(57)【要約】【課題】壁などの広い平面等を含む対象物であっても、簡単な照明装置のみで照度変化に関する特徴量を十分大きくすることができ、対象物を確実に検知することができる視差センサ等を提供する。【解決手段】第１画像及び第２画像の撮像方向に広い平面等を含む対象物がある場合に、その対象物に対して第１画像及び第２画像の間で視差が生じる方向に照度が変化している照度分布を有する光を照射している状態で、パルス信号比較回路が、隣接する電圧・パルス幅変換回路が出力する２つのパルス幅画素信号を比較し、２つのパルス幅画素信号の＋方向の差と−方向の差とをそれぞれ比較パルス信号として出力する。【選択図】図１
2011203192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第１画像を出力する第１の撮像素子と、
前記第１の撮像素子とは異なる角度から前記対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第２画像を出力する第２の撮像素子と、
前記第１及び第２の撮像素子から出力される画素信号の各々を、各画素信号の電圧値に比例する長さのパルス幅を有するパルス幅画素信号に変換する複数の電圧・パルス幅変換回路と、
すべての前記各電圧・パルス幅変換回路が同時並列的に各画素信号をパルス幅画素信号に変換するようにタイミング制御を行う同期制御回路と、
隣接する前記電圧・パルス幅変換回路が出力する２つのパルス幅画素信号を比較し、２つのパルス幅画素信号の＋方向の差と−方向の差とをそれぞれ比較パルス信号として出力する複数のパルス信号比較回路と、
前記第１画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号と前記第２画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号のそれぞれの組み合わせからなる２つの比較パルス信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値又は電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する複数の相関検知回路とを備える視差センサにおいて、
前記第１画像及び第２画像の撮像方向に対して、当該第１画像及び第２画像の間で視差が生じる方向に照度が変化している照度分布を有する光を照射する照明手段を備えることを特徴とする視差センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の視差センサにおいて、
前記照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、当該同一の照度を有する画素領域における前記照度の変化の極性が異なることを特徴とする視差センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の視差センサにおいて、
前記照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、当該同一の照度を有する画素領域における前記照度の変化量が異なることを特徴とする視差センサ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の視差センサにおいて、
前記照度分布が、前記第１撮像素子及び第２撮像素子の撮像可能領域内に、一又は複数の前記照度の変化の対称軸又は対称点を有することを特徴とする視差センサ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の視差センサにおいて、
前記照明手段が、前記照度分布を有するフィルタを介して光を照射することを特徴とする視差センサ。
【請求項６】
照明手段により撮像方向に光を照射する照射ステップと、
第１の撮像素子で対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第１画像を出力すると同時に、第２の撮像素子で前記第１の撮像素子とは異なる角度から前記対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第２画像を出力する画像出力ステップと、
前記第１及び第２の撮像素子が出力する各画素信号を、複数の電圧・パルス幅変換回路により、同時並列的に、その画素信号の電圧値に比例する長さのパルス幅を有するパルス幅画素信号に変換する電圧・パルス幅変換ステップと、
隣接する前記電圧・パルス幅変換回路が出力する２つのパルス幅画素信号を比較し、２つのパルス幅画素信号の＋方向の差と−方向の差をそれぞれ比較パルス信号として出力するパルス信号比較ステップと、
前記第１画像に対応する比較パルス信号と前記第２画像に対応する比較パルス信号とのそれぞれの組み合わせからなる２つの比較パルス信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値または電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する相間検知ステップとを含み、
前記照射ステップが、前記第１画像及び第２画像の撮像方向に対して、当該第１画像及び第２画像の間で視差が生じる方向に照度が変化している照度分布を有する光を照射することを特徴とする視差画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ画像から対象物を検知する視差センサに関し、特に対象物が広い平面を有するものであっても確実に検知することができる視差センサ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサの普及に伴い、情報機器は画像情報を容易に取り扱えるようになった。最近では、殆どの携帯電話に小型カメラが内蔵され画像データの通信を容易にしている。また、多くの自動車にはイメージセンサが搭載され運転席からの死角をカバーして安全運転に役立っている。しかしながら、従来のイメージセンサから得られるのは、あくまでも単なる２次元情報であり、距離（奥行き）情報を含んだ３次元情報は得ることができない。そこで、距離情報を得ることができるセンサが求められている。
【０００３】
物体との距離を高速に検知する方法には、主に２種類の方法がある。一つは、指向性の高いレーザー光や電波等をビーム照射しその反射信号の時間遅れで距離を測定するアクティブ測距方式であり、もう一つは、２つのイメージセンサを用いて画像の相関を計算し２つのセンサ間の視差を抽出することで距離を算出するパッシブ測距方式である。航空機や船舶等には、アクティブ測距方式の代表例であるレーダが備えられており、自分の周囲の対象物との距離をモニタすることができ安全な航行を可能にしている。また最近では、自動車にもミリ波レーダが搭載され車間距離をモニタして衝突防止に役立っている。
【０００４】
このように現在においては、高速な距離の検知にはアクティブ測距方式であるレーダが用いられているが、光や電波等の電磁波の反射信号を利用するため、検出対象物によっては乱反射を生じて信号干渉により正確な距離の検知に支障をきたす可能性がある。また、電磁波が吸収されて反射信号が十分に得られず、対象物の検知が確実にできないおそれがある。
【０００５】
これに対して、パッシブ測距方式は電磁波の照射を行わないため、上記のような問題を回避することができる。しかし、パッシブ測距方式は２枚の画像データの相関処理に大規模な計算量を必要とするので、従来の相関処理用ＬＳＩでは、高速移動に対応できる高速な処理が困難だったことから実用化されていない。そこで、本願発明者は先に提案した視差センサ等を開発した（特許文献１、特許文献２を参照）。これらの視差センサは、相間処理を高速に実行するための回路構成を含んでおり、回路面積と消費電力を共に小さくでき、２つのイメージセンサ機能とそれらの相関処理回路を一つのＬＳＩチップ内に集積している。
【０００６】
特許文献１に示す視差センサは、第１、第２の撮像素子と、第１、第２の撮像素子から出力される画素信号を、その電圧値に比例する長さのパルス幅のパルス幅画素信号に変換する電圧・パルス幅変換回路と、すべての電圧・パルス幅変換回路が同時並列的に画素信号をパルス幅画素信号に変換するようタイミング制御を行う同期制御回路と、第１画像の各パルス幅画素信号と第２画像の各パルス幅画素信号のそれぞれの組み合わせからなる２つのパルス幅画素信号に対し、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値又は電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する複数の相関検知回路とを備えるものである。
【０００７】
特許文献２に示す視差センサは、第１画像と第２画像のそれぞれに対応するパルス信号比較回路アレイの出力である比較パルス信号のそれぞれの組み合わせからなる２つの比較パルス信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する信号に変換し、この信号を相関信号として出力する相関検知回路マトリックスを備えている視差センサにおいて、パルス信号比較回路アレイの出力である比較パルス信号のパルス幅が一定の長さ以下であることを検知するゼロ信号検知回路と、そのゼロ信号検知回路の出力信号に従って比較パルス信号または予め決められた信号を選択し相関検知回路に出力する選択回路とからなるゼロ相関除去信号発生回路アレイを備えるものである。
【０００８】
この特許文献１、２に示す技術は、通常の均一な照明光や自然光に照らされた視野内の対象物に対して、左右のイメージセンサから出力される対象物の明るさ(照度)とその変化量(空間微分値)を特徴量として、全ての画素間組合せで相関値（特徴量の一致度）を検知し出力している。対象物の特徴パターンが左右の出力で強い相関（強い一致）を示す画素間組合せの相関回路の座標によって、その対象物の横方向の位置と奥行（対象物迄の距離）を特定することができる。縦方向の位置はイメージセンサのライン位置で求めることができる。
【０００９】
また、照明装置により被測定対象物をスポット光により照明し、そのスポット光の位置を左右のカメラで撮像し、撮像面にスポットの画像を得、ステレオ法によりスポット光が照射された点までの距離を測定する技術が開示されている（特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２６５４５７号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６６６１号公報
【特許文献３】特開２００８−１６４３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２に示す技術は、大きな壁や広い平面を有する対象物の場合には、平面領域における照度の変化量が乏しく、その特徴量が極めて小さくなる。その結果、相関値はノイズと区別がつかず、それらの対象物を検知することが困難になってしまうという課題を有する。一般に、壁や平面を含んだ対象物でも検知すべき物として重要であることから、この問題を解決しなければ、視差センサの利用範囲が大きく制限されてしまう。
【００１２】
また、特許文献３に示す技術は、測定対象物の異なる場所を時系列に順次照明しなければならず、照明の処理が複雑でややこしくなってしまうという課題を有する。また、照明位置が１つの場合は、１回の発光のみで処理を行うことになるが、撮像された明るい点と照射されたスポット光との区別がつきにくく、その区別をするためにはスポット光を照射しない状態と照射した状態との画像データの差分を求める必要があり、処理に手間がかかってしまうという課題を有する。
【００１３】
そこで、本発明は壁などの広い平面等を含む対象物であっても、簡単な照明装置のみで照度変化に関する特徴量を十分大きくすることができ、対象物を確実に検知することができる視差センサ、及び視差画像生成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本願に開示する視差センサは、対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第１画像を出力する第１の撮像素子と、前記第１の撮像素子とは異なる角度から前記対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第２画像を出力する第２の撮像素子と、前記第１及び第２の撮像素子から出力される画素信号の各々を、各画素信号の電圧値に比例する長さのパルス幅を有するパルス幅画素信号に変換する複数の電圧・パルス幅変換回路と、すべての前記各電圧・パルス幅変換回路が同時並列的に各画素信号をパルス幅画素信号に変換するようにタイミング制御を行う同期制御回路と、隣接する前記電圧・パルス幅変換回路が出力する２つのパルス幅画素信号を比較し、２つのパルス幅画素信号の＋方向の差と−方向の差とをそれぞれ比較パルス信号として出力する複数のパルス信号比較回路と、前記第１画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号と前記第２画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号のそれぞれの組み合わせからなる２つの比較パルス信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値又は電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する複数の相関検知回路とを備える視差センサにおいて、前記第１画像及び第２画像の撮像方向に対して、当該第１画像及び第２画像の間で視差が生じる方向に照度が変化している照度分布を有する光を照射する照明手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
このように、本願に開示する視差センサにおいては、第１画像及び第２画像の撮像方向に広い平面等を含む対象物がある場合に、その対象物に対して第１画像及び第２画像の間で視差が生じる方向に照度が変化している照度分布を有する光を照射している状態で、パルス信号比較回路が、隣接する電圧・パルス幅変換回路が出力する２つのパルス幅画素信号を比較し、２つのパルス幅画素信号の＋方向の差と−方向の差とをそれぞれ比較パルス信号として出力するため、照度やその変化量（極性を考慮した変化量）に関する特徴量を大きくすることができ、形状的な変化が乏しい対象物に対しても確実に対象物を検知することができるという効果を奏する。
【００１６】
また、壁のような広い平面等を含む対象物を確実に検知することができることで、様々な環境において本発明に係る視差センサを利用することが可能となる。
なお、照度が変化している照度分布とは空間的に照度変化していることを指しており、時間的な照度変化を伴う必要はない。つまり、光の照射方向や照射時間等を変化させる必要がなく、簡易的な照明手段で上記効果を得ることができる。
【００１７】
（２）本願に開示する視差センサは、前記照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、当該同一の照度を有する画素領域における前記照度の変化の極性が異なることを特徴とするものである。
このように、本願に開示する視差センサにおいては、照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、同一の照度を有する画素領域における空間的な照度の変化の極性が異なるため、同一の照度を有する画素領域であっても照度の変化の極性の相違から特徴量を大きくすることができ、形状的な変化が乏しい対象物に対しても確実に対象物を検知することができるという効果を奏する。
【００１８】
（３）本願に開示する視差センサは、前記照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、当該同一の照度を有する画素領域における前記照度の変化量が異なることを特徴とするものである。
このように、本願に開示する視差センサにおいては、照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、同一の照度を有する画素領域における照度の変化（空間的な変化）量が異なるため、同一の照度を有する画素領域であっても照度の変化量の相違から特徴量を大きくすることができ、形状的な変化が乏しい対象物に対しても確実に対象物を検知することができるという効果を奏する。
【００１９】
（４）本願に開示する視差センサは、前記照度分布が、前記第１撮像素子及び第２撮像素子の撮像可能領域内に、一又は複数の前記照度の変化の対称軸又は対称点を有することを特徴とするものである。
このように、本願に開示する視差センサにおいては、照度分布が、第１撮像素子及び第２撮像素子の撮像可能領域内に、一又は複数の照度の変化の対称軸又は対称点を有することで、視差方向に対して明確に照度変化の極性や量が異なる画素領域を作り出すことができ、より確実に形状的な変化が乏しい対象物を検知することができるという効果を奏する。
【００２０】
（５）本願に開示する視差センサは、前記照明手段が、前記照度分布を有するフィルタを介して光を照射することを特徴とするものである。
このように、本願に開示する視差センサにおいては、照明手段が、照度分布を有するフィルタを介して光を照射するため、簡単な装置構成で照度分布に対応する照明を作り出すことができるという効果を奏する。
なお、ここまで本発明を視差センサとして説明したが、この視差センサを用いた視差画像生成方法として捉えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る視差センサの装置構成図である。
【図２】本発明に係る視差センサにおける照明部が照射する光が有する照度分布の第１の例を示す図である。
【図３】本発明に係る視差センサにおける照明部が照射する光が有する照度分布の第２の例を示す図である。
【図４】本発明に係る視差センサにおける照明部が照射する光が有する照度分布の第３の例を示す図である。
【図５】本発明に係る視差センサにおけるセンサ部の構成図である。
【図６】本発明に係る視差センサにおけるセンサ部の詳細な回路構成図である。
【図７】本発明に係る視差センサにおけるアナログ／パルス幅変換回路の構成を示す図である。
【図８】本発明に係る視差センサにおけるアナログ／パルス幅変換回路の動作例を示すタイムチャートである。
【図９】本発明に係る視差センサにおけるパルス信号比較回路の構成を示す図である。
【図１０】本発明に係る視差センサにおけるパルス信号比較回路の動作例を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明に係る視差センサにおけるゼロ相関除去信号発生回路の構成を示す図である。
【図１２】本発明に係る視差センサにおけるゼロ信号検知回路の構成を示す図である。
【図１３】本発明に係る視差センサにおけるＲ−Ｓフリップフロップ回路の構成を示す図である。
【図１４】本発明に係る視差センサにおける相関検知回路の構成を示す図である。
【図１５】本発明に係る視差センサにおける相関検知回路の動作例を示すタイムチャートである。
【図１６】本発明に係る視差センサの動作例を示すタイムチャートである。
【図１７】本発明に係る視差センサにおけるパルス信号比較回路の他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。従って、本実施形態の記載内容のみで本発明を解釈すべきではない。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
【００２３】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る視差センサについて、図１ないし図１７を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る視差センサの装置構成図である。視差センサ１００は、センサ部１と照明部１０１とを備える。センサ部１は、後述する複数の回路で構成されており、対象物１０２を異なる角度から撮像して得られる２つの画像から相間を求め、対象物１０２までの距離を検出する。照明部１０１は、センサ部１で撮像する撮像方向に対して、撮像された２つの画像の間で視差が生じる方向に照度が変化している照度分布を有する光を照射する。
【００２４】
まず、照明部１０１について説明する。図２は、照明部１０１が照射する光が有する照度分布の第１の例を示す図である。図２（Ａ）が照度分布のパターンを示し、図２（Ｂ）がその特徴量の分布を示す。図２（Ａ）は、視差方向（横方向）に照度が変化する分布になっており、左端部から中心に向けて照度が順次明るくなり、中心から右端部に向けて照度が順次暗くなっている。つまり、その特徴量の分布は図２（Ｂ）に示すように、照度が左端部→中心→右端部にかけて山型のグラフとなり、その変化量（微分値）が、左端部から中心にかけては＋方向に一定の微分値となり、中心から右端部にかけては−方向に一定の微分値となる。
【００２５】
図３は、照明部１０１が照射する光が有する照度分布の第２の例を示す図である。図３（Ａ）が照度分布のパターンを示し、図３（Ｂ）がその特徴量の分布を示す。図３（Ａ）は、視差方向（横方向）に照度が変化する分布になっており、左端部から中心に向けて照度が順次暗くなり、中心から右端部に向けて照度が順次明るくなっている。つまり、その特徴量の分布は図３（Ｂ）に示すように、図２（Ｂ）の場合と逆で照度が左端部→中心→右端部にかけて谷型のグラフとなり、その変化量（微分値）が、左端部から中心にかけては−方向に一定の微分値となり、中心から右端部にかけては＋方向に一定の微分値となる。
【００２６】
図４は、照明部１０１が照射する光が有する照度分布の第３の例を示す図である。図４（Ａ）が照度分布のパターンを示し、図４（Ｂ）がその特徴量の分布を示す。図４（Ａ）は、上記２つの例と同様に視差方向（横方向）に照度が変化する分布になっているが、変化の方向（極性）が変わる軸を複数（ここでは、軸ａ、軸ｂ、軸ｃの３つ）有している。左端部から軸ａに向けて照度が順次暗くなり、軸ａから軸ｂに向けて照度が順次明るくなり、軸ｂから軸ｃに向けて照度が順次暗くなり、軸ｃから右端部に向けて照度が順次明るくなっている。つまり、その特徴量の分布は図４（Ｂ）に示すように、照度が左端部→軸ａ→軸ｂにかけて谷型のグラフとなり、軸ａ→軸ｂ→軸ｃにかけて山型のグラフとなり、軸ｂ→軸ｃ→右端部にかけて谷型のグラフとなる。また、各々の変化量（微分値）が、左端部から軸ａにかけては−方向に一定の微分値となり、軸ａから軸ｂにかけては＋方向に一定の微分値となり、軸ｂから軸ｃにかけては−方向に一定の微分値となり、軸ｃから右端部にかけては＋方向に一定の微分値となる。
【００２７】
このような照度分布を有する光を照射することで、対象物が壁などの広い平面を含む場合であっても特徴量を大きくすることができ、対象物を正確に検知することができる。例えば、上記のような照度分布を照射することで、視差方向に同じ照度を有する画素信号であっても、その変化の方向（極性）や変化量を異ならせることで、それぞれが異なる画素信号であることを検知でき、形状的な特徴が乏しい物体に対しても正確に検知することができる。特に、図４に示すように照度の微分値を大きくすると、特徴量をより大きくすることができ、正確に検知しやすくなる。
【００２８】
上記に示すような照度分布は、それぞれのパターンに対応した透過フィルタを介して、ＬＥＤやその他のランプ等の光源により容易に作ることができる。
なお、上記各照度分布は、いずれも線形的に変化する場合のパターンを示しているが、必ずしも線形に変化している必要はなく、例えばある点を中心にして、その中心から周囲に向かって変化するようなパターンであってもよい。
【００２９】
また、透過フィルタを介さなくても光源自体の照射照度の不均一性を利用して照度分布を得るようにしてもよい。さらに、透過フィルタを介さなくても照度分布に対応するように適宜配置させた複数のＬＥＤやランプ等の光源により、所望の照度分布を得るようにしてもよい。
【００３０】
さらにまた、予め複数パターンの透過フィルタや光源を用意し、視差センサを使用する環境に応じてそれらを交換するようにしてもよい。例えば、昼間における自然光で使用する場合、夕方における自然光で使用する場合、夜間における自然光で使用する場合、室内で使用する場合等、環境に応じて特徴量を大きくしやすい光源の色や透過フィルタのパターンを選択する選択手段を備えるようにしてもよい。その場合、選択手段は使用者からの指示により最適な光源や透過フィルタを選択するようにしてもよいし、時間帯、天気、場所等のパラメータ情報に基づいて現在の環境を演算し、予め想定された環境情報に基づいて最適な光源や透過フィルタを選択するようにしてもよい。
【００３１】
次に、センサ部１の構成、及び作用について説明する。図５は、本実施形態に係る視差センサにおけるセンサ部ＬＳＩの構成図である。センサ部１は、左右の眼の役割を担う２つのイメージセンサ２ａ，２ｂ、それらの出力アナログ信号をパルス幅に変換するライン並列の２つのＡ／ＰＷ（アナログ／パルス幅）変換回路アレイ４ａ，４ｂ、それらのパルス信号を隣同士で比較するライン並列の２つのパルス信号比較回路アレイ５ａ，５ｂ、輝度変化が無い画素同士の相関を無効にするためのゼロ相関除去信号発生回路アレイ１５ａ，１５ｂ、及び左右のパルス信号比較回路の出力信号同士の全ての相関を並列に処理する相関検知回路マトリックス６を備える。
【００３２】
より詳細な回路構成を図６に示す。イメージセンサ２ａ，２ｂは、従来のイメージャと同様な回路構成でよく、２つのイメージセンサ２ａ，２ｂに共通のシーケンサ３によって同じラインが同時に選択出力される。
【００３３】
イメージセンサ２ａ，２ｂの出力信号はアナログの電圧信号である。イメージセンサ２ａ，２ｂから並列に出力される１ラインのアナログ電圧信号は、図７に示すアナログ／パルス幅変換回路８によってパルス信号に変換される。そのパルス信号の幅はアナログ電圧に比例する。アナログ／パルス幅変換回路８の出力信号は、パルス信号比較回路（ＤＩＦＣ）９で隣同士の信号を比較され、２つのパルスの＋方向の差と−方向の差とを各々パルス信号として出力する。パルス信号比較回路９の出力信号はゼロ相関除去信号発生回路（ＺＳＩＧＲＣＴ）１６を介して、全て並列に相関検知回路１０に与えられる。相関検知回路１０は全てに共通なバイアス電圧Ｖｂとリセット信号Ｒｅｓｅｔが与えられ、各々の配置位置に対応した左右のパルス信号比較回路９の出力信号（右の＋、−と左の＋、−の４つ）が斜め方向に共通に与えられ、縦方向に共通な読み出し線Ｒｅａｄが与えられ、横方向に共通な出力信号Ｏｕｔが接続される。読み出し信号Ｒｅａｄはシフトレジスタ１２で構成されるシーケンサ７によって与えられる。各出力信号Ｏｕｔはカレントミラー回路等で電流を電圧に変換して出力する。各種制御信号の制御フローについては詳細を後述する。
【００３４】
次に、各回路ごとに詳細に説明する。アナログ／パルス幅変換回路８は、図７に示すように論理閾値可変調インバータ（ＶＴ−ＩＮＶ）で実現できる。ＶＴ−ＩＮＶは、チャネルサイズ可変調ＭＯＳＦＥＴ（ＶＳ−ＭＯＳ）で構成することができる。図８にアナログ／パルス幅変換回路８の信号変換例を示す。同期制御回路１３が出力するランプ電圧（Ｒａｍｐ  Ｓｉｇ．）は、図８の最上段に示すような鋸歯状となる。このランプ電圧が論理閾値制御端子（ＣＮＴ）に入力されると、アナログ／パルス幅変換回路８の論理閾値電圧Ｖinvは、図８の点線で示したように変化する。すなわち、ランプ電圧の増加に伴って、論理閾値電圧Ｖinvは減少する。そして、論理閾値電圧Ｖinvが画素信号の電圧（Ａｎａｌｏｇ  Ｖin）よりも小さくなったとき、アナログ／パルス幅変換回路８の出力端子に出力されるパルス幅画素信号（ＯＵＴ）がＨレベルとなる。そして、ランプ電圧が再び最低レベルに戻ると、論理閾値電圧Ｖinvは最大となり、パルス幅画素信号（ＯＵＴ）がＬレベルとなる。
【００３５】
パルス信号比較回路９の構成を図９に示す。パルス信号比較回路９は、４つのインバータ４１，４２，４５，４６と２つのＡＮＤゲート４３，４４から構成されている。この回路は、入力端子ＩＮａ，ＩＮｂに対して、出力値（比較パルス信号）ＯＵＴ＋，ＯＵＴ−として、次の値を出力する。
【００３６】
ＯＵＴ＋＝ＩＮａ∧（／ＩＮｂ）
ＯＵＴ−＝ＩＮｂ∧（／ＩＮａ）・・・・・・（数１）
ここで、（／ＩＮｂ）、（／ＩＮａ）は、それぞれＩＮｂ、ＩＮａの反転信号、∧は論理積を表す。
【００３７】
信号比較回路９の動作例を示すタイムチャートを図１０に示す。入力端子ＩＮａ，ＩＮｂには、各々隣り合うアナログ／パルス幅変換回路８の出力が与えられる。各入力信号のパルスの終端（立ち下がり）は、ランプ電圧の立ち下がりエッジで決められるため一定の時刻に揃っている。一方、各入力信号のパルスの始端（立ち上がり）は、画素信号の大きさに比例して変化する。
【００３８】
入力端子ＩＮａの入力信号が入力端子ＩＮｂの入力信号よりも長い場合、入力端子ＩＮａの入力信号の方が入力端子ＩＮｂの入力信号より先に立ち上がる。ＩＮａ＝１，ＩＮｂ＝０のときには、（数１）よりＯＵＴ＋＝１，ＯＵＴ−＝０である。また、ＩＮａ＝１，ＩＮｂ＝１のときには、（数１）よりＯＵＴ＋＝０，ＯＵＴ−＝０である。従って、比較パルス信号ＯＵＴ＋に、ＩＮａ−ＩＮｂの差分のパルスが出力される。
【００３９】
一方、入力端子ＩＮｂの入力信号が入力端子ＩＮａの入力信号よりも長い場合、入力端子ＩＮｂの入力信号の方が入力端子ＩＮａの入力信号より先に立ち上がる。ＩＮａ＝０，ＩＮｂ＝１のときには、（数１）よりＯＵＴ＋＝０，ＯＵＴ−＝１である。また、ＩＮａ＝１，ＩＮｂ＝１のときには、（数１）よりＯＵＴ＋＝０，ＯＵＴ−＝０である。従って、比較パルス信号ＯＵＴ−に、ＩＮｂ−ＩＮａの差分のパルスが出力される。
【００４０】
入力端子ＩＮｂの入力信号と入力端子ＩＮａの入力信号の長さが同じであれば、比較パルス信号ＯＵＴ＋，ＯＵＴ−には、パルスは出力されない。
このように、アナログ電圧信号である画素信号の電圧値を、パルス幅画素信号のパルス幅に写像することで、簡単な論理回路を用いて画素値の差分演算を行うことが可能となる。なお、この回路では、入力端子ＩＮｂの入力信号と入力端子ＩＮａの入力信号の相関が大きいほど短いパルスが出力される。
【００４１】
このパルス信号比較回路９による差分演算により、パルス幅で微分値（変化量）を示し、ＯＵＴ＋とＯＵＴ−で微分値の極性を示し、パルスの出現位置で強度（＝照度）を示すことができるため、例えば図２ないし図４に示すような所定の照度分布を有する光を照射することで、その反射光に基づいて変化が少ない壁や平面であっても特徴量を大きくし、対象物として正確に検出することができる。
【００４２】
ゼロ相関除去信号発生回路１６の構成を図１１ないし図１３に示す。ゼロ相関除去信号発生回路１６は、ゼロ信号検知回路１６１と２個の選択回路１６２，１６３とを備える。ゼロ信号検知回路１６１は、パルス信号比較回路９の出力である比較パルス信号ＯＵＴ＋，ＯＵＴ−のパルス幅が所定の長さ以下であることを検知するものであり、２つの選択回路１６２，１６３は、ゼロ信号検知回路１６１の出力信号（ＳｅｔＯｕｔ）にしたがって、比較パルス信号又は予め決められた信号（Ｈ／Ｌ）を選択し、ＭＯＵＴ＋，ＭＯＵＴ−として次の相関検知回路１０に出力する。すなわち、選択回路１６２，１６３は、Ｓｅｌ端子に与えられるＳｅｔＯｕｔ出力が０のときはＸ端子に与えられる値、すなわち予め決められた値であるＨ／Ｌを出力し、ＳｅｔＯｕｔ出力が１のときはＹ端子に与えられる値、すなわちパルス信号比較回路の出力であるＯＵＴ＋，ＯＵＴ−を出力する。
【００４３】
ゼロ信号検知回路１６１は、図１２に示すように、ＮＯＲ回路１６１１と、ＮＯＴ回路１６１２と、ＭＯＳＦＥＴ１６１３と、Ｒ−Ｓフリップフロップ１６１４と、ＮＡＮＤ回路１６１５とを備える。ＭＯＳＦＥＴ１６１３は、そのゲートに与える電圧値によって検知するパルス幅を調整する機能を持たせたものであり、複数のＡＰＷ変調回路やパルス信号比較回路を構成する多数のトランジスタ等の特性のばらつきにより生じるひげ状のパルスの除去を容易にすることができる。
【００４４】
Ｒ−Ｓフリップフロップ１６１４の構成を図１３に示す。このＲ−Ｓフリップフロップ１６１４の入出力の真理値表を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2011203192.tif 000003
【００４６】
相関検知回路１０の構成を図１４に示す。相関検知回路１０は、コンデンサ５０、電流スイッチ回路５１，５２、電流源５３、リセット・スイッチ５４、出力回路５５、及び読出スイッチ５６を備える。
【００４７】
コンデンサ５０は、相関信号を発生するための電荷を蓄電する。電流スイッチ回路５１は、入力端子Ｒ＋，Ｌ＋から入力される入力信号の排他論理和の真理値にしたがって、導通／遮断制御がされ、導通状態においてコンデンサ５０に蓄電された電荷を一定電流で放電させる。
【００４８】
電流スイッチ回路５２は、入力端子Ｒ−，Ｌ−から入力される入力信号の排他論理和の真理値にしたがって、導通／遮断制御がされ、導通状態においてコンデンサ５０に蓄電された電荷を一定電流で放電させる。
【００４９】
電流源５３は、電流スイッチ回路５１，５２が導通状態となったときに、一定の放電電流を流すための回路である。リセット・スイッチ５４は、リセット信号（Ｒｅｓｅｔ）が入力されたときに導通状態となり、電源からコンデンサに電荷を供給して、コンデンサ５０の両端電圧を電源電圧Ｖdとする。
【００５０】
出力回路５５は、コンデンサ５０の電圧に比例した電流を流す回路であり、コンデンサ５０の電圧を電流に変換して出力するための回路である。出力回路５５は、ＭＯＳトランジスタによって構成される。ゲートにコンデンサ５０の電圧が入力され、ドレイン電流として出力される。これにより、コンデンサ５０の電圧は、漏洩電流が無視できるとすれば出力中は一定である。したがって、安定した相関信号を出力することを可能としている。読出スイッチ５６は、出力回路５５による電流出力のオン・オフを行う。
【００５１】
相関検知回路１０では、入力信号の相関程度をコンデンサ５０の蓄積電荷量で表現する。リセット直後は、蓄積電荷量は最大であり、入力信号の相関程度が低いほど多くの電荷を放電させ、蓄積電荷量を減らすことで相関演算を実現している。その放電電流は、電流スイッチ回路５１，５２の何れかを介してＧＮＤ側に流れる。左右の＋入力信号（Ｒ＋，Ｌ＋）が異なったレベル（異なったパルス）の時に、電流スイッチ回路５１の２つの電流パスの何れかで放電が生じる。また、左右の−入力信号（Ｒ−，Ｌ−）が異なったレベル（異なったパルス）の時に、電流スイッチ回路５２の２つの電流パスの何れかで放電が生じる。
【００５２】
ゼロ相関除去信号発生回路１６、及び相関検知回路１０の動作例を図１５に示す。まず、リセット信号（Ｒｅｓｅｔ）が０とされ（ｔ１）、相関検知回路１０のコンデンサ５０の電圧Ｖｃが電源電圧Ｖｄとされる。リセット信号を１とした後（ｔ２）、左眼用のゼロ相関除去信号検知回路１６１のＡ、Ｂに左眼側のパルス信号比較回路９が出力する比較パルス信号ＯＵＴ＋（ＬＯＵＴ＋）、ＯＵＴ−（ＬＯＵＴ−）が入力され、右眼用のゼロ相関除去信号検知回路１６１のＡ、Ｂに右眼側のパルス信号比較回路９が出力する比較パルス信号ＯＵＴ＋（ＲＯＵＴ＋）、ＯＵＴ−（ＲＯＵＴ−）が入力される。
【００５３】
右眼側の比較パルス信号について説明すると、ＲＯＵＴ＋とＲＯＵＴ−の何れか一方が１で他方が０の場合（ｔ３〜ｔ５、ｔ１２〜ｔ１３、ｔ２１〜ｔ２２、ｔ３４〜ｔ３６、ｔ４４〜ｔ４５）は、Ｒ／Ｑがｔ３〜ｔ１０で０、ｔ１０〜ｔ１２で１、ｔ１２〜ｔ１９で０、ｔ１９〜ｔ２１で１、ｔ２１〜ｔ２６で０、ｔ２６〜ｔ３４で１、ｔ３４〜ｔ４０で０、ｔ４０〜ｔ４４で１、ｔ４４〜で０である。選択回路１６２，１６３の出力は、ＳｅｔＯｕｔ出力が１のとき（Ｒ／Ｑ出力が０又はＡｃｔ値が０のとき）にはＲＯＵＴ＋，ＲＯＵＴ−がそのまま出力され、ＳｅｔＯｕｔ出力が０のとき（Ｒ／Ｑ出力が１かつＡｃｔ値が１のとき）には予め決められたＲＨ／Ｌが出力される。
【００５４】
同様に左眼側の比較パルス信号について説明すると、ＬＯＵＴ＋とＬＯＵＴ−の何れか一方が１で他方が０の場合（ｔ４〜ｔ６、ｔ１４〜ｔ１５、ｔ２１〜ｔ２２、ｔ３３〜ｔ３５、ｔ４２〜ｔ４３）は、Ｌ／Ｑが〜ｔ４で１、ｔ４〜ｔ１０で０、ｔ１０〜ｔ１４で１、ｔ１４〜ｔ１９で０、ｔ１９〜ｔ２１で１、ｔ２１〜ｔ２６で０、ｔ２６〜ｔ３３で１、ｔ３３〜ｔ４０で０、ｔ４０〜ｔ４２で１、ｔ４２〜で０である。選択回路１６２，１６３の出力は、ＳｅｔＯｕｔ出力が１のとき（Ｌ／Ｑ出力が０又はＡｃｔ値が０のとき）にはＬＯＵＴ＋，ＬＯＵＴ−がそのまま出力され、ＳｅｔＯｕｔ出力が０のとき（Ｌ／Ｑ出力が１かつＡｃｔ値が１のとき）には予め決められたＬＨ／Ｌが出力される。
【００５５】
上記のゼロ相関除去信号発生回路１６の出力（ＲＭＯＵＴ＋、ＲＭＯＵＴ−、ＬＭＯＵＴ＋、ＬＭＯＵＴ−）が、相関検知回路１０のＲ＋、Ｒ−、Ｌ＋、Ｌ−の端子に入力される。Ｒ＋、Ｒ−には、右眼側のゼロ相関除去信号発生回路１６１が出力する比較パルス信号ＲＭＯＵＴ＋、ＲＭＯＵＴ−が入力され、Ｌ＋、Ｌ−には、左眼側のゼロ相関除去信号発生回路１６１が出力する比較パルス信号ＬＭＯＵＴ＋、ＬＭＯＵＴ−が入力される。
【００５６】
Ｒ＋とＬ＋の何れか一方が１で他方が０のとき（ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ１２〜ｔ１３、ｔ１４〜ｔ１５、ｔ２８〜ｔ２９、ｔ２９〜ｔ３１）は、電流スイッチ回路５１が導通状態となるため、コンデンサ５０の電荷が放電され、コンデンサ５０の電圧が減少する。
【００５７】
Ｒ−とＬ−の何れか一方が１で他方が０のとき（ｔ２８〜ｔ２９、ｔ２９〜ｔ３１、ｔ３３〜ｔ３４、ｔ３５〜ｔ３６、ｔ４２〜ｔ４３、ｔ４４〜ｔ４５）は、電流スイッチ回路５２が導通状態となるため、コンデンサ５０の電荷が放電され、コンデンサ５０の電圧が減少する。
【００５８】
Ｒ＋とＬ＋が共に０又は共に１、且つＲ−とＬ−が共に０又は共に１のとき（ｔ１〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ２１〜ｔ２２、ｔ３４〜ｔ３５、ｔ３６〜ｔ４０、ｔ４３〜ｔ４４、ｔ４５〜）は、電流スイッチ回路５１，５２が共に遮断状態となるため、コンデンサ５０の電圧Ｖｃの値が維持される。
【００５９】
ランプ信号の立ち下り後、Ｒｅａｄ信号が立ち上がるまでに、コンデンサ５０の電圧Ｖｃが確定する。Ｒ＋とＬ＋の相関が小さい場合、又はＲ−とＬ−の相関が小さい場合には、最終的なコンデンサ５０の電圧Ｖｃは低くなる。逆に、Ｒ＋とＬ＋の相関が大きい場合、又はＲ−とＬ−の相関が大きい場合には、最終的なコンデンサ５０の電圧Ｖｃは高い状態に維持される。また、ゼロ相関除去信号発生回路によってパルス信号がＨ／Ｌ信号に代えられて与えられた相関回路のＶｃは強制的に低い値となる。
【００６０】
コンデンサ５０の電圧Ｖｃの確定後、読出信号（Ｒｅａｄ）が１となり（ｔ９、ｔ１８、ｔ２５、ｔ３０、ｔ３９、ｔ４７）、読出スイッチ５６が導通状態となる。これにより、出力回路５５は、コンデンサ５０の電圧Ｖｃに比例した大きさの電流を出力する。出力が終了したら、再びリセット信号が０とされ（ｔ１０、ｔ１９、ｔ２６、ｔ３１、ｔ４０）、同様の相関検知演算が繰り返される。
【００６１】
図１６はセンサ部１の動作の一例を示すタイムチャートである。図１６では説明の便宜上、２つの画素に着目して記載しているが、全ての画素において同様の動作が同時並行的に行われる。
【００６２】
まず、イメージセンサ２ａ，２ｂから画素信号Ｒ１，Ｒ２とＬ１，Ｌ２とが出力される（ｔ０）。これにより、アナログ／パルス幅変換回路アレイ４ａ，４ｂ内の各アナログ／パルス幅変換回路８において、入力電圧が確定する。図１６では、画素信号Ｒ１の方が画素信号Ｒ２よりも高い値となっている。また、画素信号Ｌ２の方が画素信号Ｌ１よりも高い値となっている。
【００６３】
次に、相関検知回路１０に対してリセット信号（ＭＡＴＣ  Ｒｅｓｅｔ）のパルスが入力され（ｔ１〜ｔ２）、コンデンサ５０の電圧ＶｃがＶｄに設定される。
次に、同期制御回路１３がランプ信号（Ｒａｍｐ  Ｓｉｇ．）の出力を開始し、ランプ信号の電圧が徐々に増加する。これに伴って、各アナログ／パルス幅変換回路８において論理閾値電圧Ｖinvは減少する。そして、図１６の例では画素信号Ｒ１の電圧の方が画素信号Ｒ２の電圧よりも高いので、まず、Ｒ１が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８において、論理閾値電圧Ｖinvが画素信号Ｒ１の電圧よりも低くなる（ｔ３）。これにより、Ｒ１が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｒ１）が１となる。このとき、Ｒ２が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｒ２）は０である。したがって、ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｒ１とＲ２とが入力されるパルス信号比較回路９の出力（比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｒ＋が１となる（ｔ３〜ｔ５）。
【００６４】
さらに時間が経過してランプ信号が増加すると、今度はＲ２が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８において、論理閾値電圧Ｖinvが画素信号Ｒ２の電圧よりも低くなる（ｔ５）。これにより、Ｒ２が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｒ２）が１となる。このとき、Ｒ１が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｒ１）は１である。したがって、ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｒ１とＲ２とが入力されるパルス信号比較回路９の出力（比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｒ＋が０となる（ｔ５〜）。このパルス信号比較回路９の出力（比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｒ＋のパルス幅（ｔ３〜ｔ５）がＲ１とＲ２との画素間の微分値を表す。
【００６５】
出力された比較パルス信号は、右眼側のゼロ相関除去信号発生回路１６に入力され、上記で示したように、パルス幅に基づいてそのパルス信号を変調する。ここでは、パルス信号比較回路９の比較パルス信号がそのまま相関検知回路１０に入力されるものとする。
【００６６】
一方、画素信号Ｌ１と画素信号Ｌ２に関しては、まずＬ２が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８において、論理閾値電圧Ｖinvが画素信号Ｌ２の電圧よりも低くなる（ｔ４）。これにより、Ｒ２が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｌ２）が１となる。このとき、Ｌ１が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｌ１）は０である。したがって、ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｌ１とＬ２とが入力されるパルス信号比較回路９の出力（比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｌ−が１となる（ｔ４〜ｔ６）。
【００６７】
さらに時間が経過してランプ信号が増加すると、今度はＬ１が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８において、論理閾値電圧Ｖinvが画素信号Ｌ１の電圧よりも低くなる（ｔ６）。これにより、Ｌ１が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｌ１）が１となる。このとき、Ｌ２が入力されるアナログ／パルス幅変換回路８の出力するパルス幅画素信号（ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｌ２）は１である。したがって、ＡＰＷＣ  ＯＵＴ  Ｌ１とＬ２とが入力されるパルス信号比較回路９の出力（比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｌ−が０となる（ｔ６〜）。このパルス信号比較回路９の出力（比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｌ−のパルス幅（ｔ４〜ｔ６）がＬ１とＬ２との画素間の微分値を表す。
【００６８】
出力された比較パルス信号は、左眼側のゼロ相関除去信号発生回路１６に入力され、上記で示したように、パルス幅に基づいてそのパルス信号を変調する。ここでは、パルス信号比較回路９の比較パルス信号がそのまま相関検知回路１０に入力されるものとする。
【００６９】
このゼロ相関除去信号発生回路１６の出力（パルス信号比較回路９が出力した比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｒ＋が１の間（ｔ３〜ｔ５）、電流スイッチ回路５１が導通状態となる。したがって、この間はコンデンサ５０の電荷はスイッチ回路５１を介してグランドに放電される。また、パルス信号比較回路９の出力（比較パルス信号）ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｌ−が１の間（ｔ４〜ｔ６）、電流スイッチ回路５２が導通状態となる。したがって、この間もコンデンサ５０の電荷はスイッチ回路５２を介してグランドに放電される。そして、この例では、比較パルス信号ＤＩＦＣ  ＯＵＴ  Ｌ−が立ち下がった時点（ｔ６）で、コンデンサ５０の電圧Ｖｃが確定する。その後、ランプ電圧が立ち下がり（ｔ７）、ここで全ての相関演算処理が終了する。
【００７０】
次に、読出期間に移る。読出期間（ｔ８〜）では、シーケンサ７のシフトレジスタ１２に対してクロックＣＬＫが供給される。そして、最左端のシフトレジスタ１２に対して、入力信号ＳＲｉｎとして一定期間１が入力される。
【００７１】
この入力信号ＳＲｉｎのパルス幅Ｔｓは、通常クロックＣＬＫに対して数倍の幅とされる。このパルス幅Ｔｓは、検知できる対象物の大きさに影響を与えるので、状況に応じて変更できるようにする。一般に、Ｔｓを大きくするほど、大きな対象物の認識が容易となり、細かいノイズが減少する。一方、Ｔｓを小さくすれば、小さな対象物が認識しやすくなるが、ノイズ量は多くなる。したがって、Ｔｓを設定することで、高周波フィルタの周波数特性を設定できる。
【００７２】
入力信号ＳＲｉｎのパルスは、クロックＣＬＫにしたがって、左側のシフトレジスタ１２から右側のシフトレジスタ１２に向かって移動していく。シフトレジスタ１２の出力は、読出信号（Ｒｅａｄ）として、各列の相関検知回路１０に入力される。したがって、相関検知回路マトリックス６の各列の相関検知回路１０内のコンデンサ５０に保持された相関信号は、左から右に向かって順次読み出される。
【００７３】
なお、上記パルス信号比較回路９において、インバータ４１，４２の代わりにＮＡＮＤゲート４７，４８を用いるようにしてもよい。この場合の回路図を図１７に示す。パルス信号比較回路９において、ＮＡＮＤゲート４７，４８は、一方の側の入力端子には入力信号ＩＮａ，ＩＮｂが入力され、他方の側の入力端子には選択信号Ｃｎａ，Ｃｎｂが入力される。Ｃｎａを０とすると、ＯＵＴ−には入力信号ＩＮｂがそのまま出力される。Ｃｎｂを０とすると、ＯＵＴ＋には入力信号ＩＮａがそのまま出力される。これにより、パルス信号比較回路アレイ５ａ，５ｂにおいて、隣り合う信号の比較を行わず、アナログ／パルス幅変換回路アレイ４ａ，４ｂの出力をそのまま、ゼロ相関除去信号発生回路１６を介して、相関検知回路マトリックス６に入力させることが可能となる。つまり、相関検知回路マトリックス６では、左眼画像と右眼画像との画素をそのまま相関演算処理することができる。したがって、用途に応じて、選択信号Ｃｎａ，Ｃｎｂを操作して、画素信号の直接相関処理を行うか、画像の変化信号の相関処理を行うかを切り替えることが可能となる。
また、上記ゼロ相関除去信号発生回路１６を備えずに、パルス信号比較回路９の出力信号をそのまま相関検知回路１０に入力するようにしてもよい。
【００７４】
このように、本実施形態に係る視差センサにおいては、第１画像及び第２画像の撮像方向に広い平面等を含む対象物がある場合に、その対象物に対して第１画像及び第２画像の間で視差が生じる方向に照度が変化している照度分布を有する光を照射している状態で、パルス信号比較回路９が、隣接するアナログ／パルス幅変換回路８が出力する２つのパルス幅画素信号を比較し、２つのパルス幅画素信号の＋方向の差と−方向の差とをそれぞれ比較パルス信号として出力するため、照度やその変化量（極性を考慮した変化量）に関する特徴量を大きくすることができ、形状的な変化が乏しい対象物に対しても確実に対象物を検知することができる。
【００７５】
また、照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、同一の照度を有する画素領域における空間的な照度の変化の極性が異なるため、同一の照度を有する画素領域であっても照度の変化の極性の相違から特徴量を大きくすることができ、形状的な変化が乏しい対象物に対しても確実に対象物を検知することができる。
【００７６】
さらに、照度分布が、視差方向に同一の照度を有する画素領域を備え、同一の照度を有する画素領域における照度の変化（空間的な変化）量が異なるため、同一の照度を有する画素領域であっても照度の変化量の相違から特徴量を大きくすることができ、形状的な変化が乏しい対象物に対しても確実に対象物を検知することができる。
【００７７】
さらにまた、照度分布が、第１撮像素子及び第２撮像素子の撮像可能領域内に、一又は複数の照度の変化の対称軸又は対称点を有することで、視差方向に対して明確に照度変化の極性や量が異なる画素領域を作り出すことができ、より確実に形状的な変化が乏しい対象物を検知することができる。
さらにまた、照明手段が、照度分布を有するフィルタを介して光を照射するため、簡単な装置構成で照度分布に対応する照明を作り出すことができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  センサ部
１００  視差センサ
１０１  照明部
１０２  対象物
２ａ，２ｂ  イメージセンサ
３  シーケンサ
４ａ，４ｂ  アナログ／パルス幅変換回路アレイ
５ａ，５ｂ  パルス信号比較回路アレイ
６  相関検知回路マトリックス
７  シーケンサ
８  アナログ／パルス幅変換回路
９  パルス信号比較回路（ＤＩＦＣ）
１０  相関検知回路
１１  電流電圧変換回路（ＩＶＣ）
１２  シフトレジスタ
１３  同期制御回路
１５ａ，１５ｂ  ゼロ相関除去信号発生回路アレイ
１６  ゼロ相関除去信号発生回路
１６１  ゼロ信号検知回路
１６２，１６３  選択回路
１６１１  ＮＯＲ回路
１６１２  ＮＯＴ回路
１６１３  ＭＯＳＦＥＴ
１６１４  Ｒ−Ｓフリップフロップ
１６１５  ＮＡＮＤ回路
４１，４２，４５，４６  インバータ
４３，４４，４７，４８  ＮＡＮＤゲート
５０  コンデンサ
５１，５２  電流スイッチ回路
５３  電流源
５４  リセット・スイッチ
５５  出力回路
５６  読出スイッチ
【図５】
2011203192.tif 000004
【図６】
2011203192.tif 000005
【図７】
2011203192.tif 000006
【図８】
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【図９】
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【図１１】
2011203192.tif 000009
【図１２】
2011203192.tif 000010
【図１３】
2011203192.tif 000011
【図１４】
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【図１５】
2011203192.tif 000013
【図１６】
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【図１７】
2011203192.tif 000015
【図１】
2011203192.tif 000016
【図２】
2011203192.tif 000017
【図３】
2011203192.tif 000018
【図４】
2011203192.tif 000019
【図１０】
2011203192.tif 000020