(57)【要約】【課題】環境光を含む光を受光する環境であっても、環境光の影響を低減した正確な検出を可能とする。【解決手段】発光器から射出され物体で反射されてフォトダイオード(ＰＤ)20で受光された光に応じてＰＤ20から出力される受光信号を、蓄積部26に電荷として蓄積することを、発光器の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の電荷蓄積期間に行って物体との距離の検出や距離画像の出力を行うにあたり、発光器が発光していない状態での電荷蓄積量又は各位相における電荷蓄積量の最小値に基づいてＰＤ20に入射される環境光に対応する平均充電電流を演算し、受光信号のうちの平均充電電流分が抵抗36を介して放電されるようにスイッチ部38のスイッチを切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光強度を時間的に変化させながら発光する発光手段と、
受光量に応じたレベルの受光信号を出力する受光手段と、
入力された信号を電荷として蓄積する電荷蓄積手段と、
前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、物体検出及び物体検出のための情報の出力の少なくとも一方を行う処理手段と、
前記受光手段から出力される受光信号のうち前記電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを調整可能な調整手段と、
前記発光手段が発光していない期間又は前記発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間に前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、前記受光手段から出力される受光信号のうち環境光に相当する信号成分を検知し、前記調整手段により、前記電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを前記検知した信号成分分だけ低下させる制御手段と、
を含む物体検出装置。
【請求項２】
前記処理手段は、前記調整手段によってレベルの調整された信号を所定期間にのみ前記電荷蓄積手段に入力させることを、前記所定期間として、前記発光手段の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の期間を適用して各々行い、前記複数種の期間に前記電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量に基づいて、前記物体検出として、前記発光手段から射出された光を反射した物体との距離の検出を行うことを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記受光手段が複数設けられ、個々の受光手段が光の入射方向に交差する方向に沿って２次元に配列されていると共に、前記電荷蓄積手段が個々の受光手段に対応して各々設けられており、
前記処理手段は、前記調整手段によってレベルの調整された信号を所定期間にのみ前記電荷蓄積手段に入力させることを、前記所定期間として、前記発光手段の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の期間を適用して各々行い、前記複数種の期間に前記電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量に基づいて、前記物体検出のための情報の出力として、距離レンジの異なる複数種の画像を生成・出力する処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記受光手段が複数設けられ、個々の受光手段が光の入射方向に交差する方向に沿って２次元に配列されていると共に、前記電荷蓄積手段及び前記調整手段が個々の受光手段に対応して各々設けられており、前記制御手段は、前記環境光に相当する信号成分の検知及び前記調整手段の調整を、前記個々の受光手段について各々行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記受光手段から前記電荷蓄積手段に至る第１の信号線の途中から分岐され、前記受光手段から出力される受光信号電流のうち前記電荷蓄積手段に電荷として蓄積されずに放電される電流が流れる第２の信号線と、前記第２の信号線に挿入可能な複数の抵抗素子と、を備え、
前記制御手段は、前記第２の信号線に挿入される抵抗素子を切り替えることで、前記電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを調整させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間に前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷量として、前記複数種の期間に前記電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量のうちの最小値を用い、該最小値に基づき、前記環境光に相当する信号成分として、前記複数種の期間のうち電荷量が最小値になった期間における前記電荷蓄積手段への平均充電電流の大きさを求め、前記電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを、前記調整手段により前記求めた平均充電電流分だけ低下させることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか１項記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記発光手段が発光していない期間に前記電荷蓄積手段への電荷の蓄積を行わせ、前記発光していない期間に前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、前記環境光に相当する信号成分として、前記発光していない期間における前記電荷蓄積手段への平均充電電流の大きさを求め、前記電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを、前記調整手段により前記求めた平均充電電流分だけ低下させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体検出装置に係り、特に、受光量に応じた信号を電荷として蓄積し、物体検出及び物体検出のための情報の出力の少なくとも一方を行う物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出範囲に光を照射し、検出範囲内に存在する物体で反射された光を２次元のイメージセンサで受光し、光を反射した物体との距離によって相違する受光光の位相を各画素毎に検出することで、物体との距離を演算・出力したり、検出範囲内の画像を距離レンジ毎に生成・出力することが可能な距離画像センサが知られている。この距離画像センサは、受光光の位相検出のために、光源を一定周期で一定時間発光させることを繰り返す強度変調を行うと共に、受光光を受光器で光電変換することによって得られる受光信号を電荷蓄積手段に電荷として蓄積することを、光源の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の期間について各々行い、各期間に蓄積された電荷量に基づいて受光光の位相を検出する構成となっている。
【０００３】
但し、距離画像センサは、検出範囲内が太陽光等の強い環境光で照明されていると、本来の受光光（光源から射出され物体で反射された光）を受光していない期間にも高強度の環境光が受光器で受光され、これに伴って電荷蓄積手段に蓄積される電荷量に占める環境光に相当する電荷量の割合が高くなることで、正確な検出が困難になるという課題があり、現在の距離画像センサは照明光のコントロールが容易な屋内での使用に限られているのが実情である。
【０００４】
上記に関連して特許文献１には、変調信号源によって生成され物体上での反射及び散乱によって変更された信号波（電磁波や音波等）を受信し、該信号波の変調と特定の関係を有する変調信号を用いて復調し、変調信号に対する変調信号波の振幅と位相の関係を測定・評価する技術において、背景の照明等による背景電流の補償を行うことが記載されている。
【０００５】
また特許文献２には、パルス電流を用いて環境光の影響を抑制する技術が開示されている。
【特許文献１】特表２００４−５１２７２３号公報
【特許文献２】米国特許第６９１９５４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には背景電流補償の具体的な方法について何ら開示されていない。また、特許文献２についても、環境光に相当する成分の除去量に相当するパルス電流の回数をどのように決定するのかについては開示されていない。例えば検出範囲内に太陽、或いは太陽光を高強度で反射する物体が存在している等の場合には、検出範囲内の該当する領域から受光する環境光の強度が他の領域よりも極端に大きくなる等のように、環境光の受光量は周囲環境によって大きく相違するため、環境光の受光量を把握することなく環境光の影響を低減することは困難である。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、環境光を含む光を受光する環境であっても、環境光の影響を低減した正確な検出を行うことができる物体検出装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る物体検出装置は、発光強度を時間的に変化させながら発光する発光手段と、受光量に応じたレベルの受光信号を出力する受光手段と、入力された信号を電荷として蓄積する電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、物体検出及び物体検出のための情報の出力の少なくとも一方を行う処理手段と、前記受光手段から出力される受光信号のうち前記電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを調整可能な調整手段と、前記発光手段が発光していない期間又は前記発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間に前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、前記受光手段から出力される受光信号のうち環境光に相当する信号成分を検知し、前記調整手段により、前記電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを前記検知した信号成分分だけ低下させる制御手段と、を含んで構成されている。
【０００９】
請求項１記載の発明では、発光手段が発光強度を時間的に変化させながら発光し、受光手段は受光量に応じたレベルの受光信号を出力する。なお、受光手段は発光手段から射出され物体で反射された光を受光するように構成されるが、本発明に係る物体検出装置の設置環境によっては、環境光を含む光が受光手段によって受光される。また、請求項１記載の発明は、入力された信号を電荷として蓄積する電荷蓄積手段を備えており、処理手段は、電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、物体検出及び物体検出のための情報の出力の少なくとも一方を行う。
【００１０】
ところで、請求項１記載の発明に係る電荷蓄積手段には、入力された信号のレベルを、電荷を蓄積している時間で積分した値に相当する電荷量の電荷が蓄積される。一方、本発明に係る物体検出装置の設置環境にも依存するが、受光手段が環境光を含む光を受光する場合であっても、受光手段が受光する環境光の強度が短時間で大きく変化することは殆どないので、受光手段から出力される受光信号のうち環境光に相当する信号成分のレベルは或る程度短い時間内では略一定とみなすことができる。上記に基づき請求項１記載の発明では、受光手段から出力される受光信号のうち電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを調整可能な調整手段が設けられており、制御手段は、発光手段が発光していない期間又は発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間に電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、受光手段から出力される受光信号のうち環境光に相当する信号成分を検知し、調整手段により、電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを検知した信号成分分だけ低下させる。
【００１１】
上記の発光手段が発光していない期間には、環境光のみが受光手段で受光されるので、当該期間に電荷蓄積手段に蓄積される電荷量は環境光の受光量に相当する値となり、発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間には、当該期間の大半で環境光のみが受光手段で受光されるので、当該期間に電荷蓄積手段に蓄積される電荷量は環境光の受光量をおおよそ表す値となる。これにより、上記何れかの期間に電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、受光手段から出力される受光信号のうち環境光に相当する信号成分を検知することができる。そして、電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを検知した信号成分分だけ調整手段によって低下させることで、電荷蓄積手段に蓄積される電荷量を、受光手段における受光量のうち環境光以外の光（発光手段から射出され物体で反射された光）の受光量を表す値とすることができる。従って、請求項１記載の発明によれば、環境光を含む光を受光する環境であっても、環境光の影響を低減した正確な検出を行うことができる。
【００１２】
なお、請求項１記載の発明において、処理手段は、具体的には、例えば請求項２に記載したように、調整手段によってレベルの調整された信号を所定期間にのみ電荷蓄積手段に入力させることを、所定期間として、発光手段の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の期間を適用して各々行い、複数種の期間に電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量に基づいて、物体検出として、発光手段から射出された光を反射した物体との距離の検出を行うように構成することができる。発光手段から射出され物体で反射されて受光手段で受光される光の位相（発光手段の発光タイミングに対する位相）は、光を反射した物体との距離に応じて相違するので、上記のように、発光手段の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の期間について、電荷蓄積手段に信号を入力して電荷を蓄積させることで、複数種の期間に各々蓄積される電荷量が受光した光の位相、すなわち光を反射した物体との距離に応じて相違することになり、複数種の期間に電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量から物体との距離を検出することができる。
【００１３】
また、請求項１又は請求項２記載の発明において、受光手段が複数設けられ、個々の受光手段が光の入射方向に交差する方向に沿って２次元に配列されていると共に、電荷蓄積手段が個々の受光手段に対応して各々設けられている場合、処理手段は、具体的には、例えば請求項３に記載したように、調整手段によってレベルの調整された信号を所定期間にのみ電荷蓄積手段に入力させることを、所定期間として、発光手段の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の期間を適用して各々行い、複数種の期間に電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量に基づいて、物体検出のための情報の出力として、距離レンジの異なる複数種の画像を生成・出力する処理を行うように構成してもよい。
【００１４】
前述のように、発光手段の発光タイミングに対する位相が互いに異なる複数種の期間について、電荷蓄積手段に信号を入力して電荷を蓄積させると、複数種の期間に各々蓄積される電荷量が受光した光の位相、すなわち光を反射した物体との距離に応じて相違するが、複数の受光手段が光の入射方向に交差する方向に沿って２次元に配列されている場合、個々の受光手段は、検出範囲内の互いに異なる箇所（異なる物体、或いは同一の物体の異なる箇所）で反射された光が各々入射されるので、複数種の期間に各々蓄積される電荷量の大小関係が、個々の受光手段に入射される光を反射した箇所との距離に応じて、個々の受光手段毎に相違することになる。従って、複数種の期間に電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量を、電荷量に応じて輝度が変化する画像として各期間毎に可視化することで、距離レンジが互いに異なる複数種の画像（位相画像）を生成することができる。更に、生成された複数の位相画像から、各々の画素について距離を求め、距離画像を生成することもできる。
【００１５】
また、受光手段が複数設けられ、個々の受光手段が光の入射方向に交差する方向に沿って２次元に配列されていると共に、電荷蓄積手段が個々の受光手段に対応して各々設けられており、環境光を含む光が個々の受光手段によって受光される場合、本発明に係る物体検出装置の設置環境にも依存するが、受光手段に入射される光に含まれる環境光の強度は個々の受光手段毎に相違していることが殆どである。上記を考慮すると、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発明において、例えば請求項４に記載したように、調整手段も個々の受光手段に対応して各々設け、制御手段は、環境光に相当する信号成分の検知及び調整手段の調整を、個々の受光手段について各々行うように構成することが好ましい。これにより、受光手段に入射される光に含まれる環境光の受光量が個々の受光手段毎に相違している場合にも、環境光の影響をより正確に排除することができ、物体検出や物体検出のための情報の出力の精度を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発明において、例えば請求項５に記載したように、調整手段としては、受光手段から電荷蓄積手段に至る第１の信号線の途中から分岐され、受光手段から出力される受光信号電流のうち電荷蓄積手段に電荷として蓄積されずに放電される電流が流れる第２の信号線と、第２の信号線に挿入可能な複数の抵抗素子と、を備えた構成を採用することができ、制御手段は、第２の信号線に挿入される抵抗素子を切り替えることで、電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを調整させるように構成することができる。
【００１７】
また、請求項２乃至請求項５の何れか１項記載の発明において、例えば請求項６に記載したように、発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間に電荷蓄積手段に蓄積された電荷量としては、複数種の期間に電荷蓄積手段に各々蓄積された電荷量のうちの最小値を用いることができ、この場合制御手段は、電荷量の最小値に基づき、環境光に相当する信号成分として、複数種の期間のうち電荷量が最小値になった期間における電荷蓄積手段への平均充電電流の大きさを求め、電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを、調整手段により、求めた平均充電電流分だけ低下させるように構成することができる。請求項６記載の発明は、次に述べる請求項７記載の発明のように、環境光に相当する信号成分の検知を目的として発光手段が発光していない期間を設ける必要がないので、環境光の影響を低減した正確な検出を行うことを、物体検出や物体検出のための情報の出力に処理遅延等を生じさせることなく実現できる。
【００１８】
また、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の発明において、制御手段は、例えば請求項７に記載したように、発光手段が発光していない期間に電荷蓄積手段への電荷の蓄積を行わせ、発光手段が発光していない期間に電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、環境光に相当する信号成分として、発光手段が発光していない期間における電荷蓄積手段への平均充電電流の大きさを求め、電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを、調整手段により、求めた平均充電電流分だけ低下させるように構成してもよい。請求項７記載の発明では、発光手段が発光していない期間、すなわち環境光のみが受光手段で受光される期間に電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、環境光に相当する信号成分を検知するので、請求項６記載の発明と比較して、環境光に相当する信号成分をより正確に検知することができ、環境光の影響をより正確に排除した正確な検出を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明は、発光手段が発光していない期間又は発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間に電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に基づいて、受光手段から出力される受光信号のうち環境光に相当する信号成分を検知し、電荷蓄積手段に入力される信号のレベルを検知した信号成分分だけ低下させるようにしたので、環境光を含む光を受光する環境であっても、環境光の影響を低減した正確な検出を行うことができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１には本実施形態に係る物体検出装置１０が示されている。物体検出装置１０は距離画像センサとして機能する装置であり、発光器１２、受光器１４及び制御部１６から構成されている。発光器１２は、ＬＥＤ等から成る光源と、該光源の発光を制御する制御回路を含んで構成されている。発光器１２は受光器１４を介して制御部１６に接続されており、発光器１２の制御回路は、受光器１４を介して制御部１６から入力される制御信号によって光源の発光が指示されると、図４(Ａ)に示すように、光源を一定時間発光させることを一定周期で繰り返すことで、光源を断続的に発光させる。なお、発光器１２は本発明に係る発光手段に対応している。
【００２２】
発光器１２の光源が発光されることで発光器１２から射出された光（照射光）は、照射光の照射範囲内に存在する物体（例えば図１に示す検出物体１８）で反射されて受光器１４に入射される。受光器１４はＣＭＯＳセンサから成り、受光した光を光電変換し受光量に応じたレベルの受光信号を出力するフォトダイオード２０（図２を参照）を内蔵した複数個の受光セルが２次元に配列されて成る撮像素子を備えており、この撮像素子は、受光セルの配列方向が受光器１４への光の入射方向に対して交差するように配置されている。撮像素子の個々の受光セルには、図２に示す信号処理回路２４が各々接続されている。なお、この信号処理回路２４は、撮像素子と別に設けられていてもよいし、撮像素子として機能する半導体チップ上に撮像素子と一体に形成されていてもよい。個々の受光セル（のフォトダイオード２０）は本発明に係る受光手段に対応している。
【００２３】
図２に示すように、受光器１４の信号処理回路２４は、本発明に係る電荷蓄積手段としての蓄積部２６を備えている。蓄積部２６は一端が給電端に接続されており、蓄積部２６の他端はスイッチ２８を介し、撮像素子の受光セルに内蔵され一端が給電端に接続されたフォトダイオード２０の他端に接続されている。なお、スイッチ２８を介して蓄積部２６とフォトダイオード２０を接続する信号線３０は請求項５に記載の第１の信号線に対応している。スイッチ２８は給電端にも接続されており、入力される変調信号に応じて、フォトダイオード２０の他端を給電端に接続する第１の状態、又は、フォトダイオード２０の他端を蓄積部２６に接続する第２の状態に切り替わる。なお、スイッチ２８は例えばトランジスタ等の半導体スイッチング素子を組合わせることで実現できる。
【００２４】
また、フォトダイオード２０と蓄積部２６を接続する信号線３０は、フォトダイオード２０とスイッチ２８の間で２本に分岐され、分岐された信号線３２は放電電流調節部３４を介して給電端に接続されている。なお、この信号線３２は請求項５に記載の第２の信号線に対応している。放電電流調節部３４は本発明に係る調整手段に対応しており、電気抵抗値が互いに異なり並列に接続された複数の抵抗３６と、個々の抵抗３６と直列に接続された複数のスイッチから成るスイッチ部３８を備えている。なお、スイッチ部３８の個々のスイッチも例えばトランジスタ等の半導体スイッチング素子で構成することができる。スイッチ部３８は入力された選択信号に応じて１個又は複数個のスイッチをオンさせる。
【００２５】
フォトダイオード２０が受光量に応じたレベルの受光信号を出力し、スイッチ２８が第２の状態になっている場合、蓄積部２６には信号線を介して入力される受光信号のレベルに応じた量の電荷が蓄積される（詳しくは、入力された受光信号のレベルをスイッチ２８が第２の状態になっている時間（電荷蓄積時間）で積分した値に相当する量の電荷が蓄積される）。但し、このとき放電電流調節部３４のスイッチ部３８の何れかのスイッチがオンされていると、スイッチ部３８のうちのオンされているスイッチと直列に接続された抵抗３６が信号線３２に挿入され、信号線３２に挿入された抵抗３６の電気抵抗値（複数の抵抗３６が信号線３２に挿入された場合は、信号線３２に挿入された複数の抵抗３６の合成抵抗値）に応じた電流が信号線３２に流れることで、フォトダイオード２０から出力される受光信号に対し、上記の電流分だけレベルが低下した信号が蓄積部２６に入力される。これは、蓄積部２６に蓄積される電荷の一部を信号線３２を介して放電したことに相当し、蓄積部２６の蓄積される電荷量も上記電流分だけ低下されることになる。
【００２６】
なお、放電電流調節部３４の複数の抵抗３６としては、例えばＲΩ，２ＲΩ，４ＲΩ，…のように、抵抗値が２倍ずつ増加するような抵抗を用いることができる。この場合、抵抗３６の数が１０であれば、信号線３２を流れる電流の大きさを1024段階のうちの任意の段階に切り替えることが可能となる。また、複数の抵抗３６における抵抗値は、上記のように２倍ずつ増加させることに限られるものではなく、例えば１０倍ずつ増加させる等、任意に設定可能である。
【００２７】
また、蓄積部２６の他端はスイッチ４０、増幅器４２を介してＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換器４４に接続されている。なお、スイッチ４０も例えばトランジスタ等の半導体スイッチング素子で構成することができる。スイッチ４０は入力される読出信号に応じてオンオフし、スイッチ４０がオンされると、蓄積部２６に蓄積されていた電荷がスイッチ４０を介して増幅器４２へ転送・入力され、増幅器４２で増幅された後にＡ／Ｄ変換器４４で蓄積部２６の蓄積電荷量を表すデジタルデータ（蓄積電荷量データ）へ変換されて出力される。また、蓄積部２６とスイッチ４０を接続する信号線は途中で２本に分岐されており、分岐された信号線はスイッチ４６を介して給電端に接続されている。なお、スイッチ４６も例えばトランジスタ等の半導体スイッチング素子で構成することができる。スイッチ４６は入力されるリセット信号に応じてオンオフし、スイッチ４６がオンされると、蓄積部２６に蓄積されていた電荷が排出され、蓄積部２６が初期状態（蓄積電荷量＝０の状態）にリセットされる。
【００２８】
また受光器１４は、制御部１６から入力される制御信号に従い、信号処理回路２４の各部に各種信号（上述した変調信号、選択信号、読出信号及びリセット信号）を入力することで各部の動作を制御する制御回路も設けられている。一方、制御部１６はＣＰＵやメモリ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等の不揮発性記憶手段を備えたマイクロコンピュータ、或いは、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)で構成され、発光器１２及び受光器１４の動作を制御すると共に、受光器１４から出力された画像データに基づいて検出物体との距離の演算（後述）等の処理を行う。
【００２９】
次に本実施形態の作用として、まず、物体検出時に物体検出装置１０の制御部１６で定常的に実行される位相画像取得処理について、図３を参照して説明する。この位相画像取得処理では、まずステップ５０で変数ｉに０を設定する。次のステップ５２では、受光器１４を介して発光器１２へ所定の制御信号を出力することで、発光器１２の光源の発光を開始させる。これにより、発光器１２の光源は、図４(Ａ)に示すように発光強度が時間的に変化されながら発光され、発光器１２から射出された光は検出物体に照射され、物体で反射された後に反射光として受光器１４で受光される。また、受光器１４の撮像素子の個々の受光セル（のフォトダイオード２０）は反射光を受光する毎に受光信号を出力するが、この受光信号の出力タイミングは、図４(Ｂ)に示すように、発光器１２における発光タイミングに対し、光を反射した物体との距離に応じて遅延することになる。なお、図４(Ａ)の例では光源の発光時間を光源の発光周期の１／２としているが、これに限られるものではない。
【００３０】
次のステップ５４では変調位相を位相ｉ（このときはｉ＝０であるので位相０）に設定し、設定した変調位相を受光器１４へ通知する。本実施形態における位相０は、各受光セルに対応する信号処理回路２４において、図４(Ｃ)に電荷蓄積期間として示すように、発光器１２における光源の発光期間に対して位相差０の期間（光源の発光開始タイミングに対して位相差０〜πの期間）にのみ、フォトダイオード２０から出力される受光信号を蓄積部２６に電荷として蓄積する変調（変調０）を行うことを意味しており、変調位相が位相０であることが通知されると、受光器１４の制御回路は、個々の信号処理回路２４のスイッチ２８を上記期間にのみ第２の状態（フォトダイオード２０の他端を蓄積部２６に接続する状態）に切り替える変調信号を個々のスイッチ２８に入力する。
【００３１】
またステップ５６では、受光器１４に対して個々の信号処理回路２４の蓄積部２６のリセットを指示する。これにより、受光器１４の制御回路は、個々の信号処理回路２４にリセット信号を入力してスイッチ４６を一定時間オンさせることで、個々の信号処理回路２４の蓄積部２６に蓄積されていた電荷を全て排出（廃棄）させる。次のステップ５８では蓄積部２６への電荷蓄積回数がＮ回以上になったか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ５８を繰り返す。
【００３２】
この間、個々の受光セルに対応するフォトダイオード２０は、反射光を受光する毎に受光量に応じたレベルの受光信号を出力するが（図４(Ｂ)も参照）、個々の信号処理回路２４では、図４(Ｃ)に示す電荷蓄積期間にのみスイッチ２８が第２の状態に切り替わるので、図４(Ｃ)にハッチングで示す期間にのみ、蓄積部２６に信号が入力されて電荷が蓄積される。また、蓄積部２６への電荷の蓄積はＮ回行われるので、発光器１２から射出される光の光量が小さい等の理由で、個々の受光セルが受光する反射光の光量が僅かであったとしても、Ｎを比較的に大きな値に設定しておけば、蓄積部２６の電荷蓄積量がＮ倍されることで、反射光に対する受光器１４の実質的な感度を増大させることができる。
【００３３】
蓄積部２６へのＮ回の電荷の蓄積が完了すると、ステップ５８の判定が肯定されてステップ６０へ移行し、受光器１４に対して個々の信号処理回路２４の蓄積部２６からの蓄積電荷量の読み出しを指示する。これにより、受光器１４の制御回路は、個々の信号処理回路２４に読出信号を入力しスイッチ４０を一定時間オンさせることで、個々の信号処理回路２４の蓄積部２６に蓄積されていた電荷を増幅器４２へ転送させる（蓄積電荷量の読み出し）。増幅器４２へ転送された蓄積電荷は、増幅器４２で増幅されＡ／Ｄ変換器４４でデジタルの蓄積電荷量データへ変換されて制御部１６へ出力される。次のステップ６２では、受光器１４の個々の信号処理回路２４から各々入力された蓄積電荷量データを、位相ｉの画像データとしてメモリ又は不揮発性記憶部に記憶させる。
【００３４】
ステップ６４では変数ｉが３か否か判定する。判定が否定された場合はステップ６６で変数ｉを１だけインクリメントした後にステップ５４に戻り、ステップ６４の判定が肯定される迄ステップ５４〜ステップ６６を繰り返す。本実施形態では、変調位相として位相０〜位相３の４種類の位相が設定されており、上記のようにステップ５４〜ステップ６６が繰り返されることで、個々の信号処理回路２４において、フォトダイオード２０から出力される受光信号が、位相１〜位相３に対応する互いに異なる期間に、電荷として蓄積部２６に蓄積される。
【００３５】
より詳しくは、個々の信号処理回路２４において、位相１では、図４(Ｄ)に電荷蓄積期間として示すように、発光器１２における光源の発光期間に対して位相差１／２πの期間（光源の発光開始タイミングに対して位相差１／２π〜３／２πの期間）にのみ受光信号を蓄積部２６に電荷として蓄積する変調（変調１）が行われ、位相２では、図４(Ｅ)に電荷蓄積期間として示すように、発光器１２における光源の発光期間に対して位相差πの期間（光源の発光開始タイミングに対して位相差π〜２πの期間）にのみ受光信号を蓄積部２６に電荷として蓄積する変調（変調２）が行われ、位相３では、図４(Ｆ)に電荷蓄積期間として示すように、発光器１２における光源の発光期間に対して位相差３／２πの期間（光源の発光開始タイミングに対して位相差３／２π〜５／２πの期間）にのみ受光信号を蓄積部２６に電荷として蓄積する変調（変調３）が行われる。
【００３６】
上述した位相０〜位相３の変調（電荷の蓄積）を行い、各位相に対応する蓄積電荷量データを各位相の画像データとしてメモリ又は不揮発性記憶部に記憶させると、ステップ６４の判定が肯定されて位相画像取得処理を終了する。そして制御部１６は、位相画像取得処理を終了すると、外部からの要求に応じて物体との距離の演算・出力及び位相画像の出力の少なくとも一方を行う。なお、これらの処理は本発明に係る処理手段（詳しくは請求項２，３に記載の処理手段）に相当する処理であり、これらの処理を行う制御部１６は本発明に係る処理手段として機能する。
【００３７】
まず物体との距離の演算について説明する。図４(Ｃ)〜(Ｆ)の右側には、受光セル（フォトダイオード２０）が図４(Ｂ)に示すタイミングで反射光を受光した場合に、位相０〜位相３の変調で蓄積部２６に蓄積される電荷量が示されているが、発光器１２の光源の発光タイミングに対する反射光の受光タイミングの遅延時間（位相差）は光を反射した物体との距離に応じて変化し、この遅延時間の変化に応じて各位相の変調における蓄積電荷量も変化する。位相０〜位相３の各位相の変調における蓄積電荷量をＡ0〜Ａ3とすると、発光器１２の光源の発光タイミングに対する反射光の受光タイミングの位相差φは、
φ＝tan-1(Ａ3−Ａ1)／(Ａ0−Ａ2)    …(１)
上記(１)式で求まり、光を反射した物体との距離ｄは、発光器１２の光源の発光周波数をｆ、光速をｃとすると、次の(２)式で求めることができる。
【００３８】
ｄ＝(ｃ／２ｆ)・(φ／２π)    …(２)
但し、上記の(２)式は、発光器１２の光源の発光タイミングに対する反射光の受光タイミングの実際の位相差が０〜２πの間に収まっている（発光器１２の光源の発光タイミングに対する反射光の受光タイミングの遅延時間が光源の発光周期以内に収まっている）ことが前提であり、物体との距離ｄが(ｃ／２ｆ)を越えることで上記前提が崩れると、距離ｄを正しく求めることができない。これを回避するためには、検出対象の物体との最大距離に基づいて、上記の前提が崩れないように発光器１２の光源の発光周波数ｆを設定すればよい。
【００３９】
また、発光器１２の光源が、図４(Ａ)に示すように方形波状に発光する場合には、先の(１)式に代えて、次の(３)式に従って位相差φを演算することで、位相差φをより正確に求めることができる。
【００４０】
【数１】
2007248227.tif 000003
【００４１】
上記の演算式を用いて演算を行った場合、(１)式のtan-1の演算が不要となるので演算処理の高速化が可能となる。物体との距離の演算・出力が外部から要求された場合、制御部１６は、撮像素子の個々の受光セルについて上記の位相差φ、物体との距離ｄの演算を各々行い、演算結果を外部へ出力する。この演算結果を参照することで、受光器１４の撮像素子による撮像範囲内に存在する各物体との距離を認識することができる。
【００４２】
また、前述のように物体との距離ｄの変化に応じて各位相の変調における蓄積電荷量が変化し、蓄積電荷量が最大となる位相も物体との距離ｄに応じて変化するので、位相０〜位相３の画像データを、該画像データが表す各画素（受光セル）毎の電荷蓄積量を各画素毎の輝度として可視化し画像として表示した場合、位相０〜位相３の各画像は、撮像素子の撮像範囲内のうち互いに異なる距離レンジ内に存在している物体が高輝度の物体として表示される画像となる。
【００４３】
ところで、以上の説明では受光器１４に反射光以外の環境光が入射されないものとして説明したが、例えば受光器１４の撮像素子の撮像範囲（物体検出範囲）が屋外等の場合、撮像素子に反射光が入射されていない期間にも撮像素子が環境光を受光することで、例として図６(Ａ)に示すように、各受光セルのフォトダイオード２０から出力される受光信号には環境光が含まれることになる。そして、反射光の受光量に比して環境光の受光量が高い場合には、蓄積部２６に蓄積される電荷量の大半が環境光に対応する電荷となり、物体検出装置１０による検出精度（物体との距離ｄの演算精度や位相画像の精度）が環境光の影響で大幅に低下するという問題が生ずる。
【００４４】
このため、本第１実施形態に係る物体検出装置１０の制御部１６は、前述の位相画像取得処理（図３）を実行しながら、並行して環境光除去量を設定する位相画像取得／環境光除去量設定処理（図５）を行う。この位相画像取得／環境光除去量設定処理では、まずステップ７２において、先に説明した位相画像取得処理（図３）を行って位相０〜位相３の蓄積電荷量データ（画像データ）を取得し、次のステップ７４で変数ｊに１を設定する。次のステップ７８では、位相０〜位相３の各画像データに含まれる受光セルｊの蓄積量電荷データを各々参照し、各データが表す受光セルｊの蓄積電荷量Ａのうちの最小値Ａminを抽出する。そしてステップ８０では、抽出した蓄積電荷量の最小値Ａminが閾値TH1以上か否か判定する。
【００４５】
蓄積電荷量の最小値Ａminが閾値TH1よりも小さい場合には、受光セルｊに対応する信号処理回路２４の信号線３２を流れる放電電流が多過ぎる（放電電流調節部３４によって信号線３２に挿入されている抵抗３６の電気抵抗値が小さ過ぎる）と判断できるので、ステップ８０の判定が否定された場合はステップ８２へ移行し、受光器１４へ所定の制御信号を出力することで、受光セルｊに対応する信号処理回路２４の放電電流調節部３４が信号線３２に挿入している抵抗３６の抵抗値を増加させた後にステップ９２へ移行する。これにより、受光セルｊに対応する信号処理回路２４の信号線３２を流れる放電電流が減少される。
【００４６】
一方、ステップ８０の判定が肯定された場合（蓄積電荷量の最小値Ａminが閾値TH1以上の場合）にはステップ８４へ移行し、ステップ７８で抽出した蓄積電荷量の最小値Ａminから次の(６)式に従って蓄積部２６への平均充電電流Ｉを演算する。
【００４７】
Ｉ＝Ａmin／Ｔ    …(６)
但し、Ｔは電荷蓄積時間であり、電荷蓄積時間Ｔ＝蓄積回数Ｎ／変調周波数(光源の発光周波数)ｆである。次のステップ８６では、信号線３２を流れる放電電流の大きさを上記平均充電電流Ｉに調整するための抵抗値Ｒminを次の(７)式に従って演算する。
【００４８】
Ｒmin＝Ｖ／Ｉ    …(７)
但し、Ｖはソース電圧（給電端を介して供給される電圧）である。また、ステップ８８では受光器１４へ所定の制御信号を出力し、受光セルｊに対応する信号処理回路２４の放電電流調節部３４が信号線３２に挿入している抵抗３６の抵抗値が抵抗値Ｒmin以上となるように、受光セルｊに対応する信号処理回路２４の放電電流調節部３４を切り替える。そしてステップ９２へ移行する。
【００４９】
位相０〜位相３のうち蓄積電荷量が最小値Ａminとなっている特定位相では、図６(Ｂ)にも示すように、電荷蓄積期間のうちの大半の期間で環境光のみが受光セルｊのフォトダイオード２０で受光されていると見なすことができ、上記特定位相に対応する電荷蓄積期間（この電荷蓄積期間は、請求項１に記載の「発光手段から射出された光の反射光を受光している期間の割合が所定値以下の期間」に相当している）に蓄積部２６に蓄積された電荷量（最小値Ａmin）はその大半が環境光に相当する電荷であり、上記の蓄積電荷量の最小値Ａminは受光セルｊのフォトダイオード２０における環境光の受光量をおおよそ表していると判断できる。上記処理では、受光セルｊにおける蓄積電荷量の最小値Ａminから上記特定位相の電荷蓄積期間における蓄積部２６への平均充電電流Ｉを求め、受光セルｊのフォトダイオード２０から出力される受光信号のうち、求めた平均充電電流Ｉ分の電流が信号線３２を介して放電され、蓄積部２６に入力される信号のレベルが平均充電電流Ｉ分だけ低下するように放電電流調節部３４を切り替えているので、受光セルｊのフォトダイオード２０で受光された光のうち、およそ反射光の受光量に相当する電荷のみが受光セルｊの蓄積部２６に蓄積されることになる。
【００５０】
ステップ９２では、変数ｊが最大値ｊmax（＝撮像素子の受光セルの総数）に達したか否か判定する。判定が否定された場合はステップ９４で変数ｊを１だけインクリメントした後にステップ７８に戻り、ステップ９２の判定が肯定される迄ステップ７８〜ステップ９４を繰り返す。撮像素子の全ての受光セルに対して上記処理を行うと、ステップ９２の判定が肯定されてステップ７２に戻り、先に説明した位相画像取得処理を再度行う。なお、上述した処理は本発明に係る制御手段（詳しくは請求項４〜請求項６に記載の制御手段）に相当する処理であり、上記処理を行う制御部１６は本発明に係る制御手段として機能する。
【００５１】
このように、本第１実施形態では、位相０〜位相３のうち蓄積電荷量が最小値Ａminとなった特定位相の電荷蓄積期間に蓄積された電荷量Ａminが、受光セルのフォトダイオード２０における環境光の受光量をおおよそ表していることに基づき、蓄積電荷量が最小値Ａminから受光信号のうち環境光に相当する平均充電電流Ｉを求め、当該平均充電電流Ｉ分が放電されるように放電電流調節部３４を切り替えているので、撮像素子の個々の受光セルに対応する蓄積部２６におよそ反射光の受光量に相当する電荷のみが蓄積されることで、撮像素子が環境光を含む光を受光する環境であっても、環境光の影響を低減した正確な検出を行うことができる。これにより、例えば物体検出装置１０を車両に搭載し、太陽光等の高強度の環境光で照明される車両周囲の物体を検出させる等の用途に物体検出装置１０を用いることも可能となる。
【００５２】
また、本第１実施形態では上記の位相画像取得／環境光除去量設定処理が繰り返し実行されるので、受光器１４の撮像素子の各受光セルにおける環境光の受光量が変動した場合にも、上記処理が再度実行されることで、各受光セルに対応する放電電流調節部３４の抵抗値が変動後の環境光の受光量に応じた値に変更設定されることになり、物体検出装置１０において、環境光の受光量の変動に拘わらず環境光の影響を低減した正確な検出を行うことができる。また、本第１実施形態では、位相画像取得処理を繰り返しながら、並行して環境光に相当する平均充電電流Ｉの導出、放電電流調節部３４の抵抗値の切り替えを行っているので、環境光に相当する平均充電電流Ｉの導出や放電電流調節部３４の抵抗値の切り替え等の処理が、物体検出装置１０からの位相画像の出力フレームレートの低下等の悪影響を及ぼすことも防止することができる。
【００５３】
〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態は第１実施形態と同一の構成であるので、各部分に同一の符号を付して構成の説明を省略し、以下、本第２実施形態の作用を説明する。
【００５４】
図７に示すように、本第２実施形態に係る位相画像取得／環境光除去量設定処理では、まずステップ１１０〜ステップ１３０において、受光器１４の撮像素子の全ての受光セルに対応する放電電流調節部３４の抵抗値調整を行う。すなわち、まずステップ１１０では受光器１４を介して発光器１２へ所定の制御信号を出力することで、発光器１２の光源の発光を停止させる。これにより、受光器１４の撮像素子が環境光のみを受光する状態となる。また、ステップ１１２では受光器１４へ所定の制御信号を出力することで、、受光器１４の撮像素子の各受光セルに対応する放電電流調節部３４の抵抗値を全て∞に設定する。これは各放電電流調節部３４においてスイッチ部３８の全てのスイッチをオフさせることで実現できる。そしてステップ１１４では位相画像取得処理を行う。
【００５５】
なお、ステップ１１４の位相画像取得処理は第１実施形態で第１実施形態で説明した位相画像取得処理（図３）と同様の処理であるが、第１実施形態では位相０〜位相３の各期間について電荷の蓄積・蓄積電荷量データの出力を各々行っていたのに対し、ステップ１１４では位相０〜位相３の何れか１つの位相についてのみ、電荷の蓄積・蓄積電荷量データの出力を行う点が相違している。ステップ１１４の位相画像取得処理は発光器１２の光源が発光を停止している状態で行うので、個々の受光セルの蓄積部２６に蓄積される電荷量は、電荷蓄積期間が位相０〜位相３のうちの何れの位相に対応する期間であったとしてもおよそ同じになる。
【００５６】
ステップ１１６では、ステップ１１４における位相画像取得処理において、蓄積部２６で蓄積電荷量の飽和が生じた受光セルが存在しているか否かを探索する。この探索は、ステップ１１４の位相画像取得処理によって得られた各受光セル毎の蓄積電荷量データを順に参照し、蓄積電荷量データが表す蓄積電荷量が蓄積部２６における蓄積電荷量の上限値に一致しているか否かを順に判断することで行うことができる。そしてステップ１１８では、ステップ１１６の探索により蓄積電荷量の飽和が生じた受光セルが発見されたか否か判定する。判定が肯定された場合はステップ１２０へ移行し、例えば蓄積回数Ｎを小さくする等によってステップ１１４の位相画像取得処理における電荷蓄積時間を短縮した後にステップ１１４に戻る。従って、ステップ１１８の判定が否定される迄ステップ１１４〜ステップ１２０が繰り返されることになる。
【００５７】
ステップ１２０における電荷蓄積時間の調整により、ステップ１１４の位相画像取得処理で受光器１４の撮像素子の何れの受光セルでも蓄積電荷量の飽和が生じなくなった場合には、ステップ１１８の判定が否定されてステップ１２２へ移行し、変数ｊに１を設定する。次のステップ１２４では、最後に実行した位相画像取得処理（撮像素子の何れの受光セルでも蓄積電荷量の飽和が生じなかった位相画像取得処理）で得られた受光セルｊの蓄積電荷量データを抽出し、抽出した蓄積電荷量データが表す蓄積電荷量をＡminとし、先の (６)式に従って蓄積部２６への平均充電電流Ｉを演算する。
【００５８】
次のステップ１２６では、ステップ１２４で演算した平均充電電流Ｉに基づき、信号線３２を流れる放電電流の大きさを上記平均充電電流Ｉに調整するための抵抗値Ｒminを先の (７)式に従って演算する。そしてステップ１２８では受光器１４へ所定の制御信号を出力し、受光セルｊに対応する信号処理回路２４の放電電流調節部３４が信号線３２に挿入している抵抗３６の抵抗値が抵抗値Ｒmin以上となるように、受光セルｊに対応する信号処理回路２４の放電電流調節部３４を切り替え、ステップ１３０へ移行する。
【００５９】
ステップ１１４の位相画像取得処理は受光器１４の撮像素子が環境光のみを受光している状態で行われるので、上記の位相画像取得処理における電荷蓄積期間（この電荷蓄積期間は、請求項１に記載の「発光手段が発光していない期間」に相当している）に蓄積部２６に蓄積された電荷量Ａminは全て環境光に相当する電荷であり、上記の蓄積電荷量の最小値Ａminは受光セルｊのフォトダイオード２０における環境光の受光量を正確に表していると判断できる。上記処理では、受光セルｊにおける蓄積電荷量Ａminから電荷蓄積期間における蓄積部２６への平均充電電流Ｉを求め、受光セルｊのフォトダイオード２０から出力される受光信号のうち、求めた平均充電電流Ｉ分の電流が信号線３２を介して放電され、蓄積部２６に入力される信号のレベルが平均充電電流Ｉ分だけ低下するように放電電流調節部３４を切り替えているので、受光セルｊのフォトダイオード２０で受光された光のうち、ほぼ反射光の受光量に相当する電荷のみが受光セルｊの蓄積部２６に蓄積されることになる。
【００６０】
ステップ１３０では、変数ｊが最大値ｊmax（＝撮像素子の受光セルの総数）に達したか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１３２で変数ｊを１だけインクリメントした後にステップ１２４に戻り、ステップ１３０の判定が肯定される迄ステップ１２４〜ステップ１３２を繰り返す。なお、上述したステップ１１０〜ステップ１３２は本発明に係る制御手段（詳しくは請求項４，５，７に記載の制御手段）に相当する処理であり、上記処理を行う制御部１６は本発明に係る制御手段として機能する。
【００６１】
撮像素子の全ての受光セルに対して上記の放電電流調節部３４の抵抗値の調整を完了すると、ステップ１３０の判定が肯定されてステップ１３３へ移行し、受光器１４を介して発光器１２へ所定の制御信号を出力し、発光器１２の光源の発光を開始させた後に、次のステップ１３４で通常の位相画像取得処理を行う（位相０〜位相３の各期間について電荷の蓄積・蓄積電荷量データの出力を順次行う）。このステップ１３４の位相画像取得処理によって得られた位相０〜位相３の蓄積電荷量データは、制御部１６における物体との距離の演算・出力及び位相画像の出力の少なくとも一方に用いられる。
【００６２】
また、次のステップ１３６〜ステップ１４０では、ステップ１３４の位相画像取得処理によって得られた蓄積電荷量データに基づいて、受光器１４の撮像素子の各受光セルに対応する放電電流調節部３４の抵抗値の再調整が必要か否か判定する。すなわち、まずステップ１３６では、先に説明したステップ１１６、１１８と同様に、蓄積部２６で蓄積電荷量の飽和が生じた受光セルを探索し、当該探索によって該当する受光セルがＪ１個以上抽出されたか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１３８へ移行し、第１実施形態で説明した環境光除去量設定モード時処理（図５）のステップ７８，８０と同様に、各受光セル毎に蓄積電荷量の最小値Ａminを抽出し、抽出した蓄積電荷量の最小値Ａminと閾値TH1との大小関係を判定することで、蓄積電荷量の最小値Ａminが閾値TH1よりも小さい受光セルを探索する。そしてステップ１４０では、ステップ１３８の探索によって該当する受光セルがＪ２個以上抽出されたか否か判定する。
【００６３】
ステップ１４０の判定も否定された場合は放電電流調節部３４の抵抗値の再調整は不要と判断できるので、ステップ１３４に戻り、ステップ１３６又はステップ１４０の判定が肯定される迄の間はステップ１３４の位相画像取得処理を繰り返し実行する。また、受光器１４の撮像素子の各受光セルにおける環境光の受光量が大きく変動し、ステップ１３６又はステップ１４０の判定が肯定された場合はステップ１１０に戻り、先に説明したステップ１１０〜ステップ１３２において、各受光セルに対応する放電電流調節部３４の抵抗値の再調整を行う。
【００６４】
このように、本第２実施形態では、発光器１２の光源の発光を停止させた状態で蓄積部２６に蓄積された電荷量Ａminが、受光セルのフォトダイオード２０における環境光の受光量を正確に表していることに基づき、発光器１２の光源の発光を停止させた状態での蓄積電荷量Ａminから環境光に相当する平均充電電流Ｉを求め、当該平均充電電流Ｉ分が放電されるように放電電流調節部３４を切り替えているので、発光器１２の光源の発光を停止させることに伴い、物体検出装置１０からの位相画像の出力フレームレートの低下等の不都合が生ずる可能性はあるものの、撮像素子の個々の受光セルに対応する蓄積部２６に反射光の受光量に相当する電荷のみが蓄積されることで、撮像素子が環境光を含む光を受光する環境において、環境光の影響を第１実施形態よりも正確に排除した高精度な検出を行うことができる。また、トンネルの出入り等のように急激に環境光が変化した場合に、第１実施形態で説明した態様よりも素早く環境光除去量を設定できる。これにより、例えば物体検出装置１０を車両に搭載し、太陽光等の高強度の環境光で照明される車両周囲の物体を検出させる等の用途に物体検出装置１０を用いることも可能となる。
【００６５】
なお、第１実施形態で説明した位相画像取得／環境光除去量設定処理は、通常の位相画像取得処理の実行（物体との距離の演算・出力や位相画像の出力に利用可能な蓄積電荷量データの取得）と並行して放電電流調節部３４の抵抗値の調整を行えるという利点を有している一方で、第２実施形態で説明した位相画像取得／環境光除去量設定処理は、環境光の影響が正確に排除されるように放電電流調節部３４の抵抗値を調整でき、急激に環境光が変化した場合に、第１実施形態で説明した処理よりも素早く環境光除去量を設定できるという利点を有しているので、定常時は第１実施形態で説明した処理を繰り返し行って放電電流調節部３４の抵抗値を調整し、図７のステップ１３６又はステップ１４０の判定が肯定される等の環境光の受光量の急激な変動を検出した場合に、第２実施形態で説明した処理のステップ１１０〜１３２の処理を行って放電電流調節部３４の抵抗値を調整するようにしてもよい。
【００６６】
また、上記では本発明に係る受光手段に相当する受光セルが２次元に複数個配列されて成る撮像素子が設けられている態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の受光手段を備え、受光手段が受光した光を反射した物体との距離を検出する距離検出装置等に適用することも可能である。
【００６７】
また、発光器１２の発光パターンは、図４(Ａ)に示すような方形波状の発光パターンに限られるものではなく、例えば正弦波状や三角波状、のこぎり波状等の各種波形の発光パターンの何れであってもよい。また、発光器１２の発光パターンは図４(Ａ)に示すように各周期内における発光期間の位相が一定であることに限られるものでもなく、各周期内における発光期間の位相を変動させてもよい。また、発光器１２の発光パターンは図４(Ａ)に示すように周期が一定であることに限られるものでもなく、例えば発光期間の長さは一定で非発光期間の長さを変動させたり、非発光期間の長さは一定で発光期間の長さを変動させたり、発光期間及び非発光期間の長さを各々変動させることで、発光パターンの周期を変動させるようにしてもよい。何れの発光パターンを採用した場合にも、蓄積部２６への平均充電電流Ｉは(６)式で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態に係る物体検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】受光器の各セルに接続された信号処理部の回路図である。
【図３】位相画像取得処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】各位相での電荷の蓄積と蓄積部に蓄積される電荷量を示すタイミングチャートである。
【図５】第１実施形態に係る位相画像取得／環境光除去量設定処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】電荷蓄積量最小の位相で蓄積部に蓄積される電荷量を示す説明図である。
【図７】第２実施形態に係る位相画像取得／環境光除去量設定処理の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１０  物体検出装置
１２  発光器
１４  受光器
１６  制御部
２０  フォトダイオード
２４  信号処理回路
２６  蓄積部
２８  スイッチ
３４  放電電流調節部
３６  抵抗
３８  スイッチ部
【図１】
2007248227.tif 000004
【図２】
2007248227.tif 000005
【図３】
2007248227.tif 000006
【図４】
2007248227.tif 000007
【図５】
2007248227.tif 000008
【図６】
2007248227.tif 000009
【図７】
2007248227.tif 000010