(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある変調周期で照射光の強度を変調させながら、前記照射光を測定対象へと照射する照射部と、
測定対象からの反射光を受光する複数の受光素子と、
前記受光素子の各々において前記照射光と前記反射光との位相差の算出に用いられる複数の受光量を得るための複数の受光期間の始期および終期の各々と同期して変化するクロック信号を生成するクロック生成部と、
ローリングシャッタ方式により前記クロック信号に基づいて前記受光素子の受光量を順次に取得してフレームデータを取得するステップを複数回繰り返して複数のフレームデータを取得することで、前記複数のフレームデータにおける同じ前記受光素子での複数の受光量が、それぞれ前記複数の受光期間における受光量に相当する受光量取得部と、
前記複数のフレームデータに基づいて前記位相差を算出して、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する距離算出部と
を備え、
前記複数のフレームデータのうち一のフレームデータにおける前記受光素子の前記受光量のいずれもが、前記複数の受光期間のうち一の受光期間における受光量に相当し、
前記変調周期は前記クロック信号の周期の２ｎ（ｎは自然数）倍であり、
前記複数のフレームデータは第１から第４のフレームデータであり、
前記受光量取得部は、第１工程から第４工程を所定の実行順序で実行し、
前記第１工程においては、前記クロック信号の（２ｒ−１＋２・ｋ・ｎ）（ｒは自然数、ｋ＝０，１，２・・）番目の立ち上がりごとに、前記受光素子の前記受光量を順次に取得して、前記第１のフレームデータを取得し、
前記第２工程では、前記クロック信号の（２ｓ＋２・ｋ・ｎ）（ｓは自然数）番目の立ち上がりごとに前記受光量を順に取得して前記第２のフレームデータを取得し、
前記第３工程では、前記クロック信号の（２ｔ−１＋２・ｋ・ｎ）（ｔは自然数）番目の立ち下りごとに前記受光量を順に取得して前記第３のフレームデータを取得し、
前記第４工程では、前記クロック信号の（２ｕ＋２・ｋ・ｎ）（ｕは自然数）番目の立ち下りごとに前記受光量を順に取得して前記第４のフレームデータを取得する、距離画像センサ。
【請求項２】
前記複数の受光期間が４つの受光期間であり、
前記４つの受光期間の始期がそれぞれ前記変調周期の４分の１周期ずつずれる、請求項１に記載の距離画像センサ。
【請求項３】
前記変調周期は前記クロック信号の周期の２倍であり、
前記距離算出部は、
前記受光素子の前記第１から前記第４のフレームデータにおける前記受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２），Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）と、前記照射光と前記反射光との位相差φとの関係式、
φ＝ｔａｎ−１［｛Ａ（Ｔ０）−Ａ（Ｔ２）｝／｛Ａ（Ｔ３）−Ａ（Ｔ１）｝］
に基づいて、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する、請求項１または請求項２に記載の距離画像センサ。
【請求項４】
前記変調周期は前記クロック信号の周期の２Ｎ（Ｎは２以上の整数）倍であり、
前記距離算出部は、
互いに隣り合うＮ個の前記受光素子の前記第１のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ０）と、前記Ｎ個の前記受光素子の前記第２のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ２）と、前記Ｎ個の前記受光素子の前記第３のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ３）と、前記Ｎ個の前記受光素子の前記第４のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ１）と、前記照射光および前記反射光の位相差φとの関係式、
φ＝ｔａｎ−１［｛Ａ（Ｔ０）−Ａ（Ｔ２）｝／｛Ａ（Ｔ３）−Ａ（Ｔ１）｝］
に基づいて、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する、請求項１または請求項２に記載の距離画像センサ。
【請求項５】
ある変調周期で照射光の強度を変調させながら、前記照射光を測定対象へと照射する照射部と、
測定対象からの反射光を受光する複数の受光素子と、
前記受光素子の各々において前記照射光と前記反射光との位相差の算出に用いられる複数の受光量を得るための複数の受光期間の始期および終期の各々と同期して変化するクロック信号を生成するクロック生成部と、
ローリングシャッタ方式により前記クロック信号に基づいて前記受光素子の受光量を順次に取得してフレームデータを取得するステップを複数回繰り返して複数のフレームデータを取得することで、前記複数のフレームデータにおける同じ前記受光素子での複数の受光量が、それぞれ前記複数の受光期間における受光量に相当する受光量取得部と、
前記複数のフレームデータに基づいて前記位相差を算出して、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する距離算出部と
を備え、
前記照射部は、前記照射光の強度をパルス状に変調し、
前記複数の受光期間は、前記照射光の強度が立ち上がる時点から立ち下がる時点までの第１期間、および、前記照射光の強度が立ち下がる時点から立ち上がる時点までの第２期間であり、
前記複数のフレームデータは第１および第２のフレームデータであり、
前記受光量取得部は、
前記クロック信号に基づいて、前記受光素子の前記第１期間における前記受光量を順次に取得して前記第１のフレームデータを取得し、
前記クロック信号に基づいて、前記受光素子の前記第２期間における前記受光量を順次に取得して前記第２のフレームデータを取得する、距離画像センサ。
【請求項６】
前記測定対象についての２次元の動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、
前記動きベクトルに基づいて、前記複数のフレームデータにおいて前記受光素子を互いに対応させる動き補償部を更に備える、請求項１または請求項５に記載の距離画像センサ。
【請求項７】
前記照射部は直流成分の第２照射光を出力し、
前記動きベクトル検出部は、前記第２照射光を出力した状態において前記受光素子が受光する受光量を順次に取得して得られる少なくとも２つの動きベクトル用フレームデータを用いて、前記動きベクトルを検出する、請求項６に記載の距離画像センサ。
【請求項８】
前記受光素子の相互間に設けられて、色に対応した光を受光する複数のカメラ用受光素子を更に備え、
前記受光量取得部は、前記受光素子の前記受光量および前記カメラ用受光素子の受光量を順次に取得して、前記複数のフレームデータを取得し、
前記動きベクトル検出部は、前記複数のフレームデータにおける前記カメラ用受光素子の受光量に基づいて、前記動きベクトルを検出する、請求項６に記載の距離画像センサ。
【請求項９】
前記受光素子の相互間に設けられて、色に対応した光を受光する複数のカメラ用受光素子と、
前記受光素子の前記受光量に係数を掛けた値を、前記カメラ用受光素子の受光量から減算する補正を行う補正部と
を更に備える、請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の距離画像センサ。
【請求項１０】
前記補正に用いられる前記受光素子は、前記受光素子のうち、前記補正の対象となる前記カメラ用受光素子に最も近い位置に設けられる、請求項９に記載の距離画像センサ。
【請求項１１】
前記照射光は赤外光であり、
前記カメラ用受光素子の各々は赤、青および緑のいずれかに対応した光をそれぞれ受光し、
前記補正部は、前記赤に対応した前記カメラ用受光素子の受光量のみに対して前記補正を行う、請求項９または１０に記載の距離画像センサ。
【請求項１２】
前記照射部が前記照射光を照射しない状態で取得される前記受光素子の受光量を周囲光とし、前記受光素子の前記受光量から、前記周囲光を減算して出力するキャリブレーション部と、
前記キャリブレーション部からの前記受光量をアナログデータからデジタルデータへと変換する変換部と
を更に備える、請求項１から１１のいずれか一つに記載の距離画像センサ。
【請求項１３】
前記受光素子の各々は、
受光した光の強度に応じて電流を流すフォトディテクタと、
前記電流が流れ込む複数のコンデンサと、
前記フォトディテクタと前記複数のコンデンサとの接続関係を変更するスイッチと
を備え、
前記受光量取得部は、前記受光素子の各々に接続された前記コンデンサに充電された電圧を前記受光量として取得する、請求項１から請求項１２のいずれか一つに記載の距離画像センサ。
【請求項１４】
前記スイッチを制御して、前記照射光が小さいほど、前記複数のコンデンサのうち前記フォトディテクタに接続されるコンデンサの合成静電容量を低減させるスイッチ制御部を更に備える、請求項１３に記載の距離画像センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離画像センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１では、距離画像を取得するための画像センサが記載されている。ここでいう距離画像とは、測定対象の奥行き（距離）が示された画像のことである。非特許文献１では、測定対象へと照射光を照射し、測定対象で反射した反射光をＣＣＤ（Charge-Coupled-Device）イメージセンサで受光する。そして、照射光と反射光との位相差（或いは時間差、以下同様）に基づいて、光源から測定対象までの距離を測定する。このような位相差に基づく距離測定方法はＴＯＦ（Time-of-flight）法と呼ばれる。【０００３】
また非特許文献１では、ＣＣＤイメージセンサにおいて複数のPoly-Siゲートを形成し、当該ゲートに印加する電圧を順次に切り替えることで、受光領域を変化させる。これにより、距離測定に必要な受光信号を得ている。【０００４】
なお本発明に関連する技術として特許文献１〜４および非特許文献２〜４を掲示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２９１３０号公報
【特許文献２】特開２０１２−３７５２６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１２８０２４号公報
【特許文献４】特開２０１２−９３１３１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】橋本裕介、外4名、「周囲光消去型距離画像センサ」、パナソニック電工技報、第57巻、第2号、p.4-9
【非特許文献２】橋本裕介、外5名、「面積復調方式による高感度距離画像センサ」、パナソニック電工技報、第59巻、第3号、p.45-50
【非特許文献３】エイチ・キム（H. Kim）、外2名、「A NOVEL WITH A SINGLE CARRIER MODULATION PHOTODETECTOR」、APCOT (Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro-Nano Technology) 2008、開催時期：22-25, June 2008
【非特許文献４】宮川良平、外１名、「電荷により時系列演算を行なうスマートイメージセンサ」、テレビジョン学会技術報告、１９９５年１１月、第１９巻、第６５号、pp.37-41
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら非特許文献１では、Poly-Siゲートを形成し、当該ゲートに印加する電圧を順次に切り替える特殊な構造が必要であり、製造コストの増大を招く。【０００８】
また非特許文献１ではＣＣＤイメージセンサが採用されている。ＣＣＤイメージセンサでは、その構造上、全ての受光素子の受光信号を同時に取得するグローバルシャッター方式が一般的に採用される。【０００９】
一方で、ＣＭＯＳ(Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサのように、受光素子の受光信号が順次に取得されるローリングシャッター方式に対しては、非特許文献１の技術をそのまま適用することが難しい。【００１０】
そこで、本発明は、受光量が受光素子ごとに順次に取得される方式であっても距離を測定できる距離画像センサ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】
【００１３】
本発明にかかる距離画像センサの第１の態様は、ある変調周期で照射光の強度を変調させながら、前記照射光を測定対象へと照射する照射部と、測定対象からの反射光を受光する複数の受光素子と、前記受光素子の各々において前記照射光と前記反射光との位相差の算出に用いられる複数の受光量を得るための複数の受光期間の始期および終期の各々と同期して変化するクロック信号を生成するクロック生成部と、ローリングシャッタ方式により前記クロック信号に基づいて前記受光素子の受光量を順次に取得してフレームデータを取得するステップを複数回繰り返して複数のフレームデータを取得することで、前記複数のフレームデータにおける同じ前記受光素子での複数の受光量が、それぞれ前記複数の受光期間における受光量に相当する受光量取得部と、前記複数のフレームデータに基づいて前記位相差を算出して、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する距離算出部と
を備え、前記複数のフレームデータのうち一のフレームデータにおける前記受光素子の前記受光量のいずれもが、前記複数の受光期間のうち一の受光期間における受光量に相当し、前記変調周期は前記クロック信号の周期の２ｎ（ｎは自然数）倍であり、前記複数のフレームデータは第１から第４のフレームデータであり、前記受光量取得部は、第１工程から第４工程を所定の実行順序で実行し、前記第１工程においては、前記クロック信号の（２ｒ−１＋２・ｋ・ｎ）（ｒは自然数、ｋ＝０，１，２・・）番目の立ち上がりごとに、前記受光素子の前記受光量を順次に取得して、前記第１のフレームデータを取得し、前記第２工程では、前記クロック信号の（２ｓ＋２・ｋ・ｎ）（ｓは自然数）番目の立ち上がりごとに前記受光量を順に取得して前記第２のフレームデータを取得し、前記第３工程では、前記クロック信号の（２ｔ−１＋２・ｋ・ｎ）（ｔは自然数）番目の立ち下りごとに前記受光量を順に取得して前記第３のフレームデータを取得し、前記第４工程では、前記クロック信号の（２ｕ＋２・ｋ・ｎ）（ｕは自然数）番目の立ち下りごとに前記受光量を順に取得して前記第４のフレームデータを取得する。
【００１４】
本発明にかかる距離画像センサの第２の態様は、第１の態様にかかる距離画像センサであって、前記複数の受光期間が４つの受光期間であり、前記４つの受光期間の始期がそれぞれ前記変調周期の４分の１周期ずつずれる。
【００１５】
本発明にかかる距離画像センサの第３の態様は、第１または第２の態様にかかる距離画像センサであって、前記変調周期は前記クロック信号の周期の２倍であり、前記距離算出部は、前記受光素子の前記第１から前記第４のフレームデータにおける前記受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２），Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）と、前記照射光と前記反射光との位相差φとの関係式、φ＝ｔａｎ−１［｛Ａ（Ｔ０）−Ａ（Ｔ２）｝／｛Ａ（Ｔ３）−Ａ（Ｔ１）｝］に基づいて、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する。
【００１６】
本発明にかかる距離画像センサの第４の態様は、第１または第２の態様にかかる距離画像センサであって、前記変調周期は前記クロック信号の周期の２Ｎ（Ｎは２以上の整数）倍であり、前記距離算出部は、互いに隣り合うＮ個の前記受光素子の前記第１のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ０）と、前記Ｎ個の前記受光素子の前記第２のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ２）と、前記Ｎ個の前記受光素子の前記第３のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ３）と、前記Ｎ個の前記受光素子の前記第４のフレームデータにおける前記受光量の和Ａ（Ｔ１）と、前記照射光および前記反射光の位相差φとの関係式、φ＝ｔａｎ−１［｛Ａ（Ｔ０）−Ａ（Ｔ２）｝／｛Ａ（Ｔ３）−Ａ（Ｔ１）｝］に基づいて、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する。
【００１７】
本発明にかかる距離画像センサの第５の態様は、ある変調周期で照射光の強度を変調させながら、前記照射光を測定対象へと照射する照射部と、測定対象からの反射光を受光する複数の受光素子と、前記受光素子の各々において前記照射光と前記反射光との位相差の算出に用いられる複数の受光量を得るための複数の受光期間の始期および終期の各々と同期して変化するクロック信号を生成するクロック生成部と、ローリングシャッタ方式により前記クロック信号に基づいて前記受光素子の受光量を順次に取得してフレームデータを取得するステップを複数回繰り返して複数のフレームデータを取得することで、前記複数のフレームデータにおける同じ前記受光素子での複数の受光量が、それぞれ前記複数の受光期間における受光量に相当する受光量取得部と、前記複数のフレームデータに基づいて前記位相差を算出して、前記照射部から前記測定対象までの距離を算出する距離算出部と
を備え、前記照射部は、前記照射光の強度をパルス状に変調し、前記複数の受光期間は、前記照射光の強度が立ち上がる時点から立ち下がる時点までの第１期間、および、前記照射光の強度が立ち下がる時点から立ち上がる時点までの第２期間であり、前記複数のフレームデータは第１および第２のフレームデータであり、前記受光量取得部は、前記クロック信号に基づいて、前記受光素子の前記第１期間における前記受光量を順次に取得して前記第１のフレームデータを取得し、前記クロック信号に基づいて、前記受光素子の前記第２期間における前記受光量を順次に取得して前記第２のフレームデータを取得する。
【００１９】
本発明にかかる距離画像センサの第６の態様は、第１又は第５の態様にかかる距離画像センサであって、前記測定対象についての動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、前記動きベクトルに基づいて、前記複数のフレームデータにおいて前記受光素子を互いに対応させる動き補償部を更に備える。
【００２０】
本発明にかかる距離画像センサの第７の態様は、第６の態様にかかる距離画像センサであって、前記照射部は直流成分の第２照射光を出力し、前記動きベクトル検出部は、前記第２照射光を出力した状態において前記受光素子が受光する受光量を順次に取得して得られる少なくとも２つの動きベクトル用フレームデータを用いて、前記動きベクトルを検出する。
【００２１】
本発明にかかる距離画像センサの第８の態様は、第６の態様にかかる距離画像センサであって、前記受光素子の相互間に設けられて、色に対応した光を受光する複数のカメラ用受光素子を更に備え、前記受光量取得部は、前記受光素子の前記受光量および前記カメラ用受光素子の受光量を順次に取得して、前記複数のフレームデータを取得し、前記動きベクトル検出部は、前記複数のフレームデータにおける前記カメラ用受光素子の受光量に基づいて、前記動きベクトルを検出する。
【００２２】
本発明にかかる距離画像センサの第９の態様は、第１から第８のいずれか一つの態様にかかる距離画像センサであって、前記受光素子の相互間に設けられて、色に対応した光を受光する複数のカメラ用受光素子と、前記受光素子の前記受光量に係数を掛けた値を、前記カメラ用受光素子の受光量から減算する補正を行う補正部とを更に備える。
【００２３】
本発明にかかる距離画像センサの第１０の態様は、第９の態様にかかる距離画像センサであって、前記補正に用いられる前記受光素子は、前記受光素子のうち、前記補正の対象となる前記カメラ用受光素子に最も近い位置に設けられる。
【００２４】
本発明にかかる距離画像センサの第１１の態様は、第９または第１０の態様にかかる距離画像センサであって、前記照射光は赤外光であり、前記カメラ用受光素子の各々は赤、青および緑のいずれかに対応した光をそれぞれ受光し、前記補正部は、前記赤に対応した前記カメラ用受光素子の受光量のみに対して前記補正を行う。
【００２５】
本発明にかかる距離画像センサの第１２の態様は、第１から第１１のいずれか一つの態様にかかる距離画像センサであって、前記照射部が前記照射光を照射しない状態で取得される前記受光素子の受光量を周囲光とし、前記受光素子の前記受光量から、前記周囲光を減算して出力するキャリブレーション部と、前記キャリブレーション部からの前記受光量をアナログデータからデジタルデータへと変換する変換部とを更に備える。
【００２６】
本発明にかかる距離画像センサの第１３の態様は、第１から第１２のいずれか一つの態様にかかる距離画像センサであって、前記受光素子の各々は、受光した光の強度に応じて電流を流すフォトディテクタと、前記電流が流れ込む複数のコンデンサと、前記フォトディテクタと前記複数のコンデンサとの接続関係を変更するスイッチとを備え、前記受光量取得部は、前記受光素子の各々に接続された前記コンデンサに充電された電圧を前記受光量として取得する。
【００２７】
本発明にかかる距離画像センサの第１４の態様は、第１３の態様にかかる距離画像センサであって、前記スイッチを制御して、前記照射光が小さいほど、前記複数のコンデンサのうち前記フォトディテクタに接続されるコンデンサの合成静電容量を低減させるスイッチ制御部を更に備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にかかる距離画像センサの第１および第２の態様によれば、クロック信号に基づいて受光量を順次に取得してフレームデータを取得する方式（例えばグローバルシャッタ方式）であっても、距離画像を得ることができる。
【００３１】
しかも、まず変調周期がクロック周期の２倍である場合について説明する。このとき、偶数番目の立ち上がりを始期とするクロック周期は、例えば変調周期の前半の半周期（期間Ｔ０）に相当し、奇数番目の立ち上がりを始期とするクロック周期は、変調周期の後半の半周期（期間Ｔ２）に相当する。
【００３２】
しかも、第１および第２のフレームデータにおいて一の受光素子の受光量はそれぞれ偶数番目および奇数番目の立ち上がりを契機として取得される。したがって、一の受光素子の第１のフレームデータにおける受光量が期間Ｔ０における受光量Ａ（Ｔ０）に相当すれば、一の受光素子の第２のフレームデータにおける受光量は期間Ｔ２における受光量Ａ（Ｔ２）に相当する。【００３３】
また例えばクロック信号の立ち上がりと、この次の立ち下がりとの間の期間が、変調周期の４分の１周期に相当すれば、クロック信号の立ち下がりを始期とするクロック周期は、期間Ｔ０，Ｔ２のいずれかに対して変調周期の４分の１周期ずれる。【００３４】
そして、変調周期がクロック信号の２倍である。よって偶数番目の立ち下がりを始期とするクロック周期は、例えば期間Ｔ０，Ｔ２の一方（例えば期間Ｔ０）に対して変調周期の４分の１ずれた半周期（期間Ｔ３）に相当し、奇数番目の立ち下がりを始期とするクロック周期は、期間Ｔ０，Ｔ２の他方（例えば期間Ｔ２）に対して変調周期の４分の１ずれた半周期（期間Ｔ１）に相当する。【００３５】
しかも、第３および第４のフレームデータにおいて一の受光素子の受光量はそれぞれ偶数番目および奇数番目の立ち下がりを契機として取得される。したがって、一の受光素子の第３のフレームデータにおける受光量は例えば期間Ｔ３における受光量Ａ（Ｔ３）に相当し、一の受光素子の第４のフレームデータにおける受光量は例えば期間Ｔ１における受光量Ａ（Ｔ１）に相当する。【００３６】
したがって、これらの受光量を用いて例えば以下の式を用いて照射光と反射光との間の位相差φを算出することができる。【００３７】
φ＝ｔａｎ−１［｛Ａ（Ｔ３）−Ａ（Ｔ１）｝／｛Ａ（Ｔ０）−Ａ（Ｔ２）｝］【００３８】
換言すれば、距離測定に適した受光量を取得することができる。【００３９】
変調周期がクロック信号の周期の２Ｎ（Ｎは２以上の整数）倍である場合、Ｎ個の受光素子を一つの仮想受光素子とみなせば、第１から第４のフレームデータにおいて当該仮想受光素子の受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２），Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）を得ることができる。この点は第７の実施の形態で詳述される。【００４１】
本発明にかかる距離画像センサの第１の態様によれば、一のフレーデータにおける受光素子の受光量のいずれもが一の受光期間における受光量に相当する。よって、フレームデータごとにそれぞれ複数の受光期間における受光量に対応させることができる。したがって、動き補償に適した受光量を得ることができる。
本発明にかかる距離画像センサの第３の態様によれば、距離を測定できる。
本発明にかかる距離画像センサの第４の態様によれば、照射装置の性能によらずにクロック信号の周期を短くできるので、第１から第４のフレームデータを取得する期間を短くすることができる。しかも、Ｎ個の受光素子の受光量の和を用いている。これにより、Ｎ個の受光素子を一つの仮想受光素子と把握して、当該一つの仮想受光素子ごとに距離を算出することができる。
【００４２】
本発明にかかる距離画像センサの第５の態様によれば、例えば第１のフレームデータにおける受光素子の全ての受光量は受光量Ａ（Ｔ０）に相当し、第２のフレームデータにおける受光素子の全ての受光量は受光量Ａ（Ｔ２）に相当し、第３のフレームデータにおける受光素子の全ての受光量は受光量Ａ（Ｔ３）に相当し、第４のフレームデータにおける受光素子の全ての受光量は受光量Ａ（Ｔ１）に相当する。
【００４３】
以上のように、フレームデータごとに受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）に対応させることができる。したがって次に述べるように、動き補償に適した受光量を得ることができる。即ち、第１のフレームデータにおける一の受光素子が、動きベクトルに基づいて、第２のフレームデータにおけるどの受光素子と対応しても、受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２）を取得できる。同様に受光量Ａ（Ｔ１），Ａ（Ｔ３）も取得できる。【００４４】
本発明にかかる距離画像センサの第７の態様によれば、各受光素子について、第１期間の受光量と第２期間の受光量とを、第１および第２のフレームデータにおいて得ることができる。【００４５】
したがって、これらの受光量を用いて例えば以下の式を用いて照射光と反射光との間の時間差ｔｔを、受光素子ごとに算出することができる。以下では、第１期間の期間長さ、第１期間および第２期間の受光量を、それぞれΔＴ’，Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）で示す。【００４６】
ｔｔ＝ΔＴ’・Ａ（Ｔ１’）／｛Ａ（Ｔ０’）＋Ａ（Ｔ１’）｝【００４７】
以上のように第７の態様によれば、距離測定に適した受光量を取得することができる。【００４９】
本発明にかかる距離画像センサの第６の態様によれば動き補償を行なうことができる。
【００５０】
本発明にかかる距離画像センサの第７の態様によれば、直流成分の第２照射光を用いて動きベクトルを検出するので、変調成分の照射光を用いて動きベクトルを検出する場合に比して、検出精度が高い。
【００５１】
本発明にかかる距離画像センサの第８の態様によれば、複数のフレームデータにおいて色に対応する受光量が存在するので、自然画の画像データの作成に資する。しかも動きベクトルを検出するためのみに用いられる動きベクトル用フレームデータを取得する必要がない。よって、動きベクトル用フレームデータを更に取得する場合に比して、必要なデータ量を低減できる。
【００５２】
本発明にかかる距離画像センサの第９の態様によれば、照射光と同じ波長の光を除去するフィルタをカメラ用受光素子に設ける場合に比して、製造コストを低減できる。
【００５３】
本発明にかかる距離画像センサの第１０の態様によれば、補正の精度を向上できる。
【００５４】
本発明にかかる距離画像センサの第１１の態様によれば、照射光と同じ波長の光を最も受光しやすい赤に対応したカメラ用受光素子のみ補正を行なう。よって演算処理を低減しつつも、他のカメラ用受光素子のみを補正する場合に比して、より実際の色に近い画像データを得ることができる。
【００５５】
本発明にかかる距離画像センサの第１２の態様によれば、変換部に入力される受光量のＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００５６】
本発明にかかる距離画像センサの第１３の態様によれば、フォトディテクタに接続されるコンデンサの合成静電容量を変化させることができる。よって、受光量における感度を調整できる。
【００５７】
本発明にかかる距離画像センサの第１４の態様によれば、照射光の光量が小さいときに受光素子の感度を向上することができる。よって照射光の光量が小さくても適切に受光量を取得できる。
【００６０】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】距離画像センサの概念的な構成の一例を示す図である。
【図２】受光素子の配列の一例を示す模式的な図である。
【図３】照射光と反射光との一例を示す模式的な図である。
【図４】クロック信号と照射光との一例を示す模式的な図である。
【図５】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図６】第１のフレームデータの一例を示す模式的な図である。
【図７】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図８】第２のフレームデータの一例を示す模式的な図である。
【図９】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図１０】第３のフレームデータの一例を示す模式的な図である。
【図１１】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図１２】第４のフレームデータの一例を示す模式的な図である。
【図１３】クロック信号と照射光と一の受光素子で受光される反射光との一例を示す模式的な図である。
【図１４】クロック信号と照射光と一の受光素子で受光される反射光との一例を示す模式的な図である。
【図１５】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図１６】クロック信号と照射光と一の受光素子で受光される反射光との一例を示す模式的な図である。
【図１７】照射光と反射光との一例を示す模式的な図である。
【図１８】クロック信号と照射光との一例を示す模式的な図である。
【図１９】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図２０】第１のフレームデータの一例を示す模式的な図である。
【図２１】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図２２】第２のフレームデータの一例を示す模式的な図である。
【図２３】受光素子の配列の一例を示す模式的な図である。
【図２４】測定対象の一例を示す模式的な図である。
【図２５】測定対象の一例を示す模式的な図である。
【図２６】距離画像センサの概念的な構成の一例を示す図である。
【図２７】動き補償部の概念的な構成の一例を示す図である。
【図２８】測定対象の一例を示す模式的な図である。
【図２９】測定対象の一例を示す模式的な図である。
【図３０】複数のフレームデータと動きベクトルの一例を示す模式的な図である。
【図３１】距離画像センサの概念的な構成の一例を示す図である。
【図３２】距離画像センサの概念的な構成の一例を示す図である。
【図３３】距離画像センサの概念的な外観の一例を示す正面図である。
【図３４】距離画像センサの概念的な外観の一例を示す側面図である。
【図３５】受光素子Ｐｋの概念的な構成の一例を示す図である。
【図３６】距離画像センサの概念的な構成の一例を示す図である。
【図３７】クロック信号と照射光との一例を示す模式的な図である。
【図３８】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図３９】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【図４０】クロック信号と受光量の取得タイミングの一例を示す模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
第１の実施の形態．
図１は、第１の実施の形態にかかる距離画像センサの概念的な構成の一例を示すブロック図である。本距離画像センサは、受光装置１と、制御演算装置２と、照射装置３とを備える。
【００６３】
照射装置３は照射光Ｌ１の強度を調整（変調）しながら、この照射光Ｌ１を測定対象へと照射する。照射装置３は例えば近赤外光を出力する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。強度は後述のように制御演算装置２によって制御される。
【００６４】
受光装置１は受光素子群１１と受光量取得部１０とを備える。受光素子群１１は図２に例示するように複数の受光素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・を備える。受光素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・の各々は、測定対象で反射された光を反射光Ｌ２として受光する。かかる受光素子群１１はＣＭＯＳセンサ（例えば非特許文献３）に用いられ、より詳細には例えばＳＭＰＤ(Single-Carrier-Modulation-Photo-Detector)で採用される。特にＳＭＰＤは、高感度、高速動作、広いダイナミックレンジ、広い分光特性、製造容易性、低消費電力といった特性を有しているので、好適である。
【００６５】
受光素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・は２次元に配列されており、図２の例示ではマトリックス状に配列される。以下では、受光素子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・を代表して受光素子Ｐｋとも呼ぶ。
【００６６】
例えば受光素子Ｐｋはフォトディテクタ１１ａと増幅回路１１ｂとを有する。フォトディテクタ１１ａは測定対象からの反射光Ｌ２を受光し、これを電荷に変換して電荷蓄積部（不図示）に蓄積する。増幅回路１１ｂは蓄積された電荷を電圧に変換、増幅する。これにより、受光素子Ｐｋで受光される受光量は電圧として出力されることとなる。
【００６７】
受光量取得部１０は受光素子Ｐｋの各々の受光量を順次に取得する。例えば第１行目の受光素子が第１列目から最終列目まで順次に選択されて、その受光量が取得され、その後に第２行目の受光素子が第１列目から最終列目まで順次に選択されてその受光量が取得される。以後、同様にして、第３行目から最終行目までの受光素子が順次に選択されて、その受光量が取得される。かかる取得順序はいわゆるローリングシャッター方式の撮像装置において適用される。
【００６８】
このような順次の取得を実行すべく、受光量取得部１０は例えばタイミング制御部１２と行デコーダ１３と列デコーダ１４と相関二重サンプル部１５と増幅部１６とＡＤ変換部１７とを備える（図１）。タイミング制御部１２は制御演算装置２からクロック信号ＣＬＫを受け取る。タイミング制御部１２はクロック信号ＣＬＫに基づいて、受光素子Ｐｋを順次に選択すべく、行デコーダ１３および列デコーダ１４へとそれぞれ選択タイミングを通知する。行デコーダ１３は選択タイミングに基づいて受光素子Ｐｋを行ごとに適宜に選択し、列デコーダ１４は選択タイミングに基づいて受光素子Ｐｋを列ごとに適宜に選択する。
【００６９】
選択された受光素子Ｐｋの受光量は相関二重サンプル部１５に出力される。相関二重サンプル部１５は公知のように受光量のノイズを抑えて当該受光量を増幅部１６へと出力する。増幅部１６は入力された受光量を増幅してＡＤ変換部１７へと出力する。ＡＤ変換部１７は入力された受光量をアナログデータからデジタルデータに変換して、制御演算装置２へと出力する。
【００７０】
制御演算装置２は記録部２３を有しており、各受光素子Ｐｋの受光量はフレームデータとして記録部２３に記録される。
【００７１】
制御演算装置２は、照射装置３の照射光Ｌ１の変調と、受光装置１における受光素子Ｐｋの受光量の取得タイミングとを制御する。これによって、以下に詳述するように、照射装置３から測定対象までの距離を算出するのに適した受光量を、受光素子Ｐｋごとに取得する。以下では、まず受光装置１から測定対象までの距離を算出する方法を説明し、その後に照射光Ｌ１の変調と受光素子Ｐｋの受光量の取得タイミングについて説明する。
【００７２】
＜距離算出＞
照射装置３から出力された照射光Ｌ１は測定対象で反射し、反射光Ｌ２として受光装置１で受光される。よって照射装置３から測定対象までの距離が長いほど、照射光Ｌ１が照射されてから反射光Ｌ２として受光されるまでの期間が長い。換言すると、当該距離が長いほど照射光Ｌ１の位相と反射光Ｌ２の位相との位相差φが大きい。逆に言えば、当該位相差φを算出することで照射装置３から測定対象までの距離を算出することができる。このような位相差φに基づく距離の算出方法は、いわゆるＴＯＦ法と呼ばれる。
【００７３】
さて各受光素子Ｐｋにおいて位相差φを算出するためには、周知のように、各受光素子Ｐｋにおいて複数の受光期間での受光量が必要となる。かかる複数の受光期間は変調周期に応じて決まっている。以下では具体例を挙げるべく、位相差の算出方法の一例として非特許文献１について説明する。
【００７４】
非特許文献１では、照射光Ｌ１の強度は時間に対して周期的に変調される。例えば図３に示すように照射光Ｌ１の強度は正弦波状に変調される。なお図３の例示では、照射光Ｌ１の最小値はゼロよりも大きい値を採る。ただしこれに限らず、当該最小値はほぼゼロであっても構わない。
【００７５】
また以下では、照射光Ｌ１の周期を変調周期Ｔと呼ぶ。図３の例示では、変調周期Ｔの開始時点は照射光Ｌ１の強度が最大値を採る時点である。
【００７６】
このような照射光Ｌ１が測定対象に照射され、当該測定対象で反射して反射光Ｌ２として受光素子Ｐｋに入射する。よって図３に示すように受光素子Ｐｋで受光した反射光Ｌ２の位相は照射光Ｌ１に対して遅れる。この位相差φは非特許文献１で記載されるように、以下の関係式で算出することができる。
【００７７】
φ=tan−１[{A(T3)-A(T1)}/{A(T0)-A(T2)}]      ・・・（１）
【００７８】
ここで、Ｔ０，Ｔ２は変調周期Ｔに対する半周期であり、図３の例示において期間Ｔ０の開始時点は照射光Ｌ１の強度が最大値を採る時点であり、期間Ｔ２の開始時点は照射光Ｌ１が最小値を取る時点である。Ｔ３，Ｔ１はそれぞれ期間Ｔ０，Ｔ２に対して変調周期Ｔの４分の１（＝Ｔ／４）ずらした期間である。Ａ（ｔ）は期間ｔにおける反射光Ｌ２の強度の積分値（即ち期間ｔにおける受光量）である。
【００７９】
したがって、受光素子Ｐｋごとに位相差の算出に必要な受光量（ここではＡ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３））を得ることができれば、受光素子Ｐｋごとに位相差φを算出することができる。ひいては受光素子Ｐｋごとに照射装置３から測定対象までの距離を算出することができる。そこで受光素子Ｐｋごとに位相差の算出に必要な受光量を得るべく、制御演算装置２は照射装置３の変調と受光装置１での受光量の取得タイミングとを関連付けて制御する。以下に詳述する。
【００８０】
＜照射装置の変調と受光量の取得＞
図１を参照して制御演算装置２はクロック生成部２１と照射光制御部２２とを備える。なおここでは、制御演算装置２はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read-Only-Memory)、ＲＡＭ(Random-Access-Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable-Programmable-ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つまたは複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なおマイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御演算装置２はこれに限らず、制御演算装置２によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段または各種機能の一部または全部をハードウェアで実現しても構わない。
【００８１】
クロック生成部２１はクロック信号ＣＬＫを生成する。クロック信号ＣＬＫは位相差の算出に必要な複数の受光量を得るための複数の受光期間（例えば期間Ｔ０〜Ｔ３）の始期および終期の各々と同期して変化する。かかるクロック信号ＣＬＫは受光装置１および照射光制御部２２へと出力される。ここでは一例としてクロック信号ＣＬＫの活性期間と非活性期間とは互いに等しい。換言すればクロック信号ＣＬＫのデューティは５０％である。
【００８２】
照射光制御部２２は、例えばクロック信号ＣＬＫの周期の２倍の変調周期Ｔで、照射光Ｌ１の強度を変調すべく、照射装置３を制御する。これにより、クロック信号ＣＬＫは距離算出に必要な受光量についての受光期間（期間Ｔ０〜Ｔ３）の始期および終期の各々と同期して変化することとなる。また例えば照射光制御部２２はクロック信号ＣＬＫに基づいて正弦波の電圧を生成し、これを照射装置３へと出力する。照射装置３は当該電圧の大きさに応じた強度を有する照射光Ｌ１を発光する。これにより、照射光Ｌ１は図４に示すように変調周期Ｔの正弦波状の形状を有することとなる。
【００８３】
受光量取得部１０は、クロック信号ＣＬＫに基づいて受光素子Ｐｋの受光量を所定の順番で順次に取得してフレームデータを生成するステップを繰り返し行なって、複数のフレームデータを取得することで、当該複数のフレームデータにおける同じ受光素子Ｐｋでの受光量を、それぞれ位相差の算出に必要な複数の受光期間における受光量に相当させる。ここでは一例として、第１から第４のフレームデータを取得する。以下に詳述する。
【００８４】
図５に示すように例えば受光量取得部１０は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりの各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を、所定の順番で順次に取得する。ただし、ここでいう受光量とはクロック信号ＣＬＫの一周期（即ち変調周期Ｔの半周期）における受光量である。より詳細には、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりを契機として受光素子Ｐｋが受光量に応じた電荷の蓄積を開始し、次の立ち上がりまでに蓄積された電荷の総量が受光量として取得される。このような受光時間は、いわゆる撮像装置における露光時間と同じであり、周知の技術によって制御される。例えばフォトディテクタ１１ａからの電流が流れ込む不図示の電荷蓄積部と、フォトディテクタ１１ａと電荷蓄積部との間の導通を制御するスイッチとを設け、当該スイッチのオン期間（受光時間）を制御すればよい。
【００８５】
図５の例示では、まずクロック信号の立ち上がりＵＥ１を契機として第１行第１列目の受光素子Ｐ１の受光量が取得される。そして、立ち上がりＵＥ１の次の立ち上がりＵＥ２を契機として、第１行第２列目の受光素子Ｐ２の受光量が取得される。以後、同様にしてクロック信号ＣＬＫの立ち上がりを契機として受光素子Ｐｋの受光量が順次に取得され、最終行最終列目の受光素子の受光量が取得されることで、図６に示すフレームデータＦＤ１が取得される。図５，６で付記されたＴ０，Ｔ２については後に述べる。
【００８６】
続いて図７に示すように、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりの各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を、フレームデータＦＤ１と同じ順番で順次に取得してフレームデータＦＤ２を取得する（図８も参照）。ただし、立ち上がりＵＥ１を１番目の立ち上がりと定義すると、フレームデータＦＤ２においては、図７に示すように、偶数番目の立ち上がりＵＥ２ｎを契機として、最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得する。この技術的意義については後に詳述する。
【００８７】
なお図２の例示では、受光素子Ｐｋの個数は（２ｎ−２）個である。よって、フレームデータＦＤ１において最後の受光素子Ｐ２ｎ−２の受光量を取得する契機となる立ち上がりＵＥ２ｎ−２は、偶数番目の立ち上がりである。よってこの次の立ち上がりＵＥ２ｎ−１は奇数番目の立ち上がりである。したがってこの一例では、立ち上がりＵＥ２ｎ−１を契機とはせずに、図７に示すように、その次の立ち上がりＵＥ２ｎを契機として受光素子Ｐ１の受光量を取得する。
【００８８】
一方で、仮に受光素子Ｐｋの個数が奇数個であれば、フレームデータＦＤ１において最後の受光素子の受光量を取得する契機となる立ち上がりは奇数番目の立ち上がりである。よってその直後のクロック信号ＣＬＫの立ち上がり（偶数番目の立ち上がり）を契機として、フレームデータＦＤ２における最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得しても良い。
【００８９】
続いて、図９に示すように、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりの各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を、フレームデータＦＤ１と同じ順番で順次に取得する。図９の例示では、立ち下りＤＥ１を契機として、最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得する。この立ち下がりＤＥ１は、フレームデータＦＤ２を取得し終わった直後の立ち下がりであってもよい。またここでいう受光量もクロック信号ＣＬＫの一周期における受光量である。より詳細には、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりを契機として受光素子Ｐｋが受光量に応じた電荷の蓄積を開始する。そして次の立ち下がりまでに蓄積された電荷の総量が受光量として取得される。このような受光時間も、いわゆる撮像装置における露光時間と同じであり、周知の技術によって制御される。
【００９０】
そして、立ち下がりＤＥ１の次の立ち下がりＤＥ２を契機として、第１行第２列目の受光素子Ｐ２の受光量が取得される。以後、同様にしてクロック信号ＣＬＫの立ち下がりの各々を契機として受光素子Ｐｋの各々の受光量が順次に取得され、最終行最終列目の受光素子の受光量が取得されることで、フレームデータＦＤ３が取得される（図１０も参照）。
【００９１】
続いて、図１１に示すように、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりの各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を、フレームデータＦＤ１と同じ順番で順次に取得してフレームデータＦＤ４を取得する（図１２も参照）。ただし、立ち下がりＤＥ１を１番目の立ち下がりと定義すると、フレームデータＦＤ４においては、図１１に示すように、偶数番目の立ち下がりＤＥ２ｎを契機として、最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得する。この技術的意義についても後に詳述する。
【００９２】
なお図２の例示では、受光素子Ｐｋの個数は２ｎ−２個である。よって、フレームデータＦＤ３において最後の受光素子Ｐ２ｎ−２の受光量を取得する契機となる立ち下がりＤＥ２ｎ−２は、偶数番目の立ち下がりである。よってこの次の立ち下がりＤＥ２ｎ−１は奇数番目の立ち下がりである。したがってこの一例では、立ち下がりＤＥ２ｎ−１を契機とはせずに、図１１に示すように、その次の立ち下がりＤＥ２ｎを契機として受光素子Ｐ１の受光量を取得する。
【００９３】
一方で、仮に受光素子Ｐｋの個数が奇数個であれば、フレームデータＦＤ３において最後の受光素子の受光量を取得する契機となる立ち下がりは奇数番目の立ち下がりである。よってその直後のクロック信号ＣＬＫの立ち下がり（偶数番目の立ち下がり）を契機として、フレームデータＦＤ４における最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得しても良い。
【００９４】
次に、このような手順によって取得される受光量を、受光素子Ｐｋの一つに着目して考察する。まず受光素子Ｐ１について説明し、他の受光素子についてはその後に説明する。図１３は、クロック信号ＣＬＫと照射光Ｌ１と受光素子Ｐ１で受光される反射光Ｌ２との模式的な一例を示している。
【００９５】
図１３の例示では、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりＵＥ１の時点において、照射光Ｌ１の強度が最大値を採る。しかも変調周期Ｔはクロック周期の２倍であるので、立ち上がりＵＥ１を始期とする一周期は、期間Ｔ０（即ち、変調周期Ｔの前半の半周期）に相当する。したがって、立ち上がりＵＥ１を契機として取得される受光素子Ｐ１の受光量は、期間Ｔ０における反射光Ｌ２の積分値（受光量Ａ（Ｔ０））とみなすことができる。つまり、受光素子Ｐ１のフレームデータＦＤ１における受光量を受光量Ａ（Ｔ０）とみなすことができる。これを示すべく図５，６では、受光素子Ｐ１に対応して符号Ｔ０が括弧書きで付記されている。
【００９６】
また図１３を参照して、１番目の立ち上がりＵＥ１を始期とする一周期が期間Ｔ０に相当するので、偶数番目の立ち上がりＵＥ２ｎを始期とするクロック周期は期間Ｔ２（即ち、変調周期Ｔの後半の半周期）に相当する。したがって、立ち上がりＵＥ２ｎを契機として取得される受光素子Ｐ１の受光量は、期間Ｔ２における反射光Ｌ２の積分値（受光量Ａ（Ｔ２））とみなすことができる。つまり、受光素子Ｐ１のフレームデータＦＤ２における受光量を受光量Ａ（Ｔ２）とみなすことができる。これを示すべく図７，８では、受光素子Ｐ１に対応して符号Ｔ２が括弧書きで付記されている。
【００９７】
またクロック信号ＣＬＫの活性期間と非活性期間とは互いに等しい。よって活性期間および非活性期間のいずれもが変調周期Ｔの４分の１である。よってクロック信号ＣＬＫの立ち下がりＤＥ１を始期とする一周期は、期間Ｔ１，Ｔ３のいずれか一方（図１３の例示では期間Ｔ３）に相当する。したがって図１３の例示では、立ち下がりＤＥ１を契機として取得される受光素子Ｐ１の受光量は、期間Ｔ３における反射光Ｌ２の積分値（受光量Ａ（Ｔ３））とみなすことができる。つまり、受光素子Ｐ１のフレームデータＦＤ３における受光量を受光量Ａ（Ｔ３）とみなすことができる。これを示すべく図９，１０では、受光素子Ｐ１に対応して符号Ｔ３が括弧書きで付記されている。
【００９８】
また１番目の立ち下がりＤＥ１を始期とする一周期が期間Ｔ１，Ｔ３の一方に相当するので、偶数番目の立ち下がりＤＥ２ｎを始期とするクロック周期は期間Ｔ１，Ｔ３の他方（図１３の例示では、期間Ｔ１）に相当する。したがって図１３の例示では、立ち下がりＤＥ２ｎを契機として取得される受光素子Ｐ１の受光量は、期間Ｔ１おける反射光Ｌ２の積分値（受光量Ａ（Ｔ１））とみなすことができる。つまり、受光素子Ｐ１のフレームデータＦＤ４における受光量を受光量Ａ（Ｔ１）とみなすことができる。これを示すべく図１１，１２では、受光素子Ｐ１に対応して符号Ｔ１が括弧書きで付記されている。
【００９９】
以上のように、受光素子Ｐ１のフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の受光量により、受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を取得することができる。したがって、式（１）に基づいて受光素子Ｐ１において位相差φを算出でき、位相差φに基づいて測定対象（ただし受光素子Ｐ１で受光される部分）の距離を算出することができる。
【０１００】
また他の受光素子Ｐｋにおいても、受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を取得することができる。これは、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の各々において、同じ順番で受光素子Ｐｋが取得されるからである。図５〜１２には、受光素子Ｐｋと対応する期間が括弧書きの符号で示されている。例えば受光素子Ｐ２に着目すれば、フレームデータＦＤ１において受光量Ａ（Ｔ２）が取得され、フレームデータＦＤ２において受光量Ａ（Ｔ０）が取得され、フレームデータＦＤ３において受光量Ａ（Ｔ１）が取得され、フレームデータＦＤ４において受光量Ａ（Ｔ３）が取得される。
【０１０１】
したがって、他の受光素子Ｐｋにおいても距離測定のために適した受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を取得することができる。
【０１０２】
また図１の例示では、制御演算装置２は距離算出部２４を備えている。距離算出部２４は記録部２３に記録されたフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を用いて、受光素子Ｐｋごとに式（１）から位相差φを算出し、当該位相差φに基づいて距離を算出する。これにより、距離を示す画像データを得ることができる。かかる画像データは例えば不図示の表示部に出力されて、当該表示部で表示される。
【０１０３】
なお上述の例では、クロック信号ＣＬＫの立ち上がり及び立ち下がりの各々を契機として受光量が取得された。しかしながら、必ずしもこれに限らない。例えばクロック信号ＣＬＫの周期が変調周期Ｔの４分の１である場合、受光量を次のようにして取得しても構わない。
【０１０４】
即ち、図１４に例示するように、クロック信号ＣＬＫの奇数番目の立ち上がりの各々を契機として、クロック信号ＣＬＫの２周期における受光量を、受光素子Ｐｋごとに所定の順番で順次に取得してフレームデータＦＤ１を生成する。ここで、フレームデータＦＤ１における最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得する契機となる立ち上がりを１番目の立ち上がりと定義する。
【０１０５】
そして、このフレームデータＦＤ１の生成後に、クロック信号ＣＬＫの（４ｍ−１）（ｍは自然数）番目の立ち上がりＵＥ４ｍ−１を契機として最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得し、続けて奇数番目の立ち上がりの各々を契機として受光素子Ｐｋの受光量を所定の順番で順次に取得して、フレームデータＦＤ２を生成する。
【０１０６】
続いて、このフレームデータＦＤ２の生成後に、クロック信号ＣＬＫの（４ｍ’−２）（ｍ’は自然数）番目の立ち上がりＵ４ｍ’−２を契機として最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得し、続けて偶数番目の立ち上がりを契機として受光素子Ｐｋの受光量を所定の順番で順次に取得して、フレームデータＦＤ３を取得する。
【０１０７】
続いて、このフレームデータＦＤ３の取得後に、クロック信号ＣＬＫの４ｍ’’（ｍ’’は自然数）番目の立ち上がりＵＥ４ｍ’’を契機として最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得し、続けて受光素子Ｐｋの受光量を所定の順番で順次に取得して、フレームデータＦＤ４を取得する。
【０１０８】
さて立ち上がりＵＥ１を始期とする２周期は受光期間Ｔ０に相当し、立ち上がりＵＥ４ｍ−１を始期とする２周期は受光期間Ｔ２に相当し、立ち上がりＵＥ４ｍ’−２を始期とする２周期は受光期間Ｔ３に相当し、立ち上がりＵＥ４ｍ’’を始期とする２周期は受光期間Ｔ１に相当する。これは次の説明からも理解できる。即ち、１番目から４番目の立ち上がりＵＥ１〜ＵＥ４を始期とする２周期は図１４から理解できるように、それぞれ受光期間Ｔ０，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１に相当する。周期的に考えると、１番目、５番目、・・・、４Ｍ−３（Ｍは自然数）番目の立ち上がりを始期とする２周期は受光期間Ｔ０に相当し、２番目、６番目、・・・、４Ｍ−２番目の立ち上がりを始期とする２周期は受光期間Ｔ３に相当し、３番目、７番目、・・・、４Ｍ−１番目の立ち上がりを始期とする２周期は受光期間Ｔ２に相当し、４Ｍ番目の立ち上がりを始期とする２周期は受光期間Ｔ１に相当する。
【０１０９】
したがってかかる取得方法によっても、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４における最初の受光素子Ｐ１の受光量はそれぞれ受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２），Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）相当する。
【０１１０】
またフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において同じ順番で受光量が取得されるので、他の受光素子ＰｋについてもフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４から受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を得ることができる。
【０１１１】
またこの場合、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりは用いられない。よって、クロック信号ＣＬＫのデューティは５０％に限らず任意である。
【０１１２】
また上述の例では、例えばフレームデータＦＤ１では２種類の受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２）が取得され、他のフレームデータＦＤ２〜ＦＤ４の各々でも２種類の受光量が取得される。しかしながら、複数のフレームデータの各々において、位相差の算出に必要な受光量の１種類が取得されても構わない。ただし、各フレームデータにおける種類は互いに異なる。例えばフレームデータＦＤ１の全ての受光素子Ｐｋにおいて受光量Ａ（Ｔ０）が取得され、フレームデータＦＤ２の全ての受光素子Ｐｋにおいて受光量Ａ（Ｔ２）が取得され、フレームデータＦＤ３の全ての受光素子Ｐｋにおいて受光量Ａ（Ｔ３）が取得され、フレームデータＦＤ４の全ての受光素子Ｐｋにおいて受光量Ａ（Ｔ１）が取得されても良い。以下に図１５を参照してその一例について詳細に説明する。
【０１１３】
即ち、受光量取得部１０は、クロック信号ＣＬＫの奇数番目の立ち上がりＵＥ１，ＵＥ３，・・・，ＵＥ２ｍ−１の各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を順次に取得して、フレームデータＦＤ１を取得する。次に、受光量取得部１０はクロック信号の偶数番目の立ち上がりＵＥ２ｍ，ＵＥ２ｍ＋２，・・・，ＵＥ４ｍ−２の各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を順次に取得して、フレームデータＦＤ２を取得する。次に、受光量取得部１０は、クロック信号ＣＬＫの奇数番目の立ち下がりＤＥ１，ＤＥ３，・・・，ＤＥ２ｍ−１の各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を順次に取得して、フレームデータＦＤ３を取得し、続いてクロック信号の偶数番目の立ち下がりＤＥ２ｍ，ＤＥ２ｍ＋２，・・・，ＤＥ４ｍ−２の各々を契機として、受光素子Ｐｋの受光量の各々を順次に取得して、フレームデータＦＤ４を取得する。
【０１１４】
これにより、図１５の例示では、フレームデータＦＤ１において任意の受光素子Ｐｋの受光量は受光量Ａ（Ｔ０）に相当し、フレームデータＦＤ２において任意の受光素子Ｐｋの受光量は受光量Ａ（Ｔ２）に相当し、フレームデータＦＤ３において任意の受光素子Ｐｋの受光量は受光量Ａ（Ｔ３）に相当し、フレームデータＦＤ４において任意の受光素子Ｐｋの受光量は受光量Ａ（Ｔ１）に相当する。したがって、かかる取得方法によっても、受光素子Ｐｋごとに受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を得ることができる。
【０１１５】
受光素子Ｐｋの受光量は要するに次を満足するように取得されれば良い。第１に、一の受光素子Ｐｋの受光量は、フレームデータＦＤ１において、クロック信号ＣＬＫの偶数番目および奇数番目のいずれか一方の立ち上がりを契機として取得され、フレームデータＦＤ２において、クロック信号ＣＬＫの他方の立ち上がりを契機として取得される。これにより、フレームデータＦＤ１における一の受光素子Ｐｋの受光量は、受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２）の一方に相当し、フレームデータＦＤ２における一の受光素子Ｐｋの受光量は、受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２）の他方に相当する。
【０１１６】
第２に、一の受光素子Ｐｋは、フレームデータＦＤ３において、クロック信号ＣＬＫの偶数番目および奇数番目の一方の立ち下がりを契機として取得され、フレームデータＦＤ４において、クロック信号ＣＬＫの他方の立ち下がりを契機として取得される。これにより、フレームデータＦＤ３における一の受光素子Ｐｋの受光量は、受光量Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）の一方に相当し、フレームデータＦＤ４における一の受光素子Ｐｋの受光量は、受光量Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）の他方に相当する。
【０１１７】
したがって、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４によって、一の受光素子Ｐｋについての受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を得ることができる。他の受光素子Ｐｋについても同様である。
【０１１８】
なお図５〜図１２を参照して説明した取得方法によれば、クロック信号の立ち上がりごとに、および立ち下がりごとに、受光量が取得される。よって図１５の取得方法に比べて早期に各フレームデータを得ることができる。
【０１１９】
一方、図１５を参照して説明した取得方法によれば、動き補償に適した受光量を得ることができる。この点については第３の実施の形態で詳述する。
【０１２０】
また上述の例では非特許文献１の算出方法を例示した。以下では特許文献４の算出方法も例示する。特許文献４では、この位相差φは以下の関係式で算出することができる。
【０１２１】
φ=tan−１[{A(t0)-A(t2)}/{A(t1)-A(t3)}]      ・・・（２）
【０１２２】
ここで図１６に示すように、期間ｔ０〜ｔ３の始期は期間Ｔ０〜Ｔ３と同様に変調周期Ｔの４分の１ずつずれるものの、期間ｔ０〜ｔ３は期間Ｔ０〜Ｔ３と異なって変調周期Ｔに対する４分の１周期である。図１６の例示では期間ｔ０の開始時点は照射光Ｌ１の強度が平均値を採る時点である。
【０１２３】
式（２）を採用する場合、期間ｔ０〜ｔ３における受光量Ａ（ｔ０）〜Ａ（ｔ３）を受光素子Ｐｋごとに得ることができれば、受光素子Ｐｋ毎に距離を算出することができる。
【０１２４】
クロック信号ＣＬＫは位相差の算出に必要な受光量についての受光期間（期間ｔ０〜ｔ３）の始期および終期の各々と同期して変化する。例えば図１６に示すように、変調周期Ｔをクロック信号ＣＬＫの周期の４倍に設定する。図１６ではクロック信号ＣＬＫは期間ｔ０〜ｔ３の境界の各々で立ち上がる。なお、図１６では受光素子Ｐ１で受光される反射光Ｌ２についても示している。
【０１２５】
受光量取得部１０は、クロック信号ＣＬＫに基づいて受光素子Ｐｋの受光量を順次に取得してフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を取得することで、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の受光素子Ｐｋの受光量を、受光量Ａ（ｔ０）〜Ａ（ｔ３）に相当させる。
【０１２６】
例えばクロック信号ＣＬＫの立ち上がり毎に、受光素子Ｐｋの受光量（ここではクロック信号ＣＬＫの１周期分の受光量）を所定の順番で順次に取得してフレームデータＦＤ１を取得する。ここで、フレームデータＦＤ１における最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得する契機となるクロック信号ＣＬＫの立ち上がりを１番目の立ち上がりＵＥ１と定義する。
【０１２７】
このフレームデータＦＤ１の取得後に、クロック信号ＣＬＫの立ち上がり毎に受光素子Ｐｋの受光量を同じ順番で順次に取得してフレームデータＦＤ２を取得する。ただし、フレームデータＦＤ２における最初の受光素子Ｐ１の受光量は、クロック信号ＣＬＫの（４ｍ−１）番目の立ち上がりＵＥ４ｍ−１を契機として取得される。
【０１２８】
次に、クロック信号ＣＬＫの立ち上がり毎に、受光素子Ｐｋを同じ順番で順次に取得して、フレームデータＦＤ３を取得し、その後、同様にしてフレームデータＦＤ４を取得する。ただし、フレームデータＦＤ３，ＦＤ４における最初の受光素子Ｐ１の受光量はそれぞれ（４ｍ’−２）番目の立ち上がりＵＥ４ｍ’−２及び４ｍ’’番目の立ち上がりＵＥ４ｍ’’を契機として取得される。
【０１２９】
さてここでは１番目の立ち上がりＵＥ１を始期とする１周期は受光期間ｔ０に相当し、立ち上がりＵＥ４ｍ−１を始期とする１周期は受光期間ｔ１に相当し、立ち上がりＵＥ４ｍ’−２を始期とする１周期は受光期間ｔ３に相当し、立ち上がりＵＥ４ｍ’’を始期とする１周期は受光期間ｔ３に相当する。よってかかる取得方法によれば、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４における受光素子Ｐ１の受光量はそれぞれ受光量Ａ（ｔ０）〜Ａ（ｔ３）に相当する。
【０１３０】
またフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において同じ順番で受光量が取得されるので、他の受光素子ＰｋについてもフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４から受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を得ることができる。
【０１３１】
またクロック信号ＣＬＫの立ち上がりを契機として受光量を取得しているものの、立ち下りを契機としてもよく、また図４〜図１１を参照したようにクロック信号ＣＬＫの立ち上がり及び立ち下がりの各々を契機として受光量を取得しても良い。ただしこの場合、クロック信号ＣＬＫの半周期における受光量が取得される。
【０１３２】
また上述の例では、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４をこの順に取得している。しかしながらフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の取得順序は任意である。例えばフレームデータＦＤ１を取得した後に、フレームデータＦＤ４を取得し、その後、フレームデータＦＤ２，ＦＤ３をこの順で取得しても構わない。
【０１３３】
また各フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４は異なる時間帯で取得される。よって受光素子Ｐｋの各々における受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２），Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）の相互間には時間差が生じる（例えば図１３も参照）。この時間差は短いことが望ましい。なぜなら、仮に測定対象が動いていれば、例えば受光素子Ｐ１はフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において異なる測定対象によって反射された反射光Ｌ２を受光することになるからである。よって当該時間差が小さいほど、受光素子Ｐ１は同じ測定対象からの反射光Ｌ２を受光できる。
【０１３４】
さてこの時間差は、各フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を取得するのに要する時間（受光素子Ｐｋの個数とクロック周期との積）、換言すれば１秒間に取得されるフレームデータの枚数（フレームレート）に依存する。そして当該時間差を低減すべく、フレームレートは大きいことが望ましい。例えばフレームレートは３０枚／秒よりも大きいことが望ましい。
【０１３５】
上述の例では非特許文献１の算出方法と、特許文献４の算出方法とについて示した。ここでは、別の算出方法についても説明する。
【０１３６】
ここでは照射光Ｌ１の強度は、図１７に示すように、矩形波状（パルス状）に変調される。反射光Ｌ２は、図１７に示すように照射光Ｌ１よりも遅れる。より具体的には、反射光Ｌ２は、測定対象までの距離に応じた時間（以下、時間差と呼ぶ）ｔｔだけ、遅れる。よって、この時間差ｔｔを算出することで、測定対象までの距離を算出することができる。そこで、この時間差ｔｔを算出することを企図する。
【０１３７】
ここでは、時間差ｔｔを算出するために、期間Ｔ０’，Ｔ１’における受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を用いる。期間Ｔ０’は照射光Ｌ１が立ち上がる時点から立ち下がる時点までの期間であり、期間Ｔ１’は、例えば期間Ｔ０’と同じ期間長さΔＴ’を有し、期間Ｔ０’に続く期間である。
【０１３８】
図１７から理解できるように、受光量Ａ（Ｔ１’）は時間差ｔｔに応じた値を採り、時間差ｔｔが長いほど大きな値を採る。また受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）の和は、変調周期Ｔ（＝期間Ｔ０’，Ｔ１’の和）に応じた値を採る。図１７において幾何学的に考慮すれば、時間差ｔｔと期間長さΔＴ’との比は、受光量Ａ（Ｔ１’）と、受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）の和との比と等しいこととなる。よって、以下の式を用いて、時間差ｔｔを算出することができる。
【０１３９】
ｔｔ＝ΔＴ’・Ａ（Ｔ１’）／｛Ａ（Ｔ０’）＋Ａ（Ｔ１’）｝                                                                ・・・（３）
【０１４０】
時間差ｔｔは、照射光Ｌ１が、照射装置３から測定対象で反射して受光装置１に到達するのに要する時間である。よって、例えば測定対象から受光装置１までの距離と、測定対象から照射装置３までの距離とが互いに等しいと仮定すると、この距離Ｒは、光速ｃを用いて次式で算出される。
【０１４１】
Ｒ＝ｃ・ｔｔ／２      ・・・（４）
【０１４２】
以上のようにして測定対象までの距離が算出できる。ここでは、受光素子ごとにこの算出方法を採用すべく、受光素子Ｐｋごとに受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を得ることを企図する。例えば照射光Ｌ１の強度を、図１８に示すように、パルス状且つ周期的に変調させる。照射光Ｌ１の変調周期は期間Ｔ０’，Ｔ１’の和である。
【０１４３】
クロック信号ＣＬＫのクロック周期は例えば変調周期の半値と同じに設定される。より詳細には、例えばクロック信号ＣＬＫは、期間Ｔ０’の始期および期間Ｔ１’の始期の各々において立ち上がる。
【０１４４】
図１９に示すように例えば受光量取得部１０は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりの各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を、所定の順番で順次に取得する。ただし、ここでいう受光量とは、クロック信号ＣＬＫの１周期における受光量である。このような受光時間は、いわゆる撮像装置における露光時間と同じであり、周知の技術によって制御される。
【０１４５】
図１９の例示では、まずクロック信号の立ち上がりＵＥ１’を契機として第１行第１列目の受光素子Ｐ１の受光量が取得される。そして、立ち上がりＵＥ１’の次の立ち上がりＵＥ２’を契機として、第１行第２列目の受光素子Ｐ２の受光量が取得される。以後、同様にしてクロック信号ＣＬＫの立ち上がりを契機として受光素子Ｐｋの受光量が順次に取得され、最終行最終列目の受光素子の受光量が取得されることで、図２０に示すフレームデータＦＤ１’が取得される。
【０１４６】
続いて図２１に示すように、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりの各々を契機として、受光素子Ｐｋの各々の受光量を、フレームデータＦＤ１’と同じ順番で順次に取得してフレームデータＦＤ２’を取得する（図２２も参照）。ただし、立ち上がりＵＥ１’を１番目の立ち上がりと定義すると、フレームデータＦＤ２’においては、図２１に示すように、偶数番目の立ち上がりＵＥ２ｎ’を契機として、最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得する。
【０１４７】
なお図２の例示では、受光素子Ｐｋの個数は（２ｎ−２）個である。よって、フレームデータＦＤ１’において最後の受光素子Ｐ２ｎ−２の受光量を取得する契機となる立ち上がりＵＥ２ｎ−２’は、偶数番目の立ち上がりである。よって、この次の立ち上がりＵＥ２ｎ−１’は奇数番目の立ち上がりである。したがってこの一例では、立ち上がりＵＥ２ｎ−１’を契機とはせずに、図２１に示すように、その次の立ち上がりＵＥ２ｎ’を契機として受光素子Ｐ１の受光量を取得する。
【０１４８】
一方で、仮に受光素子Ｐｋの個数が奇数個であれば、フレームデータＦＤ１’において最後の受光素子の受光量を取得する契機となる立ち上がりは奇数番目の立ち上がりである。よってその直後のクロック信号ＣＬＫの立ち上がり（偶数番目の立ち上がり）を契機として、フレームデータＦＤ２’における最初の受光素子Ｐ１の受光量を取得しても良い。
【０１４９】
さてここでは１番目の立ち上がりＵＥ１’を始期とする１周期は受光期間Ｔ０’に相当し、立ち上がりＵＥ２ｎ’を始期とする１周期は受光期間Ｔ１’に相当する。よってかかる取得方法によれば、フレームデータＦＤ１’，ＦＤ２’における受光素子Ｐ１の受光量はそれぞれ受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）に相当する。
【０１５０】
またフレームデータＦＤ１’，ＦＤ２’において同じ順番で受光量が取得されるので、他の受光素子ＰｋについてもフレームデータＦＤ１’，ＦＤ２’から受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を得ることができる。したがって、他の受光素子Ｐｋにおいても距離測定のために適した受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を取得することができる。
【０１５１】
なお図２０および図２２に示すように、フレームデータＦＤ１’，ＦＤ２’には、受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）が混在している。しかるにこれは必須要件ではない。フレームデータＦＤ１’，ＦＤ２’には、それぞれ１種類の受光量が含まれてもよい。即ち、フレームデータＦＤ１’に受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）の一方のみが含まれ、フレームデータＦＤ２’に受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）の他方のみが含まれるように、各受光素子Ｐｋの受光量を取得しても良い。
【０１５２】
例えば、図１９において、奇数番目のクロック信号ＣＬＫの立ち上がりに起因して、受光素子Ｐｋの受光量を順次に取得することで、フレームデータＦＤ１’において、受光素子Ｐｋの全てについて受光量Ａ（Ｔ０’）を取得することができる。同様に、図２１において、偶数番目のクロック信号ＣＬＫの立ち上がりに起因して、受光素子Ｐｋの受光量を順次に取得することで、フレームデータＦＤ２’において、受光素子Ｐｋの全てについて受光量Ａ（Ｔ１’）を取得することができる。この取得方法は、第３の実施の形態で説明するように、動き補償に適した方法である。
【０１５３】
第２の実施の形態．
第２の実施の形態にかかる距離画像センサの概念的な構成の一例は図１と同一である。ただし受光素子群１１は、複数のカメラ用受光素子（以下、受光素子ＰＰとも呼ぶ）を更に備える。受光素子ＰＰは受光素子Ｐｋの相互間に配列されて、色に対応する光を受光する。受光素子ＰＰとしては、例えば赤に対応する光を受光する受光素子ＰＲと、青に対応する光を受光する受光素子ＰＢと、緑に対応する光を受光する受光素子ＰＧとが挙げられる。
【０１５４】
各受光素子Ｐｋ，ＰＰが受光する光の選択は、各受光素子Ｐｋ，ＰＰに設けられるフィルタによって実現される。即ち、受光素子ＰＲ，ＰＢ，ＰＧにはそれぞれ赤色、青色および緑色に対応する波長の光を通過させるフィルタが設けられる。なお、受光素子Ｐｋにも照射光Ｌ１（例えば赤外光）に対応する波長の光を通過させるフィルタが設けられてもよく、ここでは当該フィルタが設けられるものとする。
【０１５５】
第２の実施の形態では、色に対応するカメラ用受光素子ＰＰが設けられるので、受光素子群１１は映像あるいは画像（以下、自然画と呼ぶ）をも撮ることができる。
【０１５６】
これらの受光素子Ｐｋおよびカメラ用受光素子ＰＰは２次元に配列される。例えば図２３に示すように、マトリックス状に配列された４つの受光素子により一つの画素（図２３では画素ＰＸ１，ＰＸ２）を形成し、当該画素の複数がマトリックス状に配列される。図２３の例示では、２種類の画素ＰＸ１，ＰＸ２が各行および各列において交互に配列されている。画素ＰＸ１は受光素子Ｐｋ，ＰＲ，ＰＧ，ＰＢによって形成され、画素ＰＸ２は受光素子ＰＲ，ＰＧ，ＰＢによって形成される。つまり、画素ＰＸ２は従来の画素と同じ構成を有し、画素ＰＸ１は受光素子Ｐｋを含んだ新たな構成を有する。
【０１５７】
例えば画素ＰＸ１は、受光素子ＰＲ，ＰＢと２つの受光素子ＰＧとを含む画素ＰＸ２に対して、一つの受光素子ＰＧを受光素子Ｐｋに置き換えたものである。これによって、各画素ＰＸ１において色に対応する３つの光を取得しつつも、距離測定用の反射光Ｌ２も取得することができる。
【０１５８】
図２３の例示では、受光素子Ｐｋを含まない画素ＰＸ１と受光素子Ｐｋを含んだ画素ＰＸ２との両方が設けられる。これによって、画素ＰＸ１のみが設けられる構造に比して、自然画の解像度を向上することができる。
【０１５９】
また青の視感度が他の色に比べて小さいことに鑑みて、画素ＰＸ２において受光素子ＰＢを受光素子Ｐｋに置き換えたもの画素ＰＸ１として採用してもよい。この場合、青色の光を受光すべく、画素ＰＸ２が設けられることが必須である。
【０１６０】
次に、受光素子ＰＰ，Ｐｋの受光量を取得するタイミングの一例について説明する。なお受光量取得部１０は、受光素子Ｐｋの受光量を取得せずに受光素子ＰＰの受光量のみを取得して自然画の画像データを取得し、また受光素子ＰＰの受光量を取得せずに受光素子Ｐｋの受光量のみを取得して距離の画像データを取得しても良いものの、ここでは、受光素子ＰＰ，Ｐｋの受光量を同時期に取得して第１から第４のフレームデータを取得する。
【０１６１】
例えば受光素子ＰＰ，Ｐｋの受光量は、受光する光の区別によらず、第１の実施の形態と同様にして取得される。第１の実施の形態で述べた手法のいずれかを採用してもよいものの、例えばクロック信号ＣＬＫの立ち上がりの各々を契機として、第１行目の受光素子を第１列目から最終列目まで順次に選択してその受光量を取得し、次に第２行目の受光素子を同様に順次に選択してその受光量を取得する。以後、同様にして受光素子を順次に選択してその受光量を取得し、フレームデータＦＤ１を取得する。
【０１６２】
ただし、受光素子ＰＰが受光する受光期間は受光素子Ｐｋとは異なって、クロック信号ＣＬＫの一周期に限らない。例えば受光素子ＰＰの各々は、その受光量が取得された直後に当該受光量を初期化するとともに、次のフレームデータにおいて受光量が取得されるまで、反射光Ｌ２を受光し続けても良い。
【０１６３】
フレームデータＦＤ２も第１の実施の形態と同様にして取得される。偶数番目の立ち上がりを契機として、フレームデータＦＤ２における最初の受光素子の受光量を取得する。以後、フレームデータＦＤ１と同様の順番でクロック信号ＣＬＫの立ち上がりごとに順次に受光素子の受光量を取得する。
【０１６４】
フレームデータＦＤ３，ＦＤ４の取得は第１の実施の形態と、上述の説明とにより明らかであるので、繰り返しの説明を避ける。
【０１６５】
第２の実施の形態によっても、受光素子ＰｋのフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４における受光量は、受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）に相当する。これは、各フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において最初の受光素子の受光量を取得する契機となる条件を第１の実施の形態と同様に設定し、しかも同じ順番で受光量が取得されるからである。以下に具体例を説明する。
【０１６６】
例えば図２３において、第２行第１列目の受光素子Ｐ１に着目し、また簡単のために受光素子群１１において第１０列までの受光素子が配列されると仮定する。ここでは、最初の受光素子ＰＲ（第１行第１列目の受光素子）の受光量がクロック信号ＣＬＫの１番目の立ち上がりＵＥ１を契機とした取得される。すると、フレームデータＦＤ１における受光素子Ｐ１の受光量は１１番目の立ち上がりを契機として取得される。奇数番目の立ち上がりが契機となるので、この受光量は受光量Ａ（Ｔ０）に相当する。
【０１６７】
フレームデータＦＤ２の最初の受光素子ＰＲの受光量は偶数番目の立ち上がりを契機として取得され。しかもフレームデータＦＤ２においてもフレームデータＦＤ１と同じ順番で受光素子の受光量が取得される。よって１１番目の受光素子Ｐ１の受光量は、偶数番目の立ち上がりを契機として取得される。偶数番目の立ち上がりが契機となるので、この受光量は受光量Ａ（Ｔ２）に相当する。
【０１６８】
フレームデータＦＤ３，ＦＤ４における受光素子Ｐ１の受光量がそれぞれ受光量Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）に相当することについても、同様にして説明できるので繰り返しの説明を避ける。また他の受光素子Ｐｋについても同様であるので繰り返しの説明を避ける。
【０１６９】
したがって、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様に距離測定の算出に必要な受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）を取得することができる。
【０１７０】
ただし、距離算出部２４は受光素子ＰＰと区別して受光素子Ｐｋの受光量を記録部２３から読み出す必要がある。これは例えば次のようにして実行できる。即ち、受光素子群１１における受光素子ＰＰ，Ｐｋの配置を予め記録部２３に記録しておく。そして距離算出部２４が記録部２３から当該配置を読み出して当該配置を参照することで、記録部２３から適切に受光素子Ｐｋの受光量を読み出せばよい。
【０１７１】
また第２の実施の形態によれば、色に対応する受光素子ＰＰの受光量も取得されて記録部２３に記録される。よって、記録部２３の受光量を用いて自然画の画像データを生成することができる。生成された自然画の画像データは図示しない表示装置に表示される。受光素子Ｐｋと区別して受光素子ＰＰの受光量を読み出すことは、受光素子Ｐｋの読み出しと同様にして実行されればよい。
【０１７２】
第３の実施の形態．
第１の実施の形態で説明したように、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４における受光素子Ｐｋの受光量には時間差が生じる（例えば図１３も参照）。よって測定対象が動いていると、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において受光素子Ｐｋは測定対象の異なる部分からの反射光Ｌ２を受光することとなる。例えば図２４に例示するように、フレームデータＦＤ１において、ある受光素子Ｐｘが測定対象のある部分（図２４では人の腕の一部）からの反射光Ｌ２を受光する。そして、当該部分が動くことによって、図２５に示すように、フレームデータＦＤ２では、その受光素子Ｐｘが他の部分（図２５では人の後ろに配置された構造物の一部）からの反射光Ｌ２を受光することになる。このような現象は距離測定の精度の低下を招く。なお図２４，２５では、模式的に測定対象の移動量を大きく示しているものの、実際には短期間で各フレームデータを取得することで当該移動量は小さくなる。
【０１７３】
第３の実施の形態では、フレームデータの取得期間の短縮化とは別の手法で、測定対象の動きに起因する誤差を低減することを目的とする。
【０１７４】
図２６に例示する距離画像センサは、図１の距離画像センサと比較して、動き補償部２６を更に備えている。動き補償部２６は、図２７に例示するように、動きベクトル検出部２６１と、対応部２６２とを備える。
【０１７５】
また受光量取得部１０は、第１の実施の形態において説明したように、一つのフレームデータにおける受光素子Ｐｋの受光量のいずれもが、位相差の算出に要する複数の受光量のうち１種類の受光量に相当するように、受光素子Ｐｋの受光量を取得する。例えば図１５を参照して説明したように受光素子Ｐｋの受光量を順次に取得する。即ち、受光量取得部１０は、クロック信号ＣＬＫの奇数番目の立ち上がりを契機として受光量を取得してフレームデータＦＤ１を取得し、クロック信号ＣＬＫの偶数番目の立ち上がりを契機として受光量を取得してフレームデータＦＤ２を取得し、クロック信号ＣＬＫの奇数番目の立ち下がりを契機として受光量を取得してフレームデータＦＤ３を取得し、クロック信号ＣＬＫの偶数番目の立ち下がりを契機として受光量を取得してフレームデータＦＤ４を取得する。この技術的意義については後の説明によって明らかとなる。
【０１７６】
動きベクトル検出部２６１は測定対象についての動きベクトルを検出する。動きベクトルとは、異なるフレームデータ間において所定のブロック（複数の受光素子でそれぞれ得られる複数の受光量（複数の受光素子の出力信号）で構成されるブロック）がどこからどこへ動いたのかを示すベクトルである。かかる動きベクトルは、公知の手法により、例えば輝度データ（いわゆるＹデータ）を用いて検出することができる。一方で、受光素子Ｐｋでは変調された反射光Ｌ２を受光するので、受光素子Ｐｋの受光量は厳密には輝度データに相当しない。しかしながら、照射光Ｌ１の直流成分を変調成分に比して大きくすることで、受光素子Ｐｋで受光される受光量を動き検出で用いられる輝度データとみなしても誤差は小さい。
【０１７７】
よって、動きベクトル検出部２６１はフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の各々の受光量を用いて公知の手法により、動きベクトルを検出する。例えば動きベクトル検出部２６１はフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の間において類似度の高いブロックを探索して、フレームデータ間の動きベクトルをブロックごとに検出する。かかる動きベクトルの検出としては公知の技術を採用すればよいので、その詳細な説明は省略する。
【０１７８】
対応部２６２は、動きベクトルに基づいて、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において、測定対象の同じ位置からの反射光Ｌ２を受光する受光素子Ｐｋの受光量を、互いに対応させる。つまり、動きベクトルに基づいて各フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４から一つずつ受光量を対応させる。
【０１７９】
例えば図２４，２５がそれぞれフレームデータＦＤ１，ＦＤ２と対応する図面であるとして説明する。図２４の例示では、フレームデータＦＤ１において受光素子Ｐｘは測定対象のある部分（腕の一部）からの反射光Ｌ２を受光する。そして図２５を参照して、フレームデータＦＤ２においては受光素子Ｐｙが当該部分からの反射光Ｌ２を受光する。このとき動きベクトル検出部２６１は、この動きを示す動きベクトル（つまり受光素子Ｐｘを始点し、受光素子Ｐｙを終点とするベクトル）を検出することになる。そして対応部２６２は当該動きベクトルに基づいて、フレームデータＦＤ１の受光素子Ｐｘの受光量と、フレームデータＦＤ２の受光素子Ｐｙの受光量とを対応させる。
【０１８０】
図２８，２９はそれぞれフレームデータＦＤ３，ＦＤ４と対応する図面である。図２８の例示では、フレームデータＦＤ３において受光素子Ｐｚが当該部分からの反射光Ｌ２を受光し、図２９の例示ではフレームデータＦＤ４において受光素子Ｐｗが当該部分からの反射光Ｌ２を受光する。このとき動きベクトル検出部２６１は、フレームデータＦＤ２，ＦＤ３間において受光素子Ｐｙを始点とし、受光素子Ｐｚを終点とする動きベクトルを検出することになる。対応部２６２はこの動きベクトルに基づいて、フレームデータＦＤ２の受光素子Ｐｙの受光量と、フレームデータＦＤ３の受光素子Ｐｚの受光量とを対応させる。同様にして、対応部２６２はフレームデータＦＤ３の受光素子Ｐｚの受光量と、フレームデータＦＤ４の受光素子Ｐｗの受光量とを対応させる。
【０１８１】
以上のように、フレームデータＦＤ１の受光素子ＰｘとフレームデータＦＤ２の受光素子ＰｙとフレームデータＦＤ３の受光素子ＰｚとフレームデータＦＤ４の受光素子Ｐｗとが互いに対応付けられる。
【０１８２】
さて第３の実施の形態では、一つのフレームデータにおける受光素子Ｐｋの受光量のいずれもが、位相差の算出に要する複数の受光量のうち１種類の受光量に相当する。例えば図１５に例示するように受光量を取得する。これにより、フレームデータＦＤ１の任意の受光素子Ｐｋの受光量は受光量Ａ（Ｔ０）に相当し、フレームデータＦＤ２の任意の受光素子Ｐｋの受光量は受光量Ａ（Ｔ２）に相当し、フレームデータＦＤ３の任意の受光素子Ｐｋの受光量は受光量Ａ（Ｔ３）に相当し、フレームデータＦＤ４の任意の受光素子Ｐｋの受光生は受光量Ａ（Ｔ１）に相当する。
【０１８３】
したがって、各フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４においてどの受光素子Ｐｋが対応しようとも、対応する４つの受光素子の受光量はそれぞれ受光量Ａ（Ｔ０）〜Ａ（Ｔ３）に相当する。よって、互いに対応する４つの受光素子の受光量を用いて、式（１）に基づいて位相差φを算出することができる。上述の例では、フレームデータＦＤ１の受光素子Ｐｘの受光量Ａ（Ｔ０）と、フレームデータＦＤ２の受光素子Ｐｙの受光量Ａ（Ｔ２）と、フレームデータＦＤ３の受光素子Ｐｚの受光量Ａ（Ｔ３）と、フレームデータＦＤ４の受光素子Ｐｗの受光量Ａ（Ｔ１）とを用いて式（１）により位相差φを算出し、当該位相差φに基づいて距離を算出する。
【０１８４】
なおここで算出される距離は、互いに対応する受光素子Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ，Ｐｗのうち、基準となるフレームデータの受光素子での距離である。この基準となるフレームデータはフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４のうちいずれか一つを採用すればよく、例えばフレームデータＦＤ１である。そして、基準となるフレームデータＦＤ１の他の受光素子も上述のようにして適宜にフレームデータＦＤ２〜ＦＤ４の受光素子と対応づけられ、その４つの受光素子の受光量を用いて、当該他の受光素子での距離が算出される。
【０１８５】
以上のようにして、第３の実施の形態では動き補償をしながら距離を算出することができる。
【０１８６】
また上述の例では式（１）を用いたものの、式（２）を用いてもよい。この場合、例えばフレームデータＦＤ１の全ての受光素子Ｐｋが受光量Ａ（ｔ０）に相当し、フレームデータＦＤ２の全ての受光素子Ｐｋが受光量Ａ（ｔ１）に相当し、フレームデータＦＤ３の全ての受光素子Ｐｋが受光量Ａ（ｔ２）に相当し、フレームデータＦＤ４の全ての受光素子Ｐｋが受光量Ａ（ｔ３）に相当するように、受光素子Ｐｋの受光量を取得すればよい。例えば図１６のクロック信号ＣＬＫと照射光Ｌ１とを用いる場合、（４Ｍ−３）番目の立ち上がりを契機として受光量を順次に取得してフレームデータＦＤ１を取得することで、フレームデータＦＤ１の全ての受光素子Ｐｋの受光量が受光量Ａ（ｔ０）に相当する。同様にしてフレームデータＦＤ２〜ＦＤ４がそれぞれ受光量Ａ（ｔ１）〜Ａ（ｔ３）となるように受光量を取得できる。
【０１８７】
また式（３）および式（４）を用いてもよい。この場合、第１の実施の形態で述べたように、例えばフレームデータＦＤ１’の全ての受光素子Ｐｋが受光量Ａ（Ｔ０’）に相当し、フレームデータＦＤ２’の全ての受光素子Ｐｋが受光量Ａ（Ｔ１’）に相当するように、受光素子Ｐｋの受光量を取得すればよい。
【０１８８】
＜動きベクトルのその他の検出方法１＞
動きベクトル検出部２６１は例えば次のようにして動きベクトルを検出しても良い。即ち、動きベクトルを検出するためのフレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２を、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４とは別に取得し（例えば図３０も参照）、フレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２に基づいて動きベクトルを検出しても良い。以下に詳述する。
【０１８９】
フレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２は、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４とは異なって、照射装置３が直流成分の照射光Ｌ１を照射した状態で取得される。このとき受光素子Ｐｋでは直流成分の反射光Ｌ２が受光されるので、その受光量は、動きベクトルの検出に用いられる輝度データと等価となる。よって変調された照射光Ｌ１を用いて動きベクトルを検出する場合に比して、動きベクトルの検出精度を向上することができる。
【０１９０】
図３０の例示では、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の取得に先立ってフレームデータＭＦＤ１を取得し、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の取得の後にフレームデータＭＦＤ２を取得する。この場合の具体的な動作について以下に説明する。
【０１９１】
制御演算装置２はフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の取得に先立って、照射装置３から直流成分の照射光Ｌ１を照射させる。これは例えば照射光制御部２２が一定の電圧を照射装置３へと印加することによって実現される。
【０１９２】
さらに制御演算装置２はクロック信号ＣＬＫを出力する。受光量取得部１０は、直流成分の照射光Ｌ１を出力した状態において、クロック信号ＣＬＫに基づいて受光素子Ｐｋの受光量を取得して、フレームデータＭＦＤ１を取得する。なお受光素子Ｐｋの受光量はクロック信号ＣＬＫの一周期の受光量に限らない。
【０１９３】
そしてフレームデータＭＦＤ１の取得後に、第１の実施の形態と同様にして、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を取得する。
【０１９４】
次に、フレームデータＭＦＤ２を取得すべく、再び照射装置３に直流成分の照射光Ｌ１を出力させ、その状態で受光量取得部１０が受光量を順次に取得してフレームデータＭＦＤ２を取得する。
【０１９５】
動きベクトル検出部２６１は、フレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２に基づいて公知の手法により動きベクトルを検出する。そして動きベクトル検出部２６１は検出された動きベクトルをフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４においても適用する。つまり、この動きベクトルで表される動きのとおりに、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４でも測定対象が動くと仮定する。またここでは、フレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２，ＦＤ１〜ＦＤ４が互いに等期間で取得されると仮定する。よって、フレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２，ＦＤ１〜ＦＤ４の相互間の動きベクトルは、検出された動きベクトルの大きさを５で除算することで算出される。例えば図３０では、フレームデータＭＦＤ１における受光素子Ｐａを始点とし、フレームデータＭＦＤ２における受光素子Ｐｆを終点とする動きベクトルが検出される。そして、この動きベクトルの大きさを５で除算することで、各フレームデータ間の動きベクトルＭＶを算出する。
【０１９６】
対応部２６２は、算出された動きベクトルＭＶに基づいて、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において受光素子を対応させる。例えばフレームデータＭＦＤ１の受光素子Ｐａを始点とした動きベクトルＭＶで示されるフレームデータＦＤ１の受光素子Ｐｂを、受光素子Ｐａと対応させる。同様に、フレームデータＦＤ１の受光素子Ｐｂを始点とした動きベクトルＭＶで示されるフレームデータＦＤ２の受光素子Ｐｃを、受光素子Ｐｂと対応させる。以下同様にして、フレームデータＦＤ１の受光素子ＰｂとフレームデータＦＤ２の受光素子ＰｃとフレームデータＦＤ３の受光素子ＰｄとフレームデータＦＤ４の受光素子Ｐｅとが互いに対応する。
【０１９７】
なお図３０の例示では、等間隔でフレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２，ＦＤ１〜ＦＤ４が取得されているが、互いに異なる間隔で取得されても構わない。この場合、フレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２で検出された動きベクトルに対して、それぞれ間隔に応じた重み付けを行なうことで動きベクトルを算出すればよい。
【０１９８】
また必ずしも２つのフレームデータＭＦＤ１，ＭＦＤ２のみを用いる必要は無い。例えばフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の相互間において動きベクトルの検出のためのフレームデータ（以下、動きベクトル用フレームと呼ぶ）を取得しても良い。そして、例えばフレームデータＦＤ１の前の動きベクトル用フレームと、フレームデータＦＤ１，ＦＤ２の間の動きベクトル用フレームとを用いて動きベクトルを検出し、これをフレームデータＦＤ１，ＦＤ２間の動きベクトルとして採用してもよい。その他のフレームデータ間の動きベクトルについても同様である。
【０１９９】
＜動きベクトルのその他の検出方法２＞
受光素子群１１が第２の実施の形態のようにカメラ用受光素子ＰＰを備えている場合、動きベクトル検出部２６１は受光素子ＰＰの受光量に基づいて動きベクトルを検出しても良い。
【０２００】
即ち、受光量取得部１０は受光素子Ｐｋの受光量およびカメラ用受光素子ＰＰの受光量を順次に取得して、第１から前記第４のフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を取得する。かかる取得方法は例えば第２の実施の形態で説明した通りである。
【０２０１】
そして、動きベクトル検出部２６１は、第１から第４のフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４における受光素子ＰＰの受光量に基づいて、動きベクトルを検出する。例えば動きベクトル検出部２６１はフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において画素ＰＸ１，ＰＸ２ごとに輝度データを算出する。そして、輝度データに基づいて公知の手法により動きベクトルを算出する。なお画素ＰＸ１についての動きベクトルを、受光素子Ｐｋの動きベクトルとして用いればよい。一方で画素ＰＸ２は受光素子Ｐｋを有しておらず、画素ＰＸ２についての動きベクトルは必要ではない。よって画素ＰＸ２は必ずしも用いる必要はない。
【０２０２】
そして対応部２６２が動きベクトルに基づいてフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４において画素ＰＸ１（より詳細には受光素子Ｐｋ）を対応させる。
【０２０３】
これによれば、動きベクトル用フレームを取得する必要がない。よって受光素子Ｐｋによる動きベクトル用フレームを更に取得する場合に比して、動き補償のためのデータ量を低減することができる。他方、照射装置３を光源として得られるフレームデータに基づいて動きベクトルを検出する上述の検出方法によれば、暗い環境でも動きベクトルを検出できる。
【０２０４】
第４の実施の形態．
図３１に示すように、第４の実施の形態にかかる距離画像センサは図１と比較して補正部２５を更に備えている。また受光素子群１１には、第２の実施の形態と同様に受光素子Ｐｋのみならずカメラ用受光素子ＰＰが設けられる。補正部２５は受光素子Ｐｋの受光量に正の係数を掛けた値を、受光素子ＰＰの受光量から減算する補正を行なう。以下、補正部２５の意義について詳述するに当たって、まず受光素子ＰＰで受光される光について述べる。
【０２０５】
例えば受光素子ＰＰに設けられるフィルタは、通過させるべき色に対応した波長の光を通過させ、その他の帯域の光を遮断する。例えば図２３の受光素子ＰＲに設けられるフィルタは赤色の波長の光を通過させ、その他の帯域の光を遮断する。よって受光素子ＰＲでは主として赤色の波長の光が受光される。しかしながら実際には、当該フィルタは他の帯域の光を完全に遮断できるとは限らない。したがって、例えば照射光Ｌ１と同じ波長の光（以下、距離測定用光と呼ぶ）が受光素子ＰＰでもある程度受光され得る。この距離測定用光は受光素子ＰＰにおいて受光すべきものではないので、受光素子ＰＰの受光量のうち距離測定用光の受光量の低減が望まれる。
【０２０６】
そこで、受光素子ＰＰで受光される距離測定用光の量を、受光素子Ｐｋで受光される受光量から推定することを考慮する。
【０２０７】
さて受光素子Ｐｋに設けられるフィルタは距離測定用光を通過させる。ただし実際には、当該フィルタは距離測定用光をなんら低減することなく通過させるとは限らない。どの程度の割合で距離測定用光が通過するかは、フィルタの特性から了知することができる。例えば当該距離測定用光が受光素子Ｐｋのフィルタに入射されることで、その強度がｋ１（０＜ｋ１≦１）倍となると定義すると、受光素子Ｐｋのフィルタに入射する距離測定用光の量は、受光素子Ｐｋの受光量Ｐｋｋから値ｋ２を除算した値（Ｐｋｋ／ｋ２）で算出される。
【０２０８】
そして、この距離測定用光が受光素子ＰＰのフィルタにも入射されると仮定する。また距離測定用光がどの程度の割合で受光素子ＰＰのフィルタを通過するかは、受光素子ＰＰのフィルタの特性から了知することができる。例えば当該距離測定用光が受光素子ＰＰのフィルタに入射されることで、その強度がｋ２（０＜ｋ２＜ｋ１）倍となると定義する。この場合、受光素子ＰＰで受光される距離測定用光の量は、受光素子ＰＰのフィルタに入射する量（Ｐｋｋ／ｋ１）に値ｋ２を乗算した値（Ｐｋｋ・ｋ２／ｋ１）で算出することができる。
【０２０９】
以上のように、受光素子ＰＰで受光される距離測定用光の量を、受光素子Ｐｋの受光量に基づいて推定することができる。
【０２１０】
そこで、補正部２５は受光素子Ｐｋの受光量に所定の係数を乗算した値を、受光素子ＰＰの受光量から減算することで、受光素子ＰＰの受光量に含まれる距離測定用光を低減するのである。また所定の係数として（ｋ２／ｋ１）を採用すれば、理論的には受光素子ＰＰの受光量に含まれる距離測定用光を最も低減できる。
【０２１１】
なお上述の補正では、受光素子Ｐｋ，ＰＰのフィルタに同じ量の距離測定用光が入射されると仮定している。よって、上記補正に採用する受光素子Ｐｋの受光量は、補正の対象となる受光素子ＰＰに最も近い位置に配置される受光素子Ｐｋの受光量を採用することが望ましい。例えば図２３において、一の画素ＰＸ１に属する受光素子ＰＲの受光量を、当該一の画素ＰＸ１に属する受光素子Ｐｋの受光量に基づいて補正する。これにより、受光素子ＰＰの受光量に含まれる距離測定用光を精度よく低減することができる。
【０２１２】
なお受光素子ＰＰに対してどの受光素子Ｐｋを用いるかは例えば次のようにして補正部２５が選択することができる。即ち、例えば受光素子ＰＰに対応して用いる受光素子Ｐｋを予め記録部２３に記録し、補正部２５が当該記録部２３を参照することで、受光素子ＰＰに対して受光素子Ｐｋを用いて補正を行う。
【０２１３】
また測定対象の距離の画像データの取得と自然画の画像データの取得とが同時には行なわれない場合、自然画の撮像に際して照射装置３による照射を行う必要はない。よって制御演算装置２は照射装置３に照射光Ｌ１を出力させずにクロック信号ＣＬＫを受光装置１へと出力して、自然画を撮像しても良い。このとき受光素子Ｐｋには、照射装置３を光源とした距離測定用光ではなく、自然界に存在する距離測定用光が受光される。このような場合でも、上述のように補正を行なうことで、より実際の色に近い画像データを得ることができる。
【０２１４】
また自然界の距離測定用光が全ての受光素子Ｐｋにほぼ均一に入射されると把握して次のように補正しても良い。即ち、補正部２５は一の受光素子Ｐｋの受光量に基づいて、全ての受光素子ＰＰの受光量を補正しても良い。或いは複数の受光素子Ｐｋの受光量の平均に基づいて、全ての受光素子ＰＰの受光量を補正しても良い。
【０２１５】
また受光素子ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの受光量の全てが補正されても構わない。或いは、照射光Ｌ１として赤外光（例えば近赤外光）を採用する場合には、受光素子ＰＰのうち、最も赤外光の波長に近い波長の光（ここでは赤の光）を受光する受光素子ＰＲの受光量のみに対して補正を行なっても良い。通常、フィルタは通過帯域から離れるにしたがって光の通過量は低減するので、最も赤外光を受光しやすい受光素子ＰＲのみを補正対象とするのである。これにより、演算処理を低減しつつも、より実際の色に近い画像データを取得することができる。
【０２１６】
なお、このような補正対象の制限は、例えば各受光素子ＰＰに対応した補正の要否の情報を予め記録部２３（或いは受光装置１に設けた不図示の記録部）に記録し、補正部２５が当該情報を参照して補正を行なうことで実現できる。
【０２１７】
第５の実施の形態．
図１においてＡＤ変換部１７に入力される受光量は受光素子Ｐｋ（或いは更に受光素子ＰＰ）の受光量である。しかしながら、受光素子Ｐｋの受光量には、照射装置３を光源とした反射光Ｌ２のみならず、実際には他の光（以下、周囲光と呼ぶ）もわずかに含まれる。このような周囲光はノイズとして把握される。よってこれに起因してＡＤ変換部１７に入力される受光量のＳＮ比（対雑音信号比）が低下する。そこで第５の実施の形態では、ＡＤ変換部１７に入力される受光量のＳＮ比を増大させることを目的とする。
【０２１８】
図３２の距離画像センサは、図１の距離画像センサと比較して、キャリブレーション部１８を更に備える。キャリブレーション部１８はＡＤ変換部１７よりも列デコーダ１４側に配置されて、受光素子Ｐｋの受光量を取得する。図３２の例示ではキャリブレーション部１８は、相関二重サンプル部１５とＡＤ変換部１７との間に設けられる。
【０２１９】
キャリブレーション部１８は、照射装置３が照射光Ｌ１を照射しない状態で、受光素子Ｐｋの各々から受光量を取得し、これを周囲光として記録する。より詳細には例えば制御演算装置２は、距離測定に用いられるフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４の取得に先立って、次の動作を行なう。即ち、制御演算装置２は照射装置３に照射光Ｌ１を照射させずにクロック信号ＣＬＫを受光装置１へと送信しつつ、周囲光を取得する動作である旨をキャリブレーション部１８に通知する。当該通知を受け取ったキャリブレーション部１８は、自身に入力される受光素子Ｐｋごとの受光量をそれぞれ周囲光として記録し、周囲光が記録されるフレームデータを取得する。かかる周囲光は例えば受光装置１の記録部（不図示）に記録される。
【０２２０】
次に、制御演算装置２は第１または第２の実施の形態と同様にして、照射装置３に照射光Ｌ１を照射させつつ、受光装置１にクロック信号ＣＬＫを出力する。さらに制御演算装置２は距離測定用の受光量の取得動作である旨をキャリブレーション部１８に通知する。
【０２２１】
キャリブレーション部１８は、照射光Ｌ１を照射した状態で取得された受光素子Ｐｋの受光量に対して、その受光素子Ｐｋの周囲光を減算し、減算後の受光量を受光素子Ｐｋの受光量としてＡＤ変換部１７へと出力する。ＡＤ変換部１７は、キャリブレーション部１８から入力される受光量をアナログデータからデジタルデータへと変換する。
【０２２２】
以上のようにキャリブレーション部１８によって、受光素子Ｐｋの受光量から周囲光が低減されることとなる。したがってＡＤ変換部１７に入力される受光量のＳＮ比を向上することができる。これにより、アナログ／デジタル変換の精度を向上することができる。
【０２２３】
変形例．
図３３の例示では、距離画像センサは反射率が既知である反射物４を更に備えている。
【０２２４】
反射物４は受光素子群１１に対して固定の位置関係で設けられており、受光素子群１１によって撮像可能な位置に設けられる。例えば図３３，３４の例示では、距離画像センサは、受光装置１と照射装置３とが取り付けられた筐体５を有する。筐体５は例えば受光装置１が設けられる本体５１と、本体５１から延在する延在部５２とを備え、反射物４が延在部５２上に設けられている。どの受光素子Ｐｋが反射物４の光を受光するかは、反射物４と受光素子群１１との固定された相対位置によって予め決定される。
【０２２５】
また反射物４の反射率および反射物４の光を受光する受光素子Ｐｋは、予め受光装置１に設けた記録部（不図示）に記録される。キャリブレーション部１８は、照射装置３が照射光Ｌ１を照射した状態での反射物４からの反射光Ｌ２を用いて周囲光を算出する。即ち、キャリブレーション部１８は反射物４からの反射光Ｌ２を受光する受光素子の受光量と、反射物４の反射率とから反射物４に入射される光量を検出する。かかる光量は当該受光量から反射率を除算することで算出できる。そして、当該光量から照射光Ｌ１の光量を減算することで周囲光を算出する。
【０２２６】
そして、キャリブレーション部１８は各受光素子Ｐｋの受光量から当該周囲光を減算して、ＡＤ変換部１７へと出力する。
【０２２７】
第６の実施の形態．
第６の実施の形態では、図３５に示すように、受光素子Ｐｋの各々がフォトディテクタ１１ａと、複数のコンデンサ１１ｃと、スイッチ１１ｄとを備える。フォトディテクタ１１ａは受光した光の強度に応じて電流を流す。なお図３５では、フォトディテクタ１１ａを等価的に電流源として示している。
【０２２８】
複数のコンデンサ１１ｃはスイッチ１１ｄを介してフォトディテクタ１１ａに接続されている。フォトディテクタ１１ａからの電流はスイッチ１１ｄを介してコンデンサ１１ｃに流れ込む。これにより、コンデンサ１１ｃには受光量に応じた電圧が充電されることとなる。したがって受光量取得部１０はコンデンサ１１ｃに充電される電圧を受光量として取得する。
【０２２９】
またスイッチ１１ｄはフォトディテクタ１１ａと複数のコンデンサ１１ｃとの接続関係を変更する。これにより、フォトディテクタ１１ａに接続されるコンデンサ１１ｃの合成静電容量を異ならせることができる。
【０２３０】
図３５の例示では、複数のコンデンサ１１ｃとして４つのコンデンサが例示されており、その４つのコンデンサ１１ｃのそれぞれに対応してスイッチ１１ｄが設けられている。より詳細には、互い対応するコンデンサ１１ｃとスイッチ１１ｄとが直列に接続され、その直列接続体の４つが互いに並列接続される。そして、この並列接続体がフォトディテクタ１１ａと直列に接続される。
【０２３１】
よって、例えば４つのスイッチ１１ｄが全てオンしたときに、フォトディテクタ１１ａに接続されるコンデンサ１１ｃの合成静電容量は、３つのスイッチ１１ｄがオンしたときにフォトディテクタ１１ａに接続されるコンデンサ１１ｃの合成静電容量と相違する。
【０２３２】
フォトディテクタ１１ａと導通するコンデンサ１１ｃの合成静電容量は、受光素子Ｐｋの感度に影響を与える。例えば合成静電容量が小さければ、少しの電流でコンデンサ１１ｃに充電される電圧が増大する。よってフォトディテクタ１１ａが受け取る光が小さくても比較的大きい電圧値として検出できる。ただし、コンデンサ１１ｃの電圧の上限値は予め決まっているので、検出可能な受光量の範囲は小さくなる。つまりダイナミックレンジは低減する。
【０２３３】
上述の構造によれば、スイッチ１１ｄの制御によって、受光素子Ｐｋの感度とダイナミックレンジを調整することができる。よって、例えば周囲光または照射装置３が出力する照射光Ｌ１の強度に応じて適切なコンデンサ１１ｃを選択することができる。
【０２３４】
また、受光素子ＰＰも同様の構造を有していても良い。この場合、受光素子ＰＰと受光素子Ｐｋとの各々において、つまり自然画および距離の画像データの取得の各々において、最適なコンデンサ１１ｃを選択することができる。
【０２３５】
なおコンデンサ１１ｃの静電容量は互いに異なっていてもよい。これによって、フォトディテクタ１１ａと導通するコンデンサ１１ｃの合成静電容量の種類を増大させることができる。例えばコンデンサ１１ｃの静電容量が互いに等しければ、どの３つのスイッチをオンさせても、合成静電容量は同じ値を採る。一方、コンデンサ１１ｃの静電容量が互いに異なっていれば、オンする３つのスイッチを異ならせれば、合成静電容量が異なる値を採る。これによれば、感度およびダイナミックレンジを細かく調整できる。
【０２３６】
以下、このような受光素子群１１に採用される受光装置１の一例について詳述する。図３６の例示では、受光装置１は、図１の受光装置１と比較して、スイッチ１１ｄを制御するスイッチ制御部１９を更に備える。スイッチ制御部１９は照射光Ｌ１の光量（直流成分）が大きいほど、受光素子Ｐｋにおいてフォトディテクタ１１ａと導通するコンデンサ１１ｃの合成静電容量が大きくなるようにスイッチ１１ｄを制御する。これは例えば次のようにして実現できる。即ち、照射光Ｌ１の光量と、導通させるべきスイッチ１１ｄとの関係を記録部に記録し、制御演算装置２が照射光Ｌ１の光量をスイッチ制御部１９へと通知し、スイッチ制御部１９が当該光量と当該関係とに基づいてスイッチ１１ｄを制御すればよい。
【０２３７】
これにより、照射光Ｌ１の光量が小さいときに受光素子Ｐｋの感度を向上することができる。よって照射光Ｌ１の光量が小さくても適切に受光量を取得できる。
【０２３８】
なお、反射物４とカメラ用受光素子ＰＰとの両方が設けられる場合、反射物４からの光を受光するカメラ用受光素子ＰＰの受光量に基づいて周囲光の光量を算出できる。例えば受光素子ＰＰの受光量から輝度データを算出し、反射物４の反射率を除算することで周囲光の光量が算出される。この場合、周囲光の光量が小さいほど、受光素子ＰＰにおいてフォトディテクタ１１ａと接続されるコンデンサ１１ｃの合成静電容量が低減するように、スイッチ１１ｄを制御しても良い。これにより、周囲光が小さいときに受光素子ＰＰの感度を向上することができ、適切に受光量を取得できる。
【０２３９】
第７の実施の形態．
第１の実施の形態では、変調周期Ｔはクロック信号ＣＬＫの周期の２倍であるとして説明した。ただし２倍に限らず、変調周期Ｔはクロック信号ＣＬＫの周期の偶数倍であればよい。
【０２４０】
例えば変調周期Ｔが図３７に示すようにクロック信号ＣＬＫの周期の４倍である場合について説明する。この場合、変調周期Ｔの半周期である期間Ｔ０，Ｔ２は、クロック信号ＣＬＫの周期の２倍となる。
【０２４１】
受光素子Ｐｋの受光量を取得するタイミングは第１の実施の形態の説明と同様であり、フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を取得し、これが記録部２３に書き込まれる。ただし、ここではクロック信号ＣＬＫの２周期が変調周期Ｔの半周期に相当する。よって受光素子ＰｋのフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４における受光量は期間Ｔ０〜Ｔ４における受光量には相当しない。そこで、後に詳述するように、複数の受光素子を一つの受光素子（以下、仮想受光素子と称す）とみなし、当該仮想受光素子の受光量を期間Ｔ０〜Ｔ４における受光量とみなす。
【０２４２】
受光素子Ｐｋの受光量の取得タイミングについて図３８を参照して具体的に説明する。取得タイミングは第１の実施の形態と同様であるので、例えばクロック信号ＣＬＫの立ち上がりの各々を契機として、受光素子Ｐｋの受光量の各々が所定の順番で順次に取得されて、フレームデータＦＤ１を取得する。
【０２４３】
ただし、ここではクロック信号ＣＬＫの２周期が変調周期Ｔの半周期と一致する。よって図３８の例示では、受光素子Ｐ１の受光量は期間Ｔ０の半分の前半の期間における受光量と一致し、受光素子Ｐ２の受光量は期間Ｔ０の後半の期間における受光量と一致する。同様に、受光素子Ｐ３，Ｐ４の受光量はそれぞれ期間Ｔ２の前半および後半の期間における受光量と一致する。他の受光素子Ｐｋについても同様である。
【０２４４】
そこで、受光素子Ｐ２ｍ−１（ｍは自然数、以下同様）と、受光素子Ｐ２ｍとの一組を一つの受光素子（以下、仮想受光素子と呼ぶ）ＩＰｍとみなし、仮想受光素子ＩＰｍの受光量を受光素子Ｐ２ｍ−１，Ｐ２ｍの受光量の和として算出する。これにより、例えば仮想受光素子ＩＰ１の受光量を期間Ｔ０における受光量Ａ（Ｔ０）とみなすことができる。
【０２４５】
フレームデータＦＤ２においては、図３９に示すように、仮想受光素子ＩＰ１の受光量は受光量Ａ（Ｔ２）に相当する。同様にして、フレームデータＦＤ３，ＦＤ４においては、仮想受光素子ＩＰ１の受光量はＡ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）にそれぞれ相当する。
【０２４６】
そして、距離算出部２４は、仮想受光素子ＩＰｍのフレームデータＦＤ１〜ＦＤ４における受光量に基づいて、式（１）を用いて位相差φを算出し、位相差φに基づいて距離を算出する。
【０２４７】
これにより、仮想受光素子ＩＰｍごとに距離が算出される。よって第１の実施の形態に比して解像度が低減する。これにより、距離データを平均化することができる。
【０２４８】
しかも第７の実施の形態によれば、変調周期Ｔを短くすることなく、クロック信号ＣＬＫの周期を短くすることができる。よって照射装置３の性能（つまり変調周期Ｔの下限）に制限されることなく、クロック信号ＣＬＫを短くすることができる。そして第１の実施の形態でも述べたように、受光素子Ｐｋの受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２），Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）の相互間の時間差は、受光素子Ｐｋの個数とクロック信号ＣＬＫの周期とに依存するところ、クロック信号ＣＬＫの周期を短くできるので、当該時間差を短くすることができる。
【０２４９】
なお変調周期Ｔはクロック信号ＣＬＫの２Ｎ（Ｎは自然数）倍である場合、フレームデータＦＤ１において互いに隣り合うＮ個の受光素子Ｐｋの受光量の和が受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２）の一方に相当し、フレームデータＦＤ２において互いに隣り合うＮ個の受光素子Ｐｋの受光量の和が受光量Ａ（Ｔ０），Ａ（Ｔ２）の他方に相当し、フレームデータＦＤ３において互いに隣り合うＮ個の受光素子Ｐｋの受光量の和が受光量Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）の一方に相当し、フレームデータＦＤ４において互いに隣り合うＮ個の受光素子Ｐｋの受光量の和が受光量Ａ（Ｔ３），Ａ（Ｔ１）の他方に相当する。よってこれらＮ個の受光素子Ｐｋを一つの仮想受光素子ＩＰとみなすことができる。
【０２５０】
なお第１から第７の実施の形態をそれぞれ適宜に組み合わせても良い。
【０２５１】
上述の例では、受光素子Ｐｋの受光量を順次に取得してフレームデータを取得するステップを繰り返し行なうことで、複数のフレームデータを取得した。ここでは当該ステップを繰り返す動作を行なわない。これに替えて、一つの受光素子Ｐｋについて、連続する複数の受光期間の受光量を取得するステップを、受光素子Ｐｋ毎に順次に繰り返して行なう。以下、式（３）および式（４）を用いる算出方法を例に挙げて具体的に説明する。
【０２５２】
照射光Ｌ１は図１８に示すように矩形波状かつ周期的に変調される。クロック信号ＣＬＫは例えば図１８に示すように期間Ｔ０’，Ｔ１’の始期の各々にて立ち上がる。
【０２５３】
受光量取得部１０は、例えばクロック信号ＣＬＫの立ち上がり毎に、受光素子Ｐｋの受光量を取得する。ただし、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりと、その次の立ち上がりとにおいて、いずれも同じ受光素子Ｐｋの受光量を取得する。
【０２５４】
例えば図４０に示すように、１番目の立ち上がりＵＥ１’を契機として受光素子Ｐ１の受光量を取得し、２番目の立ち上がりＵＥ２’を契機として受光素子Ｐ１の受光量を取得する。つまり、受光素子Ｐ１に対して連続して受光量を取得することで、受光素子Ｐ１についての受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を連続して取得する。次に、クロック信号ＣＬＫの３番目の立ち上がりＵＥ３’、および、４番目の立ち上がりＵＥ４’をそれぞれ契機として、受光素子Ｐ２の受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を取得し、以後、同様にして、順次に受光素子Ｐｋの受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を取得する。
【０２５５】
これによっても、受光素子Ｐｋごとに、式（３）および式（４）の距離算出に適した受光量を得ることができる。
【０２５６】
なお、受光素子Ｐｋについての受光量Ａ（Ｔ０’），Ａ（Ｔ１’）を連続的に取得するには、例えば次の手順が考えられる。すなわち、まず期間Ｔ０’の終期において受光量（例えばコンデンサの電圧値、以下同様）を読み出して、受光量Ａ（Ｔ０’）を取得する。そして受光量を初期化する（コンデンサを放電する）。この初期化には所定時間（例えばコンデンサの放電時間）を要する。そして再び受光量の蓄積（コンデンサへの充電）を開始し、期間Ｔ１’の終期において当該受光量を読み出して、受光量Ａ（Ｔ１０’）を取得する。
【０２５７】
しかしながら、この手順によれば、初期化に要する時間がタイムラグとして発生することになり、受光量Ａ（Ｔ１’）に誤差が生じ得る。
【０２５８】
そこで、期間Ｔ０’における受光量Ａ（Ｔ０’）と、期間Ｔ０’，Ｔ１’の全体における受光量Ａ（Ｔ１０’）とを取得しても良い。例えば、期間Ｔ０’の終期において受光量を読み出す。これにより、期間Ｔ０’における受光量Ａ（Ｔ０’）が取得される。そして、受光量を初期化（リセット）することなく、引き続き、受光量の蓄積が行なわれる。そして期間Ｔ１’の終期において受光量を読み出す。これにより、期間Ｔ０’，Ｔ１’の全体における受光量Ａ（Ｔ１０’）が取得される。そして、受光量Ａ（Ｔ１０’）から受光量Ａ（Ｔ０’）を減算することで、受光量Ａ（Ｔ１’）を算出することができる。これによれば、初期化に起因する誤差を低減することができ、より高い精度で距離測定を行なうことができる。
【０２５９】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０２６０】
１  受光装置
３  照射装置
１０  受光量取得部
１７  ＡＤ変換部
１８  キャリブレーション部
２１  クロック生成部
２５  補正部
２６  動き補償部
Ｐｋ  受光素子
ＰＰ  カメラ用受光素子
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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