JP2025181134A - 距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光時間を適切に設定するとともにフレアの影響を抑制する。
【解決手段】第１測定と、第２測定とを行い、前記第１測定により得られた、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に対応する画素信号に基づいて、前記被写体から調整対象物を選択し、前記第１測定における前記調整対象物に対応する前記画素の前記画素信号に基づいて、前記第２測定における前記積算回数を算出し、前記第１測定における前記調整対象物までの距離に基づいて、前記第２測定における、前記照射タイミングから前記蓄積タイミングまでの時間間隔に対応して定まる測定対象とする距離の最小値であるレンジシフト量を算出し、算出した前記積算回数及び前記レンジシフト量にて前記第２測定を行い、前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれの測定に応じて得られた前記画素信号に基づいて距離画像を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法に関する。

光の速度が既知であることを利用し、測定空間における光の飛行時間に基づいて測定器と対象物との距離を測定する、タイム・オブ・フライト（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ、以下「ＴＯＦ」という）方式の距離画像撮像装置が実現されている（例えば、特許文献１参照）。このような距離画像撮像装置では、パルス状の近赤外光である光パルスを照射した時点から被写体に反射した光パルスが戻ってくるまでの遅延時間を光電変換素子が発生した電荷を複数の電荷蓄積部に蓄積させることによって求め、遅延時間と光速とを用いて被写体までの距離を計算する。

特許第４２３５７２９号公報

このような距離画像撮像装置を用いて距離を精度よく算出するためには、ノイズに対する信号の割合（ＳＮ比）を大きくすることが求められる。ＳＮ比を高めるためには、露光時間を長くすることが有用である。しかし、近距離にある被写体や高反射率を有する被写体が測定対象である撮像エリアに存在する場合、反射光の光量が大きく、露光時間を長くすると電荷蓄積部に蓄積させた電荷量が上限を超過して画素信号が飽和し、距離を算出することができなくなってしまう。この対策として、撮像環境に合わせて、画素信号が飽和しない範囲で、できるだけ露光時間を長くできるように、自動的に露光時間を調整するＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）の技術がある。
一方、距離画像撮像装置では、近距離にある被写体から到来する反射光の光量が大きいことに起因してフレアが発生する場合があり、このフレアにより距離測定の精度が低下する場合があった。ここで、フレアとは、近距離にある被写体からの反射光が、センサ表面で再反射し、レンズ－センサ間に乱反射が発生し、特に遠距離にある被写体までの距離精度を低下させるノイズが出現する現象である。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、露光時間を適切に設定するとともにフレアの影響を抑制することができる距離画像撮像装置、及び距離画像撮像方法を提供することにある。

本発明の距離画像撮像装置は、測定空間に光パルスを照射する光源部と、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子及び電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素が二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた所定の蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、を備え、前記距離画像処理部は、第１測定と、第２測定とを行い、前記第１測定において、前記画素を、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる処理を繰り返す積算回数が異なる少なくとも２つのグループに分類し、それぞれのグループの前記積算回数にて前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷が蓄積されるように駆動するｅｏＨＤＲ（ｅｖｅｎ ｏｄｄ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）駆動を行い、前記第１測定により得られた、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に対応する画素信号に基づいて、前記被写体から調整対象物を選択し、前記第１測定における前記調整対象物に対応する前記画素の前記画素信号に基づいて、前記第２測定における前記積算回数を算出し、前記第１測定における前記調整対象物までの距離に基づいて、前記第２測定における、前記照射タイミングから前記蓄積タイミングまでの時間間隔に対応して定まる測定対象とする距離の最小値であるレンジシフト量を算出し、算出した前記積算回数及び前記レンジシフト量にて前記第２測定を行い、前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれの測定に応じて得られた前記画素信号に基づいて距離画像を生成する。

本発明の距離画像撮像方法は、測定空間に光パルスを照射する光源部と、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子及び電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素が二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた所定の蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、を備える距離画像撮像装置が行う距離画像撮像方法であって、前記距離画像処理部は、第１測定と、第２測定とを行い、前記第１測定において、前記画素を、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる処理を繰り返す積算回数が異なる少なくとも２つのグループに分類し、それぞれのグループの前記積算回数にて前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷が蓄積されるように駆動するｅｏＨＤＲ（ｅｖｅｎ ｏｄｄ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）駆動を行い、前記第１測定により得られた、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に対応する画素信号に基づいて、前記被写体から調整対象物を選択し、前記第１測定における前記調整対象物に対応する前記画素の前記画素信号に基づいて、前記第２測定における前記積算回数を算出し、前記第１測定における前記調整対象物までの距離に基づいて、前記第２測定における、前記照射タイミングから前記蓄積タイミングまでの時間間隔に対応して定まる測定対象とする距離の最小値であるレンジシフト量を算出し、算出した前記積算回数及び前記レンジシフト量にて前記第２測定を行い、前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれの測定に応じて得られた前記画素信号に基づいて距離画像を生成する。

本発明によれば、露光時間を適切に設定するとともにフレアの影響を抑制することができる。

実施形態の距離画像撮像装置１の構成例を示すブロック図である。 実施形態の距離画像センサ３２の構成例を示すブロック図である。 実施形態の画素３２１の構成例を示す回路図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理の流れを示すフロー図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｄＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｄＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｄＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｄＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｅｏＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｅｏＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｅｏＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｅｏＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｅｏＨＤＲ駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのレンジシフト駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのレンジシフトを説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのレンジシフト駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのレンジシフト駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのレンジシフト駆動を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行うレンジシフト量を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行うレンジシフト量を算出する処理を説明するための図である。 実施形態の距離画像撮像装置１が行うレンジシフト量を算出する処理を説明するための図である。

以下、実施形態の距離画像撮像装置を、図面を参照しながら説明する。

図１は、実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示すブロック図である。距離画像撮像装置１は、例えば、光源部２と、受光部３と、距離画像処理部４とを備える。図１には、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象物である被写体ＯＢも併せて示している。

光源部２は、距離画像処理部４からの制御に応じて被写体ＯＢに光パルスＰＯを照射する。光源部２は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）などの面発光型の半導体レーザーモジュールである。光源部２は、光源装置２１と、拡散板２２とを備える。

光源装置２１は、被写体ＯＢに照射する光パルスＰＯとなる近赤外の波長帯域（例えば、波長が８５０ｎｍ～９４０ｎｍの波長帯域）のレーザー光を発光する光源である。光源装置２１は、例えば、半導体レーザー発光素子である。光源装置２１は、タイミング制御部４１からの制御に応じて、パルス状のレーザー光を発光する。

拡散板２２は、光源装置２１が発光した近赤外の波長帯域のレーザー光を、被写体ＯＢに照射する面の広さに拡散する光学部品である。拡散板２２が拡散したパルス状のレーザー光が、光パルスＰＯとして出射され、被写体ＯＢに照射される。

受光部３は、被写体ＯＢに反射した光パルスＰＯの反射光ＲＬを受光し、受光した反射光ＲＬに応じた画素信号を出力する。受光部３は、レンズ３１と、距離画像センサ３２とを備える。

レンズ３１は、入射した反射光ＲＬを距離画像センサ３２に導く光学レンズである。レンズ３１は、入射した反射光ＲＬを距離画像センサ３２側に出射して、距離画像センサ３２の受光領域に備えられた画素に受光（入射）させる。

距離画像センサ３２は、撮像素子である。距離画像センサ３２は、二次元マトリクス状に複数配置された画素を備える。距離画像センサ３２のそれぞれの画素の中に、１つの光電変換素子と、この１つの光電変換素子に対応する複数の電荷蓄積部と、それぞれの電荷蓄積部に電荷を振り分ける構成要素とが設けられる。つまり、画素は、複数の電荷蓄積部に電荷を振り分けて蓄積させる振り分け構成の撮像素子である。

距離画像センサ３２は、タイミング制御部４１からの制御に応じて、光電変換素子が発生した電荷をそれぞれの電荷蓄積部に振り分ける。また、距離画像センサ３２は、電荷蓄積部に振り分けられた電荷量に応じた画素信号を出力する。距離画像センサ３２には、複数の画素が二次元の行列状に配置されており、それぞれの画素の対応する１フレーム分の画素信号を出力する。

ここで、図２を用いて、距離画像センサ３２の構成について説明する。図２は、実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子（距離画像センサ３２）の概略構成を示すブロック図である。

図２に示すように、距離画像センサ３２は、例えば、複数の画素３２１が二次元マトリクス状に配置された受光領域３２０と、画素駆動回路３２２とを備える。画素駆動回路３２２は、例えば、振り分け動作を有した垂直走査回路３２３と、水平走査回路３２４と、画素信号処理回路３２５と、制御回路３２６とを備える。

受光領域３２０は、複数の画素３２１が二次元マトリクス状に配置された領域であって、図２では、８行８列に二次元の行列状に配置された例を示している。画素３２１は、受光した光量に相当する電荷を蓄積し、蓄積した電荷量に対応する蓄積信号を出力する。

制御回路３２６は、距離画像センサ３２を統括的に制御する。制御回路３２６は、例えば、距離画像処理部４のタイミング制御部４１からの指示に応じて、距離画像センサ３２の構成要素の動作を制御する。なお、距離画像センサ３２に備えた構成要素の制御は、タイミング制御部４１が直接行う構成であってもよく、この場合、制御回路３２６を省略することも可能である。

垂直走査回路３２３は、制御回路３２６からの制御に応じて、受光領域３２０に配置された画素３２１を行ごとに制御する。垂直走査回路３２３は、画素３２１の電荷蓄積部ＣＳそれぞれに蓄積された電荷量に応じた電圧信号を画素信号処理回路３２５に出力させる。例えば、垂直走査回路３２３は、光パルスＰＯの照射に同期させた蓄積タイミングにて光電変換素子により変換された電荷を画素３２１の電荷蓄積部それぞれに振り分けて蓄積させる。また、垂直走査回路３２３は、電荷蓄積部ＣＳに電荷を蓄積させる蓄積期間とは異なる期間（例えば、読出期間）において光電変換素子により変換された電荷を電荷排出部（後述するドレインゲートトランジスタＧＤ）から排出させる。

画素信号処理回路３２５は、制御回路３２６からの制御に応じて、それぞれの列の画素３２１から対応する垂直信号線に出力された電圧信号に対して、予め定めた信号処理（例えば、ノイズ抑圧処理やＡ／Ｄ変換処理など）を行う。

水平走査回路３２４は、制御回路３２６からの制御に応じて、画素信号処理回路３２５から出力される信号を、順次、時系列に出力させる。これにより、１フレーム分の蓄積信号が、距離画像処理部４に順次出力される。以下では、画素信号処理回路３２５がＡ／Ｄ変換処理を行い、蓄積信号がデジタル信号であるものとして説明する。

ここで、図３を用いて、画素３２１の構成について説明する。図３は、画素３２１の一例を示す回路図である。図３には、受光領域３２０内に配置された複数の画素３２１のうち、１つの画素３２１の構成の一例を示している。この図では、画素３２１が、４個の信号読出部ＲＵ（信号読出部ＲＵ１～ＲＵ４）を備えた例を示す。

画素３２１は、１個の光電変換素子ＰＤと、ドレインゲートトランジスタＧＤと、対応する出力端子Ｏから電圧信号を出力する４個の信号読出部ＲＵとを備える。信号読出部ＲＵのそれぞれは、読み出しゲートトランジスタＧと、フローティングディフュージョンＦＤと、電荷蓄積容量Ｃと、リセットトランジスタＲＴと、ソースフォロアトランジスタＳＦと、選択トランジスタＳＬとを備える。電荷蓄積部ＣＳは、フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとによって構成される。

なお、図３において、４個の信号読出部ＲＵの符号「ＲＵ」の後に、「１」から「４」の何れかの数字を付与することによって、それぞれの信号読出部ＲＵを区別する。また、同様に、４個の信号読出部ＲＵに備えたそれぞれの構成要素も、それぞれの信号読出部ＲＵを表す数字を符号の後に示すことによって、それぞれの構成要素が対応する信号読出部ＲＵを区別して表す。

画素３２１において、信号読出部ＲＵ１は、出力端子Ｏ１から電圧信号を出力する。信号読出部ＲＵ１は、読み出しゲートトランジスタＧ１と、フローティングディフュージョンＦＤ１と、電荷蓄積容量Ｃ１と、リセットトランジスタＲＴ１と、ソースフォロアトランジスタＳＦ１と、選択トランジスタＳＬ１とを備える。電荷蓄積部ＣＳ１は、フローティングディフュージョンＦＤ１と電荷蓄積容量Ｃ１とによって構成されている。信号読出部ＲＵ２～ＲＵ４も同様の構成である。

光電変換素子ＰＤは、入射した光を光電変換して、入射した光の強度に応じた電荷を発生させ、発生させた電荷を蓄積する埋め込み型のフォトダイオードである。光電変換素子ＰＤの構造は任意であってよい。光電変換素子ＰＤは、例えば、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接合した構造のＰＮフォトダイオードであってもよいし、Ｐ型半導体とＮ型半導体との間にＩ型半導体を挟んだ構造のＰＩＮフォトダイオードであってもよい。また、光電変換素子ＰＤは、フォトダイオードに限定されるものではなく、例えば、フォトゲート方式の光電変換素子であってもよい。

ドレインゲートトランジスタＧＤは、光電変換素子ＰＤに発生した電荷を破棄するためのトランジスタである。ドレインゲートトランジスタＧＤは、画素駆動回路３２２によりオン状態に制御されると、光電変換素子ＰＤに発生した電荷を破棄する（すなわち、光電変換素子ＰＤをリセットさせる）。

画素駆動回路３２２は、画素３２１を駆動し、光電変換素子ＰＤが入射した光を光電変換して発生させた電荷を４個の電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに振り分け、振り分けられた電荷の電荷量に応じたそれぞれの電圧信号を、画素信号処理回路３２５に出力する。

例えば、画素駆動回路３２２は、画素３２１の駆動において、光パルスＰＯの照射タイミングに同期させて、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４のそれぞれに対応する蓄積駆動信号ＴＸ１～ＴＸ４を順にオン状態に制御する。これによって、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに対応する読み出しゲートトランジスタＧ１～Ｇ４を順に導通させ、対応する電荷蓄積部ＣＳに電荷を振り分けて蓄積させる。これにより、電荷蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４の順に、電荷が蓄積される。

なお、画素３２１は、図３に示すような、４個の信号読出部ＲＵを備えた構成に限定されるものではなく、複数の信号読出部ＲＵを備えた構成の画素であればよい。つまり、距離画像センサ３２に配置される画素に備える信号読出部ＲＵ（電荷蓄積部ＣＳ）の数は、２個であってもよいし、３個であってもよいし、５個以上であってもよい。

また、図３では、電荷蓄積部ＣＳが、フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとによって構成される一例を示した。しかし、電荷蓄積部ＣＳは、少なくともフローティングディフュージョンＦＤによって構成されればよく、画素３２１が電荷蓄積容量Ｃを備えない構成であってもよい。

図１の説明に戻り、距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１を制御し、被写体ＯＢまでの距離を算出する。距離画像処理部４は、タイミング制御部４１と、距離演算部４２と、測定制御部４３とを備える。

タイミング制御部４１は、測定制御部４３の制御に応じて、測定に要する様々な制御信号を出力するタイミングを制御する。ここでの様々な制御信号とは、例えば、光パルスＰＯの照射を制御する信号、反射光ＲＬを複数の電荷蓄積部に振り分けて蓄積させる信号、１フレームあたりの積算回数を制御する信号などである。
積算回数は、1フレームあたりの電荷蓄積部ＣＳ（図３参照）に電荷を振り分けて蓄積させる処理を繰り返す回数である。この積算回数と、電荷を振り分けて蓄積させる１回の処理で各電荷蓄積部に電荷を蓄積させる時間（蓄積時間）の積が、１フレームあたりの露光時間である。

距離演算部４２は、距離画像センサ３２から出力された画素信号に基づいて、被写体ＯＢまでの距離を演算した距離情報を出力する。距離演算部４２は、複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷量に基づいて、光パルスＰＯを照射してから反射光ＲＬを受光するまでの遅延時間を算出する。距離演算部４２は、算出した遅延時間に応じて被写体ＯＢまでの距離を算出する。

距離演算部４２は、例えば、以下の式（１）により、遅延時間Ｔｄを算出する。なお、式（１）では、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に蓄積される電荷量に含まれる、積算回数に依らない一定量の固定パターンノイズ（ＦＰＮ、fixed pattern noise）の電荷量が電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量と同量であることを前提とする。

Ｔｄ＝Ｔｏ×（Ｑ２－Ｑ３）／（Ｑ１＋Ｑ２－２×Ｑ３） …（１）式
ただし、Ｔｏは光パルスＰＯが照射された期間である。
Ｑ１は電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量である。
Ｑ２は電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積された電荷量である。
Ｑ３は電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積された電荷量である。

距離演算部４２は、近距離受光画素においては、式（１）で求めた遅延時間Ｔｄに、光速（速度）を乗算させることにより、被写体ＯＢまでの往復の距離を算出する。そして、距離演算部４２は、上記で算出した往復の距離を１／２とすることにより、被写体ＯＢまでの距離を計測する。

測定制御部４３は、タイミング制御部４１を制御する。例えば、測定制御部４３は、１フレームにおける積算回数及び蓄積時間を設定し、設定した内容で撮像が行われるようにタイミング制御部４１を制御する。

このような構成によって、距離画像撮像装置１では、光源部２が被写体ＯＢに照射した近赤外の波長帯域の光パルスＰＯが被写体ＯＢによって反射された反射光ＲＬを受光部３が受光し、距離画像処理部４が、被写体ＯＢとの距離を算出し距離情報を出力する。

なお、図１においては、距離画像処理部４を距離画像撮像装置１の内部に備える構成の距離画像撮像装置１を示しているが、距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１の外部に備える構成要素であってもよい。

本実施形態では、複数回の測定を行い、それぞれの測定で得られた距離画像を合成した合成画像を生成することによって被写体までの距離を測定する。以下では、第１測定と第２測定の２回の測定を行う場合を例示して説明する。

第１測定は、測定空間及び測定空間に存在する被写体ＯＢの状況を含む測定環境を把握するために行う測定である。第１測定は、近距離から遠距離までの比較的広い範囲が測定範囲となるように画素３２１を駆動する。
距離画像撮像装置１は、例えば、第１測定として、ｅｏＨＤＲ（ｅｖｅｎ ｏｄｄ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）駆動による駆動方法にて測定を行う。ここでのｅｏＨＤＲ駆動は、受光領域３２０にある画素群を複数のグループに分け、それぞれのグループで積算回数が異なるように画素３２１を駆動する駆動方法である。測定空間に近距離と遠距離の両方に被写体が存在する、或いは、同じような距離に反射率が高い被写体と低い被写体とが存在する状況下などにおいて両方の被写体を測定するために用いられるような駆動方法である。なお、ｅｏＨＤＲ駆動を行う具体的な駆動方法については後で詳しく説明する。

また、距離画像撮像装置１は、第１測定に、上述したｅｏＨＤＲ駆動と、ｄＨＤＲ（ｄｅｐｔｈ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）駆動による駆動方法を組み合わせた測定を行うようにしてもよい。ここでのｄＨＤＲ駆動は、近距離にある被写体からの反射光ＲＬを受光する回数に対し、遠距離にある被写体からの反射光ＲＬを受光する回数が多くなるように画素３２１を駆動する駆動方法である。遠距離にある被写体から到来する反射光ＲＬがより多く受光されるようにして、光量が減衰しても距離ノイズが相対的に増大することを抑制し、奥行き方向の測定精度を向上させる駆動方法である。なお、ｄＨＤＲ駆動を行う具体的な駆動方法については後で詳しく説明する。

第２測定は、調整対象物ＡＯＢまでの距離を精度よく算出することができるようにする測定である。調整対象物ＡＯＢは、第１測定による測定結果に基づき、測定空間に存在する被写体のうち、精度よく測距するターゲットとして選択した被写体である。例えば、距離画像撮像装置１が人物検知に用いられる場合、調整対象物ＡＯＢは測定対象の空間に存在する人間である。調整対象物ＡＯＢまでの距離を精度よく算出することで、人物などの検知対象までの距離を精度よく測定し検知精度を向上させることができる。

距離画像撮像装置１は、例えば、第２測定として、ノーマル駆動による駆動方法にて測定を行う。ここでのノーマル駆動は、画素３２１が具備する複数の電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に順に電荷を蓄積させる駆動方法である。また、距離画像撮像装置１は、ノーマル駆動において、レンジシフト駆動を行う。レンジシフト駆動は、測定可能な範囲を移動（シフト）することである。例えば、本実施形態の距離画像撮像装置１において、レンジシフト量を０（ゼロ）に設定した場合、０［ｍ］～８［ｍ］が測定範囲であるとする。この場合、例えば、２［ｍ］に相当するレンジシフト量を設定することにより、２［ｍ］～１０［ｍ］が測定範囲である。なお、レンジシフト駆動する具体的な方法については後で詳しく説明する。

距離画像撮像装置１は、調整対象物ＡＯＢから到来する反射光ＲＬを受光する画素３２１の電荷蓄積部ＣＳに対応する、画素信号が飽和せず、且つ、しきい値以上の信号値となるＳＮ比を確保できるように、第２測定の積算回数を算出する。

さらに、距離画像撮像装置１は、調整対象物ＡＯＢから到来する反射光ＲＬを受光する画素３２１の電荷蓄積部ＣＳが、フレアの影響を受けにくくなるようにレンジシフト量を算出する。
例えば、第１測定の結果、４ｍの距離にある被写体を調整対象物ＡＯＢとして選択したとする。この場合、レンジシフト量として０（ゼロ）を設定し、０［ｍ］～８［ｍ］を測定範囲とすれば調整対象物ＡＯＢを測定することができる。しかし、０［ｍ］～２［ｍ］程度の近距離に被写体が含まれている場合、近距離にある被写体からの反射光がフレアとなって調整対象物ＡＯＢまでの距離精度が低下する要因となり得る。
この対策として、本実施形態では、近距離にある被写体から到来する反射光を受光しない、つまり近距離にある被写体が測定範囲に含まれないようにレンジシフト量を設定する。例えば、距離画像撮像装置１は、４ｍの距離に調整対象物ＡＯＢがある場合、調整対象物ＡＯＢが動体である可能性を考慮しつつ近距離にある被写体が測定範囲に含まれないように、例えば、３［ｍ］に相当するレンジシフト量を設定し、３［ｍ］～１１［ｍ］を第２測定の測定範囲とする。

ここで、図４を用いて、距離画像撮像装置１が行う処理の流れを説明する。図４は、実施形態の距離画像撮像装置１が行う処理の流れを示すフロー図である。
まず、距離画像撮像装置１は、第１測定を行う（ステップＳ１０）。距離画像撮像装置１は、少なくともｅｏＨＤＲ駆動による駆動方法を用いて第１測定を行う。距離画像撮像装置１は、ｅｏＨＤＲ駆動と、ｄＨＤＲ駆動とのそれぞれの駆動方法を組み合わせて第１測定を行うようにしてもよい。

次に、距離画像撮像装置１は、第１測定で得られた画素信号を用いて第１画像を生成する（ステップＳ１１）。第１画像は、ｄｅｐｔｈ画像であってもよいし、ＩＲ（赤外線）画像であってもよいし、両方の画像であってもよく、少なくとも第１測定で得られた画素信号を用いて生成される画像であればよい。ここでのｄｅｐｔｈ画像は、距離画像のことであり、画素値として奥行き値（ｄｅｐｔｈ）が示された画像である。奥行き値は、（１）式を用いて算出することができる。また、ここでのＩＲ画像は、画素値として画素３２１が受光した赤外線（光源装置２１が照射した光パルス）の光量が示された画像である。

次に、距離画像撮像装置１は、第１距離画像に撮像された被写体から調整対象物ＡＯＢを選択する（ステップＳ１２）。例えば、距離画像撮像装置１は、ＩＲ画像に画像処理技術を適用し、例えば画像における物体認識を行うことによって検知対象（例えば、人間などの動体）が検知された場合、その検知対象を調整対象物ＡＯＢとする。

次に、距離画像撮像装置１は、第２測定で用いる駆動パラメータの設定値を算出する（ステップＳ１３）。ここでの駆動パラメータは、積算回数とレンジシフト量である。
距離画像撮像装置１は、ステップＳ１２で選択した調整対象物ＡＯＢの画素値に基づき、調整対象物ＡＯＢに対応する画素３２１のそれぞれが受光した赤外線の光量を抽出する。距離画像撮像装置１は、抽出した光量のそれぞれに統計的な手法を用いて算出した代表値、例えば、最大値を、第１測定において受光された調整対象物ＡＯＢの反射光の光量として算出する。距離画像撮像装置１は、算出した光量と第１測定における積算回数とに基づいて、第２測定における駆動パラメータとしての積算回数を算出する。距離画像撮像装置１は、調整対象物ＡＯＢに対応する画素３２１の画素信号が飽和せず、且つ、しきい値以上の信号値となるＳＮ比を確保できるように、第２測定の積算回数を算出する。

また、距離画像撮像装置１は、ステップＳ１２で選択した調整対象物ＡＯＢの画素値に基づき、第１測定で得られた画素信号に基づいて生成したｄｅｐｔｈ画像において、調整対象物ＡＯＢに対応する画素のそれぞれの奥行き値を算出する。距離画像撮像装置１は、算出した距離のそれぞれに統計的な手法を用いて算出した代表値、例えば、最頻値、平均値、最小値などを、調整対象物ＡＯＢまでの距離として算出する。距離画像撮像装置１は、算出した距離に基づいて、調整対象物ＡＯＢが測定可能な範囲に含まれ、且つ、フレアの要因となる近距離にある被写体から到来する反射光を受光しないように、第２測定のレンジシフト量を算出する。

次に、距離画像撮像装置１は、第２測定を行う（ステップＳ１４）。距離画像撮像装置１は、ステップＳ１３で算出した駆動パラメータにて第２測定を行う。距離画像撮像装置１は、第２測定で得られた画素信号を用いて第２画像を生成する（ステップＳ１５）。第２画像は、ｄｅｐｔｈ画像（距離画像）である。距離画像撮像装置１は、第１画像と、第２画像を合成した合成画像を生成する（ステップＳ１６）。合成画像の画素値（距離値）は被写体までの距離を示す。これにより、被写体までの距離を測定することができる。合成画像を生成する具体的な処理については後で詳しく説明する。

ここで、図５（図５Ａ～図５Ｄ）を用いて、ｄＨＤＲ駆動について説明する。図５は、実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｄＨＤＲ駆動を説明するための図である。
図５Ａには、ｄＨＤＲ駆動による駆動方法で画素３２１を駆動したタイミングチャートの例が示されている。
この図において、「ＬＩ」、「Ｇ１」～「Ｇ４」、「ＧＤ」の各々の項目に対応する要素のタイミングチャートが示されている。「ＬＩ」は、光パルスＰＯの照射タイミングを示しており、オン状態にすると光が照射され、オフ状態にすると光が照射されない状態となる。「Ｇ１」～「Ｇ４」は、読み出しゲートトランジスタＧ１～Ｇ４の蓄積タイミングを示しており、オン状態にすると電荷が蓄積され、オフ状態にすると電荷が蓄積されない状態となる。「ＧＤ」は、ドレインゲートトランジスタＧＤの駆動タイミングを示しており、オン状態にすると電荷が排出され、オフ状態にすると電荷が排出されない状態となる。

ｄＨＤＲ駆動では１フレームにおいて複数の駆動パターン（第１駆動パターン～第４駆動パターン）が実行される。

第１駆動パターンは、基準となる駆動パターンであり、照射タイミングに同期させた蓄積タイミングにて、４つの電荷蓄積部ＣＳの全てに、順に、電荷を蓄積させる駆動パターンである。第１駆動パターンでは、光パルスＰＯを照射した照射タイミングと同じタイミングにて、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にし、読み出しゲートトランジスタＧ１～Ｇ４を、順にオン状態とする。
具体的には、第１駆動パターンにおいて、タイミング制御部４１は、画素駆動回路３２２を介して、照射タイミングにおいてドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にすると共に読み出しゲートトランジスタＧ１をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ１をオン状態にしてから特定の蓄積時間（例えば、光パルスＰＯを照射した照射時間と同じ時間）が経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ１をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ１をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ２をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ２をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ２をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ２をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ３をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ３をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ３をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ３をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ４をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ４をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ４をオフ状態にすると共に、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態にする。

第２駆動パターンは、照射タイミングに対する読み出しゲートトランジスタＧ１～Ｇ４の各々の蓄積タイミングを第１駆動パターンと同じタイミングとし、読み出しゲートトランジスタＧ１をオン状態にしない駆動パターンである。すなわち、第２駆動パターンは、第１駆動パターンに対して、読み出しゲートトランジスタＧ１に対応する電荷蓄積部ＣＳ１に、電荷を蓄積させない駆動パターンである。第２駆動パターンでは、このような、電荷蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４に順に電荷を蓄積させる駆動を、予め決められた積算回数Ｎだけ繰り返し実行する。
具体的には、第２駆動パターンにおいて、タイミング制御部４１は、画素駆動回路３２２を介して、照射タイミングから蓄積時間Ｔｏが経過した後に、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にすると共に読み出しゲートトランジスタＧ２をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ２をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ２をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ２をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ３をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ３をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ３をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ３をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ４をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ４をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ４をオフ状態にすると共に、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態にする。

第３駆動パターンは、照射タイミングに対する読み出しゲートトランジスタＧ１～Ｇ４の各々の蓄積タイミングを第１駆動パターンと同じタイミングとし、読み出しゲートトランジスタＧ１及びＧ２をオン状態にしない駆動パターンである。すなわち、第３駆動パターンは、第１駆動パターンに対して、読み出しゲートトランジスタＧ１及びＧ２に対応する電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に、電荷を蓄積させない駆動パターンである。第３駆動パターンでは、このような、電荷蓄積部ＣＳ３～ＣＳ４に順に電荷を蓄積させる駆動を第３蓄積期間とし、第３蓄積期間に対応する駆動を、予め決められた積算回数Ｎだけ繰り返し実行する。
具体的には、第３駆動パターンにおいて、タイミング制御部４１は、画素駆動回路３２２を介して、照射タイミングから蓄積時間Ｔｏ×２だけ経過した後に、ドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にすると共に読み出しゲートトランジスタＧ３をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ３をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ３をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ３をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ４をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ４をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ４をオフ状態にすると共に、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態にする。

第３駆動パターンを開始した時点から反射光受光時間Ｔｔｈが経過した後に、第４駆動パターンが実施される。第４駆動パターンでは、電荷蓄積部ＣＳ１について２回、電荷蓄積部ＣＳ２について１回、それぞれ電荷を蓄積させる。
具体的には、第４駆動パターンにおいて、タイミング制御部４１は、画素駆動回路３２２を介してドレインゲートトランジスタＧＤをオフ状態にすると共に読み出しゲートトランジスタＧ１をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ１をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ１をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ１をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ２をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ２をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ２をオフ状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ２をオフ状態にしたタイミングで、読み出しゲートトランジスタＧ１をオン状態にする。読み出しゲートトランジスタＧ１をオン状態にしてから蓄積時間Ｔｏが経過した後に読み出しゲートトランジスタＧ１をオフ状態にすると共に、ドレインゲートトランジスタＧＤをオン状態にする。
第４駆動パターンにおいて、光パルスＰＯを照射することなく固定パターンノイズのみに対応する電荷を蓄積させる。すなわち、第４駆動パターンでは、固定パターンノイズ成分のみを蓄積させる。これにより、画素３２１が備える全ての電荷蓄積部ＣＳに、固定パターンノイズ成分に相当する電荷量が、同じ量だけ蓄積されるようにすることができる。

ｄＨＤＲ駆動では、１サイクル周期において、画素３２１が備える電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４のそれぞれに反射光に対応する電荷を蓄積させる回数が異なる。近距離にある被写体ＮＯＢから到来する反射光ＲＬの電荷を蓄積させる電荷蓄積部（例えば電荷蓄積部ＣＳ１）より、遠距離から到来する反射光ＲＬの電荷を蓄積させる電荷蓄積部（例えば電荷蓄積部ＣＳ３、ＣＳ４）の方が、電荷を蓄積させる回数が多くなるように制御される。これにより、ノーマル駆動と比較して、奥行方向（ｄｅｐｔｈ方向）の距離ノイズを低減することができる。ノーマル駆動では、1フレームにおいて、図５Ａの第１駆動パターンを繰り返し行う駆動方法である。

図５Ｂには、距離画像撮像装置１の測定空間に、距離が異なる複数の被写体、遠距離に存在する被写体ＦＯＢと、近距離に存在する被写体ＮＯＢが存在する例が模式的に示されている。
図５Ｃには、ノーマル駆動をして得られた距離画像ＭＧの例が模式的に示されている。図５Ｃに示すように、ノーマル駆動では、遠距離にある被写体ＦＯＢの奥行き値の精度が低下し、距離ノイズＮを抑制することが困難である。
図５Ｄには、ｄＨＤＲ駆動をして得られた距離画像ＭＧの例が模式的に示されている。図５Ｄに示すように、ｄＨＤＲ駆動では、遠距離にある被写体ＦＯＢの奥行き値の精度がノーマル駆動よりも向上し、距離ノイズを抑制することができる。

ここで、図６（図６Ａ～図６Ｅ）を用いて、ｅｏＨＤＲ駆動について説明する。図６は、実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのｅｏＨＤＲ駆動を説明するための図である。
ｅｏＨＤＲ駆動は、受光領域３２０に設けられた画素３２１のそれぞれを、少なくとも２つのグループに分類し、それぞれのグループの積算回数が異なる回数となるように駆動する駆動方法である。
反射率が異なる被写体が同じような距離に存在している測定環境の場合、高反射率を有する被写体から到来する反射光ＲＬの強度が、低反射率を有する被写体から到来する反射光ＲＬの強度がよりも大きい。このような測定環境では、積算回数が大きいと、高反射率を有する被写体に対応する画素信号が飽和し易くなり、飽和すると距離を測定することができない。一方、積算回数が小さいと、低反射率を有する被写体に対応する画素信号が小さい値となり、信号値と比較して相対的に大きいノイズが含まれ、測定精度が低下してしまう。この対策として、画素を２つのグループに分類し、それぞれのグループの積算回数が異なる回数となるように駆動する。
グループの分類として、例えば、受光領域３２０に二次元マトリクス状に配列された画素アレイにおける、水平方向において偶数行（ｅｖｅｎ ｒｏｗ）と、奇数行（ｏｄｄ ｒｏｗ）とを用いることができる。この場合、偶数行（ｅｖｅｎ ｒｏｗ）に配列された画素群と、奇数行（ｏｄｄ ｒｏｗ）に配列された画素群とで、１フレームあたりの積算回数が互いに異なる回数となるように駆動する。
ｅｏＨＤＲ駆動とｄＨＤＲ駆動とを組み合わせず、ｅｏＨＤＲ駆動のみを単独で駆動させる場合、各ゲートの開閉タイミング（画素３２１に設けられた電荷蓄積部ＣＳに電荷を蓄積させるタイミング）として、ノーマル駆動を採用することができる。
ｅｏＨＤＲ駆動とｄＨＤＲ駆動とを組み合わせて、ｅｏＨＤＲ駆動を駆動させる場合、各ゲートの開閉タイミング（画素３２１に設けられた電荷蓄積部ＣＳに電荷を蓄積させるタイミング）として、ｄＨＤＲ駆動を採用する。

図６Ａには、画素３２１を、２つのグループＧｒ（グループＧｒ１、Ｇｒ２）に分類した駆動したタイミングチャートの例が示されている。
図６Ｂには、距離画像撮像装置１の測定空間に、同じような距離に、反射率の異なる複数の被写体、高反射率を有する被写体ＨＯＢと、低反射率を有する被写体ＬＯＢが存在する例が模式的に示されている。
図６Ｃには、画素をグループ分けせず、比較的大きい積算回数で駆動した場合に得られた距離画像ＭＧの例が模式的に示されている。この場合、高反射率を有する被写体ＨＯＢの画素信号が飽和し、高反射率を有する被写体ＨＯＢまでの距離を測定することができない。
図６Ｄには、画素をグループ分けせず、比較的小さい積算回数で駆動した場合に得られた距離画像ＭＧの例が模式的に示されている。この場合、低反射率を有する被写体ＬＯＢの画素信号が小さい値となり、信号値と比較して相対的に大きいノイズが含まれ、低反射率を有する被写体ＬＯＢまでの距離の精度が低下する。
図６Ｅには、画素を２つのグループに分け、一方のグループは比較的大きい積算回数で駆動し、他方のグループは比較的小さい積算回数で駆動した場合に得られた距離画像ＭＧの例が模式的に示されている。この場合、高反射率を有する被写体ＨＯＢの距離を測定することができ、且つ、低反射率を有する被写体ＬＯＢの測定精度の低下を抑制することができる。

ここで、図７（図７Ａ～図７Ｅ）を用いて、レンジシフト駆動について説明する。図７は、実施形態の距離画像撮像装置１が行う駆動方法としてのレンジシフト駆動を説明するための図である。図７Ａには、光パルスＰＯを照射する照射タイミングを基準とした、第１測定と第２測定のタイミングチャートが示されている。
この図において、第１測定と第２測定とは、ともにノーマル駆動により駆動する例が示されている。第１測定では、レンジシフト量に０（ゼロ）が設定されたノーマル駆動のタイミングチャートが示されており、第２測定では、レンジシフト量ＲＳＦＴが設定されたノーマル駆動のタイミングチャートが示されている。
図７Ａの上部に示すように、第１測定ではレンジシフト量に０（ゼロ）が設定されていることから、光パルスＰＯである照射光の照射タイミングと、電荷蓄積部ＣＳ１のゲート（読み出しゲートトランジスタＧ１）の開閉タイミングとが同じタイミングとなるように制御される。具体的に、照射光の照射が開始されたタイミングである時間Ｔ１に、電荷蓄積部ＣＳ１のゲート（読み出しゲートトランジスタＧ１）がＨｉｇｈに設定され、ゲートがオン状態に制御される。その後、照射光の照射が終了したタイミングで、電荷蓄積部ＣＳ１のゲート（読み出しゲートトランジスタＧ１）がＬｏｗに設定され、ゲートがオフ状態に制御される。
一方、第２測定ではレンジシフト量にＲＳＦＴが設定されていることから、光パルスＰＯである照射光の照射タイミングに対し、電荷蓄積部ＣＳ１のゲート（読み出しゲートトランジスタＧ１）の開閉タイミングが、レンジシフト量ＲＳＦＴに相当する時間だけ遅延するように制御される。具体的に、照射光の照射が開始されたタイミングからレンジシフト量ＲＳＦＴに相当する時間経過した時間Ｔ２に、電荷蓄積部ＣＳ１のゲート（読み出しゲートトランジスタＧ１）がＨｉｇｈに設定され、ゲートがオン状態に制御される。照射光の照射が終了したタイミングからレンジシフト量ＲＳＦＴに相当する時間経過した後、電荷蓄積部ＣＳ１のゲート（読み出しゲートトランジスタＧ１）がＬｏｗに設定され、ゲートがオフ状態に制御される。

図７Ｂ及び図７Ｄには、距離画像撮像装置１の測定空間に、距離が異なる複数の被写体、遠距離に存在する被写体ＦＯＢと、近距離に存在する被写体ＮＯＢが存在する例が模式的に示されている。
図７Ｂでは、レンジシフト量に０（ゼロ）が設定された場合における測定可能な距離範囲である測距レンジＭＲ１が示されている。この図において、測距レンジＭＲ１は、１［ｍ］～３［ｍ］である。レンジシフト量に０（ゼロ）が設定されている場合、約４［ｍ］の距離に存在する被写体ＦＯＢは測距レンジＭＲ１に含まれない。
図７Ｃには、レンジシフト量に０（ゼロ）が設定されている場合における距離画像ＭＧの例が示されている。図７Ｃに示すように、レンジシフト量に０（ゼロ）が設定されている場合、距離画像ＭＧは、被写体ＮＯＢの距離のみが示された画像となり、被写体ＦＯＢまでの距離は示されていない画像となる。
図７Ｄでは、レンジシフト量ＲＳＦＴが設定された場合における測定可能な距離範囲である測距レンジＭＲ２が示されている。この図において、測距レンジＭＲ２は、３［ｍ］～５［ｍ］である。レンジシフト量ＲＳＦＴが設定されている場合、約１［ｍ］の距離に存在する被写体ＮＯＢは測距レンジＭＲ２に含まれない。
図７Ｅには、レンジシフト量ＲＳＦＴが設定されている場合における距離画像ＭＧの例が示されている。図７Ｅに示すように、レンジシフト量ＲＳＦＴが設定されている場合、距離画像ＭＧは、被写体ＦＯＢの距離のみが示された画像となり、被写体ＮＯＢまでの距離は示されていない画像となる。

ここで、図８、図９（図９Ａ～図９Ｃ）、図１０（図１０Ａ～図１０Ｃ）、及び図１１（図１１Ａ～図１１Ｃ）を用いて、第２測定における積算回数を算出する処理を説明する。図８～図１１は、実施形態の距離画像撮像装置１が行う積算回数を算出する処理を説明するための図である。

図８には、距離画像撮像装置１の測定空間における調整対象物ＡＯＢの位置が模式的に示されている。この図において、測距レンジＭＲは、複数のタイムウィンドウＴＷ（タイムウィンドウＴＷ１～ＴＷ３）に区分される。
タイムウィンドウＴＷ１は、近距離の区分であり、光パルスＰＯの照射タイミングに対して比較的早いタイミングで電荷を蓄積する電荷蓄積部ＣＳ、例えば電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に、反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積された場合における測定範囲である。
タイムウィンドウＴＷ２は、中距離の区分であり、光パルスＰＯの照射タイミングに対して中程度のタイミングで電荷を蓄積する電荷蓄積部ＣＳ、例えば電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に、反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積された場合における測定範囲である。
タイムウィンドウＴＷ３は、遠距離の区分であり、光パルスＰＯの照射タイミングに対して比較的遅いタイミングで電荷を蓄積する電荷蓄積部ＣＳ、例えば電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４に、反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積された場合における測定範囲である。
この図において、第１測定を行った結果、タイムウィンドウＴＷ２に相当する中距離の区分にある被写体を調整対象物ＡＯＢとして選択したことが示されている。

本実施形態では、第１測定を行った結果に基づいて、調整対象物ＡＯＢから到来する反射光ＲＬに対応する電荷が、飽和することなく、且つ、しきい値以上、電荷蓄積部ＣＳに蓄積されるように、第２測定における積算回数を設定する。積算回数を算出するパターンとして、４つのパターンＰＴＮ（パターンＰＴＮ１～ＰＴＮ４）を想定している。パターンＰＴＮ１は、調整対象物ＡＯＢまでの距離値がタイムウィンドウＴＷ１に区分されるパターンである。パターンＰＴＮ２は、調整対象物ＡＯＢまでの距離値がタイムウィンドウＴＷ２に区分されるパターンである。パターンＰＴＮ３は、調整対象物ＡＯＢまでの距離値がタイムウィンドウＴＷ３に区分されるパターンである。パターンＰＴＮ４は、調整対象物ＡＯＢが検出されなかったパターンである。

図９～図１１には、パターンＰＴＮ１～ＰＴＮ３のそれぞれのパターンにおいて第２測定で用いる積算回数を算出する処理を説明するための図が示されている。
ここでは、電荷蓄積部ＣＳの電荷蓄積量に対応する画素信号の飽和レベルは、４０００ＬＳＢであることを前提とする。また、第１測定においてｅｏＨＤＲ駆動とｄＨＤＲ駆動とを組み合わせた駆動を行い、第２測定においてノーマル駆動を行うことを前提とする。
また、第１測定のｄＨＤＲ駆動における、各ゲートの開閉回数（１フレームにおいて各電荷蓄積部ＣＳに反射光を蓄積させる回数）の比は、以下の（２）式で示される。

Ｇｋ１：Ｇｋ２：Ｇｋ３：Ｇｋ４＝１：２：３：３ …（２）式
但し、
Ｇｋ１は、１フレームにおいて電荷蓄積部ＣＳ１に反射光を蓄積させる回数である。
Ｇｋ２は、１フレームにおいて電荷蓄積部ＣＳ２に反射光を蓄積させる回数である。
Ｇｋ３は、１フレームにおいて電荷蓄積部ＣＳ３に反射光を蓄積させる回数である。
Ｇｋ４は、１フレームにおいて電荷蓄積部ＣＳ４に反射光を蓄積させる回数である。

図９には、パターンＰＴＮ１において、第２測定で用いる積算回数を算出する処理を説明するための図が示されている。
図９Ａには、Ｓｕｂ０（第１測定）における測定結果の例が示されている。この図において、Ｅｖｅｎ（第１グループ）における単位フレームあたりの積算回数は１００００回である。Ｏｄｄ（第２グループ）における単位フレームあたりの積算回数は１０００回である。
第１グループにおいて、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、４０００ＬＳＢ、４０００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢである。このうち、電荷蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２に蓄積された電荷量Ｑ１、Ｑ２に対応する画素信号である４０００ＬＳＢは飽和（Saturation）した値であることが示されている。
第２グループにおいて、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、１２００ＬＳＢ、２２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢである。

図９Ｂには、Ｓｕｂ０（第１測定）における測定結果から、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）成分を減算するＦＰＮ減算処理を行い、ゲートの開閉回数に応じた正規化処理（Normalized）をした例が示されている。
ここでは、図９Ａに示すように第１測定において、第１グループの画素信号が飽和している。このため、距離画像処理部４は、第２グループの画素における画素信号を用いて、ＦＰＮ減算処理、及び正規化処理を行う。
距離画像処理部４は、図９Ａに示す画素信号から固定パターンノイズ（ＦＰＮ）成分は、２００ＬＳＢと仮定する。この場合、第２グループにおいて、ＦＰＮ減算処理後の画素信号（電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された反射光ＲＬに対応する電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号）は、１０００ＬＳＢ、２０００ＬＳＢ、０ＬＳＢ、０ＬＳＢである。これを、第１測定のｄＨＤＲ駆動における各ゲートの開閉回数で正規化すると、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された反射光ＲＬに対応する電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、１０００ＬＳＢ、１０００ＬＳＢ、０ＬＳＢ、０ＬＳＢである。

図９Ｃには、Ｓｕｂ１（第２測定）における積算回数から予測される画素信号の値が示されている。
距離画像処理部４は、図９Ｂに示す正規化した画素信号に基づき、電荷量が飽和しない、つまり４０００ＬＳＢを超えない範囲で、なるべく多く（例えば、しきい値３５００ＬＳＢ以上）の電荷が蓄積されるように積算回数を算出する。
ここで、距離画像処理部４は、後述するレンジシフト駆動により、調整対象物ＡＯＢから到来する反射光ＲＬに対応する電荷の大部分が電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積されることを前提に、電荷量が飽和しないように積算回数を算出する。
ここで、図９Ｂにおいて、電荷量Ｑ１、Ｑ２に対応する画素信号がそれぞれ１０００ＬＳＢであり、積算回数１０００回の駆動により反射光ＲＬに対応する画素信号が合計２０００ＬＳＢ得られることが示されている。
この図において、距離画像処理部４は、積算回数を、１８００回と算出している。これは、反射光ＲＬに対応する画素信号の合計（２０００ＬＳＢ）が、１つの電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された場合に、飽和しない値（例えば、３６００ＬＳＢ）となるように、積算回数１８００回（＝３６００ＬＳＢ／２０００ＬＳＢ×１０００回）と算出したものである。
この場合、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積されると予想される電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、３８００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢである。これは、図９Ａに示すように積算回数に依らない固定パターンノイズ（ＦＰＮ）に相当する信号が２００ＬＳＢであることから、電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号に、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）に相当する信号量２００ＬＳＢを加算したものである。

図１０には、パターンＰＴＮ２において、第２測定で用いる積算回数を算出する処理を説明するための図が示されている。
図１０Ａには、Ｓｕｂ０（第１測定）における測定結果の例が示されている。この図において、Ｅｖｅｎ（第１グループ）における単位フレームあたりの積算回数は１００００回である。Ｏｄｄ（第２グループ）における単位フレームあたりの積算回数は１０００回である。
第１グループにおいて、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、２００ＬＳＢ、２２００ＬＳＢ、３２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢである。
第２グループにおいて、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、２００ＬＳＢ、４００ＬＳＢ、５００ＬＳＢ、２００ＬＳＢである。

図１０Ｂには、Ｓｕｂ０（第１測定）における測定結果から、ＦＰＮ減算処理を行い、ゲートの開閉回数に応じた正規化処理をした例が示されている。
ここでは、図１０Ａに示すように第１測定において、第１グループに属する画素の画素信号が飽和していない。このため、距離画像処理部４は、第１グループの画素における画素信号を用いて、ＦＰＮ減算処理、及び正規化処理を行う。
距離画像処理部４は、図１０Ａに示す画素信号から固定パターンノイズ（ＦＰＮ）成分は、２００ＬＳＢと仮定する。この場合、第１グループにおいて、ＦＰＮ減算処理後の画素信号（電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された反射光ＲＬに対応する電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号）は、０ＬＳＢ、２０００ＬＳＢ、３０００ＬＳＢ、０ＬＳＢである。これを、第１測定のｄＨＤＲ駆動における各ゲートの開閉回数で正規化すると、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された反射光ＲＬに対応する電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、０ＬＳＢ、１０００ＬＳＢ、１０００ＬＳＢ、０ＬＳＢである。

図１０Ｃには、Ｓｕｂ１（第２測定）における積算回数から予測される画素信号の値が示されている。
距離画像処理部４は、図１０Ｂに示す正規化した画素信号に基づき、電荷量が飽和しない、つまり４０００ＬＳＢを超えない範囲で、なるべく多く（例えば、しきい値３５００ＬＳＢ以上）の電荷が蓄積されるように積算回数を算出する。
ここで、距離画像処理部４は、後述するレンジシフト駆動により、調整対象物ＡＯＢから到来する反射光ＲＬに対応する電荷の大部分が電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積されることを前提に、電荷量が飽和しないように積算回数を算出する。
ここで、図１０Ｂにおいて、電荷量Ｑ２、Ｑ３に対応する画素信号がそれぞれ１０００ＬＳＢであり、積算回数１００００回の駆動により反射光ＲＬに対応する画素信号が合計２０００ＬＳＢ得られることが示されている。
この図において、距離画像処理部４は、積算回数を、１８０００回と算出している。これは、反射光ＲＬに対応する画素信号の合計（２０００ＬＳＢ）が、１つの電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された場合に、飽和しない値（例えば、３６００ＬＳＢ）となるように、積算回数１８０００回（＝３６００ＬＳＢ／２０００ＬＳＢ×１００００回）と算出したものである。
この場合、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積されると予想される電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、３８００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢである。これは、図１０Ａに示すように積算回数に依らない固定パターンノイズ（ＦＰＮ）に相当する信号が２００ＬＳＢであることから、電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号に、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）に相当する信号量２００ＬＳＢを加算したものである。

図１１には、パターンＰＴＮ３において、第２測定で用いる積算回数を算出する処理を説明するための図が示されている。
図１１Ａには、Ｓｕｂ０（第１測定）における測定結果の例が示されている。この図において、Ｅｖｅｎ（第１グループ）における単位フレームあたりの積算回数は１００００回である。Ｏｄｄ（第２グループ）における単位フレームあたりの積算回数は１０００回である。
第１グループにおいて、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、３２００ＬＳＢ、３２００ＬＳＢである。
第２グループにおいて、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、５００ＬＳＢ、５００ＬＳＢである。

図１１Ｂには、Ｓｕｂ０（第１測定）における測定結果から、ＦＰＮ減算処理を行い、ゲートの開閉回数に応じた正規化処理をした例が示されている。
ここでは、図１１Ａに示すように第１測定において、第１グループの画素信号が飽和していない。このため、距離画像処理部４は、第１グループの画素における画素信号を用いて、ＦＰＮ減算処理、及び正規化処理を行う。
距離画像処理部４は、図１１Ａに示す画素信号から固定パターンノイズ（ＦＰＮ）成分は、２００ＬＳＢと仮定する。この場合、第１グループにおいて、ＦＰＮ減算処理後の画素信号（電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された反射光ＲＬに対応する電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号）は、０ＬＳＢ、０ＬＳＢ、３０００ＬＳＢ、３０００ＬＳＢである。これを、第１測定のｄＨＤＲ駆動における各ゲートの開閉回数で正規化すると、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された反射光ＲＬに対応する電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、０ＬＳＢ、０ＬＳＢ、１０００ＬＳＢ、１０００ＬＳＢである。

図１１Ｃには、Ｓｕｂ１（第２測定）における積算回数から予測される画素信号の値が示されている。
距離画像処理部４は、図１１Ｂに示す正規化した画素信号に基づき、電荷量が飽和しない、つまり４０００ＬＳＢを超えない範囲で、なるべく多く（例えば、しきい値３５００ＬＳＢ以上）の電荷が蓄積されるように積算回数を算出する。
ここで、距離画像処理部４は、後述するレンジシフト駆動により、調整対象物ＡＯＢから到来する反射光ＲＬに対応する電荷の大部分が電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積されることを前提に、電荷量が飽和しないように積算回数を算出する。
ここで、図１１Ｂにおいて、電荷量Ｑ３、Ｑ４に対応する画素信号がそれぞれ１０００ＬＳＢであり、積算回数１００００回の駆動により反射光ＲＬに対応する画素信号が合計２０００ＬＳＢ得られることが示されている。
この図において、距離画像処理部４は、積算回数を、１８０００回と算出している。これは、反射光ＲＬに対応する画素信号の合計（２０００ＬＳＢ）が、１つの電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された場合に、飽和しない値（例えば、３６００ＬＳＢ）となるように、積算回数１８０００回（＝３６００ＬＳＢ／２０００ＬＳＢ×１００００回）と算出したものである。
この場合、電荷蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積されると予想される電荷量Ｑ１～Ｑ４に対応する画素信号は、３８００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢ、２００ＬＳＢである。

パターンＰＴＮ４において、調整対象物ＡＯＢが検出されなかった場合、距離画像処理部４は、第２測定に移行せず、調整対象物ＡＯＢが検出されるまで第１測定を繰り返し実行する。

ここで、図１２（図１２Ａ～図１２Ｃ）を用いて、レンジシフト量を算出する処理を説明する。図１２は、実施形態の距離画像撮像装置１が行うレンジシフト量を算出する処理を説明するための図である。
図１２Ａには、図８と同様に、距離画像撮像装置１の測定空間における調整対象物ＡＯＢの位置が模式的に示されている。この図において、測距レンジＭＲは、約０［ｍ］～８［ｍ］の範囲であり、タイムウィンドウＴＷ１～ＴＷ３のそれぞれは、０［ｍ］～２．７［ｍ］、２．７［ｍ］～５．４［ｍ］、５．４［ｍ］～８．１［ｍ］の範囲である。
また、この図において、第１測定を行った結果、タイムウィンドウＴＷ２に相当する、約４［ｍ］の距離にある被写体を調整対象物ＡＯＢとして選択したことが示されている。

図１２Ｂには、反射光が受光される反射光タイミングと、第１測定と第２測定のタイミングチャートとの関係が示されている。この図において、第１測定の第1駆動パターンと、ノーマル駆動をした第２測定の例が示されている。
第１測定では、電荷蓄積部ＣＳ２及びＣＳ３に、反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積されている。これに対し、第２測定では、電荷蓄積部ＣＳ１及びＣＳ２に、反射光ＲＬに対応する電荷が蓄積されるように、レンジシフト量ＲＳＦＴを設定する。

この場合において、反射光ＲＬの大部分が電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積されるように、レンジシフト量ＲＳＦＴを設定したほうが、フレアを抑制するという観点において望ましい。

図１２Ｃには、第２測定においてレンジシフト駆動を行うことにより、第１測定における測距レンジＭＲ１から、第２測定における測距レンジＭＲ２に、測定範囲が移動（シフト）した様子が模式的に示されている。
測距レンジＭＲ１は約０［ｍ］～８［ｍ］の範囲であるのに対し、測距レンジＭＲ２は約３［ｍ］～１１［ｍ］の範囲である。
第１測定における、タイムウィンドウＴＷ１～ＴＷ３のそれぞれは、０［ｍ］～２．７［ｍ］、２．７［ｍ］～５．４［ｍ］、５．４［ｍ］～８．１［ｍ］の範囲である。
これに対し、第２測定におけるタイムウィンドウＴＷ１～ＴＷ３のそれぞれは、３［ｍ］～５．７［ｍ］、５．７［ｍ］～８．４［ｍ］、８．４［ｍ］～１１．１［ｍ］の範囲である。
例えば、距離画像撮像装置１において、電荷蓄積部ＣＳに電荷を蓄積させるタイミングを１［ｃｌｋ］遅らせた場合、約０．３［ｍ］測定範囲が移動（シフト）すると仮定する。この場合、第２測定において、約３［ｍ］、測定範囲を移動（シフト）させる場合には、レンジシフト量に対応するクロック数を１０とする。これにより、（０．３［ｍ／ｃｌｋ］×１０［ｃｌｋ］＝）３［ｍ］測定範囲を移動（シフト）させることができる。

ここで、第１画像と、第２画像を合成した合成画像を生成する具体的な処理について説明する。
距離画像処理部４は、第２測定により得られた画素信号に基づいて、例えば、ＩＲ画像を生成し、生成したＩＲ画像に画像処理技術を適用し、例えば画像における物体認識を行うことによって、第１測定において選択した調整対象物ＡＯＢを検知する。そして、第２測定により得られた画素信号に基づいて各画素の距離を算出し、算出した距離を画素ごと示す距離画像を、第２画像として生成する。
ここで、第２測定では、レンジシフト駆動を行うことから、近距離にある被写体までの距離は測定されず、第２画像において近距離にある被写体は撮像されない。このため、フレアによる距離精度の低下を抑制できる。つまり、第２画像において撮像されている調整対象物ＡＯＢにおける距離精度を向上させることができる。

そして、距離画像処理部４は、合成画像を生成する。ここで合成する第１画像及び第２画像は、第１測定及び第２測定のそれぞれで得られた画素信号に基づいて生成したＤｅｐｔｈ画像であることを前提とする。
距離画像処理部４は、第２測定で距離が算出された画素（調整対象物ＡＯＢ、及び調整対象物ＡＯＢより遠方にある被写体からの反射光を受光した画素）を、第１測定の画素に対して上書きすることによって、合成画像を生成する。第２測定で距離が算出されなかった画素（調整対象物ＡＯＢよりも近距離にある被写体からの反射光を受光した画素）については、第１測定で算出した距離を流用する。
ここで、第２測定では、第１測定に基づいて調整対象物ＡＯＢを測定するのに適切な積算回数が設定され、且つ、調整対象物ＡＯＢがフレアの影響を受け難くなるようにレンジシフト駆動をしている。このため、ＳＮ比を大きくし、且つ、フレアを抑制して測定精度を向上させることができる。また、レンジシフト駆動をすることで測距レンジを拡大することができる。

以上説明したように、第１実施形態の距離画像撮像装置１は、光源部２と受光部３と距離画像処理部４を備える。
距離画像処理部４は、第１測定を行い、第１測定により得られた画素信号（電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに蓄積された電荷量に対応する画素信号）に基づいて、被写体ＯＢから調整対象物ＡＯＢを選択する。距離画像処理部４は、第１測定において、ｅｏＨＤＲ駆動を行う。ｅｏＨＤＲ駆動では、電荷蓄積部のＣＳそれぞれに電荷を蓄積させる処理を繰り返す積算回数が異なる少なくとも２つのグループに分類し、それぞれのグループの積算回数にて電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷が蓄積されるように駆動する。距離画像処理部４は、第２測定を行う。距離画像処理部４は、第２測定において、第１測定における調整対象物ＡＯＢに対応する画素３２１の画素信号に基づいて、第２測定における積算回数、及び、レンジシフト量を算出する。距離画像処理部４は、算出した積算回数及びレンジシフト量にて、電荷蓄積部ＣＳのそれぞれに電荷が蓄積されるように駆動する。距離画像処理部４は、第１測定及び第２測定のそれぞれの測定に応じて得られた画素信号に基づいて距離画像、例えば合成画像を生成する。
これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、第１測定に基づいて調整対象物ＡＯＢを測定するのに適切な積算回数が設定され、且つ、調整対象物ＡＯＢがフレアの影響を受け難くなるようにレンジシフト駆動をすることができる。このため、ＳＮ比を大きくし、且つ、フレアを抑制して測定精度を向上させることができる。

また、実施形態の距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、ｅｏＨＤＲ駆動に、ｄＨＤＲ駆動を組み合わせて、第１測定を行う。距離画像処理部４は、ｄＨＤＲ駆動として、画素３２１が具備する複数の電荷蓄積部ＣＳのうち、電荷蓄積部ＣＳ１（近距離にある被写体から到来する反射光を受光する蓄積タイミングで電荷を蓄積する電荷蓄積部ＣＳ）より、電荷蓄積部ＣＳ３及びＣＳ４（遠距離にある被写体から到来する反射光を受光する蓄積タイミングで電荷を蓄積する電荷蓄積部ＣＳ）のほうが、反射光を受光する回数が大きくなるように駆動する。これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、第１測定において、遠距離にある被写体から到来する反射光の光量を増加させることができ、ＳＮ比を大きくして相対的な距離ノイズのノイズ量を低減することができる。

また、実施形態の距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、第１測定において第１グループの画素信号が飽和状態にある場合、第２グループの画素信号を用いて、第２測定における積算回数を算出する。これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、第１グループの画素信号が飽和した場合でも、第２測定における積算回数を算出することができる。

また、実施形態の距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、第１測定において第１グループの画素信号が飽和状態にない場合、第１グループの画素信号を用いて、第２測定における積算回数を算出する。これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、第１測定において、よりＳＮ比が大きい画素信号を用いて、精度よく、第２測定における積算回数を算出することができる。

また、実施形態の距離画像撮像装置１では、距離画像処理部４は、第２測定として、ノーマル駆動による測定を行う。距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳのうち、最も早い蓄積タイミングで受光する電荷蓄積部ＣＳ１（第１電荷蓄積部）に、調整対象物ＡＯＢから到来する反射光が受光されるように、第２測定におけるレンジシフト量を算出する。これにより、実施形態の距離画像撮像装置１では、調整対象物ＡＯＢがフレアの影響を受け難くなるようにレンジシフト駆動をすることができる。ここで、距離画像処理部４は、電荷蓄積部ＣＳ１より、電荷蓄積部ＣＳ２の方が少ない電荷が蓄積されるように第２測定におけるレンジシフト量を算出するようにしてもよい。これにより、電荷蓄積部ＣＳ１調整対象物ＡＯＢから到来する反射光の大部分が受光されるようにすることができ、調整対象物ＡＯＢに対するフレアの影響をより低減させることができる。

上述した実施形態における距離画像撮像装置１、距離画像処理部４の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計、装置構成、補正処理やフィルタリング処理等も含まれる。

１…距離画像撮像装置
２…光源部
３…受光部
３２…距離画像センサ
３２１…画素（画素回路）
３２３…垂直走査回路
４…距離画像処理部
４１…タイミング制御部
４２…距離演算部
４３…測定制御部
ＣＳ…電荷蓄積部
ＰＯ…光パルス

Claims (6)

1. 測定空間に光パルスを照射する光源部と、
   入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子及び電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素が二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた所定の蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、
   前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、
   を備え、
   前記距離画像処理部は、
   第１測定と、第２測定とを行い、
   前記第１測定において、前記画素を、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる処理を繰り返す積算回数が異なる少なくとも２つのグループに分類し、それぞれのグループの前記積算回数にて前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷が蓄積されるように駆動するｅｏＨＤＲ（ｅｖｅｎ ｏｄｄ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）駆動を行い、
   前記第１測定により得られた、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に対応する画素信号に基づいて、前記被写体から調整対象物を選択し、
   前記第１測定における前記調整対象物に対応する前記画素の前記画素信号に基づいて、前記第２測定における前記積算回数を算出し、
   前記第１測定における前記調整対象物までの距離に基づいて、前記第２測定における、前記照射タイミングから前記蓄積タイミングまでの時間間隔に対応して定まる測定対象とする距離の最小値であるレンジシフト量を算出し、
   算出した前記積算回数及び前記レンジシフト量にて前記第２測定を行い、
   前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれの測定に応じて得られた前記画素信号に基づいて距離画像を生成する、
   距離画像撮像装置。
2. 前記距離画像処理部は、前記ｅｏＨＤＲ駆動に、前記画素が具備する複数の前記電荷蓄積部のうち、近距離にある前記被写体から到来する反射光を受光する前記蓄積タイミングで電荷を蓄積する前記電荷蓄積部より、遠距離にある前記被写体から到来する反射光を受光する前記蓄積タイミングで電荷を蓄積する前記電荷蓄積部のほうが、反射光を受光する回数が大きくなるように駆動するｄＨＤＲ（ｄｅｐｔｈ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）駆動を組み合わせて、前記第１測定を行う、
   請求項１に記載の距離画像撮像装置。
3. 前記距離画像処理部は、前記第１測定において、前記積算回数が大きい第１グループにおける前記調整対象物に対応する前記画素から得られた前記画素信号である第１画素信号が電荷蓄積量の上限を超える飽和状態にある場合、前記積算回数が小さい第２グループにおける前記調整対象物に対応する前記画素から得られた前記画素信号である第２画素信号に基づいて、前記調整対象物に対応する前記画素の前記画素信号が飽和せず、且つ、しきい値以上の値となるように前記第２測定における前記積算回数を算出する、
   請求項１に記載の距離画像撮像装置。
4. 前記距離画像処理部は、前記第１測定において、前記積算回数が大きい第１グループにおける前記調整対象物に対応する前記画素から得られた前記画素信号である第１画素信号が電荷蓄積量の上限を超える飽和状態にない場合、前記第１画素信号に基づいて、前記調整対象物に対応する前記画素の前記画素信号が飽和せず、且つ、しきい値以上の値となるように前記第２測定における前記積算回数を算出する、
   請求項１に記載の距離画像撮像装置。
5. 前記距離画像処理部は、
   前記第２測定として、前記画素が具備する複数の前記電荷蓄積部に順に電荷を蓄積させるノーマル駆動による測定を行い、
   前記電荷蓄積部のうち最も早い前記蓄積タイミングで受光する第１電荷蓄積部に、前記調整対象物から到来する反射光が受光されるように、前記第２測定における前記レンジシフト量を算出する、
   請求項１に記載の距離画像撮像装置。
6. 測定空間に光パルスを照射する光源部と、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換素子及び電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を具備する画素が二次元マトリクス状に複数配置された画素回路と、前記光パルスを照射する照射タイミングに同期させた所定の蓄積タイミングで前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振り分けて蓄積させる画素駆動回路と、を有する受光部と、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する被写体までの距離を算出する距離画像処理部と、を備える距離画像撮像装置が行う距離画像撮像方法であって、
   前記距離画像処理部は、
   第１測定と、第２測定とを行い、
   前記第１測定において、前記画素を、前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷を蓄積させる処理を繰り返す積算回数が異なる少なくとも２つのグループに分類し、それぞれのグループの前記積算回数にて前記電荷蓄積部のそれぞれに電荷が蓄積されるように駆動するｅｏＨＤＲ（ｅｖｅｎ ｏｄｄ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）駆動を行い、
   前記第１測定により得られた、前記電荷蓄積部のそれぞれに蓄積された電荷量に対応する画素信号に基づいて、前記被写体から調整対象物を選択し、
   前記第１測定における前記調整対象物に対応する前記画素の前記画素信号に基づいて、前記第２測定における前記積算回数を算出し、
   前記第１測定における前記調整対象物までの距離に基づいて、前記第２測定における、前記照射タイミングから前記蓄積タイミングまでの時間間隔に対応して定まる測定対象とする距離の最小値であるレンジシフト量を算出し、
   算出した前記積算回数及び前記レンジシフト量にて前記第２測定を行い、
   前記第１測定及び前記第２測定のそれぞれの測定に応じて得られた前記画素信号に基づいて距離画像を生成する、
   距離画像撮像方法。