(57)【要約】【課題】光飛行時間型距離画像センサを用いて撮影空間の距離画像生成する際、撮影空間内の状況によらず、距離計測の精度を高める。【解決手段】距離画像と同タイミングで生成した同撮像空間の照射光強度画像を用い、撮影空間に他の画素の画素値算出に影響を与える程入射光（反射光）強度の強い領域があるか否かを判別する。反射光の強い領域がある場合、その領域への照射と他の領域への照射とを独立して制御する分割照射を行うよう光源を制御する。判別は、照射光強度画像の各画素値を予め定めた閾値と比較することにより行う。【選択図】図１
2012168049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影空間に変調光を照射する光源と、前記光源から照射され前記撮影空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子、前記光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部、及び、前記光源の変調に同期して、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振分手段と、を備える受光手段と、所定の時間毎に、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷から画素値が距離値である前記撮影空間の距離画像を生成する距離画像生成手段と、画素値が照射光強度である当該撮影空間の照射光強度画像を生成する照射光強度画像生成手段と、を備える距離画像生成装置であって、
前記照射光強度画像に、予め定めた閾値以上の画素値を有する画素があるか否かを判別する判別手段と、
前記光源の照射を制御する光源制御手段と、を備え、
前記光源制御手段は、前記判別手段が有りと判別した場合、前記撮影空間を複数の単位照射領域に分割して前記変調光を照射するよう前記光源の照射を制御すること
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、
前記光源制御手段は、前記各単位照射領域を、予め定めた照射時間毎に順に照射するよう前記光源の照射を制御すること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項３】
請求項２記載の距離画像生成装置であって、
複数の距離画像を合成する合成手段をさらに備え、
前記距離画像生成手段は、前記光源が前記単位照射領域を前記所定の時間照射する毎に距離画像を生成し、
前記合成手段は、全撮影空間分の前記単位照射領域を照射することにより得た距離画像を合成すること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項４】
請求項１記載の距離画像生成装置であって、
前記判別手段は、予め定めた閾値以上の画素値を有する画素に対応する単位領域を光量低減領域として特定し、
前記光源制御手段は、前記各単位照射領域に同時に変調光を照射し、かつ、前記単位照射領域に照射する前記変調光の強度を、他の単位領域に照射する強度より小さくするよう前記光源の照射を制御すること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項５】
請求項１から３いずれか１項記載の距離画像生成装置であって、
前記判別手段は、予め定めた閾値以上の画素値を有する画素に対応する単位領域を光量低減領域として特定し、
前記光源制御手段は、前記光量低減領域に照射する前記変調光の光量を、他の単位領域に照射する光量より小さくすること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項６】
請求項２または３記載の距離画像生成装置であって、
前記判別手段は、予め定めた閾値以上の画素値を有する画素に対応する単位領域を光量低減領域として特定し、
前記光源制御手段は、前記光量低減領域に照射する前記照射時間を、他の単位領域に照射する前記照射時間より短くすること
を特徴とする距離画像生成装置。
【請求項７】
撮影空間に変調光を照射する光源と、前記光源から照射され前記撮影空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子、前記光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部、及び、前記光源の変調に同期して、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振分手段と、を備える受光手段と、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、
所定の時間毎に、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷から画素値が距離値である前記撮影空間の距離画像を生成する距離画像生成ステップと、
画素値が照射光強度である前記撮影空間の照射光強度画像を生成する照射光強度画像生成ステップと、
前記照射光強度画像が生成される毎に、当該照射強度画像の各画素に、予め定めた閾値以上の画素値を有する画素があるか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップで、有りと判別された場合、前記対象空間を複数の照射領域に分割して照射するよう前記光源の発光を制御する発光制御ステップと、を備えること
を特徴とする距離画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離画像生成技術に関し、特に、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する。
【背景技術】
【０００２】
光飛行時間型距離画像センサを用いて、撮影空間の対象物の、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。光飛行時間型距離画像センサでは、光源から照射した変調光と、当該変調光の対象物による反射光との位相差を用いて、画素毎に対象物の距離を算出する。位相差は、画素毎に用意された撮像素子でレンズを介して受光した反射光を光量に応じた電荷量に変換し、この電荷量に所定の演算を施すことにより算出される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光飛行時間型距離画像センサを用いた距離画像生成装置は、上述のように画素毎に受光した反射光を基に距離値を算出している。しかし、極端に近い距離の対象物が撮影対象空間にある場合、極端に反射率の高い物体が撮影対象空間にある場合など、強い反射光がレンズに入射すると、レンズの解像力などの性能によって、本来結像する画素以外の画素に反射光が回り込み、フレアと呼ばれる現象が発生することがある。
【０００５】
フレアが発生すると、距離を算出する上での正確な光量が得られず、それに従って算出される距離値も不正確となる。
【０００６】
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て撮影空間の距離画像生成する際、撮影空間内の状況によらず、距離計測の精度を高める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】
【０００７】
本発明は、距離画像と同タイミングで生成した同撮像空間の照射光強度画像を用い、撮影空間に他の画素の画素値算出に影響を与える程、入射光（反射光）強度の強い領域があるか否かを判別し、ある場合、その領域への照射と他の領域への照射とを独立して制御する分割照射を行う。判別は、照射光強度画像の各画素値を予め定めた閾値と比較することにより行う。
【０００８】
具体的には、撮影空間に変調光を照射する光源と、前記光源から照射され前記撮影空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子、前記光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部、及び、前記光源の変調に同期して、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振分手段と、を備える受光手段と、所定の時間毎に、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷から画素値が距離値である前記撮影空間の距離画像を生成する距離画像生成手段と、画素値が照射光強度である当該撮影空間の照射光強度画像を生成する照射光強度画像生成手段と、を備える距離画像生成装置であって、前記照射光強度画像に、予め定めた閾値以上の画素値を有する画素があるか否かを判別する判別手段と、前記光源の照射を制御する光源制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記判別手段が有りと判別した場合、前記撮影空間を複数の単位照射領域に分割して前記変調光を照射するよう前記光源の照射を制御することを特徴とする距離画像生成装置を提供する。
【０００９】
また、撮影空間に変調光を照射する光源と、前記光源から照射され前記撮影空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子、前記光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部、及び、前記光源の変調に同期して、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振分手段と、を備える受光手段と、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、所定の時間毎に、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷から画素値が距離値である前記撮影空間の距離画像を生成する距離画像生成ステップと、画素値が照射光強度である前記撮影空間の照射光強度画像を生成する照射光強度画像生成ステップと、前記照射光強度画像が生成される毎に、当該照射強度画像の各画素に、予め定めた閾値以上の画素値を有する画素があるか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップで、有りと判別された場合、前記対象空間を複数の照射領域に分割して照射するよう前記光源の発光を制御する発光制御ステップと、を備える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】
【００１０】
本発明によれば、光飛行時間型距離画像センサを用いて撮影空間の距離画像生成する際、撮影空間内の状況によらず、撮影対象空間全体の物体の距離計測の精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】距離画像生成の原理を説明するための説明図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態の分割照射を説明するための説明図である。
【図４】第一の実施形態の光源制御手法を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）は、第一の実施形態の分割照射のタイミングを説明するための説明図であり、（ｂ）は、第一の実施形態と第二の実施形態とを組み合わせた場合の分割照射のタイミングを説明するための説明図である。
【図６】第一の実施形態の画像合成を説明するための説明図である。
【図７】第一の実施形態の画像生成処理のフローチャートである。
【図８】第一の実施形態の判別処理のフローチャートである。
【図９】第一の実施形態の分割照射処理のフローチャートである。
【図１０】第二の実施形態の画像生成処理のフローチャートである。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、第二の実施形態の判別処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する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。
【００１３】
まず、本実施形態で用いる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１００のブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、距離画像生成装置１００は、照射光と入射光との位相差を用いて距離画像を生成する光飛行時間型距離画像センサを用いるもので、光源１１０と、受光部１２０と、画像生成部１３０と、制御部１４０と、を備える。
【００１５】
光源１１０は、撮影空間に変調した光（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；以下、変調光と呼ぶ。）１１１を照射する。光源１１０には、ＬＥＤ、レーザ等の高速変調が可能なデバイスが用いられる。また、本実施形態の光源１１０は、制御部１４０の制御により、距離画像を生成する撮影空間を、複数の領域に分割して照射する分割照射機能を備える。
【００１６】
受光部１２０は、光源１１０から照射された変調光１１１が撮影空間内の物体２００で反射された反射光を含む入射光１１２を受光し、電荷に変換する撮像素子である。これを実現するため、受光部１２０は、入射光１１２を受光し、受光量を電荷量に変換する複数の光電変換素子と、光電変換素子により得られた電荷量を蓄積する電荷蓄積部と、電荷を各電荷蓄積部に振り分ける振分部と、を備える。また、受光部１２０の前には、レンズ（不図示）が配置される。
【００１７】
この光電変換素子により画素が形成される。従って、各光電変換素子は、距離画像の各画素に対応づけて規則的に配列される。また、距離情報である変調光１１１と入射光１１２の位相差は、電荷蓄積部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２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。このため、電荷蓄積部は、光電変換素子毎に、少なくとも２以上設けられる。以下、本実施形態では、４つ用いる場合を例にあげて説明する。
【００１８】
なお、光源１１０と受光部１２０とは制御部１４０により同期制御される。光源１１０は、制御部１４０が出力する同期信号に従って、対象空間に変調光１１１を照射する。また、受光部１２０では、この同期信号に従って、光電変換素子が、物体２００により反射された反射光を含む入射光１１２を電荷量に変換する。そして、振分部が、得られた電荷量を、この同期信号に従って、各光電変換素子に対応づけて設けられる４つの電荷蓄積部それぞれに振り分ける。ここでは、変調の１周期を４等分した期間毎に、これらの４つの電荷蓄積部に振り分ける。なお、電荷蓄積部には、電荷量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。
【００１９】
画像生成部１３０は、受光部１２０が所定期間電荷を蓄積する毎に、蓄積した電荷から、距離値を画素値とする距離画像と、照射光強度を画素値とする照射光強度画像とを生成する。このため、本実施形態の画像生成部１３０は、撮影空間の距離画像を生成する距離画像生成部１３１と、撮影空間の照射光強度画像を生成する照射光強度画像生成部１３２と、を備える。
【００２０】
距離画像生成部１３１は、各電荷蓄積部に振り分けられた電荷量に所定の演算を施し、変調光１１１と入射光１１２との位相差から、各画素の位置に対応する撮影空間の距離値を算出する。
【００２１】
図２は、距離画像生成の原理を説明するための図である。光源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、受光部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。
【００２２】
ただし、変調光１１１と入射光１１２とには、光が物体２００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。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、対象物までの距離値Ｄは、以下の式（１）で求めることができる。
【数１】
2012168049.tif 000003
【００２３】
ここで、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】
2012168049.tif 000004
【００２４】
なお、１周期を４等分した各期間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。
【００２５】
また、光源１１０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程度である。このため、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。本実施形態の距離画像生成部１３１は、この電荷蓄積時間Δｔ間隔で電荷蓄積部に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、式（１）に従って、対象物までの距離値Ｄを求め、距離値を画素値とする距離画像を生成する。生成した距離画像は、例えば、外部出力端子から出力される。
【００２６】
照射光強度画像生成部１３２は、各電荷蓄積部に振り分けられた電荷量に所定の演算を施し、各画素の位置に対応する撮影空間の照射光強度値を算出する。このとき、距離画像生成部１３１が距離値を算出するために用いる上記各電荷量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４をそのまま用いる。これを用い、照度光強度画像生成部１３２は、画素毎に以下の式（３）に従って、電荷蓄積時間Δｔ毎に、照射光強度値Ｂを算出し、照射光強度値を画素値とする照射光強度画像を生成する。
【数３】
2012168049.tif 000005
【００２７】
なお、一般に輝度画像の画素値として用いられるのは、以下の式（４）に従って、４つの電荷蓄積部に振り分けられた電荷の平均値Ａである。
【数４】
2012168049.tif 000006
【００２８】
制御部１４０は、距離画像生成装置１００全体の動作を制御する。本実施形態では、ユーザから処理開始の指示（例えば、電源ＯＮ）を受け付けると、光源１１０から変調光を照射させるとともに受光部１２０で入射光（反射光）を受光させ、所定の時間ごとに受光した入射光（反射光）から距離画像および照射光強度画像を生成させる。本実施形態の制御部１４０は、この制御に加え、撮影空間に所定の光量以上の入射光（反射光）を射出している領域がある場合、光源１１０に分割照射を行わせる。これを実現するため、光源制御部１４１と、判別部１４２と、合成部１４３とを備える。
【００２９】
判別部１４２は、照射光強度画像が生成される毎に、照射光強度画像に予め定めた閾値以上の画素があるか否かを判別する。本実施形態では、閾値以上の画素があると判別した場合、分割フラグを有効化する。
【００３０】
光源制御部１４１は、分割フラグの状態に応じて、光源１１０の動作を制御する。分割フラグが無効化されている場合は、撮影空間全体に変調光を連続して照射するよう光源１１０を制御する。これを通常照射と呼ぶ。また、分割フラグが有効化されると、撮影空間を複数の領域（単位照射領域）に分割して照射する分割照射を行うよう制御する。
【００３１】
図３（ａ）は、本実施形態の分割照射を説明するための説明図である。ここでは、一例として、撮影空間２１０を、４つの単位照射領域２１１、２１２、２１３、２１４に分割して照射する場合を例示する。なお、撮影空間（照射領域）２１０を二次元に投影した面が、距離画像、照射光強度画像の画像領域に対応する。
【００３２】
光源制御部１４１は、例えば、光源１１０に用いる発光体がアレイ状に配置されるＬＥＤ素子で構成される場合、各ＬＥＤ素子を独立して駆動することにより、分割照射を実現する。本実施形態では、各単位照射領域に対応するＬＥＤ素子群毎に照射を制御する。なお、この場合、照射、非照射の制御だけでなく、ＬＥＤ素子群毎に、照射強度の変更も行うことができる。
【００３３】
また、光源１１０に用いる発光体がレーザ等の点光源の場合、光源制御部１４１は、スキャン手段により光源１１０を分割照射させる。図４は、このときの制御を説明するための図である。本図に示すように、光源制御部１４１は、スキャン手段３２０を制御し、点光源１１０から出射した光を、図中、ｘおよびｙ方向に走査する。スキャン手段３２０には、ミラーを回転させて変調光を走査するガルバノミラー、ミラーを振動させて変調光を走査するＭＥＭＳなどが用いられる。
【００３４】
なお、走査方向は一軸方向としてもよい。この場合、光源制御部１４１は、図４に示すように、スキャン手段３２０に加え、拡散板３３０を用い、光源１１０の制御を行う。拡散板３３０は、光源１１０から照射された光を、走査方向と直交する方向に拡散(図４：３４０）するよう配置される。
【００３５】
なお、分割照射による撮影空間（照射領域）２１０の分割は、図３（ａ）に示すものに限られない。例えば、図３（ｂ）に示すように、ｘ方向およびｙ方向に分割してもよい。図３（ｂ）では、撮影空間２１０を、ｘ方向に４分割、ｙ方向に２分割し、８つの単位照射領域２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８とする場合を例示する。
【００３６】
本実施形態では、光源制御部１４１は、各単位照射領域を、電荷蓄積時間Δｔ毎に、電荷蓄積時間Δｔ間、順に照射するよう光源１１０を制御する。撮影空間２１０を４つの単位照射領域２１１、２１２、２１３、２１４に分割して照射する場合の分割照射のタイミングを図５（ａ）に示す。
【００３７】
合成部１４３は、分割照射を行っている間に得られた複数の距離画像を合成する。撮影空間２１０を４つの単位照射領域２１１、２１２、２１３、２１４に分割して照射する場合の画像合成の様子を図６に示す。単位照射領域２１１、２１２、２１３、２１４に照射した際に得られる画像を、それぞれ、４１１、４１２、４１３、４１４とする。これらを合成し、画像４５０を生成する。
【００３８】
画像合成においては、全画像の画素値を加算してもよいし、各画像から、照射領域に対応する画素の画素値を抽出してもよい。境界の画素は、照射光強度画像の画素値の大きい方を用いるよう構成してもよい。
【００３９】
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、記憶装置に格納されたプログラムを実行することにより、上記各部の機能を実現する。
【００４０】
次に、本実施形態の、制御部１４０による画像生成時の処理(画像生成処理）の流れを説明する。
【００４１】
制御部１４０は、光源１１０、受光部１２０、画像生成部１３０を制御し、電荷蓄積時間Δｔ毎に距離画像と照射光強度画像とを生成する処理を継続する。本実施形態では、照射光強度画像が生成される毎に、分割照射を行うか否かを判別する判別処理を行い、判別結果に応じて光源１１０の照射を制御する。
【００４２】
図７は、本実施形態の画像生成処理の処理フローである。制御部１４０は、処理開始の指示（例えば、電源ＯＮ）を受け付けると、処理を開始する。まず、分割をするか否かを示す、分割フラグを無効化する（ステップＳ１１０１）。
【００４３】
そして、制御部１４０は、光源１１０に変調光の照射を、受光部１２０に入射光（反射光）の受光、光電変換、電荷の蓄積を開始させる（ステップＳ１１０２）。このとき、電荷蓄積時間をカウントするクロックｔを初期化（ｔ＝０）とする。
【００４４】
次に、制御部１４０は、分割フラグが有効か否かを判別する（ステップＳ１１０３）。無効であれば、光源制御部１４１に通常照射を行わせる(ステップＳ１１０４）。この指示を受け、光源制御部１４１は、通常照射を行うよう光源１１０を制御する。そして、制御部１４０は、受光部１２０に入射光（反射光）を光電変換して得た電荷を電荷蓄積時間Δｔ間蓄積させ（ステップＳ１１０５、Ｓ１１０６）、画像生成部１３０に、その電荷から距離画像および照射光強度画像を生成させる（ステップＳ１１０７）。
【００４５】
一方、ステップＳ１１０３で分割フラグが有効であれば、制御部１４０は、光源制御部１４１に分割照射を行わせる分割照射処理を行う（ステップＳ１１０８）。分割照射処理の詳細は後述する。
【００４６】
照射光強度画像が生成されると、制御部１４０は、判別部１４２に、分割照射の要否を判別する判別処理を開始させる（ステップＳ１１０９）。判別処理の詳細も後述する。
【００４７】
その後、終了の指示（例えば、電源ＯＦＦ）を受け付けるまで、制御部１４０は、ステップＳ１１０３からの処理を繰り返す（ステップＳ１１１０）。
【００４８】
次に、上記ステップＳ１１０９の、判別部１４２による判別処理の流れを説明する。判別処理では、生成された照射光強度画像を用いて、撮影空間２１０に、他の画素の画素値算出に影響を与える程、入射光（反射光）強度の強い領域（高反射領域）があるか否かを判別し、ある場合、光源１１０を分割照射させるよう分割フラグを有効化する。判別は、生成された照射光強度画像の画素毎に、画素値と予め定めた閾値とを比較することにより行う。
【００４９】
図８は、本実施形態の判別処理の処理フローである。判別部１４２は、まず、分割フラグを無効化する（ステップＳ１２０１）。そして、全画素について、それぞれ、画素値と閾値とを比較し、閾値以上の画素値を持つ画素の有無を判別する（ステップＳ１２０２）。閾値以上の画素値を持つ画素がある場合、分割照射が必要と判断し、分割フラグを有効化する（ステップＳ１２０３）。そして、処理を終了する。一方、全ての画素の画素値が閾値より小さい場合は、分割フラグは無効のままとし、処理を終了する。
【００５０】
以上の判別処理により、照射光強度画像に、閾値以上の値を持つ画素値がある場合、分割フラグが有効化され、その他の場合は、分割フラグが無効化される。
【００５１】
次に、ステップＳ１１０８の分割照射処理の流れを説明する。本実施形態では、制御部１４０は、分割フラグが有効な場合、光源制御部１４１に、分割照射を行わせる。この指示を受け、光源制御部１４１は、光源１１０に分割照射を行わせる。
【００５２】
図９は、本実施形態の分割照射処理の処理フローである。ここでは、撮影空間（照射領域）２１０をＮ分割（Ｎは自然数）して照射するものとし、各単位照射領域をＲ（ｎ）と表す（ｎは１≦ｎ≦Ｎを満たす自然数）。
【００５３】
判別部１４２は、判別処理開始の指示を受け付けると、ｎを初期化（ｎ＝１）する（ステップＳ１３０１）。光源制御部１４１は、ｎ番目の単位照射領域Ｒ（ｎ）を照射するよう光源１１０を制御する（ステップＳ１３０２）。照射が開始されると、制御部１４０は、通常どおり、受光部１２０に入射光（反射光）を受光させて光電変換後の電荷を蓄積させる。そして、電荷蓄積時間Δｔ毎に、画像生成部１３０に、距離画像および照射光強度画像を生成させる（ステップＳ１３０３、Ｓ１３０４、Ｓ１３０５）。
【００５４】
そして、光源制御部１４１は、順に単位照射領域Ｒ（ｎ）を変更しながら全ての領域について照射し終えるまで、ステップＳ１３０２からＳ１３０５の処理を繰り返す（ステップＳ１３０６、Ｓ１３０７）。
【００５５】
全単位照射領域Ｒ（ｎ）の照射を終え、それぞれＮ枚の距離画像および照射光強度画像が生成されると、制御部１４０は、合成部１４３に、それぞれ合成させ（画像合成；ステップＳ１３０８）、撮影空間２１０全体が照射された画像を生成する。
【００５６】
画像合成後は図７の画像生成処理に戻り、距離画像は、例えば、外部出力端子から出力され、照射光強度画像は、ステップＳ１１０９の判別処理に用いられる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、距離画像を生成する撮影空間と同範囲の照射光強度画像の画素値を用い、高反射領域の有無を判別する。そして、直前に生成された照射光強度画像に高反射領域がある場合、撮影範囲（照射領域）を分割し、単位照射領域毎に異なるタイミングで変調光を照射する。そして得られた入射光（反射光）から生成した画像を合成して距離画像を生成する。
【００５８】
従って、高反射領域がある場合であっても、その影響が、当該領域を含む単位照射領域に対応する画素領域に限られ、全画素に影響を与えることを防ぐことができる。このため、画像全体としてみれば、高い精度で距離値が算出された距離画像を得ることができる。
【００５９】
＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、所定強度以上の入射光（反射光）がある場合、撮影範囲（照射領域）を分割して、異なるタイミングで照射し、得られた画像を合成して距離画像を生成している。本実施形態では、所定強度以上の入射光（反射光）がある場合、撮影範囲（照射領域）を分割して照射するが、各分割照射領域を照射するタイミングは同一とし、照射光の光量のみを変化させる。
【００６０】
本実施形態の距離画像生成装置１００の構成は、基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、上述のように、各分割領域に同時に照射しつつ、分割領域毎に照射する光量を変えるため、制御部１４０の構成が異なる。また、光源１１０は、単位照射領域毎に照射光量の変更が可能なものとする。
【００６１】
実現可能な光源１１０としては、例えば、ＬＥＤ等の発光体がアレイ状に配置されたものとする。個々の発光体がそれぞれ異なる照射領域を照射可能で、かつ、発光量を独立に制御可能なものであればよい。
【００６２】
本実施形態の判別部１４２は、照射光強度画像が生成される毎に、照射光強度画像に予め定めた閾値以上の画素があるか否かを判別するとともに、閾値以上の画素がある領域に対応する単位照射領域を特定する。本実施形態では、判別部１４２は、閾値以上の画素があると判別した場合、本実施形態では、分割フラグを用いず、当該画素がある領域に対応する単位照射領域を特定する情報を光量変更指示として出力する。
【００６３】
本実施形態の光源制御部１４１は、光量変更指示の有無に応じて光源１１０の動作を制御する。光量変更指示が出力されていない場合、撮影空間全体を同一の光量で照射するよう制御し、出力されている場合、当該単位照射領域への照射光量を低減するよう光源１１０を制御する。本実施形態では、撮影空間全体を同一の光量で照射するよう光源１１０を制御するものを通常照射と呼び、少なくとも１つの単位照射領域を、他の単位照射領域とは異なる光量で照射するよう制御するものを分割照射と呼ぶ。
【００６４】
光量の低減は、光源１１０から出射する変調光の強度を低減することにより実現する。低減する光量は、予め定めておく。
【００６５】
なお、本実施形態では、分割照射時も同一タイミングで撮影空間に照射するため、合成部１４３は備えない。
【００６６】
以下、本実施形態の制御部１４０による画像生成処理の流れを説明する。図１０は、本実施形態の画像生成処理の処理フローである。
【００６７】
制御部１４０は、処理開始の指示（たとえば、電源ＯＮ）を受け付けると、処理を開始する。制御部１４０は、光源１１０に変調光の照射を、受光部１２０に入射光（反射光）の受光、光電変換、電荷の蓄積を開始させる（ステップＳ２１０１）。このとき、電荷蓄積時間をカウントするクロックｔを初期化（ｔ＝０）とする。なお、制御部１４０は、このとき、光源制御部１４１に、通常照射制御をさせる。これを受け、光源制御部１４１は、撮影空間全体（全単位照射領域）に対し、同じ光量で照射するよう光源１１０を制御する。
【００６８】
そして、制御部１４０は、光量変更指示の有無を判別する（ステップＳ２１０２）。光量変更指示があれば、制御部１４０は、その旨、光源制御部１４１に通知する。それを受け、光源制御部１４１は、光量変更指示が出力されている単位照射領域の光量を変更（低減）する（ステップＳ２１０３）。一方、光量変更指示が出力されていない場合は、光源１１０の照射状態を変更しない。
【００６９】
そして、電荷蓄積時間Δｔ間、電荷を蓄積すると（ステップＳ２１０４）、制御部１４０は、時刻カウンタｔを初期化し（ステップＳ２１０５）、画像生成部１３０に距離画像および照射光強度画像を生成させる（ステップＳ２１０６）。
【００７０】
照射光強度画像が生成されると、制御部１４０は、判別部１４２に、分割照射の要否を判別する判別処理を開始させる（ステップＳ２１０７）。本実施形態の判別処理の詳細は後述する。
【００７１】
その後、終了の指示（例えば、電源ＯＦＦ）を受け付けるまで、制御部１４０は、ステップＳ２１０２からの処理を繰り返す（ステップＳ２１０８）。
【００７２】
次に、本実施形態の、ステップＳ２１０７の、判別部１４２による判別処理について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態の判別処理の処理フローである。本実施形態では、照射光強度画像の、各単位照射領域に対応する画素領域内に、高反射領域があるか否かを判別し、ある場合、光量変更指示として、対応する単位照射領域を特定する情報を出力する。
【００７３】
ここでは、撮影範囲（照射領域）２１０を、Ｎ分割（Ｎは自然数）して照射するものとし、各単位照射領域をＲ（ｎ）と表す（ｎは１≦ｎ≦Ｎを満たす自然数）。
【００７４】
判別部１４２は、判別処理開始の指示を受け付けると、ｎを初期化（ｎ＝１）する（ステップＳ２２０１）。そして、領域Ｒ（ｎ）に対応する照射光強度画像の画素領域内に、画素値Ｐｓが予め定めた閾値Ｔｓ以上の画素があるか否かを判別する（ステップＳ２２０２）。有る場合のみ、当該単位照射領域Ｒ（ｎ）に対する光量変更指示として、単位照射領域Ｒ（ｎ）を出力する（ステップＳ２２０３）。
【００７５】
ステップＳ２２０２およびＳ２２０３の処理を全領域について繰り返す（ステップＳ２２０４、Ｓ２２０５）。
【００７６】
以上の判別処理の結果、１以上の分割照射領域Ｒ（ｎ）に対して光量変更指示が出力されると、それを受け、光源制御部１４１は、光源１１０の照射を制御する。受光部１２０では、制御された変調光の照射による入射光（反射光）を受光し、画像生成部１３０は、蓄積された電荷から距離画像、照射光強度画像を生成する。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、撮影範囲(照射領域）を複数の単位照射領域に分割し、高反射領域には、光量を低減して変調光を照射する。各単位照射領域の光量は、距離画像を生成する撮影範囲と同範囲の照射光強度画像の画素値を用いて制御する。制御は、照射光強度画像内に、周囲の画素値の算出に影響を与える程高強度な入射光（反射光）を受光した画素の有無を判別し、有りと判別された場合、当該画素を含む領域に対応する単位照射領域への照射光量を低減するようになされる。
【００７８】
従って、本実施形態によれば、撮影範囲内に、高反射領域がある場合であっても、当該領域のみ光量を低減させて変調光を照射する。従って、撮像範囲（照射領域）に応じて、光量を最適なものに調整できるため、距離値算出精度が高まり、高精度な距離画像を得ることができる。このため、本実施形態によれば、撮影環境によらず、高精度な距離画像を得ることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、閾値以上の画素値を有する画素のある領域のみ光量を低減するよう光量変更指示を出力しているが、光量変更指示はこれに限られない。例えば、判別対象の単位照射領域Ｒ（ｎ）に対応する画素領域の全画素値が閾値より小さい場合、当該領域への照射光量を、最大値まで段階的に増大させるよう構成してもよい。
【００８０】
この場合の判別部１４２による判別処理の処理フローを図１１（ｂ）に示す。図１１（ａ）と同様に、判別部１４２は、判別処理開始の指示を受け付けると、ｎを初期化（ｎ＝１）する（ステップＳ２２０１）。そして、領域Ｒ（ｎ）に対応する照射光強度画像の画素領域内に、画素値Ｐｓが予め定めた閾値Ｔｓ以上の画素があるか否かを判別する（ステップＳ２２０２）。有る場合、当該単位照射領域Ｒ（ｎ）に対する光量変更指示として、単位照射領域Ｒ（ｎ）および当該単位照射領域の光量を低減する指示を出力する（ステップＳ２２０３）。
【００８１】
一方、ステップＳ２２０１で、照射光強度画像内に閾値Ｔｓ以上の画素値を有する画素がない場合、図１１（ａ）とは異なり、その時点での、当該領域Ｒ（ｎ）への照射光度が最大であるか否かを判別し（ステップＳ２２０６）、最大であれば、そのまま、最大でなければ、単位照射領域Ｒ（ｎ）および当該単位照射領域の光量を増大する指示を出力する（ステップＳ２２０７）。
【００８２】
この場合、光量変更指示として、該当する単位照射領域を特定する情報だけでなく、低減するか、増大するかを示す情報も同時に出力する。なお、低減量、増大量は予め定めておく。
【００８３】
このように構成することにより、上述のように、光量を増大させた分、ＳＮ比が向上し、他に影響を与えるほどの強い入射光（反射光）を受けることなく、距離画像の精度を向上させることができる。
【００８４】
なお、本実施形態の手法と第一の実施形態の手法とを組み合わせてもよい。すなわち、直前に生成された照射光強度画像に高反射領域がある場合、撮影範囲（照射領域）を分割し、第一の実施形態同様、単位照射領域毎に異なるタイミングで変調光を照射するとともに、第二の実施形態同様、高反射領域に対応する単位照射領域には光量を低減して変調光を照射する。
【００８５】
この場合の画像生成処理は、基本的に図７に示す第一の実施形態の画像生成処理と同じ手順となる。
【００８６】
一方、判別処理は、図１１（ａ）または図１１（ｂ）に示す、第二の実施形態の判別処理と基本的に同様の手順となる。ただし、図８に示す第一の実施形態の判別処理同様、判別処理開始時には分割フラグを無効化し、また、ステップＳ２２０２において、閾値Ｔｓ以上の画素が有りと判別された場合、分割フラグを有効化する。
【００８７】
また、分割照射処理は、基本的に図９に示す第一の実施形態の分割照射処理と同じ手順となる。ただし、ステップＳ１３０２の前に単位照射領域Ｒ（ｎ）毎に、光量変更指示の有無を確認し、あれば、光量を変更（低減または増大）する。
【００８８】
光源制御部１４１は、光量の低減または増大を、該当領域に照射する光源１１０からの変調光の強度を低減または増大することにより実現してもよいし、照射時間を短縮または延長することにより実現してもよい。照射時間を変更することにより実現する場合の、分割照射の様子を図５（ｂ）に示す。
【００８９】
このように構成することにより、高反射領域からの入射光（反射光）を低減させることができる。従って、高反射領域があったとしても、他領域への影響を防ぐことができるだけでなく、高反射領域の強い反射光自体を低減することができる。このため、当該領域内でも、フレアを抑制することができ、さらに得られる距離画像の距離値の精度が向上する。
【００９０】
また、照射光強度値が閾値以上の領域以外の領域について、光量を最大値まで、順次増大させるよう構成すると、上述の効果に加え、さらに、十分なＳＮ比を得ることができ、さらに算出される距離値の精度が向上する。
【００９１】
なお、上記各実施形態では、照射光強度画像は、距離画像を生成する際に用いる電荷を用い、式（３）の演算を行って照射光強度画像を生成しているが、照射光強度画像の生成手法は、これに限られない。例えば、光の照射時と非照射時との入射光（反射光）の光量の差分をとって画素値としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１００：距離画像生成装置、１１０：光源、１１０：点光源、１１１：変調光、１１２：入射光、１２０：受光部、１３０：画像生成部、１３１：距離画像生成部、１３２：照射光強度画像生成部、１４０：制御部、１４１：光源制御部、１４２：判別部、１４３：合成部、２００：物体、２１０：撮影空間、２１１：単位照射領域、２１２：単位照射領域、２１３：単位照射領域、２１４：単位照射領域、２２１：単位照射領域、２２２：単位照射領域、２２３：単位照射領域、２２４：単位照射領域、２２５：単位照射領域、２２６：単位照射領域、２２７：単位照射領域、２２８：単位照射領域、３２０：スキャン手段、３３０：拡散板、４１１：画像４１２：画像４１３：画像４１４：画像４５０：画像
【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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