(57)【要約】【課題】撮像素子を駆動するための回路も簡単にすることができ、ＣＰＵへの負荷を低減することができる測距装置を提供する。【解決手段】第１測距装置１０Ａは、一定間隔で同期信号Ｓａを発生する同期信号発生部２４と、強度変調された変調光１２を、同期信号Ｓａの入力に基づいて出射する発光手段１４と、同期信号Ｓａの入力に基づいて、変調光１２により照射された被検出物からの反射光１８を受光する受光手段２０と、変調光１２と反射光１８の位相差から被検出物までの距離を算出する演算手段２２と、同期信号発生部２４から受光手段２０への同期信号Ｓａの到達時間を同期信号Ｓａの発生回数に応じて変化させる同期信号制御手段６４とを有する。受光手段２０は、同期信号Ｓａの入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において反射光１８の光量をサンプリングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔で同期信号を発生する同期信号発生部と、
強度変調された変調光を、前記同期信号の入力に基づいて出射する発光手段と、
前記同期信号の入力に基づいて、前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光手段と、
前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算手段と、
前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を前記同期信号の発生回数に応じて変化させる同期信号制御手段とを有することを特徴とする測距装置。
【請求項２】
請求項１記載の測距装置において、
前記受光手段は、前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングすることを特徴とする測距装置。
【請求項３】
請求項２記載の測距装置において、
前記受光手段は、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の時間的長さを変更する露光期間変更部を有し、
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間に基づいて前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させることを特徴とする測距装置。
【請求項４】
請求項３記載の測距装置において、
変更された前記露光期間に対応した受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルが記憶されたメモリを有し、
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させることを特徴とする測距装置。
【請求項５】
請求項３記載の測距装置において、
変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算部を有し、
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算部からのタイミング情報に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させることを特徴とする測距装置。
【請求項６】
請求項２記載の測距装置において、
前記受光手段は、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更部を有し、
前記発光手段は、前記露光タイミング変更部にて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光の波長を変更する波長変更部を有し、
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間の周期に基づいて前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させることを特徴とする測距装置。
【請求項７】
請求項６記載の測距装置において、
変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光の波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルが記憶されたメモリを有し、
前記波長変更部は、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光の波長を変更し、
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させることを特徴とする測距装置。
【請求項８】
請求項６記載の測距装置において、
変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光の波長を演算する波長演算部と、
変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算部とを有し、
前記波長変更部は、前記変調光の波長を、前記波長演算部にて求められた波長に変更し、
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算部にて求められた受光開始タイミングに基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させることを特徴とする測距装置。
【請求項９】
請求項１記載の測距装置において、
少なくとも以下の処理を行うことを特徴とする測距装置。
（１）前記発光手段は、前記同期信号発生部からの前記同期信号の入力に基づく第１照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、前記同期信号発生部からの前記同期信号の入力に基づく第２照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、
（２）前記受光手段は、前記第１照射開始に基づいて前記同期信号制御手段から出力される前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第１反射光を受光し、前記第２照射開始に基づいて前記同期信号制御手段から出力される前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第２反射光を受光し、
（３）前記演算手段は、少なくとも前記第１変調光と前記第１反射光の位相差と、前記第２変調光と前記第２反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
【請求項１０】
請求項９記載の測距装置において、
前記受光手段は、前記第１照射開始に基づいて出力される前記同期信号制御手段からの前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第１反射光の光量をサンプリングし、前記第２照射開始に基づいて出力される前記同期信号制御手段からの前記同期信号の入力を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第２反射光の光量をサンプリングし、
前記演算手段は、前記第１反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第１反射光の位相差とし、前記第２反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第２反射光の位相差とすることを特徴とする測距装置。
【請求項１１】
請求項１記載の測距装置において、
前記演算手段にて算出された前記被検出物までの距離と、前記被検出物までの実測距離との差に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を補正する受光開始補正部を有することを特徴とする測距装置。
【請求項１２】
一定間隔で同期信号を発生するステップと、
強度変調された変調光を、前記同期信号の入力に基づいて出射する発光ステップと、
発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数に基づいて遅延させる同期信号制御ステップと、
前記同期信号の入力に基づいて、前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光ステップと、
前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算ステップとを有することを特徴とする測距方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の測距方法において、
前記受光ステップは、前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングすることを特徴とする測距方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の測距方法において、
前記受光ステップは、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の時間的長さを変更する露光期間変更ステップを有し、
前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間に基づいて遅延させることを特徴とする測距方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の測距方法において、
変更された前記露光期間に対応した受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルを用い、
前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記テーブルの情報に基づいて遅延させることを特徴とする測距方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の測距方法において、
変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算ステップを有し、
前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算部からのタイミング情報に基づいて遅延させることを特徴とする測距方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の測距方法において、
前記受光ステップは、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更ステップを有し、
前記発光ステップは、前記露光タイミング変更ステップにて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光の波長を変更する波長変更ステップを有し、
前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間の周期に基づいて遅延させることを特徴とする測距方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の測距方法において、
変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光の波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルを用い、
前記波長変更ステップは、前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光の波長を変更し、
前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記テーブルの情報に基づいて遅延させることを特徴とする測距方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の測距方法において、
変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光の波長を演算する波長演算ステップと、
変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算ステップとを有し、
前記波長変更ステップは、前記変調光の波長を、前記波長演算ステップにて求められた波長に変更し、
前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算ステップにて求められた受光開始タイミングに基づいて遅延させることを特徴とする測距方法。
【請求項２０】
請求項１２記載の測距方法において、
少なくとも以下の処理を行うことを特徴とする測距方法。
（１）前記発光ステップは、発生した前記同期信号の入力に基づく第１照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、発生した前記同期信号の入力に基づく第２照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、
（２）前記受光ステップは、前記第１照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第１反射光を受光し、前記第２照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第２反射光を受光し、
（３）前記演算ステップは、少なくとも前記第１変調光と前記第１反射光の位相差と、前記第２変調光と前記第２反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
【請求項２１】
請求項２０記載の測距方法において、
前記受光ステップは、前記第１照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第１反射光の光量をサンプリングし、前記第２照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第２反射光の光量をサンプリングし、
前記演算ステップは、前記第１反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第１反射光の位相差とし、前記第２反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第２反射光の位相差とすることを特徴とする測距方法。
【請求項２２】
請求項１２記載の測距方法において、
前記演算ステップにて算出された前記被検出物までの距離と、前記被検出物までの実測距離との差に基づいて、前記同期信号制御ステップでの前記同期信号の遅延時間を補正する受光開始補正ステップを有することを特徴とする測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距装置及び測距方法に関するものであり、例えば変調光により照射された被検出物からの反射光の位相の遅れを撮像素子の各画素ごとに検出して被検出物の立体構造を検出する場合に好適な測距装置及び測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検出物までの距離を測定する方法として、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式の光波測距方法が知られている。
【０００３】
この方式による装置は、図１７に示すように、例えばＬＥＤアレイで構成され、強度変調された光（変調光）を出射する光源２００と、該光源２００から出射された変調光によって照射された被検出物２０２からの反射光を受光する撮像素子２０４と、反射光を撮像素子２０４に結像させる光学系２０６とを有する。
【０００４】
光源２００から被検出物２０２に照射される変調光が例えば２０ＭＨｚの高周波で強度変調されている場合、その波長は１５ｍとなるから、光が７．５ｍの距離を往復すれば１周期の位相の遅れが生じることになる。
【０００５】
ここで、変調光に対する反射光の位相の遅れについて図１８を参照しながら説明する。
【０００６】
図１８に示すように、変調光Ｗに対して、反射光Ｒはφだけ位相遅れが生じている。この位相遅れφを検出するために、変調光Ｗの１周期に例えば４回だけ等間隔に反射光Ｒをサンプリングする。例えば変調光Ｗの位相が０°、９０°、１８０°、２７０°であるときの反射光Ｒのサンプリング値をそれぞれＡ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３とすると、位相の遅れφは次式で与えられる。
φ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ａ３−Ａ１）／（Ａ０−Ａ２）｝
【０００７】
被検出物２０２からの反射光は、光学系２０６を介して撮像素子２０４の受光面に結像される。撮像素子２０４の受光面には複数の画素（フォトダイオード）が２次元的に配列されており、各画素について上式による位相遅れφを求めることにより、被検出物２０２の立体的な構造を検出できる。
【０００８】
そして、上述の原理を利用した測距装置として、例えば特許文献１が提案されている。
【０００９】
この特許文献１に係る測距装置は、被検出物からの反射光を、撮像素子の電荷掃き出しゲート（オーバーフロードレインゲート：ＯＦＤＧ）あるいは読出しゲートの開閉の位相をずらすことによって、複数のパターンの露光期間にて受光することで測距を行う、というものである。
【００１０】
具体的に、図１９及び図２０Ａ〜図２０Ｄを参照しながら説明すると、先ず、第１フレームにおいて、同期信号Ｓａの立ち下がりに基づいて（ステップＳ１：図２０Ａ参照）、光源２００から変調光Ｗが出射され（ステップＳ２）、該変調光Ｗによって照射された被検出物２０２からの反射光Ｒが撮像素子２０４に入射される。撮像素子２０４は、図２０Ａに示すように、同期信号Ｓａの立ち下がりから時間Ｔ１だけ遅れた時点、すなわち、変調光Ｒの位相が０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が２πとなるように調整される。
【００１１】
従って、この第１フレームにおいては、変調光Ｗの位相が０°であるときの反射光Ｒの光量が光電変換されて撮像素子２０４に蓄積されることになる（ステップＳ３）。撮像素子２０４に蓄積された電荷は、次の第２フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて（ステップＳ４）、変調光の位相が０°であるときの反射光Ｒのサンプリング値Ａ０としてバッファメモリに保存される（ステップＳ５）。この段階で、光源２００からの変調光Ｗの出射が終了する（ステップＳ６）。
【００１２】
その後、次の第３フレームにおいて、同期信号Ｓａの立ち下がりに基づいて（ステップＳ７：図２０Ｂ参照）、再び光源２００から変調光Ｗが出射され（ステップＳ８）、該変調光Ｗによって照射された被検出物２０２からの反射光Ｒが撮像素子２０４に入射される。撮像素子２０４は、図２０Ｂに示すように、同期信号Ｓａの立ち下がりから時間Ｔ２（＞Ｔ１）だけ遅れた時点、すなわち、変調光Ｗの位相が９０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が２πとなるように調整される。
【００１３】
従って、この第３フレームにおいては、変調光Ｗの位相が９０°であるときの反射光Ｒの光量が光電変換されて撮像素子２０４に蓄積されることになる（ステップＳ９）。撮像素子に蓄積された電荷は、次の第４フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて（ステップＳ１０）、変調光Ｗの位相が９０°であるときの反射光Ｒのサンプリング値Ａ１としてバッファメモリに保存される（ステップＳ１１）。この段階で、光源２００からの変調光Ｗの出射が終了する（ステップＳ１２）。
【００１４】
その後、次の第５フレームにおいて、同期信号Ｓａの立ち下がりに基づいて（ステップＳ１３：図２０Ｃ参照）、再び光源２００から変調光Ｗが出射され（ステップＳ１４）、該変調光Ｗによって照射された被検出物２０２からの反射光Ｒが撮像素子２０４に入射される。撮像素子２０４は、図２０Ｃに示すように、同期信号Ｓａの立ち下がりから時間Ｔ３（＞Ｔ２）だけ遅れた時点、すなわち、変調光Ｗの位相が１８０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が２πとなるように調整される。
【００１５】
従って、この第５フレームにおいては、変調光Ｗの位相が１８０°であるときの反射光Ｒの光量が光電変換されて撮像素子２０４に蓄積されることになる（ステップＳ１５）。撮像素子２０４に蓄積された電荷は、次の第６フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて（ステップＳ１６）、変調光Ｗの位相が１８０°であるときの反射光Ｒのサンプリング値Ａ２としてバッファメモリに保存される（ステップＳ１７）。この段階で、光源２００からの変調光Ｗの出射が終了する（ステップＳ１８）。
【００１６】
その後、次の第７フレームにおいて、同期信号Ｓａの立ち下がりに基づいて（ステップＳ１９：図２０Ｄ参照）、再び光源２００から変調光Ｗが出射され（ステップＳ２０）、該変調光Ｗによって照射された被検出物２０２からの反射光Ｒが撮像素子２０４に入射される。撮像素子２０４は、図２０Ｄに示すように、同期信号Ｓａの立ち下がりから時間Ｔ４（＞Ｔ３）だけ遅れた時点、すなわち、変調光Ｗの位相が２７０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が２πとなるように調整される。
【００１７】
従って、この第７フレームにおいては、変調光Ｗの位相が２７０°であるときの反射光Ｒの光量が光電変換されて撮像素子２０４に蓄積されることになる（ステップＳ２１）。撮像素子２０４に蓄積された電荷は、次の第８フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて（ステップＳ２２）、変調光の位相が２７０°であるときの反射光Ｒのサンプリング値Ａ３としてバッファメモリに保存される（ステップＳ２３）。この段階で、光源２００からの変調光Ｗの出射が終了する（ステップＳ２４）。
【００１８】
そして、バッファメモリ内のサンプリング値Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３に基づいて、反射光Ｒの位相遅れφが求められ、さらに、この位相遅れφに基づいて被検出物２０２までの距離が求められる（ステップＳ２５）。
【００１９】
【特許文献１】特許３７５８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、上述した測距装置は、同期信号Ｓａの立ち下がりから最初の露光期間Ｔｒ（中心位置）までの時間をフレームによって変化させる必要があるため（Ｔ１〜Ｔ４）、撮像素子２０４を駆動するための回路が複雑になり、ＣＰＵに負担がかかるという問題がある。
【００２１】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、撮像素子を駆動するための回路を簡単にすることができ、ＣＰＵへの負荷を低減することができる測距装置及び測距方法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】
【００２２】
第１の本発明に係る測距装置は、一定間隔で同期信号を発生する同期信号発生部と、強度変調された変調光を、前記同期信号の入力に基づいて出射する発光手段と、前記同期信号の入力に基づいて、前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光手段と、前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算手段と、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を前記同期信号の発生回数に応じて変化させる同期信号制御手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
これにより、受光手段への同期信号の入力タイミングから受光開始時点までの時間を変化させる必要がないため、撮像素子を駆動するための回路を簡単にすることができ、ＣＰＵへの負荷を低減することができる。
【００２４】
そして、第１の本発明において、前記受光手段は、前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングするようにしてもよい。
【００２５】
また、第１の本発明において、前記受光手段は、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の時間的長さを変更する露光期間変更部を有し、前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間に基づいて前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしてもよい。
【００２６】
被検出物や背景が明るく、受光手段にて受光した信号が飽和状態になってしまうような場合は、使用者の操作入力、オートアイリス、撮像素子の電子シャッタ等で露光期間の幅が変更される場合がある。つまり、外部からの制御信号に基づいて露光期間の幅が変更される場合がある。このような場合、通常は、露光期間の中心位置を変化させずに、露光期間の幅を変化させるようにしている。そのため、露光期間の開始時点が変化し、それに応じて、撮像素子に対する駆動信号の印加タイミング等も変えなければならず、キャリブレーションが必要になるという問題がある。
【００２７】
しかし、第１の本発明における前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間に基づいて前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしているため、各露光期間の幅が変化しても、各露光期間の中心位置を変化させる必要がない。従って、上述のようなキャリブレーションは不要となる。
【００２８】
この場合、変更された前記露光期間に対応した受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルが記憶されたメモリを有し、前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしてもよい。これにより、同期信号制御手段は、前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させる際に、テーブルを参照して前記到達時間を変化させることができることから、処理時間の短縮を図ることができる。
【００２９】
もちろん、変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算部を有し、前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算部からのタイミング情報に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしてもよい。この場合、前記テーブルを格納するためのメモリやメモリ領域を設ける必要がない。
【００３０】
また、第１の本発明において、前記受光手段は、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更部を有し、前記発光手段は、前記露光タイミング変更部にて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光の波長を変更する波長変更部を有し、前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間の周期に基づいて前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしてもよい。
【００３１】
被検出物までの距離が遠い場合においては、演算された距離が無効な値を示すことがあり、このような場合、ＣＰＵからの制御信号や使用者の操作入力に従って変調光の波長が変更される場合がある。つまり、外部からの制御信号に基づいて変調光の波長が変更される場合がある。このような場合、通常は、変調光の変更された波長に合わせて露光期間の中心位置を決定することになるが、予め設定された露光期間の周期に対して整数レベルの変化（整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍）であれば、簡単であるが、実数レベルでの変化ともなると、専用のキャリブレーションが必要になるという問題がある。
【００３２】
しかし、第１の本発明における波長変更部は、上述した外部からの制御信号に基づいて前記複数の変調光の波長を変更し、露光タイミング変更部は、上述した外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更し、前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間の周期に基づいて前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしたので、露光期間の周期に合わせて、変調光の波長を設定することができるため、予め設定された露光期間の周期に対して整数レベル（整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍）で露光タイミングを変化させることができ、回路構成を簡単にすることができる。
【００３３】
この場合、変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光の波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルが記憶されたメモリを有し、前記波長変更部は、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光の波長を変更し、前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしてもよい。
【００３４】
これにより、波長変更部は、変更された前記露光期間に基づいて前記複数の変調光の各波長を変更する際に、テーブルを参照して各波長を変更し、同期信号制御手段は、前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させる際に、テーブルを参照して前記到達時間を変化させることができることから、処理時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
もちろん、変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光の波長を演算する波長演算部と、変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算部とを有し、前記波長変更部は、前記変調光の波長を、前記波長演算部にて求められた波長に変更し、前記同期信号制御手段は、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算部にて求められた受光開始タイミングに基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を変化させるようにしてもよい。この場合、前記テーブルを格納するためのメモリやメモリ領域を設ける必要がない。
【００３６】
また、第１の本発明において、少なくとも以下の処理を行うように構成してもよい。すなわち、
（１）前記発光手段は、前記同期信号発生部からの前記同期信号の入力に基づく第１照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、前記同期信号発生部からの前記同期信号の入力に基づく第２照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、
（２）前記受光手段は、前記第１照射開始に基づいて前記同期信号制御手段から出力される前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第１反射光を受光し、前記第２照射開始に基づいて前記同期信号制御手段から出力される前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第２反射光を受光し、
（３）前記演算手段は、少なくとも前記第１変調光と前記第１反射光の位相差と、前記第２変調光と前記第２反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
【００３７】
この場合、前記受光手段は、前記第１照射開始に基づいて出力される前記同期信号制御手段からの前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第１反射光の光量をサンプリングし、前記第２照射開始に基づいて出力される前記同期信号制御手段からの前記同期信号の入力を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第２反射光の光量をサンプリングし、前記演算手段は、前記第１反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第１反射光の位相差とし、前記第２反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第２反射光の位相差としてもよい。
【００３８】
また、第１の本発明において、前記演算手段にて算出された前記被検出物までの距離と、前記被検出物までの実測距離との差に基づいて、前記同期信号発生部から前記受光手段への前記同期信号の到達時間を補正する受光開始補正部を有するようにしてもよい。この場合、被検出物までの距離の誤測定を補正できるため、精度よく、且つ、安定に測距することができる。
【００３９】
次に、第２の本発明に係る測距方法は、一定間隔で同期信号を発生するステップと、強度変調された変調光を、前記同期信号の入力に基づいて出射する発光ステップと、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数に基づいて遅延させる同期信号制御ステップと、前記同期信号の入力に基づいて、前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光ステップと、前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算ステップとを有することを特徴とする。
【００４０】
これにより、受光手段への同期信号の入力タイミングから受光開始時点までの時間を変化させる必要がないため、撮像素子を駆動するための回路を簡単にすることができ、ＣＰＵへの負荷を低減することができる。
【００４１】
そして、第２の本発明において、前記受光ステップは、前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングするようにしてもよい。
【００４２】
また、第２の本発明において、前記受光ステップは、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の時間的長さを変更する露光期間変更ステップを有し、前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間に基づいて遅延させるようにしてもよい。この場合、変更された前記露光期間に対応した受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルを用い、前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記テーブルの情報に基づいて遅延させるようにしてもよい。あるいは、変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算ステップを有し、前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算部からのタイミング情報に基づいて遅延させるようにしてもよい。
【００４３】
また、第２の本発明において、前記受光ステップは、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更ステップを有し、前記発光ステップは、前記露光タイミング変更ステップにて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光の波長を変更する波長変更ステップを有し、前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、変更された前記露光期間の周期に基づいて遅延させるようにしてもよい。この場合、変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光の波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルを用い、前記波長変更ステップは、前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光の波長を変更し、前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記テーブルの情報に基づいて遅延させるようにしてもよい。あるいは、変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光の波長を演算する波長演算ステップと、変更された前記露光期間に基づいて、受光開始タイミングを演算するタイミング演算ステップとを有し、前記波長変更ステップは、前記変調光の波長を、前記波長演算ステップにて求められた波長に変更し、前記同期信号制御ステップは、発生した前記同期信号を、前記同期信号の発生回数と、前記タイミング演算ステップにて求められた受光開始タイミングに基づいて遅延させるようにしてもよい。
【００４４】
また、第２の本発明において、少なくとも以下の処理を行うようにしてもよい。すなわち、
（１）前記発光ステップは、発生した前記同期信号の入力に基づく第１照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、発生した前記同期信号の入力に基づく第２照射開始から所定期間にわたって変調光を出射し、
（２）前記受光ステップは、前記第１照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第１反射光を受光し、前記第２照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第２反射光を受光し、
（３）前記演算ステップは、少なくとも前記第１変調光と前記第１反射光の位相差と、前記第２変調光と前記第２反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
【００４５】
この場合、前記受光ステップは、前記第１照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第１反射光の光量をサンプリングし、前記第２照射開始に基づく前記同期信号制御ステップからの前記同期信号の入力を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第２反射光の光量をサンプリングし、前記演算ステップは、前記第１反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第１反射光の位相差とし、前記第２反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第２反射光の位相差としてもよい。
【００４６】
また、第２の本発明において、前記演算ステップにて算出された前記被検出物までの距離と、前記被検出物までの実測距離との差に基づいて、前記同期信号制御ステップでの前記同期信号の遅延時間を補正する受光開始補正ステップを有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４７】
以上説明したように、本発明に係る測距装置及び測距方法によれば、撮像素子を駆動するための回路も簡単にすることができ、ＣＰＵへの負荷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明に係る測距装置及び測距方法の実施の形態例を図１〜図１６を参照しながら説明する。
【００４９】
先ず、第１の実施の形態に係る測距装置（以下、単に第１測距装置１０Ａと記す）は、図１に示すように、強度変調された変調光１２を出射する発光手段１４と、変調光１２により照射された被検出物１６からの反射光１８を受光する受光手段２０と、変調光１２と反射光１８の位相差から被検出物１６までの距離を算出する演算手段２２と、発光開始を示す同期信号Ｓａを発生する同期信号発生部２４とを有する。
【００５０】
発光手段１４は、発光部２６と、該発光部２６から出射される光を強度変調して変調光１２として出射させる発光制御部２８とを有する。変調光１２は、同期信号Ｓａの例えば立ち下がり時点ｔ０を基準時として照射開始されるようになっている。
【００５１】
発光部２６は、複数のＬＥＤが配列されて構成されている。発光制御部２８は、同期信号発生部２４からの同期信号Ｓａの入力に基づいて、発光部２６を制御して、例えば発光部２６から出射される光を例えば発光強度がサイン曲線に沿って強度変調された変調光１２として出射させる。
【００５２】
受光手段２０は、撮像素子３０と、反射光１８を撮像素子３０の受光面に結像させる光学系３２と、撮像素子３０を駆動するための撮像素子制御部３４と、撮像素子３０からの撮像信号Ｓｂをアナログの画像信号Ｓｃに信号処理するアナログ信号処理部３６と、画像信号Ｓｃをデジタル変換して画像データＤｃにするＡ／Ｄ変換部３８と、画像データＤｃが保存されるバッファメモリ４０とを有する。
【００５３】
撮像素子３０は、図２に示すように、受光部４２と、該受光部４２に隣接して設けられた水平転送路４４とを有する。受光部４２は、入射光量に応じた量の電荷に光電変換する画素４６（フォトダイオード）が多数マトリクス状に配され、さらにこれら多数の画素４６のうち、列方向に配列された画素４６に対して共通とされた垂直転送路４８が多数本、行方向に配列されている。水平転送路４４は、多数本の垂直転送路４８に対して共通とされている。
【００５４】
ここで、画素４６から電荷を読み出す手順、例えば映像出力で用いられるフレームの概念に基づいて電荷の読出し手順を説明すると、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、例えば第１フレームにおいて、各画素４６は、反射光１８を受けて電荷を発生し、蓄積していく（露光）。このとき、第１フレーム全体にわたって露光するのではなく、必要なタイミングに露光期間を設定し、各露光期間において露光を行う。この露光期間は、撮像素子制御部３４からの制御信号に基づいて撮像素子３０に設置された電気光学シャッタあるいはＣＣＤ電子シャッタを駆動することで設定される。なお、各画素４６に隣接してオーバーフロードレイン領域５０が形成され、排出用電極５２に所定電圧を印加することで、オーバーフロードレイン領域５０の電位ポテンシャルが下がり、画素に蓄積されていた電荷を排出することができるようになっている。
【００５５】
そして、次の第２フレームにおいて電荷転送を行う。具体的には、第２フレームの例えば垂直ブランキング期間において、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、垂直転送路４８の１パケット分に対応する垂直転送用電極５４に所定電圧を印加することによって、該パケットの電位ポテンシャルが画素４６の電位ポテンシャルよりも下がる。これにより、画素４６に蓄積されていた電荷は垂直転送路４８側に流れ込むこととなる。その後、電位ポテンシャルを元に戻し、水平ブランキング期間において、垂直転送用電極５４に転送時電圧を印加することによって、図２に示すように、電荷を水平転送路４４に向けて転送する。水平転送路４４に電荷が転送されると、水平走査期間において、水平転送用電極に転送時電圧が印加されることによって、電荷が出力部５６に向けて転送される。そして、出力部５６において、シリーズに電荷の量に応じた電圧信号に変換されて撮像信号Ｓｂとして出力されることになる。
【００５６】
第２フレームにおける水平ブランキング期間及び水平走査期間が順次繰り返されることによって、各画素４６に蓄積されていた電荷が順次垂直転送路４８及び水平転送路４４を介して出力部５６にシリーズに転送され、撮像信号Ｓｂとして出力されることになる。
【００５７】
上述した第２フレームにおいては、各画素４６での露光を停止するようにしてもよいし、露光を行うようにしてもよい。
【００５８】
撮像素子３０からの撮像信号Ｓｂは、アナログ信号処理部３６においてアナログの画像信号Ｓｃに信号処理される。画像信号Ｓｃは、Ａ／Ｄ変換部３８にてデジタル変換されて画像データＤｃとされる。この画像データＤｃは、反射光１８を必要なタイミング（露光期間）でサンプリングしたサンプリング値が各画素４６に対応して配列されたデータ構造を有する。
【００５９】
そして、バッファメモリ４０には、上述したＴＯＦ方式に従って４種類の画像データＤｃ（第１画像データＤｃ１〜第４画像データＤｃ４）が保存される。第１画像データＤｃ１は、変調光１２の位相が例えば０°であるタイミングで反射光１８をサンプリングした際のサンプリング値が各画素４６に対応して配列されたデータ構造を有する。同様に、第２画像データＤｃ２、第３画像データＤｃ３、第４画像データＤｃ４は、それぞれ変調光１２の位相が例えば９０°、１８０°、２７０°であるタイミングで反射光１８をサンプリングした際のサンプリング値が各画素４６に対応して配列されたデータ構造を有する。
【００６０】
演算手段２２は、第１画像データＤｃ１〜第４画像データＤｃ４に基づいて、各画素４６に対応した被検出物１６までの距離を算出する距離演算部５８を有する。
【００６１】
この距離演算部５８での演算アルゴリズム、特に、１つの画素４６における距離の演算手法について図５を参照しながら説明する。変調光１２の軌跡を原点を中心とする円６０で考えたとき、反射光１８は、変調光１２の位相が０°（３６０°）、９０°、１８０°、２７０°のとき、それぞれ点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に位置し、点Ｐ１の座標を（Ａ，−Ｂ）としたとき、Ｐ２の座標は（Ｂ，Ａ）、Ｐ３の座標は（−Ａ，Ｂ）、Ｐ４の座標は（−Ｂ，−Ａ）となる。
【００６２】
これらの座標は、図５の直角三角形６２に変換することができるため、反射光１８の変調光１２に対する位相遅れφは、以下の式（１）で求めることができる。
φ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｂ−（−Ｂ））／（Ａ−（−Ａ））｝    ……（１）
【００６３】
ここで、Ａは第２画像データＤｃ２のサンプリング値Ｓ２に対応し、−Ａは第４画像データＤｃ４のサンプリング値Ｓ４に対応し、Ｂは第３画像データＤｃ３のサンプリング値Ｓ３に対応し、−Ｂは第１画像データＤｃ１のサンプリング値Ｓ１に対応することから、（１）式は以下の式（２）に書き換えることができる。
φ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｓ３−Ｓ１）／（Ｓ２−Ｓ４）｝      ……（２）
【００６４】
そして、変調光１２の１周期をＴとしたとき、変調光１２を出射してから反射光１８が受光されるまでの遅延時間τは、
τ＝Ｔ×（φ／２π）
で求めることができる。
【００６５】
この遅延時間τは、被検出物１６までの距離Ｌの往復距離であり、その間を光速ｃの速度で進むため、距離Ｌは、
Ｌ＝（τ×ｃ）／２
で求めることができる。
【００６６】
距離演算部５８は、上述したアルゴリズムが例えばソフトウエアとして組み込まれており、上述のアルゴリズムが各画素４６に対して行われ、各画素４６に対応した距離が演算され、その結果、被検出物１６の立体的な構造が検出されることになる。
【００６７】
そして、第１測距装置１０Ａの受光手段２０は、同期信号発生部２４から撮像素子制御部３４への同期信号Ｓａの到達時間を変化させる同期信号制御手段６４を有する。特に、この第１測距装置１０Ａの同期信号制御手段６４は、撮像素子制御部３４への同期信号Ｓａの到達時間を同期信号Ｓａの発生回数に応じて遅延させる同期信号遅延部６６を有する。
【００６８】
また、撮像素子制御部３４は、入力された同期信号Ｓａの例えば立ち下がり時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において反射光１８の光量をサンプリングするように撮像素子３０を制御する。
【００６９】
すなわち、図６に示すように、撮像素子制御部３４が、同期信号Ｓａの例えば立ち下がり時点から所定期間Ｔａが経過した時点で最初の露光期間Ｔｒを開始し、さらに、各露光期間Ｔｒの１周期を変調光１２の１波長に合わせることによって、変調光１２の位相が０°、９０°、１８０°、２７０°のうちのいずれかにおける反射光１８のサンプリング値が得られるように制御した場合、同期信号遅延部６６において、同期信号Ｓａの発生回数に基づいて同期信号Ｓａの撮像素子制御部３４への到達時間をλ／４ずつ遅らせることによって、変調光１２の位相が０°、９０°、１８０°、２７０°における反射光１８のサンプリング値が得られることとなる。
【００７０】
具体的に、図６を参照しながら説明すると、図６での変調光１２と各露光期間Ｔｒの時間的配置関係は、先ず、初期状態（同期信号Ｓａに遅延をかけない状態：同期信号Ｓａ１参照）では、変調光１２Ａに対して０°の位置に露光期間Ｔｒの中心が位置し、同期信号Ｓａをλ／４だけ遅延させた場合（同期信号Ｓａ２参照）は、変調光１２に対して９０°の位置に露光期間Ｔｒの中心が位置する。同様に、同期信号を（２λ）／４だけ遅延させた場合（同期信号Ｓａ３参照）は、変調光１２に対して１８０°の位置に露光期間Ｔｒの中心が位置し、同期信号を（３λ）／４だけ遅延させた場合（同期信号Ｓａ４参照）は、変調光１２に対して２７０°の位置に露光期間Ｔｒの中心が位置することになる。
【００７１】
このことから、初期状態において、同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ０から所定期間Ｔａが経過した時点で露光期間Ｔｒを開始したとき、変調光１２の位相が０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ１が得られるように設定した場合、同期信号発生部２４にて発生した同期信号Ｓａが撮像素子制御部３４に到達するまでの時間を変化させて、λ／４に相当する時間だけ遅らせると、変調光１２の位相が９０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ２が得られ、さらに、λ／４に相当する時間だけ遅らせると、変調光１２の位相が１８０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ３が得られ、さらに、λ／４に相当する時間だけ遅らせると、変調光１２の位相が２７０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ４が得られることとなる。
【００７２】
次に、第１測距装置１０Ａの処理動作について図６の波形図、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７３】
先ず、同期信号発生部２４は、第１フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１０１）。発光制御部２８は、同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ０に基づいて発光部２６から変調光１２を出射させる（ステップＳ１０２）。
【００７４】
発光部２６から出射された変調光１２は、被検出物１６に照射され、該被検出物１６からの反射光１８が光学系３２を介して撮像素子３０に入射される。同期信号遅延部６６は、第１フレームの同期信号Ｓａを第１回の同期信号Ｓａ１と認識し、遅延をかけずに撮像素子制御部３４に出力する（ステップＳ１０３）。撮像素子３０は、第１フレームの同期信号Ｓａ（Ｓａ１）の立ち下がり時点ｔ０から時間Ｔａだけ遅れた時点、すなわち、変調光１２の位相が０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が変調光の波長λとなるように調整されている。
【００７５】
従って、この第１フレームにおいては、変調光１２の位相が０°であるときの反射光１８の光量が光電変換されて撮像素子３０に蓄積されることになる（ステップＳ１０４）。その後、同期信号発生部２４は、第２フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１０５）。同期信号遅延部６６は、第２フレームの同期信号Ｓａを第１回の同期信号Ｓａ１と認識し、遅延をかけずに撮像素子制御部３４に出力する。撮像素子３０に蓄積された電荷は、この第２フレームにおいて転送されてアナログ信号（画像信号）とされ（ステップＳ１０６）、さらにデジタル変換されて（ステップＳ１０７）、変調光１２の位相が０°であるときの反射光１８のサンプリング値Ｓ１が画素ごとに配列された第１画像データＤｃ１としてバッファメモリ４０に保存される（ステップＳ１０８）。この段階で、変調光１２の出射が終了する（ステップＳ１０９）。
【００７６】
次に、同期信号発生部２４は、第３フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１１０）。発光制御部２８は、同期信号Ｓａの立ち下がり時ｔ０から変調光１２を出射させる（ステップＳ１１１）。
【００７７】
発光部２６から出射された変調光１２は、被検出物１６に照射され、該被検出物１６からの反射光１８が光学系３２を介して撮像素子３０に入射される。このとき、同期信号遅延部６６は、第３フレームの同期信号Ｓａを第２回の同期信号Ｓａ２と認識し、時間λ／４だけ遅延して撮像素子制御部３４に出力する（ステップＳ１１２）。従って、撮像素子３０は、発生した第３フレームの同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ０から時間Ｔａ＋λ／４だけ遅れた時点、すなわち、変調光１２の位相が９０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように制御され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が変調光の波長λとなるように制御されることになる。このとき、到達した第３フレームの同期信号Ｓａの立ち下がり時点から露光期間Ｔｒの開始時点までの時間はＴａで一定である。
【００７８】
従って、この第３フレームにおいては、変調光１２の位相が９０°であるときの反射光１８の光量が光電変換されて撮像素子３０に蓄積されることになる（ステップＳ１１３）。その後、同期信号発生部２４は、第４フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１１４）。同期信号遅延部６６は、第４フレームの同期信号Ｓａを第２回の同期信号Ｓａ２と認識し、時間λ／４だけ遅延して撮像素子制御部３４に出力する。撮像素子３０に蓄積された電荷は、この第４フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ（ステップＳ１１５）、さらにデジタル変換されて（ステップＳ１１６）、変調光１２の位相が９０°であるときの反射光１８のサンプリング値Ｓ２が画素ごとに配列された第２画像データＤｃ２としてバッファメモリ４０に保存される（ステップＳ１１７）。この段階で、変調光１２の出射が終了する（ステップＳ１１８）。
【００７９】
次に、同期信号発生部２４は、第５フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１１９）。発光制御部２８は、同期信号Ｓａの立ち下がり時ｔ０から変調光１２を出射させる（ステップＳ１２０）。
【００８０】
発光部２６から出射された変調光１２は、被検出物１６に照射され、該被検出物１６からの反射光１８が光学系３２を介して撮像素子３０に入射される。このとき、同期信号遅延部６６は、第５フレームの同期信号Ｓａを第３回の同期信号Ｓａ３と認識し、時間（２λ）／４だけ遅延して撮像素子制御部３４に出力する（ステップＳ１２１）。従って、撮像素子３０は、５フレームの同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ０から時間Ｔａ＋（２λ）／４だけ遅れた時点、すなわち、変調光１２の位相が１８０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように制御され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が変調光１２の波長λとなるように制御されることになる。この場合も、到達した第５フレームの同期信号Ｓａの立ち下がり時点から露光期間Ｔｒの開始時点までの時間はＴａで一定である。
【００８１】
従って、この第５フレームにおいては、変調光１２の位相が１８０°であるときの反射光１８の光量が光電変換されて撮像素子３０に蓄積されることになる（ステップＳ１２２）。その後、同期信号発生部２４は、第６フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１２３）。同期信号遅延部６６は、第６フレームの同期信号Ｓａを第３回の同期信号Ｓａ３と認識し、時間（２λ）／４だけ遅延して撮像素子制御部３４に出力する。撮像素子３０に蓄積された電荷は、この第６フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ（ステップＳ１２４）、さらにデジタル変換されて（ステップＳ１２５）、変調光１２の位相が１８０°であるときの反射光１８のサンプリング値Ｓ３が画素ごとに配列された第３画像データＤｃ３としてバッファメモリ４０に保存される（ステップＳ１２６）。この段階で、変調光１２の出射が終了する（ステップＳ１２７）。
【００８２】
次に、同期信号発生部２４は、第７フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１２８）。発光制御部２８は、同期信号Ｓａの立ち下がり時ｔ０から変調光１２を出射させる（ステップＳ１２９）。
【００８３】
発光部２６から出射された変調光１２は、被検出物１６に照射され、該被検出物１６からの反射光１８が光学系３２を介して撮像素子３０に入射される。このとき、同期信号遅延部６６は、第７フレームの同期信号Ｓａを第４回の同期信号Ｓａ４と認識し、時間（３λ）／４だけ遅延して撮像素子制御部３４に出力する（ステップＳ１３０）。従って、撮像素子３０は、第７フレームの同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ０から時間Ｔａ＋（３λ）／４だけ遅れた時点、すなわち、変調光１２の位相が２７０°となる時点で最初の露光期間Ｔｒの中心が位置するように制御され、さらに、各露光期間Ｔｒの周期が変調光１２の波長λとなるように制御されることになる。この場合も、到達した第７フレームの同期信号Ｓａの立ち下がり時点から露光期間Ｔｒの開始時点までの時間はＴａで一定である。
【００８４】
従って、この第７フレームにおいては、変調光１２の位相が２７０°であるときの反射光１８の光量が光電変換されて撮像素子３０に蓄積されることになる（ステップＳ１３１）。その後、同期信号発生部２４は、第８フレームを示す同期信号Ｓａを出力する（ステップＳ１３２）。同期信号遅延部６６は、第８フレームの同期信号Ｓａを第４回の同期信号Ｓａ４と認識し、時間（３λ）／４だけ遅延して撮像素子制御部３４に出力する。撮像素子３０に蓄積された電荷は、この第８フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ（ステップＳ１３３）、さらにデジタル変換されて（ステップＳ１３４）、変調光１２の位相が２７０°であるときの反射光１８のサンプリング値Ｓ４が画素ごとに配列された第４画像データＤｃ４としてバッファメモリ４０に保存される（ステップＳ１３５）。この段階で、変調光１２の出射が終了する（ステップＳ１３６）。
【００８５】
次に、距離演算部５８は、バッファメモリ４０に保存された第１画像データＤｃ１〜第４画像データＤｃ４に基づいて被検出物１６までの距離を演算する（ステップＳ１３７）。
【００８６】
このように、第１測距装置１０Ａにおいては、同期信号発生部２４から撮像素子制御部３４への同期信号Ｓａの到達時間を該同期信号Ｓａの発生回数に応じて変化させるようにしたので、撮像素子制御部３４への同期信号Ｓａの入力タイミングから受光開始時点までの時間Ｔａを変化させる必要がなく、露光期間Ｔｒの配置パターンが１つで済むことから、撮像素子３０を駆動するための回路（撮像素子制御部３４）を簡単にすることができ、ＣＰＵへの負荷を低減することができる。
【００８７】
次に、第２の実施の形態に係る測距装置（以下、第２測距装置１０Ｂと記す）について図８〜図１０を参照しながら説明する。
【００８８】
この第２測距装置１０Ｂは、図８に示すように、上述した第１測距装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
【００８９】
すなわち、受光手段２０は、外部からの制御信号に基づいて露光期間Ｔｒの幅（時間的長さ）を変更する露光期間変更部７０を有し、さらに、同期信号制御手段６４は、上述した同期信号遅延部６６に加えて、露光期間変更部７０にて変更された露光期間Ｔｒに基づいて、撮像素子３０での受光開始タイミングを変更する第１受光開始変更部７２と、変更された露光期間Ｔｒに対応した受光開始タイミングの情報が登録された第１情報テーブル７４が記憶されたメモリ７６とを有する。この第２測距装置１０Ｂでの受光開始タイミングの変更とは、供給される同期信号Ｓａを、変更された露光期間Ｔｒに基づいた時間だけ一律に遅延させることを示す。第１情報テーブル７４には、露光期間Ｔｒに対応した遅延時間が記憶されている。
【００９０】
従って、同期信号制御手段６４は、同期信号発生部２４からの同期信号Ｓａを、第１受光開始変更部７２において、変更された露光期間Ｔｒとメモリ７６に記憶された第１情報テーブル７４の情報に基づいて遅延し、さらに、同期信号遅延部６６において、同期信号Ｓａの発生回数に応じて遅延させる。もちろん、この逆でもよい。
【００９１】
次に、第２測距装置１０Ｂの動作原理について図６及び図９を参照しながら説明する。
【００９２】
図６に示すように、最初の段階では、第１測距装置１０Ａと同様に、同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ０で発光部２６から変調光が出射される。
【００９３】
受光手段２０においては、同期信号遅延部において、同期信号の発生回数に基づいて同期信号の撮像素子制御部への到達時間をλ／４ずつ遅らせることによって、変調光１２の位相が０°、９０°、１８０°、２７０°における反射光１８のサンプリング値が得られることとなる。
【００９４】
ところで、被検出物１６や背景が明るく、受光手段２０にて受光した信号が飽和状態になってしまうような場合は、使用者の操作入力、オートアイリス、撮像素子３０の電子シャッタ等で露光期間Ｔｒの幅が変更される場合がある。つまり、外部からの制御信号に基づいて露光期間Ｔｒの幅が変更される場合がある。このような場合、通常は、露光期間Ｔｒの中心位置を変化させずに、露光期間Ｔｒの幅を変化させるようにしている。そのため、露光期間Ｔｒの開始時点が変化し、それに応じて、撮像素子３０に対する駆動信号の印加タイミング等も変えなければならず、キャリブレーションが必要になるという問題がある。
【００９５】
そこで、この第２測距装置１０Ｂでは、露光期間変更部７０は、操作部７８からの指示信号（使用者の操作指示による露光期間Ｔｒを短くするか、長くするかの指示信号）や、バッファメモリ４０に蓄積されたサンプリング値に基づいて露光期間Ｔｒを短くするか、長くするかを演算する露光期間演算部８０から指示信号（露光期間Ｔｒを短くするか、長くするかの指示信号）に基づいて、露光期間Ｔｒを変更する。
【００９６】
露光期間Ｔｒの変更としては、時間的長さの異なる数種の露光期間Ｔｒ（少なくとも２種以上の露光期間Ｔｒ）を用意しておき、露光期間Ｔｒを短くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒよりも１段階短い露光期間Ｔｒを選択し、あるいは露光期間Ｔｒを長くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒよりも１段階長い露光期間Ｔｒを選択する。
【００９７】
この手法を採用することにより、露光期間Ｔｒの変更を簡単に設定することができる。
【００９８】
しかし、同期信号の立ち下がり時点から所定期間Ｔａにて露光を開始するようにした場合は、変更前の露光期間と変更後の露光期間Ｔｒの各中心時点がずれてしまうため、この状態で反射光１８をサンプリングしても、変調光１２の規定の４つの位相（１８０°、９０°、０°、２７０°）でサンプリングすることができない。
【００９９】
そこで、予め用意した複数種の露光期間Ｔｒに対応してそれぞれ識別コードを割り当てておき、露光期間変更部７０にて選択した露光期間Ｔｒに対応する識別コードを第１受光開始変更部７２に送信することによって、第１受光開始変更部７２は、変更された露光期間Ｔｒを認識することができる。
【０１００】
そして、第１受光開始変更部７２は、変更された露光期間Ｔｒ（選択された露光期間）とメモリ７６に記憶された第１情報テーブル７４の情報に基づいて、受光開始タイミングを変更する。具体的には、変更後の露光期間Ｔｒは、上述したように、露光期間変更部７０から送信された識別コードにて認識できることから、第１情報テーブル７４に登録される情報としては、例えば図１０に示すように、露光期間Ｔｒの識別コードと、該露光期間Ｔｒの識別コードに対応した同期信号の第１遅延時間とが考えられる。
【０１０１】
ここで、第１遅延時間は、初期状態の露光期間Ｔｒ（例えば図６に示す露光期間Ｔｒ）をＷａ、変更後の露光期間Ｔｒ（例えば図９に示す露光期間Ｔｒ）をＷｂとしたとき、
Ｔｄ＝（Ｗａ−Ｗｂ）／２
で求めることができる。変更後の露光期間Ｗｂは、識別コードに対応して予め判明しているため、識別コードに対応した第１遅延時間Ｔｄを得ることは容易である。
【０１０２】
そして、例えば図９に示すように、第１フレームの同期信号Ｓａは、第１受光開始変更部７２にて第１遅延時間Ｔｄだけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ１から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で変更後の露光期間Ｔｒが開始され、変調光１２の位相が０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ１が得られる。
【０１０３】
次に、第３フレームの同期信号Ｓａは、第１受光開始変更部７２にて第１遅延時間Ｔｄだけ遅延され、さらに同期信号遅延部６６にてλ／４に相当する時間だけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ２から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で変更後の露光期間Ｔｒが開始され、変調光１２の位相が９０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が９０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ２が得られる。
【０１０４】
次に、第５フレームの同期信号Ｓａは、第１受光開始変更部７２にて第１遅延時間Ｔｄだけ遅延され、さらに同期信号遅延部６６にて（２λ）／４に相当する時間だけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ３から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で変更後の露光期間Ｔｒが開始され、変調光１２の位相が１８０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が１８０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ３が得られる。
【０１０５】
次に、第７フレームの同期信号Ｓａは、第１受光開始変更部７２にて第１遅延時間Ｔｄだけ遅延され、さらに同期信号遅延部６６にて（３λ）／４に相当する時間だけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ４から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で変更後の露光期間Ｔｒが開始され、変調光１２の位相が２７０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が２７０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ４が得られる。
【０１０６】
このように、変更後の各露光期間Ｔｒの中心時点において、反射光１８をサンプリングした場合に、変調光１２の規定の４つの位相（１８０°、９０°、０°、２７０°）でサンプリングすることができ、第１測距装置１０Ａと同様に、距離演算部５８での距離演算を高精度に行わせることができる。
【０１０７】
また、第２測距装置１０Ｂにおいては、第１受光開始変更部７２において、露光期間変更部７０にて変更された露光期間Ｔｒに基づいて、撮像素子３０での受光開始タイミングを変更するようにしたので、同期信号Ｓａの立ち下がり時点から露光期間Ｔｒの開始時点までの時間（所定時間Ｔａ）を変化させる必要がない。つまり、同期信号Ｓａに対する露光期間Ｔｒの相対時間を変化させないため、上述したようなキャリブレーションは不要となる。
【０１０８】
この場合、露光期間Ｔｒの識別コードに対応した遅延時間Ｔｄの情報が登録された第１情報テーブル７４を使用し、該第１情報テーブル７４の情報に基づいて、変更後の露光期間Ｔｒに対応した受光開始タイミングを変更するようにしたので、変更された露光期間Ｔｒに基づく受光開始タイミングを複雑な演算を用いることなく、第１情報テーブル７４に対するアクセスにて簡単に求めることができるため、処理時間の短縮を図ることができる。
【０１０９】
次に、第３の実施の形態に係る測距装置（以下、第３測距装置１０Ｃと記す）を図１１を参照しながら説明する。
【０１１０】
この第３測距装置１０Ｃは、図１１に示すように、上述した第２測距装置１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
【０１１１】
先ず、露光期間変更部７０は、初期段階の露光期間Ｔｒが予め設定され、露光期間Ｔｒを短くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒを１／ｎ（ｎ：実数）分だけ短くし、露光期間Ｔｒを長くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒを１／ｎ（ｎ：実数）分だけ長くする。
【０１１２】
そして、第３測距装置１０Ｃは、上述したメモリ７６に代えて、変更された露光期間Ｔｒに基づいて、遅延時間Ｔｄを演算する第１受光開始演算部８２が設置されている。
【０１１３】
この第１受光開始演算部８２は、変更された露光期間Ｔｒの幅に基づいて、上述した第１遅延時間Ｔｄの演算式に基づいて第１遅延時間Ｔｄを演算する。演算にて得られた第１遅延時間Ｔｄは、第１受光開始変更部７２に供給される。第１受光開始変更部７２及び同期信号遅延部６６は、上述した第２測距装置１０Ｂと同様であるため、その重複説明を省略する。
【０１１４】
この第３測距装置１０Ｃにおいても、第２測距装置１０Ｂと同様に、距離演算部５８での距離演算を高精度に行わせることができ、上述したようなキャリブレーションは不要となる。特に、この第３測距装置１０Ｃでは、第１情報テーブル７４を格納するためのメモリ７６やメモリ領域を設ける必要がない。
【０１１５】
次に、第４の実施の形態に係る測距装置（以下、第４測距装置１０Ｄと記す）について図１２〜図１３を参照しながら説明する。
【０１１６】
この第４測距装置１０Ｄは、図１２に示すように、上述した第１測距装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
【０１１７】
すなわち、受光手段２０は、外部からの制御信号に基づいて露光期間Ｔｒの周期Ｔｔ（図１３参照）を変更する露光タイミング変更部８４を有し、発光手段１４は、露光タイミング変更部８４にて変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づいて変調光１２の波長λ（図６、図１３参照）を変更する波長変更部８６を有する。
【０１１８】
また、同期信号制御手段６４は、上述した同期信号遅延部６６に加えて、露光タイミング変更部８４にて変更された露光期間Ｔｒの周期に基づいて、撮像素子３０での受光開始タイミングを変更する第２受光開始変更部８８と、変更された露光期間Ｔｒの周期に基づいて、同期信号遅延部６６での遅延時間を補正する遅延時間補正部９０と、変更された露光期間Ｔｒに対応した波長と受光開始タイミングと補正遅延時間の情報が登録された第２情報テーブル９２が記憶されたメモリ７６とを有する。この第４測距装置１０Ｄでの受光開始タイミングの変更とは、供給される同期信号Ｓａを、変更された露光期間Ｔｒの周期に基づいた第２遅延時間Ｔｅだけ一律に遅延させることを示す。第２情報テーブル９２には、露光期間Ｔｒの周期に対応した波長と第２遅延時間Ｔｅと補正遅延時間Ｔｆが記憶されている。
【０１１９】
従って、同期信号制御手段６４は、同期信号発生部２４からの同期信号Ｓａを、第２受光開始変更部８８において、変更された露光期間Ｔｒの周期とメモリ７６に記憶された第２情報テーブル９２の情報に基づいて遅延し、さらに、同期信号遅延部６６において、同期信号Ｓａの発生回数に応じて遅延し、さらに、遅延時間補正部９０において、変更された露光期間Ｔｒの周期と第２情報テーブル９２の情報に基づいて遅延させる。なお、遅延の順番は任意である。
【０１２０】
次に、第４測距装置１０Ｄの動作原理について図６及び図１３も参照しながら説明する。
【０１２１】
図６に示すように、最初の段階では、第１測距装置１０Ａと同様に、同期信号Ｓａの立ち下がり時点ｔ０で発光部２６から変調光が出射される。
【０１２２】
受光手段２０においては、同期信号遅延部６６において、同期信号の発生回数に基づいて同期信号Ｓａの撮像素子制御部３４への到達時間をλ／４ずつ遅らせることによって、変調光１２の位相が０°、９０°、１８０°、２７０°における反射光１８のサンプリング値が得られることとなる。
【０１２３】
ところで、被検出物１６までの距離が遠い場合においては、演算された距離が無効な値を示すことがあり、このような場合、ＣＰＵからの制御信号や使用者の操作入力に従って、１フレームの時間的長さが変更され、それに伴って、変調光１２の波長λが変更される場合がある。つまり、外部からの制御信号に基づいて１フレームの時間的長さが変更される場合がある。このような場合、通常は、変更された１フレームの時間的長さに合わせて露光期間Ｔｒの中心位置を決定することになるが、予め設定された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対して整数レベルの変化（整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍）であれば、簡単であるが、実数レベルでの変化ともなると、専用のキャリブレーションが必要になるという問題がある。
【０１２４】
そこで、この第４測距装置１０Ｄでは、波長変更部８６は、操作部７８からの指示信号（使用者の操作指示による１フレームの時間的長さを短くするか、長くするかの指示信号）や、バッファメモリ４０に蓄積されたサンプリング値に基づいて１フレームの時間的長さを短くするか、長くするかを演算する露光タイミング演算部９４から指示信号（１フレームの時間的長さを短くするか、長くするかの指示信号）に基づいて、変調光１２の波長λを変更する。
【０１２５】
同様に、露光タイミング変更部８４は、操作部７８からの指示信号や、露光タイミング演算部９４から指示信号に基づいて、露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを変更する。
【０１２６】
露光期間Ｔｒの周期Ｔｔとしては、予め時間的長さの異なる数種の周期Ｔｔ（少なくとも２種以上の周期）を用意しておき、１フレームを短くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒの周期Ｔｔよりも１段階短い周期Ｔｔを選択し、あるいは１フレームを長くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒの周期Ｔｔよりも１段階長い周期Ｔｔを選択する。
【０１２７】
この手法を採用することにより、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに合わせて、変調光１２の波長λを設定することができるため、予め設定された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対して整数レベル（整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍）で露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを変化させることができ、回路構成を簡単にすることができる。
【０１２８】
露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを、予め設定された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対して整数レベル（整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍）で変化させた場合、変調光１２の波長λが変化していなければ、この状態で反射光１８をサンプリングしても、変調光１２の規定の４つの位相（１８０°、９０°、０°、２７０°）でサンプリングすることができるが、変調光１２の波長λを変化させた場合は、反射光１８をサンプリングしても、変調光１２の規定の４つの位相でサンプリングすることができない。
【０１２９】
そこで、予め用意した複数種の露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対応してそれぞれ識別コードを割り当てておき、露光タイミング変更部８４にて選択した露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対応する識別コードを波長変更部８６、第２受光開始変更部８８及び遅延時間補正部９０に送信することによって、波長変更部８６、第２受光開始変更部８８及び遅延時間補正部９０は、現在、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを認識することができる。
【０１３０】
そして、波長変更部８６は、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔ（選択された露光期間の周期）とメモリ７６に記憶された第２情報テーブル９２の情報に基づいて、変調光１２の波長λを変更する。また、第２受光開始変更部８８は、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔと第２情報テーブル９２の情報に基づいて、受光開始タイミングを変更し、遅延時間補正部９０は、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔと第２情報テーブル９２の情報に基づいて、同期信号遅延部６６で遅延された同期信号Ｓａの遅延時間を補正する。
【０１３１】
具体的には、変更後の露光期間Ｔｒの周期Ｔｔは、上述したように、露光タイミング変更部８４から送信された識別コードにて認識できることから、第２情報テーブル９２に登録される情報としては、例えば図１４に示すように、露光期間Ｔｒの周期Ｔｔの識別コードと、該露光期間Ｔｒの周期Ｔｔの識別コードに対応した波長λの情報と、同期信号の第２遅延時間Ｔｅの情報と、補正遅延時間Ｔｆの情報が考えられる。
【０１３２】
ここで、第２遅延時間Ｔｅは、初期状態の変調光１２の波長をλ、変更後の変調光１２の波長をａλとしたとき、
Ｔｅ＝（ａ−１）λ
で求めることができる。また、補正遅延時間Ｔｆは、遅延時間補正部９０にて認識される同期信号Ｓａの回数をｎとしたとき、
Ｔｆ＝（ｎ−１）（ａ−１）λ／４
で求めることができる。補正遅延時間Ｔｆの情報は、第２情報テーブル９２には、（ａ−１）λ／４が登録され、実際の補正遅延時間Ｔｆは、遅延時間補正部９０において、補正遅延時間Ｔｆの情報に（ｎ−１）を乗算して求めるようにしている。
【０１３３】
回数ｎに関し、遅延時間補正部９０は、上述した同期信号遅延部６６と同様に、第１フレームの同期信号Ｓａ及び第２フレームの同期信号Ｓａを第１回の同期信号Ｓａ１と認識することから、ｎ＝１となり、以下同様に、第３フレーム及び第４フレームの同期信号Ｓａを第２回の同期信号Ｓａ２と認識することから、ｎ＝２、第５フレーム及び第６フレームの同期信号Ｓａを第３回の同期信号Ｓａ３と認識することから、ｎ＝３、第７フレーム及び第８フレームの同期信号Ｓａを第４回の同期信号Ｓａ４と認識することから、ｎ＝４となる。
【０１３４】
このように、変更後の露光期間Ｔｒの周期に対応する波長λは、識別コードに対応して予め判明しているため、識別コードに対応した第２遅延時間Ｔｅ及び補正遅延時間Ｔｆを得ることは容易である。
【０１３５】
そして、波長変更部８６は、メモリ７６に記憶された第２情報テーブル９２に登録された複数の波長情報のうち、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対応する波長情報を読み出して発光制御部２８に供給する。発光制御部２８は、供給された波長情報に基づいて変調光１２の波長λを変更する。
【０１３６】
第２受光開始変更部８８は、第２情報テーブル９２に登録された複数の遅延時間Ｔｅの情報のうち、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対応する遅延時間Ｔｅの情報を読み出し、その第２遅延時間Ｔｅだけ同期信号Ｓａを遅延させる。
【０１３７】
遅延時間補正部９０は、第２情報テーブル９２に登録された複数の補正遅延時間Ｔｆの情報のうち、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対応する補正遅延時間Ｔｆの情報を読み出し、その補正遅延時間Ｔｆだけ同期信号Ｓａを遅延させる。
【０１３８】
なお、同期信号遅延部６６は、上述したように、同期信号Ｓａを、該同期信号Ｓａの発生回数に応じて遅延させる。
【０１３９】
従って、例えば図１３に示すように、波長λが変更された変調光１２が出射されることになるが、第１フレームの同期信号Ｓａは、第２受光開始変更部８８にて第２遅延時間Ｔｅだけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａ１の立ち下がり時点ｔ１１から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で露光期間が開始され、変調光１２の位相が０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ１が得られる。
【０１４０】
次に、第３フレームの同期信号Ｓａは、第２受光開始変更部８８にて遅延時間Ｔｅ（＝（ａ−１）λ）だけ遅延され、さらに同期信号遅延部６６にてλ／４に相当する時間だけ遅延され、さらに遅延時間補正部９０にて補正遅延時間Ｔｆ（＝（ａ−１）λ／４）だけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａ２の立ち下がり時点ｔ１２から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で変更後の露光期間Ｔｒが開始され、変調光１２の位相が９０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が９０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ２が得られる。
【０１４１】
次に、第５フレームの同期信号Ｓａは、第２受光開始変更部８８にて遅延時間Ｔｅだけ遅延され、さらに同期信号遅延部にて（２λ）／４に相当する時間だけ遅延され、、さらに遅延時間補正部９０にて補正遅延時間Ｔｆ（＝２（ａ−１）λ／４）だけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａ３の立ち下がり時点ｔ１３から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で変更後の露光期間Ｔｒが開始され、変調光１２の位相が１８０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が１８０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ３が得られる。
【０１４２】
次に、第７フレームの同期信号Ｓａは、第２受光開始変更部８８にて遅延時間Ｔｅだけ遅延され、さらに同期信号遅延部６６にて（３λ）／４に相当する時間だけ遅延され、さらに遅延時間補正部９０にて補正遅延時間Ｔｆ（＝３（ａ−１）λ／４）だけ遅延されて撮像素子制御部３４に入力されることから、該同期信号Ｓａ４の立ち下がり時点ｔ１４から所定時間Ｔａだけ遅れた時点で変更後の露光期間Ｔｒが開始され、変調光１２の位相が２７０°となる時点で露光期間Ｔｒの中心が位置することになり、その結果、変調光１２の位相が２７０°における反射光１８のサンプリング値Ｓ４が得られる。
【０１４３】
このように、周期を変更した後の各露光期間Ｔｒの中心時点において、反射光１８をサンプリングした場合に、変調光１２の規定の４つの位相（１８０°、９０°、０°、２７０°）でサンプリングすることができ、第２測距装置１０Ｂと同様に、距離演算部５８での距離演算を高精度に行わせることができる。
【０１４４】
また、第４測距装置１０Ｄにおいては、露光タイミング変更部８４において、各露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを変更し、波長変更部８６において、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づいて変調光１２の波長λを変更し、第２受光開始変更部８８において、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づいて撮像素子３０での受光開始タイミングを変更し、遅延時間補正部９０において、同期信号遅延部６６での遅延時間を補正するようにしているため、露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに合わせて、変調光１２の波長λを設定することができ、その結果、予め設定された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに対して整数レベル（整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍）で露光タイミングを変化させることができ、回路構成を簡単にすることができる。
【０１４５】
この場合、露光期間Ｔｒの周期Ｔｔの識別コードに対応した変調光１２の波長、受光開始タイミング及び補正遅延時間Ｔｆの情報が登録された第２情報テーブル９２を使用し、該第２情報テーブル９２の情報に基づいて、変調光１２の波長、受光開始タイミングを変更し、さらに、同期信号遅延部６６での遅延時間を補正するようにしたので、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づく変調光１２の波長、受光開始タイミング及び補正遅延時間Ｔｆを複雑な演算を用いることなく、第２情報テーブル９２に対するアクセスにて簡単に求めることができるため、処理時間の短縮を図ることができる。
【０１４６】
次に、第５の実施の形態に係る測距装置（以下、第５測距装置１０Ｅと記す）を図１５を参照しながら説明する。
【０１４７】
この第５測距装置１０Ｅは、図１５に示すように、上述した第４測距装置１０Ｄとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。
【０１４８】
先ず、露光タイミング変更部８４は、初期段階の露光期間Ｔｒの周期Ｔｔが予め設定され、露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを短くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを１／ｍ（ｍ：整数）分だけ短くし、露光期間Ｔｒの周期Ｔｒを長くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Ｔｒの周期Ｔｔを１／ｍ（ｍ：整数）分だけ長くする。
【０１４９】
そして、第５測距装置１０Ｅは、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づいて、変調光１２の波長を演算する波長演算部９６と、撮像素子３０での受光開始タイミングを演算する第２受光開始演算部９８と、同期信号遅延部６６での遅延時間を補正するための補正遅延時間Ｔｆを演算する補正遅延時間演算部１００とが設置されている。
【０１５０】
波長演算部９６は、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づいて、変調光１２の波長を演算する。演算にて得られた波長の情報は、発光制御部２８に供給される。第２受光開始演算部９８は、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づいて、上述した第２遅延時間Ｔｅの演算式に基づいて第２遅延時間Ｔｅを演算する。演算にて得られた第２遅延時間Ｔｅは、第２受光開始変更部８８に供給される。補正遅延時間演算部１００は、変更された露光期間Ｔｒの周期Ｔｔに基づいて、上述した補正遅延時間Ｔｆの演算式に基づいて補正遅延時間Ｔｆを演算する。演算にて得られた補正遅延時間Ｔｆは、遅延時間補正部９０に供給される。第２受光開始変更部８８、遅延時間補正部９０及び同期信号遅延部６６は、上述した第４測距装置１０Ｄと同様であるため、その重複説明を省略する。
【０１５１】
従って、この第５測距装置１０Ｅにおいても、第４測距装置１０Ｄと同様に、距離演算部５８での距離演算を高精度に行わせることができ、上述したようなキャリブレーションは不要となる。特に、この第５測距装置１０Ｅでは、第２情報テーブル９２を格納するためのメモリ７６やメモリ領域を設ける必要がない。
【０１５２】
次に、第６の実施の形態に係る測距装置（以下、第６測距装置１０Ｆと記す）について図１６を参照しながら説明する。
【０１５３】
この第６測距装置１０Ｆは、図１６に示すように、上述した第１測距装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、差分演算部１０２と、受光開始補正部１０４とを有する点で異なる。
【０１５４】
差分演算部１０２は、距離演算部５８にて算出された被検出物１６までの距離（算出距離Ｌｃ）と、操作部７８によって入力された被検出物１６までの実測距離Ｌｒとの差分ΔＬを演算する。
【０１５５】
受光開始補正部１０４は、差分演算部１０２にて得られた差分ΔＬに基づいて、同期信号遅延部６６での同期信号Ｓａの遅延時間を補正する。
【０１５６】
具体的には、受光開始補正部１０４は、差分演算部１０２にて得られた差分ΔＬに基づいて、同期信号Ｓａの発生回数に応じて付加される遅延時間（λ／４）を補正する。すなわち、距離演算部５８にて算出された被検出物１６までの距離（算出距離Ｌｃ）が、操作部７８によって入力された被検出物１６までの実測距離Ｌｒよりも短ければ、遅延時間を、例えば時間的に短く（あるいは時間的に長く）設定する。反対に、算出距離Ｌｃが、実測距離Ｌｒよりも長ければ、遅延時間を、現在の設定時間よりも例えば例えば時間的に長く（あるいは時間的に短く）設定する。
【０１５７】
これによって、補正された遅延時間に基づいて被検出物１６までの距離が演算され、再び実測距離Ｌｒと比較される。
【０１５８】
そして、算出距離Ｌｃと実測距離Ｌｒが一致あるいはほぼ一致した段階で、一旦、差分演算部１０２及び受光開始補正部１０４での動作が終了する。
【０１５９】
この第６測距装置１０Ｆによれば、被検出物１６までの距離の誤測定を補正できるため、精度よく、且つ、安定に測距することができる。
【０１６０】
なお、本発明に係る測距装置及び測距方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】第１測距装置の構成を示すブロック図である。
【図２】撮像素子の概略構成を示す説明図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、撮像素子での電荷蓄積状態を示す説明図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、撮像素子での電荷転送状態を示す説明図である。
【図５】撮像素子からの撮像信号に基づくサンプリング値によって反射光の位相遅れを求める原理を示す説明図である。
【図６】発光手段から出射される変調光と、同期信号及び露光期間の関係を示す波形図である。
【図７】第１測距装置での処理動作を示すフローチャートである。
【図８】第２測距装置の構成を示すブロック図である。
【図９】露光期間の幅を変更した後の変調光、反射光、同期信号及び露光期間の関係を示す波形図である。
【図１０】第１情報テーブルの内訳を示す説明図である。
【図１１】第３測距装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第４測距装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】露光期間の周期（変調光の波長）を変更した後の変調光、反射光、同期信号及び露光期間の関係を示す波形図である。
【図１４】第２情報テーブルの内訳を示す説明図である。
【図１５】第５測距装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】第６測距装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式の光波測距方法を示す説明図である。
【図１８】変調光に対する反射光の位相の遅れを示す波形図である。
【図１９】従来例に係る測距装置での処理動作を示すフローチャートである。
【図２０】図２０Ａは従来例に係る測距装置での第１フレームにおける変調光、反射光、同期信号及び露光期間の関係を示す波形図であり、図２０Ｂは同じく第３フレームでの関係を示す波形図であり、図２０Ｃは同じく第５フレームでの関係を示す波形図であり、図２０Ｄは同じく第７フレームでの関係を示す波形図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１０Ａ〜１０Ｆ…第１測距装置〜第６測距装置
１２…変調光                            １４…発光手段
１６…被検出物                          １８…反射光
２０…受光手段                          ２２…演算手段
２４…同期信号発生部                    ２６…発光部
２８…発光制御部                        ３０…撮像素子
３２…光学系                            ３４…撮像素子制御部
３６…アナログ信号処理部                ３８…Ａ／Ｄ変換部
４０…バッファメモリ                    ５８…距離演算部
６４…同期信号制御手段                  ６６…同期信号遅延部
７０…露光期間変更部                    ７２…第１受光開始変更部
７４…第１情報テーブル                  ７６…メモリ
８０…露光期間演算部                    ８２…第１受光開始演算部
８４…露光タイミング変更部              ８６…波長変更部
８８…第２受光開始変更部                ９０…遅延時間補正部
９２…第２情報テーブル                  ９６…波長演算部
９８…第２受光開始演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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