(57)【要約】【課題】ＴｏＦ方式で測距する測距システムにおいて距離を正確に測定する。【解決手段】測距モジュールは、受光部、判定部および測距部を具備する。受光部は、物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに所定の検出期間内の前記反射光の受光量を検出する。判定部は、所定の検出期間のそれぞれにおいて前記物体が移動したか否かを判定する。測距部は、物体が移動していないと判定された所定の検出期間内の受光量に基づいて物体までの距離を測定する。【選択図】図１
2017150893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに前記所定の検出期間内の前記反射光の受光量を検出する受光部と、
前記所定の検出期間のそれぞれにおいて前記物体が移動したか否かを判定する判定部と、
前記物体が移動していないと判定された前記所定の検出期間内の前記受光量に基づいて前記物体までの距離を測定する測距部と
を具備する測距モジュール。
【請求項２】
前記所定の検出期間は、互いに異なる第１および第２の検出期間を含み、
前記受光部は、前記第１の検出期間において互いに異なる第１、第２、第３および第４の受光開始タイミングのうち前記第１および第２の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出し、前記第２の検出期間において前記第３および第４の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出し、
前記測距部は、前記第１および第２の受光量の差分と前記第３および第４の受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項１記載の測距モジュール。
【請求項３】
前記第１および第２の受光量を遅延させて第１および第２の現在受光量として出力する第１の遅延部と、
前記第３および第４の受光量を遅延させて第３および第４の現在受光量として出力する第２の遅延部と、
前記第３および第４の現在受光量を遅延させて第３および第４の先行受光量として出力する第３の遅延部と
をさらに具備し、
前記判定部は、前記第１および第２の現在受光量の和と前記第３および第４の現在受光量の和との差分から前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したか否かを判定する
請求項２記載の測距モジュール。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第３および第４の先行受光量の和と前記第１および第２の現在受光量の和との差分から前記第１の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第１の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第３および第４の現在受光量の差分と前記第１および第２の現在受光量の次の前記第１および第２の受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項３記載の測距モジュール。
【請求項５】
前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第１および第２の現在受光量の次の前記第１および第２の受光量の和と前記第３および第４の現在受光量の和との差分から前記第２の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第２の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第１および第２の先行受光量の差分と前記第１および第２の現在受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項３記載の測距モジュール。
【請求項６】
前記第１および第２の受光量を遅延させて次の第１および第２の受光量として前記第１の遅延部に出力する第４の遅延部と、
前記第１および第２の現在受光量を遅延させて第１および第２の先行受光量として出力する第５の遅延部と
をさらに具備する請求項３記載の測距モジュール。
【請求項７】
前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第１および第２の先行受光量の和と前記第３および第４の現在受光量の和との差分から前記第２の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第２の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第１の先行受光量と前記第１の現在受光量の統計量を第１の統計量とし、前記第２の先行受光量と前記第２の現在受光量の統計量を第２の統計量として前記第１および第２の統計量の差分と前記第３および第４の先行受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項６記載の測距モジュール。
【請求項８】
前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第３および第４の先行受光量の和と前記第１および第２の現在受光量の和との差分から前記第１の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第１の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第３の現在受光量と前記次の第３の受光量の統計量を第３の統計量とし、前記第４の現在受光量と前記次の第４の受光量の統計量を第４の統計量として前記第３および第４の統計量の差分と前記次の第１および第２の受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項６記載の測距モジュール。
【請求項９】
前記受光部は、
奇数回目の前記所定の検出期間において互いに異なる第１、第２、第３および第４の受光開始タイミングのうち前記第１および第２の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出し、偶数回目の前記所定の検出期間において前記第３および第４の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出する第１の画素と、
奇数回目の前記所定の検出期間において前記第３および第４の受光開始タイミングから前記所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出し、偶数回目の前記所定の検出期間において前記第１および第２の受光開始タイミングから前記所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出する第２の画素と
を備え、
前記測距部は、前記第１および第２の受光量の差分と前記第３および第４の受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項１記載の測距モジュール。
【請求項１０】
前記判定部は、前記第１および第２画素のうち注目した注目画素の前記第１および第２の受光量の和と前記第３および第４の受光量の和との差から前記物体が移動したか否かを判定する
請求項９記載の測距モジュール。
【請求項１１】
前記測距部は、前記物体が移動したと判定された場合には前記注目画素の受光量の差分と前記第１および第２の画素のうち前記注目画素に隣接する隣接画素の受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項１０記載の測距モジュール。
【請求項１２】
照射光を前記物体に照射する発光部をさらに具備する
請求項１記載の測距モジュール。
【請求項１３】
照射光を物体に照射する発光部と、
前記物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに前記所定の検出期間内の前記反射光の受光量を検出する受光部と、
前記所定の検出期間のそれぞれにおいて前記物体が移動したか否かを判定する判定部と、
前記物体が移動していないと判定された前記所定の検出期間内の前記受光量に基づいて前記物体までの距離を測定する測距部と
を具備する測距システム。
【請求項１４】
前記所定の検出期間が経過するたびに画像データを撮像する撮像部をさらに具備し、
前記判定部は、前記画像データに基づいて前記物体が移動したか否かを判定する
請求項１３記載の測距システム。
【請求項１５】
物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに前記所定の検出期間内の前記反射光の受光量を検出する受光手順と、
前記所定の検出期間のそれぞれにおいて前記物体が移動したか否かを判定する判定手順と、
前記物体が移動していないと判定された前記所定の検出期間内の前記受光量に基づいて前記物体までの距離を測定する測距手順と
を具備する測距モジュールの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、測距モジュール、測距システム、および、測距モジュールの制御方法に関する。詳しくは、照射光と反射光との位相差から距離を求める測距モジュール、および、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測距機能を持つ電子装置において、ＴｏＦ（Time of Flight）と呼ばれる測距方式がよく用いられている。このＴｏＦは、発光部がサイン波や矩形波の照射光を物体に照射し、その物体からの反射光を受光部が受光して、測距演算部が照射光と反射光との位相差から距離を測定する方式である。例えば、イメージセンサで反射光を受光してＴｏＦ方式で測距する装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
このイメージセンサは、発光部を制御する発光制御信号の特定の位相（例えば、立上りタイミング）を０度として、０度から１８０度までの受光量をＱ１として検出し、１８０度から３６０度までの受光量をＱ２として検出する。また、イメージセンサは、９０度から２７０度までの受光量をＱ３として検出し、２７０度から９０度までの受光量をＱ４として検出する。これらの受光量Ｑ１乃至Ｑ４から、次の式により距離が測定される。
ｄ＝（ｃ／４πｆ）×ｔａｎ−１｛（Ｑ３−Ｑ４）／（Ｑ１−Ｑ２）｝  ・・・式１
【０００４】
上式において、ｄは距離であり、単位は、例えば、メートル（ｍ）である。ｃは光速であり、単位は、例えば、メートル毎秒（ｍ／ｓ）である。ｔａｎ−１は、正接関数の逆関数である。（Ｑ３−Ｑ４）／（Ｑ１−Ｑ２）の値は、照射光と反射光との位相差を示す。πは、円周率を示す。また、ｆは照射光の周波数であり、単位は、例えば、メガヘルツ（ＭＨｚ）である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Andreas Kolb, Lindner Marvin、“Compensation of motion artifacts for time-of-flight cameras”、［online]、２０１４年１月、テキサスインスツルメンツ、インターネット（URL:http://www.ti.com/lit/wp/sloa190b/sloa190b.pdf”）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術において、式１が成立するのは、受光量Ｑ１乃至Ｑ４を検出するための露光期間内に亘って物体が静止している場合である。このため、その露光期間内に物体が移動すると、それらの受光量を用いて求めた距離ｄに誤差が生じてしまうという問題がある。
【０００７】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、ＴｏＦ方式で測距する測距システムにおいて距離を正確に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに上記所定の検出期間内の上記反射光の受光量を検出する受光部と、上記所定の検出期間のそれぞれにおいて上記物体が移動したか否かを判定する判定部と、上記物体が移動していないと判定された上記所定の検出期間内の上記受光量に基づいて上記物体までの距離を測定する測距部とを具備する測距モジュール、および、その制御方法である。これにより、物体が移動していないと判定された期間内の受光量に基づいて物体までの距離が測定されるという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、上記所定の検出期間は、互いに異なる第１および第２の検出期間を含み、上記受光部は、上記第１の検出期間において互いに異なる第１、第２、第３および第４の受光開始タイミングのうち上記第１および第２の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って上記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出し、上記第２の検出期間において上記第３および第４の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って上記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出し、上記測距部は、上記第１および第２の受光量の差分と上記第３および第４の受光量の差分との比から上記距離を測定してもよい。これにより、第１および第２の受光量の差分と第３および第４の受光量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記第１および第２の受光量を遅延させて第１および第２の現在受光量として出力する第１の遅延部と、上記第３および第４の受光量を遅延させて第３および第４の現在受光量として出力する第２の遅延部と、上記第３および第４の現在受光量を遅延させて第３および第４の先行受光量として出力する第３の遅延部とをさらに具備し、上記判定部は、上記第１および第２の現在受光量の和と上記第３および第４の現在受光量の和との差分から上記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて上記物体が移動したか否かを判定してもよい。これにより、第１および第２の現在受光量の和と第３および第４の現在受光量の和との差分から物体が移動したか否かが判定されるという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記判定部は、上記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて上記物体が移動したと判定した場合には上記第３および第４の先行受光量の和と上記第１および第２の現在受光量の和との差分から上記第１の検出期間において上記物体が移動したか否かを判定し、上記測距部は、上記第１の検出期間において上記物体が移動したと判定された場合には上記第３および第４の現在受光量の差分と上記第１および第２の現在受光量の次の上記第１および第２の受光量の差分との比から上記距離を測定してもよい。これにより、第１の検出期間において物体が移動した場合に第３および第４の現在受光量の差分と次の第１および第２の受光量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記判定部は、上記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて上記物体が移動したと判定した場合には上記第１および第２の現在受光量の次の上記第１および第２の受光量の和と上記第３および第４の現在受光量の和との差分から上記第２の検出期間において上記物体が移動したか否かを判定し、上記測距部は、上記第２の検出期間において上記物体が移動したと判定された場合には上記第１および第２の先行受光量の差分と上記第１および第２の現在受光量の差分との比から上記距離を測定してもよい。これにより、第２の検出期間において物体が移動した場合に第１および第２の先行受光量の差分と第１および第２の現在受光量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記第１および第２の受光量を遅延させて次の第１および第２の受光量として上記第１の遅延部に出力する第４の遅延部と、上記第１および第２の現在受光量を遅延させて第１および第２の先行受光量として出力する第５の遅延部とをさらに具備してもよい。これにより、次の第１および第２の受光量と第１および第２の先行受光量とが出力されるという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記判定部は、上記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて上記物体が移動したと判定した場合には上記第１および第２の先行受光量の和と上記第３および第４の現在受光量の和との差分から上記第２の検出期間において上記物体が移動したか否かを判定し、上記測距部は、上記第２の検出期間において上記物体が移動したと判定された場合には上記第１の先行受光量と上記第１の現在受光量の統計量を第１の統計量とし、上記第２の先行受光量と上記第２の現在受光量の統計量を第２の統計量として上記第１および第２の統計量の差分と上記第３および第４の先行受光量の差分との比から上記距離を測定してもよい。これにより、第１および第２の統計量の差分と第３および第４の先行受光量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００１５】
また、この第１の側面において、上記判定部は、上記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて上記物体が移動したと判定した場合には上記第３および第４の先行受光量の和と上記第１および第２の現在受光量の和との差分から上記第１の検出期間において上記物体が移動したか否かを判定し、上記測距部は、上記第１の検出期間において上記物体が移動したと判定された場合には上記第３の現在受光量と上記次の第３の受光量の統計量を第３の統計量とし、上記第４の現在受光量と上記次の第４の受光量の統計量を第４の統計量として上記第３および第４の統計量の差分と上記次の第１および第２の受光量の差分との比から上記距離を測定してもよい。これにより、次の第１および第２の受光量の差分と第３および第４の統計量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第１の側面において、上記受光部は、奇数回目の上記所定の検出期間において互いに異なる第１、第２、第３および第４の受光開始タイミングのうち上記第１および第２の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って上記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出し、偶数回目の上記所定の検出期間において上記第３および第４の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って上記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出する第１の画素と、奇数回目の上記所定の検出期間において上記第３および第４の受光開始タイミングから上記所定の受光期間に亘って上記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出し、偶数回目の上記所定の検出期間において上記第１および第２の受光開始タイミングから上記所定の受光期間に亘って上記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出する第２の画素とを備え、上記測距部は、上記第１および第２の受光量の差分と上記第３および第４の受光量の差分との比から上記距離を測定してもよい。これにより、第１および第２の受光量の差分と第３および第４の受光量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００１７】
また、この第１の側面において、上記判定部は、上記第１および第２画素のうち注目した注目画素の上記第１および第２の受光量の和と上記第３および第４の受光量の和との差から上記物体が移動したか否かを判定してもよい。これにより、注目画素の第１および第２の受光量の和と第３および第４の受光量の和との差から物体が移動したか否かが判定されるという作用をもたらす。
【００１８】
また、この第１の側面において、上記測距部は、上記物体が移動したと判定された場合には上記注目画素の受光量の差分と上記第１および第２の画素のうち上記注目画素に隣接する隣接画素の受光量の差分との比から上記距離を測定してもよい。これにより、注目画素の受光量の差分と隣接画素の受光量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００１９】
また、この第１の側面において、照射光を上記物体に照射する発光部をさらに具備してもよい。これにより、物体に照射光が照射されるという作用をもたらす。
【００２０】
また、本技術の第２の側面は、照射光を物体に照射する発光部と、上記物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに上記所定の検出期間内の上記反射光の受光量を検出する受光部と、上記所定の検出期間のそれぞれにおいて上記物体が移動したか否かを判定する判定部と、上記物体が移動していないと判定された上記所定の検出期間内の上記受光量に基づいて上記物体までの距離を測定する測距部とを具備する測距システムである。これにより、第１および第２の受光量の差分と第３および第４の受光量の差分との比から距離が測定されるという作用をもたらす。
【００２１】
また、この第１の側面において、上記所定の検出期間が経過するたびに画像データを撮像する撮像部をさらに具備し、上記判定部は、上記画像データに基づいて上記物体が移動したか否かを判定してもよい。これにより、画像データに基づいて物体が移動したか否かが判定されるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００２２】
本技術によれば、ＴｏＦ方式で測距する測距システムにおいて距離を正確に測定することができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本技術の第１の実施の形態における測距モジュールの一構成例を示すブロック図である。
【図２】本技術の第１の実施の形態における受光部の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態における画素回路の一構成例を示すブロック図である。
【図４】本技術の第１の実施の形態におけるＱ１Ｑ２検出期間内の画素回路の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本技術の第１の実施の形態におけるＱ３Ｑ４検出期間内の画素回路の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】本技術の第１の実施の形態における測距方法を説明するための図である。
【図７】本技術の第１の実施の形態における測距演算部の一構成例を示すブロック図である。
【図８】本技術の第１の実施の形態における画像データのデータ構成の一例を示す図である。
【図９】本技術の第１の実施の形態における判定データの一例を示す図である。
【図１０】本技術の第１の実施の形態における測距モジュールの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本技術の第１の実施の形態における反射光量検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本技術の第１の実施の形態における測距処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本技術の第１の実施の形態における移動判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本技術の第１の実施の形態における切替え測距処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本技術の第１の実施の形態における物体が移動していない場合の測距方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図１６】本技術の第１の実施の形態における物体が移動した場合の測距方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図１７】本技術の第１の実施の形態の第１の変形例における測距演算部の一構成例を示すブロック図である。
【図１８】本技術の第１の実施の形態の第１の変形例における反射光量検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本技術の第１の実施の形態の第１の変形例における切替え測距処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図２０】本技術の第１の実施の形態の第１の変形例における物体が移動した場合の測距方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図２１】本技術の第１の実施の形態の第２の変形例における測距システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２２】本技術の第１の実施の形態の第２の変形例における測距演算部の一構成例を示すブロック図である。
【図２３】本技術の第２の実施の形態における画素アレイ部の一例を示す平面図である。
【図２４】本技術の第２の実施の形態における受光量検出方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図２５】本技術の第２の実施の形態における測距演算部の一構成例を示すブロック図である。
【図２６】本技術の第２の実施の形態における物体が移動した場合の測距方法の一例を示す図である。
【図２７】本技術の第２の実施の形態における判定結果ごとの演算方法の一例を示す図である。
【図２８】本技術の第２の実施の形態における反射光量検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図２９】本技術の第２の実施の形態における移動判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図３０】本技術の第２の実施の形態における切替え測距処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（物体が移動していないときの受光量から測距する例）
２．第２の実施の形態（受光タイミングの異なる２種類の画素を配置し、物体が移動していないときの受光量から測距する例）
【００２５】
＜１．第１の実施の形態＞
［測距モジュールの構成例］
図１は、第１の実施の形態における測距モジュール１００の一構成例を示すブロック図である。この測距モジュール１００は、ＴｏＦ方式により距離を測定するものであり、発光部１１０、発光制御部１２０、受光部２００および測距演算部３００を備える。
【００２６】
発光部１１０は、周期的に明るさが変動する照射光を発して物体に照射するものである。この発光部１１０は、例えば、矩形波の発光制御信号ＣＬＫｐに同期して照射光を発生する。また、例えば、発光部１１０として発光ダイオードが用いられ、照射光として近赤外光などが用いられる。なお、発光制御信号ＣＬＫｐは、周期信号であれば、矩形波に限定されない。例えば、発光制御信号ＣＬＫｐは、サイン波であってもよい。
【００２７】
発光制御部１２０は、発光部１１０を制御するものである。この発光制御部１２０は、発光制御信号ＣＬＫｐを生成して発光部１１０および受光部２００に供給する。この発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、例えば、２０メガヘルツ（ＭＨｚ）である。なお、発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、２０メガヘルツ（ＭＨｚ）に限定されず、５メガヘルツ（ＭＨｚ）などであってもよい。
【００２８】
受光部２００は、物体から反射した反射光を受光して、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期が経過するたびに、その周期内の受光量を検出するものである。例えば、６０ヘルツ（Ｈｚ）の周期信号が垂直同期信号ＶＳＹＮＣとして用いられる。また、受光部２００には、複数の画素回路が二次元格子状に配置される。受光部２００は、これらの画素回路の受光量に応じた画素データからなる画像データ（フレーム）を測距演算部３００に供給する。なお、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周波数は、６０ヘルツ（Ｈｚ）に限定されず、３０ヘルツ（Ｈｚ）や１２０ヘルツ（Ｈｚ）であってもよい。
【００２９】
測距演算部３００は、画像データに基づいて物体までの距離をＴｏＦ方式で測定するものである。この測距演算部３００は、画素回路ごとに距離を測定して、画素ごとに、物体まで距離を階調値で示すデプスマップを生成する。このデプスマップは、例えば、距離に応じた度合いのぼかし処理を行う画像処理や、距離に応じてフォーカスレンズの合焦点を求めるＡＦ（Auto Focus）処理などに用いられる。
【００３０】
［受光部の構成例］
図２は、第１の実施の形態における受光部２００の一構成例を示すブロック図である。この受光部２００は、行走査回路２１０と、画素アレイ部２２０と、タイミング制御部２４０と、複数のＡＤ（Analog to Digital）変換部２５０と、列走査回路２６０とを備える。画素アレイ部２２０には、二次元格子状に複数の画素回路２３０が配置される。以下、所定の方向に配列された画素回路２３０の集合を「行」と称し、行に垂直な方向に配列された画素回路２３０の集合を「列」と称する。前述のＡＤ変換部２５０は、列ごとに設けられる。
【００３１】
タイミング制御部２４０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣに同期して行走査回路２１０、ＡＤ変換部２５０および列走査回路２６０を制御するものである。
【００３２】
行走査回路２１０は、全行を同時に露光させ、露光終了後に行を順に選択して画素信号を出力させるものである。画素回路２３０は、行走査回路２１０の制御に従って反射光を受光し、受光量に応じたレベルの画素信号を出力するものである。
【００３３】
ＡＤ変換部２５０は、対応する列からの画素信号をＡＤ変換するものである。このＡＤ変換部２５０は、列走査回路２６０の制御に従って、ＡＤ変換した画素信号を画素データとして信号処理部２７０に出力する。列走査回路２６０は、ＡＤ変換部２５０を順に選択して画素データを出力させるものである。
【００３４】
信号処理部２７０は、画素データからなる画像データに対して、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling)処理などの信号処理を行うものである。この信号処理部２７０は、信号処理後の画像データを測距演算部３００に供給する。
【００３５】
なお、受光部２００には、実際には反射光を集光するためのレンズがさらに設けられるが、このレンズは図２において、記載の便宜上、省略されている。
【００３６】
また、受光部２００に画素回路２３０を二次元格子状に配列しているが、この構成に限定されない。例えば、行または列方向に画素回路２３０からなるラインを１ラインのみ配列したラインセンサを受光部２００として用いてもよい。もしくは、画素回路２３０と同様の構成の受光センサ１つのみを受光部２００として用いてもよい。
【００３７】
［画素回路の構成例］
図３は、第１の実施の形態における画素回路２３０の一構成例を示すブロック図である。この画素回路２３０は、受光素子２３１と、転送スイッチ２３２と、電荷蓄積部２３３および２３４と、選択スイッチ２３５および２３６とを備える。
【００３８】
受光素子２３１は、反射光を光電変換して電荷を生成するものである。受光素子２３１として、例えば、フォトダイオードが用いられる。
【００３９】
転送スイッチ２３２は、行走査回路２１０の制御に従って受光素子２３１が生成した電荷を電荷蓄積部２３３および２３４のいずれかに転送するものである。この転送スイッチ２３２は、例えば、一対のＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタなどにより実現される。
【００４０】
電荷蓄積部２３３および２３４は、電荷を蓄積して、その蓄積量に応じた電圧を生成するものである。これらの電荷蓄積部２３３および２３４として、例えば、浮遊拡散層が用いられる。
【００４１】
選択スイッチ２３５は、行走査回路２１０の制御に従って、電荷蓄積部２３３とＡＤ変換部２５０との間の線路を開閉するものである。選択スイッチ２３６は、行走査回路２１０の制御に従って、電荷蓄積部２３４とＡＤ変換部２５０との間の線路を開閉するものである。これらの選択スイッチ２３５および２３６のそれぞれは、例えば、ＭＯＳトランジスタなどにより実現される。
【００４２】
図４は、第１の実施の形態におけるＱ１Ｑ２検出期間内の画素回路２３０の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。この画素回路２３０は、受光量Ｑ１およびＱ２の検出と、受光量Ｑ３およびＱ４の検出とを交互に繰り返し行う。以下、受光量Ｑ１およびＱ２の検出期間を「Ｑ１Ｑ２検出期間」と称し、受光量Ｑ３およびＱ４の検出期間を「Ｑ３Ｑ４検出期間」と称する。Ｑ１Ｑ２検出期間およびＱ３Ｑ４検出期間のそれぞれの長さは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期（例えば、１／６０秒）である。
【００４３】
ここで、受光量Ｑ１は、発光制御信号ＣＬＫｐの特定の位相（例えば、立上り）を０度として、０度から１８０度までの受光量ｑ１をＱ１Ｑ２検出期間に亘って累積したものである。発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は２０メガヘルツ（ＭＨｚ）と高いため、その１周期（１／２０マイクロ秒）当たりの受光量ｑ１は非常に少なく、検出が困難である。このため、画素回路２３０は、発光制御信号ＣＬＫｐの周期（１／２０マイクロ秒）より長い１／６０秒などのＱ１Ｑ２検出期間に亘って、ｑ１のそれぞれを累積し、その総量を受光量Ｑ１として検出する。また、受光量Ｑ２は、１８０度から３６０度までの反射光の受光量ｑ２をＱ１Ｑ２検出期間に亘って累積したものである。
【００４４】
また、受光量Ｑ３は、９０度から２７０度までの反射光の受光量ｑ３をＱ３Ｑ４検出期間に亘って累積したものである。また、受光量Ｑ４は、２７０度から９０度までの反射光の受光量ｑ４をＱ３Ｑ４検出期間に亘って累積したものである。
【００４５】
これらの受光量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４を式１に代入することにより、物体までの距離ｄが算出される。このように、１／６０秒間のＱ１Ｑ２検出期間で検出された受光量Ｑ１およびＱ２と、１／６０秒間のＱ３Ｑ４検出期間で検出された受光量Ｑ３およびＱ４とが測距に必要である。したがって、測距は１／３０秒の間隔で行われる。
【００４６】
例えば、タイミングＴ１からタイミングＴ２までのＱ１Ｑ２検出期間において、その期間の受光量Ｑ１およびＱ２が検出される。まず、行走査回路２１０は、タイミングＴ１から所定のパルス期間に亘ってリセット信号ＲＳＴを全行に供給する。このリセット信号ＳＲＴにより、全行の電荷蓄積量が初期化される。
【００４７】
そして、行走査回路２１０は、Ｑ１Ｑ２検出期間において、発光制御信号ＣＬＫｐの周期内の０度から１８０度までに亘って全行のＦＤ選択信号ＳＥＬ_ＦＤをハイレベルにして、受光素子２３１が生成した電荷を電荷蓄積部２３３に転送させる。この制御により、電荷蓄積部２３３に受光量ｑ１が蓄積される。
【００４８】
また、行走査回路２１０は、Ｑ１Ｑ２検出期間において、発光制御信号ＣＬＫｐの周期内の１８０度から３６０度までに亘って全行のＦＤ選択信号ＳＥＬ_ＦＤをローレベルにして、受光素子２３１が生成した電荷を電荷蓄積部２３４に転送させる。この制御により、電荷蓄積部２３４に受光量ｑ２が蓄積される。
【００４９】
そして、タイミングＴ２の直前のタイミングＴ１１において行走査回路２１０は、１行目にＦＤ読出し信号ＲＤ_ＦＤ１およびＲＤ_ＦＤ２を順に供給する。この制御により、１行目の受光量Ｑ１およびＱ２に応じた画素信号が読み出される。次に、行走査回路２１０は、２行目にＦＤ読出し信号ＲＤ_ＦＤ１およびＲＤ_ＦＤ２を順に供給して画素信号を読み出す。以下、同様に行走査回路２１０は、行を順に選択して画素信号を読み出す。
【００５０】
このように、Ｑ１Ｑ２検出期間において画素回路２３０のそれぞれは、０度から１８０度までの受光量Ｑ１と、１８０度から３６０度までの受光量Ｑ２とを検出する。
【００５１】
図５は、第１の実施の形態におけるＱ３Ｑ４検出期間内の画素回路２３０の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。例えば、タイミングＴ２からタイミングＴ３までのＱ３Ｑ４検出期間において、その期間の受光量Ｑ３およびＱ４が検出される。まず、行走査回路２１０は、タイミングＴ２から所定のパルス期間に亘ってリセット信号ＲＳＴを全行に供給し、全行の電荷蓄積量を初期化する。
【００５２】
そして、行走査回路２１０は、Ｑ３Ｑ４検出期間において、発光制御信号ＣＬＫｐの周期内の９０度から２７０度までに亘って全行のＦＤ選択信号ＳＥＬ_ＦＤをハイレベルにして、受光素子２３１が生成した電荷を電荷蓄積部２３３に転送させる。この制御により、電荷蓄積部２３３に受光量ｑ３が蓄積される。
【００５３】
また、行走査回路２１０は、Ｑ３Ｑ４検出期間において、発光制御信号ＣＬＫｐの周期内の２７０度から９０度までに亘って全行のＦＤ選択信号ＳＥＬ_ＦＤをローレベルにして、受光素子２３１が生成した電荷を電荷蓄積部２３４に転送させる。この制御により、電荷蓄積部２３４に受光量ｑ４が蓄積される。
【００５４】
そして、タイミングＴ３の直前のタイミングＴ２１において行走査回路２１０は、１行目にＦＤ読出し信号ＲＤ_ＦＤ１およびＲＤ_ＦＤ２を順に供給する。この制御により、１行目の受光量Ｑ３およびＱ４に応じた画素信号が読み出される。以下、同様に行走査回路２１０は、行を順に選択して画素信号を読み出す。
【００５５】
図６は、第１の実施の形態における測距方法を説明するための図である。物体までの距離に応じた値の位相差が、発光制御信号ＣＬＫｐに同期した照射光と反射光との間に生じる。画素回路２３０は、Ｑ１Ｑ２検出期間内のタイミングＴ５０（０度）からタイミングＴ５２（１８０度）までの受光量を電荷蓄積部２３３に転送する。反射光がタイミングＴ５１で発光を開始した場合には、タイミングＴ５１からＴ５２までの受光量が受光量ｑ１として転送される。
【００５６】
また、画素回路２３０は、Ｑ１Ｑ２検出期間内のタイミングＴ５２（１８０度）からタイミングＴ５４（３６０度）までの受光量を電荷蓄積部２３４に転送する。反射光がタイミングＴ５３で発光を終了した場合には、タイミングＴ５２からＴ５３までの受光量が受光量ｑ２として転送される。
【００５７】
そして、画素回路２３０は、Ｑ３Ｑ４検出期間内のタイミングＴ５５（９０度）からタイミングＴ５７（２７０度）までの受光量を電荷蓄積部２３３に転送する。反射光がタイミングＴ５６で発光を開始した場合には、タイミングＴ５６からＴ５７までの受光量が受光量ｑ３として転送される。
【００５８】
また、画素回路２３０は、Ｑ３Ｑ４検出期間内のタイミングＴ５７（２７０度）からタイミングＴ５９（９０度）までの受光量を電荷蓄積部２３４に転送する。反射光がタイミングＴ５８で発光を終了した場合には、タイミングＴ５７からＴ５８までの受光量が受光量ｑ４として転送される。
【００５９】
そして、Ｑ１Ｑ２検出期間内の受光量ｑ１およびｑ２の累積値が受光量Ｑ１およびＱ２として読み出され、Ｑ３Ｑ４検出期間内の受光量ｑ３およびｑ４の累積値が受光量Ｑ３およびＱ４として読み出される。このＱ１およびＱ２の差分と、Ｑ３およびＱ４の差分との比は、照射光と反射光の位相差に応じた値となる。このため、測距演算部３００は、これらのＱ１乃至Ｑ４から、位相差に応じた距離ｄを算出することができる。
【００６０】
また、Ｑ１Ｑ２検出期間およびＱ３Ｑ４検出期間に亘って物体が静止している場合には、受光量Ｑ１乃至Ｑ４の間に次の関係式が成立する。
Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑ３＋Ｑ４
【００６１】
なぜなら、ある位相Ｒ（例えば、０）度からＲ＋１８０度までに画素に到達する光の総量（電荷量）とＲ＋１８０度からＲ＋３６０度までに、その画素に到達する光の総量（電荷量）との合計は、Ｒの値によらず常に一定であるからである。このため、測距モジュール１００は、上式に基づいて物体の移動の有無を判定することができる。
【００６２】
［測距演算部の構成例］
図７は、第１の実施の形態における測距演算部３００の一構成例を示すブロック図である。この測距演算部３００は、切替え出力部３１０と、フレームメモリ３２０、３３０および３３０と、移動判定部３５０と、切替え測距演算部３６０とを備える。
【００６３】
切替え出力部３１０は、Ｑ１Ｑ２検出期間とＱ３Ｑ４検出期間とで画素データの出力先を切り替えるものである。切替え出力部３１０は、Ｑ１Ｑ２検出期間の画素データをフレームメモリ３２０、移動判定部３５０および切替え測距演算部３６０に供給する。このＱ１Ｑ２検出期間の座標（ｘ、ｙ）の画素データは、受光量Ｑ１ｘｙおよびＱ２ｘｙを含む。移動判定部３５０および切替え測距演算部３６０には、このＱ１ｘｙおよびＱ２ｘｙが、ＮｅｘｔＱ１ｘｙおよびＮｅｘｔＱ２ｘｙとして供給される。
【００６４】
また、切替え出力部３１０は、Ｑ３Ｑ４検出期間の画素データをフレームメモリ３３０に供給する。このＱ３Ｑ４検出期間の座標（ｘ、ｙ）の画素データは、受光量Ｑ３ｘｙおよびＱ４ｘｙを含む。
【００６５】
フレームメモリ３２０は、受光量Ｑ１ｘｙおよびＱ２ｘｙを遅延させてＣｕｒＱ１ｘｙおよびＣｕｒＱ２ｘｙとして移動判定部３５０および切替え測距演算部３６０に出力するものである。なお、フレームメモリ３２０は、特許請求の範囲に記載の第１の遅延部の一例である。
【００６６】
フレームメモリ３３０は、受光量Ｑ３ｘｙおよびＱ４ｘｙを遅延させてＣｕｒＱ３ｘｙおよびＣｕｒＱ４ｘｙとしてフレームメモリ３４０、移動判定部３５０および切替え測距演算部３６０に出力するものである。なお、フレームメモリ３３０は、特許請求の範囲に記載の第２の遅延部の一例である。
【００６７】
フレームメモリ３４０は、受光量ＣｕｒＱ３ｘｙおよびＣｕｒＱ４ｘｙを遅延させてＰｒｅｖＱ３ｘｙおよびＰｒｅｖＱ４ｘｙとして移動判定部３５０および切替え測距演算部３６０に出力するものである。なお、フレームメモリ３４０は、特許請求の範囲に記載の第３の遅延部の一例である。
【００６８】
移動判定部３５０は、画素ごとに物体が移動したか否かを判定するものである。この移動判定部３５０は、画素に順に注目する。この注目画素において移動判定部３５０は、まず、次の式により差分ｄｉｆｆＣ、ｄｉｆｆＮおよびｄｉｆｆＰを算出する。
ｄｉｆｆＣ＝（ＣｕｒＱ１＋ＣｕｒＱ２）
−（ＣｕｒＱ３＋ＣｕｒＱ４）                      ・・・式２
ｄｉｆｆＮ＝（ＮｅｘｔＱ１＋ＮｅｘｔＱ２）
−（ＣｕｒＱ３＋ＣｕｒＱ４）                      ・・・式３
ｄｉｆｆＰ＝（ＣｕｒＱ１＋ＣｕｒＱ２）
−（ＰｒｅｖＱ３＋ＰｒｅｖＱ４）                  ・・・式４
式２乃至式４において、受光量の添え字のｘｙは、記載の便宜上、省略されている。以下、同様に受光量のｘｙを適宜、省略するものとする。
【００６９】
そして、移動判定部３５０は、ｄｉｆｆＣが所定の閾値以下（≒０）であるか否かを判定する。ｄｉｆｆＣ≒０でない場合に移動判定部３５０はｄｉｆｆＣ、ｄｉｆｆＮおよびｄｉｆｆＰのうち最小値がｄｉｆｆＣであるか否かを判定する。
【００７０】
ここで、ｄｉｆｆＣ≒０であることは、ＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４の検出期間において物体が移動していないことを意味する。ｄｉｆｆＣ≒０でない場合は実際には物体が移動しているが、ｄｉｆｆＣが最小値であれば、処理の都合上、物体が移動していないものとして扱われる。
【００７１】
ＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４の検出期間において物体が移動していると判定した場合に移動判定部３５０は、ｄｉｆｆＮが最小値であるか否かを判定する。ここで、ｄｉｆｆＮが最小であることは、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２の検出期間において物体が移動し、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４の検出期間では移動していないことを意味する。より厳密には、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２の検出期間の物体の移動量が比較的多く、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４の検出期間の移動量が比較的少ないことを意味する。また、ｄｉｆｆＰが最小値であることは、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４の検出期間において物体が移動し、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２の検出期間では移動していないことを意味する。移動判定部３５０は、判定結果ＤＥＣｘｙを生成して切替え測距演算部３６０に供給する。
【００７２】
切替え測距演算部３６０は、判定結果ＤＥＣｘｙに基づいて、画素毎に距離ｄを算出するものである。この切替え測距演算部３６０は、ｄｉｆｆＣ≒０またはｄｉｆｆＣが最小値であると判定された場合にＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４として式１に代入し、距離ｄを算出する。
【００７３】
また、ｄｉｆｆＮが最小値であると判定された場合に切替え測距演算部３６０は、ＮｅｘｔＱ１、ＮｅｘｔＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４として式１に代入して注目画素について距離ｄを算出する。また、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２は測距に用いられず、破棄される。これは、それらの受光量の検出期間内に物体が移動したと判定されたためである。
【００７４】
また、ｄｉｆｆＰが最小値であると判定された場合に切替え測距演算部３６０は、ＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖＱ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４として式１に代入し、距離ｄを算出する。また、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４は測距に用いられず、破棄される。これは、それらの受光量の検出期間内に物体が移動したと判定されたためである。そして、切替え測距演算部３６０は、画素ごとに求めた距離ｄからデプスマップを生成して出力する。なお、切替え測距演算部３６０は、特許請求の範囲に記載の測距部の一例である。
【００７５】
図８は、第１の実施の形態における画像データのデータ構成の一例を示す図である。この画像データは、複数の画素データを含む。Ｑ１Ｑ２検出期間において画素データのそれぞれは、受光量Ｑ１およびＱ２を含む。一方、Ｑ３Ｑ４検出期間において画素データのそれぞれは、受光量Ｑ３およびＱ４を含む。例えば、Ｑ１Ｑ２検出期間内の座標（０，０）の画素データは、「１０」の受光量Ｑ１と「２０」の受光量Ｑ２とを含む。また、座標（０，１）の画素データは、「１０」の受光量Ｑ１と「２０」の受光量Ｑ２とを含む。
【００７６】
図９は、第１の実施の形態における判定データの一例を示す図である。座標（ｘ，ｙ）についての判定データＤＥＣｘｙは、ｄｉｆｆＣ、ｄｉｆｆＮまたはｄｉｆｆＰのいずれが最小値であるかについての判定結果を含む。例えば、ｄｉｆｆＣ≒０またはｄｉｆｆＣが最小値の場合（すなわち、動きが無い場合）に２進数で「００」が判定結果に設定される。ｄｉｆｆＮが最小値の場合（すなわち、Ｑ１Ｑ２検出期間で動きがある場合）に２進数で「０１」が判定結果に設定される。また、ｄｉｆｆＰが最小値の場合（すなわち、Ｑ３Ｑ４検出期間で動きがある場合）に２進数で「１０」の値が判定結果ＤＥＣｘｙに設定される。
【００７７】
例えば、座標（０，１）においてｄｉｆｆＣ≒０またはｄｉｆｆＣが最小値の場合に、その座標の判定結果に「００」が設定される。また、座標（０，２）においてｄｉｆｆＮが最小値の場合に、その座標の判定結果に「０１」が設定される。
【００７８】
［測距モジュールの動作例］
図１０は、第１の実施の形態における測距モジュール１００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、外部の回路やプログラムにより測距開始が測距モジュール１００に指示されたときに開始する。測距モジュール１００は、照射光の照射と、反射光の受光とを開始する（ステップＳ９０１）。
【００７９】
そして、測距モジュール１００は、画像データ内のいずれかの画素を注目画素として選択する（ステップＳ９０２）。測距モジュール１００は、注目画素の反射光の受光量を検出するための反射光量検出処理を行う（ステップＳ９１０）。次いで、測距モジュール１００は、注目画素について距離を測定するための測距処理（ステップＳ９３０）を行う。測距モジュール１００は、画像データ内の全画素を選択したか否かを判断する（ステップＳ９０３）。
【００８０】
全画素を選択した場合に（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、外部の回路やプログラムにより測距開始が測距モジュール１００に指示されたか否かを判断する（ステップＳ９０４）。測距終了が指示された場合に（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、動作を終了する。
【００８１】
一方、測距終了が指示されていない場合に（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、測距間隔（１／３０秒など）が経過したか否かを判断する（ステップＳ９０５）。測距間隔が経過していない場合に（ステップＳ９０５：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ステップＳ９０５を繰り返す。
【００８２】
全画素を選択していない場合（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、または、測距間隔が経過した場合に（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、ステップＳ９０２以降を繰り返す。
【００８３】
図１１は、第１の実施の形態における反射光量測定処理の一例を示すフローチャートである。測距モジュール１００は、あるＱ１Ｑ２露光期間の注目画素の受光量をＮｅｘｔＱ１およびＮｅｘｔＱ２として取得する（ステップＳ９１１）。また、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ１およびＮｅｘｔＱ２の１フレーム前の注目画素の受光量をＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４として取得する（ステップＳ９１２）。
【００８４】
測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ１およびＮｅｘｔＱ２の２フレーム前の注目画素の受光量をＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２として取得する（ステップＳ９１３）。また、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ１およびＮｅｘｔＱ２の３フレーム前の注目画素の受光量をＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖＱ４として取得する（ステップＳ９１４）。ステップＳ９１４の後に測距モジュール１００は、反射光量検出処理を終了する。
【００８５】
図１２は、第１の実施の形態における測距処理の一例を示すフローチャートである。測距モジュール１００は、物体が移動したか否かを判定するための移動判定処理（ステップＳ９４０）を実行し、その判定結果に基づいて距離を測定するための切替え測距処理（ステップＳ９５０）を実行する。ステップＳ９５０の後に測距モジュール１００は、測距処理を終了する。
【００８６】
図１３は、第１の実施の形態における移動判定処理の一例を示すフローチャートである。測距モジュール１００は、式２によりｄｉｆｆＣを算出し（ステップＳ９４１）、式３によりｄｉｆｆＮを算出する（ステップＳ９４２）。また、測距モジュール１００は、式４によりｄｉｆｆＰを算出する（ステップＳ９４３）。
【００８７】
測距モジュール１００は、ｄｉｆｆＣ≒０であるか否かを判定する（ステップＳ９４４）。ｄｉｆｆＣ≒０でない場合に（ステップＳ９４４：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ｄｉｆｆＣが最小値であるか否かを判定する（ステップＳ９４５）。ｄｉｆｆＣ≒０である場合（ステップＳ９４４：Ｙｅｓ）、または、ｄｉｆｆＣが最小値である場合（ステップＳ９４５：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、判定結果に「００」を設定し、注目画素について物体に動きが無いと判定する（ステップＳ９４６）。
【００８８】
ｄｉｆｆＣが最小値でない場合（ステップＳ９４５：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ｄｉｆｆＮが最小値であるか否かを判定する（ステップＳ９４７）。ｄｉｆｆＮが最小値である場合（ステップＳ９４７：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、判定結果に「０１」を設定し、注目画素についてＱ１Ｑ２検出期間で動きがあったと判定する（ステップＳ９４８）。一方、ｄｉｆｆＰが最小値である場合（ステップＳ９４７：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、判定結果に「１０」を設定し、注目画素についてＱ３Ｑ４検出期間で動きがあったと判定する（ステップＳ９４９）。ステップＳ９４６、Ｓ９４８またはＳ９４９の後に、測距モジュール１００は、移動判定処理を終了する。
【００８９】
図１４は、第１の実施の形態における切替え測距処理の動作の一例を示すフローチャートである。測距モジュール１００は、注目画素について物体に動きが無い（すなわち、ｄｉｆｆＣ≒０など）と判定したか否かを判断する（ステップＳ９５１）。注目画素について物体に動きが無い場合に（ステップＳ９５１：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、ＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に代入する（ステップＳ９５２）。
【００９０】
注目画素について物体に動きがあった場合に（ステップＳ９５１：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、Ｑ１Ｑ２検出期間で動きがあった（すなわち、ｄｉｆｆＮが最小値）と判定したか否かを判断する（ステップＳ９５３）。Ｑ１Ｑ２検出期間で動きがあった場合に（ステップＳ９５３：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ１、ＮｅｘｔＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に代入する。ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２は測距に用いられず、破棄される（ステップＳ９５４）。
【００９１】
一方、Ｑ３Ｑ４検出期間で動きがあった場合に（ステップＳ９５３：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖＱ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に代入する。ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４は測距に用いられず、破棄される（ステップＳ９５５）。そして、ステップＳ９５２、Ｓ９５４またはＳ９５５の後に、測距モジュール１００は、式１を用いてＱ１乃至Ｑ４から注目画素に対応する距離を測定する（ステップＳ９５６）。ステップＳ９５６の後に測距モジュール１００は、切替え測距処理を終了する。
【００９２】
図１５は、第１の実施の形態における物体が移動していない場合の測距方法の一例を示すタイミングチャートである。例えば、タイミングＴ３からタイミングＴ４までのＱ１Ｑ２検出期間内に、画素回路２３０は、受光量ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２を検出する。そして、タイミングＴ４からタイミングＴ５までのＱ３Ｑ４検出期間内に、画素回路２３０は、受光量ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４を検出する。移動判定部３５０は、これらの受光量から式２によりｄｉｆｆＣを算出する。物体が移動していない場合には、ｄｉｆｆＣ≒０が成立する。この場合に切替え測距演算部３６０は、ＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４として式１に代入し、距離ｄを算出する。以降においても、物体が静止している限り、１／３０秒ごとに、同様の方法で距離ｄが算出される。
【００９３】
図１６は、第１の実施の形態における物体が移動した場合の測距方法の一例を示すタイミングチャートである。同図におけるａは、Ｑ１Ｑ２検出期間内で物体が移動した場合の測距方法の一例を示し、同図におけるｂは、Ｑ３Ｑ４検出期間内で物体が移動した場合の測距方法の一例を示す。
【００９４】
Ｑ１Ｑ２検出期間内のタイミングＴ３１で物体が移動した場合には、ｄｉｆｆＣ≒０およびｄｉｆｆＰ≒０がいずれも成立しなくなり、ｄｉｆｆＮが最小となる。この場合に測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ１、ＮｅｘｔＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４から距離を測定する。ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２は用いられず、破棄される。なお、ＮｅｘｔＱ１およびＮｅｘｔＱ２は、物体が静止している場合、次の測距においても用いられる。
【００９５】
また、Ｑ３Ｑ４検出期間内のタイミングＴ４１で物体が移動した場合には、ｄｉｆｆＣ≒０およびｄｉｆｆＮ≒０がいずれも成立しなくなり、ｄｉｆｆＰが最小となる。この場合に測距モジュール１００は、ＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖＱ４から距離を測定する。ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４は用いられず、破棄される。なお、ＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖＱ４は、物体が静止していた場合、前の測距においても用いられたデータである。
【００９６】
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、測距モジュール１００は、物体が移動していないと判定された検出期間内の受光量から距離を測定するため、物体が移動した場合であっても、そのときの受光量によらずに正確に測距することができる。
【００９７】
［第１の変形例］
上述の第１の実施の形態では、測距モジュール１００は、移動していないときの受光量を示す画素データから距離を測定していたが、この画素データに様々な原因によりノイズが生じることがある。この第１の実施の形態の第１の変形例の測距モジュール１００は、画素信号のノイズ成分を低減した点において第１の実施の形態と異なる。
【００９８】
図１７は、第１の実施の形態の第１の変形例における測距演算部３００の一構成例を示すブロック図である。この第１の実施の形態の第１の変形例の測距演算部３００は、フレームメモリ３７０および３８０をさらに備え、切替え測距演算部３６０の代わりに切替え測距演算部３６１を備える点において第１の実施の形態と異なる。
【００９９】
フレームメモリ３７０は、切替え出力部３１０からの受光量Ｑ１およびＱ２を遅延させて、ＮｅｘｔＱ１ｘｙおよびＮｅｘｔＱ２ｘｙとしてフレームメモリ３２０、移動判定部３５０および切替え測距演算部３６１に出力するものである。なお、フレームメモリ３７０は、特許請求の範囲に記載の第４の遅延部の一例である。
【０１００】
フレームメモリ３８０は、フレームメモリ３２０から出力されたＣｕｒＱ１ｘｙおよびＣｕｒＱ２ｘｙを遅延させてＰｒｅｖＱ１ｘｙおよびＰｒｅｖＱ２ｘｙとして切替え測距演算部３６１に出力するものである。なお、フレームメモリ３７０は、特許請求の範囲に記載の第５の遅延部の一例である。
【０１０１】
切替え測距演算部３６１は、Ｑ１Ｑ２検出期間において物体が移動した場合に、ＣｕｒＱ３およびＮｅｘｔＱ３の統計量（平均値など）Ａｖｅ３と、ＣｕｒＱ４およびＮｅｘｔＱ４の統計量Ａｖｅ４とを算出する。そして、切替え測距演算部３６１は、ＮｅｘｔＱ１、ＮｅｘｔＱ２、Ａｖｅ３およびＡｖｅ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４として式１に代入し、距離ｄを算出する。
【０１０２】
また、切替え測距演算部３６１は、Ｑ３Ｑ４検出期間において物体が移動した場合に、ＣｕｒＱ１およびＰｒｅｖＱ１の統計量（平均値など）Ａｖｅ１と、ＣｕｒＱ１およびＰｒｅｖＱ２の統計量Ａｖｅ２とを算出する。そして、切替え測距演算部３６１は、ＡｖｅＱ１、ＡｖｅＱ２、ＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖ４をＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４として式１に代入し、距離ｄを算出する。このように、受光量の平均値を算出することにより、受光量を示す画素データのノイズを抑制することができる。
【０１０３】
図１８は、第１の実施の形態の第１の変形例における反射光量検出処理の一例を示すフローチャートである。測距モジュール１００は、あるＱ３Ｑ４露光期間の注目画素の受光量をＮｅｘｔＱ３およびＮｅｘｔＱ４として取得する（ステップＳ９２１）。また、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ３およびＮｅｘｔＱ４の１フレーム前の注目画素の受光量をＮｅｘｔＱ１およびＮｅｘｔＱ２として取得する（ステップＳ９２２）。
【０１０４】
測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ３およびＮｅｘｔＱ４の２フレーム前の注目画素の受光量をＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４として取得する（ステップＳ９２３）。また、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ３およびＮｅｘｔＱ４の３フレーム前の注目画素の受光量をＣｕｒＱ１およびＣｕｒ２として取得する（ステップＳ９２４）。
【０１０５】
そして、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ３およびＮｅｘｔＱ４の４フレーム前の注目画素の受光量をＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖＱ４として取得する（ステップＳ９２５）。また、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ３およびＮｅｘｔＱ４の５フレーム前の注目画素の受光量をＰｒｅｖＱ１およびＰｒｅｖＱ２として取得する（ステップＳ９２６）。ステップＳ９２６の後に測距モジュール１００は、反射光量検出処理を終了する。
【０１０６】
図１９は、第１の実施の形態の第１の変形例における切替え測距処理の動作の一例を示すフローチャートである。この第１の実施の形態の第１の変形例における切替え測距処理は、ステップＳ９５４およびＳ９５５の代わりにステップＳ９５７およびＳ９５８を実行する点において第１の実施の形態と異なる。
【０１０７】
Ｑ１Ｑ２検出期間で動きがあった場合に（ステップＳ９５３：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ１およびＮｅｘｔＱ２をＱ１およびＱ２に代入する。また、測距モジュール１００は、ＣｕｒＱ３およびＮｅｘｔＱ３の平均値とＣｕｒＱ４およびＮｅｘｔＱ４の平均値とをＱ３およびＱ４に代入する。ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２は測距に用いられず、破棄される（ステップＳ９５７）。
【０１０８】
一方、Ｑ３Ｑ４検出期間で動きがあった場合に（ステップＳ９５３：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ＣｕｒＱ１およびＰｒｅｖＱ１の平均値とＣｕｒＱ２およびＰｒｅｖＱ２の平均値とをＱ１およびＱ２に代入する。また、測距モジュール１００は、ＰｒｅｖＱ３およびＰｒｅｖＱ４をＱ３およびＱ４に代入する。ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４は測距に用いられず、破棄される（ステップＳ９５８）。
【０１０９】
なお、ステップＳ９５７およびＳ９５８において、測距モジュール１００は、平均値の代わりに重み付け加算値を算出してもよい。
【０１１０】
図２０は、第１の実施の形態の第１の変形例における物体が移動した場合の測距方法の一例を示すタイミングチャートである。同図におけるａは、Ｑ１Ｑ２検出期間内で物体が移動した場合の測距方法の一例を示し、同図におけるｂは、Ｑ３Ｑ４検出期間内で物体が移動した場合の測距方法の一例を示す。
【０１１１】
Ｑ１Ｑ２検出期間内のタイミングＴ３１で物体が移動した場合には、ｄｉｆｆＣ≒０およびｄｉｆｆＰ≒０が成立しなくなる。この場合に測距モジュール１００は、ＮｅｘｔＱ１と、ＮｅｘｔＱ２と、ＣｕｒＱ３およびＮｅｘｔＱ３の平均値とＣｕｒＱ４およびＮｅｘｔＱ４の平均値とから距離を測定する。ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２は用いられず、破棄される。
【０１１２】
また、Ｑ３Ｑ４検出期間内のタイミングＴ４１で物体が移動した場合には、ｄｉｆｆＣ≒０およびｄｉｆｆＮ≒０が成立しなくなる。この場合に測距モジュール１００は、ＣｕｒＱ１およびＰｒｅｖＱ１の平均値とＣｕｒＱ２およびＰｒｅｖＱ２の平均値と、ＰｒｅｖＱ３と、ＰｒｅｖＱ４とから距離を測定する。ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４は用いられず、破棄される。
【０１１３】
このように、本技術の第１の実施の形態の第１の変形例によれば、測距モジュール１００は、物体が移動していない検出期間内の受光量の平均値を算出し、その平均値から距離を測定するため、受光量のノイズ成分を抑制することができる。
【０１１４】
［第２の変形例］
上述の第１の実施の形態では、測距モジュール１００は、式２乃至式４などの受光量の関係式から物体の移動の有無を判定していた。しかし、画素数が増大するほど、移動の有無を判定するための演算量が増大し、測距モジュール１００の消費電力や回路規模が増大するおそれがある。この第１の実施の形態の第２の変形例は、測距モジュール１００の演算量を削減した点において第１の実施の形態と異なる。
【０１１５】
図２１は、第１の実施の形態の第２の変形例における測距システムの一構成例を示すブロック図である。この測距システムは、測距モジュール１００と撮像モジュール４００とを備える。
【０１１６】
第１の変形例の測距モジュール１００は、第１の実施の形態と同様にＴｏＦ方式で測距を行う。ただし、測距モジュール１００は、物体の移動の有無の判定結果ＤＥＣｘｙを自ら生成せず、撮像モジュール４００から受信する。
【０１１７】
撮像モジュール４００は、撮像素子４１０および移動体検出部４２０を備える。撮像素子４１０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣに同期して画像データを撮像するものである。この撮像素子４１０は、画像データを移動体検出部４２０に供給する。なお、撮像素子４１０は、特許請求の範囲に記載の撮像部の一例である。
【０１１８】
移動体検出部４２０は、撮像素子４１０からの画像データに基づいて、移動体を検出するものである。この移動体検出部４２０は、例えば、背景差分法やフレーム間差分法などを使用して移動体を検出する。背景差分法では、予め取得された背景と、検出対象の画像データとが比較され、対応する画素値の差分が閾値を超える部分が移動体として検出される。移動体検出部４２０は、移動体の検出結果から判定結果ＤＥＣｘｙを生成して測距演算部３００に供給する。なお、移動体検出部４２０は、特許請求の範囲に記載の判定部の一例である。
【０１１９】
なお、撮像素子４１０および移動体検出部４２０を撮像モジュール４００に配置しているが、これらの少なくとも一方を測距モジュール１００内に配置してもよい。
【０１２０】
図２２は、第１の実施の形態の第２の変形例における測距演算部３００の一構成例を示すブロック図である。この第１の実施の形態の第２の変形例の測距演算部３００は、移動判定部３５０を備えない点において第１の実施の形態と異なる。第２の変形例の切替え測距演算部３６０は、撮像モジュール４００からの判定結果ＤＥＣｘｙを用いて測距を行う。
【０１２１】
このように、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例によれば、撮像モジュール４００が移動の有無を判定し、測距モジュール１００が、その判定結果を用いて測距するため、移動の有無の判定に関する測距モジュール１００の演算量を削減することができる。
【０１２２】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、測距モジュール１００は、３つのフレームメモリで画像データを遅延させて、遅延前の受光量（ＮｅｘｔＱ１など）と遅延後の受光量（ＣｕｒＱ１など）とを用いて測距していた。しかし、画像データの画素数が多くなるほど、フレームメモリの総容量が増大するおそれがある。この第２の実施の形態の測距モジュール１００は、メモリの容量を削減した点において第１の実施の形態と異なる。
【０１２３】
図２３は、第２の実施の形態における画素アレイ部２２０の一例を示す平面図である。この第２の実施の形態の画素アレイ部２２０には、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素と、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素とが配置される。これらの２種類の画素は、一方を灰色、他方を白色で表すとチェッカーフラッグの模様が形成されるような位置に配置される。同図において、灰色の画素は、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素を示し、白色の画素は、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素を示す。なお、同図における灰色の画素は、配置の説明の便宜上、灰色に塗り潰しているに過ぎず、実装において灰色のカラーフィルタなどが設けられることはない。
【０１２４】
奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、奇数番目の画像データ（フレーム）において受光量Ｑ１およびＱ２を検出し、偶数番目のフレームにおいて受光量Ｑ３およびＱ４を検出するものである。以下、奇数番目のフレームを「奇数フレーム」と称し、偶数番目のフレームを「偶数フレーム」と称する。一方、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、奇数フレームにおいて受光量Ｑ３およびＱ４を検出し、偶数フレームにおいて受光量Ｑ１およびＱ２を検出するものである。
【０１２５】
実装において奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素および偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素のそれぞれの回路構成は、画素回路２３０と同様である。行走査回路２１０が、これらの画素を制御して、互いに異なるタイミングで受光量を検出させる。
【０１２６】
なお、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、特許請求の範囲に記載の第１の画素の一例であり、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、特許請求の範囲に記載の第２の画素の一例である。
【０１２７】
また、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素と偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素とをチェッカーフラッグの模様が形成されるような位置に配置しているが、この構成に限定されない。例えば、奇数ラインおよび偶数ラインの一方に奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素を配列し、他方に偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素を配列してもよい。また、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素および偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素のそれぞれを１つのみ設けてもよい。
【０１２８】
図２４は、第２の実施の形態における受光量検出方法の一例を示すタイミングチャートである。同図におけるａは、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素の検出方法の一例を示し、同図におけるｂは、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素の検出方法の一例を示す。
【０１２９】
奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、タイミングＴ１からＴ２までの期間において受光量Ｑ１およびＱ２を検出する。一方、この期間において偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、受光量Ｑ３およびＱ４を検出する。また、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、タイミングＴ２からＴ３までの期間において受光量Ｑ３およびＱ４を検出する。一方、この期間において偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、受光量Ｑ１およびＱ２を検出する。このように、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素が受光量Ｑ１およびＱ２を検出する期間において、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、受光量Ｑ３およびＱ４を検出する。また、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素が受光量Ｑ３およびＱ４を検出する期間において、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素は、受光量Ｑ１およびＱ２を検出する。
【０１３０】
図２５は、第２の実施の形態における測距演算部３００の一構成例を示すブロック図である。この第２の実施の形態の測距演算部３００は、フレームメモリ３３０および３４０の代わりにラインメモリ３９０を備える点において第１の実施の形態と異なる。また、移動判定部３５０および切替え測距演算部３６０の代わりに移動判定部３５１および切替え測距演算部３６２を備える点において第１の実施の形態と異なる。
【０１３１】
ラインメモリ３９０は、フレームメモリ３２０により遅延した画像データを２ライン分、遅延させて移動判定部３５１および切替え測距演算部３６２に出力するものである。
【０１３２】
移動判定部３５１は、それぞれのフレームにおいて画素に順に注目する。奇数フレームにおいて注目画素が奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素である場合に移動判定部３５１は、注目画素の受光量Ｑ１およびＱ２をＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２としてラインメモリ３９０から取得する。また、移動判定部３５１は、注目画素の上および左右の隣接画素（偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素）の受光量をＵｐＱ３、ＵｐＱ４、ＬｅｆｔＱ３、ＬｅｆｔＱ４、ＲｉｇｈｔＱ３およびＲｉｇｈｔＱ４としてラインメモリ３９０から取得する。また、移動判定部３５１は、注目画素の下の隣接画素（偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素）の受光量をＤｏｗｎＱ３およびＤｏｗｎＱ４として現在の奇数フレームから取得する。
【０１３３】
また、移動判定部３５１は、１つ前の偶数フレームにおける注目画素の受光量をＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４としてフレームメモリ３２０から取得する。また、移動判定部３５１は、注目画素の上下および左右の隣接画素の受光量をＵｐＱ１、ＵｐＱ２、ＤｏｗｎＱ１、ＤｏｗｎＱ２、ＬｅｆｔＱ１、ＬｅｆｔＱ２、ＲｉｇｈｔＱ１およびＲｉｇｈｔＱ２としてフレームメモリ３２０から取得する。
【０１３４】
そして、移動判定部３５１は、式２によりｄｉｆｆＣを算出し、次の各式によりｄｉｆｆＬ１等の差分を算出する。
ｄｉｆｆＬ１＝（ＣｕｒＱ１＋ＣｕｒＱ２）
−（ＬｅｆｔＱ３＋ＬｅｆｔＱ４）                ・・・式５
ｄｉｆｆＲ１＝（ＣｕｒＱ１＋ＣｕｒＱ２）
−（ＲｉｇｈｔＱ３＋ＲｉｇｈｔＱ４）            ・・・式６
ｄｉｆｆＵ１＝（ＣｕｒＱ１＋ＣｕｒＱ２）
−（ＵｐＱ３＋ＵｐＱ４）                        ・・・式７
ｄｉｆｆＤ１＝（ＣｕｒＱ１＋ＣｕｒＱ２）
−（ＤｏｗｎＱ３＋ＤｏｗｎＱ４）                ・・・式８
ｄｉｆｆＬ２＝（ＬｅｆｔＱ１＋ＬｅｆｔＱ２）
−（ＣｕｒＱ３＋ＣｕｒＱ４）                    ・・・式９
ｄｉｆｆＲ２＝（ＲｉｇｈｔＱ１＋ＲｉｇｈｔＱ２）
−（ＣｕｒＱ３＋ＣｕｒＱ４）                    ・・・式１０
ｄｉｆｆＵ２＝（ＵｐＱ１＋ＵｐＱ２）
−（ＣｕｒＱ３＋ＣｕｒＱ４）                    ・・・式１１
ｄｉｆｆＤ２＝（ＤｏｗｎＱ１＋ＤｏｗｎＱ２）
−（ＣｕｒＱ３＋ＣｕｒＱ４）                    ・・・式１２
【０１３５】
移動判定部３５１は、式２と、式５乃至式１２における差分（ｄｉｆｆＣ等）のうち最小値を求める。ｄｉｆｆＣ≒０またはｄｉｆｆＣが最小であることは、物体が移動していないことを意味する。また、ｄｉｆｆＬ１、ｄｉｆｆＲ１、ｄｉｆｆＵ１およびｄｉｆｆＤ１のいずれかが最小であることは、注目画素についてＱ３Ｑ４検出期間で物体が移動したことを意味する。また、ｄｉｆｆＬ２、ｄｉｆｆＲ２、ｄｉｆｆＵ２およびｄｉｆｆＤ２のいずれかが最小であることは、注目画素についてＱ１Ｑ２検出期間で物体が移動したことを意味する。移動判定部３５１は、差分の最小値を示す判定結果ＤＥＣｘｙを切替え測距演算部３６２に供給する。例えば、９個の差分のいずれかを示す４ビットの判定結果ＤＥＣｘｙが生成される。
【０１３６】
物体が移動していない場合に切替え測距演算部３６２は、第１の実施の形態と同様にＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４から距離ｄを測定する。
【０１３７】
また、Ｑ３Ｑ４検出期間で物体が移動した場合に切替え測距演算部３６２は、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２と、差分の最小値に対応する隣接画素の受光量とから、距離ｄを測定する。例えば、ｄｉｆｆＬ１が最小値である場合には、式５におけるＬｅｆｔＱ３およびＬｅｆｔＱ４が用いられる。
【０１３８】
また、Ｑ１Ｑ２検出期間で物体が移動した場合に切替え測距演算部３６２は、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４と、差分の最小値に対応する隣接画素の受光量とから、距離ｄを測定する。例えば、ｄｉｆｆＬ２が最小値である場合には、式９におけるＬｅｆｔＱ１およびＬｅｆｔＱ２が用いられる。
【０１３９】
次に、奇数フレームにおいて偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目した場合に移動判定部３５１は、注目画素の受光量Ｑ３およびＱ４をＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４としてラインメモリ３９０から取得する。また、移動判定部３５１は、注目画素の上および左右の隣接画素（奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素）の受光量をＵｐＱ１、ＵｐＱ２、ＬｅｆｔＱ１、ＬｅｆｔＱ２、ＲｉｇｈｔＱ１およびＲｉｇｈｔＱ２としてラインメモリ３９０から取得する。また、移動判定部３５１は、注目画素の下の隣接画素（奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素）の受光量をＤｏｗｎＱ１およびＤｏｗｎＱ２として現在の奇数フレームから取得する。
【０１４０】
また、移動判定部３５１は、１つ前の偶数フレームにおける注目画素の受光量をＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２としてフレームメモリ３２０から取得する。また、移動判定部３５１は、注目画素の上下および左右の隣接画素の受光量をＵｐＱ３、ＵｐＱ４、ＤｏｗｎＱ３、ＤｏｗｎＱ４、ＬｅｆｔＱ３、ＬｅｆｔＱ４、ＲｉｇｈｔＱ３およびＲｉｇｈｔＱ４としてフレームメモリ３２０から取得する。
【０１４１】
偶数フレームにおいて移動判定部３５１は、奇数フレームにおける処理と対応する処理を行う。例えば、偶数フレームで奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目した場合には、注目画素の受光量がＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４として取得され、偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目した場合には、注目画素の受光量がＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２として取得される。
【０１４２】
このように、第１の実施の形態では３フレーム分のメモリが必要であったのに対し、第２の実施の形態では、１フレームおよび２ライン分のメモリしか要しない。したがって、メモリの総容量を削減することができる。
【０１４３】
図２６は、第２の実施の形態における物体が移動した場合の測距方法の一例を示す図である。タイミングＴ１において奇数フレームが生成され、タイミングＴ２で偶数フレームが生成されたものとする。移動判定部３５１は、例えば、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素（灰色部分）に注目する。
【０１４４】
ここで、ｄｉｆｆＤ１が最小値であった場合を考える。このことは、注目画素についてＱ３Ｑ４検出期間で物体が移動したことを意味する。この場合に切替え測距演算部３６２は、最小値ｄｉｆｆＤ１に対応する隣接画素の受光量ＤｏｗｎＱ３およびＤｏｗｎＱ４と、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２とを用いて距離ｄを測定する。Ｑ３Ｑ４検出期間で物体が移動したため、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒｑ４は用いられずに破棄される。
【０１４５】
図２７は、第２の実施の形態における判定結果ごとの演算方法の一例を示す図である。物体が移動していない場合に切替え測距演算部３６２は、第１の実施の形態と同様にＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４から距離ｄを測定する。
【０１４６】
一方、Ｑ３Ｑ４検出期間で物体が移動した場合に切替え測距演算部３６２は、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２と、最小値に対応する隣接画素の受光量とから、距離ｄを測定する。例えば、ｄｉｆｆＬ１が最小値である場合には、ＬｅｆｔＱ３およびＬｅｆｔＱ４が用いられる。
【０１４７】
また、Ｑ１Ｑ２検出期間で物体が移動した場合に切替え測距演算部３６２は、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４と、最小値に対応する隣接画素の受光量とから、距離ｄを測定する。例えば、ｄｉｆｆＬ２が最小値である場合には、ＬｅｆｔＱ１およびＬｅｆｔＱ２が用いられる。
【０１４８】
図２８は、第２の実施の形態における反射光量検出処理の一例を示すフローチャートである。測距モジュール１００は、現在のフレームが奇数フレームであるか否かを判断する（ステップＳ９３１）。奇数フレームである場合（ステップＳ９３１：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目したか否かを判断する（ステップＳ９３２）。
【０１４９】
奇数フレームで奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目した場合に（ステップＳ９３２：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、１フレーム前の注目画素からＣｕｒＱ３、ＣｕｒＱ４を取得する。また、測距モジュール１００は、１フレーム前の注目画素に隣接する画素からＬｅｆｔＱ１、ＬｅｆｔＱ２、ＲｉｇｈｔＱ１、ＲｉｇｈｔＱ２、ＵｐＱ１、ＵｐＱ２、ＤｏｗｎＱ１およびＤｏｗｎＱ２を取得する（ステップＳ９３３）。
【０１５０】
また、測距モジュール１００は、現在のフレームからＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２、ＬｅｆｔＱ３、ＬｅｆｔＱ４、ＲｉｇｈｔＱ３、ＲｉｇｈｔＱ４、ＵｐＱ３、ＵｐＱ４、ＤｏｗｎＱ３およびＤｏｗｎＱ４を取得する（ステップＳ９３４）。
【０１５１】
また、現在のフレームが偶数フレームである場合（ステップＳ９３１：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目したか否かを判断する（ステップＳ９３５）。
【０１５２】
偶数フレームで偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目した場合に（ステップＳ９３５：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ステップＳ９３３以降を実行する。一方、奇数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目した場合に（ステップＳ９３５：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、１フレーム前の注目画素からＣｕｒＱ１、ＣｕｒＱ２を取得する。また、測距モジュール１００は、１フレーム前の注目画素に隣接する画素からＬｅｆｔＱ３、ＬｅｆｔＱ４、ＲｉｇｈｔＱ３、ＲｉｇｈｔＱ４、ＵｐＱ３、ＵｐＱ４、ＤｏｗｎＱ３およびＤｏｗｎＱ４を取得する（ステップＳ９３６）。
【０１５３】
また、測距モジュール１００は、現在のフレームからＣｕｒＱ３、ＣｕｒＱ４、ＬｅｆｔＱ１、ＬｅｆｔＱ２、ＲｉｇｈｔＱ１、ＲｉｇｈｔＱ２、ＵｐＱ１、ＵｐＱ２、ＤｏｗｎＱ１およびＤｏｗｎＱ２を取得する（ステップＳ９３７）。
【０１５４】
また、奇数フレームで偶数フレームＱ１Ｑ２検出画素に注目した場合に（ステップＳ９３２：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ステップＳ９３６以降を実行する。ステップＳ９３４またはＳ９３７の後に、測距モジュール１００は、反射光量検出処理を終了する。
【０１５５】
図２９は、第２の実施の形態における移動判定処理の一例を示すフローチャートである。測距モジュール１００は、式２と、式５乃至式１１とを用いて、差分ｄｉｆｆＣ等を算出する（ステップＳ９６１）。
【０１５６】
測距モジュール１００は、ｄｉｆｆＣ≒０であるか否かを判定する（ステップＳ９６２）。ｄｉｆｆＣ≒０でない場合に（ステップＳ９６２：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ｄｉｆｆＣが最小値であるか否かを判定する（ステップＳ９６３）。ｄｉｆｆＣ≒０である場合（ステップＳ９６２：Ｙｅｓ）、または、ｄｉｆｆＣが最小値である場合（ステップＳ９６３：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、注目画素について物体に動きが無いと判定する（ステップＳ９６６）。
【０１５７】
ｄｉｆｆＣが最小値でない場合（ステップＳ９６３：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ｄｉｆｆＬ２、ｄｉｆｆＲ２、ｄｉｆｆＵ２およびｄｉｆｆＤ２のいずれかが最小値であるか否かを判定する（ステップＳ９６４）。ｄｉｆｆＬ２等が最小値である場合（ステップＳ９６４：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、注目画素についてＱ１Ｑ２検出期間で動きがあったと判定する（ステップＳ９６５）。一方、ｄｉｆｆＬ１等が最小値である場合（ステップＳ９６４：Ｎｏ）、測距モジュール１００は注目画素についてＱ３Ｑ４検出期間で動きがあったと判定する（ステップＳ９６７）。ステップＳ９６５、Ｓ９６６またはＳ９６７の後に、測距モジュール１００は、移動判定処理を終了する。
【０１５８】
図３０は、第２の実施の形態における切替え測距処理の動作の一例を示すフローチャートである。第２の実施の形態の切替え測距処理は、ステップＳ９５４およびＳ９５５の代わりにステップＳ９７１およびＳ９７２を実行する点において第１の実施の形態と異なる。
【０１５９】
Ｑ１Ｑ２検出期間で動きがあった場合に（ステップＳ９５３：Ｙｅｓ）、測距モジュール１００は、差分の最小値に対応する隣接画素の受光量と、ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４とをＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に代入する。ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２は測距に用いられず、破棄される（ステップＳ９７１）。
【０１６０】
一方、Ｑ３Ｑ４検出期間で動きがあった場合に（ステップＳ９５３：Ｎｏ）、測距モジュール１００は、ＣｕｒＱ１およびＣｕｒＱ２と、差分の最小値に対応する隣接画素の受光量とをＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に代入する。ＣｕｒＱ３およびＣｕｒＱ４は測距に用いられず、破棄される（ステップＳ９７２）。
【０１６１】
なお、測距モジュール１００は、ステップＳ９７１およびＳ９７２において９つの差分（ｄｉｆｆＣなど）の最小に対応する４つの受光量（Ｑ１など）から距離ｄを算出していたが、この演算の代わりに次のような演算を行ってもよい。すなわち、測距モジュール１００は、９つの差分のそれぞれの大きさに逆比例するような重みをｗ１乃至ｗ９として求める。そして、ステップＳ９７１およびＳ９７２における９種類の演算を全て実行し、その結果を距離ｄ１乃至ｄ９とする。そして、測距モジュール１００は、それらの重みｗ１等と距離ｄ１等との重み付き平均を算出し、その演算結果を最終的な距離ｄとして出力する。図２９および３０に例示した処理では、９つの差分のうち、いくつかが僅差であっても、いずれか１つの最小値が選択されてしまう。これに対して、重み付き平均にすることで、僅差の場合であっても平均化が行われ、測定ノイズに対してロバストになるという利点がある。
【０１６２】
このように、本技術の第２の実施の形態によれば、測距モジュール１００は、互いに異なるタイミングで受光量を検出する２種類の画素の受光量から距離を測定するため、それらの受光量を保持するメモリの容量を削減することができる。
【０１６３】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１６４】
また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。
【０１６５】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【０１６６】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに前記所定の検出期間内の前記反射光の受光量を検出する受光部と、
前記所定の検出期間のそれぞれにおいて前記物体が移動したか否かを判定する判定部と、
前記物体が移動していないと判定された前記所定の検出期間内の前記受光量に基づいて前記物体までの距離を測定する測距部と
を具備する測距モジュール。
（２）前記所定の検出期間は、互いに異なる第１および第２の検出期間を含み、
前記受光部は、前記第１の検出期間において互いに異なる第１、第２、第３および第４の受光開始タイミングのうち前記第１および第２の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出し、前記第２の検出期間において前記第３および第４の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出し、
前記測距部は、前記第１および第２の受光量の差分と前記第３および第４の受光量の差分との比から前記距離を測定する
前記（１）記載の測距モジュール。
（３）前記第１および第２の受光量を遅延させて第１および第２の現在受光量として出力する第１の遅延部と、
前記第３および第４の受光量を遅延させて第３および第４の現在受光量として出力する第２の遅延部と、
前記第３および第４の現在受光量を遅延させて第３および第４の先行受光量として出力する第３の遅延部と
をさらに具備し、
前記判定部は、前記第１および第２の現在受光量の和と前記第３および第４の現在受光量の和との差分から前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したか否かを判定する
前記（２）記載の測距モジュール。
（４）前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第３および第４の先行受光量の和と前記第１および第２の現在受光量の和との差分から前記第１の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第１の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第３および第４の現在受光量の差分と前記第１および第２の現在受光量の次の前記第１および第２の受光量の差分との比から前記距離を測定する
前記（３）記載の測距モジュール。
（５）前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第１および第２の現在受光量の次の前記第１および第２の受光量の和と前記第３および第４の現在受光量の和との差分から前記第２の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第２の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第１および第２の先行受光量の差分と前記第１および第２の現在受光量の差分との比から前記距離を測定する
前記（３）または（４）記載の測距モジュール。
（６）前記第１および第２の受光量を遅延させて次の第１および第２の受光量として前記第１の遅延部に出力する第４の遅延部と、
前記第１および第２の現在受光量を遅延させて第１および第２の先行受光量として出力する第５の遅延部と
をさらに具備する前記（３）記載の測距モジュール。
（７）前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第１および第２の先行受光量の和と前記第３および第４の現在受光量の和との差分から前記第２の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第２の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第１の先行受光量と前記第１の現在受光量の統計量を第１の統計量とし、前記第２の先行受光量と前記第２の現在受光量の統計量を第２の統計量として前記第１および第２の統計量の差分と前記第３および第４の先行受光量の差分との比から前記距離を測定する
前記（６）記載の測距モジュール。
（８）前記判定部は、前記第１および第２の検出期間のいずれかにおいて前記物体が移動したと判定した場合には前記第３および第４の先行受光量の和と前記第１および第２の現在受光量の和との差分から前記第１の検出期間において前記物体が移動したか否かを判定し、
前記測距部は、前記第１の検出期間において前記物体が移動したと判定された場合には前記第３の現在受光量と前記次の第３の受光量の統計量を第３の統計量とし、前記第４の現在受光量と前記次の第４の受光量の統計量を第４の統計量として前記第３および第４の統計量の差分と前記次の第１および第２の受光量の差分との比から前記距離を測定する
前記（６）または（７）記載の測距モジュール。
（９）前記受光部は、
奇数回目の前記所定の検出期間において互いに異なる第１、第２、第３および第４の受光開始タイミングのうち前記第１および第２の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出し、偶数回目の前記所定の検出期間において前記第３および第４の受光開始タイミングから所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出する第１の画素と、
奇数回目の前記所定の検出期間において前記第３および第４の受光開始タイミングから前記所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第３および第４の受光量を検出し、偶数回目の前記所定の検出期間において前記第１および第２の受光開始タイミングから前記所定の受光期間に亘って前記反射光を受光して第１および第２の受光量を検出する第２の画素と
を備え、
前記測距部は、前記第１および第２の受光量の差分と前記第３および第４の受光量の差分との比から前記距離を測定する
請求項１記載の測距モジュール。
（１０）前記判定部は、前記第１および第２画素のうち注目した注目画素の前記第１および第２の受光量の和と前記第３および第４の受光量の和との差から前記物体が移動したか否かを判定する
請求項９記載の測距モジュール。
（１１）前記測距部は、前記物体が移動したと判定された場合には前記注目画素の受光量の差分と前記第１および第２の画素のうち前記注目画素に隣接する隣接画素の受光量の差分との比から前記距離を測定する
前記（１０）記載の測距モジュール。
（１２）照射光を前記物体に照射する発光部をさらに具備する
前記（１）から（１１）のいずれかに記載の測距モジュール。
（１３）照射光を物体に照射する発光部と、
前記物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに前記所定の検出期間内の前記反射光の受光量を検出する受光部と、
前記所定の検出期間のそれぞれにおいて前記物体が移動したか否かを判定する判定部と、
前記物体が移動していないと判定された前記所定の検出期間内の前記受光量に基づいて前記物体までの距離を測定する測距部と
を具備する測距システム。
（１４）前記所定の検出期間が経過するたびに画像データを撮像する撮像部をさらに具備し、
前記判定部は、前記画像データに基づいて前記物体が移動したか否かを判定する
前記（１３）記載の測距システム。
（１５）物体からの反射光を受光して所定の検出期間が経過するたびに前記所定の検出期間内の前記反射光の受光量を検出する受光手順と、
前記所定の検出期間のそれぞれにおいて前記物体が移動したか否かを判定する判定手順と、
前記物体が移動していないと判定された前記所定の検出期間内の前記受光量に基づいて前記物体までの距離を測定する測距手順と
を具備する測距モジュールの制御方法。
【符号の説明】
【０１６７】
１００  測距モジュール
１１０  発光部
１２０  発光制御部
２００  受光部
２１０  行走査回路
２２０  画素アレイ部
２３０  画素回路
２３１  受光素子
２３２  転送スイッチ
２３３、２３４  電荷蓄積部
２３５、２３６  選択スイッチ
２４０  タイミング制御部
２５０  ＡＤ変換部
２６０  列走査回路
２７０  信号処理部
３００  測距演算部
３１０  切替え出力部
３２０、３３０、３４０、３７０、３８０  フレームメモリ
３５０、３５１  移動判定部
３６０、３６１、３６２  切替え測距演算部
３９０  ラインメモリ
４００  撮像モジュール
４１０  撮像素子
４２０  移動体検出部
【図１】
2017150893.tif 000003
【図２】
2017150893.tif 000004
【図３】
2017150893.tif 000005
【図４】
2017150893.tif 000006
【図５】
2017150893.tif 000007
【図６】
2017150893.tif 000008
【図７】
2017150893.tif 000009
【図８】
2017150893.tif 000010
【図９】
2017150893.tif 000011
【図１０】
2017150893.tif 000012
【図１１】
2017150893.tif 000013
【図１２】
2017150893.tif 000014
【図１３】
2017150893.tif 000015
【図１４】
2017150893.tif 000016
【図１５】
2017150893.tif 000017
【図１６】
2017150893.tif 000018
【図１７】
2017150893.tif 000019
【図１８】
2017150893.tif 000020
【図１９】
2017150893.tif 000021
【図２０】
2017150893.tif 000022
【図２１】
2017150893.tif 000023
【図２２】
2017150893.tif 000024
【図２３】
2017150893.tif 000025
【図２４】
2017150893.tif 000026
【図２５】
2017150893.tif 000027
【図２６】
2017150893.tif 000028
【図２７】
2017150893.tif 000029
【図２８】
2017150893.tif 000030
【図２９】
2017150893.tif 000031
【図３０】
2017150893.tif 000032