比較部１４は、式２３の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５では、以下の式２４の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。なお、この場合、背景光の露光量であるＢＧは、Ａ２、Ａ３、及び（Ａ２＋Ａ３）／２のいずれであってもよい。
【０１３０】
【数２４】
2016189808.tif 000026
【０１３１】
発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第一の露光信号Ａの遅延時間０と第一の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値Ｔｏ以上で、第二の露光信号Ａの遅延時間Ｔｏと第二の露光信号Ａの露光期間Ｔｏと加算された値２×Ｔｏ未満である場合には、第二の露光信号Ａの露光期間と第三の露光信号Ａの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第三の露光信号Ａの露光期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第一の露光信号期間及び第四の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【０１３２】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２と第四の露光信号による露光量の総和Ａ３とを比較し、以下の式２５のように判定する。
【０１３３】
【数２５】
2016189808.tif 000027
【０１３４】
また、信号量比較部１４は、式２５の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式２６の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。なお、この場合、背景光の露光量であるＢＧは、Ａ０、Ａ３及び（Ａ０＋Ａ３）／２のいずれであってもよい。
【０１３５】
【数２６】
2016189808.tif 000028
【０１３６】
発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第二の露光信号Ａの遅延時間Ｔｏと第二の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値２×Ｔｏ以上で、第三の露光信号Ａの遅延時間２×Ｔｏと第三の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値３×Ｔｏ未満である場合には、第三の露光信号Ａの露光期間と第四の露光信号Ａの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第四の露光信号Ａにおける露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第一の露光信号期間及び第二の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【０１３７】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２と第四の露光信号による露光量の総和Ａ３とを比較し、以下の式２７のように判定する。
【０１３８】
【数２７】
2016189808.tif 000029
【０１３９】
また、信号量比較部１４は、式２７の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式２８の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。なお、この場合、背景光の露光量であるＢＧは、Ａ０、Ａ１及び（Ａ０＋Ａ１）／２のいずれであってもよい。
【０１４０】
【数２８】
2016189808.tif 000030
【０１４１】
発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第三の露光信号Ａの遅延時間２×Ｔｏと第三の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値３×Ｔｏ以上で、第四の露光信号Ａの遅延時間３×Ｔｏと第四の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値４×Ｔｏ未満である場合には、第四の露光信号Ａの露光期間と第一の露光信号Ｂの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第一の露光信号Ｂの露光期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第二の露光信号期間及び第三の露光信号期間では、背景光のみ露光される。
【０１４２】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２と第四の露光信号による露光量の総和Ａ３とを比較し、以下の式２９のように判定する。
【０１４３】
【数２９】
2016189808.tif 000031
【０１４４】
また、信号量比較部１４は、式２９の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式３０の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。なお、この場合、背景光の露光量であるＢＧは、Ａ１、Ａ２及び（Ａ１＋Ａ２）／２のいずれであってもよい。
【０１４５】
【数３０】
2016189808.tif 000032
【０１４６】
発光信号タイミング（照射光）に対する対象物体ＯＢからの反射光の光路による遅延Ｔｄが、第四の露光信号Ａの遅延時間３×Ｔｏと第四の露光信号Ａの露光期間Ｔｏとが加算された値４×Ｔｏ以上である場合には、第一の露光信号Ｂの露光期間と第三の露光信号Ｂの露光期間とが加算された期間で対象物体ＯＢからの反射光の全てを含むように露光される。また、第三の露光信号Ｂの露光期間の露光量は、対象物体ＯＢからの反射光が発光信号タイミングに対する遅延Ｔｄが大きい程、増加する。また、第二の露光信号期間及び第四の露光信号期間では、背景光のみ露光される。図１４のタイミングチャートは、この場合を示している。
【０１４７】
このとき、信号量比較部１４は、第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と第二の露光信号による露光量の総和Ａ１と第三の露光信号による露光量の総和Ａ２と第四の露光信号による露光量の総和Ａ３とを比較し、以下の式３１のように判定する。
【０１４８】
【数３１】
2016189808.tif 000033
【０１４９】
また、信号量比較部１４は、式３１の判定結果をＴＯＦ演算部１５に伝達する。ＴＯＦ演算部１５は、以下の式３２の演算を行うことにより、距離Ｌを算出できる。なお、この場合、背景光の露光量であるＢＧは、Ａ１、Ａ３及び（Ａ１＋Ａ３）／２のいずれであってもよい。
【０１５０】
【数３２】
2016189808.tif 000034
【０１５１】
上述したように、異なる複数の信号蓄積手段の全てを、露光信号のタイミングが各々異なる露光期間に露光した信号を蓄積することに使用する。ここで、露光期間とは、発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光を露光する期間である。更に、信号蓄積手段の全てにおいて、同一の信号蓄積手段には、発光信号に対して異なる複数のタイミングで露光した信号を蓄積することで背景光の露光量が等しくなり、異なる複数の信号蓄積手段の信号量の大小関係の比較がより容易で精度が高くなる。これにより、その比較結果に従ってＴＯＦ演算の式を変えることで、信号蓄積手段を増やすことなく、背景光除去を実行しつつ露光期間が更に広がる。これにより、測距範囲（限界）が信号蓄積手段の１つを背景光の露光専用に使用した場合の２×（ｃ×Ｔｏ／２）に限定されず、５×（ｃ×Ｔｏ／２）と２．５倍に広がる。これにより、光源のパルス幅Ｔｏを大きくすることなく、第一の遅延時間の設定により測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方、あるいは、両方に更に拡げることができる。よって、高精度かつ測距範囲が広い測距撮像装置を実現することが可能となる。
【０１５２】
なお、上記実施の形態では、測距撮像装置について説明したが、本開示の測距撮像装置の構成は、距離情報により距離を測定する測距撮像装置に留まらず、その他の物理量（例：形状、温度、放射線濃度など）を精度よく検知する物理量検知装置や、撮像したデータを精度良く描写させる撮像装置にも適用することが可能である。
【０１５３】
（まとめ）
以上、図面を用いて説明したように、本発明の実施形態に関わる測距撮像装置１は、光照射を指示する発光信号と反射光の露光を指示する露光信号とを発生する駆動制御部１３と、発光信号が示すタイミングに従って光の照射を行う光源部１１と、対象物体ＯＢを含む領域に対して、露光信号が示すタイミングに従って露光を行い、当該露光の露光量に対応した撮像情報であるＲＡＷデータを生成する固体撮像部１２と、ＲＡＷデータにおける信号量の大小関係を判定する信号量比較部１４と、信号量比較部１４による信号量の大小関係の判定結果に基づいて対象物体ＯＢとの距離を示す距離信号を生成して出力するＴＯＦ演算部１５とを備える。ここで、固体撮像部１２は、同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積領域を含み、当該異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれは、発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光の露光を指示する露光信号のタイミングが異なる露光期間に露光した信号を蓄積し、信号量比較部１４は、異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された複数の信号の信号量の大小関係を判定し、ＴＯＦ演算部１５は、固体撮像部１２または信号量比較部１４からＲＡＷデータを受け、信号量の大小関係の判定結果に従って選択した演算式を用いて対象物体ＯＢとの距離を算出することにより、距離信号を生成して出力することを特徴とする。
【０１５４】
上記構成によれば、異なる複数の信号蓄積領域は、背景光専用に使用することなく背景光除去を可能にし、全てを発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光を露光する露光信号のタイミングが各々異なる露光期間に露光した信号を蓄積することに使用される。これにより、露光期間が広がり、反射光を捉えることができる期間が広がるので、光源のパルス幅を大きくすることなく、測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方あるいは両方に拡げることができる。
【０１５５】
また、固体撮像部１２は、対象物体ＯＢを含む領域に対して、露光信号が示すタイミングに従って複数回の露光を行い、当該複数回の露光の露光量の総和に対応した撮像情報であるＲＡＷデータを生成してもよい。
【０１５６】
これにより、高Ｓ／Ｎで高い測距精度を実現することが可能となる。また、発光強度を抑えることも可能となり低消費電力化を実現できる。
【０１５７】
また、上記異なる複数の信号蓄積領域のうち、少なくとも１つの同一の信号蓄積領域には、露光信号のタイミングが発光信号に対して異なる複数のタイミングで露光した複数の信号を蓄積してもよい。
【０１５８】
これにより、信号蓄積領域を増やすことなく更に露光期間が広がり、反射光を捉えることができる期間が更に広がるので、光源のパルス幅を大きくすることなく、測距範囲を更により遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方あるいは両方に拡げることができる。
【０１５９】
また、信号量比較部１４は、固体撮像部１２から受けたＲＡＷデータのノイズを除去するノイズ除去部２６と、ノイズ除去部２６から受けたノイズ除去後のＲＡＷデータにおける異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された複数の信号の信号量の大小関係から、複数の反射光を含む信号と背景光のみの信号とを振り分けるとともに、信号量の大小関係の判定結果をＴＯＦ演算部２５に伝達する信号振り分け部２７と、信号振り分け部２７から受けた複数の反射光を含む信号から、背景光のみの信号を差し引くことで背景光信号を除去する背景光除去部２８と、背景光除去部２８により背景光信号が除去された複数の信号から、異常値を判定し、その結果をＴＯＦ演算部２５に伝達する異常値判定部２９とを備えてもよい。
【０１６０】
これにより、ノイズを除去した信号間で信号量の大小比較をするので、誤判定を防ぎ、より精度の高い測距を実現できる。また、背景光を除去した複数の信号の信号量を判定するので、対象物体ＯＢが測定範囲外の場合、背景光を除去した複数の信号全ての信号量が極めてゼロに近くなることが観測されるので、容易に測距範囲外の判定でき、より精度の高い測距を実現できる。
【０１６１】
また、本発明は、このような特徴的な構成を備える測距撮像装置として実現することができるだけでなく、当該測距撮像装置の測距方法として実現することができる。
【０１６２】
つまり、本発明に係る測距撮像装置の測距方法は、固体撮像部１２が、同一画素で検出する信号を蓄積する異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれに対応させて、発光信号のタイミングに対して露光信号のタイミングが異なる露光期間で露光した複数の信号を蓄積させ、信号量比較部１４が、異なる複数の信号蓄積領域に蓄積された信号の信号量の大小関係を判定し、ＴＯＦ演算部１５が、信号量比較部１４の判定結果に従って対象物体ＯＢとの距離を算出するための演算式を選択し、当該選択式を用いて対象物体ＯＢとの距離を算出することにより、距離信号を生成して出力する。
【０１６３】
これにより、異なる複数の信号蓄積領域は、背景光専用に使用することなく背景光除去を可能にし、全てを発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光を露光する露光信号のタイミングが各々異なる露光期間に露光した信号を蓄積することに使用される。これにより、露光期間が広がり、反射光を捉えることができる期間が広がるので、光源のパルス幅を大きくすることなく、測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方あるいは両方に拡げることができる。
【０１６４】
また、本発明は、このような特徴的な構成を備える測距撮像装置及び測距方法として実現することができるだけでなく、当該測距撮像装置に用いられる固体撮像部１２を固体撮像装置として実現することができる。つまり、上述した駆動制御部１３と、光源部１１と、固体撮像部１２である固体撮像装置と、信号量比較部１４と、ＴＯＦ演算部１５とを備える測距撮像装置１に用いられる固体撮像装置であって、異なる複数の信号蓄積領域のそれぞれは、発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光の露光を指示する露光信号のタイミングが異なる露光期間に露光した信号を蓄積することを特徴とする。
【０１６５】
上記構成によれば、異なる複数の信号蓄積領域は、背景光専用に使用することなく背景光除去を可能にし、全てを発光信号のタイミングに対して対象物体ＯＢからの反射光を露光する露光信号のタイミングが各々異なる露光期間に露光した信号を蓄積することに使用される。これにより、露光期間が広がり、反射光を捉えることができる期間が広がるので、光源のパルス幅を大きくすることなく、測距範囲をより遠い側あるいは近い側の少なくともどちらか一方あるいは両方に拡げることができる。
【０１６６】
また、上記固体撮像装置は、ＣＣＤ型の固体撮像素子であってもよい。
【０１６７】
これにより、異なる複数の露光期間で得られる信号を蓄積する領域として、垂直転送部に既に構成されている複数パケットを利用することができる。よって、追加で信号蓄積手段を形成することが不要となり、同じ面積であればフォトダイオードを大きく形成でき、飽和感度を大きくすることが可能となり、最大受光量が大きくなり、高精度な測距を実現できる。また、複数のフォトダイオードを一括してリセットする動作、いわゆるグローバルリセットを行うことができ、更に高精度な測距を実現することが出来る。
【０１６８】
（その他の実施の形態）
以上、本開示の測距撮像装置について、上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示の測距撮像装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の測距撮像装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【０１６９】
例えば、本開示の測距撮像装置について、物体を検知する複数の方式の中で、測定対象物まで光が往復する飛行時間を利用して測距を行うＴＯＦ（ｔｉｍｅ  ｏｆ  ｆｌｉｇｈｔ）方式を用いて説明してきたが、測距を行うその他の方式を用いる場合も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明に係る測距撮像装置は、周辺環境に依存することなく、測定対象物の高精度な３次元測定が実現できるため、例えば、人物、建物などの３次元測定に有用である。
【符号の説明】
【０１７１】
１    測距撮像装置
１１    光源部
１２    固体撮像部
１３    駆動制御部
１４、２４    信号量比較部
１５、２５    ＴＯＦ演算部（距離演算部）
２６    ノイズ除去部
２７    信号振り分け部
２８    背景光除去部
２９    異常値判定部
１０１    フォトダイオード
１０２    垂直転送部
１０３    水平転送部
１０４    信号電荷検出部
【図１】
2016189808.tif 000037
【図２】
2016189808.tif 000038
【図３】
2016189808.tif 000039
【図４】
2016189808.tif 000040
【図５】
2016189808.tif 000041
【図６】
2016189808.tif 000042
【図７】
2016189808.tif 000043
【図８】
2016189808.tif 000044
【図９】
2016189808.tif 000045
【図１０】
2016189808.tif 000046
【図１１】
2016189808.tif 000047
【図１２】
2016189808.tif 000048
【図１３】
2016189808.tif 000049
【図１４】
2016189808.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月18日(2017.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光信号が示すタイミングに従って複数回の照射光の照射を行う光源部と、
対象物体を含む領域に対して、露光信号が示すタイミングに従って複数回の露光を行う固体撮像素子を含み、当該露光の露光量の総和に対応する信号を生成する固体撮像部と、を備える測距撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、同一画素で検出する信号電荷を蓄積する複数の信号蓄積領域を含み、
前記複数の信号蓄積領域のそれぞれは、前記照射光とは異なる背景光のみによる前記対象物体からの反射光を露光した前記信号電荷の蓄積専用に使用されず、前記発光信号とタイミングが異なる前記露光信号により露光した前記信号電荷を蓄積することに使用され、
前記測距撮像装置は、さらに、
前記複数の信号蓄積領域に蓄積される複数の前記信号電荷に基づく信号量の大小関係を判定する信号量比較部と、
前記信号量の大小関係の判定結果に基づいて前記対象物体との距離を算出する距離演算部と、を備える
測距撮像装置。
【請求項２】
前記信号量比較部は、
複数の前記反射光による前記信号と背景光のみによる前記信号とを振り分けるとともに、前記信号量の大小関係の判定結果を前記距離演算部に伝達する信号振り分け部を有する
請求項１に記載の測距撮像装置。
【請求項３】
前記信号量比較部は、
複数の前記反射光による前記信号から、前記背景光のみによる前記信号を差し引くことで背景光信号を除去する背景光除去部を有する
請求項１または２に記載の測距撮像装置。
【請求項４】
さらに、
前記背景光除去部により前記背景光信号が除去された複数の前記信号から、異常値を判定し、その結果を前記距離演算部に伝達する異常値判定部を有する
請求項３に記載の測距撮像装置。
【請求項５】
前記複数の信号蓄積領域のうち、少なくとも１つの同一の前記信号蓄積領域には、前記露光信号のタイミングが前記発光信号に対して複数のタイミングで露光した複数の前記信号電荷を蓄積する
請求項１または２に記載の測距撮像装置。
【請求項６】
ノイズを除去した前記信号間で前記信号量の大小関係を判定する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の測距撮像装置。
【請求項７】
前記発光信号と複数の前記露光信号とを発生する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部は、
露光期間が同じであって、露光タイミングが異なる第一の露光信号、第二の露光信号及び第三の露光信号を少なくとも発生し、
前記発光信号に対する前記第二の露光信号の遅延時間である第二遅延時間は、前記発光信号に対する前記第一の露光信号の遅延時間である第一遅延時間と前記第一の露光信号による露光期間である第一露光期間とが加算された時間である
請求項１〜６のいずれか一項に記載の測距撮像装置。
【請求項８】
前記発光信号に対する前記第三の露光信号の遅延時間である第三遅延時間は、前記第二遅延時間と前記第二の露光信号による露光期間である第二露光期間とが加算された時間である
請求項７に記載の測距撮像装置。
【請求項９】
前記信号量比較部は、
前記発光信号のタイミングに対する前記反射光の到達タイミングの遅れ時間が、前記第一遅延時間と前記第一露光期間とが加算された値未満である場合、前記第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と前記第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、前記信号量の大小関係の判定結果をＡ０＞Ａ２とする
請求項８に記載の測距撮像装置。
【請求項１０】
前記信号量比較部は、
前記発光信号のタイミングに対する前記反射光の到達タイミングの遅れ時間が、前記第一遅延時間と前記第一露光期間とが加算された値以上である場合、前記第一の露光信号による露光量の総和Ａ０と前記第三の露光信号による露光量の総和Ａ２とを比較し、前記信号量の大小関係の判定結果をＡ２≧Ａ０とする
請求項８に記載の測距撮像装置。
【請求項１１】
発光信号と露光信号を発生する駆動制御部と、
前記発光信号が示すタイミングに従って複数回の照射光の照射を行う光源部と、
対象物体を含む領域に対して、前記露光信号が示すタイミングに従って複数回の露光を行う固体撮像素子を含み、当該露光の露光量の総和に対応する信号を生成する固体撮像部と、
複数の信号蓄積領域に蓄積される複数の信号電荷に基づく信号量の大小関係を判定する信号量比較部と、
前記信号量の大小関係の判定結果に基づいて対象物体との距離を算出する距離演算部と、
を備える測距撮像装置に用いられる固体撮像素子であって、
同一画素で検出する前記信号電荷を蓄積する前記複数の信号蓄積領域を含み、
前記複数の信号蓄積領域のそれぞれは、前記光源部から照射される前記照射光とは異なる背景光のみによる前記対象物体からの反射光を露光した前記信号電荷の蓄積専用に使用されず、露光期間が同じであって、前記駆動制御部からの前記発光信号とタイミングが異なる前記駆動制御部からの前記露光信号により露光した前記信号電荷を蓄積することに使用される
固体撮像素子。
【請求項１２】
前記固体撮像素子は、ＣＣＤ型の固体撮像素子である
請求項１１に記載の固体撮像素子。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る測距撮像装置は、発光信号が示すタイミングに従って複数回の照射光の照射を行う光源部と、対象物体を含む領域に対して、露光信号が示すタイミングに従って複数回の露光を行う固体撮像素子を含み、当該露光の露光量の総和に対応する信号を生成する固体撮像部と、を備える測距撮像装置であって、前記固体撮像素子は、同一画素で検出する信号電荷を蓄積する複数の信号蓄積領域を含み、前記複数の信号蓄積領域のそれぞれは、前記照射光とは異なる背景光のみによる前記対象物体からの反射光を露光した前記信号電荷の蓄積専用に使用されず、前記発光信号とタイミングが異なる前記露光信号により露光した前記信号電荷を蓄積することに使用され、前記測距撮像装置は、さらに、前記複数の信号蓄積領域に蓄積される複数の前記信号電荷に基づく信号量の大小関係を判定する信号量比較部と、前記信号量の大小関係の判定結果に基づいて前記対象物体との距離を算出する距離演算部と、を備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2016189808.tif 000051
2016189808.tif 000052
2016189808.tif 000053
2016189808.tif 000054