(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の距離隔てて配された２つのカメラと、
対象物体上に所定の第１の周期の縞を形成する第１の投光器と、
前記対象物体上に前記第１の周期よりも短い所定の第２の周期の縞を形成する第２の投光器と、
前記２つのカメラによりそれぞれ取得された前記対象物体の画像間における当該対象物体上の注目点についての視差と、前記２つのカメラにより取得された前記対象物体上の前記第１の周期の縞の画像及び前記第２の周期の縞の画像と、に基づき、前記カメラから前記対象物体上の前記注目点までの距離を求めるデータ処理部と、
を備え、
前記データ処理部は、前記２つのカメラから所定の距離離れた基準位置における前記対象物体上の前記注目点の、前記第１及び第２の周期の縞のそれぞれにより定まる輝度と、前記対象物体の現在の位置において当該対象物体に前記第１及び第２の周期の縞をそれぞれ投影したときの当該対象物体上の前記注目点におけるそれぞれの輝度と、の差に基づいて、前記基準位置及び前記視差から算出される距離を含む所定の距離探索範囲内において、前記カメラから前記注目点までの距離を求める、
距離測定装置。
【請求項２】
前記第１の周期は、前記２つのカメラの一方のカメラのレンズ光軸方向に前記距離探索範囲の全範囲を前記対象物体上の注目点が移動したときの、前記２つのカメラの他方のカメラのレンズ中心と前記注目点とを結ぶ線分と、前記基準位置を含む平面と、の交点の移動軌跡の長さよりも、大きな値に定められる、
請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
第１の投光器により対象物体上に所定の第１の周期の縞を形成するステップと、
第２の投光器により前記対象物体上に前記第１の周期よりも短い所定の第２の周期の縞を形成するステップと、
前記対象物体上に形成された前記第１の周期の縞の画像及び前記第２の周期の縞の画像のそれぞれをカメラによって取得するステップと、
所定の距離隔てて配された２つのカメラによりそれぞれ取得された前記対象物体の画像間における当該対象物体上の注目点についての視差と、前記２つのカメラにより取得された前記対象物体上の前記第１の周期の縞の画像及び前記第２の周期の縞の画像と、に基づき、前記カメラから前記対象物体上の前記注目点までの距離を求めるステップと、
を有し、
前記距離を求めるステップでは、前記２つのカメラから所定の距離離れた基準位置における前記対象物体上の前記注目点の、前記第１及び第２の周期の縞のそれぞれにより定まる輝度と、前記対象物体の現在の位置において当該対象物体に前記第１及び第２の周期の縞をそれぞれ投影したときの当該対象物体上の前記注目点におけるそれぞれの輝度と、の差に基づいて、前記基準位置及び前記視差から算出される距離を含む所定の距離探索範囲内において、前記カメラから前記注目点までの距離が求められる、
距離測定方法。
【請求項４】
前記第１の周期は、前記２つのカメラの一方のカメラのレンズ光軸方向に前記距離探索範囲の全範囲を前記対象物体上の注目点が移動したときの、前記２つのカメラの他方のカメラのレンズ中心と前記注目点とを結ぶ線分と、前記基準位置を含む平面と、の交点の移動軌跡の長さよりも、大きな値に定められる、
請求項３に記載の距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体上の点までの距離を測定するための距離測定装置及び距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物体上に所定のパターンを投影し、そのパターンを撮像することにより対象物体上の点までの距離、または対象物体の形状を測定するための装置が開発されている(たとえば、特許文献１)。この場合に、距離の探索範囲と距離の精度とはトレードオフの関係にある。すなわち、距離の探索範囲を広げれば距離の精度が低下し、距離の精度を高くすれば距離の探索範囲が制限される。また、対象物体が運動する場合に、運動中の対象物体までの距離を測定することが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７０９１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、運動中の対象物体までの距離を測定することが可能であり、距離の探索範囲が広く、かつ、高精度の距離測定装置及び距離測定方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様による距離測定装置は、第１の光源と第１の格子とを含み、対象物体上に長い周期の縞を形成する第１の投光器と、第２の光源と第２の格子とを含み、前記対象物体上に短い周期の縞を形成する第２の投光器と、前記対象物体上に形成された前記長い周期の縞及び前記短い周期の縞の画像をそれぞれ所定の距離だけ隔てられた２台のカメラによって取得する撮像部と、第１及び第２の投光器と前記撮像部とを制御する制御部と、前記画像から前記対象物体上の点までの距離を求めるデータ処理部と、を備えた距離測定装置である。第１の光源は、第１の間隔で第１の方向に配置された光源であり、第１の格子は、第１の光源と前記対象物体との間に配置され、第１の方向に第１の格子ピッチを有し、第２の光源は、第２の間隔で第２の方向に配置された光源であり、第２の格子は、第２の光源と前記対象物体との間に配置され、第２の方向に第２の格子ピッチを有し、前記長い周期は、前記対象物体の距離探索範囲から定められ、前記短い周期は距離測定精度から定められている。
【０００６】
本態様の距離測定装置によれば、第１の投光器によって対象物上に形成された長い周期の縞の画像を処理することにより、対象物体上の点までの距離の粗い値を求め、その粗い値を基準として、第２の投光器によって対象物体上に形成された短い周期の縞の画像を処理することにより、対象物体上の点までの距離の精密な値を求める。したがって、広い距離の探索範囲において、高精度で測定を行うことができる。また、線状光源及び格子を備えた第１及び第２の投光器により、上記の長い周期の縞及び短い周期の縞を、それぞれ対象物体上に明瞭に形成することができる。
【０００７】
本発明の第１の態様の第１の実施形態による距離測定装置においては、第１及び第２の光源のいずれかが、拡散光源または面上光源及び格子によって線状の光源を形成するように構成されている。
【０００８】
本実施形態によれば、拡散光源または面上光源及び格子を使用することによって、線状の光源が簡単に得られる。
【０００９】
本発明の第１の態様の第２の実施形態による距離測定装置においては、第１及び第２の光源のいずれかが、線状または点状の光源である。
【００１０】
本発明の第１の態様の第２の実施形態による距離測定装置においては、前記撮像部のそれぞれの画素が、複数の電荷蓄積部を備え、第１の投光器による露光による電荷と第２の投光器による露光による電荷とが、順次蓄積されるように構成されている。
【００１１】
本実施形態によれば、第１の投光器による露光による電荷と第２の投光器による露光による電荷とが、順次蓄積されるように構成されている画素を使用するので、第１の投光器による長い周期の縞と第２の投光器による短い周期の縞を、対象物体上に短い周期(第１の周期)で交互に形成し、長い周期の縞が形成された状態の露光による電荷と短い周期の縞が形成された状態の露光による電荷とをそれぞれ蓄積し、蓄積した電荷に基づいて長い周期の縞の画像及び短い周期の縞の画像を形成することができる。したがって、長い周期の縞が形成された状態の画像と短い周期の縞が形成された状態の画像との時間差が少ないため、運動中の対象物体までの距離を測定することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様による距離測定方法は、対象物体上の点までの距離を測定する距離測定方法であって、対象物体上に長い周期の縞を形成するステップと、前記対象物体上に短い周期の縞を形成するステップと、前記対象物体上に形成された前記長い周期の縞及び前記短い周期の縞の画像をそれぞれ所定の距離だけ隔てられた２台のカメラによって取得するステップと、前記画像から前記対象物体上の点までの距離を求めるステップと、を含む。前記長い周期は、前記対象物体の距離探索範囲から定められ、前記短い周期は距離測定精度から定められている。
【００１３】
本態様の距離測定方法によれば、対象物上に形成された長い周期の縞の画像を処理することにより、対象物体上の点までの距離の粗い値を求め、その粗い値を基準として、対象物体上に形成された短い周期の縞の画像を処理することにより、対象物体上の点までの距離の精密な値を求める。したがって、広い距離の探索範囲において、高精度で測定を行うことができる。
【００１４】
本発明の第２の態様の第１の実施形態による距離測定方法においては、前記長い周期の縞が形成された状態の第１の露光と前記短い周期の縞が形成された状態の第２の露光とを第１の周期で繰り返し、第１の露光による電荷及び第２の露光による電荷をそれぞれ蓄積し、第１の露光による電荷及び第２の露光による電荷を第１の周期よりも長い第２の周期で累積し、累積した結果に基づいて前記長い周期の縞の画像及び前記短い周期の縞の画像を形成する。
【００１５】
本実施形態によれば、長い周期の縞が形成された状態の第１の露光による電荷と短い周期の縞が形成された状態の第２の露光による電荷とをそれぞれ蓄積し、蓄積した電荷に基づいて長い周期の縞の画像及び短い周期の縞の画像を形成することができる。したがって、運動中の対象物体までの距離を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による距離測定装置の構成を示す図である。
【図２】２台のカメラの視差による距離の測定原理を説明するための図である。
【図３】図２における投影面上の縞のパターンとずれ量との関係を説明するための図である。
【図４】投光器の構成を説明するための図である。
【図５】投光器の構成を説明するための図である。
【図６】投光器の設計方法を説明するための流れ図である。
【図７】机の上に１個の物体が置かれている場合を示す図である。
【図８】本発明の実施形態による距離測定装置の処理を説明するための流れ図である。
【図９】短時間で異なる条件で対象物の画像を得るための画素の構成を示す図である。
【図１０】画素における電荷の振り分け機能を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態による距離測定装置１００の構成を示す図である。距離測定装置１００は、撮像部１０１と、第１の投光器１０３と、第２の投光器１０５と、制御部１０７と、データ処理部１０９と、を含む。撮像部１０１は、所定の距離だけ隔てて配置された第１のカメラ１０１１及び第２のカメラ１０１３を含む。第１のカメラ１０１１は、レンズ１０１１Ｌを備え、第２のカメラは、レンズ１０１３Ｌを備える。第１の投光器１０３及び第２の投光器１０５は、図示しない対象物に、それぞれ、第１及び第２の照度パターンを形成する。第１のカメラ１０１１及び第２のカメラ１０１３により、第１の照度パターンが形成された対象物のステレオ画像及び第２の照度パターンが形成された対象物のステレオ画像を取得し、データ処理部１０９によって該ステレオ画像を処理して対象物上の点までの距離を測定する。ここで、制御部１０９は、第１の投光器１０３によって第１の照度パターンが形成された対象物のステレオ画像及び第２の投光器１０５によって第２の照度パターンが形成された対象物のステレオ画像が、第１のカメラ１０１１及び第２のカメラ１０１３により取得されるように、第１の投光器１０３と、第２の投光器１０５と、第１のカメラ１０１１及び第２のカメラ１０１３とを制御する。
【００１８】
図２は、２台のカメラの視差による距離の測定原理を説明するための図である。探索範囲内において、撮像部１０１から投影面２０１までの距離が変化すると、撮像部１０１の撮像面２０３上の視差が変化する。この視差の変化によって撮像部１０１から投影面２０１までの距離の変化を測定することができる。
【００１９】
図２における符号の説明は以下の通りである。
【００２０】
Ｄｔ：       撮像部から投影面までの距離
ΔＤ：      探索範囲
Ｌ：       基線長
ｆ：       レンズの焦点距離
ｗ：       １画素の大きさ
ｄ：       視差
ｄｎ：       近い視差
ｄｆ：       遠い視差
ｄｔｗ：      視差範囲に対応する投影面上の距離
ｄｔｗｆ：     遠い視差に対応する投影面上の距離
ｄｔｗｎ：    近い視差に対応する投影面上の距離
図２から以下の関係が成立する。
【数１】
0005924765.tif 000002
したがって、視差ｄは以下の式で表せる。
【数２】
0005924765.tif 000003
遠い視差に関して以下の関係が成立する。
【数３】
0005924765.tif 000004
近い視差に関して以下の関係が成立する。
【数４】
0005924765.tif 000005
式（３）及び式（４）から以下の式が得られる。
【数５】
0005924765.tif 000006
探索範囲内で距離が変化することにより、視差ｄがｄｆとｄｎとの間で変化する。この視差の変化を検出することにより距離を測定する。
【００２１】
視差の変化を検出するために、第１の投光器１０３及び第２の投光器１０５によって、対象物上に所定の間隔の縞のパターンを形成する。対象物上に形成された所定の間隔の縞の画像を第１のカメラ１０１１及び第２のカメラ１０１３で取得し、２台のカメラの画像を比較することにより視差の変化を容易に検出することができる。
【００２２】
図３は、図２における投影面上の縞のパターンとずれ量との関係を説明するための図である。図２において、投影面２０１上に所定の間隔の縞のパターンが形成されているとする。第１の投光器１０３によって長い周期の縞のパターンが形成され、第２の投光器１０５によって短い周期の縞のパターンが形成される。縞のパターンの形成の仕方については後で説明する。図２において、探索範囲±ΔＤの範囲内で投影面２０１が移動すると、投影面上の所定の点における照度が縞のパターにしたがって変化する。図３のグラフの横軸は、投影面２０１の移動量（ずれ量）を表し、縦軸は、縞のパターンによる照度を表す。図３（ａ）は長い周期の縞のパターンに関するものであり、図３（ｂ）は短い周期の縞のパターンに関するものである。
【００２３】
投影面２０１が基準位置にある場合の縞のパターンの位置が既知であるとすると、投影面上２０１上の所定の点の基準位置における照度も既知である。図３（ａ）において、所定の点の基準位置における長い周期の縞による照度に対応する点をＡとして、該所定の点の長い周期の縞による実際の照度に対応する点Ｂを求め、点Ａと点Ｂから投影面２０１の誤差を含んだ移動量（ずれ量）を求めることができる。つぎに、図３（ｂ）において、該所定の点の、該移動量に対応する位置における短い周期の縞による照度に対応する点をＢ’として、該所定の点の短い周期の縞による実際の照度に対応する点Ｃを求め、点Ｂ’と点Ｃから投影面２０１の移動量（ずれ量）をさらに高い精度で求めることができる。
【００２４】
図４は、投光器の構成を示す図である。図４及び後で説明する図５においては第１の投光器を例として説明する。第２の投光器についても同様である。投光器１０３Ａは、格子１０３１Ａと光源１０３３Ａとを備える。光源１０３３Ａは、所定の方向(図４における上下方向)に間隔ｐｎで配置された複数の線状光源１０３３１Ａを含む。該所定の方向を第１の方向とする。線状光源１０３３１Ａは、図４における上下方向に所定の長さを有する。線状光源１０３３１Ａは、紙面に垂直な方向に延伸する。延伸量は、該所定の長さより短くてもよい。また、延伸方向に不連続的に間隔を有していてもよい。具体的に、複数のＬＥＤやレーザダイオードを延伸方向に配置して線状光源を形成してもよい。それぞれの線状光源１０３３１Ａの前方には拡散板１０３３３Ａが配置されている。線状光源１０３３１ＡがＬＥＤのように適当な拡散角を有する光源であれば、拡散板１０３３３Ａは不要である。格子１０３１Ａは、光源１０３３ＡからＤｓ離れた位置において、第１の方向に配置される。格子ピッチは、ｐｆとする。格子１０３１Ａと投影面２０１との距離をＤｔとする。また、格子１０３１Ａにより投影面２０１上に形成される縞の間隔をｐｔｆとし、拡散板１０３３３Ａにより投影面２０１上に形成される縞の間隔をｐｔｎとする。
【００２５】
Ｎを自然数とすると以下の関係が成立する。
【数６】
0005924765.tif 000007
Ｎが１増加することによるｐｔｆ及びｐｔｎの増分をΔｐｔｆ及びΔｐｔｎとする。
【数７】
0005924765.tif 000008
縞の明暗をはっきりさせるには、両方の縞の明るい部分と暗い部分が一致するようにすればよい。Ｎｆ及びＮｎを自然数とすると、そのための条件は以下のとおりである。
【数８】
0005924765.tif 000009
ここで、
【数９】
0005924765.tif 000010
ならば以下の関係が成立する。
【数１０】
0005924765.tif 000011
ここで、Ｎｎ＝Ｎｆとすれば、ｐｎとｐｆはおなじになるので、ｐｓとし、その時の縞の間隔をΔｐｔとすると、以下の関係が成立する。
【数１１】
0005924765.tif 000012
他方、
【数１２】
0005924765.tif 000013
ではない場合に、Ｎｎ＝Ｎｆとすれば、以下の関係が成立する場合に縞の明暗がはっきりする。
【数１３】
0005924765.tif 000014
【００２６】
図５は、投光器の構成を説明するための図である。投光器１０３Ｂは、格子１０３１Ｂと光源１０３３Ｂとを備える。光源１０３３Ｂは、光源１０３３１Ｂと拡散板１０３３３Ｂと所定の方向(図５における上下方向)に配置された格子１０３３５Ｂとを備える。格子１０３３５Ｂの格子ピッチは、ｐｎとする。本実施形態においては、格子１０３３５Ｂを使用して所定の間隔で配置された線状の光源を構成する。該所定の間隔は、格子ピッチｐｎである。
【００２７】
格子１０３１Ｂは、光源１０３３ＢからＤｓ離れた位置において、第１の方向に配置される。格子１０３１Ｂの格子ピッチは、ｐｆとする。格子１０３１Ｂと投影面２０１との距離をＤｔとする。また、格子１０３１Ｂにより投影面２０１上に形成される縞の間隔をｐｔｆとし、格子１０３３５Ｂにより投影面２０１上に形成される縞の間隔をｐｔｎとする。
【００２８】
図５に示した投光器１０３Ｂの場合にも、図４に示した投光器１０３Ａの場合とまったく同様に、以下の関係が成立する場合に縞の明暗がはっきりする。
【数１４】
0005924765.tif 000015
【００２９】
図６は、投光器の設計方法を説明するための流れ図である。
【００３０】
図６のステップＳ１０１０において、投光器及び投射面間の距離Ｄｔ及び探索範囲ΔＤに基づいて、投射面上に長い周期の縞を形成する第１の投光器１０３の格子ピッチｐｓ１及び格子と光源との間隔Ｄｓ１、ならびに投射面上に短い周期の縞を形成する第２の投光器１０３の格子ピッチｐｓ２及び格子と光源との間隔Ｄｓ２を定める。なお、本実施形態では、以下の関係が成立する。
【数１５】
0005924765.tif 000016
【００３１】
以下にさらに具体的に説明する。
【００３２】
測定対象の中心位置までの距離Ｄｔを１２００ｍｍとし、探索範囲ΔＤを３００ｍｍとする。すなわち、測定対象の探索距離範囲を９００ｍｍから１５００ｍｍとする。基線長Ｌを１８０ｍｍとすると、視差範囲に対応する投影面上の距離ｄｔは、式（５）により以下のように求まる。
【数１６】
0005924765.tif 000017
投光器によって形成される長い周期の縞の周期(間隔)は上記の値より大きい必要がある。
【００３３】
Δｐｔを９６ｍｍとし、距離Ｄｓ (第１の間隔)を仮に２０ｍｍとすると、第１の格子の格子ピッチｐｓ１は、式(６)から以下のように求まる。
【数１７】
0005924765.tif 000018
【００３４】
レンズの焦点距離ｆを６ｍｍ、画素の大きさｗを０．０１２ｍｍとすると、近い視差  ｄｎ及び遠い視差ｄｆは、式(２)から以下のように求まる。
【数１８】
0005924765.tif 000019
したがって、視差は６０画素と１００画素との間である。
【００３５】
他方、この時の距離誤差が±５０ｍｍであるとし、投光器によって形成される短い周期の縞の周期を距離誤差の１．５倍とする。一般的にこの倍率は、システムの状態に応じて安定して収束する値に設定する。
【数１９】
0005924765.tif 000020
基線長Ｌを１８０ｍｍとすると、視差範囲に対応する投影面上の距離ｄｔは、式（５）により以下のように求まる。
【数２０】
0005924765.tif 000021
投光器によって形成される短い周期の縞の周期(間隔)は上記の値より大きい必要がある。
【００３６】
Δｐｔを９６ｍｍとし、距離Ｄｓ(第２の間隔)を仮に２０ｍｍとすると、第２の格子の第２の格子ピッチｐｓは、式(６)から以下のように求まる。
【数２１】
0005924765.tif 000022
【００３７】
レンズの焦点距離ｆを６ｍｍ、画素の大きさｗを０．０１２ｍｍとすると、近い視差  ｄｎ及び遠い視差ｄｆは、式(２)から以下のように求まる。
【数２２】
0005924765.tif 000023
したがって、視差は７０．６画素と８０画素との間である。
【００３８】
上記の手順により、第１の光源の第１の間隔Ｄｓ１及び第１の格子ピッチＰｓ１ならびに第２の光源の第２の間隔Ｄｓ２及び第２の格子ピッチＰｓ２が定まる。
【００３９】
図６のステップＳ１０２０において、距離測定装置によって、投影した格子縞(長い周期の縞及び短い周期の縞)を使用して立体視で距離を計算する。ステップＳ１０２０の詳細については後で説明する。
【００４０】
図６のステップＳ１０３０において、距離誤差は許容範囲内であるかどうか判断する。許容範囲内であれば処理を終了する。許容範囲内でなければステップＳ１０４０に進む。
【００４１】
図６のステップＳ１０４０において、距離誤差から探索範囲を決定し、ステップＳ１０１０に進む。
【００４２】
図７は、格子を正面から見た図である。上記の実施形態においては、第１の格子ピッチは、１．６０ｍｍであり、第２の格子ピッチは０．３７６ｍｍである。図７(ａ)及び図７(ｂ)に示した格子の格子ピッチｐｎｎは、ともに０．３７６ｍｍである。図７(ｂ)に示した格子は、図７(ａ)に示した格子に対して所定の角度θだけ傾けている。仮にｐｎｗを１．６０ｍｍとするには、θを以下のように設定すればよい。
【数２３】
0005924765.tif 000024
このように、１種類の格子を第１及び第２の格子として使用することもできる。
【００４３】
図８は、本発明の実施形態による距離測定装置の処理を説明するための流れ図である。
【００４４】
図８のステップＳ２０１０において、第１の投光器１０３が、測定対象に広格子画像、すなわち長い周期の縞の画像を形成する。撮像部１０１は、広格子画像を第１及び第２のカメラで取得し、データ処理部１０９が、左右画像、すなわち第１及び第２のカメラによる画像を処理して測定対象までの距離の粗い値を求める。
【００４５】
図８のステップＳ２０２０において、データ処理部１０９は、上記の距離の粗い値を新たな初期値とする。
【００４６】
図８のステップＳ２０３０において、第２の投光器１０５が、測定対象に狭格子画像、すなわち短い周期の縞の画像を形成する。撮像部１０１は、狭格子画像を第１及び第２のカメラで取得し、データ処理部１０９が、左右画像、すなわち第１及び第２のカメラによる画像を処理し、上記の初期値を使用して測定対象までの距離の精密な値を求める。
【００４７】
ここで、測定対象物が動作中である場合には、図８のステップＳ２０１０乃至ステップＳ２０３０の処理を繰り返し行う必要がある。さらに、測定対象物の動作が速くなるに応じて、ステップＳ２０１０乃至ステップＳ２０３０の処理周期を短くする必要がある。
【００４８】
図９は、短時間で異なる条件で対象物の画像を得るための画素の構成を示す図である。このような画素は、同一出願人による国際公開２０１０／０１８６７７に開示されている。画素は、２個のドレインゲート部ＤＸ１及びＤＸ２と、２個のドレイン電極ＤＥ１及びＤＥ２と、４個の光電変換部３０１１と、電荷転送部３０１３と、４個の振り分けゲート部ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３及びＴＸ４と、４個の電荷蓄積部３０１５１，３０１５２，３０１５３及び３０１５４と、４個のリセットゲート部ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３及びＲＸ４と、４個のリセット電極ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３及びＲＥ４とを備える。
【００４９】
４個の光電変換部３０１１によって発生された電荷は、電荷転送部３０１３に集積される。電荷転送部３０１３に集積された電荷は、４個の振り分けゲート部ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３及びＴＸ４によって、それぞれ、４個の電荷蓄積部３０１５１，３０１５２，３０１５３及び３０１５４のいずれかに振り分けられる。
【００５０】
図１０は、画素における電荷の振り分け機能を説明するためのタイムチャートである。第１露光において、第１の投光器１０３によって長い周期の縞が形成される。図１０において、投光パルス１は、第１の投光器１０３による投光を表す。第２露光においては投光を行わない。第３露光において、第２の投光器１０５によって短い周期の縞が形成される。図１０において、投光パルス２は、第２の投光器１０５による投光を表す。第４露光においては投光を行わない。制御部１０７は、第１露光において、第１の投光器１０３が投光を行い、画素の振り分けゲート部ＴＸ１が開くように制御を行う。その結果、長い周期の縞による露光の結果が、電荷蓄積部３０１５１に蓄積される。制御部１０７は、第２露光において投光が行われないように制御を行う。制御部１０７は、第３露光において、第２の投光器１０５が投光を行い、画素の振り分けゲートＴＸ３が開くように制御を行う。その結果、短い周期の縞による露光の結果が、電荷蓄積部３０１５３に蓄積される。制御部１０７は、第４露光において投光が行われないように制御を行う。第１露光乃至第４露光の全期間を露光期間と呼称する。ｎ回の露光期間を繰り返した後に、図示しない回路により、それぞれの電荷蓄積部に蓄積された電荷量を読み出す。
【００５１】
一例として、第１乃至第４露光の時間はそれぞれ３０マイクロ秒であり、露光期間は１２０マイクロ秒である。繰り返し回数ｎは１０００である。この場合の電荷蓄積時間は、３０ミリ秒である。電荷蓄積時間を３０ミリ秒として、振り分け機能を有しない画素で、第１の投光器による長い周期の縞による画像及び第２の投光器による短い周期の縞による画像を得る場合には、両者の画像取得時間に少なくとも３０ミリ秒の時差が生じる。本実施形態の上記の画素によれば、第１の投光器による長い周期の縞による画像及び第２の投光器による短い周期の縞による画像を取得する時間の時差が、振り分け機能を有しない画素の場合の１０００分の１の３０マイクロ秒となり、多くの場合に無視しうるので、速い動作の対象物に対応することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００…距離測定装置、１０1…撮像部、１０３…第１の投光器１０３、１０５…第２の投光器、１０７…制御部、１０９…データ処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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