(57)【要約】【課題】光飛行時間型距離画像センサを用いる距離画像生成装置において、装置構造上の制約を低減し、距離値算出精度を低下させることなくフレキシビリティの高い距離画像生成技術を提供する。【解決手段】光源の、センサに対する位置に応じた補正情報を保持し、計算された距離値を、当該補正情報を用いて補正する。補正情報は画素毎に保持し、補正も画素毎に行う。さらに光源が複数の場合、各光源のセンサに対する位置に応じた補正情報を画素毎に保持し、算出された距離値を得た際に用いた光源の補正情報を用いて距離値を補正する。【選択図】図１
2015172551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象空間に変調した変調光を照射する光源を備える光源部と、
前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子、前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部、および、前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部を、複数の画素についてそれぞれ備えるセンサ部と、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷を用いて画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、を備え、
前記距離画像生成部は、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に演算処理を施し、前記画素毎の計算距離値を得る距離値算出部と、
前記光源の前記センサ部に対する位置に応じた補正情報を、前記画素毎に保持する補正値データベースと、
前記画素毎の計算距離値を当該画素の前記補正情報を用いて補正し、前記画素毎の距離値を得る距離値補正部と、を備えること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の距離画像生成装置であって、
前記補正情報は、前記センサ部から前記光源に向かう方向と、前記光電変換素子の画角中央方向とがなす角度で特定される情報であること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の距離画像生成装置であって、
前記光源部に変調信号を送信する制御部をさらに備え、
前記光源部は複数の光源を備え、
前記補正値データベースは、前記光源毎に前記補正情報を保持し、
前記制御部は、予め定めた時間間隔で予め定めた順に各光源に前記変調信号を送信するとともに、前記変調信号の送信ごとに送信先の前記光源を特定する光源情報を前記距離値補正部に送信し、
各前記光源は、前記変調信号に応じて前記変調光を照射し、
前記距離値補正部は、前記光源情報に応じた前記補正情報を用いること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項４】
請求項３記載の距離画像生成装置であって、
前記複数の光源のうち、少なくとも１つの光源は、前記センサ部が収納される筐体とは別体に収容されること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載の距離画像生成装置であって、
前記補正値データベースを生成するデータベース作成部をさらに備え、
前記データベース作成部は、距離が既知の物体の計算距離値を用い、前記光源の前記センサ部に対する位置情報を算出し、当該位置情報を用いて前記補正情報を算出すること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項６】
対象空間に変調した変調光を照射する光源部と、
前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子、前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部、および、前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部を、複数の画素についてそれぞれ備えるセンサ部と、を備える距離画像生成装置における距離画像生成方法であって、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷を用いて前記各画素の計算距離値を得る距離値算出ステップと、
予めデータベースに保持する、前記光源の前記センサ部に対する位置に応じた補正情報を用い、各画素の算出距離を補正して距離値を得る距離値補正ステップと、を含むこと
を特徴とする距離画像生成方法。
【請求項７】
対象空間に変調した変調光を照射する光源を備える光源部と、
前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子、前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部、および、前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部を、複数の画素についてそれぞれ備えるセンサ部と、を備える距離画像生成装置のコンピュータに、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷を用いて前記各画素の計算距離値を得る距離値算出手順、
予めデータベースに保持する、前記光源の前記センサ部に対する位置に応じた補正情報を用い、各画素の算出距離を補正して距離値を得る距離値補正手順、を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光飛行時間型距離画像センサを用いた距離画像生成技術に関し、特に、距離値算出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光飛行型距離画像センサを用いて、撮影対象空間の対象物の、当該センサからの距離を画素値とする距離画像を生成する距離画像生成装置がある。その中で、光飛行時間型(ＴＯＦ方式：Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式)距離画像センサは、変調光を出射する光源とそれを受光する受光素子とからなり、変調光を出射し、画素毎に受光した反射光を元に距離値を算出する(例えば、特許文献１参照)。受光した変調光の反射光により生じる電荷を、変調光の変調周波数に同期させ、電荷を振り分ける振り分け型のＴＯＦ方式もある(例えば、特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３５８９３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７９９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＴＯＦ方式では、光源とセンサとが空間上同一位置にあることを前提とし、光源から出射された光が空間内の物体に反射し、戻ってくる時間から距離を算出する。しかしながら、実際には光源とセンサとを空間上同一位置に配置することはできず、それぞれ異なる位置に配置される。従って、厳密には、光源から物体までの距離と物体からセンサまでの距離とは等しくない。よって、算出される距離は、実際の距離とは異なる。
【０００５】
センサと光源との位置が離れれば離れるほど、算出される距離は実際の距離と乖離し、距離精度は低下する。従って、センサと光源とは、できる限り近傍に配置する必要があり、距離画像生成装置の構造上の大きな制約となっている。この制約を廃し、センサと光源とを離すと距離誤差が発生する。
【０００６】
一般に、装置の設置位置から距離が離れた場所は、近い場所に比べ、反射光の光量が大幅に減少し、距離精度が著しく低下する。光量を増加させるために、光源の個数を増やすという対策が取られる。しかしながら、上述のように距離精度を高めるためには、光源とセンサとは近傍に配置する必要がある。従って、装置は、多数の光源を備えたものとなり、大型化する。
【０００７】
さらに、屋内監視などを想定した場合、光量の減少によって十分な距離精度が得られない箇所が発生することがある。このような場合、センサと光源とを離すことができないと、距離画像生成装置そのものを複数台設置することとなり、コストが増加する。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光飛行時間型距離画像センサを用いる距離画像生成装置において、装置構造上の制約を低減し、距離値算出精度を低下させることなくフレキシビリティの高い距離画像生成技術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】
【０００９】
本発明は、光源の、センサに対する位置に応じた補正情報を保持し、計算された距離値を、当該補正情報を用いて補正する。補正情報は画素毎に保持し、補正も画素毎に行う。さらに光源が複数の場合、各光源のセンサに対する位置に応じた補正情報を画素毎に保持し、算出された距離値を得た際に用いた光源の補正情報を用いて距離値を補正する。
【００１０】
具体的には、対象空間に変調した変調光を照射する光源を備える光源部と、前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子、前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部、および、前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部を、複数の画素についてそれぞれ備えるセンサ部と、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷を用いて画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、を備え、前記距離画像生成部は、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に演算処理を施し、前記画素毎の計算距離値を得る距離値算出部と、前記光源の前記センサ部に対する位置に応じた補正情報を、前記画素毎に保持する補正値データベースと、前記画素毎の計算距離値を当該画素の前記補正情報を用いて補正し、前記画素毎の距離値を得る距離値補正部と、を備えることを特徴とする距離画像生成装置を提供する。
【００１１】
また、対象空間に変調した変調光を照射する光源部と、前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子、前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部、および、前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部を、複数の画素についてそれぞれ備えるセンサ部と、前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部と、前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部と、を備える距離画像生成装置における距離画像生成方法であって、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷を用いて前記各画素の計算距離値を得る距離値算出ステップと、予めデータベースに保持する、前記光源の前記センサ部に対する位置に応じた補正情報を用い、各画素の算出距離を補正して距離値を得る距離値補正ステップと、を含むことを特徴とする距離画像生成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光飛行時間型距離画像センサを用いる距離画像生成装置において、装置構造上の制約が低減され、距離値算出精度を低下させることなくフレキシビリティの高い距離画像を生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一の実施形態の距離画像生成装置のブロック図である。
【図２】第一の実施形態の変調信号とゲート信号との関係を説明するための説明図である。
【図３】光飛行時間型距離画像生成装置による距離画像生成の原理を説明するための説明図である。
【図４】(ａ)は、光源部とセンサとが空間上同一位置に配置される場合を、(ｂ)は、センサと光源部とが空間上異なる位置に配置される場合を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、光源部とセンサとが離れている場合の距離誤差を説明するための説明図である。
【図６】（ａ）は、任意の画素の水平画角を、（ｂ）は、任意の画素の垂直画角を説明するための説明図である。
【図７】(ａ)および（ｂ）は、第一の実施形態の任意の画素の撮像範囲の中心と、光源部およびセンサとの関係を説明するための説明図である。
【図８】第一の実施形態の補正値データベースを説明するための説明図である。
【図９】第一の実施形態の距離画像生成処理のフローチャートである。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態の距離画像生成装置の適用態様を説明するための説明図である。
【図１１】第一の実施形態の変形例の距離画像生成装置の機能ブロック図である。
【図１２】第二の実施形態の距離画像生成装置の機能ブロック図である。
【図１３】第二の実施形態の変調信号を説明するための説明図である。
【図１４】第二の実施形態の補正値データベースを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明の第一の実施形態について説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
＜距離画像生成装置構成＞
まず、本実施形態の距離画像生成装置の構成を説明する。図１は、本実施形態の距離画像生成装置の機能ブロック図である。
【００１６】
本図に示すように、本実施形態の距離画像生成装置１００は、照射される変調光１１１と入射光１１２との位相差を用いて距離画像を生成するもので、光源部１１０と、光電変換部１２０と、電荷振分部１３０と、制御部１４０と、電荷蓄積部１５０と、距離画像生成部１７０と、を備える。
【００１７】
なお、本実施形態の距離画像生成装置１００は、ＣＰＵと、メモリと、記憶装置とを備える。電荷振分部１３０、制御部１４０、および、距離画像生成部１７０は、ＣＰＵが、予め記憶装置に格納されたプログラムを、メモリにロードして実行することにより実現される。
【００１８】
光源部１１０は、後述する制御部１４０の制御に従って、対象空間に変調光(例えば、正弦波もしくは矩形波等で高速に変調させた赤外光もしくは可視光)１１１を照射する光源を備える。光源には、ＬＥＤ等の高速変調が可能なデバイスが用いられる。
【００１９】
光電変換部１２０は、光源部１１０の光源から照射された変調光１１１が対象空間(距離画像生成装置１００の視野)内の対象物(物体)１１３で反射された反射光を含む光（入射光）１１２を受光し、電荷に変換する。光電変換部１２０は、受光量に応じた電荷に変換する複数の光電変換素子を備える。このため、各光電変換素子は、輝度画像および距離画像の各画素に対応づけて規則的に配列される。この光電変換部１２０の前には、レンズが配置されてもよい。
【００２０】
電荷振分部１３０は、後述する制御部１４０の制御に従って、光電変換素子が変換した電荷を後述する電荷蓄積部１５０に振り分ける。振り分けは、光電変換素子毎に行う。
【００２１】
電荷蓄積部１５０は、電荷振分部１３０が振り分けた電荷を蓄積する。距離情報である変調光１１１と入射光１１２との位相差は、電荷蓄積部１５０に蓄積された電荷を用いて算出する。この位相差を算出するためには、少なくとも３つ以上の位相情報(電荷蓄積部に蓄積された電荷)が必要である。
【００２２】
３つ以上の位相情報の取得は、１つの電荷蓄積部１５０により実現してもよいし、複数の電荷蓄積部１５０により実現してもよい。以下、本実施形態では、具体例は、この電荷蓄積部１５０を４つとして説明する。この４つ１組の電荷蓄積部１５０が、画素毎に設けられる。
【００２３】
なお、電荷蓄積部１５０には、電荷そのものを蓄積してもよいし、この電荷量をＡＤ変換後のデータを蓄積してもよい。以下、本実施形態では、電荷そのものも、ＡＤ変換後のデータも、特に区別することなく電荷蓄積部１５０に蓄積されるものを電荷と呼ぶ。
【００２４】
これらの光電変換素子、電荷振分部１３０、および、電荷蓄積部１５０で画素を形成する。以下、本明細書では、この、複数の画素毎にそれぞれ、光電変換部１２０（光電変換素子）と、電荷振分部１３０と、電荷蓄積部１５０とを備える構成を、センサ１６０と呼ぶ。
【００２５】
制御部１４０は、光源部１１０と電荷振分部１３０とを同期制御する。制御は、変調信号とゲート信号とにより行う。
【００２６】
変調信号は、変調光の変調および出力タイミングを指示する信号であり、光源部１１０に向けて出力される。光源部１１０は、変調信号により変調された変調光１１１を生成し、対象空間に照射する。照射された変調光１１１は、対象物１１３により反射され、反射光となる。反射光は、入射光１１２として光電変換部１２０に入射し、電荷に変換されて電荷振分部１３０に送られる。
【００２７】
ゲート信号は、各電荷蓄積部１５０への電荷の振り分けを指示する信号で、電荷振分部１３０に向けて出力される。電荷振分部１３０は、ゲート信号に応じて各電荷蓄積部１５０に電荷を振り分ける。
【００２８】
制御部１４０は、光源部１１０の変調周期に同期し、変調周期と電荷振分部１３０の個数応じた時間だけずらしたゲート信号を生成する。例えば、変調周期が１０ＭＨｚで電荷蓄積部が４つであれば、変調周期を４分割した時間(２５ｎｓ)ずつずらしたタイミングでゲート信号を生成する。これにより、電荷は、ゲート信号に応じて、それぞれの電荷蓄積部１５０に振り分けられる。
【００２９】
本実施形態の変調信号およびゲート信号の出力タイミングの一例を図２に示す。ここでは、変調信号の１周期Ｔｑを４等分した期間に、それぞれ、４つの電荷蓄積部１５０に順に電荷を振り分ける場合の、変調信号１１４およびゲート信号１１５を示す。
【００３０】
また、制御部１４０は、距離画像生成部１７０に読出信号を送信し、電荷蓄積部１５０に蓄積された電荷を、それぞれ読みださせる。なお、変調光１１１の変調周波数は数十ＭＨｚである。従って、変調の１周期は数十ｎｓ程度となる。距離画像を得るためには、数百〜数十万周期の電荷蓄積時間を要する。
【００３１】
本実施形態の制御部１４０は、この電荷蓄積時間Ｔｆ毎に、距離画像生成部１７０が、電荷蓄積部１５０から電荷を読み出すよう、読出信号を出力する。電荷蓄積時間Ｔｆ間隔毎に得られる１枚の距離画像をフレームと呼ぶ。また、電荷蓄積時間Ｔｆを、１フレーム時間Ｔｆと呼ぶ。
【００３２】
なお、変調信号１１４とゲート信号１１５と読出信号とを合わせて制御信号と呼ぶ。
【００３３】
距離画像生成部１７０は、制御部１４０の読出信号に従って各電荷蓄積部１５０に蓄積された電荷を読出し、各電荷から画素毎に距離値を算出し、算出した距離値を画素値とする距離画像を生成する。距離値は、視野内の、対象物までの距離の値である。算出の詳細は、後述する。
【００３４】
［ＴＯＦ方式の距離画像生成の原理］
ここで、光飛行時間型(ＴＯＦ方式)の距離画像生成装置１００における距離画像生成の原理を説明する。図３は、距離画像生成の原理を説明するための図である。
【００３５】
光源部１１０から出射される変調光１１１の強度が本図のような正弦曲線を描くように変化する場合、光電変換部１２０への入射光１１２の強度も同様に正弦曲線を描くよう変化する。このとき、変調光１１１と入射光１１２とには、光が対象物まで往復する飛行時間による位相の遅延(位相差φ)が生じる。
【００３６】
光の速度ｃは既知であるため、この位相差φと変調周波数ｆとを用い、対象物１１３までの計算距離値Ｄは、以下の式(１)で算出される。
【数１】
2015172551.tif 000003
【００３７】
従って、位相差φがわかれば、計算距離値Ｄは求めることができる。本実施形態では、変調光の１周期Ｔｐを４等分し、それぞれの期間に電荷量を、それぞれ、４つの電荷蓄積部１５０に蓄積する。
【００３８】
変調光１１１と入射光１１２との位相差φは、変調光１１１の１周期を４等分した各期間をＴｑ(Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４)とし、それぞれの期間に蓄積される電荷量をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とすると、以下の式(２)で表される。
【数２】
2015172551.tif 000004
なお、１周期Ｔｐを４等分した各期間Ｔｑ(Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４)は、例えば、０度から９０度の間、９０度から１８０度の間、１８０度から２７０度の間、２７０度から０度の間とする。
【００３９】
距離画像生成部１７０は、上述の電荷蓄積時間Ｔｆ間隔で蓄積された各電荷量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を用い、画素毎に、式(２)に従って位相差φを求める。そして、求めた位相差φを用いて、式(１)に従って、対象物１１３までの計算距離値Ｄを求める。
【００４０】
［距離誤差］
次に、光源部１１０とセンサ１６０とが空間上同一位置にない場合、距離誤差が発生する理由を説明する。図４(ａ)に、センサ１６０と光源部１１０とが空間上同一位置に配置される場合を、図４(ｂ)に、センサ１６０と光源部１１０とが空間上、異なる位置に配置される場合を示す。
【００４１】
ＴＯＦ方式では、式(１)に示すように、光源部１１０から変調光１１１が出射され、物体１１３に反射し、センサ１６０に届くまでの、光の飛程を算出し、その半分の値を計算距離値Ｄとする。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、光源部１１０とセンサ１６０との位置が等しい場合、光源部１１０と物体１１３との間の距離Ｐと、センサ１６０と物体１１３との間の実際の距離（実距離値）ｄとは等しい。従って、光の飛程(Ｐ＋ｄ)の半分の値として算出される計算距離値Ｄと、実際のセンサ１６０と物体１１３との間の実距離値ｄとは一致する。
【００４３】
一方、図４(ｂ)に示すように、光源部１１０とセンサ１６０との位置が異なる場合、光源部１１０と物体１１３との間距離Ｐと、センサ１６０と物体１１３との間の距離ｄとは異なる。従って、光の飛程(Ｐ＋ｄ)の半分の値として算出される計算距離値Ｄと、実際のセンサ１６０と物体１１３との間の実距離値ｄとは異なる。
【００４４】
例えば、図５(ａ)に示すように、センサ１６０から図中ｚ方向に５０ｃｍ先の物体１１３を測定する際、光源部１１０がセンサ１６０から水平方向（ｘ方向）に１ｍ離れていれば、計算距離値Ｄは約７５ｃｍとなり、実距離値５０ｃｍとの間で２５ｃｍもの誤差が生じる。また、図５（ｂ）に示すように、光源部１１０がセンサ１６０から鉛直方向（ｙ方向）に−５ｍ離れていれば、計算距離値Ｄは約２．７５ｍとなり２．２５ｍの誤差が生じる。このようにｍオーダでセンサ１６０と光源部１１０とが離れていると、計算距離値Ｄには、数１０ｃｍ〜数ｍオーダの誤差が生じる。
【００４５】
このように、センサ１６０と光源部１１０とが、空間上、異なる位置にあると、距離誤差が発生する。そして、両者間が離れれば離れるほど距離誤差は大きくなる。従って、センサ１６０と光源部１１０とは、近傍に配置する必要があり、距離画像生成装置１００の構造上の大きな制約となっている。
【００４６】
本実施形態では、光源部１１０とセンサ１６０との位置の関係、カメラ画角といった既知情報と式(１)で得られる計算距離値Ｄとを用い、図４(ｂ)のように、光源部１１０とセンサ１６０とが異なる位置にある場合であっても、正確な距離値を算出する。
【００４７】
［距離画像生成部］
これを実現するため、本実施形態の距離画像生成部１７０は、図１に示すように、距離値算出部１７１と、補正値データベース（補正値ＤＢ）１７２と、距離値補正部１７３と、を備える。
【００４８】
距離値算出部１７１は、複数の電荷蓄積部１５０に蓄積された電荷に演算処理を施し、画素毎の計算距離値Ｄを得る。計算距離値Ｄは、１フレーム時間Ｔｆ毎に、上記式(１)を用いて算出する。
【００４９】
補正値データベース１７２は、光源部１１０のセンサ１６０に対する位置に応じた補正情報を保持する。補正情報は、センサ１６０の画素毎に保持する。
【００５０】
距離値補正部１７３は、画素毎の計算距離値Ｄを当該画素の補正情報を用いて補正し、画素毎の距離値を得る。
【００５１】
［計算距離値補正の原理］
次に、計算距離値Ｄの補正手法の原理を説明する。ここでは、使用するセンサ１６０の撮像素子(以下、画素と呼ぶ)が、ｍ列、ｎ行で配置(ｍ×ｎ画素)されているものとする（ｍ、ｎは１以上の整数）。また、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、センサ１６０のセンサ面（受光面）をｘｙ平面とし、センサ面鉛直方向をｚ軸とし、センサ１６０のセンサ中心を原点とする座標系で考える。
【００５２】
センサ１６０は、ｚ軸に沿う方向を０°とし、＋ｘ軸方向に＋θｈ/２、−ｘ軸方向に−θｈ/２の水平画角θｈ、＋ｙ軸方向に＋θｖ/２、−ｙ軸方向に−θｖ/２の垂直画角θｖを持つものとする。また、画素位置はセンサ左上を(０，０)とする。センサ１６０の１画素あたりの画角（視野角）は、水平方向がθｈ/ｍ、垂直方向がθｖ/ｎとなる。以下、センサ全体の画角と区別するため、画素毎の画角を、画素画角と呼ぶ。
【００５３】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、位置(Ｍ，Ｎ)の画素(以下、画素(Ｍ，Ｎ)；Ｍ，Ｎは、それぞれ、１≦Ｍ≦ｍ、１≦Ｎ≦ｎを満たす整数)の画素画角中央方向を、水平方向θｘ、垂直方向θｙとする。θｘおよびθｙは、水平画角θｈと垂直画角θｖとを用いて、以下の式(３)、式(４)のように表される。
θｘ＝(Ｍ−ｍ/２)＊θｈ/ｍ  ・・・(３)
θｙ＝(Ｎ−ｎ/２)＊θｖ/ｎ  ・・・(４)
【００５４】
ここで、ｍ×ｎ画素のうち、画素(Ｍ，Ｎ)の画素画角中央方向にある物体１１３の位置(座標)をＲ(Ｓ，Ｔ，Ｕ)とする。図７（ａ）に示すように、θｙは、センサ１６０（原点）と物体１１３とを結ぶ線分が、ｘｚ平面と成す角度である。また、θｘは、Ｒからｘｚ平面に降ろした垂線の交点Ｖ（Ｓ，０，Ｕ）と、センサ１６０（原点）とを結ぶ線分がｚ軸と成す角度である。以下、θｘ、θｙを、画素（Ｍ，Ｎ）の画素画角中央方向の、それぞれ、水平方向の傾き、垂直方向の傾きと呼ぶ。
【００５５】
このとき、座標値Ｔ，Ｕは、Ｓ、θｘおよびθｙを用い、以下の式(５)ように表される。
Ｓ＝Ｓ
Ｔ＝Ｓ＊ｔａｎθｙ/ｓｉｎθｘ  ・・・(５)
Ｕ＝Ｓ/ｔａｎθｘ
【００５６】
ここで、光源部１１０の座標をＱ(Ａ，Ｂ，Ｃ)とすると、原点（センサ１６０）ＯからＱ（光源１１０）に向かうベクトル（ベクトルＱ）と、原点（センサ１６０）ＯからＲ（物体）までのベクトル（ベクトルＲ）とのなす角度Ψは、以下の式(６)で表される。
cosΨ=Q*R/(|Q|*|R|)より、
cosΨ=(A+B/tanθx+C*tanθy/sinθx)/√{(A2+B2+C2)*(1+tan2θy/sin2θx+1/tan2θx)}
・・・（６）
【００５７】
図７（ｂ）に示すように、原点Ｏ（センサ１６０の位置）、座標Ｑ（光源部１１０の位置）、座標Ｒ（物体１１３の位）からなる三角形において、原点Ｏと座標Ｑとの距離をＬ、座標Ｑと座標Ｒとの距離をＰ、座標Ｒと原点Ｏとの距離（実距離値）をｄとし、式（１）によって算出される計算距離値をＤとする。また、ＯＲを結ぶ線分と、ＲＱとを結ぶ線分との成す角をθηとする。
【００５８】
これらの間には以下の関係式（７）、式（８）、式（９）が成り立つ。
ｄ＋Ｐ＝２Ｄ  ・・・（７）
ＬｓｉｎΨ＝Ｐｓｉｎθη  ・・・（８）
ＬｃｏｓΨ＋Ｐｃｏｓθη＝ｄ  ・・・（９）
センサ１６０（原点Ｏ）と物体１１３（座標Ｒ）との間の、実際の距離ｄは、ＬとＤとΨとを用いて、以下の式（１０）で表される。
ｄ＝(Ｌ２−（２Ｄ）２)/(２ＬｃｏｓΨ−４Ｄ)  ・・・（１０）
【００５９】
式（１０）に従って、センサ１６０と光源部１１０との距離Ｌ、式（１）によって算出される計算距離値Ｄ、角度Ψとを用い、センサ１６０と物体１１３との間の距離（実距離値）ｄが算出される。
【００６０】
［補正値データベース］
補正値データベース１７２は、画素毎に、上記Ψを特定する情報を保持する。本実施形態では、図８に示すように、各画素位置特定する情報（画素位置）２１０に対応づけて、補正情報２２０としてｃｏｓΨの値を保持する。ｃｏｓΨの値は、図７（ｂ）に示すように、センサ１６０から光源部に向かう方向（ベクトル）と、各画素の画素画角中央方向とが成す角度で定まる値である。この補正値データベース１７２は、予め生成され、距離画像生成装置１００が備える記憶装置またはメモリ上に構築される。
【００６１】
例えば、１２８×１２８画素のセンサ１６０の場合、補正値データベース１７２は、１６３８４の画素位置情報と、それに対応したｃｏｓΨの値とを保存する容量以上の記憶装置（またはメモリ）上に構築される。
【００６２】
ｃｏｓΨは、センサ１６０と光源部１１０との位置関係、水平画角θｈ、垂直画角θｖとを用い、上記式（３）〜式（６）により算出される。距離画像生成装置１００を製造した際、あるいは、設置した際にｃｏｓΨを算出し、補正値データベース１７２を作成することが望ましい。
【００６３】
［距離値補正処理］
次に、距離値補正部１７３による計算距離値Ｄの補正について説明する。補正後の実距離値ｄは、上述のように、補正値データベース１７２に格納されている補正情報（ｃｏｓΨ）の値を用い、上記式（１０）により得られる。
【００６４】
距離値補正部１７３は、距離値算出部１７１が算出した計算距離値Ｄと、補正情報（ｃｏｓΨ）と、センサ１６０と光源部１１０との間の距離Ｌとを用い、上記式（１０）に従って、計算距離値Ｄを補正し、実距離値ｄを得る。補正は、画素毎に、全画素について行う。
【００６５】
最終的に、距離画像生成部１７０は、得られた各画素の実距離値ｄを画素値とし、距離画像とする。
【００６６】
［距離画像生成処理の流れ］
以下、本実施形態の距離画像生成装置１００による距離画像生成処理の流れを説明する。図９は、本実施形態の距離画像生成処理の処理フローである。なお、補正値データベース１７２は、予め作成されているものとする。
【００６７】
ユーザから撮像開始の指示を受け取ると、制御部１４０は、変調信号とゲート信号との送信を開始する（ステップＳ１１０１）。変調信号およびゲート信号は、それぞれ、光源部１１０および電荷振分部１３０に送られる。両信号は同期させて生成され、送信される。
【００６８】
光源部１１０および電荷振分部１３０は、それぞれ、変調信号およびゲート信号に従って動作する（ステップＳ１１０２）。具体的には、変調信号を受け、光源部１１０はその変調信号により変調された変調光１１１を対象空間に照射する。照射された変調光１１１は物体１１３によって反射される。センサ１６０は、その反射光を含む入射光１１２を受光し、電荷に変換し、電荷振分部１３０に送信する。また、ゲート信号を受け、電荷振分部１３０はそのゲート信号に応じて各電荷蓄積部１５０へ電荷を振り分ける。
【００６９】
予め定めた電荷蓄積時間Ｔｆが経過すると（ステップＳ１１０３）、距離値算出部１７１は、各電荷蓄積部１５０に蓄積された電荷を用い、上記式（１）により、各画素の計算距離値Ｄを算出する（ステップＳ１１０４）。
【００７０】
距離値補正部１７３は、各画素について、補正値データベース１７２の補正情報（ｃｏｓΨ）を用い、計算距離値Ｄを上記式（１０）に従って補正し、距離値ｄを得る（ステップＳ１１０５）。
【００７１】
制御部１４０は、ステップＳ１１０２からステップＳ１１０５の処理を、ユーザから終了の指示を受け付けるまで繰り返し（ステップＳ１１０６）、終了の指示を受け付けると、距離画像生成処理を終了する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態の距離画像生成装置１００は、対象空間に変調した変調光を照射する光源を備える光源部１１０と、前記光源部１１０から照射され、前記対象空間内の対象物１１３の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子１２０、前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部１５０、および、前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子１２０により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部１５０に振り分ける電荷振分部１３０を、複数の画素についてそれぞれ備えるセンサ部１６０と、前記複数の電荷蓄積部１５０に蓄積された電荷を用いて画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部１７０と、を備え、前記距離画像生成部１７０は、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に演算処理を施し、前記画素毎の計算距離値を得る距離値算出部１７１と、前記光源の前記センサ部１６０に対する位置に応じた補正情報を、前記画素毎に保持する補正値データベース１７２と、前記画素毎の計算距離値を当該画素の前記補正情報を用いて補正し、前記画素毎の距離値を得る距離値補正部１７３と、を備える。
前記補正情報は、前記センサ部１６０から前記光源に向かう方向と、前記光電変換素子の画角中央方向とがなす角度で特定される情報であってもよい。
【００７３】
このように、本実施形態によれば、光源部１１０のセンサ１６０に対する位置に応じて計算距離値Ｄを補正する。このため、光源部１１０とセンサ１６０とが離れていても、両者間の位置関係さえわかっていれば、正確な距離値を算出することができる。従って、光源部１１０を、センサ１６０から大きく離れた位置で駆動させた場合であっても、正確な距離値を得ることができる。
【００７４】
このため、本実施形態によれば、例えば、光飛行時間型距離画像センサを用いる距離画像生成装置１００において、光源部１１０とセンサ１６０とを分割配置できる。
【００７５】
例えば、距離画像生成装置１００を自動車に搭載する場合、図１０（ａ）に示すように、センサ１６０をフロントガラス部に設置し、光源部１１０をヘッドライト内に設置するといった配置が可能となる。このとき、制御部１４０および距離画像生成部１７０など距離画像生成装置１００のその他の構成は車体内に設置してもよい。
【００７６】
また、図１０（ｂ）に示すように、屋内監視などで室内に配置する場合、センサ１６０を含む距離画像生成装置１００本体を一隅に設置し、センサ１６０の正面以外の他の隅に光源部１１０を設置するといった配置ができる。これにより、装置を増やすことなく、光量不足により十分な距離精度を得られない箇所を低減することができる。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、光源部１１０とセンサ１６０との位置関係に依存せず、正確な距離値を算出できるとともに、製品構造上のフレキシビリティを大幅に向上させることができる。すなわち、本実施形態によれば、光飛行時間型距離画像センサを用いる距離画像生成装置において、距離値算出精度を低下させることなく装置構造上の制約を低減でき、フレキシビリティの高い距離画像生成装置１００を提供できる。
【００７８】
＜変形例その１＞
なお、上記実施形態では、補正値データベース１７２は、予め生成され、保持される場合を例にあげて説明したが、これに限定されない。例えば、画角は、距離画像生成装置１００のレンズの交換等により、使用開始後に変化することがある。また、光源部１１０の位置を移動させることもある。
【００７９】
このため、図１１に示すように、補正値データベース作成部（補正値ＤＢ作成部）１７４を備え、補正情報（ｃｏｓΨ）を所望のタイミングで算出できるよう構成してもよい。これにより、距離画像生成装置１００の製造後、所望のタイミングで補正値データベース１７２内のｃｏｓΨの値を更新できる。
【００８０】
この場合、補正値データベース作成部１７４は、上記式（３）〜式（６）に従って、最新の画角情報、最新の光源部１１０の位置情報を用い、各画素の補正情報（ｃｏｓΨ）を算出し、既存の補正値データベース１７２を更新する。
【００８１】
＜変形例その２＞
また、上記実施形態では、光源部１１０とセンサ１６０との位置関係は既知としているが、これに限定されない。両者の位置関係が不明な場合であっても、本実施形態は可能である。
【００８２】
この場合、上記変形例その１と同様に、距離画像生成部１７０は、補正値データベース作成部１７４を備える。そして、この補正値データベース作成部１７４は、補正情報ｃｏｓΨの算出に先立ち、光源部１１０の、センサ１６０に対する位置情報を算出する。位置情報は、距離が既知の物体の計算距離値を用い、算出する。
【００８３】
補正値データベース作成部１７４は、センサ１６０からの距離が既知の物体１１３を測定し、計算距離値Ｄを得る。そして、計算距離値Ｄを用いて光源部１１０の位置情報を算出する。その後は、上記同様、光源部１１０の位置情報を用い、補正情報ｃｏｓΨを算出する。
【００８４】
[位置情報算出の原理］
計算距離値Ｄからセンサ１６０に対する光源部１１０の位置情報の算出手法を説明する。ここでは、センサ１６０の位置を原点とした場合の、上記座標系における光源部１１０の座標Ｑを位置情報として算出する。
【００８５】
この場合の計測対象の物体１１３の、センサ１６０からの実距離値をｄ１とする。画素画角中央方向の、水平方向の傾きがθｘ、垂直方向の傾きがθｙである画素（Ｍ，Ｎ）に写る物体１１３の座標Ｒは、このθｘおよびθｙを用いて、以下のように表される。
R(d1cosθysinθx,d1cosθycosθx,d1sinθy)
【００８６】
従って、画素画角中央方向の、水平方向の傾きおよび垂直方向の傾きが、それぞれ、(θｘ１，θｙ１)、(θｘ２，θｙ２)、(θｘ３，θｙ３)、(θｘ４，θｙ４)である４つの画素に写る物体１１３の座標（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）は、それぞれ、以下のように表される。
R1(d1cosθy1sinθx1,d1cosθy1cosθx1,d1sinθy1)
R2(d1cosθy2sinθx2,d1cosθy2cosθx2,d1sinθy2)
R3(d1cosθy3sinθx3,d1cosθy3cosθx3,d1sinθy3)
R4(d1cosθy4sinθx4,d1cosθy4cosθx4,d1sinθy4)
【００８７】
式（１）により算出される各画素の計算距離値をそれぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とすると、４つの座標（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）位置それぞれから光源部１１０までの距離（Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）は、式（７）より、以下の式（１１−１）、式（１１−２）、式（１１−３）、式（１１−４）で表される。
Ｐ１＝２Ｄ１−ｄ１  ・・・（１１−１）
Ｐ２＝２Ｄ２−ｄ１  ・・・（１１−２）
Ｐ３＝２Ｄ３−ｄ１  ・・・（１１−３）
Ｐ４＝２Ｄ４−ｄ１  ・・・（１１−４）
【００８８】
上記４つの座標（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）のうち、任意の３つの座標位置を中心とし、半径が、対応する上記距離（Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）となる球の交点が光源部１１０の位置である。
【００８９】
光源部１１０の座標をＱ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とし、各球の半径をそれぞれｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４とすると、以下の４つの式（１２−１）、式（１２−２）、式（１２−３）、式（１２−４）、のいずれか３つからなる連立法的式を解くことにより得られる。
(X-x1)2+(Y-y1)2+(Z-z1)2=r12  ・・・式（１２−１）
(X-x2)2+(Y-y2)2+(Z-z2)2=r22  ・・・式（１２−２）
(X-x3)2+(Y-y3)2+(Z-z3)2=r32  ・・・式（１２−３）
(X-x4)2+(Y-y4)2+(Z-z4)2=r42  ・・・式（１２−４）
ここで、
x1=d1cosθy1sinθx1,
y1=d1cosθy1cosθx1,
z1=d1sinθy1,
r1=2P1-d1,
x2=d1cosθy2sinθx2,
y2=d1cosθy2cosθx2,
z2=d1sinθy2,
r2=2P2-d1,
x3=d1cosθy3sinθx3,
y3=d1cosθy3cosθx3,
z3=d1sinθy3,
r3=2P3-d1,
x4=d1cosθy4sinθx4,
y4=d1cosθy4cosθx4,
z4=d1sinθy4,
r4=2P4-d1,
【００９０】
一例として、式（１２−１）、式（１２−２）、式（１２−３）を解くものとする。得られる解は、以下の式（１３−１）、式（１３−２）、式（１３−３）ようになる。
Z=(-A0±√(A02-A1*A2))/A1  ・・・式（１３−１）
X=B0+B1Z   ・・・式（１３−２）
Y=C0+C1Z  ・・・式（１３−３）
ここで、
A1={(y2-y1)(z3-z1)-(y3-y1)(z2-z1)}2+{(x3-x1)(z2-z1)-(x2-x1)(z3-z1)}2
+(x2-x1)(y3-y1)-(y2-y1)(x3-x1)〕/{(x2-x1)(y3-y1)-(y2-y1)(x3-x1)}
A0=B1(B0-x1)+C1(C0-y1)-z1
A2=(B0-x1)2+(C0-y1)2+z12-r12
B0={(r12-x12-y12-z12-r22+x22+y22+z22)(y3-y1)
-(r12-x12-y12-z12-r32+x32+y32+z32)(y2-y1)}
/2{(x2-x1)(y3-y1)-(y2-y1)(x3-x1)}
B1={(y2-y1)(z3-z1)-(y3-y1)(z2-z1)}/{(x2-x1)(y3-y1)-(y2-y1)(x3-x1)}
C0={(r12-x12-y12-z12-r32+x32+y32+z32)(x2-x1)
-(r12-x12-y12-z12-r22+x22+y22+z22)(x3-x1)}
/2{(x2-x1)(y3-y1)-(y2-y1)(x3-x1)}
C1={(x3-x1)(z2-z1)-(x2-x1)(z3-z1)}/{(x2-x1)(y3-y1)-(y2-y1)(x3-x1)}
【００９１】
得られた２つの解を、残りの１つの式である式（１２−４）に代入し、満たすものを光源部１１０の座標Ｑとする。
【００９２】
距離画像生成装置１００では、一般に、製造後に、一定距離の物体１１３を測定し、画素毎のばらつきをキャリブレーションする。本変形例は、このキャリブレーション操作時に行うことができる。すなわち、キャリブレーション操作時に得た物体１１３の計算距離値を用い、光源部１１０のセンサ１６０に対する位置情報を算出する。
【００９３】
本変形例は、距離画像生成装置１００において、センサ１６０と光源部１１０とが別体となっている場合に特に有用である。このような場合、使用者が利用状況に応じてセンサ１６０と光源部１１０とをそれぞれ所望の位置に配置できる。このため、よりフレキシビリティの高い、制約の少ない距離画像生成装置１００を実現できる。
【００９４】
＜＜第二の実施形態＞＞
本発明の第二の実施形態を説明する。本実施形態では、光源を複数備える。
【００９５】
本実施形態の距離画像生成装置１００ａは、基本的に第一の実施形態の距離画像生成装置１００と同様の構成を有する。ただし、本実施形態の光源部１１０は、光源１１０ａを複数備える。本実施形態の距離画像生成装置１００ａの機能ブロック図を図１２に示す。
【００９６】
なお、各光源１１０ａのうち、少なくとも１つの光源１１０ａは、センサ１６０等の他の構成要素と別体であってもよい。ただし、別体の場合であっても、制御部１４０からの変調信号を受信可能とする。
【００９７】
［制御部］
光源部１１０を複数備えるため、本実施形態の制御部１４０は、第一の実施形態とは異なる変調信号を出力する。本実施形態の制御部１４０は、複数の光源１１０ａそれぞれに、同一の信号ではあるが、送信タイミングの異なる変調信号を送信する。また、１フレーム間は同一の光源１１０ａに変調信号１１４を送信する。
【００９８】
本実施形態の変調信号１１４ａの一例を図１３に示す。ここでは、光源１１０ａを３つ備え、変調周期が１０ＭＨｚの場合を例示する。３つの光源１１０ａを、それぞれ、光源１１０ａ−１、光源１１０ａ−２、光源１１０ａ−３とする。
【００９９】
本図に示すように、光源１１０ａ−１、１１０ａ−２、１１０ａ−３という３つの光源が存在する場合、制御部１４０は、フレーム時間Ｔｆ毎に、順に各光源１１０ａに変調信号を送ることを繰り返す。すなわち、フレーム１で光源１１０ａ−１に変調信号を送り、次のフレーム２で光源１１０ａ−２に変調信号を送り、フレーム３で光源１１０ａ−３に変調信号を送り、次のフレーム４で再度光源１１０ａ−１へ変調信号を送る、といった動作を繰り返す。
【０１００】
このように、本実施形態の制御部１４０は、１フレーム時間Ｔｆ毎に、予め定めた順に各光源１１０ａに変調信号を送信する。これにより、１枚の距離画像は、同じ光源１１０ａから出射された変調光１１１の反射光を含む入射光１１２により生成される。なお、変調信号１１４ａの送信先を変更する間隔は、１フレーム時間Ｔｆに限定されない。１フレーム時間Ｔｆの整数倍の時間であればよい。
【０１０１】
また、本実施形態の制御部１４０は、各フレームにおいて、どの光源１１０ａに向けて変調信号を送信したかという情報（光源情報）を距離値補正部１７３に送信する。
【０１０２】
なお、ゲート信号、読出信号は、第一の実施形態と同様とする。制御部１４０は、変調信号、ゲート信号、読出信号および送信先情報を同期させて生成し、それぞれ送信する。
【０１０３】
［補正値データベース］
本実施形態では複数の光源１１０ａを備える。各光源１１０ａのセンサ１６０に対する位置は異なる。このため、補正値データベース１７２ｂは、図１４に示すように、光源１１０ａ毎に、各画素の補正情報（ｃｏｓΨ）を保持する。
【０１０４】
本実施形態では、補正値データベース１７２ｂは、各光源１１０ａを特定する情報（以下、光源番号と呼ぶ）２３０と、画素位置を特定する情報（画素位置）２１０とに対応づけて、補正情報ｃｏｓΨ２２０の値を保持する。本実施形態においても、補正値データベース１７２ｂは、第一の実施形態同様、予め作成され、距離画像生成装置１００ｂが備える記憶装置またはメモリ上に構築される。
【０１０５】
例えば、センサ１６０の画素数が１２８×１２８画素で、光源１１０ａを３つ備える場合、１６３８４×３の画素位置情報と、それに対応したｃｏｓΨの値とを保存する容量以上の記憶装置（またはメモリ）上に構築される。
【０１０６】
なお、ｃｏｓΨの算出法は、第一の実施形態と同様である。補正情報ｃｏｓΨは、光源１１０ａ毎に、当該光源１１０ａの、センサ１６０に対する位置情報を用い、上記式（３）〜（６）により算出される。各光源１１０ａのセンサ１６０に対する位置情報は、既知もしくは変形例その１と同様の方法で求めるものとする。
【０１０７】
［距離値補正部］
本実施形態の距離値補正部１７３は、制御部１４０からの光源情報に応じて補正値データベース１７２ｂから補正情報ｃｏｓΨを抽出し、計算距離値Ｄを補正し、距離値ｄを得る。本実施形態では、距離値補正部１７３は、補正値データベース１７２ｂにアクセスし、光源情報で特定される光源１１０ａに対応づけて保持される補正情報ｃｏｓΨを、画素毎に得る。
【０１０８】
なお、本実施形態においても距離値算出部１７１は、第一の実施形態同様、１フレーム時間Ｔｆ毎に式（１）に従って、計算距離値Ｄを算出する。
【０１０９】
なお、本実施形態の距離画像生成装置１００ａによる距離画像生成処理の流れは、基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、ステップＳ１１０１において、光源情報の送信も併せて開始する。また、ステップＳ１１０５において、距離値補正部１７３は、光源情報で特定される光源番号２３０に対応づけられた光源の、補正情報ｃｏｓΨを補正値データベース１７２ｂから抽出し、計算距離値Ｄを補正し、実距離値ｄを得る。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態の距離画像生成装置１００は、第一の実施形態と同様の構成を備え、前記光源部１１０に変調信号を送信する制御部１４０をさらに備え、前記光源部１１０は複数の光源１１０ａを備え、前記補正値データベース１７２は、前記光源１１０ａ毎に前記補正情報を保持し、前記制御部１４０は、予め定めた時間間隔で予め定めた順に各光源１１０ａに前記変調信号を送信するとともに、前記変調信号の送信ごとに送信先の前記光源１１０ａを特定する光源情報を前記距離値補正部１７３に送信し、各前記光源１１０ａは、前記変調信号に応じて前記変調光を照射し、前記距離値補正部１７３は、前記光源情報に応じた前記補正情報を用いる。
前記複数の光源１１０ａのうち、少なくとも１つの光源１１０ａは、前記センサ部１６０が収納される筐体とは別体に収容されてもよい。
【０１１１】
このように、本実施形態によれば、各光源１１０ａのセンサ１６０に対する位置に応じて計算距離値を補正する。従って、第一の実施形態同様、各光源１１０ａとセンサ１６０との位置関係さえわかっていれば、両者間が離れていても正確な距離値を得ることができる。従って、第一の実施形態同様、距離値算出精度を低下させることなく、装置構造上の制約を低減でき、フレキシビリティの高い距離画像生成装置を提供できる。
【０１１２】
また、本実施形態では、複数の光源１１０ａを備える。そして、光源１１０ａ毎に補正情報を保持する。従って、各光源１１０ａの配置位置に制約が少ない。
【０１１３】
例えば、計測対象空間において、センサ１６０近傍にしか光源１１０ａがない装置では光量不足により十分な距離精度が得られない領域（光量不足領域）がある場合、距離画像生成装置１００とは別体で設けられる１以上の光源１１０ａを、光量不足領域の近傍に配置する。これにより、光量不足領域にも十分な光量を与えることができ、光量の面からも距離精度を高めることができる。従って、光量不足領域がある場合であっても、従来のように当該領域の光量不足を補うため距離画像生成装置そのものを複数台配置する必要がなく、コストを抑えることができる。
【０１１４】
なお、本実施形態では、距離画像生成部１７０は、複数のフレームの距離値を用いて１枚の距離画像を生成してもよい。例えば、複数フレームの平均距離値を計算し、距離画像としてもよい。
【０１１５】
本実施形態では、上述のように、所定数のフレーム毎に、変調光の出射元となる光源１１０ａが異なる。このとき、センサ１６０から遠い位置に配置された光源１１０ａからの変調光１１１による入射光１１２から算出した距離値は、光量が少ないため誤差が大きくなる。このように、本実施形態では、センサ１６０に対する光源１１０ａの位置が多様であるため、フレーム毎の精度のばらつきが発生すると考えられるためである。例えば、数百もしくは数千フレームを用い、加算平均することがのぞましい。
【０１１６】
または、距離値算出の際、各フレームを作成する際に用いた光源１１０ａの位置によって、距離値に重み付けを行ってもよい。
【０１１７】
また、本実施形態においても、第一の実施形態同様、補正値データベース作成部１７４を備えるよう構成してもよい。これにより、所望のタイミングで、補正値データベース１７２を更新可能としてもよい。
【０１１８】
また、本実施形態においても、光源１１０ａの、センサ１６０に対する位置が不明の場合、第一の実施形態同様の手法で、位置が不明な光源１１０ａ毎に位置情報を算出し、補正情報を算出するよう構成してもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１００：距離画像生成装置、１００ａ：距離画像生成装置、１００ｂ：距離画像生成装置、１１０：光源部、１１０ａ：光源、１１１：変調光、１１２：入射光、１１３：物体、１１４：変調信号、１１４ａ：変調信号、１１５：ゲート信号、１２０：光電変換部、１３０：電荷振分部、１４０：制御部、１５０：電荷蓄積部、１６０：センサ、１７０：距離画像生成部、１７１：距離値算出部、１７２：補正値データベース、１７２ｂ：補正値データベース、１７３：距離値補正部、１７４：補正値データベース作成部、２１０：画素位置、２２０：補正情報、２３０：光源番号
【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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