(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する第１受波部及び第２受波部を有する受波モジュールと、に接続される距離測定装置であって、
前記第１受波部が前記測定波を受波する第１受波期間と、前記第２受波部が前記測定波を受波する第２受波期間と、が互いに時間的に重なっており、かつ、前記第１受波期間又は前記第２受波期間よりも短い時間差で、前記第１受波期間の開始タイミングと前記第２受波期間の開始タイミングとがずれており、
前記第１受波期間及び前記第２受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間と、前記受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部を備える、
距離測定装置。
【請求項２】
測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する第１受波部及び第２受波部を有する受波モジュールと、に接続される距離測定装置であって、
前記第１受波部が前記測定波を受波する第１受波期間と、前記第２受波部が前記測定波を受波する第２受波期間と、が互いに時間的に重なっており、かつ、前記第１受波期間又は前記第２受波期間よりも短い時間差で、前記第１受波期間の開始タイミングと前記第２受波期間の開始タイミングとがずれており、
前記第１受波期間及び前記第２受波期間のうち、前記測定波が受波された受波期間よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間である受波終了後期間と、前記受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部を備える、
距離測定装置。
【請求項３】
測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する第１受波部及び第２受波部を有する受波モジュールと、に接続される距離測定装置であって、
前記第１受波部が前記測定波を受波する第１受波期間と、前記第２受波部が前記測定波を受波する第２受波期間と、が互いに時間的に重なっており、かつ、前記第１受波期間又は前記第２受波期間よりも短い時間差で、前記第１受波期間の開始タイミングと前記第２受波期間の開始タイミングとがずれており、
前記第１受波期間及び前記第２受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間から、最後に前記測定波が受波された受波期間である受波終了前期間まで連続した受波期間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部を備える、
距離測定装置。
【請求項４】
前記測定波は、光である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記第１受波部及び前記第２受波部の各々は、第１方向、及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って配置された複数の部分受波部を有し、
前記第１方向において、隣り合う複数の前記部分受波部が属する受波部が互いに異なり、
前記第２方向において、隣り合う複数の前記部分受波部が属する受波部が互いに異なる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記第１受波部及び前記第２受波部は、第１方向に沿って配置され、
前記第１受波部及び前記第２受波部の各々は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って配置された複数の部分受波部を有する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項７】
測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する複数の受
波部を有する受波モジュールと、に接続される距離測定装置であって、
前記複数の受波部のそれぞれが前記測定波を受波する受波期間が互いに時間的に重なっており、かつ、前記複数の受波期間のそれぞれよりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングが互いにずれており、
前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間と、前記受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部を備える、
距離測定装置。
【請求項８】
測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する複数の受
波部を有する受波モジュールと、に接続される距離測定装置であって、
前記複数の受波部のそれぞれが前記測定波を受波する受波期間が互いに時間的に重なっており、かつ、前記複数の受波期間のそれぞれよりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングが互いにずれており、
前記複数の受波期間のうち、前記測定波が受波された受波期間よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間である受波終了後期間と、前記受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部を備える、
距離測定装置。
【請求項９】
測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する複数の受
波部を有する受波モジュールと、に接続される距離測定装置であって、
前記複数の受波部のそれぞれが前記測定波を受波する受波期間が互いに時間的に重なっており、かつ、前記複数の受波期間のそれぞれよりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングが互いにずれており、
前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間から、最後に前記測定波が受波された受波期間である受波終了前期間まで連続した受波期間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部を備える、
距離測定装置。
【請求項１０】
前記複数の受波部の数と、前記複数の受波期間の数とは、同数である、
請求項７〜９のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の距離測定装置と、
前記送波モジュールと、
前記受波モジュールと、を備える、
距離測定システム。
【請求項１２】
送波モジュールが測定波を送波してから、受波モジュールの複数の受波部が対象物で反射した前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
前記複数の受波部が前記測定波を受波する複数の受波期間を、前記複数の受波部ごとに個別制御し、
前記複数の受波期間の各々よりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングをずらし、
前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間と、前記受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する、
距離測定方法。
【請求項１３】
送波モジュールが測定波を送波してから、受波モジュールの複数の受波部が対象物で反射した前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
前記複数の受波部が前記測定波を受波する複数の受波期間を、前記複数の受波部ごとに個別制御し、
前記複数の受波期間の各々よりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングをずらし、
前記複数の受波期間のうち、前記測定波が受波された受波期間よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間である受波終了後期間と、前記受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する、
距離測定方法。
【請求項１４】
送波モジュールが測定波を送波してから、受波モジュールの複数の受波部が対象物で反射した前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
前記複数の受波部が前記測定波を受波する複数の受波期間を、前記複数の受波部ごとに個別制御し、
前記複数の受波期間の各々よりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングをずらし、
前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間から、最後に前記測定波が受波された受波期間である受波終了前期間まで連続した受波期間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する、
距離測定方法。
【請求項１５】
コンピュータシステムに、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の距離測定方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に距離測定装置、距離測定システム、距離測定方法、及びプログラムに関し、より詳細には対象物までの距離を測定する距離測定装置、距離測定システム、距離測定方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を投射して対象物体からの反射光を受光することによって、対象物体上の複数の位置までの距離を測定する３次元入力装置（距離測定システム）がある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載の３次元入力装置は、送光手段と、撮像エリアセンサと、コントローラと、を備えている。送光手段は、対象物体にパルス光を投射する。撮像エリアセンサは、対象物体からの反射光を受光する複数の光電変換素子からなる。コントローラは、パルス光の投射に同期したタイミングで撮像エリアセンサの露光制御を行う。３次元入力装置は、露光制御によって得られる露光量から、対象物体の距離または反射率による受光強度変化成分を除去する手段をさらに備えている。【０００４】
距離測定装置において、測定距離の分解能の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３７１６６号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、測定距離の分解能の向上を図ることができる距離測定装置、距離測定システム、距離測定方法、及びプログラムを提供することにある。
【０００７】
本開示の一態様に係る距離測定装置は、測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する第１受波部及び第２受波部を有する受波モジュールと、に接続される。前記距離測定装置は、前記第１受波部が前記測定波を受波する第１受波期間と、前記第２受波部が前記測定波を受波する第２受波期間と、が互いに時間的に重なっており、かつ、前記第１受波期間又は前記第２受波期間よりも短い時間差で、前記第１受波期間の開始タイミングと前記第２受波期間の開始タイミングとがずれている。前記距離測定装置は、距離算出部を備える。前記距離算出部は、前記第１受波期間及び前記第２受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間と、前記受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
本開示の別の一態様に係る距離測定装置は、測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する第１受波部及び第２受波部を有する受波モジュールと、に接続される。前記距離測定装置は、前記第１受波部が前記測定波を受波する第１受波期間と、前記第２受波部が前記測定波を受波する第２受波期間と、が互いに時間的に重なっており、かつ、前記第１受波期間又は前記第２受波期間よりも短い時間差で、前記第１受波期間の開始タイミングと前記第２受波期間の開始タイミングとがずれている。前記距離測定装置は、距離算出部を備える。前記距離算出部は、前記第１受波期間及び前記第２受波期間のうち、前記測定波が受波された受波期間よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間である受波終了後期間と、前記受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
本開示の更に別の一態様に係る距離測定装置は、測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する第１受波部及び第２受波部を有する受波モジュールと、に接続される。前記距離測定装置は、前記第１受波部が前記測定波を受波する第１受波期間と、前記第２受波部が前記測定波を受波する第２受波期間と、が互いに時間的に重なっており、かつ、前記第１受波期間又は前記第２受波期間よりも短い時間差で、前記第１受波期間の開始タイミングと前記第２受波期間の開始タイミングとがずれている。前記距離測定装置は、距離算出部を備える。前記距離算出部は、前記第１受波期間及び前記第２受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間から、最後に前記測定波が受波された受波期間である受波終了前期間まで連続した受波期間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
【０００８】
本開示の一態様に係る距離測定装置は、測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する複数の受波部を有する受波モジュールと、に接続される。前記距離測定装置は、前記複数の受波部のそれぞれが前記測定波を受波する受波期間が互いに時間的に重なっており、かつ、前記複数の受波期間のそれぞれよりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングが互いにずれている。前記距離測定装置は、距離算出部を備える。前記距離算出部は、前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間と、前記受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
本開示の別の一態様に係る距離測定装置は、測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する複数の受波部を有する受波モジュールと、に接続される。前記距離測定装置は、前記複数の受波部のそれぞれが前記測定波を受波する受波期間が互いに時間的に重なっており、かつ、前記複数の受波期間のそれぞれよりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングが互いにずれている。前記距離測定装置は、距離算出部を備える。前記距離算出部は、前記複数の受波期間のうち、前記測定波が受波された受波期間よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間である受波終了後期間と、前記受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
本開示の更に別の一態様に係る距離測定装置は、測定波を送波する送波モジュールと、対象物で反射した前記測定波を受波する複数の受波部を有する受波モジュールと、に接続される。前記距離測定装置は、前記複数の受波部のそれぞれが前記測定波を受波する受波期間が互いに時間的に重なっており、かつ、前記複数の受波期間のそれぞれよりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングが互いにずれている。前記距離測定装置は、距離算出部を備える。前記距離算出部は、前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間から、最後に前記測定波が受波された受波期間である受波終了前期間まで連続した受波期間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
【０００９】
本開示の一態様に係る距離測定システムは、前記距離測定装置と、前記送波モジュールと、前記受波モジュールと、を備える。
【００１０】
本開示の一態様に係る距離測定方法は、送波モジュールが測定波を送波してから、受波モジュールの複数の受波部が対象物で反射した前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定する方法である。前記距離測定方法では、前記複数の受波部が前記測定波を受波する複数の受波期間を、前記複数の受波部ごとに個別制御する。前記距離測定方法では、前記複数の受波期間の各々よりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングをずらす。前記距離測定方法では、前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間と、前記受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
本開示の別の一態様に係る距離測定方法は、送波モジュールが測定波を送波してから、受波モジュールの複数の受波部が対象物で反射した前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定する方法である。前記距離測定方法では、前記複数の受波部が前記測定波を受波する複数の受波期間を、前記複数の受波部ごとに個別制御する。前記距離測定方法では、前記複数の受波期間の各々よりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングをずらす。前記距離測定方法では、前記複数の受波期間のうち、前記測定波が受波された受波期間よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間である受波終了後期間と、前記受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間である受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
本開示の更に別の一態様に係る距離測定方法は、送波モジュールが測定波を送波してから、受波モジュールの複数の受波部が対象物で反射した前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定する方法である。前記距離測定方法では、前記複数の受波部が前記測定波を受波する複数の受波期間を、前記複数の受波部ごとに個別制御する。前記距離測定方法では、前記複数の受波期間の各々よりも短い時間差で、前記複数の受波期間の開始タイミングをずらす。前記距離測定方法では、前記複数の受波期間のうち、最初に前記測定波が受波された受波期間である受波開始後期間から、最後に前記測定波が受波された受波期間である受波終了前期間まで連続した受波期間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。
【００１１】
本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに前記距離測定方法を実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る距離測定装置を有する距離測定システムのブロック図である。
【図２】図２は、同上の距離測定装置における画素の配置を示す概略図である。
【図３】図３は、同上の距離測定装置における動作説明図である。
【図４】図４は、同上の距離測定装置の動作を説明するためのタイムチャート図である。
【図５】図５は、本開示の一実施形態の第１変形例に係る距離測定装置の動作を説明するためのタイムチャート図である。
【図６】図６は、本開示の一実施形態の第３変形例における動作説明図である。
【図７】図７は、同上の距離測定装置の動作を説明するためのタイムチャート図である。
【図８】図８は、本開示の一実施形態のその他の変形例に係る距離測定装置における画素の配置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に説明する各実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００１４】
（１）概要
本実施形態に係る距離測定装置１０及び距離測定システム１のブロック図を図１に示す。
【００１５】
距離測定システム１は、距離測定装置１０と、送波モジュール２と、受波モジュール３と、を備えており、TOF法（TOF: Time Of Flight）を利用して対象物４までの距離を測定する。距離測定システム１は、例えば、自動車に搭載され障害物を検知する物体認識システム、物体（人）等を検知する監視カメラ、セキュリティカメラ等に利用することができる。
【００１６】
送波モジュール２は、測定波Ｗ１を間欠的に送波するように構成されている。受波モジュール３は、対象物４で反射した測定波Ｗ１を受波する複数の受波部３１を有する。距離測定装置１０は、送波モジュール２及び受波モジュール３に接続され、受波制御部１１２を備えている。受波制御部１１２は、複数の受波部３１が測定波Ｗ１を受波する複数の受波期間を、複数の受波部３１ごとに個別制御する。受波制御部１１２は、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始してから次の測定波Ｗ１の送波を開始するまでの測定期間において、複数の受波期間の各々よりも短い時間差で、複数の受波期間の開始タイミングをずらす。
【００１７】
本実施形態の距離測定装置１０及び距離測定システム１では、複数の受波期間の開始タイミングがずれているので、複数の受波期間の開始タイミングの時間差内で、対象物４で反射した測定波Ｗ１が受波モジュール３に到達したタイミングを検出することができる。複数の受波期間の開始タイミングの時間差は、各受波期間よりも短い。したがって、本実施形態の距離測定装置１０及び距離測定システム１では、測定距離の分解能が向上し、測定精度の向上を図ることができる。
【００１８】
（２）距離測定システムの全体構成
（２．１）送波モジュール
送波モジュール２は、光源２１を備えており、測定波Ｗ１としてパルス状の光を出力するように構成されている。つまり、本実施形態では、測定波Ｗ１は、光である。図１では、測定波Ｗ１（光）を仮想線で概念的に記載している。ここで、TOF法を利用した距離測定において、光（測定波Ｗ１）は、単一波長であり、パルス幅が比較的短く、ピーク強度が比較的高いことが好ましい。また、距離測定システム１（距離測定装置１０）を市街地等での利用を考慮して、光（測定波Ｗ１）の波長は、人間の視感度が低く、太陽光からの外乱光の影響を受けにくい近赤外帯の波長域であることが好ましい。本実施形態では、光源２１は、例えばレーザーダイオードで構成されており、パルスレーザーを出力する。光源２１が出力するパルスレーザーの強度は、日本国のレーザ製品の安全基準（JIS C 6802）のクラス１又はクラス２の基準を満たしている。
【００１９】
送波部は、距離測定装置１０が有する送波制御部１１１によって送波制御される。送波制御の説明は、後述する「（２．３．１）測定制御部」の欄で行う。
【００２０】
なお、光源２１は、上記の構成に限らず、発光ダイオード（LED: Light Emitting Diode）、面発光レーザ（VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER）、ハロゲンランプ等であってもよい。また、光（測定波Ｗ１）は、近赤外帯とは異なる波長域であってもよい。
【００２１】
（２．２）受波モジュール
受波モジュール３は、二次元的に配列された複数の画素３１１を複数の部分受波部として有するイメージセンサを備えており、送波部から出力されて対象物４で反射した反射波（反射光）である測定波Ｗ１（光）を受波（受光）するように構成されている。各画素３１１は、露光している間のみ、光を受光することができる。各画素３１１（部分受波部）は、例えばフォトダイオードである。画素３１１は、受光した光（測定波Ｗ１）を電気信号（以降、画素信号ともいう）に変換する。また、受波モジュール３は、画素信号を距離測定装置１０に出力する画素出力部３３を更に備えている。画素信号の信号レベルは、画素３１１が受光した光（測定波Ｗ１）の受光量（受波量）に応じた値である。なお、画素３１１（部分受波部）は、固体撮像素子、アバランシェフォトダイオード（APD: Avalanche Photo Diode）等であってもよい。画素３１１がアバランシェフォトダイオードである場合、画素信号の信号レベルは、画素３１１が受光した光のパルス数（光子数）に相当する。
【００２２】
複数の画素３１１は、複数（ここでは４つ）の受波部３１（第１受波部３１Ａ〜第４受波部３１Ｄ）にグループ分けされている。各受波部３１は、複数の画素３１１を有している。複数の画素３１１を区別する場合、第１受波部３１Ａに属する画素３１１を第１画素３１１Ａ、第２受波部３１Ｂに属する画素を第２画素３１１Ｂ、第３受波部３１Ｃに属する画素を第３画素３１１Ｃ、第４受波部３１Ｄに属する画素を第４画素３１１Ｄという。
【００２３】
図２に示すように、複数の第１画素３１１Ａ〜複数の第４画素３１１Ｄは、それぞれ第１方向（図２では縦方向）、及び第１方向と直交する第２方向（図２では横方向）に沿って均等配置されている。複数の画素３１１の各々は、属する受波部３１が、第１方向及び第２方向に隣り合う画素が属する受波部３１と互いに異なるように配置されている。本実施形態では、第２方向に沿って、第１画素３１１Ａと第２画素３１１Ｂとが交互に配置され、第３画素３１１Ｃと第４画素３１１Ｄとが交互に配置されている。また、第１方向に沿って、第１画素３１１Ａと第３画素３１１Ｃとが交互に配置され、第２画素３１１Ｂと第４画素３１１Ｄとが交互に配置されている。
【００２４】
各画素３１１の大きさは、対象物４の結像サイズに比べて十分に小さく、４つの画素３１１（第１画素３１１Ａ〜第４画素３１１Ｄ）を１組として扱うことができる。また、複数の画素３１１が第１方向及び第２方向に沿って均等配置されているので、様々な形状の対象物４の検出精度の向上を図ることができる。
【００２５】
各受波部３１は、画素駆動部３２によって駆動されることにより露光状態となる。画素駆動部３２は、複数の受波部３１を個別に駆動して露光状態にすることができる。具体的には、画素駆動部３２は、複数の受波部３１と一対一に対応する複数のゲートドライバ３２１（第１ゲートドライバ３２１Ａ〜第４ゲートドライバ３２１Ｄ）を有している（図２参照）。第１ゲートドライバ３２１Ａは、第１受波部３１Ａに属する複数の第１画素３１１Ａの各々と電気的に接続されており、第１受波部３１Ａ（複数の第１画素３１１Ａ）を露光状態とする。第２ゲートドライバ３２１Ｂは、第２受波部３１Ｂに属する複数の第２画素３１１Ｂの各々と電気的に接続されており、第２受波部３１Ｂ（複数の第２画素３１１Ｂ）を露光状態とする。第３ゲートドライバ３２１Ｃは、第３受波部３１Ｃに属する複数の第３画素３１１Ｃの各々と電気的に接続されており、第３受波部３１Ｃ（複数の第３画素３１１Ｃ）を露光状態とする。第４ゲートドライバ３２１Ｄは、第４受波部３１Ｄに属する複数の第４画素３１１Ｄの各々と電気的に接続されており、第４受波部３１Ｄ（複数の第４画素３１１Ｄ）を露光状態とする。
【００２６】
画素駆動部３２は、距離測定装置１０が有する受波制御部１１２からの制御信号に基づいて各受波部３１を露光状態とする。つまり、各受波部３１は、受波制御部１１２によって受波制御される。受波制御の説明は、後述する「（２．３．１）測定制御部」の欄で行う。
【００２７】
また、受波モジュール３がイメージセンサを備えているので、距離測定システム１（距離測定装置１０）では、画素信号から画像を生成し、画像処理、認識処理等のデータ解析を行うことができる。
【００２８】
（２．３）距離測定装置
距離測定装置１０は、測定制御部１１と、距離算出部１２と、出力部１３と、を備えている。
【００２９】
（２．３．１）測定制御部
測定制御部１１は、送波モジュール２の送波制御、及び受波モジュール３（各受波部３１）の受波制御を行うように構成されている。測定制御部１１は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、測定制御部１１は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、送波制御部１１１、及び受波制御部１１２として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。なお、送波制御部１１１と受波制御部１１２とは、別々のマイクロコンピュータで実現されていてもよい。
【００３０】
送波制御部１１１は、送波モジュール２の送波制御において、光源２１から光を出力させるタイミング（発光タイミング）、光源２１から出力される光のパルス幅（送波期間）等を制御する。
【００３１】
また、受波制御部１１２は、受波部３１の受波制御において、複数の受波部３１を露光状態にするタイミング（受波タイミング）、受波期間（露光期間）等を個別制御する。
【００３２】
具体的には、測定波Ｗ１が間欠的に送波されるフレームＦｒと、画素信号が出力される読出期間と、が交互に発生する（図３参照）。ここでは、複数のフレームＦｒを区別する場合、最初に発生するフレームＦｒから順に、第１フレームＦｒ１、第２フレームＦｒ２、…、第ｎフレームＦｒｎとする。１つのフレームＦｒには、複数の測定期間Ｔｍ１が含まれている。送波制御部１１１は、各測定期間Ｔｍ１の開始時に、送波モジュール２から測定波Ｗ１（光）を送波（発光）させる。つまり、測定期間Ｔｍ１は、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始してから次の測定波Ｗ１の送波を開始するまでの期間である。本実施形態では、複数（ここでは４つ）の受波部３１の数と、測定期間Ｔｍ１における複数（ここでは４つ）の受波期間Ｔｒ１の数とは、同数である。
【００３３】
受波制御部１１２は、各測定期間Ｔｍ１において複数の受波部３１を順に露光状態にする。受波制御部１１２は、各測定期間Ｔｍ１において、各受波期間Ｔｒ１よりも短い時間差Δｔで複数の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングをずらす。図４に示すように、第１フレームＦｒ１では、第１受波部３１Ａは、各測定期間Ｔｍ１の開始時に受波（露光）を開始している。第２受波部３１Ｂは、第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１の開始タイミングから時間差Δｔ後に受波（露光）を開始している。第３受波部３１Ｃは、第２受波部３１Ｂの受波期間Ｔｒ１の開始タイミングから時間差Δｔ後に受波（露光）を開始している。第４受波部３１Ｄは、第３受波部３１Ｃの受波期間Ｔｒ１の開始タイミングから時間差Δｔ後に受波（露光）を開始している。第１受波部３１Ａ〜第４受波部３１Ｄそれぞれの受波期間Ｔｒ１の時間長は、互いに同じである。また、本実施形態では、受波期間Ｔｒ１の時間長は、送波期間Ｔｔ１と同じ時間長である。本実施形態では、受波期間Ｔｒ１及び送波期間Ｔｔ１の時間長は、時間差Δｔを４倍（受波部３１の数）した値と同じである。一例として、送波期間Ｔｔ１及び受波期間Ｔｒ１の時間長は、１００ｎｓであり、時間差Δｔは、２５ｎｓである。
【００３４】
受波部３１は、受波期間Ｔｒ１の間のみ、対象物４で反射された反射波（反射光）を受波（受光）することができる。送波モジュール２が測定波Ｗ１を送波してから受波部３１が反射波を受波するまでの時間ｔｘ１は、距離測定システム１から対象物４までの距離に応じて変化する。距離測定システム１から対象物４までの距離をｄ、光の速度をｃとすると、測定波Ｗ１が送波されてから時間ｔｘ１は、２ｄ／ｃとなる。測定波Ｗ１が送波されてから時間ｔｘ１後に反射波が各受波部３１に到達する。したがって、送波モジュール２が測定波Ｗ１を送波してから受波モジュール３が反射波を受波するまでの時間に基づいて、対象物４までの距離を算出することができる。
【００３５】
また、同一のフレームＦｒでは、各測定期間Ｔｍ１において、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始したタイミングに対する、各受波部３１が受波を開始するタイミングの時間差は、同じである。また、フレームＦｒごとに、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始したタイミングに対する、各受波部３１が受波を開始するタイミングの時間差が異なる。図４に示すように、第１フレームＦｒ１の次のフレームＦｒである第２フレームＦｒ２では、第１フレームＦｒ１における各受波部３１の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングから、受波期間Ｔｒ１の時間長だけ遅れて、各受波部３１が受波を開始している。例えば、第２フレームＦｒ２では、第１受波部３１Ａは、測定期間Ｔｍ１が開始してから受波期間Ｔｒ１の時間長だけ遅れて受波を開始している。また、第２フレームＦｒ２においても、複数の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングは時間差Δｔずつずれている。このように、フレームＦｒごとに、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始したタイミングに対して、各受波部３１が受波を開始するタイミングがずれている。これにより、測定可能範囲内において対象物４がいずれの距離に存在する場合でも、対象物４で反射した測定波Ｗ１を受波することができる。
【００３６】
（２．３．２）距離算出部
各フレームＦｒ後の読出期間では、画素出力部３３は、直前のフレームＦｒにおける複数の受波部３１の受波結果である複数の画素信号を、距離算出部１２に出力する。
【００３７】
距離算出部１２は、複数の受波部３１の複数の受波結果（複数の画素信号）に基づいて、対象物４までの距離を算出するように構成されている。距離算出部１２は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、距離算出部１２は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、距離算出部１２は、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより距離算出部１２として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【００３８】
距離算出部１２は、各画素信号の信号レベルと閾値とを比較し、各受波部３１が受波期間Ｔｒ１中に測定波Ｗ１（反射波）を受波したか否かを判定する。距離算出部１２は、画素信号の信号レベルが閾値以上である場合、受波部３１が測定波Ｗ１を受波したと判定し、画素信号の信号レベルが閾値未満である場合、受波部３１が測定波Ｗ１を受波していないと判定する。また、距離算出部１２は、受波部３１が測定波Ｗ１を受波したか否かの判定結果に基づいて、「０」又は「１」に符号化した画素値を生成する。距離算出部１２は、画素信号の信号レベルが閾値以上である場合、受波部３１が測定波Ｗ１を受波したと判定し、この画素信号に対応する画素値を「１」とする。また、距離算出部１２は、画素信号の信号レベルが閾値未満である場合、受波部３１が測定波Ｗ１を受波していないと判定し、この画素信号に対応する画素値を「０」とする。距離算出部１２は、複数の受波部３１のうち、受波期間Ｔｒ１の開始タイミングが早い受波部３１から順番に信号レベルと閾値とを比較し、測定波Ｗ１を受波したか否かを判定する。したがって、本実施形態では、第１受波部３１Ａの画素信号から順に閾値と比較し、測定波Ｗ１を受波したか否かを判定し画素値を生成する。
【００３９】
図４に示す例では、第１受波部３１Ａは、第１フレームＦｒ１における受波期間Ｔｒ１に測定波Ｗ１（反射波）を受波していないため、第１受波部３１に対応する画素値が「０」である。第２受波部３１Ｂ〜第４受波部３１Ｄの各々は、受波期間Ｔｒ１に測定波Ｗ１（反射波）を受波しているため、第２受波部３１Ｂ〜第４受波部３１Ｄの各々に対応する画素値が「１」である。
【００４０】
ここで、測定期間Ｔｍ１における複数の受波期間Ｔｒ１のうち、最初に測定波Ｗ１が受波された受波期間Ｔｒ１を受波開始後期間とする。また、受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間Ｔｒ１を受波開始前期間とする。図４に示す例では、第１フレームＦｒ１における第２受波部３１Ｂの受波期間Ｔｒ１が受波開始後期間であり、第１フレームＦｒ１における第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１が受波開始前期間である。
【００４１】
図４に示すように、受波開始前期間（第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１）の終了タイミングから、受波開始後期間（第２受波部３１Ｂの受波期間Ｔｒ１）の終了タイミングまでの期間に、反射波が受波モジュール３に到達したこととなる。したがって、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始（測定期間Ｔｍ１の開始）してから、受波開始前期間又は受波開始後期間の終了までの時間に基づいて、対象物４までの距離を算出することができる。
【００４２】
距離算出部１２は、各受波部３１に対応する画素値に基づいて、受波開始後期間と受波開始前期間との少なくとも一方を判定する。具体的には、距離算出部１２は、第１受波部３１Ａの画素信号から順に画素値を生成する。そして、距離算出部１２は、画素値が「０」から「１」に変化した直後の画素信号（最初に画素値が「１」となった画素信号）に対応する受波部３１（図４では第２受波部３１Ｂ）の受波期間Ｔｒ１を受波開始後期間と判定する。また、距離算出部１２は、画素値が「０」から「１」に変化する直前の画素信号（最後に画素値が「０」となった画素信号）に対応する受波部３１（図４では第１受波部３１Ａ）の受波期間Ｔｒ１を受波開始前期間と判定する。距離算出部１２は、画素信号に対応するフレームＦｒと、判定した受波開始後期間又は受波開始前期間と、に基づいて、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始してから、受波開始前期間又は受波開始後期間の終了までの時間を算出する。そして、距離算出部１２は、算出した時間に基づいて対象物４までの距離を算出する。
【００４３】
このように、距離算出部１２は、測定期間Ｔｍ１における複数の受波期間Ｔｒ１のうち、受波開始後期間と、受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、対象物４までの距離を算出する。受波開始後期間とは、測定期間Ｔｍ１における複数の受波期間Ｔｒ１のうち、最初に測定波Ｗ１が受波された受波期間Ｔｒ１である。受波開始前期間とは、測定期間Ｔｍ１における複数の受波期間Ｔｒ１のうち、受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間Ｔｒ１である。
【００４４】
したがって、本実施形態では、受波期間Ｔｒ１の時間差Δｔに基づいた単位距離Δｌ（＝Δｔ×ｃ／２）で、対象物４までの距離を算出することができる。光の速度をｃとする。例えば、時間差Δｔが２５ｎｓである場合、単位距離Δｌが３．７５ｍとなり、受波期間Ｔｒ１が重複しないようにずらす場合に比べて、測定距離の分解能が向上する。
【００４５】
（２．３．３）出力部
出力部１３は、距離算出部１２が算出した、対象物４までの距離の算出結果（測定結果）を、外部装置５に出力するように構成されている。
【００４６】
例えば、外部装置５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（EL: Electro Luminescence）等の表示装置である。出力部１３は、外部装置５に、距離算出部１２の測定結果を出力することにより、外部装置５に距離算出部１２の測定結果を表示させる。また、出力部１３は、画素信号により生成される画像データを、外部装置５に出力することにより、外部装置５に画像データを表示させてもよい。なお、外部装置５は、表示装置に限らず、他の装置であってもよい。
【００４７】
（３）距離測定方法
実施形態に係る距離測定装置１０と同様の機能は、距離測定方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。距離測定方法は、送波モジュール２が測定波Ｗ１を間欠的に送波してから、受波モジュール３の複数の受波部３１が対象物４で反射した測定波Ｗ１を受波するまでの時間に基づいて、対象物４までの距離を測定する。距離測定方法では、複数の受波部３１が測定波Ｗ１を受波する複数の受波期間Ｔｒ１を、複数の受波部３１ごとに個別制御する。距離測定方法では、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を終了してから次の測定波Ｗ１の送波を開始するまでの測定期間Ｔｍ１において、複数の受波期間Ｔｒ１の各々よりも短い時間差Δｔで、複数の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングをずらす。
【００４８】
また、プログラムは、コンピュータシステムに距離測定方法を実行させる。
【００４９】
また、実施形態に係る距離測定装置１０は、例えば測定制御部１１、及び距離算出部１２等に、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、測定制御部１１（送波制御部１１１、受波制御部１１２）、及び距離算出部１２等の機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。また、測定制御部１１と距離算出部１２とは１つのチップに集約されていてもよい。
【００５０】
（４）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎず、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、実施形態に係る距離測定装置１０及び距離測定システム１の変形例について列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
【００５１】
（４．１）第１変形例
上述した例では、最初に測定波Ｗ１が受波された受波開始後期間、又は受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波開始前期間に基づいて対象物４までの距離を算出していたが、上記構成に限らない。
【００５２】
本変形例では、距離算出部１２は、受波終了後期間と、受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、対象物４までの距離を算出する（図５参照）。受波終了後期間とは、測定期間Ｔｍ１における複数の受波期間Ｔｒ１のうち、測定波Ｗ１が受波された受波期間Ｔｒ１よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間Ｔｒ１である。受波終了前期間とは、測定期間Ｔｍ１における複数の受波期間Ｔｒ１のうち、受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間Ｔｒ１である。図５に示す例では、第４受波部３１Ｄの受波期間Ｔｒ１が受波終了後期間であり、第３受波部３１Ｃの受波期間Ｔｒ１が受波終了前期間である。
【００５３】
図５に示すように、受波終了前期間（第３受波部３１Ｃの受波期間Ｔｒ１）の開始と、受波終了後期間（第４受波部３１Ｄの受波期間Ｔｒ１）の開始との間の期間まで、対象物４で反射した測定波Ｗ１（反射波）を受波モジュール３が受光していることとなる。したがって、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始（測定期間Ｔｍ１の開始）してから、受波終了後期間又は受波終了前期間の終了までの時間に基づいて、対象物４までの距離を算出することができる。
【００５４】
距離算出部１２は、各受波部３１に対応する画素値に基づいて、受波終了後期間と受波終了前期間との少なくとも一方を判定する。具体的には、距離算出部１２は、第１受波部３１Ａの画素信号から順に画素値を生成する。そして、距離算出部１２は、画素値が「１」から「０」に変化した直後の画素信号に対応する受波部３１（図５では第４受波部３１Ｄ）の受波期間Ｔｒ１を受波終了後期間と判定する。また、距離算出部１２は、画素値が「１」から「０」に変化する直前の画素信号に対応する受波部３１（図５では第３受波部３１Ｃ）の受波期間Ｔｒ１を受波終了前期間と判定する。距離算出部１２は、画素信号に対応するフレームＦｒと、判定した受波終了後期間又は受波終了前期間と、に基づいて、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始してから、受波終了後期間又は受波終了前期間の終了までの時間を算出する。距離算出部１２は、算出した時間に基づいて対象物４までの距離を算出する。
【００５５】
したがって、本変形例では、受波期間Ｔｒ１の時間差Δｔに基づいた単位距離Δｌ（＝Δｔ×ｃ／２）で、対象物４までの距離を算出することができる。光の速度をｃとする。例えば、時間差Δｔが２５ｎｓである場合、単位距離Δｌが３．７５ｍとなり、受波期間Ｔｒ１が重複しないようにずらす場合に比べて、測定距離の分解能が向上する。
【００５６】
（４．２）第２変形例
本変形例では、距離算出部１２は、複数の受波期間Ｔｒ１のうち、受波開始後期間から、受波終了前期間まで連続した受波期間Ｔｒ１に基づいて、対象物４までの距離を算出するように構成されている。受波開始後期間とは、複数の受波期間Ｔｒ１のうち、最初に測定波Ｗ１が受波された受波期間Ｔｒ１である。受波終了前期間とは、複数の受波期間Ｔｒ１のうち、最後に測定波Ｗ１が受波された受波期間Ｔｒ１である。図４に示す例では、第１フレームＦｒ１における第２受波部３１Ｂの受波期間Ｔｒ１が受波開始後期間であり、第２フレームＦｒ２における第４受波部３１Ｄの受波期間Ｔｒ１が受波終了前期間である。
【００５７】
図４に示すように、受波開始後期間の開始タイミングから、受波終了前期間の終了タイミングまでの期間は、対象物４で反射した測定波Ｗ１（反射波）を受波モジュール３が受光していることとなる。つまり、第１フレームＦｒ１における第２受波部３１Ｂの受波開始後期間から第２フレームＦｒ２における第４受波部３１Ｄの受波終了後期間までの連続した７つの受波期間Ｔｒ１（連続受波期間Ｔｒ１ともいう）では、対象物４で反射した測定波Ｗ１を受波している。ここでいう「連続した」とは、受波期間Ｔｒ１の開始タイミングの順番が連続している、という意味である。また、フレームＦｒが異なる場合であっても、連続に含まれる。例えば、受波期間Ｔｒ１の開始タイミングの順番において、第１フレームＦｒ１における第４受波部３１Ｄの受波期間Ｔｒ１の次は、第２フレームＦｒ２における第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１となる。
【００５８】
７つの連続受波期間Ｔｒ１のうち、４番目の受波期間Ｔｒ１（第２フレームＦｒ２における第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１）の開始タイミングと略同じタイミングに、対象物４で反射した測定波Ｗ１（反射波）が受波モジュール３に到達したこととなる。したがって、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始（測定期間Ｔｍ１の開始）してから、４番目の受波期間Ｔｒ１（第２フレームＦｒ２における第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１）の開始までの時間に基づいて、対象物４までの距離を算出することができる。
【００５９】
連続受波期間Ｔｒ１の数は、送波期間Ｔｔ１及び受波期間Ｔｒ１の時間長と、複数の受波期間Ｔｒ１の時間差Δｔとの関係によって決まる。本開示では、送波期間Ｔｔ１及び受波期間Ｔｒ１の時間長が、時間差Δｔの４倍であるので、連続した受波期間Ｔｒ１の数が７つ又は８つとなる。
【００６０】
なお、連続した受波期間Ｔｒ１が８つである場合、４番目の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングと、５番目の受波期間Ｔｒ１との間の期間に、対象物４で反射した測定波Ｗ１（反射波）が受波モジュール３に到達したこととなる。
【００６１】
距離算出部１２は、フレームＦｒごとの各受波部３１に対応する画素値に基づいて、連続受波期間Ｔｒ１を判定する。具体的には、距離算出部１２は、フレームＦｒごとに第１受波部３１Ａの画素信号から順に画素値を生成する。そして、距離算出部１２は、画素値が「０」から「１」に変化した直後の画素信号に対応する受波部３１（図４では第１フレームＦｒ１における第２受波部３１Ｂ）の受波期間Ｔｒ１を受波開始後期間と判定する。また、距離算出部１２は、画素値が「１」から「０」に変化する直前の画素信号に対応する受波部３１（図４では第２フレームＦｒ２における第４受波部３１Ｄ）の受波期間Ｔｒ１を受波終了前期間と判定する。つまり、距離算出部１２は、画素値が「１」で連続している画素信号に対応する受波部３１（図４では、第１フレームＦｒ１における第２受波部３１Ｂ〜第２フレームＦｒ２における第４受波部３１Ｄ）までの受波期間Ｔｒ１を連続受波期間Ｔｒ１と判定する。
【００６２】
距離算出部１２は、連続受波期間Ｔｒ１の数が所定値（ここでは７つ）以上である場合、対象物４までの距離を算出する。具体的には、距離算出部１２は、７つの連続受波期間Ｔｒ１のうち、真ん中の順番である４番目の受波期間Ｔｒ１（図４では、第２フレームＦｒ２における第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１）を特定する。そして、距離算出部１２は、４番目の受波期間Ｔｒ１が含まれるフレームＦｒに基づいて、測定波Ｗ１の送波開始から、４番目の受波期間Ｔｒ１の開始までの時間を算出する。そして、距離算出部１２は、算出した時間に基づいて対象物４までの距離を算出する。なお、距離算出部１２は、上述したように、受波開始後期間、受波開始前期間、受波終了後期間、受波終了前期間のいずれかの受波期間Ｔｒ１に基づいて、対象物４までの距離を算出してもよい。
【００６３】
また、距離算出部１２は、連続受波期間Ｔｒ１の数が所定値未満である場合、対象物４までの距離を算出しない。
【００６４】
本変形例では、画素値「１」が所定値以上連続する場合にのみ、対象物４までの距離を算出する。したがって、ノイズ等によって画素値が一時的に変化したとしても、距離算出部１２は、対象物４までの距離を算出しないので、対象物４の誤検出が抑制される。
【００６５】
（４．３）第３変形例
本変形例の距離測定装置１０について、図６、図７を参照して説明する。本変形例の距離測定装置１０は、対象物４までの距離の本測定を行う前に、対象物４までの距離の仮測定を行うように構成されている。本測定とは、上述したように、複数の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングを受波期間Ｔｒ１よりも短い時間差Δｔでずらして、対象物４までの距離を算出することである。仮測定とは、複数の受波期間Ｔｒ２が重複しないように、複数の受波期間Ｔｒ２の開始タイミングをずらして、対象物４までの距離を算出することである。本変形例の距離測定装置１０では、仮測定によって対象物４までのおおよその距離を算出し、仮測定よりも測定分解能が高い本測定によって対象物４までの距離を精度よく算出する。
【００６６】
仮測定では、測定波Ｗ１が間欠的に送波される仮フレームＦｒｐと、画素信号が出力される読出期間と、が交互に発生する（図６参照）。ここでは、複数の仮フレームＦｒｐを区別する場合、最初に発生する仮フレームＦｒｐから順に、第１仮フレームＦｒｐ１、第２仮フレームＦｒｐ２、…、第ｎ仮フレームＦｒｐｎとする。１つの仮フレームには、複数の仮測定期間Ｔｍ２が含まれている。送波制御部１１１は、各仮測定期間Ｔｍ２の開始時に、送波モジュール２から測定波Ｗ１を送波させる。
【００６７】
受波制御部１１２は、各仮測定期間Ｔｍ２において複数の受波部３１（第１受波部３１Ａ〜第４受波部３１Ｄ）を順に露光状態にする。受波制御部１１２は、各仮測定期間Ｔｍ２において、複数の受波期間Ｔｒ２が重複しないように複数の受波期間Ｔｒ２の開始タイミングをずらす。仮測定期間Ｔｍ２における複数の受波期間Ｔｒ２の開始タイミングの時間差は、仮測定期間Ｔｍ２における測定波Ｗ１の送波期間Ｔｔ２および各受波期間Ｔｒ２の時間長と同じである。
【００６８】
また、同一の仮フレームＦｒｐでは、各仮測定期間Ｔｍ２において、測定波Ｗ１の送波期間Ｔｔ２の開始タイミングに対する、各受波期間Ｔｒ２の開始タイミングの時間差は、同じである。また、仮フレームＦｒｐごとに、測定波Ｗ１の送波期間Ｔｔ２の開始タイミングに対する、各受波期間Ｔｒ２の開始タイミングの時間差が異なる。これにより、測定可能範囲内において、対象物４がいずれの距離に存在する場合でも、対象物４で反射した測定波Ｗ１を受波することができる。
【００６９】
距離算出部１２は、仮フレームＦｒｐにおける複数の画素信号に基づいて、対象物４で反射された測定波Ｗ１が受波された受波期間Ｔｒ２（図７では、第１仮フレームＦｒｐ１における第２受波部３１Ｂの受波期間Ｔｒ２）を判定する。具体的には、距離算出部１２は、画素値が「１」である画素信号に対応する受波期間Ｔｒ２を、対象物４で反射された測定波Ｗ１が受波された受波期間Ｔｒ２（仮受波期間Ｔｒ２ともいう）であると判定する。
【００７０】
本測定では、仮測定における第ｎ仮フレームＦｒｐｎ後の読出期間の後に、測定波Ｗ１が間欠的に送波されるフレームＦｒと、画素信号が出力される読出期間と、が発生する（図６参照）。本測定では、フレームＦｒの各測定期間Ｔｍ１において、複数の受波期間Ｔｒ１のいずれかが、仮測定で判定した仮受波期間Ｔｒ２の少なくとも一部と重複するように、複数の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングをずらしている（図７参照）。本変形例では、複数の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングの時間差Δｔは、送波期間Ｔｔ１及び各受波期間Ｔｒ１の時間長の１／２である。図７に示す例では、第２受波部３１Ｂ〜第４受波部３１Ｄそれぞれの受波期間Ｔｒ１が、仮受波期間Ｔｒ２と重複している。
【００７１】
なお、本変形例では、仮測定における仮測定期間Ｔｍ２、送波期間Ｔｔ２、及び受波期間Ｔｒ２の時間長は、それぞれ、本測定における測定期間Ｔｍ１、送波期間Ｔｔ１、及び受波期間Ｔｒ１と同じ時間長であるが、互いに異なる時間長であってもよい。
【００７２】
距離算出部１２は、フレームＦｒの測定期間Ｔｍ１における複数の受波期間Ｔｒ１のうち、受波開始後期間（図７では、第２受波部３１Ｂの受波期間Ｔｒ１）と受波開始前期間（図７では、第１受波部３１Ａの受波期間Ｔｒ１）との少なくとも一方を判定する。距離算出部１２は、判定した受波開始後期間又は受波開始前期間に基づいて、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始してから、受波開始前期間又は受波開始後期間の終了までの時間を算出する。そして、距離算出部１２は、算出した時間に基づいて対象物４までの距離を本測定結果として算出する。
【００７３】
なお、距離算出部１２は、上述した第１変形例のように、受波終了後期間又は受波終了前期間（図７では第４受波部３１Ｄの受波期間Ｔｒ１）に基づいて、対象物４までの距離を算出してもよい。
【００７４】
また、距離算出部１２は、上述した第２変形例のように、連続受波期間Ｔｒ１（図７では、第２受波部３１Ｂ〜第４受波部３１Ｄの受波期間Ｔｒ１）の数が所定値（ここでは３つ）以上である場合、対象物４までの距離を算出してもよい。この場合、距離算出部１２は、送波モジュール２が測定波Ｗ１の送波を開始してから、３つの連続受波期間Ｔｒ１のうち真ん中の順番の受波期間Ｔｒ１（図７では、第３受波部３１Ｃの受波期間Ｔｒ１）の開始までの時間を算出する。そして、距離算出部１２は、算出した時間に基づいて対象物４までの距離を算出する。なお、距離算出部１２は、受波開始後期間、受波開始前期間、受波終了後期間、受波終了前期間のいずれかの受波期間Ｔｒ１に基づいて、対象物４までの距離を算出してもよい。
【００７５】
本変形例では、仮測定で対象物４までのおおよその距離を算出したうえで、仮測定よりも測定分解能が高い本測定で対象物４までの距離を精度よく算出するので、測定時間の短縮と測定精度の向上とを両立することができる。本変形例では、測定可能距離が比較的長い場合に特に有用である。
【００７６】
（４．４）その他の変形例
以下に、距離測定装置１０のその他の変形例を列挙する。
【００７７】
複数の第１画素３１１Ａ〜複数の第４画素３１１Ｄの配列は、第１方向及び第２方向に沿った配列（図２参照）に限らない。
【００７８】
図８に示すように、複数の受波部３１（第１受波部３１Ａ〜第４受波部３１Ｄ）は、第１方向（図８では縦方向）に沿って配置されていてもよい。複数の受波部３１の各々は、第１方向と直交する第２方向（図８では横方向）に沿って配置された複数の画素３１１（部分受波部）を有する。具体的には、第１受波部３１Ａは、第２方向に沿って配置された複数の第１画素３１１Ａを有する。第２受波部３１Ｂは、第１受波部３１Ａに対して第１方向の一方側（図８では下側）に隣り合うように配置され、第２方向に沿って配置された複数の第２画素３１１Ｂを有する。第３受波部３１Ｃは、第２受波部３１Ｂに対して第１方向の一方側（図８では下側）に隣り合うように配置され、第２方向に沿って配置された複数の第３画素３１１Ｃを有する。第４受波部３１Ｄは、第３受波部３１Ｃに対して第１方向の一方側（図８では下側）に隣り合うように配置され、第２方向に沿って配置された複数の第４画素３１１Ｄを有する。なお、図８では記載を省略しているが、第４受波部３１Ｄに対して第１方向の一方側に隣り合うように第１受波部３１Ａが配置されている。
【００７９】
本変形例では、各受波部３１において複数の画素３１１が第２方向に沿って配置されている。したがって、各受波部３１における複数の画素３１１を第１方向及び第２方向に沿って配置する場合（図２参照）に比べて、複数の画素３１１とゲートドライバ３２１とを電気的に接続する配線の数が減り、配線のレイアウトが容易になる。
【００８０】
また、複数の画素３１１とゲートドライバ３２１とを電気的に接続する配線は、画素３１１の受光面側に配置されている。したがって、各受波部３１における複数の画素３１１を第１方向及び第２方向に沿って配置する場合（図２参照）に比べて、各画素３１１は、配線によって遮られる面積が低減し、受光量が大きくなる。これにより、測定可能距離の延長を図ることができる。
【００８１】
また、上述した例では、測定波Ｗ１は光であったが、光に限らない。測定波Ｗ１は、例えば、超音波、電波等であってもよい。
【００８２】
また、上述した例では、複数の受波期間Ｔｒ１の開始タイミングの時間差Δｔは、送波期間Ｔｔ１及び受波期間Ｔｒ１の時間長を２又は４で分割した時間長であったが、３又は５以上の数値で分割した時間長であってもよい。
【００８３】
また、上述した例では、受波部３１の数と、測定期間Ｔｍ１における受波期間Ｔｒ１の数とが同数であったが、異なる数であってもよい。また、受波部３１の数は、４つに限らず、２以上の数であればよい。２以上の受波部３１は、第１受波部及び第２受波部を含む。ここでの「第１受波部」、及び「第２受波部」は、２つの受波部３１を区別するための名称であって双方に機能的な差異はない。したがって、受波モジュール３が有する受波部３１の数が２つである場合、いずれか一方が第１受波部であり、他方が第２受波部である。また、受波モジュール３が有する受波部３１の数が３つ以上である場合、３つの受波部３１のうち、いずれか１つの受波部３１が第１受波部であり、第１受波部と異なるいずれか１つの受波部が第２受波部である。
【００８４】
この場合、距離測定装置１０は、第１受波部が測定波Ｗ１を受波する第１受波期間と、第２受波部が測定波Ｗ１する第２受波期間と、が互いに時間的に異なっており、かつ、第１受波期間又は第２受波期間よりも短い時間差で、第１受波期間の開始タイミングと第２受波期間の開始タイミングとがずれていればよい。
【００８５】
（５）まとめ
第１態様に係る距離測定装置（１０）は、測定波（Ｗ１）を送波する送波モジュール（２）と、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）を受波する第１受波部及び第２受波部を有する受波モジュール（３）と、に接続される。距離測定装置（１０）では、第１受波部が測定波（Ｗ１）を受波する第１受波期間と、第２受波部が測定波（Ｗ１）を受波する第２受波期間と、が互いに時間的に重なっている。かつ、距離測定装置（１０）では、第１受波期間又は第２受波期間よりも短い時間差で、第１受波期間の開始タイミングと第２受波期間の開始タイミングとがずれている。
【００８６】
この態様によれば、第１受波期間と第２受波期間との開始タイミングがずれているので、第１受波期間の開始タイミングと第２受波期間の開始タイミングとの時間差内で、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）が受波モジュール（３）に到達したタイミングを検出することができる。第１受波期間の開始タイミングと第２受波期間の開始タイミングの時間差は、第１受波期間又は第２受波期間よりも短い。したがって、距離測定装置（１０）では、測定距離の分解能の向上を図ることができる。
【００８７】
第２態様に係る距離測定装置（１０）では、第１態様において、測定波（Ｗ１）は、光である。
【００８８】
この態様によれば、周囲環境による測定誤差を低減することができる。
【００８９】
第３態様に係る距離測定装置（１０）は、第１態様又は第２態様において、第１受波部の受波結果と、第２受波部の受波結果と、に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する距離算出部（１２）を更に備える。
【００９０】
ここにおいて、第１受波部及び第２受波部は、複数の受波部（３１）に含まれる。つまり、言い換えれば、第３態様に係る距離測定装置（１０）は、第１態様又は第２態様において、複数の受波部（３１）の複数の受波結果に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する距離算出部（１２）を更に備える。
【００９１】
この態様によれば、対象物（４）までの距離を算出することができる。
【００９２】
第４態様に係る距離測定装置（１０）では、第３態様において、距離算出部（１２）は、第１受波期間及び第２受波期間のうち、受波開始後期間と、受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。受波開始後期間とは、第１受波期間及び第２受波期間のうち、最初に測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）である。受波開始前期間とは、第１受波期間及び第２受波期間のうち、受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間（Ｔｒ１）である。
【００９３】
ここにおいて、第１受波期間及び第２受波期間は、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）に含まれる。つまり、言い換えれば、第４態様に係る距離測定装置（１０）では、第３態様において、距離算出部（１２）は、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、受波開始後期間と、受波開始前期間と、の少なくとも一方に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。受波開始後期間とは、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、最初に測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）である。受波開始前期間とは、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、受波開始後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間（Ｔｒ１）である。
【００９４】
この態様によれば、測定距離の分解能の向上を図ることができる。
【００９５】
第５態様に係る距離測定装置（１０）では、第３態様において、距離算出部（１２）は、第１受波期間及び第２受波期間のうち、受波終了後期間と、受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。受波終了後期間とは、第１受波期間及び第２受波期間のうち、測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間（Ｔｒ１）である。受波終了前期間とは、第１受波期間及び第２受波期間のうち、受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間（Ｔｒ１）である。
【００９６】
ここにおいて、第１受波期間及び第２受波期間は、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）に含まれる。つまり、言い換えれば、第５態様に係る距離測定装置（１０）では、第３態様において、距離算出部（１２）は、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、受波終了後期間と、受波終了前期間と、の少なくとも一方に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。受波終了後期間とは、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）よりも後の開始タイミングで開始した最初の受波期間（Ｔｒ１）である。受波終了前期間とは、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、受波終了後期間の開始タイミングよりも１つ前の開始タイミングで開始した受波期間（Ｔｒ１）である。
【００９７】
この態様によれば、測定距離の分解能の向上を図ることができる。
【００９８】
第６態様に係る距離測定装置（１０）では、第３態様において、距離算出部（１２）は、第１受波期間及び第２受波期間のうち、受波開始後期間から、受波終了前期間まで連続した受波期間（Ｔｒ１）に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。受波開始後期間とは、第１受波期間及び第２受波期間のうち、最初に測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）である。受波終了前期間とは、第１受波期間及び第２受波期間のうち、最後に測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）である。
【００９９】
ここにおいて、第１受波期間及び第２受波期間は、測定期間（Ｔｍ１）における複数の受波期間（Ｔｒ１）に含まれる。つまり、言い換えれば、第６態様に係る距離測定装置（１０）では、第３態様において、距離算出部（１２）は、複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、受波開始後期間から、受波終了前期間まで連続した受波期間（Ｔｒ１）に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。受波開始後期間とは、複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、最初に測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）である。受波終了前期間とは、複数の受波期間（Ｔｒ１）のうち、最後に測定波（Ｗ１）が受波された受波期間（Ｔｒ１）である。
【０１００】
この態様によれば、ノイズ等による対象物（４）の誤検出を抑制することができる。
【０１０１】
第７態様に係る距離測定装置（１０）では、第１〜第６態様のいずれかにおいて、第１受波部及び第２受波部の各々は、第１方向、及び第１方向と直交する第２方向に沿って配置された複数の部分受波部（画素３１１）を有する。第１方向において、隣り合う複数の部分受波部（３１１）が属する受波部（３１）が互いに異なる。第２方向において、隣り合う複数の部分受波部（３１１）が属する受波部（３１）が互いに異なる。
【０１０２】
言い換えれば、第７態様に係る距離測定装置（１０）では、第１〜第６態様のいずれかにおいて、複数の受波部（３１）の各々は、第１方向、及び第１方向と直交する第２方向に沿って均等配置された複数の部分受波部（画素３１１）を有する。複数の部分受波部（３１１）の各々は、属する受波部（３１）が、第１方向及び第２方向に隣り合う部分受波部（３１１）が属する受波部（３１）と互いに異なるように、配置されている。
【０１０３】
この態様によれば、様々な形状の対象物（４）の検出精度の向上を図ることができる。
【０１０４】
第８態様に係る距離測定装置（１０）では、第１〜第６態様のいずれかにおいて、第１受波部及び第２受波部は、第１方向に沿って配置されている。第１受波部及び第２受波部の各々は、第１方向と直交する第２方向に沿って配置された複数の部分受波部（画素３１１）を有する。
【０１０５】
言い換えれば、第８態様に係る距離測定装置（１０）では、第１〜第６態様のいずれかにおいて、複数の受波部（３１）は、第１方向に沿って配置されている。複数の受波部（３１）の各々は、第１方向と直交する第２方向に沿って配置された複数の部分受波部（画素３１１）を有する。
【０１０６】
この態様によれば、複数の部分受波部（３１１）に接続される配線のレイアウトが容易になる。
【０１０７】
第９態様に係る距離測定装置（１０）は、測定波（Ｗ１）を送波する送波モジュール（２）と、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）を受波する複数の受波部（３１）を有する受波モジュール（３）と、に接続される。距離測定装置（１０）では、複数の受波部（３１）のそれぞれが測定波（Ｗ１）を受波する受波期間（Ｔｒ１）が互いに時間的に重なっており、かつ、複数の受波期間（Ｔｒ１）のそれぞれよりも短い時間差で、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングが互いにずれている。
【０１０８】
言い換えれば、第９態様に係る距離測定装置（１０）は、測定波（Ｗ１）を間欠的に送波する送波モジュール（２）と、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）を受波する複数の受波部（３１）を有する受波モジュール（３）と、に接続される。距離測定装置（１０）は、受波制御部（１１２）を備える。受波制御部（１１２）は、複数の受波部（３１）が測定波（Ｗ１）を受波する複数の受波期間（Ｔｒ１）を、複数の受波部（３１）ごとに個別制御する。受波制御部（１１２）は、送波モジュール（２）が測定波（Ｗ１）の送波を開始してから次の測定波（Ｗ１）の送波を開始するまでの測定期間（Ｔｍ１）において、複数の受波期間（Ｔｒ１）の各々よりも短い時間差で、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングをずらす。
【０１０９】
この態様によれば、複数の受波期間の開始タイミングがずれているので、複数の受波期間の開始タイミングの時間差内で、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）が受波モジュール（３）に到達したタイミングを検出することができる。複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングの時間差は、各受波期間（Ｔｒ１）よりも短い。したがって、距離測定装置（１０）では、測定距離の分解能の向上を図ることができる。
【０１１０】
第１０態様に係る距離測定装置（１０）では、第９態様において、複数の受波部（３１）の数と、複数の受波期間（Ｔｒ１）の数とは、同数である。
【０１１１】
この態様によれば、複数の受波部の個別制御が容易となる。
【０１１２】
第１１態様に係る距離測定システム（１）は、第１〜第１０態様のいずれかの距離測定装置（１０）と、送波モジュール（２）と、受波モジュール（３）と、を備える。
【０１１３】
この態様によれば、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングがずれているので、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングの時間差内で、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）が受波モジュール（３）に到達したタイミングを検出することができる。複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングの時間差は、各受波期間（Ｔｒ１）よりも短い。したがって、距離測定システム（１）では、測定距離の分解能の向上を図ることができる。
【０１１４】
第１２態様に係る距離測定方法は、送波モジュール（２）が測定波（Ｗ１）を送波してから、受波モジュール（３）の複数の受波部（３１）が対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）を受波するまでの時間に基づいて、対象物（４）までの距離を測定する方法である。距離測定方法では、複数の受波部（３１）が測定波（Ｗ１）を受波する複数の受波期間（Ｔｒ１）を、複数の受波部（３１）ごとに個別制御する。距離測定方法では、複数の受波期間（Ｔｒ１）の各々よりも短い時間差で、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングをずらす。
【０１１５】
言い換えれば、第１２態様に係る距離測定方法は、送波モジュール（２）が測定波（Ｗ１）を間欠的に送波してから、受波モジュール（３）の複数の受波部（３１）が対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）を受波するまでの時間に基づいて、対象物（４）までの距離を測定する方法である。距離測定方法では、複数の受波部（３１）が測定波（Ｗ１）を受波する複数の受波期間（Ｔｒ１）を、複数の受波部（３１）ごとに個別制御する。距離測定方法では、送波モジュール（２）が測定波（Ｗ１）の送波を終了してから次の測定波（Ｗ１）の送波を開始するまでの測定期間（Ｔｍ１）において、複数の受波期間（Ｔｒ１）の各々よりも短い時間差で、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングをずらす。
【０１１６】
この態様によれば、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングがずれているので、複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングの時間差内で、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）が受波モジュール（３）に到達したタイミングを検出することができる。複数の受波期間（Ｔｒ１）の開始タイミングの時間差は、各受波期間（Ｔｒ１）よりも短い。したがって、距離測定方法では、測定距離の分解能の向上を図ることができる。
【０１１７】
第１３態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、第１２態様に係る距離測定方法を実行させる。
【０１１８】
この態様によれば、測定距離の分解能の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  距離測定システム
１０  距離測定装置
１１２  受波制御部
１２  距離算出部
２  送波モジュール
３  受波モジュール
３１  受波部
３１１  画素（部分受波部）
４  対象物
Ｗ１  測定波
Ｔｒ１  受波期間
Ｔｍ１  測定期間
【図１】
0006964264.tif 000002
【図２】
0006964264.tif 000003
【図３】
0006964264.tif 000004
【図４】
0006964264.tif 000005
【図５】
0006964264.tif 000006
【図６】
0006964264.tif 000007
【図７】
0006964264.tif 000008
【図８】
0006964264.tif 000009