JP7363899B2 - 距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法 - Google Patents

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。

従来から、光の速度が既知であることを利用し、空間（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）方式の距離画像センサが実現されている。ＴＯＦ方式の距離画像センサでは、測定対象に光（例えば、近赤外光など）パルスを照射し、光パルスを照射した時間と、測定空間における対象物によって反射した光パルス（反射光）が戻ってくる時間との差、つまり、測定器と対象物との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している（例えば、特許文献１参照）。

このＴＯＦ方式の距離画像センサは、光パルスの幅により、測定可能な距離範囲を設定することができる。そのため、ＴＯＦ方式の距離画像センサは、光パルスの幅を広げるほど広い距離範囲の距離が測定可能となる。
そして、ＴＯＦ方式の距離画像センサは、使用用途において、必要とする距離測定の範囲に対応して、光パルス幅を設定して用いている。
また、測定空間の環境における背景光の影響をキャンセルするため、常に光が照射されない期間を設定することで、背景光のみの受光量を蓄積するようにし、反射光の遅れの情報を含む信号から背景光による成分を差し引いて、背景光の影響を除去している。

特開２００４－２９４４２０号公報

上述したように、特許文献１は、測定空間において、規定した光パルスの幅に対応した測定範囲における対象物と距離画像センサとの距離を測定する。この測定範囲は、距離画像センサとの距離が、光パルスを照射した後に対象物からの反射光が測定可能な最小の距離（近距離）から、パルス幅で測定可能な最大の距離（遠距離）までの範囲、例えば、距離画像センサから最小の０．１ｍから最大の４ｍまでの距離の範囲を示している。
しかしながら、広い距離範囲を測定するため、近距離及び遠距離の各々における領域における測定精度（距離分解能）を、近距離、遠距離のそれぞれの領域に対応して最適化することができない。

上述の課題を鑑み、光パルスを照射した後に対象物からの反射光が測定可能な最小の距離（近距離）から、パルス幅で測定可能な最大の距離（遠距離）までの範囲において、近距離及び遠距離の各々の領域における距離の測定精度（距離分解能）のそれぞれを向上させ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を目的とする。

本発明の距離画像撮像装置は、測定対象の空間である測定空間に対して照射光を照射する光源部と、前記照射光が、前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、フレーム周期において前記照射光が照射された際に前記電荷を蓄積する電荷蓄積部とを具備し、前記照射光の照射に同期して前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する画素回路を有する受光画素部と、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定し、当該通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相と幅を調整する距離画像処理部とを備え、前記詳細測定モードにおいて、前記通常モードにおける測定可能な距離の範囲である距離範囲を、同一幅の複数のサブ測定範囲に分割し、当該サブ測定範囲に対応して照射光の幅が設定され、前記サブ測定範囲における最小の距離に対応して照射光の位相が設定されている。

本発明の距離画像撮像装置は、前記距離画像処理部が、前記通常モードによる距離の測定後、当該測定で求められた距離が含まれる前記サブ測定範囲に対応して設定された照射光の幅及び位相による前記詳細測定モードによる距離測定を行う。

本発明の距離画像撮像装置は、前記距離画像処理部が、前記通常モードにおいて、予め定めた固定の電荷振り分け回数で振り分けられて、前記電荷蓄積部における複数の振分電荷蓄積部のそれぞれに積算された前記電荷の量である電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する前記対象物との距離を求め、前記通常モードにおける距離の測定後、当該測定で求められた距離が含まれる前記サブ測定範囲に対応して設定された電荷振り分け回数における電荷量に基づいて詳細測定モードによる距離測定を行う。

本発明の距離画像撮像装置は、前記距離画像処理部が、前記対象物までの距離に対応して、前記光源部から照射する前記照射光の強度を調整する。

本発明の距離画像撮像装置は、前記距離画像処理部が、前記反射光の電荷を蓄積する２個の前記電荷蓄積部である第１振分電荷蓄積部及び第２振分電荷蓄積部の各々に積算される前記電荷の量である電荷量の比に基づいて前記対象物との距離を求める場合、前記詳細測定モードに移行した後、前記第１振分電荷蓄積部あるいは前記第２振分電荷蓄積部のいずれかが前記反射光による電荷量が予め設定した電荷量閾値以下の場合、距離を求める処理を行わず、前記通常モードに移行する。

本発明の距離画像撮像装置は、前記電荷量閾値が、背景光電荷蓄積部において背景光によって蓄積された電荷量である。

本発明の距離画像撮像装置は、測定対象の空間である測定空間に対して照射光を照射する光源部と、前記照射光が、前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、フレーム周期において前記照射光が照射された際に前記電荷を蓄積する電荷蓄積部とを具備し、前記照射光の照射に同期して前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する画素回路を有する受光画素部と、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定し、当該通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相を調整する距離画像処理部とを備え、前記距離画像処理部が、前記反射光の電荷を蓄積する２個の前記電荷蓄積部である第１振分電荷蓄積部及び第２振分電荷蓄積部の各々に積算される前記電荷の量である電荷量の比に基づいて前記対象物との距離を求める場合、前記通常モードによる距離の測定後、前記第１振分電荷蓄積部、前記第２振分電荷蓄積部のそれぞれ電荷量が同一となるように前記照射光の位相を調整し、当該電荷量と当該位相の調整量との各々に基づいて前記距離を求める。

本発明の距離画像撮像装置は、前記距離画像処理部が、前記照射光の位相の調整を行って前記電荷量を同一とした後、前記反射光による電荷が含まれない領域が無くなるように、前記第１振分電荷蓄積部、前記第２振分電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振分ける蓄積駆動信号の幅を調整する。

本発明の距離画像撮像方法は、測定対象の空間である測定空間に対して光源部から照射光を照射する過程と、前記照射光が前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を光電変換素子が発生する過程と、フレーム周期において前記照射光の照射に同期して前記反射光による前記電荷を電荷蓄積部に対して蓄積する過程と、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定する過程と、前記通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相と幅を調整する過程とを含み、前記詳細測定モードにおいて、前記通常モードにおける測定可能な距離の範囲である距離範囲を、同一幅の複数のサブ測定範囲に分割し、当該サブ測定範囲に対応して照射光の幅が設定され、前記サブ測定範囲における最小の距離に対応して照射光の位相が設定されている。
本発明の距離画像撮像方法は、測定対象の空間である測定空間に対して光源部から照射光を照射する過程と、前記照射光が前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を光電変換素子が発生する過程と、フレーム周期において前記照射光の照射に同期して前記反射光による前記電荷を電荷蓄積部に対して蓄積する過程と、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定する過程と、前記通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相と幅を調整する過程とを含み、前記反射光の電荷を蓄積する２個の前記電荷蓄積部である第１振分電荷蓄積部及び第２振分電荷蓄積部の各々に積算される前記電荷の量である電荷量の比に基づいて前記対象物との距離を求める場合、前記通常モードによる距離の測定後、前記第１振分電荷蓄積部、前記第２振分電荷蓄積部のそれぞれ電荷量が同一となるように前記照射光の位相を調整し、当該電荷量と当該位相の調整量との各々に基づいて前記距離を求める。

本発明は、光パルスを照射した後に対象物からの反射光が測定可能な最小の距離（近距離）から、パルス幅で測定可能な最大の距離（遠距離）までの範囲において、近距離及び遠距離の各々の領域における距離の測定精度（距離分解能）のそれぞれを向上させる距離画像撮像装置及び距離画像撮像方法を提供する。

本発明の第１の実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態の距離画像撮像装置１に用いられる距離画像センサの概略構成例を示したブロック図である。 本発明の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）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成の一例を示した回路図である。 本発明の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）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。 本発明の実施形態における画素信号処理回路から供給される入力電圧をＡＤ変換するＡＤ変換回路の構成例を示す概念図である。 第１の実施形態による距離画像処理部４における距離算出部４２の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の電荷蓄積期間における通常モード、近距離モード及び遠距離モードの各々における光パルスＰＯの位相を説明するタイミングチャートである。 第１の実施形態による距離画像撮像装置１による距離測定の処理の動作例を示すフローチャートである。 本実施形態による距離画像撮像装置１による詳細測定モードによる距離測定の効果を説明する図である。 本実施形態の他の構成における電荷蓄積期間における通常モード、近距離モード及び遠距離モードの各々における光パルスＰＯの位相を説明するタイミングチャートである。 第２の実施形態による距離画像処理部４における距離算出部４２Ａの構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態における変化量調整部４２８により光パルスＰＯの出射する位相の調整を説明する図である。 第２の実施形態による距離画像撮像装置１による光パルスＰＯの位相の調整処理の動作例を示すフローチャートである。 第３の実施形態による距離画像処理部４における距離算出部４２Ｂの構成例を示すブロック図である。 第３の実施形態における蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整を説明する図である。 第３の実施形態による距離画像撮像装置１による蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整処理の動作例を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の距離画像撮像装置の概略構成を示したブロック図である。なお、図１には、距離画像撮像装置１において距離を測定する被写体である被写体Ｓも併せて示している。
図１に示した構成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とを備えている。

光源部２は、距離画像処理部４からの制御に従って、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象の被写体Ｓが存在する空間に、所定の周期で断続的な光パルス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。

光源装置２１は、例えば、被写体Ｓ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（光パルスＰＯ）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Ｓのある測定空間Ｐに照射する所定の断面積の大き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として光源部２から出射されて、測定空間Ｐの被写体Ｓに照射される。

受光部３は、距離画像撮像装置１において距離を測定する対象の被写体Ｓによって反射された光パルス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。

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の受光領域に備えた画素に受光（入射）させる。

距離画像センサ３２は、距離画像撮像装置１に用いられる撮像素子である。距離画像センサ３２は、二次元の受光領域に複数の画素を備え、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た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、画素を構成する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、それぞれの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。

なお、距離画像センサ３２では、複数の画素が二次元の格子状（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。

距離画像処理部４は、距離画像撮像装置１の全体を制御する制御部であり、かつ距離画像撮像装置１において測定する被写体Ｓとの間の距離を演算する演算部でもある。この距離画像処理部４は、タイミング制御部４１と距離算出部４２とを備えている。

タイミング制御部４１は、光源部２が被写体Ｓに光パルスＰＯを照射するタイミングや、受光部３に備えた距離画像センサ３２が反射光ＲＬを受光するタイミングなどを制御する。

距離算出部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、距離画像撮像装置１と被写体Ｓとの間の距離を演算した距離情報を出力する。

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Ｓに照射した近赤外の波長帯域の光パルスＰＯが被写体Ｓ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Ｓとの距離を測定した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を内部に備えた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。

次に、距離画像撮像装置１において撮像素子として用いられる距離画像センサ３２の構成について説明する。図２は、本発明の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）の概略構成を示したブロック図である。図２において、距離画像センサ３２は、複数の画素回路３２１が配置された受光画素部３２０と、制御回路３２２と、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、画素駆動回路３２６とを備えている。なお、図２に示した距離画像センサ３２では、複数の画素回路３２１が、８行８列に二次元の格子状に配置された受光画素部３２０の一例を示している。

制御回路３２２は、垂直走査回路３２３、水平走査回路３２４、画素信号処理回路３２５及び画素駆動回路３２６などの距離画像センサ３２に備えた構成要素を制御する。制御回路３２２は、例えば、距離画像撮像装置１に備えた距離画像処理部４（より具体的には、タイミング制御部４１）からの制御に応じて、距離画像センサ３２に備えた構成要素の動作を制御する。なお、制御回路３２２による距離画像センサ３２に備えた構成要素の制御は、例えば、距離画像処理部４（より具体的には、タイミング制御部４１）が直接行う構成であってもよい。この場合、距離画像センサ３２は、制御回路３２２を備えない構成であってもよい。

画素駆動回路３２６は、格子状に配列した画素回路３２１が備える光電変換素子（後述する光電変換素子ＰＤ）が発生した電荷を、画素回路３２１が備えた複数の電荷蓄積部（後述する電荷蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３）に振り分けて蓄積させる蓄積駆動信号（後述する蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３及びリセット駆動信号ＲＳＴＤ）を、受光画素部３２０内に格子状に配置された画素回路３２１の列単位に出力する。
垂直走査回路３２３は、制御回路３２２からの制御に応じて、受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の各々を制御し、画素回路３２１それぞれから、入射した光を光電変換した電荷量に応じた電圧の信号（以下、「電圧信号」という）を対応する垂直信号線３２７に出力させる（読み出させる）駆動回路である。垂直走査回路３２３は、画素回路３２１を駆動（制御）して読み出すための制御信号（後述する選択駆動信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＥＬ３）を、受光画素部３２０内に格子状に配置された画素回路３２１の行単位に出力する。
これにより、画素回路３２１においてそれぞれの電荷蓄積部に振り分けられた電荷量に応じた電圧信号が、受光画素部３２０の行ごとに対応する垂直信号線３２７の各々に読み出され、画素信号処理回路３２５に出力される。

受光画素部３２０において、画素回路３２１は、光源部２が被写体Ｓに照射した光パルスＰＯが被写体Ｓによって反射された反射光ＲＬを受光し、受光した反射光ＲＬの光量（受光量）に応じた電荷を発生させる。それぞれの画素回路３２１において、画素駆動回路３２６は、蓄積駆動信号を出力することにより、複数備えたいずれかの電荷蓄積部に、受光した反射光ＲＬの光量（受光量）に応じた電荷を振り分けて蓄積させる。そして、画素回路３２１において、垂直走査回路３２３は、読出駆動信号を出力することにより、それぞれの電荷蓄積部に振り分けられて蓄積された電荷の電荷量に応じた大きさの電圧信号を、対応する垂直信号線３２７に出力する。なお、画素回路３２１の構成と駆動（制御）方法とに関する詳細な説明は、後述する。

画素信号処理回路３２５は、垂直走査回路３２３からの制御に応じて、それぞれの列の画素回路３２１から、対応する垂直信号線３２７に出力された電圧信号に対して、予め定めた信号処理を行う信号処理回路である。予め定めた信号処理としては、例えば、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＤＳ）によって電圧信号に含まれるノイズを抑圧するノイズ抑圧処理などがある。
ＡＤ変換回路３２９は、画素信号処理回路３２５から、垂直信号線３３０を介して供給される列毎のアナログの電圧信号を、それぞれＡＤ変換してデジタル値に変換する。

なお、画素信号処理回路３２５は、受光画素部３２０のそれぞれの列に対応した複数の画素信号処理回路からなる画素信号処理回路群であってもよい。この場合、画素信号処理回路３２５は、制御回路３２２からの制御に応じて、予め定めた信号処理をした後の電圧信号を、ＡＤ変換回路３２９に対して垂直信号線３３０を介して出力する。
そして、ＡＤ変換回路３２９は、水平走査回路３２４の制御に応じて、受光画素部３２０の行ごとに水平信号線３３８に出力する。

水平走査回路３２４は、制御回路３２２からの制御に応じて、ＡＤ変換回路３２９から信号線３２８を介して出力される、信号処理をした後の電圧信号がＡＤ変換されたデジタル値を、水平信号線３３８に順次出力させる（読み出させる）駆動回路である。水平走査回路３２４は、それぞれの列の画素回路３２１に対応する電圧信号を出力させるための読出駆動信号を、画素信号処理回路３２５に順次出力する。これにより、画素信号処理回路３２５が出力した信号処理をした後の１フレーム分の電圧信号が、１フレーム分の画素信号として、水平信号線３３８を経由して距離画像センサ３２の外部に順次出力される。このとき、距離画像センサ３２は、例えば、出力アンプなどの不図示の出力回路から、信号処理をした後の電圧信号を、画素信号として距離画像センサ３２の外部に出力する。

以下の説明においては、距離画像センサ３２に備えた画素信号処理回路３２５が、画素回路３２１から出力された電圧信号に対してノイズ抑圧処理を行い、その後、ＡＤ変換回路３２９においてＡ／Ｄ変換処理をして出力する、つまり、デジタル値に変換した電圧信号を水平信号線３３８から出力するものとして説明する。

次に、距離画像センサ３２に備える受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成について説明する。図３は、本発明の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）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の構成の一例を示した回路図である。図３には、受光画素部３２０内に配置された複数の画素回路３２１のうち、１つの画素回路３２１の構成の一例を示している。画素回路３２１は、３つの画素信号読み出し部を備えた構成の一例である。

画素回路３２１は、１つの光電変換素子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３つの画素信号読み出し部ＲＵとを備えている。画素信号読み出し部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、リセットゲートトランジスタＲＴと、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦと、選択ゲートトランジスタＳＬとを備えている。それぞれの画素信号読み出し部ＲＵでは、フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとによって電荷蓄積部ＣＳが構成されている。ドレインゲートトランジスタＧＤ、読み出しゲートトランジスタＧ、リセットゲートトランジスタＲＴ、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ及び選択ゲートトランジスタＳＬは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。

なお、図３においては、３つの画素信号読み出し部ＲＵの符号「ＲＵ」の後に、「１」、「２」または「３」の数字を付与することによって、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵを区別する。また、同様に、３つの画素信号読み出し部ＲＵに備えたそれぞれの構成要素も、それぞれの画素信号読み出し部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画素信号読み出し部ＲＵを区別して表す。図３に示した画素回路３２１において、出力端子Ｏ１から電圧信号を出力する画素信号読み出し部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、リセットゲートトランジスタＲＴ１と、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ１と、選択ゲートトランジスタＳＬ１とを備えている。画素信号読み出し部ＲＵ１では、フローティングディフュージョンＦＤ１と電荷蓄積容量Ｃ１とによって電荷蓄積部ＣＳ１が構成されている。画素信号読み出し部ＲＵ２および画素信号読み出し部ＲＵ３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。なお、本発明においては、画素回路３２１に備える光電変換素子ＰＤの構造に関して特に規定しない。このため、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、画素回路３２１に備える光電変換素子としては、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、画素駆動回路３２６から入力された駆動信号に応じて、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積し、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに転送されなかった電荷を破棄するためのトランジスタである。つまり、ドレインゲートトランジスタＧＤは、光電変換素子ＰＤが発生した、被写体Ｓとの間の距離の測定に用いない電荷をリセットするトランジスタである。

読み出しゲートトランジスタＧは、画素駆動回路３２６から入力された駆動信号に応じて、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を、対応する電荷蓄積部ＣＳに転送するためのトランジスタである。読み出しゲートトランジスタＧによって転送された電荷は、対応する電荷蓄積部ＣＳに保持（蓄積）される。
ここで、画素信号読み出し部ＲＵ１において、読み出しゲートトランジスタＧ１は、ドレインが光電変換素子ＰＤの第２の端子に接続され、ゲートが蓄積駆動信号ＴＸ１を伝搬する信号線ＬＴＸ１に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ１及び電荷蓄積容量Ｃ１の第１の端子とに接続されている。
同様に、画素信号読み出し部ＲＵ２において、読み出しゲートトランジスタＧ２は、ドレインが光電変換素子ＰＤの第２の端子に接続され、ゲートが蓄積駆動信号ＴＸ２を伝搬する信号線ＬＴＸ２に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ２及び電荷蓄積容量Ｃ２の第１の端子とに接続されている。
また、同様に、画素信号読み出し部ＲＵ３において、読み出しゲートトランジスタＧ３は、ドレインが光電変換素子ＰＤの第３の端子に接続され、ゲートが蓄積駆動信号ＴＸ３を伝搬する信号線ＬＴＸ３に接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤ３及び電荷蓄積容量Ｃ３の第１の端子とに接続されている。
上述した蓄積駆動信号ＴＸ１、蓄積駆動信号ＴＸ２及び蓄積駆動信号ＴＸ３の各々は、画素駆動回路３２６から、信号線ＬＴＸ１、信号線ＬＴＸ２、信号線ＬＴＸ３それぞれを介して供給される。

電荷蓄積容量Ｃは、対応する読み出しゲートトランジスタＧによって転送された電荷を保持（蓄積）する容量である。

リセットゲートトランジスタＲＴは、垂直走査回路３２３から入力された駆動信号に応じて、対応する電荷蓄積部ＣＳに保持された電荷を破棄するためのトランジスタである。つまり、リセットゲートトランジスタＲＴは、対応する電荷蓄積部ＣＳに保持された電荷をリセットするトランジスタである。

ソースフォロアゲートトランジスタＳＦは、ゲート端子に接続された電荷蓄積部ＣＳに蓄積された電荷量に応じた電圧信号を増幅して、対応する選択ゲートトランジスタＳＬに出力するためのトランジスタである。

選択ゲートトランジスタＳＬは、垂直走査回路３２３から入力された駆動信号に応じて、対応するソースフォロアゲートトランジスタＳＦによって増幅された電圧信号を、対応する出力端子Ｏから出力するためのトランジスタである。

上述した構成によって、画素回路３２１では、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３つの電荷蓄積部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。

距離画像センサ３２に配置される画素の構成は、図３に示したような、３つの画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成に限定されるものではなく、１つの光電変換素子ＰＤと、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を振り分ける複数の画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成の画素であれば、いかなる構成の画素であってもよい。つまり、距離画像センサ３２に配置される画素に備える画素信号読み出し部ＲＵ（電荷蓄積部ＣＳ）の数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

また、図３に示した構成の画素回路３２１では、電荷蓄積部ＣＳを、フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとによって構成する一例を示した。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い。つまり、画素回路３２１は、それぞれの電荷蓄積容量Ｃを備えていない構成であってもよい。この構成の場合には、電荷検出感度が高められる効果を有する。しかしながら、距離画像撮像装置１において距離の測定におけるダイナミックレンジを広くすることを考えると、より多くの電荷を保持（蓄積）することができる構成の方が優位である。このため、画素回路３２１では、画素信号読み出し部ＲＵに電荷蓄積容量Ｃを備え、フローティングディフュージョンＦＤと電荷蓄積容量Ｃとによって電荷蓄積部ＣＳを構成することにより、フローティングディフュージョンＦＤのみで電荷蓄積部ＣＳを構成した場合よりも、より多くの電荷を保持（蓄積）することができる構成にしている。

また、図３に示した構成の画素回路３２１では、ドレインゲートトランジスタＧＤを備える構成の一例を示したが、光電変換素子ＰＤに蓄積されている（残っている）電荷を破棄する必要がない場合には、距離画像センサ３２に配置される画素に、ドレインゲートトランジスタＧＤを備えない構成であってもよい。

次に、距離画像撮像装置１における画素回路３２１の駆動（制御）方法（タイミング）について説明する。図４は、本発明の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）の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。図４には、距離画像センサ３２に１フレーム分の画素信号を出力させる際の画素回路３２１の駆動信号のタイミングとともに、光源部２が被写体Ｓに照射する光パルスＰＯのタイミングを示している。

最初に、受光した光の光量（受光量）に応じて光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに振り分ける電荷蓄積期間における画素回路３２１の駆動（制御）について説明する。電荷蓄積期間では、光源部２によって光パルスＰＯを被写体Ｓに照射する。そして、光パルスＰＯを照射したタイミングに同期して画素回路３２１を駆動することにより、受光した背景光および反射光ＲＬに応じた電荷を、それぞれの電荷蓄積部ＣＳに振り分ける。画素駆動回路３２６は、受光画素部３２０内に配置された全ての画素回路３２１を同時に駆動する、いわゆる、グローバルシャッター駆動によって、全ての画素回路３２１に備えたそれぞれの電荷蓄積部ＣＳに電荷を振り分けて蓄積させる。なお、光源装置２１がパルス状のレーザー光を発光する時間、つまり、光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗは、例えば、１０ｎｓなど、予め定めた非常に短い時間である。その理由は、パルス変調方式による距離の測定では、測定することができる最大の距離（以下、「最大測定距離」という）が、光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗによって決められるからである。上述した光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗが１０ｎｓである場合、最大測定距離は１．５ｍになる。また、単純に光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗを広くする、つまり、光源装置２１におけるレーザー光の発光時間を長くすると、光電変換素子ＰＤがより多くの反射光ＲＬを受光することができるが、測定する被写体Ｓとの距離の分解能が低下する。他方、光パルスＰＯのパルス幅Ｔｗが短いと、光電変換素子ＰＤが光電変換によって発生させる電荷の電荷量も少なくなる。このため、距離画像撮像装置１では、電荷蓄積期間においてそれぞれの電荷蓄積部ＣＳに十分な量の電荷が蓄積されるように、光パルスＰＯの照射および電荷の振り分けを複数回行う。
ここで、垂直走査回路３２３及び画素駆動回路３２６の各々が画素回路３２１を駆動（制御）する構成として説明する。以下の説明において、制御回路３２２は、画素駆動回路３２６に対して、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤの各々を生成するクロック信号ＣＫ１、ＣＫ２、ＣＫ３、ＣＫＲＳＴＤをそれぞれ出力する。また、制御回路３２２は、垂直走査回路３２３に対して、選択駆動信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＥＬ３、リセット信号ＲＳＴ１、ＲＳＴ２、ＲＳＴ３の各々を生成するクロック信号をそれぞれ出力する。

図４に示したタイミングチャートの電荷蓄積期間には、光パルスＰＯの照射および全ての画素回路３２１における電荷の振り分けを複数回行う場合の画素回路３２１の駆動タイミングを示している。なお、図４に示したタイミングチャートの電荷蓄積期間における光パルスＰＯは、“Ｈ（Ｈｉｇｈ）”レベルのときに光パルスＰＯが照射（光源装置２１がレーザー光を発光）し、“Ｌ（Ｌｏｗ）”レベルのときに光パルスＰＯの照射が停止（光源装置２１が消灯）されるものとして説明する。また、図４に示したタイミングチャートは、全ての画素回路３２１がリセットされている、つまり、光電変換素子ＰＤおよび電荷蓄積部ＣＳに電荷が蓄積されていない状態から始まるものとして説明する。

以下の説明において、時刻ｔＡ１からｔＡ５が電荷の振り分けを行なう蓄積周期であり、電荷蓄積期間に複数の蓄積周期が繰返される。また、例えば、時刻ｔＡ１、ｔＡ２、ｔＡ３、ｔＡ４の間の時間幅、すなわち光パルスＰＯ、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３それぞれのパルス幅は、同一のＴｗである。

電荷蓄積期間では、まず、画素駆動回路３２６は、光源部２が光パルスＰＯを照射するパルス幅Ｔｗと同じ時間だけ前の時刻ｔＡ１から、光電変換素子ＰＤが光電変換して発生させた、光パルスＰＯが照射される前の背景光に応じた電荷を、読み出しゲートトランジスタＧ１を介して電荷蓄積部ＣＳ１に転送して蓄積させる。

その後、画素駆動回路３２６は、光源部２が光パルスＰＯを照射するタイミングと同じ時刻ｔＡ２から、光電変換素子ＰＤが現在光電変換した光に応じて発生させた電荷を、読み出しゲートトランジスタＧ２を介して電荷蓄積部ＣＳ２に転送して蓄積させる。ここで、電荷蓄積部ＣＳ２に蓄積される電荷は、光パルスＰＯを照射しているパルス幅Ｔｗの時間内に被写体Ｓによって反射されてきた反射光ＲＬに応じた電荷である。この電荷には、背景光に応じた電荷に加えて、被写体Ｓまでの距離（絶対距離）に比例した少ない遅れ時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷が含まれている。より具体的には、例えば、被写体Ｓが近い位置に存在する場合には、照射した光パルスＰＯが短い時間で被写体Ｓによって反射されて反射光ＲＬとして戻ってくるため、電荷蓄積部ＣＳ２には、近い位置に存在する被写体Ｓが反射した反射光ＲＬに応じた電荷がより多く含まれている。

その後、画素駆動回路３２６は、光源部２が光パルスＰＯの照射を停止するタイミングと同じ時刻ｔＡ３から、光電変換素子ＰＤが現在光電変換した光に応じて発生させた電荷を、読み出しゲートトランジスタＧ３を介して電荷蓄積部ＣＳ３に転送して蓄積させる。ここで、電荷蓄積部ＣＳ３に蓄積される電荷は、光パルスＰＯを照射しているパルス幅Ｔｗの時間外に被写体Ｓによって反射されてきた反射光ＲＬに応じた電荷である。この電荷には、背景光に応じた電荷に加えて、被写体Ｓまでの距離（絶対距離）に比例した多くの遅れ時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷が含まれている。より具体的には、例えば、被写体Ｓが遠い位置に存在する場合には、照射した光パルスＰＯがより長い時間を要して被写体Ｓによって反射されて反射光ＲＬとして戻ってくるため、電荷蓄積部ＣＳ３には、遠い位置に存在する被写体Ｓが反射した反射光ＲＬに応じた電荷がより多く含まれている。

その後、画素駆動回路３２６は、光源部２が光パルスＰＯを照射するパルス幅Ｔｗと同じ時間だけ経過した時刻ｔＡ４から、光電変換素子ＰＤが現在光電変換した光に応じて発生させた電荷、つまり、被写体Ｓとの間の距離の測定に用いない電荷を、ドレインゲートトランジスタＧＤを介して破棄させる。言い換えれば、光電変換素子ＰＤがリセットさせる。

その後、画素駆動回路３２６は、光源部２が次に光パルスＰＯを照射するパルス幅Ｔｗと同じ時間だけ前の時刻ｔＡ５において、光電変換素子ＰＤのリセットを解除する。そして、画素駆動回路３２６は、時刻ｔＡ１からのタイミングと同様に、光電変換素子ＰＤが次に光電変換して発生させた電荷、つまり、次に光パルスＰＯが照射される前の背景光に応じた電荷を、読み出しゲートトランジスタＧ１を介して電荷蓄積部ＣＳ１に転送して蓄積させる。

以降、画素駆動回路３２６は、時刻ｔＡ１～時刻ｔＡ５までと同様の画素回路３２１の駆動（以下、「電荷振り分け駆動」という）を繰り返す。これにより、電荷蓄積期間では、全ての画素回路３２１に備えたそれぞれの電荷蓄積部ＣＳに、電荷振り分け駆動を繰り返した分の電荷量が蓄積されて保持される。なお、電荷蓄積期間において電荷振り分け駆動を繰り返す最大の回数は、距離画像センサ３２が、１フレーム分の画素信号を出力する（取得する）周期によって決まる。より具体的には、距離画像センサ３２が、１フレーム分の画素信号を取得する時間から、画素信号読み出し期間を差し引いた時間を、光源装置２１がパルス状のレーザー光を発光する時間、つまり、光パルスＰＯのパルス周期時間Ｔｏで除算した商の回数である。なお、距離画像センサ３２では、電荷振り分け駆動の回数が多いほど、それぞれの電荷蓄積部ＣＳに蓄積（積算）される電荷量が多くなり、高感度となる。これにより、距離画像センサ３２では、測定する被写体Ｓとの距離の分解能を高めることができる。

続いて、電荷蓄積期間が終了した後に、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに備えたそれぞれの電荷蓄積部ＣＳに振り分けられた電荷量に応じた電圧信号を、受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１の行ごとに順次出力させる画素信号読み出し期間における画素回路３２１の駆動（制御）について説明する。画素信号読み出し期間では、受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を行ごとに駆動する、いわゆる、ローリング駆動によって、対応する行に配置された画素回路３２１に備えた電荷蓄積部ＣＳに蓄積（積算）されて保持されている電荷量に応じた電圧信号を、行順次で画素信号処理回路３２５に出力させる。

なお、上述したように、距離画像センサ３２においては、それぞれの画素回路３２１が出力した電圧信号に対して、画素信号処理回路３２５が、ノイズ抑圧処理などの予め定めた信号処理を行う。ここで、画素信号処理回路３２５がノイズ抑圧処理として行う相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理は、電荷蓄積部ＣＳに蓄積（積算）されて保持されている電荷量に応じた電圧信号（以下、「距離画素電圧信号ＰＳ」という）と、電荷蓄積部ＣＳがリセットされている状態（リセット状態）の電荷量に応じた電圧信号（以下、「リセット電圧信号ＰＲ」という）との差分をとる処理である。このため、画素信号読み出し期間では、それぞれの画素回路３２１に備えたそれぞれの電荷蓄積部ＣＳに対応する距離画素電圧信号ＰＳとリセット電圧信号ＰＲとのそれぞれの電圧信号を、行順次で画素信号処理回路３２５に出力させる。

図４に示したタイミングチャートの画素信号読み出し期間には、受光画素部３２０の垂直方向（行の配列方向）にｙ行（ｙは１以上の整数）、水平方向（列の配列方向）にｘ列（ｘは１以上の整数）の複数の画素回路３２１が配置されている場合において、受光画素部３２０のｉ行目（１≦ｉ≦ｙ）に配置されたそれぞれの画素回路３２１（ｉ）から、距離画素電圧信号ＰＳ（ｉ）とリセット電圧信号ＰＲ（ｉ）とのそれぞれの電圧信号を出力させる場合の画素回路３２１の駆動タイミングを示している。なお、図４に示したタイミングチャートでは、それぞれの画素回路３２１（ｉ）に備えた電荷蓄積部ＣＳ１（ｉ）、電荷蓄積部ＣＳ２（ｉ）、電荷蓄積部ＣＳ３（ｉ）の順番に、それぞれの電圧信号を出力させている。

画素信号読み出し期間では、まず、時刻ｔＲ１～時刻ｔＲ２の期間において、垂直走査回路３２３は、距離画素電圧信号ＰＳ１（ｉ）を、出力端子Ｏ１（ｉ）から垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。これにより、画素信号処理回路３２５は、垂直信号線を介して画素信号読み出し部ＲＵ１（ｉ）から出力された距離画素電圧信号ＰＳ１（ｉ）を、一旦保持する。
そして、時刻ｔＲ２～時刻ｔＲ３の期間において、垂直走査回路３２３は、リセット信号ＲＳＴ１（ｉ）を供給して、画素回路３２１（ｉ）に備えた電荷蓄積部ＣＳ１（ｉ）の電荷を放電させ、リセットを行う。

その後、時刻ｔＲ３～時刻ｔＲ４の期間において、垂直走査回路３２３は、リセット電圧信号ＰＲ１（ｉ）を、出力端子Ｏ１（ｉ）から垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。これにより、画素信号処理回路３２５は、一旦保持している距離画素電圧信号ＰＳ１（ｉ）と、垂直信号線を介して画素信号読み出し部ＲＵ１（ｉ）から出力されたリセット電圧信号ＰＲ１（ｉ）との差分をとる、すなわち、電荷蓄積部ＣＳ１（ｉ）に蓄積（積算）されて保持されている電荷量に応じた電圧信号に含まれるノイズを抑圧する。

その後、時刻ｔＲ４～時刻ｔＲ７の期間において、垂直走査回路３２３は、時刻ｔＲ１～時刻ｔＲ４の期間と同様に、距離画素電圧信号ＰＳ２（ｉ）とリセット電圧信号ＰＲ２（ｉ）とを、出力端子Ｏ２（ｉ）から垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。さらに、時刻ｔＲ７～時刻ｔＲ１０の期間においても、垂直走査回路３２３は、時刻ｔＲ１～時刻ｔＲ４の期間と同様に、距離画素電圧信号ＰＳ３（ｉ）とリセット電圧信号ＰＲ３（ｉ）とを、出力端子Ｏ３（ｉ）から垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。

以降、垂直走査回路３２３は、時刻ｔＲ１～時刻ｔＲ１０までと同様の画素回路３２１の駆動（以下、「画素信号読み出し駆動」という）を順次、受光画素部３２０の他の行に配置されたそれぞれの画素回路３２１（例えば、ｉ＋１行目に配置されたそれぞれの画素回路３２１）に対して行って、受光画素部３２０内に配置された全ての画素回路３２１から、それぞれの電圧信号を順次出力させる。

このような駆動（制御）方法（タイミング）によって、画素駆動回路３２６は、受光画素部３２０内に配置されたそれぞれの画素回路３２１において光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷のそれぞれの画素信号読み出し部ＲＵへの振り分けを複数回行う。
また、垂直走査回路３２３は、画素信号読み出し部ＲＵに備えた電荷蓄積部ＣＳに蓄積（積算）された電荷量に応じた電圧信号を順次、垂直信号線を介して画素信号処理回路３２５に出力させる。

なお、ＡＤ変換回路３２９は、ノイズを抑圧したそれぞれの電圧信号に対してＡ／Ｄ変換処理を行ごとに行う。そして、水平走査回路３２４が、ＡＤ変換回路３２９がＡ／Ｄ変換処理を行った後のそれぞれの行の電圧信号を、受光画素部３２０の列の順番に水平信号線を経由して順次出力させることによって、距離画像センサ３２は、１フレーム分の全ての画素回路３２１の画素信号を外部に出力する。これにより、距離画像撮像装置１では、１フレーム分の画素信号が、いわゆる、ラスター順に、距離算出部４２に出力される。

なお、図４に示した画素回路３２１の駆動（制御）タイミングからもわかるように、１フレーム分の画素信号のそれぞれには、対応する画素回路３２１に備えた３つの画素信号読み出し部ＲＵ（電荷蓄積部ＣＳ）のそれぞれに対応する３つの電圧信号が含まれている。距離算出部４２は、距離画像センサ３２から出力された１フレーム分の画素信号に基づいて、被写体Ｓとの間の距離を、それぞれの画素信号ごと、つまり、それぞれの画素回路３２１ごとに演算する。

ここで、距離算出部４２における距離画像撮像装置１と被写体Ｓとの間の距離の演算方法について説明する。ここでは、画素信号読み出し部ＲＵ１の電荷蓄積部ＣＳ１に振り分けられた光パルスＰＯが照射される前の背景光に応じた電荷の電荷量を電荷量Ｑ１とする。また、画素信号読み出し部ＲＵ２の電荷蓄積部ＣＳ２に振り分けられた背景光と少ない遅れ時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷の電荷量を電荷量Ｑ２とする。また、画素信号読み出し部ＲＵ３の電荷蓄積部ＣＳ３に振り分けられた背景光と多くの遅れ時間で入射してきた反射光ＲＬに応じた電荷の電荷量を電荷量Ｑ３とする。距離算出部４２は、それぞれの画素回路３２１ごとの被写体Ｓとの間の距離Ｄを、下式（１）によって求める。

Ｄ＝（Ｑ３－Ｑ１）／（Ｑ２＋Ｑ３－２Ｑ１）×Ｄｍ ・・・（１）

上式（１）において、Ｄｍは、光パルスＰＯの照射によって測定することができる最大の距離（最大測定距離）である。ここで、最大測定距離Ｄｍは、下式（２）によって表される。

Ｄｍ＝（ｃ／２）Ｔｗ ・・・（２）

上式（２）において、ｃは光速、Ｔｗは光パルスＰＯのパルス幅である。

上述したように、距離画像撮像装置１は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０内に配置されたそれぞれの画素回路３２１ごとに、自身と被写体Ｓとの間の距離Ｄを求める。

なお、上述したように、距離画像センサ３２に格子状に配置される画素回路の構成は、図３に示したような、３つの画素信号読み出し部ＲＵ１、ＲＵ２及びＲＵ３を備えた構成に限定されるものではなく、１つの光電変換素子ＰＤと、光電変換素子ＰＤが発生して蓄積した電荷を振り分ける２つ以上の画素信号読み出し部ＲＵを備えた構成の画素回路３２１であればよい。この場合、つまり、画素信号読み出し部ＲＵを備える数が異なる構成の画素が配置された距離画像センサにおいても、画素の駆動（制御）方法（タイミング）は、図４に示した距離画像撮像装置１における画素回路３２１の駆動（制御）方法（タイミング）と同様に考えることによって、容易に実現することができる。より具体的には、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに備えた読み出しゲートトランジスタＧやドレインゲートトランジスタＧＤに入力する駆動信号の位相が互いに重ならないように位相関係を維持した周期で、画素に対する電荷振り分け駆動を繰り返すことによって、距離画像センサ３２と同様に、それぞれの画素信号読み出し部ＲＵに備えた電荷蓄積部ＣＳに、対応する光に応じた電荷が蓄積（積算）させることができる。そして、画素信号読み出し駆動によって全ての画素からそれぞれの電圧信号を順次出力させることによって、距離画像センサ３２と同様に、１フレーム分の画素信号を距離画像センサの外部に出力することができる。これにより、距離算出部４２は、画素信号読み出し部ＲＵを備える数が異なる構成の画素が配置された距離画像センサから出力された１フレーム分の画素信号に基づいて、同様に、距離画像撮像装置１と被写体Ｓとの間の距離Ｄをそれぞれの画素信号ごと（それぞれの画素ごと）に求めることができる。

通常、距離画像センサは対象物との距離を正確に測定するため、受光画素部３２０における全ての画素回路３２１は、グローバルシャッター方式に対応して、蓄積周期内で同一のタイミングで駆動させている。すなわち、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤの各々は、格子状の画素回路３２１の配列において、画素回路３２１の列の全てに、それぞれ同一のタイミングで供給される。

上記図２において、画素回路３２１の列毎に、４個のタイミング調整回路３２６Ｃ及びドライバ回路３２６Ｄの各々が蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤのそれぞれを、上記列における各画素回路３２１に供給している。

そして、上記蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２及びＴＸ３の各々により、図３に示す読出しゲートトランジスタＧ１、Ｇ２、Ｇ３それぞれが制御され、蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに電荷がフレーム周期内の蓄電周期毎に蓄積される。
垂直走査回路３２３は、蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の各々に蓄積された電荷の電荷量に対応した電圧を、ソースフォロアゲートトランジスタＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３から、画素信号処理回路３２５に出力させる。
垂直走査回路３２３は、選択駆動信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２及びＳＥＬ３の各々を出力することにより、選択ゲートトランジスタＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３それぞれを制御する。これにより、選択ゲートトランジスタＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３の各々は、蓄積部ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３に蓄積された電荷量に対応した電圧を、出力端子Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３から距離画素電圧信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３（アナログ電圧であることを明確化するため、以下、入力電圧ＶＡ（ＣＳ１）、ＶＡ（ＣＳ２）、ＶＡ（ＣＳ３）と示す）として、画素信号処理回路３２５に出力する。

図５は、本発明の実施形態における画素信号処理回路から供給される入力電圧をＡＤ変換するＡＤ変換回路の構成例を示す概念図である。
ＡＤ変換回路３２９は、格子状に配列された画素回路３２１における列ｊ毎に、列ＡＤ変換部３２９ｊを有している。垂直信号線３３０（図２）は、３本の垂直信号線からなる。例えば、格子状に配列された画素回路３２１の列ｊに対応する垂直信号線３３０ｊは、垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ１）、３３０ｊ（ＣＳ２）及び３３０ｊ（ＣＳ３）の各々を有している。
列ＡＤ変換部３２９ｊは、列ｊにおける出力端子Ｏ１、Ｏ２及びＯ３の各々に対応して設けられ、垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ１）、３３０ｊ（ＣＳ２）、３３０ｊ（ＣＳ３）のそれぞれを介して接続された列ＡＤ変換回路３２９ｊ（ＣＳ１）、３２９ｊ（ＣＳ２）、３２９ｊ（ＣＳ３）を備えている。
列ＡＤ変換回路３２９ｊ（ＣＳ１）、３２９ｊ（ＣＳ２）及び３２９ｊ（ＣＳ３）の各々には、垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ１）、３３０ｊ（ＣＳ２）、３３０ｊ（ＣＳ３）を介して、画素信号処理回路３２５から供給される信号処理後の電荷蓄積部ＣＳ１に蓄積された電荷量に応じたアナログ電圧がそれぞれ入力電圧ＶＡ（ＣＳ１）、ＶＡ（ＣＳ２）、ＶＡ（ＣＳ３）として供給される。垂直信号線３３０ｊ（ＣＳ１）、３３０ｊ（ＣＳ２）及び３３０ｊ（ＣＳ３）の各々は、それぞれ図３の画素回路３２１における出力端子Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３に接続されている。
そして、列ＡＤ変換回路３２９ｊ（ＣＳ１）、３２９ｊ（ＣＳ２）及び３２９ｊ（ＣＳ３）の各々は、それぞれ入力電圧ＶＡ（ＣＳ１）、ＶＡ（ＣＳ２）、ＶＡ（ＣＳ３）を、ＡＤ変換により得られたデジタル値の変換電圧ＶＤ（ＣＳ１）、ＶＤ（ＣＳ２）、ＶＤ（ＣＳ３）を、それぞれ補正して、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の画素信号として出力する。

また、本実施形態において、被写体Ｓと距離画像センサ３２との距離を測定する際、測定モードとして通常モード及び詳細測定モードのいずれかにより行う。
通常モードにおいて、測定したい被写体Ｓまでの距離Ｄが近距離の範囲に位置しているか、あるいは遠距離の範囲に位置しているかの判定を行う。
そして、距離画像センサ３２の最大測定距離を２分割することにより、２つのサブ測定範囲を生成して、被写体Ｓとの距離が小さい方のサブ測定範囲を近距離範囲とし、被写体Ｓとの距離が大きい方のサブ測定範囲を遠距離範囲とする（後述する図９（ａ））。
上述した詳細測定モードは、近距離モードと遠距離モードとの２つがある。近距離モードは上記近距離範囲における被写体Ｓとの距離Ｄを測定する詳細測定モードである。また、遠距離モードは上記遠距離範囲における被写体Ｓとの距離Ｄを測定する詳細測定モードである。

図６は、本実施形態による距離画像処理部４における距離算出部４２の構成例を示すブロック図である。
距離算出部４２は、、電荷量判定部４２０、距離算出部４２１、距離判定部４２２、モード設定部４２３、測定可否部４２４及びモードテーブル４２５の各々を備えている。
電荷量判定部４２０は、測定モードが近距離モードの場合、画素回路３２１毎に、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）を出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）と比較し、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）を超えているか否かの判定を行う。ここで、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）を超えている場合、電荷量Ｑ２が電荷量Ｑ１に加えて反射光ＲＬにより生成される電荷量が含まれている、すなわち電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定可能であることを示している。一方、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）と同一、または以下である場合、電荷量Ｑ２が電荷量Ｑ１に加えて反射光ＲＬにより生成される電荷量を含んでいない、すなわち電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定不可能であることを示している。この出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）以下である場合は、被写体Ｓが近距離のサブ測定範囲である近距離範囲ではなく、遠距離のサブ測定範囲である遠距離範囲に位置している。

一方、電荷量判定部４２０は、測定モードが遠距離モードの場合、画素回路３２１毎に、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）と比較し、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を超えているか否かの判定を行う。ここで、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）以下の場合、電荷量Ｑ３が電荷量Ｑ１に加えて反射光ＲＬにより生成される電荷量が含まれている、すなわち電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定可能であることを示している。一方、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を超えている場合、電荷量Ｑ１が背景光による電荷量に加えて反射光ＲＬにより生成される電荷量を含んでいる、すなわち電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定不可能であることを示している。この出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を超えている場合は、被写体Ｓが遠距離のサブ測定範囲でなく、近距離のサブ測定範囲である近距離範囲に位置している。

そして、上述した判定を行った後、電荷量判定部４２０は、電荷量の判定結果が距離の測定が可能である場合、距離算出部４２１に対して距離の算出を行う制御を行う。
一方、電荷量判定部４２０は、電荷量の判定結果が距離の測定が可能でない場合、距離算出部４２１に対して距離の算出を行わず、予め設定した数値を計算結果とする制御情報を出力する。このとき、例えば、距離算出部４２１は、計算結果として、近距離モードの場合に最大距離の数値を出力し、遠距離モードの場合に最小数値を出力する
また、電荷量判定部４２０は、測定モードが通常モードである場合には電荷量の判定処理を行わず、距離算出部４２１に対して所定の計算処理を行わせる制御情報を出力する。

距離算出部４２１は、すでに距離算出部４２の距離算出処理の説明で述べた、画素回路３２１ごとの被写体Ｓとの間の距離Ｄを、通常モードの場合、上式（１）によって求める。
また、距離算出部４２１は、電荷量判定部４２０から計算を行わない制御が行われた場合、対応する出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）を用いた計算を行わず、予め設定した数値を計算結果として出力する。

距離判定部４２２は、例えば、距離算出部４２１が算出した、注目領域における画素の距離Ｄが、近距離範囲及び遠距離範囲のいずれに含まれているかの判定を行う。上記注目領域は、撮像される距離画像において詳細に撮像したい領域（距離測定対象）を示している。
本実施形態においては、距離画像撮像装置１から、距離画像撮像装置１が測定可能とする最大測定距離（Ｄｍ）までの範囲である距離範囲を、同一幅の複数のサブ測定範囲に分割している。例えば、距離範囲が０ｍから４ｍまでの場合、距離範囲を２つのサブ測定範囲、すなわち０ｍを超えて２ｍ未満の近距離範囲及び２ｍ以上で４ｍ未満の遠距離範囲に２分割している。本実施形態においては、距離範囲を２分割としているが、３分割以上として構成してもよい。
サブ測定範囲に対応して、光パルスＰＯ、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３それぞれのパルス幅Ｔｓｗが設定される。

すなわち、上記（２）式により、分割数をｎとした場合、各サブ測定範囲の幅の距離Ｄｓｍは、Ｄｍ／ｎの距離となり、パルス幅Ｔｓｗは、（Ｄｍ／ｎ）×（２／ｃ）となる。
そして、距離判定部４２２は、注目領域における画素の距離Ｄがいずれのサブ測定範囲に含まれているか、例えば、近距離範囲及び遠距離範囲のいずれに含まれているかの判定を行い、判定結果の測定範囲情報をモード設定部４２３に対して出力する。
また、距離判定部４２２は、距離Ｄが不明の場合、最大測定距離Ｄｍに対応した距離範囲にであることを示す測定範囲情報を、モード設定部４２３に対して出力する。

このため、距離算出部４２１は、近距離モードの場合、以下の式（３）、遠距離モードの場合、以下の式（４）により距離Ｄを求める。以下の式（３）、（４）において、Ｄｓｍはサブ測定範囲の幅における最大測定距離を示している。この最大測定距離Ｄｓｍは式（５）により求める。Ｔｓｗは詳細測定モードにおける光パルスＰＯのパルス幅である。
Ｄ＝（Ｑ３－Ｑ１）／（Ｑ２＋Ｑ３－２Ｑ１）×Ｄｓｍ …（３）
Ｄ＝Ｄｓｍ＋（Ｑ３－Ｑ１）／（Ｑ２＋Ｑ３－２Ｑ１）×Ｄｓｍ …（４）
Ｄｓｍ＝（ｃ／２）Ｔｓｗ …（５）

モード設定部４２３は、距離判定部４２２から供給される測定範囲情報から、測定モードを通常モードと詳細測定モードとのいずれとするかの判定を行う。
ここで、本実施形態においては、測定モードとして、上述した通常モードと詳細測定モードとが設けられている。
モード設定部４２３は、最大測定距離Ｄｍに対応した測定範囲の測定であることを示す測定範囲情報が距離判定部４２２から供給された場合、モードテーブル４２５から通常モードのモード設定値を読み出す。

一方、モード設定部４２３は、通常モードにおいて計測された距離に対応したサブ測定範囲におけるモード設定が行うことを示す測定範囲情報が距離判定部４２２から供給された場合、このサブ測定範囲に対応するモード設定値を、モードテーブル４２５から読み出す。
モード設定値は、上述したパルス幅Ｔｗと、光パルスＰＯの位相（出力タイミング）との各々の組合せである。また、モード設定値は、距離範囲における通常モードと、各サブ測定範囲における詳細測定モードの各々とに対応して、モードテーブル４２５に設定されている。
測定可否部４２４は、注目領域における画素の距離が現在の詳細測定モードにより、すなわち近距離モードの場合に近距離範囲に含まれているか否か、また遠距離モードの場合に遠距離範囲に含まれているか否かの判定を行う。

図７は、本実施形態の電荷蓄積期間における通常モード、近距離モード及び遠距離モードの各々における光パルスＰＯの位相を説明するタイミングチャートである。
図７（ａ）は、通常モードにおけるモード設定値のパルス幅Ｔｗと光パルスＰＯの位相とを示している。図７（ｂ）は、近距離モードにおけるモード設定値のパルス幅Ｔｓｗと光パルスＰＯの位相とを示している。図７（ｃ）は、遠距離モードにおけるモード設定値のパルス幅Ｔｓｗと光パルスＰＯの位相とを示している。

図７（ａ）は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を、通常モードにおいて駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。通常モードにおける各駆動信号のパルス幅Ｔｗは、Ｄｍ×（２／ｃ）に設定されている。また、光パルスＰＯの位相は、蓄積駆動信号ＴＸ２と同一である。図７（ａ）は、距離画像センサ３２において、通常モードにおける１フレーム分の画素信号を出力させる際の画素回路３２１の駆動信号のタイミングとともに、光源部２が被写体Ｓに照射する光パルスＰＯのタイミングを示している。
時刻ｔＡ１の直前まで、リセット駆動信号ＲＳＴＤが画素回路３２１に対して供給されている。時刻ｔＡ１において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ１により、背景光により光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ１に振分ける。時刻ｔＡ２において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ２により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ２に振分ける。時刻ｔＡ３において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ３により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ３に振分ける。時刻ｔＡ４において、リセット駆動信号ＲＳＴＤが供給されることにより、光電変換素子ＰＤが生成する電荷が消去（リセット）される。

図７（ｂ）は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を、近距離モードにおいて駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。近距離モードにおける各駆動信号のパルス幅Ｔｓｗは、（Ｄｓｍ）×（２／ｃ）、Ｄｍ／ｃに設定されている。ここで、ＤｓｍがＤｍ／ｎ、ｎが分割数であり、例えばＤｍが４ｍであり分割数ｎが２の場合、Ｄｓｍは近距離範囲及び遠距離範囲の各々が２ｍとなる。また、パルス幅Ｔｓｗは、距離範囲を近距離範囲及び遠距離範囲のサブ測定範囲に２分割したため、パルス幅Ｔｗの１／２とされている。光パルスＰＯの位相は、蓄積駆動信号ＴＸ２と同一である。図７（ｂ）は、距離画像センサ３２において、近距離モードにおける１フレーム分の画素信号を出力させる際の画素回路３２１の駆動信号のタイミングとともに、光源部２が被写体Ｓに照射する光パルスＰＯのタイミングを示している。ここで、光パルスＰＯの位相を蓄積駆動信号ＴＸ２と等しくしたのは、近距離モードにおけるサブ測定範囲（近距離範囲）が０（ｍ）＜Ｌ＜２（ｍ）のためである。

時刻ｔＢ１の直前まで、リセット駆動信号ＲＳＴＤが画素回路３２１に対して供給されている。時刻ｔＢ１において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ１により、背景光により光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ１に振分ける。時刻ｔＢ２において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ２により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ２に振分ける。時刻ｔＢ３において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ３により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ３に振分ける。また、時刻ｔＢ４において、リセット駆動信号ＲＳＴＤが供給されることにより、光電変換素子ＰＤが生成する電荷が消去される。上述した処理により、画素回路３２１に対して２ｍ未満の距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬが蓄積駆動信号ＴＸ２及びＴＸ３の各々により、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに電荷が振分けられて蓄積され、距離画像処理部４が式（３）により画素回路３２１と被写体Ｓとの距離Ｄを求める。

図７（ｃ）は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を、遠距離モードにおいて駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。遠距離モードにおける各駆動信号のパルス幅Ｔｓｗは、近距離モードと同様に、Ｄｓｍ／ｃに設定されている。また、光パルスＰＯの位相は、蓄積駆動信号ＴＸ１と同一である。
ここで、光パルスＰＯの位相を蓄積駆動信号ＴＸ２でなく、蓄積駆動信号ＴＸ１と等しくしたのは、遠距離モードにおけるサブ測定範囲Ｌ（遠距離範囲）が２（ｍ）≦Ｌ＜４（ｍ）のためである。このため、２ｍの距離を光が往復する４ｍ（＝Ｄｍ）／ｃの時間分より前のタイミング、すなわち電荷を振分ける蓄積駆動信号ＴＸ２のタイミングにおいて、２ｍ以上の距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬが入射されるように、距離画像処理部４が蓄積駆動信号ＴＸ１のタイミングで光パルスＰＯを光源部２に照射させる。

そして、図７（ｂ）の近距離モードの場合と同様に、時刻ｔＢ１の直前まで、リセット駆動信号ＲＳＴＤが画素回路３２１に対して供給されている。時刻ｔＢ１において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ１により、背景光により光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ１に振分ける。時刻ｔＢ２において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ２により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ２に振分ける。時刻ｔＢ３において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ３により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ３に振分ける。上述した処理により、画素回路３２１に対して２ｍ以上の距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬが蓄積駆動信号ＴＸ２及びＴＸ３の各々により、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに電荷が振分けられて蓄積され、距離画像処理部４が式（４）により画素回路３２１と被写体Ｓとの距離Ｄを求める。

以下、図８を参照して、本実施形態における距離画像処理部４の距離測定の処理を説明する。図８は、本実施形態における距離画像撮像装置１による距離測定の処理の動作例を示すフローチャートである。以下の距離測定は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０における全ての画素回路３２１の画素信号（撮像画像のフレーム毎）について行われる。
ステップＳＡ１：モード設定部４２３は、距離測定を行う測定モードを初期設定し、通常モードにおけるパルス幅Ｔｗと位相とをモードテーブル４２５から読出す。そして、モード設定部４２３は、読み出したパルス幅Ｔｗ及び位相をタイミング制御部４１に対して出力する。これにより、タイミング制御部４１は、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤの各々を距離画像センサ３２に供給し、光源装置２１に光パルスＰＯを出射する駆動信号を出力する（図７（ａ）に示した波形）。

距離算出部４２１には、電荷量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に対応する出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の画素信号が距離画像センサ３２から供給される。
距離算出部４２１は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の各々を、電荷量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３それぞれとして、式（１）に代入し、距離画像センサ３２から被写体Ｓまでの距離を算出する（距離計測）。

ステップＳＡ２：ユーザは、例えば、距離画像撮像装置１に対して、距離画像において詳細に撮像したい領域である注目領域（距離測定対象）の情報を、不図示の入力手段を用いて入力する。
また、距離画像内における上記注目領域の情報を、予め距離画像撮像装置１に対して設定しておき、距離画像において設定された注目領域を枠画像で囲む構成としてもよい。この場合、ユーザは、自身が詳細に距離を計測する対象を、上記枠画像に入るように距離画像撮像装置１の撮像方向を調整する。

ステップＳＡ３：距離判定部４２２は、入力される上記注目領域の画素の距離と、近距離モード及び遠距離モードの各々のサブ測定範囲とを比較する。ここで、距離判定部４２２は、例えば、注目領域の画素の距離が、近距離モードの詳細サブ測定範囲に含まれているか否かの判定を行う。
このとき、距離判定部４２２は、注目領域の画素の距離が近距離モードのサブ測定範囲である近距離範囲に含まれている場合、処理をステップＳＡ４へ進める。
一方、距離判定部４２２は、注目領域の画素の距離が近距離モードの近距離範囲に含まれていない場合（遠距離モードのサブ測定範囲である遠距離範囲に含まれている場合）、処理をステップＳＡ８へ進める。

ステップＳＡ４：モード設定部４２３は、距離測定を行う測定モードを通常モードから、詳細測定モードの近距離モードに変更するため、近距離モードにおけるパルス幅Ｔｓｗと位相とをモードテーブル４２５から読出す。そして、モード設定部４２３は、読み出したパルス幅Ｔｓｗ及び位相をタイミング制御部４１に対して出力する。これにより、タイミング制御部４１は、供給されるパルス幅Ｔｓｗ及び位相に対応した蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤの各々を距離画像センサ３２に供給し、光源装置２１に光パルスＰＯを出射する駆動信号を出力する（図７（ｂ）に示した波形）。

ステップＳＡ５：距離画像センサ３２は、近距離モードにおいて、１フレーム分の振分け回数が終了した後、電荷量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の各々に対応する出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の画素信号を、距離画像処理部４に対して出力する。
これにより、距離算出部４２１は、近距離モードで取得された電荷量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に対応する出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）を入力する。

ステップＳＡ６：電荷量判定部４２０は、現在の測定モードが近距離モードであるため、画素回路３２１毎の出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）を出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）と比較し、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）を超えているか否かを判定する。
そして、電荷量判定部４２０は、電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定可能である場合、距離算出部４２１に対して距離の算出を行わせる制御情報を出力する。
距離算出部４２１は、距離の算出を行わせる制御情報が入力された場合、入力される電荷量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の各々を式（３）に代入して、算出した距離Ｄを出力する（近距離モードによる距離計測）。

一方、電荷量判定部４２０は、電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定不可能である場合、距離算出部４２１に対して、所定の数値（範囲外値）を算出結果とする制御情報を出力する。
距離算出部４２１は、入力される電荷量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の各々を用いた距離Ｄの算出を行わず、予め設定した数値を算出結果として出力する。
撮像画像の全ての画素に対して、電荷量判定部４２０は電荷量Ｑ１及びＱ２の比較を行い、距離算出部４２１は比較結果に対応した距離Ｄの算出を行う。

ステップＳＡ７：測定可否部４２４は、注目領域における画素の距離Ｄが、近距離モードにおける近距離範囲内で測定可能であるか否か、すなわち距離Ｄが範囲外値であるか否かの判定を行う。
このとき、測定可否部４２４は、距離Ｄが範囲外値で無い場合、注目領域の被写体Ｓが近距離範囲内の距離に含まれており、近距離モードにより測定が可能であるため、処理をステップＳＡ５へ進める。
一方、測定可否部４２４は、距離Ｄが範囲外値である場合、注目領域の被写体Ｓが近距離範囲内の距離に含まれておらず、近距離モードにより測定が可能ではないため、処理をステップＳＡ１へ進める。

ステップＳＡ８：モード設定部４２３は、距離測定を行う測定モードを通常モードから、詳細測定モードの遠距離モードに変更するため、遠距離モードにおけるパルス幅Ｔｓｗと位相とをモードテーブル４２５から読出す。そして、モード設定部４２３は、読み出したパルス幅Ｔｓｗ及び位相をタイミング制御部４１に対して出力する。これにより、タイミング制御部４１は、供給されるパルス幅Ｔｓｗ及び位相に対応した蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、リセット駆動信号ＲＳＴＤの各々を距離画像センサ３２に供給し、光源装置２１に光パルスＰＯを出射する駆動信号を出力する（図７（ｃ）に示した波形）。

ステップＳＡ９：距離画像センサ３２は、遠距離モードにおいて、１フレーム分の振分け回数が終了した後、電荷量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の各々に対応する出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の画素信号を、距離画像処理部４に対して出力する。
これにより、距離算出部４２１は、遠距離モードで取得された電荷量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に対応する出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の画素信号を距離画像センサ３２から入力する。

ステップＳＡ１０：電荷量判定部４２０は、現在の測定モードが遠距離モードであるため、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）と比較し、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）を超えているか否かを判定する。
そして、電荷量判定部４２０は、電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定可能である場合、距離算出部４２１に対して距離の算出を行わせる制御情報を出力する。
距離算出部４２１は、距離の算出を行わせる制御情報が入力された場合、入力される電荷量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の各々を式（４）に代入して、算出した距離Ｄを出力する（遠距離モードによる距離計測）。

一方、電荷量判定部４２０は、電荷量Ｑ２及びＱ３により被写体Ｓまでの距離が測定不可能である場合、距離算出部４２１に対して、所定の数値（範囲外値）を算出結果とする制御情報を出力する。
距離算出部４２１は、入力される電荷量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の各々を用いた距離Ｄの算出を行わず、予め設定した数値を算出結果として出力する。
撮像画像の全ての画素に対して、電荷量判定部４２０は電荷量Ｑ１及びＱ２の比較を行い、距離算出部４２１は比較結果に対応した距離Ｄの算出を行う。

ステップＳＡ１１：測定可否部４２４は、注目領域における画素の距離Ｄが、遠距離モードにおける遠距離範囲内で測定可能であるか否か、すなわち距離Ｄが範囲外値であるか否かの判定を行う。
このとき、測定可否部４２４は、距離Ｄが範囲外値で無い場合、注目領域の被写体Ｓが遠距離範囲内の距離に含まれており、遠距離モードにより測定が可能であるため、処理をステップＳＡ９へ進める。
一方、測定可否部４２４は、距離Ｄが範囲外値である場合、注目領域の被写体Ｓが遠距離範囲内の距離に含まれておらず、遠距離モードにより測定が可能ではないため、処理をステップＳＡ１へ進める。

図９は、本実施形態による距離画像撮像装置１による詳細測定モードによる距離測定の効果を説明する図である。図９（ａ）は、本実施形態における通常モード、近距離モード及び遠距離モードの各々の測定範囲を示している。図９（ｂ）は、通常モード及び遠距離モードの各々における被写体Ｓとの距離に対応した電荷量を示している。
本実施形態においては、一例として、通常モードにおける測定範囲Ｌである０．１ｍから４ｍまで（０．１[ｍ]＜Ｌ＜４[ｍ]）を、０．１ｍから２ｍまで（０．１[ｍ]＜Ｌ＜２[ｍ]）の近距離範囲と、２ｍから４ｍまで（２[ｍ]≦Ｌ＜４[ｍ]）の遠距離範囲とのサブ測定範囲に分割している。
そして、通常モードにおける測定範囲に対して、測定可能なサブ測定範囲を狭く設定し、このサブ測定範囲における距離の測定を行うため、パルス幅をＴｗからＴｓｗと短くし、光パルスＰＯの幅をサブ測定範囲における距離の測定に対応させるため短くしている。

上述した構成により、本実施形態においては、通常モードから詳細測定モードに移行した場合、パルス幅Ｔｗをパルス幅Ｔｓｗと短くすることにより、光源装置２１の消費電力を変更することなく、光パルスの強度を増加させることができる。光パルスの強度を増加させることにより、電荷量Ｑ２及びＱ３において、背景光による電荷量に対して反射光ＲＬによる電荷量の比を増加させることが可能となり、反射光ＲＬの強度のＳ／Ｎ比を増加させることで測定する距離の精度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態においては、詳細測定モードとすることにより、遠距離範囲における被写体Ｓの距離を測定する際、近距離範囲内の被写体Ｓからの反射光ＲＬが入力されないため、遠距離範囲における被写体Ｓからの反射光ＲＬのＳ／Ｎ比を向上させることができる。すなわち、通常モードにおいては、近距離範囲における被写体Ｓからの反射光ＲＬの強度が大きいため、遠距離における反射光ＲＬの相対的な強度が低下するため、式（１）から得られる距離ＤのＳ／Ｎ比が増加してしまう。
しかしながら、遠距離範囲内における被写体Ｓからの反射光ＲＬの電荷量Ｑ２及びＱ３とを用いて式（４）により算出するため、近距離における高い強度の反射光ＲＬにより発生する電荷量を含まず、距離の測定の精度（分解能）を向上させることができる。

また、本実施形態においては、電荷蓄積部ＣＳの蓄積量が飽和しないように、距離画像の１フレーム当たりの振分け回数を設定している。
図９（ｂ）に示すように、通常モードにおいては、近い距離、例えば、距離画像センサ３２から０．１ｍの距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬにより生成される電荷に対応して、電荷蓄積部ＣＳの蓄積量が飽和しない振分け回数が設定されている。このため、距離画像センサ３２からの距離、例えば２ｍ及び４ｍの距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬの強度が低いため、相対的に電荷量が小さな量に抑制されてしまい、距離が遠いほどＳ／Ｎ比が低下する。
本実施形態において、近距離範囲と遠距離範囲とに測定範囲を分割することにより、遠距離モードの測定の場合、近距離範囲内の被写体Ｓからの反射光ＲＬにより生成される電荷が距離画像センサ３２における電荷蓄積部ＣＳに蓄積されないため、遠距離範囲内における強度の低い反射光ＲＬにより発生する電荷のみを蓄積するために電荷蓄積部ＣＳの蓄積量が抑制され、かつパルス幅Ｔｗを短くしてパルス幅Ｔｓｗとするため、同じ１フレームの距離画像を撮像するフレーム期間における振分け回数を通常モードに比較して増加させることができる。これにより、遠距離範囲内における２ｍあるいは４ｍなどにおける反射光ＲＬによる電荷量を増加させることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させて、距離の測定の精度（分解能）を向上させることができる。

図１０は、本実施形態の他の構成における電荷蓄積期間における通常モード、近距離モード及び遠距離モードの各々における光パルスＰＯの位相を説明するタイミングチャートである。
図１０（ａ）は、図７（ａ）と同様であり、通常モードにおけるモード設定値のパルス幅Ｔｗと光パルスＰＯの位相とを示している。図１０（ｂ）は、近距離モードにおけるモード設定値のパルス幅Ｔｓｗと光パルスＰＯの位相とを示している。図１０（ｃ）は、遠距離モードにおけるモード設定値のパルス幅Ｔｓｗと光パルスＰＯの位相とを示している。
また、図１０（ａ）は、図７（ａ）と同様のため、説明を省略する。

図１０（ｂ）は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を、近距離モードにおいて駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。近距離モードにおける各駆動信号のパルス幅Ｔｓｗは、（Ｄｓｍ）×（２／ｃ）、Ｄｍ／ｃに設定されている。ここで、ＤｓｍがＤｍ／ｎ、ｎが分割数であり、例えばＤｍが４ｍであり分割数ｎが２の場合、Ｄｓｍは近距離範囲及び遠距離範囲の各々が２ｍとなる。また、パルス幅Ｔｓｗは、距離範囲を近距離範囲及び遠距離範囲のサブ測定範囲に２分割したため、パルス幅Ｔｗの１／２とされている。光パルスＰＯの位相は、蓄積駆動信号ＴＸ２と同一である。図７（ｂ）は、距離画像センサ３２において、近距離モードにおける１フレーム分の画素信号を出力させる際の画素回路３２１の駆動信号のタイミングとともに、光源部２が被写体Ｓに照射する光パルスＰＯのタイミングを示している。ここで、光パルスＰＯの位相を蓄積駆動信号ＴＸ２と等しくしたのは、近距離モードにおけるサブ測定範囲（近距離範囲）が０（ｍ）＜Ｌ＜２（ｍ）のためである。

時刻ｔＣ１の直前まで、リセット駆動信号ＲＳＴＤが画素回路３２１に対して供給されている。時刻ｔＣ１において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ１により、背景光により光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ１に振分ける。時刻ｔＣ２において、リセット駆動信号ＲＳＴＤのパルスが挿入されており、光電変換素子ＰＤが生成する電荷が消去される。距離Ｄを求めるための電荷が生成される前に、背景光により生成された電荷が、光電変換素子ＰＤから完全に消去される。これにより、電荷量Ｑ２における背景光によるノイズとなる電荷量が低減され、電荷量Ｑ２及びＱ３により算出される距離Ｄの精度が向上する。時刻ｔＣ３において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ２により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ２に振分ける。時刻ｔＣ４において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ３により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ３に振分ける。また、時刻ｔＣ５において、リセット駆動信号ＲＳＴＤが供給されることにより、光電変換素子ＰＤが生成する電荷が消去される。上述した処理により、画素回路３２１に対して２ｍ未満の距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬが蓄積駆動信号ＴＸ２及びＴＸ３の各々により、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに電荷が振分けられて蓄積され、距離画像処理部４が式（３）により画素回路３２１と被写体Ｓとの距離Ｄを求める。

図１０（ｃ）は、距離画像センサ３２の受光画素部３２０内に配置された画素回路３２１を、遠距離モードにおいて駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。遠距離モードにおける各駆動信号のパルス幅Ｔｓｗは、近距離モードと同様に、Ｄｓｍ／ｃに設定されている。
時刻ｔＣ１の直前まで、リセット駆動信号ＲＳＴＤが画素回路３２１に対して供給されている。時刻ｔＣ１において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ１により、背景光により光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ１に振分ける。時刻ｔＣ２において、リセット駆動信号ＲＳＴＤのパルス幅Ｔｓｗのパルスが挿入されており、光電変換素子ＰＤが生成する電荷が消去される。時刻ｔＣ３において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ２により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ２に振分ける。時刻ｔＣ４において、画素駆動回路３２６が蓄積駆動信号ＴＸ３により、被写体Ｓから反射された反射光ＲＬにより光電変換素子ＰＤが生成する電荷を電荷蓄積部ＣＳ３に振分ける。また、時刻ｔＣ５において、リセット駆動信号ＲＳＴＤが供給されることにより、光電変換素子ＰＤが生成する電荷が消去される。また、光パルスＰＯの位相は、時刻ｔＣ２におけるリセット駆動信号ＲＳＴＤのパルスと同一である。

ここで、光パルスＰＯの位相を蓄積駆動信号ＴＸ２でなく、時刻ｔＣ２におけるリセット駆動信号ＲＳＴＤのパルスとしたのは、遠距離モードにおけるサブ測定範囲Ｌ（遠距離範囲）が２（ｍ）≦Ｌ＜４（ｍ）のためである。このため、２ｍの距離を光が往復する４ｍ（＝Ｄｍ）／ｃの時間分より前のタイミング、すなわち電荷を振分ける蓄積駆動信号ＴＸ２のタイミングにおいて、２ｍ以上の距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬが入射されるように、距離画像処理部４が時刻ｔＣ２におけるリセット駆動信号ＲＳＴＤのパルスのタイミングで光パルスＰＯを光源部２に照射させる。
上述した処理により、画素回路３２１に対して２ｍ以上の距離に位置する被写体Ｓからの反射光ＲＬが蓄積駆動信号ＴＸ２及びＴＸ３の各々により、電荷蓄積部ＣＳ２、ＣＳ３それぞれに電荷が振分けられて蓄積され、距離画像処理部４が式（４）により画素回路３２１と被写体Ｓとの距離Ｄを求める。
また、時刻ｔＣ２におけるリセット駆動信号ＲＳＴＤのパルスを挿入したことにより、距離Ｄを求めるための電荷が生成される前に、背景光により生成された電荷が、光電変換素子ＰＤから完全に消去される。これにより、電荷量Ｑ２における背景光によるノイズとなる電荷量が低減され、電荷量Ｑ２及びＱ３により算出される距離Ｄの精度が向上する。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態による距離画像処理部４における距離算出部４２Ａの構成例を示すブロック図である。以下、第１の実施形態と異なる構成及び動作の説明を行う。
図１１に示した距離算出部４２Ａは、電荷量比較部４２６と、距離算出部４２７と、変化量調整部４２８とを備えている。
電荷量比較部４２６は、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々の差分を算出し、差分電荷量を求め、距離算出部４２７及び変化量調整部４２８の各々に対して出力する。
すなわち、電荷量比較部４２６は、距離画像センサ３２から供給される電荷量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の各々に対応する出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）において、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）及びＯＤ（ＣＳ３）の差分電圧を求める。また、本実施形態においても、ユーザが距離画像において設定した抽象領域における所定の画素（例えば、抽象領域の中心や重心の画素）の画素信号における、または抽象領域における画素の画素信号の平均値における、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）及びＯＤ（ＣＳ３）の差分電圧を求める。

距離算出部４２７は、第１の実施形態と同様に、受光画素部３２０内における画素回路３２１ごとの被写体Ｓとの間の距離Ｄを、式（１）あるいは以下に示す式（６）により求める。以下の式（６）において、Ｔｃは光パルスＰＯの位相を調整するための位相調整時間である（詳細は後述）。
Ｄ＝（ｃ／２）Ｔｃ＋
（Ｑ３’－Ｑ１）／（Ｑ２’＋Ｑ３’－２Ｑ１）×Ｄｍ …（６）
距離算出部４２７は、電荷量比較部４２６から供給される差分電圧により、式（１）及び式（２）のいずれを距離Ｄの算出に用いるかを選択する。ここで、距離算出部４２７は、差分電圧が「０」である場合に距離Ｄの算出に式（６）を用い、差分電圧が「０」で無い場合に距離Ｄの算出に式（１）を用いる。

変化量調整部４２８は、電荷量比較部４２６から供給される差分電圧に対応して、光パルスＰＯを出射する位相（タイミング）の調整量を求める。
図１２は、本実施形態における変化量調整部４２８により光パルスＰＯの出射する位相の調整を説明する図である。
図１２（ａ）は、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々を同一とする際、電荷量Ｑ２が電荷量Ｑ３未満である場合、電荷量Ｑ２を増加させる必要がある。このため、電荷量Ｑ２を増加させるためには、距離画像センサ３２と被写体Ｓとの距離を短くさせることが考えられる。すなわち、光パルスＰＯを出射させるタイミングを、所定の時間早くする（位相を進める）ことにより、距離画像センサ３２と被写体Ｓとの距離を実質的に短くすることに相当する。領域５０１において、タイミング調整を行う前の光パルスＰＯが出射される位相（時刻ｔＤ２－ｔＤ５、蓄積駆動信号ＴＸ２と同一位相）と、被写体Ｓからの反射光ＲＬの位相（時刻ｔＤ４－ｔＤ７）とを示している。また、領域５０２において、タイミング調整を行った後の光パルスＰＯが出射される位相（時刻ｔＤ１）と、被写体Ｓからの反射光ＲＬの位相（時刻ｔＤ３－ｔＤ６）とを示している。

そのため、変化量調整部４２８は、差分電圧の数値に対応した位相の調整量、位相を進める調整時間Ｔｃを求める。そして、変化量調整部４２８は、調整時間Ｔｃを含む、光パルスＰＯの出射のタイミング制御を指示する制御信号をタイミング制御部４１に対して出力する。
これにより、タイミング制御部４１は、光パルスＰＯを出力するタイミングを、時刻ｔＤ２から時刻ｔＤ１へと調整時間Ｔｃ進める。
上述したように位相を進めることにより、電荷量Ｑ２を増加させ、電荷量Ｑ３を減少させ、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々を等しくした電荷量Ｑ２’、Ｑ３’それぞれが得られる。
電荷量Ｑ２を増加させることで、式（１）を用いた場合には、相対的に被写体Ｓとの距離Ｄが小さく算出される。このため、光パルスＰＯの照射の位相を調整時間Ｔｃ進めた補正値として、式（６）において、調整時間Ｔｃを光が往復する距離（ｃ／２）Ｔｃを加算している。このとき、調整時間Ｔｃの極性は距離を増加する補正を行うため、「＋」である。
上述した処理により、等しい電荷量Ｑ２’及びＱ３’を式（６）に代入することにより、光パルスＰＯの照射の位相を調整時間Ｔｃ進めた際における、被写体Ｓまでの距離Ｄを算出することができる。

図１２（ｂ）は、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々を同一とする際、電荷量Ｑ２が電荷量Ｑ３を超えている場合、電荷量Ｑ２を減少させる必要がある。このため、電荷量Ｑ２を減少させるためには、距離画像センサ３２と被写体Ｓとの距離を長くさせることが考えられる。すなわち、光パルスＰＯを出射させるタイミングを、所定の時間遅くする（位相を遅らせる）ことにより、距離画像センサ３２と被写体Ｓとの距離を実質的に長くすることに相当する。領域５１１において、タイミング調整を行う前の光パルスＰＯが出射される位相（時刻ｔＥ１－ｔＥ５、蓄積駆動信号ＴＸ２と同一位相）と、被写体Ｓからの反射光ＲＬの位相（時刻ｔＥ３－ｔＥ６）とを示している。また、領域５１２において、タイミング調整を行った後の光パルスＰＯが出射される位相（時刻ｔＥ２）と、被写体Ｓからの反射光ＲＬの位相（時刻ｔＥ４－ｔＥ７）とを示している。

そのため、変化量調整部４２８は、差分電圧の数値に対応した位相の調整量、位相を遅らせる調整時間Ｔｃを求める。そして、変化量調整部４２８は、調整時間Ｔｃを含む、光パルスＰＯの出射のタイミング制御を指示する制御信号をタイミング制御部４１に対して出力する。
これにより、タイミング制御部４１は、光パルスＰＯを出力するタイミングを、時刻ｔＥ１から時刻ｔＥ２へと調整時間Ｔｃ遅らせる。
上述したように位相を進めることにより、電荷量Ｑ２を減少させ、電荷量Ｑ３を増加させ、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々を等しくした電荷量Ｑ２’、Ｑ３’それぞれが得られる。
電荷量Ｑ２を減少させることで、式（１）を用いた場合には、相対的に被写体Ｓとの距離Ｄが大きく算出される。このため、光パルスＰＯの照射の位相を調整時間Ｔｃ遅らせた補正値として、式（６）において、調整時間Ｔｃを光が往復する距離（ｃ／２）Ｔｃを加算している。このとき、調整時間Ｔｃの極性は距離を減少させる補正を行うため、「－」である。
上述した処理により、等しい電荷量Ｑ２’及びＱ３’を式（６）に代入することにより、光パルスＰＯの照射の位相を調整時間Ｔｃ遅らせた際における、被写体Ｓまでの距離Ｄを算出することができる。

背景光によるノイズ（ショットノイズ）に対して、信号強度が大きくなる程、Ｓ／Ｎ比が向上し、距離分解能が改善する。しかしながら、電荷量Ｑ２及びＱ３のいずれか一方と他方との信号強度の比が大きく異なる場合、以下に示すようにノイズが大きくなり、信号強度の比の小さい方の距離分解能が低下する。
電荷量の比が Ｑ２：Ｑ３＝１：３の場合
Ｎｏｉｓｅ＝（１^２＋３^２）^１／２＝（１０）^１／２≒３．１６
電荷量の比が Ｑ２：Ｑ３＝２：２の場合
Ｎｏｉｓｅ＝（２^２＋２^２）^１／２＝（８）^１／２≒２．８３
このように、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々を等しくすることにより、ノイズを低減させることができる。

上述したように、本実施形態によれば、被写体までの距離Ｄが測定されていれば、その距離Ｄにおいて電荷量Ｑ２及びＱ３が等しくなるように、光パルスＰＯの位相を調整することにより、距離分解能を向上させ、より精度の高い被写体Ｓとの距離を求めることができる。
また、本実施形態においては、電荷量Ｑ２及びＱ３を同一とするとして、すなわち差分電圧を０とするとして説明したが、許容できるノイズの大きさに対応させて、所定の幅の差分電圧範囲を設定し、この差分電圧範囲に差分電圧が入るように、調整時間Ｔｃを生成する構成としてもよい。

以下、図１３を参照して、本実施形態における距離画像処理部４の距離測定における光パルスＰＯの位相の調整処理を説明する。図１３は、本実施形態による距離画像撮像装置１による光パルスＰＯの位相の調整処理の動作例を示すフローチャートである。以下の距離測定は、距離画像センサ３２がフレーム単位で撮像する距離画像における注目領域の画素信号により光パルスＰＯの照射の位相調整が行われ、計測については、全ての画素回路３２１の画素信号（撮像画像のフレーム毎）について行われる。

ステップＳＢ１：ユーザは、例えば、距離画像撮像装置１に対して、距離画像において詳細に撮像したい領域である注目領域（距離測定対象）の情報を、不図示の入力手段を用いて入力する。
また、距離画像内における上記注目領域の情報を、予め距離画像撮像装置１に対して設定しておき、距離画像において設定された注目領域を枠画像で囲む構成としてもよい。この場合、ユーザは、自身が詳細に距離を計測する対象（注目対象）を、上記枠画像に入るように距離画像撮像装置１の撮像方向を調整する。この構成の場合には、ユーザは注目対象を変更した際、変更したことを示す操作を行うことにより図１３の処理が行われる。

ステップＳＢ２：距離画像センサ３２は、１フレーム分の画素信号を取得した後、距離画像処理部４に対して、画素信号を順次出力する。
そして、電荷量比較部４２６は、距離画像センサ３２から供給される距離画像（１フレーム分の全ての画素回路３２１の画素信号）から、設定された注目領域に対応する画素信号を抽出する（画素信号の取得）。

ステップＳＢ３：電荷量比較部４２６は、注目領域の画素信号における電荷量Ｑ２及びＱ３の比較を、すなわち出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）及びＯＤ（ＣＳ３）の比較を行う。ここで、電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を超えているか否かの判定を行う。
このとき、電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を超えている場合、処理をステップＳＢ４へ進める。一方、電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を超えていない場合（出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）と等しいか、あるいは出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）未満のいずれかの場合）、処理をステップＳＢ５へ進める。

ステップＳＢ４：電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）と出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）との差分電圧（このとき正極性）を求め、変化量調整部４２８に対して出力する。
変化量調整部４２８は、例えば、差分電圧と調整時間Ｔｃとの対応が記載されている対応テーブルを参照して、電荷量比較部４２６から供給される差分電圧に対応した調整時間Ｔｃを抽出して求める。
また、予め差分電圧から調整時間Ｔｃを算出する計算式を実験などから生成しておき、変化量調整部４２８は、この計算式に電荷量比較部４２６から供給される差分電圧を代入して調整時間Ｔｃを算出する構成としてもよい。
このとき、変化量調整部４２８は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）を超えているため、差分電圧が正極性となり、調整時間Ｔｃを光パルスＰＯの位相を遅らせる時間として求める。
そして、変化量調整部４２８は、光パルスＰＯの出射のタイミング制御を指示する制御信号に調整時間Ｔｃを付加して、タイミング制御部４１に出力する。
これにより、タイミング制御部４１は、光源装置２１から調整時間Ｔｃ遅らせて、パルス光ＰＯを出射させる。また、変化量調整部４２８は、調整時間Ｔｃを距離算出部４２７に対して出力する。

ステップＳＢ５：電荷量比較部４２６は、注目領域の画素信号における出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）及びＯＤ（ＣＳ３）の比較を行う。ここで、電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）を超えているか否かの判定を行う。
このとき、電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）を超えている場合、処理をステップＳＢ６へ進める。一方、電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）を超えていない場合（出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）と等しい場合）、処理をステップＳＢ７へ進める。

ステップＳＢ６：電荷量比較部４２６は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）と出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）との差分電圧（このとき負極性）を求め、変化量調整部４２８に対して出力する。
変化量調整部４２８は、例えば、差分電圧と調整時間Ｔｃとの対応が記載されている対応テーブルを参照して、電荷量比較部４２６から供給される差分電圧に対応した調整時間Ｔｃを抽出して求める。
また、予め差分電圧から調整時間Ｔｃを算出する計算式を実験などから生成しておき、変化量調整部４２８は、この計算式に電荷量比較部４２６から供給される差分電圧を代入して調整時間Ｔｃを算出する構成としてもよい。
このとき、変化量調整部４２８は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３）が出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）を超えているため、差分電圧が負極性となり、調整時間Ｔｃを光パルスＰＯの位相を進める時間として求める。
そして、変化量調整部４２８は、光パルスＰＯの出射のタイミング制御を指示する制御信号に調整時間Ｔｃを付加して、タイミング制御部４１に出力する。
これにより、タイミング制御部４１は、光源装置２１から調整時間Ｔｃ進めさせて、パルス光ＰＯを出射させる。また、変化量調整部４２８は、調整時間Ｔｃを距離算出部４２７に対して出力する。

ステップＳＢ７：距離算出部４２７は、フレーム全ての画素信号におけるパルス光ＰＯの位相を調整した調整時間Ｔｃと、電荷量Ｑ１（出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１））、電荷量Ｑ２’（出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２））及びＱ３’（出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ３））とを式（６）に代入して、距離Ｄの算出を行う。

また、本実施形態における光パルスＰＯの出射する位相の調整を、第１の実施形態における注目領域の近距離モード及び遠距離モードのモード選択の後に行うように構成してもよい。
すなわち、第１の実施形態における距離算出部４２に対して、本実施形態における電荷量比較部４２６及び変化量調整部４２８を付加させる。
そして、第１の実施形態における距離算出部４２の構成が、詳細測定モードとしてサブ計測範囲が選択され、近距離範囲及び遠距離範囲のいずれかの範囲に注目領域の被写体Ｓが位置することを計測する。
そしてた、電荷量比較部４２６は、電荷量Ｑ２及びＱ３の比較を行い、詳細測定モードに対応して光パルスＰＯの出射の位相を調整する。
例えば、図７（ｂ）に示す近距離モードの場合には、光パルスＰＯの位相を、時刻ｔＢ２を起点にして調整時間Ｔｃ進めるあるいは遅らせる処理が行われる。また、図７（ｃ）の遠距離モードの場合には、光パルスＰＯの位相を、時刻ｔＢ１を起点にして調整時間Ｔｃ進めるあるいは遅らせる処理が行われる。このとき、それぞれの詳細測定モードにおいて用いる式（３）及び式（４）の各々には、式（６）と同様に、補正距離として（ｃ／２）Ｔｃが加算される。
このように、第１の実施形態における距離算出部４２に対して、第２の実施形態よる光パルスＰＯの位相を調節する構成を付加することにより、第１の実施形態より精度の高い分解能で、距離画像撮像装置１と被写体Ｓとの距離Ｄを計測することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図１４は、本実施形態による距離画像処理部４における距離算出部４２Ｂの構成例を示すブロック図である。以下、第２の実施形態と異なる構成及び動作の説明を行う。
図１４に示した距離算出部４２Ｂは、電荷量比較部４２６と、距離算出部４２７と、変化量調整部４２８と、パルス幅調整部４２９とを備えている。ここで、電荷量比較部４２６、距離算出部４２７及び変化量調整部４２８の各々は、第２の実施形態における距離算出部４２Ａの構成と同様である。
パルス幅調整部４２９は、電荷量Ｑ２及びＱ３の比に対応して、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅（位相も含まれる）を調整する。また、光パルスＰＯの幅はパルス幅Ｔｗで固定である。

図１５は、本実施形態における蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整を説明する図である。
図１５（ａ）は、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々を同一とされた際における背景光により生成された電荷と反射光ＲＬにより生成された電荷とを示している。
図１５（ｂ）は、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整後における背景光により生成された電荷と反射光ＲＬにより生成された電荷とを示している。

図１５（ａ）において、時刻ｔＦ１に蓄積駆動信号ＴＸ２が立ち上がり、時刻ｔＦ３により立ち下がる。また、時刻ｔＦ３に蓄積駆動信号ＴＸ３が立ち上がり、時刻ｔＦ５により立ち下がる。
ここで、パルス幅調整部４２９は、電荷量Ｑ２及びＱ３の比、すなわち出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）及びＯＤ（ＣＳ３）の比により、反射パルスＰＬの位相（時刻ｔＦ２－ｔＦ４）が判る。これにより、時刻ｔＦ３を基準として、パルス幅ＴＸ１（時刻ｔＦ２－ｔＦ３）及びＴＸ２（時刻ｔＦ３－ｔＦ４）の各々が求まる。ここで、Ｔｗ＝Ｔｗ１＋Ｔｗ２である。

図１５（ｂ）において、パルス幅調整部４２９は、反射光ＲＬの位相に対応して、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整を行う。また、第２の実施形態において説明したように、電荷量Ｑ２及びＱ３の各々が同一となるようにパルス光ＰＯの位相が調整されていることから、Ｔｗ１＝Ｔｗ２＝Ｔｗ／２となる。
これにより、パルス幅調整部４２９は、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅をＴｗ／２とし、時刻ｔＦ３を基準として蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３の各々の位相を調整する制御を、タイミング制御部４１に対して行わせる制御信号を出力する。
これにより、タイミング制御部４１は、距離画像センサ３２に対して、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅をＴｗ／２とし、蓄積駆動信号ＴＸ１が時刻ｔＦ１で立ち上がり、時刻ｔＦ２で立ち下がり、蓄積駆動信号ＴＸ２が時刻ｔＦ２で立ち上がり、時刻ｔＦ３で立ち下がり、蓄積駆動信号ＴＸ３が時刻ｔＦ３で立ち上がり、時刻ｔＦ４で立ち下がる制御を行う。

上述した構成により、図１５に示すように、パルス幅の調整を行う前後で、反射光ＲＬにより生成される電荷量を減少させずに、背景光により生成される電荷量を低減することができる。すなわち、ショットノイズを低減することができ、背景光が強い場合でも、反射光ＲＬによる距離測定の精度の低下を抑制することが可能となる。
また、背景光により生成される電荷量を低減させることで電荷蓄積部ＣＳの電荷の蓄積量に余裕を生じさせ、かつ蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅を短くするため、フレーム周期を変えることなく、フレーム当たりの振分け回数を増加させることが可能となり、電荷量における反射光ＲＬによる電荷量の比率を増加させ、Ｓ／Ｎ比を向上させて、距離Ｄの計測の精度を向上させることができる。

以下、図１６を参照して、本実施形態における距離画像処理部４の距離測定における蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整の処理を説明する。図１６は、本実施形態による距離画像撮像装置１による蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整処理の動作例を示すフローチャートである。以下の距離測定は、距離画像センサ３２の撮像する距離画像における注目領域の画素信号により光パルスＰＯの照射の位相調整、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅の調整が行われ、計測については、全ての画素回路３２１の画素信号（撮像画像のフレーム毎）について行われる。また、ステップＳＢ１からステップＳＢ６の各々は、第２の実施形態と同様の動作であるため、説明を省略する。

ステップＳＢ８：パルス幅調整部４２９は、フレーム周期毎に距離画像センサ３２から供給される画素信号において、注目領域における画素信号を抽出する。
そして、パルス幅調整部４２９は、出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ２）及びＯＤ（ＣＳ３）の各々を比較し、すでに図１５で説明したように、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅及び位相の調整の処理を行う。
そして、タイミング制御部４１は、図１５（ｂ）に示す、反射光ＲＬと同一の位相で、かつ反射光ＲＬのパルス幅Ｔｗに、蓄積駆動信号ＴＸ２及びＴＸ３が含まれるように、蓄積駆動信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３のパルス幅及び位相を、距離画像センサ３２に調整させる。

ステップＳＢ９：距離画像センサ３２は、１フレーム分の画素信号を取得した後、距離画像処理部４に対して、画素信号を順次出力する。
これにより、距離算出部４２７は、距離画像センサ３２から供給される距離画像（１フレーム分の全ての画素回路３２１の画素信号）を入力する（画素信号の取得）。

ステップＳＢ１０：距離算出部４２７は、入力した画素信号における出力デジタル値ＯＤ（ＣＳ１）、ＯＤ（ＣＳ２）、ＯＤ（ＣＳ３）の各々を、それぞれ電荷量Ｑ１、Ｑ２’及びＱ３’として式（６）に代入し、被写体Ｓとの距離Ｄを求める。

ステップＳＢ１１：パルス幅調整部４２９は、ユーザが入力手段から、注目領域を変更することを示す操作がなされたか否かの判定を行う。
このとき、パルス幅調整部４２９は、変更する操作がなされた場合、処理をステップＳＢ１へ進める。一方、パルス幅調整部４２９は、変更する操作がなされない場合、処理をステップＳＢ９へ進める。
また、パルス幅調整部４２９は、測定された距離Ｄが直前に測定した距離Ｄと比較して、所定の閾値を超えた変化を有する場合、注目領域における被写体Ｓが移動したとして処理をステップＳＢ１に戻す構成としてもよい。

以上、この発明の実施形態を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等も含まれる。

１…距離画像撮像装置
２…光源部
３…受光部
４…距離画像処理部
２１…光源装置
２２…拡散板
３１…レンズ
３２…距離画像センサ
４１…タイミング制御部
４２，４２Ａ，４２Ｂ…距離演算部
３２０…受光画素部
３２１…画素回路
３２２…制御回路
３２３…垂直走査回路
３２４…水平走査回路
３２５…画素信号処理回路
３２６…画素駆動回路
３２９…ＡＤ変換回路
３２９ｊ…列ＡＤ変換部
３２９ｊ（ＣＳ１），３２９ｊ（ＣＳ２），３２９ｊ（ＣＳ３）…列ＡＤ変換回路
４２０…電荷量判定部
４２１，４２７…距離算出部
４２２…距離判定部
４２３…モード設定部
４２４…測定可否部
４２５…モードテーブル
４２６…電荷量比較部
４２８…変化量調整部
４２９…パルス幅調整部
Ｃ…電荷蓄積容量
ＣＳ 電荷蓄積部
ＦＤ…フローティングディフュージョン
Ｇ…読み出しゲートトランジスタ
ＧＤ…ドレインゲートトランジスタ
Ｏ…出力端子
Ｐ…測定空間
ＰＤ…光電変換素子
ＰＯ…光パルス
ＲＬ…反射光
ＲＴ…リセットゲートトランジスタ
ＲＵ…画素信号読み出し部
Ｓ…対象物
ＳＦ…ソースフォロアゲートトランジスタ
ＳＬ…選択ゲートトランジスタ

Claims (10)

1. 測定対象の空間である測定空間に対して照射光を照射する光源部と、
   前記照射光が、前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、フレーム周期において前記照射光が照射された際に前記電荷を蓄積する電荷蓄積部とを具備し、前記照射光の照射に同期して前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する画素回路を有する受光画素部と、
   前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定し、当該通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相と幅を調整する距離画像処理部と
   を備え、
   前記詳細測定モードにおいて、前記通常モードにおける測定可能な距離の範囲である距離範囲を、同一幅の複数のサブ測定範囲に分割し、当該サブ測定範囲に対応して照射光の幅が設定され、前記サブ測定範囲における最小の距離に対応して照射光の位相が設定されている
   距離画像撮像装置。
2. 前記距離画像処理部が、
   前記通常モードによる距離の測定後、当該測定で求められた距離が含まれる前記サブ測定範囲に対応して設定された照射光の幅及び位相による前記詳細測定モードによる距離測定を行う
   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が、
   前記通常モードにおいて、予め定めた固定の電荷振り分け回数で振り分けられて、前記電荷蓄積部における複数の振分電荷蓄積部のそれぞれに積算された前記電荷の量である電荷量に基づいて、前記測定空間に存在する前記対象物との距離を求め、
   前記通常モードにおける距離の測定後、当該測定で求められた距離が含まれる前記サブ測定範囲に対応して設定された電荷振り分け回数における電荷量に基づいて前記詳細測定モードによる距離測定を行う
   請求項１または請求項２に記載の距離画像撮像装置。
   
4. 前記距離画像処理部が、
   前記対象物までの距離に対応して、前記光源部から照射する前記照射光の強度を調整する
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。
5. 前記距離画像処理部が、
   前記反射光の電荷を蓄積する２個の前記電荷蓄積部である第１振分電荷蓄積部及び第２振分電荷蓄積部の各々に積算される前記電荷の量である電荷量の比に基づいて前記対象物との距離を求める場合、
   前記詳細測定モードに移行した後、前記第１振分電荷蓄積部あるいは前記第２振分電荷蓄積部のいずれかが前記反射光による電荷量が予め設定した電荷量閾値以下の場合、距離を求める処理を行わず、前記通常モードに移行する
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の距離画像撮像装置。
6. 前記電荷量閾値が、背景光電荷蓄積部において背景光によって蓄積された電荷量である
   請求項５に記載の距離画像撮像装置。
7. 測定対象の空間である測定空間に対して照射光を照射する光源部と、
   前記照射光が、前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を発生する光電変換素子と、フレーム周期において前記照射光が照射された際に前記電荷を蓄積する電荷蓄積部とを具備し、前記照射光の照射に同期して前記電荷を前記電荷蓄積部に蓄積する画素回路を有する受光画素部と、
   前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定し、当該通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相を調整する距離画像処理部と
   を備え、
   前記距離画像処理部が、
   前記反射光の電荷を蓄積する２個の前記電荷蓄積部である第１振分電荷蓄積部及び第２振分電荷蓄積部の各々に積算される前記電荷の量である電荷量の比に基づいて前記対象物との距離を求める場合、
   前記通常モードによる距離の測定後、前記第１振分電荷蓄積部、前記第２振分電荷蓄積部のそれぞれ電荷量が同一となるように前記照射光の位相を調整し、当該電荷量と当該位相の調整量との各々に基づいて前記距離を求める
   距離画像撮像装置。
8. 前記距離画像処理部が、
   前記照射光の位相の調整を行って前記電荷量を同一とした後、前記反射光による電荷が含まれない領域が無くなるように、前記第１振分電荷蓄積部、前記第２振分電荷蓄積部のそれぞれに電荷を振分ける蓄積駆動信号の幅を調整する
   請求項７に記載の距離画像撮像装置。
9. 測定対象の空間である測定空間に対して光源部から照射光を照射する過程と、
   前記照射光が前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を光電変換素子が発生する過程と、
   フレーム周期において前記照射光の照射に同期して前記反射光による前記電荷を電荷蓄積部に対して蓄積する過程と、
   前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定する過程と、
   前記通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相と幅を調整する過程と
   を含み、
   前記詳細測定モードにおいて、前記通常モードにおける測定可能な距離の範囲である距離範囲を、同一幅の複数のサブ測定範囲に分割し、当該サブ測定範囲に対応して照射光の幅が設定され、前記サブ測定範囲における最小の距離に対応して照射光の位相が設定されている
   距離画像撮像方法。
10. 測定対象の空間である測定空間に対して光源部から照射光を照射する過程と、
    前記照射光が前記測定空間における対象物において反射した反射光と、前記測定空間の環境における背景光とを受光し、受光した前記反射光及び前記背景光に応じた電荷を光電変換素子が発生する過程と、
    フレーム周期において前記照射光の照射に同期して前記反射光による前記電荷を電荷蓄積部に対して蓄積する過程と、
    前記電荷蓄積部に蓄積された電荷量に応じた入力電圧により距離測定を行う際、所定の照射光の幅の通常モードにより距離を測定する過程と、
    前記通常モードにより測定された前記対象物までの距離に対応して、詳細測定モードに移行して前記光源部から照射する前記照射光の位相を調整する過程と
    を含み、
    前記反射光の電荷を蓄積する２個の前記電荷蓄積部である第１振分電荷蓄積部及び第２振分電荷蓄積部の各々に積算される前記電荷の量である電荷量の比に基づいて前記対象物との距離を求める場合、
    前記通常モードによる距離の測定後、前記第１振分電荷蓄積部、前記第２振分電荷蓄積部のそれぞれ電荷量が同一となるように前記照射光の位相を調整し、当該電荷量と当該位相の調整量との各々に基づいて前記距離を求める
    距離画像撮像方法。

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