CN102016636B - 距离测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种距离测定装置(1)，其中具备：对具有成为相互为偶数倍的关系的多个的频率的多重调制光进行照射的照射部(10)；将该多重调制光的反射光的电荷，在多个的蓄积元件部以规定的时刻进行切换而蓄积的受光部(20)；基于该电荷而计算距离的距离计算部(30)。从而在使用多重波的距离测定装置中，通过将分波电路规模大幅度削减，提供一种能够进行高分辨率、高精度、且长距离测定的距离测定装置。

Description

距离测定方法

技术领域

本发明涉及距离测定装置、距离测定方法、程序以及集成电路。特别是，涉及使用多重(多重)波的距离测定装置、距离测定方法、程序以及集成电路。 

近年来，公开了规定频率的电磁波向被拍摄体照射，并基于来自被拍摄体的反射波对到达被拍摄体的距离进行测定，将所测定的距离作为像素值而形成图像从而对‘距离图像’进行摄影的距离测定装置(距离图像传感器的测距装置)。在这种距离测定装置，存在使用多个的照相机的装置、使激光扫描的等，但是小型且精度比较好装置，存在使用TOF(Time-Of-Flight)方式的这种(例如，参照专利文献1～3)。 

所谓TOF方式，是对作为距离测定的对象的空间照射强度调制后的光，并通过检测器反射波的相位偏移，而对距离进行测定。另外，为了利用TOF方式而进行距离测定而使用的强度调制后的光，是正弦波、三角波、脉冲波等各种各样，但是基本原理是同样的。 

图1是用于对TOF方式的原理进行说明的说明图。设将光的强度调制后的光(光强度调制光)的光强度的调制周期为T，设角频率为ω，设时刻0、T/4、T/2、3T/4中的反射波的强度，分别为A0、A1、A2、A3时，向距离测定的对象空间照射的光强度调制光和其反射波(反射光)的相位偏移量 

Δψ 

(以下，将此标记为‘Δψ’)，由(数学式1)， 

【数学式1】 

$\mathrm{\Δ\ψ}={\tan }^{-1}\left(\frac{A_2-A_0}{A_1-A_3}\right)$

求取。藉此，距离L是光速c、往复时间Δt＝Δψ/ω，因此能够利用(数学式2)， 

【数学式2】 

$L=c\frac{\mathrm{\Δt}}{2}=\frac{\mathrm{c\Δ\ψ}}{2\mathrm{\ω}}$

所求取。 

然而，在基于TOF方式的距离测定方法中，‘距离精度’(测定距离的精度)和‘最大检测距离’，存在折衷(トレ一ドオフ)。也即，‘距离精度’，与距离测定中所使用的光强度调制光的光强度的调制频率成比例，但是‘最大检测距离’与光强度调制光的光强度的调制频率成反比。因此，距离测定中所使用的光强度调制光的光强度的调制频率越是高频，距离精度就越成为高精度，最大检测距离越变短。相反，距离测定中所使用的光强度调制光的光强度的调制频率越是低频，虽然能够检测直到长距离，但是距离精度变为低精度。 

这是因为在基于TOF方式的距离测定方法中，不能够对距离测定中所使用的光强度调制光的光强度的调制周期的1周期以上的相位偏移进行检测的缘故。 

因此，在专利文献4、5所公开的技术中，通过利用频率多重调制光(将利用多个频率进行光强度调制后的光强度调制光，重叠(多重化)后的光强度调制光，或者利用将多个的频率成分重叠后的调制信号，进行光强度调制后的光强度调制光)，能够检测1周期以上的相位偏移(以下，将利用频率多重调制光而对1周期以上的相位偏移进行检测的方法(方式)称作‘多重波TOF方式’)。也即，在利用多重波TOF方式的距离测定中，利用低频率进行光强度调制的光强度调制光(低频)而较粗地(以低精度)测定距离，并对要测定的距离粗略地进行把握，此外，利用高频进行光强度调制的光强度调制光(高频)，精密地(高精度地)对距离进行测定。藉此，在频率多重调制光中包含的高频(利用高频率进行光强度调制的光强度调制光)的来自被拍摄体的反射波中，在存在该高频的1周期以上的相位偏移 (高频相位偏移)的情况下，也能够进行基于该高频的精度的距离测定(高精度的距离测定)。藉此，在基于多重波TOF方式的距离测定中，能够对上述折衷进行解决，并能够进行高精度且长距离的距离测定。 

另外，在专利文献6中，公开了不仅使用多重波(频率多重调制光)，而且交互使用低频(由低频率进行光强度调制的光强度调制光)和高频(由高频率进行光强度调制的光强度调制光)的方法，该距离测定，与上述的那样的使用多重波的距离测定相比，测定距离的精度劣化。 

【先行技术文献】 

【专利文献】 

【专利文献1】专利3906858号 

【专利文献2】专利3840341号 

【专利文献3】特开2007-121116 

【专利文献4】特开昭58-66880 

【专利文献5】特开平5-264723 

【专利文献6】特开平11-160065 

然而，在进行基于多重波TOF方式距离测定的距离测定装置中，任何用于分波(频率分离)的电路(滤波器电路、同步检波电路等)是必要的，存在电路规模(硬件规模)变大的课题。也即，在这种距离测定装置中，每像素需要分波电路，因此存在像素间间距尺寸变大，分辨率降低的课题。为此，现在，在距离测定装置中，通常使用1种类的频率的波(单波)而进行距离测定，对使用多重波的距离测定装置抑制电路规模的增大，并难以以低成本实现。 

发明内容

本发明鉴于上述上述课题，目的在于提供一种对分波电路规模大幅度地进行削减，并提供将所取得的距离图像的分辨率降低抑制到最小限，而能够实现所取得的距离图像的高分辨率化、测定距离精度的高精度化、以及测定距离的长距离化的使用多重波的距离测定装置。 

本发明第一项是具备照射部、受光元件部、分配部、蓄积元件部、和距离计算部的距离测定装置。 

照射部使得利用多重调制信号进行了光强度调制后的多重调制光对距离测定对象进行照射，所述多重调制信号通过对具有f_n+1＝2k_n·f_n(n以及k_n是自然数)的关系的N(N是2以上的整数)个不同频率f_n(1≤n≤N)进行多重化而生成。受光元件部对从所述照射部照射的所述多重调制光的来自所述距离测定对象的反射波进行受光，而确定于受光量相当的电荷。分配部，以规定的时刻将由所述受光元件部所取得的电荷输出到规定的输出目的地。蓄积元件部对从所述分配部输出的电荷进行蓄积。距离计算部基于由所述蓄积元件部所蓄积的电荷量，计算到所述距离测定对象的距离。 

在该距离测定装置中，使用将成为‘相互为偶数倍’的关系(上述数学式的关系)的至少2个的不同的频率进行多重化后的多重调制光，而进行距离测定，因此利用分配部，近在规定的时刻进行分配控制，并在反射波中，能够简单地进行分波(能够提取多重化后的各频率成分)，并能够缩小像素间距尺寸，提高距离图像的分辨率。 

也即，在该距离测定装置中，通过对成为‘相互为偶数倍’的关系的多个的频率进行多重化，能够进行仅仅基于分配控制的分波。在TOF方式的距离测定中，通常，如(数学式1)那样，进行每半周期的值的减法，若是‘相互为偶数倍’的关系，则半周期后成为相同的值，因此使用利用减法进行抵消。 

藉此，该距离测定装置中，由于仅仅利用加减法进行分波，因此能够对分波电路规模大幅度地进行削减，并且，能够进行使用了多重调制光的精度的高的、能够进行可测量到长距离的距离测定。 

这里，所谓‘距离测定装置’，例如，是光波测距仪，包含距离图像传感器的概念。在利用该距离测定装置取得距离图像的情况下，受光元件部、分配部、第1蓄积元件部以及第2蓄积元件部，也可以分设像素数的构成。该情况下，利用受光元件部、分配部、第1蓄积元件部以及第2蓄积元件部所执行的分波处理，以及利用距离计算部所执行的距离计算运算，可以按每1像素进行。另外，距离计算部的运算，比较的复杂，因此也可以从第1蓄积元件部以及第2蓄积元件部读出电荷，并在系列化(シリアライズ)后，进行处理。 

‘照射部’，例如能够使用LED光源、激光光源而实现。也可以包含用于将光强度调制光照射于此的光强度调制信号产生部。另外，若使用红外光等不可见光，则在被拍摄体是人物等的情况下，不产生不快而优选。另外，利用照射部进行照射的‘多重调制光’可以是电磁波，也可以是红外光、可见光以外的频率的电磁波，另外，也可以使用声波(超声波等)。 

‘光强度调制’，不限于基于正弦波的光强度调制，也可以使用三角波、脉冲波等的周期信号而进行光强度调制。另外，通过所使用的波，近距离、远距离中的距离分辨率的粗密发生变化，因此通过什么样的信号进行光强度调制，也可以根据目的、用途而决定。 

所谓‘距离测定对象’，在光波测距仪中，表示测定对象物中的1点，但是在距离图像传感器中，表示利用图像传感器所摄像的空间全体(以下，‘对象空间’的表现)。 

所谓‘受光元件部’，例如，能够由图像传感器(CCD型图像传感器、CMOS型图像传感器)等所实现。 

另外，也可以根据照射部所照射的电磁波，在受光元件部具备光学滤波器。例如，在从照射部照射红外光的情况下，在受光元件部具备将红外光以外的电磁波遮断的红外光用的光学滤波器，也可以不在受光元件部的受光元件入射红外光成分以外的电磁波。 

蓄积元件部，具有‘蓄积元件’(电荷蓄积元件)，所谓‘蓄积元件’，例如，能够由电容器(キヤパシタ)、半导体的空乏层(空乏層)(势阱(ポテンシヤル井戶))等实现，但是不限于此，只要是对电荷进行保持器件，任何均可。 

另外，蓄积元件部也可以是使用多个的蓄积元件(电荷蓄积元件)的构成。 

所谓‘规定的时刻’，例如，是将多重调制光中包含的各频率成分的周期设为Tn时，时刻为t＝0、Tn/4、Tn/2、3Tn/4。另外，这里不过是一例，基本地，由于未知参数是3个(后述的Δψ、A、B)，因此如果使从反射光(反射波)取得至少3点采样值的时刻，则将‘规定的时刻’设为哪个时刻均可以。 

所谓‘切换’表示分配控制等。 

‘距离计算部’进行相位偏移计算、距离计算等。另外，非线性的变换也可以由查表法(ルツクアツプテ一ブル)(LUT)等构成。也可以仅由距离计算部进行软件处理。 

第2发明是本发明第一项中，蓄积元件部是对多重调制光中包含的各频率f_n(1≤n≤N)，具备至少1个的蓄积元件。 

在该距离测定装置中，由于具备对与各频率成分相对应的电荷量个别地进行保持的蓄积元件，因此能够在各频率成分别设置的蓄积元件对与各频率成分相对应的电荷量个别地进行保持，在距离计算部中，能够对各频率成分的相位偏移进行计算。 

另外，该距离测定装置中，与使用单波的TOF方式的距离测定的距离测定装置相比，例如，为2重波(高频的频率为低频的k(≥2)倍)的情况下，需要2倍数的蓄积元件，但是距离测定精度是k(≥2)倍。 

本发明第3项是在本发明第1项或第2项中，相对于包含于所述多重调制光中的各频率f_n(1≤n≤N，周期T_n)，分配部，在规定的时刻t0、作为与所述时刻t0不同的时刻的时刻t1(≠t0)、作为从所述时刻t0到T_n/2后的时刻的时刻t2(＝t0+T_n/2)、以及在作为从所述时刻t0到T_n/2后的时刻t3(＝t1+T_n/2)中切换输出目的地。蓄积元件部，至少在所述多重调制光中的最长周期T₁的期间，对电荷进行持续蓄积。 

在该距离测定装置中，以‘相互为偶数倍’的关系进行频率多重化，对于各频率f_n，超过f_n的高频成分，在半周期(T_n/2)后成为同值，因此能够利用减法除去。另外，在不足f_n的低频成分的各时刻中的所有的值，在最长周期T₁之间，成为相反符号的同值的对偶，因此能够利用累加除去(详细留作后述)。也即，仅以分配部的分配控制，能够简单地进行分波，因此能够大幅度地削减分波电路规模，并且，能够进行使用多重调制光的、精度高的、能够进行可测量到长距离的距离测定。 

另外，所谓‘周期T₁期间，对电荷进行持续蓄积’，是在(1)周期T₁的期间，对规定的时刻中的蓄积电荷量的采样值进行加算(累加)而保持，或(2)在周期T₁的期间，在包含规定的时刻的规定的积分期间对所取得的蓄积电荷量的积分值进行加算(累加)而保持的概念。 

本发明第4项是在本发明第3项中，蓄积元件部，将时刻t0以及时刻t2中的电荷量的差分电荷量，以至少最长周期T₁的间蓄积(将由该蓄积取得(生成)的信号作为第1差分累加信号)，并将蓄积后的电荷量电荷转送到所述距离计算部后，将时刻t1以及时刻t3中的电荷量的差分电荷量，以至少所述最长周期T₁的期间进行蓄积(将由该蓄积所谓取得(生成)的信号作为第2差分累加信号)。 

这里，为了‘对差分电荷量进行蓄积(减法)’，也可以使用二极管等，使用以逆流向的电流对蓄积元件(电容器等)中蓄积的电路构成。 

该距离测定装置中，由于对差分电荷量进行蓄积，最长周期T₁的期间，对定常成分(外光等)进行消除的同时仅对强度调制光成分进行蓄积，从而能够抑制受光元件的饱和。为此，能够更强地照射强度调制光，距离精度也提高。 

另外，在该距离测定装置中，对于各频率使用1个的蓄积元件，因此第1差分累加信号蓄积中的第2差分累加信号成分被丢弃(相反也同样)，但是由于能够将基于蓄积元件增加的电路规模增大抑制到最小限，因此在将分辨率优先的情况下，优先采用该距离测定装置的构成。 

本发明第5项是在本发明第3项中，蓄积元件部具有第1蓄积元件部和第2蓄积元件部，至少在所述最长周期T₁的期间，第1蓄积元件部对所述时刻t0以及时刻t2中的电荷量的差分电荷量进行蓄积(第1差分累加信号)，第2蓄积元件部对所述时刻t1以及所述时刻t3中的电荷量的差分电荷量进行蓄积(第2差分累加信号)。 

在该距离测定装置中，由于使用两个蓄积元件(第1蓄积元件部以及第2蓄积元件部)，电路规模有一定增大，能够同时对第1/第2差分累加信号同时进行保持。为此，在第1/第2差分累加信号不存在时间迟延，能够将在被拍摄体动作的情况下的模糊(ぼけ)降低，并能够取得高精度的距离图像。另外，在该距离测定装置中，蓄积元件数成为2倍，但是其他的电路是共通的，因此整体的电路规模成为2倍以下。 

本发明第6项，是在本发明第4或第5项中，设来自所述多重调制光的所述距离测定对象的所述反射波为f(t)，设所述多重调制光中包含的第n频率成分(n为自然数，1≤n≤N)的周期为T_n，设所述最长周期 T₁中包含的波数为k_n(＝f_n/f₁)时，所述蓄积元件部，作为所述第1差分累加信号，蓄积与 

$A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\Σ}}}(f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2})-f\left({\mathrm{jT}}_n\right))$

相当的电荷，并作为所述第2差分累加信号，蓄积与 

$A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\Σ}}}(f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{4})-f({\mathrm{jT}}_n+\frac{{3T}_n}{4}))$

相当的电荷。 

本发明第7项是在本发明第3项中，蓄积元件部，至少在所述时刻t0～t3中的任意的1个的时刻，顺次进行：对所述最长周期T₁之间的电荷量进行蓄积，并将蓄积后的电荷量电荷转送到所述距离算出部的处理；将与所述时刻t0相对应的蓄积电荷量、与所述时刻t1相对应的蓄积电荷量、与所述时刻t2相对应的蓄积电荷量、以及与所述时刻t3相对应的蓄积电荷量的全部，而将与所述各时刻t0～t3相对应的电荷量作为所述第0～第3累加信号而电荷转送到所述距离算出部。 

这里，在“顺次进行与时刻t0相对应的蓄积电荷量、与时刻t1相对应的蓄积电荷量、与时刻t2相对应的蓄积电荷量，以及与时刻t3相对应的蓄积电荷量的全部」，存在按照4！(4的阶乘)的顺序。也即，将与时刻t0相对应的蓄积电荷量设为E(t0)，将与时刻t1相对应的蓄积电荷量设为E(t1)，将与时刻t2相对应的蓄积电荷量设为E(t2)，将与时刻t3相对应的蓄积电荷量设为E(t3)，则也可以按照E(t0)、E(t1)、E(t2)、E(t3)的顺序进行电荷转送处理，也可以按照E(t3)、E(t2)、E(t1)、E(t0)的顺序进行电荷转送处理。转送顺序也可以如上述那样，按照4！(4的阶乘)，并且也可以利用其偏移的顺序进行电荷转送处理。 

在该距离测定装置中，将电流向逆流向的电路是不必要的，因此能够进一步将电路规模减小，而使得距离图像的分辨率提高。 

另外，在该距离测定装置中，对各频率使用1个的蓄积元件，各累加信号取得中的其他的累加信号成分被丢弃，因此能够将基于蓄积元件增加的电路规模增大抑制到最小限，因此在使分辨率优先的情况下，优先为采用 该距离测定装置的构成。 

本发明第8项，是在本发明第3项中，蓄积元件部具有第1蓄积元件部和第2蓄积元件部，第1蓄积元件部以及第2蓄积元件部，至少在最长周期T₁的期间，对时刻t0～t3中任意的2个的时刻中的电荷量进行蓄积，并将蓄积后的电荷量电荷转送到距离算出部后，至少在最长周期T₁的期间，对其余的2个的时刻中的电荷量进行蓄积，通过将所蓄积的电荷量电荷转送到距离算出部，而将与各时刻t0～t3对应的电荷量(第0～第3累加信号)电荷转送到距离算出部。 

这里，所谓‘时刻t0～t3中任意的2个的时刻’，例如，是时刻t0以及时刻t2，所谓‘其余的2个的时刻’，例如，是时刻t1以及时刻t3。 

在该距离测定装置中，由于使用两个蓄积元件，因此电路规模有一定的增大，但是能够将两个累加信号同时地进行保持。为此，该两个的累加信号的时间不被延迟，能够在被拍摄体活动的情况下的活动模糊(ぼけ)降低，并能够取得高精度的距离图像。另外，在该距离测定装置中，蓄积元件数成为2倍，但是其他的电路是共通的，因此全体的电路规模是2倍以下。 

本发明第9项是在本发明第3项中，蓄积元件部具有第0蓄积元件部、第1蓄积元件部、第2蓄积元件部、和第3蓄积元件部，至少在最长周期T₁的期间，第0蓄积元件部对时刻t0中的电荷量进行蓄积(第0累加信号)，第1蓄积元件部对时刻t1中的电荷量进行蓄积(第1累加信号)，第2蓄积元件部对时刻t2中的电荷量进行蓄积(第2累加信号)，第3蓄积元件部对时刻t3中的电荷量进行蓄积(第3累加信号)。 

在该距离测定装置中，由于使用4个的蓄积元件，因此电路规模有一定增大，但是能够对4个的累加信号同时进行保持。为此，没有该4个的累加信号的时间延迟，能够降低被拍摄体活动的情况下的活动模糊(ぼけ)，并能够取得高精度的距离图像。另外，在该距离测定装置中，蓄积元件数为4倍，但是其他的电路是共通的，因此全体的电路规模为4倍以下。 

本发明第10项，是在本发明第7～第9项的任何一项的发明中，设多重调制光的来自所述距离对象的所述反射波为f(t)，设包含于多重调制光的第n频率(n为自然数，1≤n≤N)的周期为T_n，所述最长周期T₁中包含的波数为k_n(＝f_n/f₁)时，蓄积元件部，作为第0累加信号，蓄 积与 

$A_0^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\Σ}}}f\left({\mathrm{jT}}_n\right)$

相当的电荷，作为第1累加信号，蓄积与 

$A_1^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\Σ}}}f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{4})$

相当的电荷，作为第2累加信号，蓄积与 

$A_2^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\Σ}}}f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2})$

相当的电荷，作为第3累加信号，蓄积与 

$A_3^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\Σ}}}f({\mathrm{jT}}_n+\frac{{3T}_n}{4})$

相当的电荷。 

本发明第11项是在本发明第1～第10项的任何一项的发明中，距离算出部，计算出多重调制光中所包含的各频率的相位偏移量，并基于所算出的相位偏移量中，作为多重调制光中所包含的各频率成分的中的任意的频率成分的相位偏移量的低频相位偏移量，以及作为多重调制光所包含的各频率成分的中所包含、且比与低频相位偏移量相对应的频率成分更高的频率成分的相位偏移量的高频相位偏移量，而计算最终相位偏移量，基于所计算出的所述最终相位偏移量而计算所述距离。 

藉此，能够对检测相位偏移限界(π/2)以上的高频相位偏移进行检测，并能够进行高精度且长距离的测定。 

本发明第12项，是在本发明第11项中，设低频相位偏移量为Δψ_i(频率f_i)、所述高频相位偏移量为Δψ_j(频率f_j)、光速为c时，距离算出部，分别利用 

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ψ}}_n={\tan }^{-1}\left(\frac{A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}}{A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}}\right)$

$L=\frac{\mathrm{c\Δ\ψ}}{4\mathrm{\π}{f}_j}$

计算多重调制光中包含的各频率的相位偏移量Δψ_n、最终相位偏移量Δψ、以及距离L。 

在该距离测定装置中，计算出将低频相位偏移Δψi换算为高频相位偏移量的 

$\frac{f_j}{f_i}{\mathrm{\Δ\ψ}}_i$

(虽然是低精度但是能够进行与π/2以上的范围相当的距离测定)，将此和高频相位偏移量Δψj(虽然是高精度，但是能够进行仅与±π/2的范围内的相当的距离测定)组合，能够计算π/2以上的高频相位偏移量即作为最终相位偏移量的Δψ(能够进行高精度且与π/2以上的范围相当的距离测定)。 

藉此，在该距离测定装置中，能够进行长距离测定，并且，能够进行高精度的距离测定。 

本发明第13项的发明，是在本发明第12项的发明中，所述距离算出部考虑所述各时刻中的电荷蓄积时间τ，利用 

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ψ}}_n=\frac{{\mathrm{\ω}}_n\mathrm{\τ}}{2}+{\tan }^{-1}\left(\frac{A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}}{A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}}\right)$

计算所述多重调制光中包含的各频率的相位偏移量Δψn。 

在该距离测定装置中，如图2或图6所示，考虑各时刻的电荷蓄积时间τ(＞0)而求取相位偏移量Δψ。通常，不仅瞬时值(采样值)，而且使用积分值求取相位偏移量Δψ，因此能够使得难于受到噪声的影响，因此优选，但是相位偏移量计算式，如上式的那样变化。 

例如，如图2那样，若将t＝0～τ、T/4～T/4+τ、T/2～T/2+τ、3T/4～3T/4+τ作为积分期间，则相位偏移Δψ，利用(数学式3)， 

【数学式3】 

$\mathrm{\Δ\ψ}={\frac{\mathrm{\ω\τ}}{2}+\tan }^{-1}\left(\frac{A_2-A_0}{A_1-A_3}\right)$

而求取。该情况下，相位与利用采样值计算的情况下相比，进一步，由于以ωτ/2偏移，因此需要该量的校正。 

藉此，在该距离测定装置中，能够对由电荷蓄积时间τ引起的相位偏移误差进行校正，因此能够增加电荷蓄积时间τ，并能够进一步提高精度。 

本发明第14项是在本发明第11项至第13项的其中一项的发明中，距离算出部，将多重调制光中包含的各频率的相位偏移量ψ_n按下标顺次(n＝1，2，…)排列，首先将成为π/2以上的相位偏移量的下标设为k(2≤k≤N)时，将相位偏移量ψ_k-1作为低频相位偏移量，而计算距离。 

例如，ψ₁＝40°，ψ₂＝80°，ψ₃＝120°时，使低频相位偏移为ψ₂(＝80°)。 

另外，TOF方式中的相位偏移量，与频率成比例。通常，将f(t)的傅立叶变换设为F(ω)时，f(t-Δt)的傅立叶变换为F(ω)exp(-ωΔt)，成为相位偏移量Δψ＝ωΔt，与频率成比例(线性相位。也称为直线相位)。 

在该距离测定装置中，在多重调制光所包含的各频率成分中，由于使用精度最高的低频成分，因此能够进一步提高距离测定的精度。在由该距离测定装置所取得的距离图像中，针对每个像素进行此，因此能够与各像素中的测距对象物的距离相对应而使用精度最高的低频成分，藉此，各图像的距离精度提高。 

本发明第15项是在本发明第11项到第14项的其中任一项的发明中，第1差分累加信号的绝对值较小时，或第1累加信号和第3累加信号和的差分绝对值较小时，距离计算部，作为最终相位偏移量，使用 

$\mathrm{\Δ\ψ}=\frac{f_j}{f_i}{\mathrm{\Δ\ψ}}_i$

藉此，在该距离测定装置中，在 

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ψ}}_n={\tan }^{-1}\left(\frac{A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}}{A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}}\right)$

中，在分母的值较小，除算结果发散的情况下，基于将低频相位偏移Δψi换算为高频相位偏移量后的 

$\frac{f_j}{f_i}{\mathrm{\Δ\ψ}}_i$

(虽然是低精度但是能够进行与π/2以上的范围相当的距离测定)，计算距离，因此能够回避出现不能够进行距离测定的情况。 

本发明第16项是在本发明第1项到第15项的其中任一项的发明中，照射部以越低频成分越减小振幅的方式生成所述多重调制光。 

低频成分是用于粗略地进行测距的成分，因此可以减小振幅，也能够藉此降低蓄积元件的饱和。 

本发明第17项是用于距离测定装置的距离测定方法，其中，所述距离测定装置具备：照射部、受光元件部、分配部、蓄积元件部。所述距离测定方法具有：分配控制步骤和距离计算步骤。其中照射部，使得利用多重调制信号进行了光强度调制后的多重调制光对距离测定对象进行照射，所述多重调制信号通过对具有f_n+1＝2k_n·f_n(n以及k_n是自然数)的关系的N(N是2以上的整数)个不同频率f_n(1≤n≤N)进行多重化而生成。受光元件部，对从所述照射部照射的多重调制光的来自距离测定对象的反射波进行受光，而取得与受光量相当的电荷。分配部在规定的时刻对由受光元件部所取得的电荷输出到规定的输出目的地。蓄积元件部对从分配部输出的电荷进行蓄积。 

在分配控制步骤中，以在规定的时刻将分配部的输出目的地切换到规定的输出目的地的方式进行控制。在距离计算步骤中，基于由第1蓄积元件部以及第2蓄积元件部所蓄积的电荷量，对到距离测定对象的距离进行计算。 

藉此，能够实现一种可以起到与本发明第一项同样的效果的距离测定方法。 

本发明第18项是在计算机中执行具有照射部、受光元件部、分配部、和蓄积元件部的距离测定装置中使用的距离测定方法的程序。距离测定方 法具备分配控制步骤和距离计算步骤。 

照射部使得利用多重调制信号进行了光强度调制后的多重调制光对距离测定对象进行照射，所述多重调制信号通过对具有f_n+1＝2k_n·f_n(n以及k_n是自然数)的关系的N(N是2以上的整数)个不同频率f_n(1≤n≤N)进行多重化而生成。受光元件部对从照射部照射的多重调制光的来自距离测定对象的反射波进行受光，而取得与受光量相当的电荷。分配部在规定的时刻将由受光元件部所取得的电荷输出到规定的输出目的地。蓄积元件部，对从分配部输出的电荷进行蓄积。 

在分配控制步骤中，以在规定的时刻将分配部的输出目的地切换到规定的输出目的地的方式进行控制。在距离计算步骤中，基于由第1蓄积元件部以及第2蓄积元件部所蓄积的电荷量，对到距离测定对象的距离进行计算。 

藉此，能够实现一种程序，其可以使得能够达到与本发明第一项同样的效果的距离测定方法在计算机中执行。 

本发明第19项是具备照射部、受光元件部、分配部、蓄积元件部、和距离计算部的集成电路。 

照射部使得利用多重调制信号进行了光强度调制后的多重调制光对距离测定对象进行照射，所述多重调制信号通过对具有f_n+1＝2k_n·f_n(n以及k_n是自然数)的关系的N(N是2以上的整数)个不同频率f_n(1≤n≤N)进行多重化而生成。受光元件部对从照射部照射的多重调制光的来自距离测定对象的反射波进行受光，而取得与受光量相当的电荷。分配部在规定的时刻对由受光元件部所取得的电荷输出到规定的输出目的地。蓄积元件部对从分配部输出的电荷进行蓄积。距离算出部基于由蓄积元件部所蓄积的电荷量，计算到所述距离测定对象的距离。 

藉此，能够达到与第1发明同样的效果。 

根据本发明，能够大幅度削减分波电路规模，并能够将所取得的距离图像的分辨率降低抑制到最小限，从而能够得到可以实现所取得的距离图像的高分辨率化、测定距离精度的高精度化、以及测定距离的长距离化的使用多重波的距离测定装置、距离测定方法、程序以及集成电路。 

附图说明

图1是用于对TOF方式的距离测定的原理进行说明的说明图。 

图2是对TOF方式(积分型)的距离测定的原理进行说明的说明图。 

图3是表示第1实施方式中的距离测定装置1的概略构成的方框图。 

图4是表示第1实施方式中的距离测定装置1的受光元件部201、分配部202、蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)的构成的一例(专利文献3的图8记载)的图。 

图5是用于对第1实施方式中的距离测定装置1的动作进行说明的说明图。 

图6是用于对第1实施方式中的距离测定装置1(积分型)的动作进行说明的说明图。 

1 距离测定装置 

10 照射部 

20 受光部 

200 电荷蓄积部 

201 受光元件部 

202 分配部 

211A、211B、221A、221B、231A、231B 蓄积元件部 

210 电荷转送部 

30 距离计算部 

31 第1波相位偏移量计算部 

32 第2波相位偏移量计算部 

33 第3波相位偏移量计算部 

34 距离值取得部 

40 控制部 

以下，对本发明的实施方式，使用图面详细地进行说明。 

[第1实施方式] 

对作为本发明的第1实施方式的距离测定装置1，使用图3～5进行说明。 

在第1实施方式中，作为多重调制光(将利用多个频率进行光强度调制后的光强度调制光进行重叠(多重化)后的光强度调制光)，利用3种类的频率(低频、中频、高频)，分别对采用进行光强度调制后的3个的光强度调制光进行重叠(多重化)后的3重调制光(3重波)情况进行说明。另外，所重叠(多重化)的光强度调制光的频率的关系，成为「相互为偶数倍」的频率的关系。这里，作为最简单的例，使用基准频率f(周期T)，设为， 

低频：f₁＝f， 

中频：f₂＝2·f， 

高频：f₃＝4·f 

(以下，将‘f₁’记为‘f1’，将‘f₂’记为‘f2’，将‘f₃’记为‘f3’)。也即，设利用低频进行光强度调制的光强度调制光(低频)的光强度调制频率为f1(＝f)，设利用中频进行光强度调制后的光强度调制光(中频)的光强度调制频率为f2(＝2·f)，利用高频率进行光强度调制后的光强度调制光(高频)的光强度调制频率为f3(＝4·f)。 

另外，所谓‘相互为偶数倍’的频率的关系，将所重叠(多重化)的光强度调制光的光强度调制频率，是指为从较低的一方到f₁，f₂，…，f_n，f_n+1，…时， 

f_n+1＝2k_n·f_n(f_n+1＞f_n，n以及k_n为自然数) 

成立的关系。 

另外，在以下中，对于使用3重调制光(3重波)的情况进行说明，但是通常，作为多重调制光，使用2重波(将利用处于相互为偶数倍的关系的光强度调制光频率进行光强度调制后的低频以及高频的2个的光强度调制光重叠(多重化)后的多重调制光)较为充分(利用2重波实现本实施方式的距离测定，则能够实现所取得的距离图像的高分辨率化、测定距离精度的高精度化以及测定距离的长距离化)。 

另外，本实施方式的距离测定方法(利用距离测定装置1所实现的距离测定方法)，在一般的情况下(使用N重波(N为自然数)的情况下)，成立(能够进行分波)。对此，在以下的文中进行证明。 

<1.1：距离测定装置的构成> 

图3是表示本发明的第1实施方式中的距离测定装置1的概略构成的方框图。 

如图3所示那样，利用本发明的第1实施方式的距离测定装置1，具备：将多重调制光照射在摄像空间的照射部10；对由照射部10所照射的多重调制光的来自摄像空间的反射波即反射多重调制光进行受光的受光部20；根据受光部20的输出对距离测定装置1和摄像空间内的被拍摄体(距离测定对象)之间的距离进行计算的距离计算部30；对照射部10、受光部20以及距离计算部30进行控制的控制部40。 

照射部10，是基于来自控制部40的指令，利用多重调制光(本实施方式中为3种类的频率(低频、中频、高频)，分别生成将进行光强度调制的3个的光强度调制光重叠后(多重化)的3路调制光(3路波))，并将所生成的多重调制光照射在作为距离测定对象的摄像空间。 

受光部20具备多个(像素数量的)电荷蓄积部200(一个的电荷蓄积部200与1个的像素相对应)以及电荷转送部210。 

电荷蓄积部200对于每个像素，具备：受光元件部201；分配部202；第1波成分用蓄积元件部211A，211B；第2波成分用蓄积元件部221A，221B；以及第3波成分用蓄积元件部231A，231B。另外，在以下中，汇总从第1波成分用蓄积元件部到第N波成分用蓄积元件部(这里，N＝3)，而称为‘蓄积元件部’。 

受光元件部201，具有受光元件(例如，利用光电二极管所实现的受光元件)，对来自距离测定对象的摄像空间的反射多重调制光(反射波)进行受光，利用光电变换将反射波变换为电荷(电信号)。并且，受光元件部201，将利用光电变换取得的电荷(电信号)，通过分配部202，输出到蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)。 

分配部202，利用控制部40进行分配控制。分配部202，利用由控制部40所指示的规定的时刻，将从受光元件部201输出的电荷(电信号)，输出到第1波成分用蓄积元件部211A、211B，第2波成分用蓄积元件部221A、221B，第3波成分用蓄积元件部231A、231B的其中之一。 

第1波成分用蓄积元件部211A，具有电荷蓄积元件，并将从受光元件部201经由分配部202输出的电荷(电信号)进行蓄积。第1波成分用蓄积元件部211A，仅对反射波的低频成分的电荷进行蓄积(详细留作后述)。 

第1波成分用蓄积元件部211B具有电荷蓄积元件，对从受光元件部201经由分配部202输出的电荷(电信号)进行蓄积。第1波成分用蓄积元件部211B，仅对反射波的低频成分的电荷进行蓄积(详细留作后述)。 

第2波成分用蓄积元件部221A，具有电荷蓄积元件，并对从受光元件部201经由分配部202输出的电荷(电信号)进行蓄积。第2波成分用蓄积元件部221A仅对反射波的中频成分的电荷进行蓄积(详细留作后述)。 

第2波成分用蓄积元件部221B，具有电荷蓄积元件，并对从受光元件部201经由分配部202输出的电荷(电信号)进行蓄积。第2波成分用蓄积元件部221B仅对反射波的中频成分的电荷进行蓄积(详细留作后述)。 

第3波成分用蓄积元件部231A具有电荷蓄积元件，并对从受光元件部201经由分配部202输出的电荷(电信号)进行蓄积。第3波成分用蓄积元件部231A，仅对反射波的高频成分的电荷进行蓄积(详细留作后述)。 

第3波成分用蓄积元件部231B具有电荷蓄积元件，对从受光元件部201经由分配部202输出的电荷(电信号)进行蓄积。第3波成分用蓄积元件部231B，仅对反射波的高频成分的电荷进行蓄积(详细留作后述)。 

另外，在电荷蓄积部200中，多重调制光的多重度为‘3’(对低频、中频、高频的3个的光强度调制光进行重叠(多重化))，因此成为具备3个成分用的蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)的构成。在多重度为‘N’的情况下，电荷蓄积部200，也可以是具备N个的成分用的蓄积元件部的构成(例如，具备N×2个的蓄积元件部的构成)。 

另外，图4表示受光元件部201、分配部202、蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)的构成的一例(专利文献3的图8所记载)。如图4所示那样，将流过光电二极管PD1以及PD2(与受光元件部201的一部分相当)的电流I1以及I2，通过分配部(一部分)202A，在蓄积元件部(图4中为第1波成分用蓄积元件部211A)中流过，而对电荷蓄积进行处理。具体来说，基于来自控制部40的分配控制信号，对分配部202A的分配控制进行切换，并将在蓄积元件部(图4中第1波成分用蓄积元件部211A)的电容器中流过的电流的流向进行变化，将差分电荷蓄积 在蓄积元件部(图4中为第1波成分用蓄积元件部211A)的电容器。 

另外，图4所示的构成是一例，不能说是被该构成所限定。 

电荷转送部210将从与各像素相对应的电荷蓄积部200的蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)输出的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)作为输入，并在由控制部40所指示的规定的时刻，转送到距离计算部30。 

距离计算部30，将来自受光部20的电荷转送部210的输出作为输入，基于与从电荷转送部210输出的各像素相对应的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)，计算针对各像素的距离值，并生成各像素成为距离值的距离图像而输出。另外，距离计算部30，也可以进行针对模拟信号的本身的距离计算的计算，也可以在A/D变换后利用数字处理进行针对距离计算的计算。 

距离计算部30如图3所示那样，具备第1波相位偏移量计算部31、第2波相位偏移量计算部32、第3波相位偏移量计算部33、距离值取得部34。 

第1波相位偏移量计算部31，将从电荷转送部210输出的与各像素相对应的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)作为输入，并基于与从电荷转送部210输出的各像素相对应的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)，计算低频相位偏移量。并且，第1波相位偏移量计算部31将所计算的低频相位偏移量输出到距离值取得部34。 

第2波相位偏移量计算部32，将从电荷转送部210输出的与各像素相对应的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)作为输入，并基于与从电荷转送部210输出的各像素相对应的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)，计算中频相位偏移量。并且，第2波相位偏移量计算部32，将所计算的低频相位偏移量输出到距离值取得部34。 

第3波相位偏移量计算部33，将从电荷转送部210输出的与各像素相对应的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)作为输入，并基于从电荷转送部210输出的与各像素相对应的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)，计算高频相位偏移量。并且，第3波相位偏移量计算部33，将所计算的低频相位偏移量输出到距离值取得部34。 

距离值取得部34，将利用第1波相位偏移量计算部31所计算的低频相位偏移量、利用第2波相位偏移量计算部32计算的中频相位偏移量，以及利用第3波相位偏移量计算部33所计算的高频相位偏移量作为输入，并基于低频相位偏移量、中频相位偏移量以及高频相位偏移量，针对各像素，计算距离(距离值)。并且，距离值取得部34，生成成为各像素计算的距离值的距离图像，并输出所生成的距离图像。 

<1.2：距离测定装置的动作> 

对于按照以上那样构成的距离测定装置1的动作，进行说明。 

利用照射部10，基于成为‘相互为偶数倍’的关系的频率的多重调制光(例：低频f1＝f，中频f2＝2·f，高频f3＝4·f，f为基准频率)，被照射向作为距离测定对象空间的摄像空间。 

在受光部20，对来自摄像空间的多重调制光的反射光进行受光。也即，来自摄像空间的多重调制光的反射光，由与各像素相对应的电荷蓄积部200的受光元件部201所受光，并利用光电变换，产生与由受光元件部201所受光的光量相对应电荷。并且，将所产生的电荷(电信号)，输出到分配部202。 

在分配部202中，基于来自控制部40的指令，将利用受光元件部201所取得的电荷(电信号)，以规定的时刻进行切换，并输出到蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)。 

蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)中，对从分配部202输出的电荷(电信号)进行蓄积。 

这里，所谓‘规定的时刻’，如图5所示，为高频的每4分之1周期(T/16)的时刻。t＝jT/16(0≤j＜16，j为整数)中的反射波f(t)的值Aj，使用低频成分Bj、中频成分Cj、高频成分Dj、变量α，常数β， 

成为Aj＝α(Bj+Cj+Dj)+β。 

另外，变量α，是依赖于照射部10的强度、被拍摄体的反射率、反射角度、反射的种类(镜面反射、扩散反射等)、到被拍摄体的距离等的变量。另外，常数β，是依赖于环境光的强度、被拍摄体的反射率等的变量。 

在第1波成分用蓄积元件部211A，控制部40对分配部202进行分配控制，从而对于 

A8-A0＝α(B8+C8+D8)-α(B0+C0+D0) 

相当的电荷进行蓄积。也即，在第1波成分用蓄积元件部211A，时刻t＝8T/16中的蓄积电荷量A8(利用规定的采样期间而采样的值(采样是利用基于分配部202的分配控制而进行))和时刻t＝0中的蓄积电荷量A0(利用规定的采样期间进行采样的值)的差分电荷进行蓄积。 

上式中，常数β(定常成分)利用减法而抵消。这里，中频以及高频的频率，由于是低频的偶数倍，因此如从图5所明了的那样，成为与低频的半周期后的时刻中的中频的值(C0，C8)以及高频的值(D0，D8)相同的值。 

因此，成为 

A8-A0＝α(B8-B0) 

，与此相当的电荷被蓄积在第1波成分用蓄积元件部211A。也即，在第1波成分用蓄积元件部211A，仅蓄积低频成分的电荷。 

同样，在第1波成分用蓄积元件部211B，蓄积与 

A4-A12＝α(B4-B12) 

相当的电荷。也即，在第1波成分用蓄积元件部211B，仅蓄积低频成分的电荷。 

在第2波成分用蓄积元件部221A，控制部40对分配部202进行分配控制，而蓄积与 

(A4-A0)+(A12-A8) 

相当的电荷。也即，在最低频率f1的1周期T期间，进行持续蓄积。这里，所谓高频的频率，由于是中频的偶数倍，因此是 

D4＝D0，D12＝D8 

，高频成分利用减法而被抵消。另一方面，中频的频率，是低频的偶数倍，因此是 

B8＝-B0，B12＝-B4 

，低频成分利用加法而被抵消。另外， 

是C0＝C8，C4＝C12 

。因此，在第2波成分用蓄积元件部221A，蓄积 

(A4-A0)+(A12-A8)＝2α(C4-C0) 

。也即，在第2波成分用蓄积元件部221A，仅蓄积中频成分的电荷。 

同样，在第2波成分用蓄积元件部221B，蓄积 

(A2-A6)+(A10-A14)＝2α(C2-C6) 

。也即，在第2波成分用蓄积元件部221B，仅蓄积中频成分的电荷。 

在第3波成分用蓄积元件部231A，控制部40对分配部202进行分配控制，从而蓄积与 

(A2-A0)+(A6-A4)+(A10-A8)+(A14-A12) 

相当的电荷。也即，在最低频率f1的1周期T之间，蓄积而存续。同样，根据图5，根据 

C4＝-C0，C6＝-C2，C12＝-C8，C14＝-C10 

B8＝-B0，B10＝-B2，B12＝-B4，B14＝-B6 

D0＝D4＝D8＝D12，D2＝D6＝D10＝D14， 

成为(A2-A0)+(A6-A4)+(A10-A8)+(A14-A12)＝4α(D2-D0) 

。也即，在第3波成分用蓄积元件部231A，仅蓄积高频成分的电荷。 

同样，在第3波成分用蓄积元件部231B，蓄积(A1-A3)+(A5-A7)+(A9-A11)+(A13-A15)＝4α(D1-D3) 

。也即，在第3波成分用蓄积元件部231B，仅蓄积高频成分的电荷。 

在距离测定装置1，如此，这些分波处理。 

《针对分波原理》 

接下来，对该分波原理(上述分波处理的原理)通常成立进行证明。 

将反射波(多重度N)设为， 

【数学式4】 

$f\left(t\right)=\mathrm{\&alpha;}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_i(t-\mathrm{\&Delta;t})+\mathrm{\&beta;}$

，将其第i频率成分(i＝1～N)设为 

【数学式5】 

f_i(t)＝sinω_it 

为了从反射波f(t)，对第n频率成分(1≤n≤N)进行分波，能够将时刻t＝0以及T_n/2中的反射光的差分电荷，在第1频率(＝最低频率)的1周期之间，执行累加处理(采样时刻中的离散值的加算处理)而继续(波数k_n)，并在上述第1波成分用的蓄积元件蓄积第1差分累加信号 

【数学式6】 

$A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2})-f\left({\mathrm{jT}}_n\right))=\mathrm{\&alpha;}\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f_i({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2}-\mathrm{\&Delta;t})-f_i({\mathrm{jT}}_n-\mathrm{\&Delta;t}))$

。此时，β由减法进行抵消。 

这里，对于任意的i＞n，各频率相互为偶数倍的时，使用ω_i/ω_n为偶数， 

【数学式7】 

$f_i({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2}-\mathrm{\&Delta;t})=\sin ({\mathrm{\&omega;}}_i({\mathrm{jT}}_n-\mathrm{\&Delta;t})+\frac{{\mathrm{\&omega;}}_i}{{\mathrm{\&omega;}}_n}\mathrm{\&pi;})=f_i({\mathrm{jT}}_n-\mathrm{\&Delta;t})$

，因此超过第n频率的高频成分全部由减法被抵消。因此， 

【数学式8】 

$A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}=\mathrm{\&alpha;}\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f_i({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2}-\mathrm{\&Delta;t})-f_i({\mathrm{jT}}_n-\mathrm{\&Delta;t}))$

。这里，对上式按照如下的方式进行变形。 

【数学式9】 

$A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}=\mathrm{\&alpha;}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}(\underset{j=0}{\overset{k_n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_i({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2}-\mathrm{\&Delta;t})-\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_i({\mathrm{jT}}_n-\mathrm{\&Delta;t}))$

另一方面，对于任意的i＜n，在各频率相互为偶数倍时，使用k_n/k_i为偶数， 

【数学式10】 

$\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_i({\mathrm{jT}}_n-\mathrm{\&Delta;t})=\underset{j_1=0}{\overset{k_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_2=0}{\overset{\frac{k_n}{k_i}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_i(j_1{T}_i+j_2{T}_n-\mathrm{\&Delta;t})=\underset{j_1=0}{\overset{k_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_3=0}{\overset{\frac{k_n-1}{{2k}_i}-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f_i(j_1{T}_i+j_3{T}_n-\mathrm{\&Delta;t})+f_i(j_1{T}_i+j_3{T}_n-\mathrm{\&Delta;t}+\frac{T_i}{2}))=0$

。同样，成为 

【数学式11】 

$\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_i({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2}-\mathrm{\&Delta;t})=0$

也即，不足第n频率的低频成分全部被加算所抵消。根据以上，成为 

【数学式12】 

$A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}=\mathrm{\&alpha;}(\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_n({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2}-\mathrm{\&Delta;t})-\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{f}_n({\mathrm{jT}}_n-\mathrm{\&Delta;t}))={2\mathrm{\&alpha;k}}_n{\sin \mathrm{\&omega;}}_n\mathrm{\&Delta;t}$

，仅对第n频率成分进行分波。 

另外，将时刻t＝T_n/4以及3T_n/4中的反射光的差分电荷，在第1频率(＝最低频率)的1周期间，执行累加处理(采样时刻中的离散值的加算处理)而存续(波数k_n)，在上述第2波成分用的蓄积元件蓄积第2差分累加信号， 

【数学式13】 

$A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{4})-f({\mathrm{jT}}_n+\frac{{3T}_n}{4}))$

。同样，成为 

【数学式14】 

$A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}=2{\mathrm{\&alpha;k}}_n\cos {\mathrm{\&omega;}}_n\mathrm{\&Delta;t}$

，相位偏移90°后，仅得到第n频率成分。 

另外，虽然后述，但是第n频率成分的相位偏移Δψ_n，利用 

【数学式15】 

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&psi;}}_n={\mathrm{\&omega;}}_n\mathrm{\&Delta;t}={\tan }^{-1}\left(\frac{A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}}{A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}}\right)$

所计算。 

另外，在距离测定装置1中，如图6所示那样，也可以不仅使用采样值(上述的情况下)而使用积分值，也可以计算相位偏移量。在距离测定装置1中，使用积分值计算相位偏移量的情况下，在蓄积元件部蓄积的电荷量变多，能够使S/N比良好(降低距离测定中所使用的噪声量相对于电荷量的比例)，此外，能够进行高精度的距离测定。 

另外，使用积分值，计算相位偏移量的情况下的相位偏移量，将t＝jT_N/4～jT_N/4+τ(0≤j＜4ω_N/ω₁，j是整数)中的反射波f(t)的积分值作为Aj，将其中包含的低频成分设为Bj，将中频成分设为Cj，将高频成分设为Dj，能够通过进行与上述同样的计算而取得。另外，在图6的例中，利用N＝3、T_N＝T₃＝T/4、ω_N/ω₁＝ω₃/ω₁＝4，积分区间成为t＝jT/16～(j+1)T/16(0≤j＜16，j是整数)。 

该情况下，相位偏移量Δψ_n，成为 

【数学式16】 

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&psi;}}_n=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_n\mathrm{\&tau;}}{2}+{\tan }^{-1}\left(\frac{A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}}{A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}}\right)$

，产生相位偏移量Δψ_n的偏移(オフセツト)项((数学式16)的  的部分)。另外，图6是τ＝T_n/4的情况下的一例，但是也可以是除此以外的期间。另外，若考虑分配控制切换时间ε，则也可以为τ＝T_n/4-ε。 

另外，在距离测定装置1中，在计算基于积分值的相位偏移量的情况下，控制部40，对针对分配部202的分配控制(分配时刻以及分配期间)进行调整，在蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)，能够蓄积与基于规定的积分期间的积分值相当的电荷。 

接下来，对电荷转送部210以后的处理进行说明。 

在电荷转送部210中，将与各像素相对应的蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)的电荷，利用来自控制部40的指令，以规定的时刻，转送向距离计算部30。另外，所谓‘规定的时刻’，也可以是蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)的蓄积电荷(与蓄积电荷相对应的电信号)，不被混同(混合)地被转送到距离计算部30。例如，也可以是利用在CCD装置等中使用的蓄积电荷的转送方 法的转送方式(例如，顺次转送方式)，将蓄积元件部(211A、211B、221A、221B、231A、231B)的蓄积电荷(蓄积电荷に相对应的电信号)转送到距离计算部30。 

在第1波相位偏移量计算部31中，基于针对从电荷转送部210转送的各像素的蓄积电荷量，计算针对各像素的低频相位偏移量。 

具体来说，在第1波相位偏移量计算部31，基于从电荷转送部210转送的第1波成分用蓄积元件部211A的蓄积电荷(α(B8-B0))以及第1波成分用蓄积元件部211B的蓄积电荷(α(B4-B12))，低频相位偏移Δψ1，利用 

【数学式17】 

${\mathrm{\&Delta;\&psi;}}_1={\tan }^{-1}\left(\frac{B_8-B_0}{B_4-B_{12}}\right)$

计算。 

在第2波相位偏移量计算部32中，基于针对从电荷转送部210转送的各像素的蓄积电荷量，计算针对各像素的中频相位偏移量。 

具体来说，在第2波相位偏移量计算部32中，基于从电荷转送部210转送的第2波成分用蓄积元件部221A的蓄积电荷(2α(C4-C0))以及第2波成分用蓄积元件部221B的蓄积电荷(2α(C2-C6))，利用【数学式18】 

${\mathrm{\&Delta;\&psi;}}_2={\tan }^{-1}\left(\frac{C_4-C_0}{C_2-C_6}\right)$

计算低频相位偏移量Δψ2。 

在第3波相位偏移量计算部33中，基于针对从电荷转送部210转送的各像素的蓄积电荷量，计算针对各像素的高频相位偏移量。 

具体来说，在第3波相位偏移量计算部33中，基于从电荷转送部210转送的第3波成分用蓄积元件部231A的蓄积电荷(4α(D2-D0))以及第3波成分用蓄积元件部231B的蓄积电荷(4α(D1-D3))，高频相位偏移量Δψ3，利用 

【数学式19】 

${\mathrm{\&Delta;\&psi;}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{D_2-D_0}{D_1-D_3}\right)$

而计算。 

在距离值取得部34中，基于由第1波相位偏移量计算部31计算的低频相位偏移量、由第2波相位偏移量计算部32计算的中频相位偏移量、以及由第3波相位偏移量计算部33计算的高频相位偏移量这3个的相位偏移量，针对各像素，而计算距离(距离值)。 

具体来说，距离值取得部34，针对各像素，基于低频相位偏移量Δψ1、中频相位偏移量Δψ2以及高频相位偏移量Δψ3而决定最终相位偏移量Δψ，并基于此，计算各像素的距离值L。 

在距离值取得部34中，例如，使用低频相位偏移量Δψ1以及高频相位偏移量Δψ3，最终相位偏移量Δψ，由 

【数学式20】 

而计算。 

另外，距离值取得部34，Δψ1≤Δψ2≤π/2的情况下，利用 

【数学式21】 

计算最终相位偏移量Δψ。也即，距离值取得部34在中频相位偏移量为π/2(可检测的相位偏移极限)以下的情况下，替代低频相位偏移量，使用比低频相位偏移量更高精度的中频相位偏移量，而计算最终相位偏移量Δψ。 

另外， 

【数学式22】 

${\mathrm{\&Delta;\&psi;}}_3={\tan }^{-1}\left(\frac{D_2-D_0}{D_1-D_3}\right)$

的分母的值较小时，除算结果发散，高频相位偏移量Δψ3的可靠性较低，因此距离值取得部34使用 

【数学式23】 

$\mathrm{\&Delta;\&psi;}=\frac{f_j}{f_i}{\mathrm{\&Delta;\&psi;}}_i$

计算最终相位偏移量(例如，作为f_i＝f1，f_j＝f3，计算最终相位偏移量)。也即，在距离值取得部34中，如此仅基于低频相位偏移量而计算距离，并能够回避不能够进行距离测定的情况的产生。 

在距离值取得部34中，基于以上计算的最终相位偏移量Δψ，将针对各像素的距离值L，利用 

【数学式24】 

$L=\frac{\mathrm{c\&Delta;\&psi;}}{4\mathrm{\&pi;}{f}_3}$

计算。这里，c是光速。 

如基于(数学式20)～(数学式24)所明了的那样，在距离测定装置1，在由低频f1所决定的最大可测定的距离范围内，能够成为由高频f3所决定的高精度的距离测定。 

距离值取得部34，利用上述处理对每像素取得距离值L，生成将所取得(计算)的距离值L作为像素值的距离图像，而输出。 

如以上那样，在本实施方式所涉及的距离测定装置1中，使用将成为‘相互为偶数倍’的关系的多个的频率进行多重化后的多重调制光，而能够进行仅基于分配控制的分波。另外，在距离测定装置1中，对差分电荷进行持续蓄积，因此定常成分(环境光等)利用减法而恒常地被抵消，能够抑制蓄积元件中的蓄积电荷的饱和。为此，在距离测定装置1中，能够更强地将调制光照射到作为距离测定对象的摄像空间(被拍摄体)，并能够提高距离测定精度。 

因此，利用本实施方式所涉及的距离测定装置1以及距离测定方法，能 够对分波电路规模大幅度地进行削减，并且能够实现所取得的距离图像的高分辨率化、测定距离精度的高精度化、以及测定距离的长距离化。 

另外，在上述中，多重调制光的多重度是‘3’(低频、中频、高频)，因此距离计算部30，作为计算相位偏移量的功能部，具备第1波相位偏移量计算部31、第2波相位偏移量计算部32、以及第3波相位偏移量计算部33这3个，但是在多重调制光的多重度为‘N’的情况下，也可以根据多重度，设置计算相位偏移量的功能部，并将上述同样的方法用于多重度‘N’的情况。如此，即使在多重调制光的多重度为‘N’的情况下，也能够实现本实施方式所涉及的距离测定装置以及距离测定方法。 

《变形例》 

接下来，针对本实施方式所涉及的变形例进行说明。 

在上述中，对通过保存差分电荷而计算相位偏移量的情况进行了说明，但是在将蓄积元件部的电荷原样(同符号的原样)蓄积后，通过电荷转送部210，输出到相位偏移量计算部(第1实施方式中，与第1波相位偏移量计算部31、第2波相位偏移量计算部32、以及第3波相位偏移量计算部33相当)，也可以通过在相位偏移量计算部进行减法，计算相位偏移量。该情况下，在蓄积元件部，能够将用于取得差分电荷的电流反转电路省却。 

也即，在第1频率(＝最低频率)的1周期的期间(波数k_n)，进行时刻t＝0中的反射光的电荷的累加处理。也即，在第1蓄积元件，对与第0累加信号 

【数学式25】 

$A_0^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f\left({\mathrm{jT}}_n\right)$

相当的电荷进行蓄积，在第2蓄积元件，对与第2累加信号 

【数学式26】 

$A_2^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2})$

相当的电荷进行蓄积。 

并且，将在第1蓄积元件以及第2蓄积元件中蓄积的电荷转送后，在第1蓄积元件，对第1累加信号 

【数学式27】 

$A_1^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{4})$

进行蓄积，在第2蓄积元件，对与第3累加信号 

【数学式28】 

$A_3^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f({\mathrm{jT}}_n+\frac{3T_n}{4})$

进行蓄积。 

并且，在相位偏移量计算部中，进行与 

【数学式29】 

$A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{2})-f\left({\mathrm{jT}}_n\right))$

相当的减法处理，各频率成分的没有相位偏移的频率成分进行提取。 

另外，相位偏移量计算部中，进行与 

【数学式30】 

$A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f({\mathrm{jT}}_n+\frac{T_n}{4})-f({\mathrm{jT}}_n+\frac{{3T}_n}{4}))$

相当的减法处理，并提取各频率成分的相位以90°偏移后的频率成分。 

并且，相位偏移量计算部，基于所提取的各频率成分的没有相位偏移的频率成分以及相位以90°偏移后的频率成分，计算各频率成分的相位偏移量。 

并且，利用与上述中说明的同样的方法，求取最终相位偏移量Δψ，基于最终相位偏移量Δψ，对每个像素计算距离值L。 

另外，不是上述处理的那样使用采样值，而在上述中，与图6所说明的同样，也可以计算积分值而计算距离值L。作为采样值的替代，使用积分值而求取相位偏移量Δψ，不能够使得难于受到噪声的影响。 

根据以上，在本变形例中，能够省却电流反转电路，因此在距离测定装置中，能够进一步减小像素间距尺寸，并能够降低由距离测定装置所取得的距离图像的分辨率降低。 

因此，利用本变形例所涉及的距离测定装置以及距离测定方法，能够 

因此，利用本变形例所涉及的距离测定装置以及距离测定方法，能够大幅度削减分波电路规模，并且能够实现所取得的距离图像的高分辨率化、测定距离精度的高精度化、以及测定距离的长距离化。 

[其他的实施方式] 

在上述实施方式的距离测定装置中，对使用多重波(多重调制光)进行距离测定的情况进行了说明，但是不限定于此，例如，将利用不同的频率进行了光强度调制后的多个的光强度调制光交互地重复进行(时分割)对测定对象的被拍摄体(摄像空间)照射的构成。另外，也可以使用利用线性调频(チヤ一プ)信号而对频率连续地进行切换而生成的光强度调制光，进行距离测定。例如，在使用线性调频信号将频率从低频侧进行扫描，而在全像素中的相位偏移量不超过π/2那样的最大的频率附近设定强度调制频率，从而能够设定与距离测定对象空间中的最远点相对应的强度调制频率。 

另外，也可以使用使低频和高频正交(直交)的偏振光(偏波)而进行距离测定。例如，在受光侧，将反射波利用半反射镜(ハ一フミラ一)分割为2个的路径，并利用偏振光滤波器提取低频成分·高频成分，也可以计算各频率的相位偏移量。 

另外，在作为距离测定对象的摄像空间中，在从距离测定装置到距离测定对象的被拍摄体的距离的离散较大的情况下，也可以是，越远存在的被拍摄体，使用波长(光强度调制频率的较低)越长的光强度调制光而进行距离测定。例如，在被拍摄体A较远存在，被拍摄体B较近存在的情况下，在距离测定装置中，对于被拍摄体A，使用较长的波长(光强度调制频率较低)的光强度调制光(称此为‘光强度调制光A’，称其光强度调制频率为‘fA’))而生成多重调制光(设多重化后的光强度调制光的光强度调制频率的最低频率为fA)，将该多重调制光照射在被拍摄体A，利用上述说明的距离测定方法，对到被拍摄体A的距离进行测定。另一方面，对于被拍摄体B，使用比光强度调制光A的波长短的光强度调制光B(称该光强度调制频率为‘fB’)而生成多重调制光(称多重化后的光强度调制光的光强度调制频率的最低频率为fB)，将该多重调制光照射在被拍摄体B，利用上述中所说明的距离测定方法，测定到被拍摄体B的距离。在距 离测定装置中，也可以如此进行距离测定。 

另外，在上述实施方式中说明的距离测定装置中，各方框也可以由LSI等的半导体装置个别地1芯片(チツプ)化，也可以按照包含一部后全部的方式进行1芯片化。 

另外，这里，作为LSI，根据集成度的不同，也称作IC、系统LSI，超大规模LSI、超大(ウルトラ)LSI。 

另外，集成电路化的手法不限于LSI，也可以由专用电路或通用处理器实现。LSI制造后，也可以利用可编程的FPGA(Field Prog rammable Gate Array)、能够对LSI内部的电路单元的连接、设定进行再构成可重置处理器(リコンフイギユラブル·プロセツサ一)。 

此外，因半导体技术的进步或派生的其他别技术而替换LSI的集成电路化的技术如果出现，当然，也可以使用该技术进行功能模块的集成化。也可以适用生物技术。 

另外，可以用硬件实现上述实施方式的各处理，也可以用软件实现实现。此外，也可以利用软件和硬件的混在处理实现。另外，在利用硬件实现上述实施方式所涉及的距离测定装置的情况下，不用说需要用于进行各处理的时刻调整。在上述实施方式中，为了说明的方便便宜，对于在实际的硬件实际中产生的各种信号的时刻调整的详细加以省略。 

另外，本发明的具体的构成，不限于前述的实施方式，可以在不脱离发明的要旨的范围中进行种种的变更以及修正。 

【产业上的利用可能性】 

根据本发明所涉及的距离测定装置(特别是距离图像传感器)、距离测定方法、程序以及集成电路，能够进行高分辨率且高精度且长距离测定，因此图像/映像领域(3D、任意焦点图像、对象检测·认知、3维测量)，机器人的眼、交通安全(碰撞检测)，安全领域、FA(Factory Automation)领域，游戏的界面等各种各样领域中有用，能够在该领域中实施。 

Claims (17)

1.一种距离测定方法，用于距离测定装置，其中，

所述距离测定装置，具备：

照射部，其使得利用多重调制信号进行了光强度调制后的多重调制光对距离测定对象进行照射，所述多重调制信号通过对关于作为自然数的n以及k_n具有f_n+1＝2k_n·f_n的关系并满足1≤n≤N的N个不同频率f_n进行多重化而生成，其中N是2以上的整数；

受光元件部，其对从所述照射部照射的所述多重调制光的来自所述距离测定对象的反射波进行受光，而取得与受光量相当的电荷；

分配部，其在规定的时刻将由所述受光元件部所取得的电荷输出到规定的输出目的地；

蓄积元件部，其具有第1蓄积元件部和第2蓄积元件部，并对从所述分配部输出的电荷进行蓄积，

所述距离测定方法的特征在于，具有：

分配控制步骤，其中以在规定的时刻将所述分配部的输出目的地切换到规定的输出目的地的方式进行控制，

距离计算步骤，其中基于由所述第1蓄积元件部以及所述第2蓄积元件部所蓄积的电荷量，对到所述距离测定对象的距离进行计算。

2.根据权利要求1所述的距离测定方法，其特征在于，

所述蓄积元件部相对于包含于所述多重调制光中的各所述频率f_n，具备至少一个的蓄积元件，其中1≤n≤N。

3.根据权利要求1或2所述的距离测定方法，其特征在于，

相对于包含于所述多重调制光中的各所述频率f_n以及周期T_n，所述分配部，在规定的时刻t0、作为与所述时刻t0不同的时刻的时刻t1、作为从所述时刻t0起T_n/2后的时刻且满足t2＝t0+T_n/2的时刻t2、以及作为从所述时刻t0起T_n/2后的时刻且满足t3＝t1+T_n/2的时刻t3中切换输出目的地，

所述蓄积元件部，至少在所述多重调制光中的最长周期T₁的期间，对电荷进行持续蓄积。

4.根据权利要求3所述的距离测定方法，其特征在于，

所述蓄积元件部，

至少在所述最长周期T₁的期间对所述时刻t0以及所述时刻t2中的电荷量的差分电荷量进行蓄积而生成第1差分累加信号，

在为了所述距离计算步骤而将所蓄积的电荷量进行电荷转送后，至少在所述最长周期T₁的期间对所述时刻t1以及所述时刻t3的电荷量的差分电荷量进行蓄积，而生成第2差分累加信号。

5.根据权利要求3所述的距离测定方法，其特征在于，

至少在所述最长周期T₁的期间，

所述第1蓄积元件部对所述时刻t0以及所述时刻t2中的电荷量的差分电荷量进行蓄积，而生成第1差分累加信号，

所述第2蓄积元件部，对所述时刻t1以及所述时刻t3中的电荷量的差分电荷量进行蓄积，而生成第2差分累加信号。

6.根据权利要求4所述的距离测定方法，其特征在于，

设来自所述多重调制光的所述距离测定对象的所述反射波为f(t)，设所述多重调制光中包含的第n频率成分的周期为T_n，设所述最长周期T₁中包含的波数为k_n时，

所述蓄积元件部，

作为所述第1差分累加信号，蓄积与

$A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f(j{T}_n+\frac{T_n}{2})-f\left(j{T}_n\right))$

相当的电荷，

并作为所述第2差分累加信号，蓄积与

$A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}(f(j{T}_n+\frac{T_n}{4})-f(j{T}_n+\frac{3T_n}{4}))$

相当的电荷，其中n为自然数，且满足1≤n≤N，k_n＝f_n/f₁。

7.根据权利要求3所述的距离测定方法，其特征在于，

所述蓄积元件部，针对与所述时刻t0相对应的蓄积电荷量、与所述时刻t1相对应的蓄积电荷量、与所述时刻t2相对应的蓄积电荷量、以及与所述时刻t3相对应的蓄积电荷量的全部，在所述时刻t0～t3中的任意的1个的时刻，顺次进行：至少对所述最长周期T₁的期间的电荷量进行蓄积，并为了所述距离计算步骤而将蓄积后的电荷量进行电荷转送的处理，由此将与所述各时刻t0～t3相对应的电荷量作为第0～第3累加信号而为了所述距离计算步骤进行电荷转送。

8.根据权利要求3所述的距离测定方法，其特征在于，

所述第1蓄积元件部以及所述第2蓄积元件部，至少在所述最长周期T₁的期间，对所述时刻t0～t3中任意的2个时刻中的电荷量进行蓄积，并为了所述距离计算步骤而将蓄积后的电荷量进行电荷转送后，至少在所述最长周期T₁的期间，对其余的2个的时刻中的电荷量进行蓄积，通过为了所述距离计算步骤将所蓄积的电荷量进行电荷转送，而将与所述各时刻t0～t3相对应的电荷量作为第0～第3累加信号而为了所述距离计算步骤进行电荷转送。

9.根据权利要求3所述的距离测定方法，其特征在于，

所述蓄积元件部还具有第0蓄积元件部和第3蓄积元件部，

至少在所述最长周期T₁的期间，

所述第0蓄积元件部对所述时刻t0中的电荷量进行蓄积而生成第0累加信号，

所述第1蓄积元件部对所述时刻t1中的电荷量进行蓄积而生成第1累加信号，

所述第2蓄积元件部对所述时刻t2中的电荷量进行蓄积，而生成第2累加信号，

所述第3蓄积元件部对所述时刻t3中的电荷量进行蓄积而生成第3累加信号。

10.根据权利要求7所述的距离测定方法，其特征在于，

设所述多重调制光的来自所述距离对象的所述反射波为f(t)，设包含于所述多重调制光的第n频率的周期为T_n，所述最长周期T₁中包含的波数为k_n时，

所述蓄积元件部，作为所述第0累加信号，蓄积与

$A_0^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f\left(j{T}_n\right)$

相当的电荷，

作为所述第1累加信号，蓄积与

$A_1^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f(j{T}_n+\frac{T_n}{4})$

相当的电荷，

作为所述第2累加信号，蓄积与

$A_2^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f(f{T}_n+\frac{T_n}{2})$

相当的电荷，

作为所述第3累加信号，蓄积与

$A_3^{\left(n\right)}=\underset{j=0}{\overset{k_n-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}f(j{T}_n+\frac{3T_n}{4})$

相当的电荷，其中n为自然数，并满足1≤n≤N，k_n＝f_n/f₁。

11.根据权利要求1或2所述的距离测定方法，其特征在于，

在所述距离计算步骤中，计算所述多重调制光中所包含的各频率的相位偏移量，并基于所计算的相位偏移量中，作为所述多重调制光中所包含的各频率成分中的任意频率成分的相位偏移量的低频相位偏移量，以及作为所述多重调制光所包含的各频率成分的中所包含的、且比与所述低频相位偏移量相对应的频率成分高的频率成分的相位偏移量的高频相位偏移量，而计算最终相位偏移量，并基于所计算的所述最终相位偏移量而计算所述距离。

12.根据权利要求10所述的距离测定方法，其特征在于，

设光速为c时，

在所述距离计算步骤中，

分别利用

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&psi;}}_n={\tan }^{-1}\left(\frac{A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}}{A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}}\right),$

$L=\frac{\mathrm{c\&Delta;\&psi;}}{4\mathrm{\&pi;}{f}_j}$

计算出所述多重调制光中包含的各频率的相位偏移量Δψ_n、最终相位偏移量Δψ、以及所述距离L，所述最终相位偏移量Δψ是基于所述多重调制光中所包含的各频率成分中的任意频率成分f_i的相位偏移量即低频相位偏移量Δψ_i和所述多重调制光所包含的各频率成分的中所包含的且比所述任意的频率成分f_i高的频率成分f_j的相位偏移量即高频相位偏移量Δψ_j而算出的相位偏移量。

13.根据权利要求12所述的距离测定方法，其特征在于，

在所述距离计算步骤中，考虑所述各时刻t0～t3中的电荷蓄积时间τ，利用

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&psi;}}_n=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_n\mathrm{\&tau;}}{2}+{\tan }^{-1}\left(\frac{A_2^{\left(n\right)}-A_0^{\left(n\right)}}{A_1^{\left(n\right)}-A_3^{\left(n\right)}}\right)$

计算所述多重调制光中包含的各频率的相位偏移量Δψ_n。

14.根据权利要求11所述的距离测定方法，其特征在于，

在所述距离计算步骤中，将所述多重调制光中包含的各频率的相位偏移量ψ_n按下标n顺次排列，将首先成为π/2以上的相位偏移量的下标设为k时，将相位偏移量ψ_k-1作为所述低频相位偏移量，而计算距离，其中2≤k≤N。

15.根据权利要求4所述的距离测定方法，其特征在于，

所述第1差分累加信号的绝对值较小时，设所述多重调制光中所包含的各频率成分中的任意频率成分为f_i，设比所述频率成分f_i高的频率成分为f_j，并设所述任意频率成分f_i的相位偏移量为Δψ_i时，在所述距离计算步骤中，使用

$\mathrm{\&Delta;\&psi;}=\frac{f_j}{f_i}\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&psi;}}_i$

计算最终相位偏移量Δψ。

16.根据权利要求9所述的距离测定方法，其特征在于，

所述第1累加信号和所述第3累加信号的差分绝对值较小时，

设所述多重调制光中所包含的各频率成分中的任意频率成分为f_i，设比所述频率成分f_i高的频率成分为f_j，并设所述任意频率成分f_i的相位偏移量为Δψ_i时，在所述距离计算步骤中，使用

$\mathrm{\&Delta;\&psi;}=\frac{f_j}{f_i}\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&psi;}}_i$

计算最终相位偏移量Δψ。

17.根据权利要求1或2所述的距离测定方法，其特征在于，

所述照射部以越低频成分越减小振幅的方式生成所述多重调制光。