CN108369275A - 摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件 - Google Patents

摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件 Download PDF

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Abstract

摄像装置(10)具备：控制部(3)，生成发光信号和曝光信号；光源部(1)，接收发光信号，进行光照射；受光部(2)，按照曝光信号的定时，获得反射光的曝光量；以及运算部(4)，根据从受光部(2)接受的摄像信号的信号量，通过运算输出距离信号(距离图像)，控制部(3)，至少生成两个以上的发光信号与曝光信号的相位关系不同的图案，进而以该图案的至少两个以上周期不同的方式，输出发光信号和曝光信号。

Description

摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件
技术领域
本发明涉及摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件。
背景技术
在检测物体或进行测距的多个方式中，已知的有TOF(time of flight：飞行时间)方式，该TOF方式是利用光到测量对象物往返的飞行时间来进行测距的方式。
在专利文献1公开了解混叠(de-aliasing)，该解混叠是在相位型TOF方式中使用不同的调制频率，从而不降低测距精度，明确了检测出的光的往返时间的发光曝光的重复之间的模糊。即现有技术中公开了如下，将反射光的飞行时间(基于光路的延迟)超过调制频率的1周期的对象物的测距值，作为飞行时间为调制频率的1周期以内的测距值来输出，即排除了测距的混叠(aliasing)现象的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1∶日本特表2013-538342号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1公开的现有技术，为了有效实现解混叠，低调制频率需要成为高调制频率的至少二分之一以下。因此，在所述现有技术中存在如下课题，帧速率以低调制频率进行速率控制，不能高速化。
鉴于所述课题，本发明的目的在于提供一种摄像装置，保持高测距精度，不降低帧速率，就能够实现排除测距的混叠现象。
用于解决课题的手段
为了解决所述课题，本发明的一个方案涉及的摄像装置具备：光源部，在指示所述光的照射的发光信号的定时，进行所述光的照射；受光部，按照指示来自所述被摄体的反射光的曝光的曝光信号，在多个不同的定时进行曝光，输出多个摄像信号；运算部，将所述多个摄像信号作为输入，进行距离运算；以及控制部，生成至少两个以上的所述发光信号与所述曝光信号的相位关系不同的图案，进一步以使所述图案的至少两个以上的周期不同的方式，输出所述发光信号和所述曝光信号。
此外可以是，所述控制部，在决定所述每个图案的周期的情况下，以所述每个图案的所述发光信号所对应的所述曝光信号的下一个生成的所述曝光信号，与该发光信号的相位关系相同的方式，输出所述发光信号和所述曝光信号。
此外可以是，所述控制部，以使所述周期任意生成的方式，输出所述发光信号和所述曝光信号。
此外可以是，所述控制部，针对被周期性生成的所述发光信号，至少设置不生成所述发光信号的期间。
此外可以是，所述控制部，以每个所述图案的平均周期相同的方式，针对被周期性生成的所述发光信号，至少设置不生成所述发光信号的期间。
此外可以是，所述控制部，针对被周期性生成的所述发光信号，设置不生成所述发光信号和与该发光信号对应的所述曝光信号的期间。
此外可以是，所述控制部，以每个所述图案的平均周期相同的方式，针对被周期性生成的所述发光信号，设置不生成所述发光信号和与该发光信号对应的所述曝光信号的期间。
此外可以是，所述受光部具备固体摄像元件，所述固体摄像元件具有多个像素、以及与所述多个像素的各自对应的多个信号蓄积部，在该多个信号蓄积部蓄积信号，在所述固体摄像元件中，用于蓄积在相同像素检测的信号的所述多个信号蓄积部的每一个，蓄积所述信号，所述信号是针对所述发光信号的定时，所述曝光信号的定时不同的曝光期间进行曝光的信号，所述曝光信号是指示来自所述被摄体的反射光的曝光的信号。
此外可以是，所述控制部，使用于蓄积在所述受光部的相同像素检测的信号的所述多个信号蓄积部的每一个，通过多次发光和与其对应的曝光，蓄积所述信号，使所述发光信号的重复周期，与曝光信号的重复周期不同，所述曝光信号针对所述发光信号的定时，指示来自所述被摄体的反射光的曝光的定时不同。
此外可以是，所述固体摄像元件是CCD型固体摄像元件。
此外可以是，所述摄像装置，通过飞行时间方式，测量到所述被摄体的距离。
此外，本发明的一个方案涉及的固体摄像元件，该固体摄像元件在摄像装置中使用，所述摄像装置具有：光源部，在指示光的照射的发光信号的定时，进行光的照射；受光部，具有固体摄像元件；以及运算部，将来自所述受光部的摄像信号作为输入，进行距离运算，所述摄像装置，生成至少两个以上的所述发光信号与所述曝光信号的相位关系不同的图案，进一步以使所述图案的至少两个以上的周期不同的方式，生成所述发光信号和所述曝光信号，照射所述光，接受该光的反射光，从而测量到被摄体的距离，所述固体摄像元件，按照指示来自所述被摄体的反射光的曝光的所述曝光信号，以多个不同的定时进行曝光，输出多个所述摄像信号。
发明的效果
本发明涉及的摄像装置，保持高测距精度，不降低帧速率，就能够实现排除测距的混叠现象。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的摄像装置的概略构成的功能方框图。
图2是表示实施方式1涉及的控制部的构成的功能方框图。
图3是表示实施方式1涉及的固体摄像元件的功能的概略构成图。
图4是说明实施方式1涉及的检测摄像装置的曝光量的定时的一例的图。
图5是说明实施方式1涉及的检测摄像装置的曝光量的定时的一例的图。
图6的(a)是表示一般的摄像装置的信号处理的序列的图，图6的(b)是表示实施方式1涉及的摄像装置的信号处理的序列的图。
图7是说明实施方式1涉及的摄像装置的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图。
图8是表示实施方式1的变形例1涉及的摄像装置的信号处理的序列的图。
图9是说明实施方式1的变形例1涉及的摄像装置的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图。
图10是表示实施方式1的变形例2涉及的摄像装置的信号处理的序列的图。
图11是说明实施方式2涉及的摄像装置的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图。
图12是表示实施方式2的变形例1涉及的摄像装置的信号处理的序列的图。
图13是说明实施方式2的变形例2涉及的摄像装置的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图。
具体实施方式
下面，参考附图来说明本申请的实施方式涉及的摄像装置以及在其中使用的固体摄像元件。以下的实施方式均示出本发明的一个具体例子，数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形式等都是一个例子，主旨不是限制本发明。
此外，有时会省略必要以上的详细的说明。例如省略已熟知的事项的详细说明以及具有实际上相同的构成的重复说明。这是为了避免说明不必要地冗长，便于本领域技术人员理解。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1涉及的摄像装置10的概略构成的功能方框图。如该图所示，摄像装置10具备：光源部1、受光部2、控制部(驱动控制部)3、运算部4。通过这个构成，摄像装置10，不只拍摄静止图像，还能够拍摄运动图像。
光源部1具有驱动电路、电容器以及发光元件，将保持在电容器的电荷，提供给发光二极管，从而发出照射光。作为发光元件，可以使用激光二极管(LD)和发光二极管(LED)等其他发光元件。照射光，作为一例是红外光(包括近红外光、远红外光)。
图2是表示实施方式1涉及的控制部3的构成的功能方框图。如该图所示，控制部3具备：发光相位控制部32，指示发光信号的上升相位以及下降相位；发光重复控制部33，指示发光信号的重复次数以及周期；以及发光信号合成部31，将发光相位控制部32指示的上升相位以及下降相位、与按照发光重复控制部33指示的重复次数以及周期的发光信号进行合成并输出。
控制部3还具备：曝光相位控制部35，指示曝光信号的上升相位以及下降相位；曝光重复控制部36，指示曝光信号的重复次数以及周期；以及曝光信号合成部34，将曝光相位控制部35指示的上升相位以及下降相位、与按照曝光重复控制部36指示的重复次数以及周期的曝光信号进行合成并输出。
通过这个构成，控制部3，能够分别独立地决定发光信号以及曝光信号的相位和重复周期，能够生成发光信号与曝光信号的相位关系不同的多个图案。进而，以发光信号与曝光信号的相位关系不同的图案的彼此之间，重复周期不同的方式，输出发光信号和曝光信号。另外，发光重复控制部33以及曝光重复控制部36指示的重复周期可以是固定、周期性、有规则地变化、随机地变化中的任一个。
换句话说，控制部3生成发光信号和曝光信号，该发光信号指示对被摄体(物体、测量对象物)的光照射，该曝光信号指示来自该被摄体的反射光的曝光。更具体而言，本实施方式涉及的控制部3，使蓄积由受光部2的相同像素检测的信号的多个信号蓄积部的每一个，根据多次的发光和与其对应的曝光来蓄积信号。此外控制部3使发光信号的重复周期，与曝光信号的重复周期不同，该曝光信号针对该发光信号的定时，指示来自被摄体的反射光的曝光的定时不同。
另外，控制部3，分别具有生成发光信号的控制部与生成曝光信号的控制部。控制部3，例如由微电脑等运算处理装置来构成。微电脑包括处理器(微处理机)、存储器等，由处理器执行存放在存储器中的驱动程序，从而输出发光控制信号以及曝光控制信号。另外，控制部3可以使用FPGA以及ISP等，可以由1个硬件构成，也可以由多个硬件构成。
此外，如图2所示优选的是，控制部3，根据控制部3的外部的基准信号(基准时钟)，控制上述的发光信号合成部31、发光相位控制部32、发光重复控制部33、曝光信号合成部34、曝光相位控制部35、以及曝光重复控制部36。进而优选的是，发光相位控制部32，由控制部3的外部的信号(发光信号相位设定信号)控制，发光重复控制部33，由控制部3的外部的信号(发光信号重复设定信号)控制，曝光相位控制部35，由控制部3的外部的信号(曝光信号相位设定信号)控制，曝光重复控制部36，由控制部3的外部的信号(曝光信号重复设定信号)控制。
光源部1，按照控制部3生成的发光信号的定时使光亮灭(脉冲)，对被摄体照射照射光(脉冲光)。
受光部2，具有固体摄像元件20。固体摄像元件20，接受照射光反射的反射光(脉冲光)以及太阳光等背景光(干扰光)。
此外，固体摄像元件20具有多个信号蓄积部，针对包含被摄体的区域，按照控制部3生成的曝光信号表示的定时，进行多次曝光，每个信号蓄积部与每个像素对应，在该多个信号蓄积部蓄积信号(蓄积信号)并进行摄像之后，将被蓄积的信号(蓄积信号)传输，输出与曝光量对应的摄像信号。更具体而言，本实施方式涉及的固体摄像元件20中，用于蓄积在相同像素检测的信号的多个信号蓄积部的每一个，蓄积信号，该信号是针对发光信号的定时，曝光信号的定时不同的曝光期间进行曝光的信号。
进而，受光部2适当地具有：照相机透镜、只透射从光源部1照射的光的波长附近的光学带通滤波器(Band-pass filter)、以及模拟数字转换器等的电路。
运算部4，根据从受光部2接受的摄像信号以及第二摄像信号中的信号量，通过运算输出到被摄体为止的距离信息即距离信号(距离图像)。
下面说明作为本实施方式涉及的摄像装置10中使用的固体摄像元件20，采用CCD(Charge Coupled Device)型固体摄像元件的情况。
图3是表示CCD型的固体摄像元件20的功能的概略构成图。该图是表示本实施方式涉及的固体摄像元件20的一例的概略构成图，受光部2具备该固体摄像元件20。在这里，为了容易理解本发明，只表示了垂直方向的6个像素以及水平方向的5个像素。
如该图所示，本实施方式涉及的固体摄像元件20具备：光电二极管(PD，受光元件)101、垂直传输部102、水平传输部103、信号电荷检测部104、以及SUB端子105，输入用于控制半导体基板电压(SUB)的信号
光电二极管101，将接受的光转换为电荷。垂直传输部102，由多个栅极构成，将从光电二极管101读出的电荷依次向垂直方向传输。该多个栅极中的几个是从光电二极管101读出电荷的读出栅极。
此外，水平传输部103，将由多个栅极构成的多个栅极，作为数据包从垂直传输部102接受的电荷依次向水平方向传输。信号电荷检测部104，依次检测从水平传输部接受的电荷，转换为电压信号并输出。
在这里，读出栅极是打开的状态下，按照曝光信号控制基板电压(SUB)，在曝光信号为Low的期间，使光电二极管101曝光，将该曝光生成的电荷，蓄积到垂直传输部102。
换言之，从控制部3输出的指示曝光定时的曝光信号是，输入到SUB端子105控制半导体基板电压(SUB)的信号。
另外，在图3，通过使用CCD图像传感器(CCD型固体摄像元件)，能够进行对多个光电二极管101一并进行复位的动作，即能够进行全局复位，能够实现更加高精度的测距。本实施方式中使用的固体摄像元件，不限定于CCD图像传感器。作为摄像装置考虑其他要求，而使用CM OS图像传感器(CM OS型固体摄像元件)、以及具备光电转换膜的图像传感器等其他固体摄像元件(图像传感器)，也同样能够实现同样的效果(高速高精度地实现排除测距的混叠现象等)。
下面利用图4～图7说明本实施方式涉及的摄像装置10的驱动方法(动作定时)。另外，如在图4～图7的叙述，本实施方式涉及的摄像装置10，作为获得距离信号的方式采用TOF方式，并且以在重复发光曝光时，存在不进行曝光的相位的方波型TOF方式(脉冲TOF方式)为基本原理。
图4以及图5分别是说明本实施方式1涉及的检测摄像装置10的曝光量的定时的一例的图。在本实施方式中示出的例子是，对用构成固体摄像元件20的相同像素来检测的信号进行蓄积的、不同的多个信号蓄积部的数量是三个的例子。
另外，图4的(a)以及图5的(a)分别表示控制部3输出发光信号和曝光信号的1个画面中的定时关系的概略例。此外，图4的(b)以及图5的(b)分别表示第一发光曝光期间中的曝光量S0的检测定时，图4的(c)以及图5的(c)分别表示第二发光曝光期间中的曝光量S1的检测定时，图4的(d)以及图5的(d)分别表示第三发光曝光期间中的曝光量S2的检测定时。
首先，如图4的(a)及图4的(b)、以及图5的(a)及图5的(b)所示，在第一发光曝光期间中，第一曝光信号为Low的期间，光电二极管101进行曝光，将通过该曝光生成的电荷，蓄积到垂直传输部102。在本实施方式，将这个动作重复m次，在第一发光曝光期间结束的时刻，控制垂直传输部102的栅极，向不存在读出栅极的数据包传输所述电荷。
在此，第一发光曝光期间是指，从由光源部1接收发光信号进行发光的定时开始，到针对所述定时受光部2经过第一延迟时间后接收曝光信号进行曝光为止的期间。在本实施方式，第一曝光信号期间的长度，与发光信号期间的长度相同被设定为To，第一延迟时间被设定为0。也就是，第一曝光信号期间，被设定在发送发光信号(高电平)的期间。
接着，如图4的(a)以及图4的(c)、以及图5的(a)以及图5的(c)所示，在第二发光曝光期间，第二曝光信号为Low的期间，光电二极管101曝光，将通过该曝光生成的电荷，蓄积到垂直传输部102。该动作在本实施方式重复m次，在第二发光曝光期间结束的时刻，控制垂直传输部102的栅极，向不存在读出栅极的数据包传输所述电荷。
在此，第二发光曝光期间是指，从由受光部2接收发光信号的定时开始，到针对该定时经过与第一延迟时间不同的第二延迟时间后，接收曝光信号并进行曝光为止的期间。在本实施方式，第二曝光信号期间的长度，与发光信号期间的长度以及第一曝光信号期间的长度相同被设定为To。第二延迟时间被设定为第一延迟时间0与第一曝光信号期间相加的To。
接着，如图4的(a)以及图4的(d)、以及图5的(a)以及图5的(d)所示，在第三发光曝光期间，第三曝光信号为Low的期间，光电二极管101曝光，将通过该曝光生成的电荷，蓄积到垂直传输部102。该动作在本实施方式重复m次，在第三发光曝光期间结束的时刻，控制垂直传输部102的栅极，根据第一曝光信号曝光的电荷，传输到存在读出栅极的数据包。
在此，第三发光曝光期间是指，从由受光部2接收发光信号的定时开始，到针对该定时经过与第一延迟时间和第二延迟时间不同的第三延迟时间后，接收曝光信号并进行曝光为止的期间。在本实施方式，第三曝光信号期间的长度，与发光信号期间的长度以及第一和第二曝光信号期间的长度相同被设定为To。第三延迟时间被设定为第一延迟时间0与第一曝光信号期间To和第二曝光期间To相加的2×To。
之后，本实施方式中，将这个连续的动作重复N次之后，依次重复垂直传输部102的传输和水平传输部103的传输，将所述电荷在信号电荷检测部104转换为电压信号来输出。
从而，作为信号蓄积部，可以利用在垂直传输部102已经构成的多个数据包，该信号蓄积部用于蓄积多个曝光期间获得的信号(蓄积信号)，该多个曝光期间是针对发光信号，接受来自被摄体的反射光的曝光信号的定时分别不同的曝光期间。因而，不需要追加形成信号蓄积部，在同样的面积上，能够使光电二极管101设置地较大，饱和灵敏度也变大，最大受光量也变大，能够实现高精度测距。
接着，利用图4以及图5说明本实施方式涉及的摄像装置10的测距动作的详细内容。
首先，控制部3输出第一曝光信号、第二曝光信号、以及第三曝光信号，该第一曝光信号、第二曝光信号、以及第三曝光信号是针对发光信号，受光部2接受来自被摄体的反射光的定时不同的、第一发光曝光期间、第二发光曝光期间、第三发光曝光期间中的曝光信号。在本实施方式，第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间的长度，与发光信号期间的长度相同被设定为To，相对于光源部1接收发光信号发光的定时，第一曝光信号的延迟时间被设定为0。即，第一曝光信号期间，被设定在发送发光信号(高电平)的期间。此外，第二曝光信号的延迟时间，被设定为第一延迟时间0和第一曝光信号期间To相加的To，第三曝光信号的延迟时间，被设定为第二延迟时间To和第二曝光期间To相加的2×To。从而，背景光的曝光量，在第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间相等。
另一方面，图4的(a)以及图5的(a)表示，发光信号、和第一曝光信号、第二曝光信号以及第三曝光信号的一个画面中的定时关系的例子。在本实施方式，第一发光曝光期间、第二发光曝光期间以及第三发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号重复m次，将一系列的定时为一组，重复N组并输出后，输出蓄积的曝光信号。于是，将基于第一曝光信号的曝光量s0的总和设为S0、基于第二曝光信号的曝光量s1的总和设为S1、基于第三曝光信号的曝光量s2的总和设为S2。
在图4中表示了这样的情况，针对发光信号定时(照射光)，来自被摄体的反射光的基于光路的延迟Td，小于第一延迟时间0和第一曝光信号期间To相加的值(即To)的情况。在这个情况下，以在第一曝光信号期间与第二曝光信号期间相加的期间，包括来自被摄体的反射光的全部的方式进行曝光。此外，第二曝光信号期间的曝光量，按照来自被摄体的反射光相对于发光信号定时的延迟Td越大，就越增加。此外，在第三曝光信号期间，只曝光背景光。
此时，运算部4，比较基于第一曝光信号的曝光量的总和S0和基于第三曝光信号的曝光量的总和S2，判断为如下式1。
(数1)
S0>S2 (式1)
在这里，将光速(299,792,458m/s)设为c时，在运算部4中，通过以式1的判断结果为基础，进行以下式2的运算，从而能够算出距离L。
(数2)
在图5表示了这样的情况，针对发光信号定时(照射光)，来自被摄体的反射光的基于光路的延迟Td，是第一延迟时间0和第一曝光信号期间To相加的值(即To)以上的情况。在这个情况下，以在第二曝光信号期间与第三曝光信号期间相加的期间，包括来自被摄体的反射光的全部的方式进行曝光。此外，第三曝光信号期间的曝光量，按照来自被摄体的反射光相对于发光信号定时的延迟Td越大，就越增加。此外，在第一曝光信号期间，只曝光背景光。
此时，运算部4，比较基于第一曝光信号的曝光量的总和S0和基于第三曝光信号的曝光量的总和S2，判断为如下式3。
(数3)
S2≧S0 (式3)
在运算部4中，以式3的判断结果为基础，通过进行以下式4的运算，能够算出距离L。
(数4)
在这里，为了便于理解本实施方式涉及的摄像装置、以及其中使用的固体摄像元件，利用图6的(a)对一般的摄像装置进行说明。
图6的(a)是表示一般的摄像装置的信号处理的序列的图，是包括一般的“混叠现象”的说明。
在图6的(a)的一般的摄像装置中，在S0、S1、S2分别为发光信号(1)与曝光信号(1)对应，发光信号(2)与曝光信号(2)对应。但是在宽广的空间(远方，远距离)进行测距的情况下，接受测距范围更远的距离的反射光的情况下，产生图6的(a)的发光信号(1)与曝光信号(2)对应，发光信号(2)与曝光信号(3)对应的“混叠”，会产生错误地看见本来测距范围以外的物体的距离的现象(这称为“混叠现象”)。
此外，在图6的(a)的发光信号(曝光信号)，以宽度1T，休止期间为4T来重复Duty＝20％的固定周期，在这个休止期间4T→9T(Duty20％→10％)等进行减少，从而混叠的影响减轻。但是为了获得相当于同样的Duty的信号量，曝光时间成为两倍，产生帧速率低下等的新问题。
然而，在本实施方式涉及的摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件，能够解决上述问题。利用图6的(b)以及图7，说明其详细内容。
图6的(b)是表示本实施方式涉及的摄像装置的信号处理的序列的图。在该图中，发光信号(1)与曝光信号(1)的位置关系，发光信号(2)与曝光信号(2)的相位关系，与图6的(a)的S0、S1、S2相同。对于此，以使发光信号(1)与曝光信号(2)的位置关系，发光信号(2)与曝光信号(3)的相位关系在S0、S1、S2相同的方式，针对发光信号以及曝光信号，决定分别在S0，S1，S2的Duty。换言之，控制部3在决定发光信号与曝光信号的相位关系的每个图案的周期的情况下，以该每个图案的发光信号所对应的曝光信号的下一个生成的曝光信号与该发光信号的相位关系相同的方式，输出发光信号和曝光信号。
在图6的(b)中，作为一例，S0发光信号以及S0曝光信号的Duty设定为16.7％，S1发光信号以及S1曝光信号的Duty设定为20％，S2发光信号以及S2曝光信号的Duty设定为25％。
接着，图7是说明本实施方式1涉及的摄像装置10的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图，利用这个图说明本实施方式涉及的摄像装置10的测距动作中，发光和曝光的重复动作的详细内容。
在本实施方式，如同上述，设定了多个(作为一例是3个)信号蓄积部，该信号蓄积部用于蓄积在构成固体摄像元件20的相同像素检测的信号(蓄积信号)。在这些多个信号蓄积部的每一个，蓄积信号(蓄积信号)的第一发光曝光期间、第二发光曝光期间以及第三发光曝光期间中，第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间的长度，与发光信号期间的长度相同被设定为To。此外，相对于光源部1接收发光信号进行发光的定时，第一曝光信号的延迟时间被设定为0。
即，第一曝光信号期间，被设定为发送发光信号(高电平)的期间。此外，第二曝光信号的延迟时间被设定为，第一延迟时间0和第一曝光信号期间To相加的To。此外，第三曝光信号的延迟时间被设定为，第二延迟时间To和第二曝光信号期间To相加的2×To。从而，背景光的曝光量，在第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间相等。
此外，在本实施方式，第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期，被设定为发光信号期间的长度To的6倍，第二发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期，被设定为发光信号期间的长度To的5倍，第三发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期，被设定为发光信号期间的长度To的4倍。
即，发光曝光期间整体的重复的周期的平均，与在发光曝光的重复中存在不曝光的相位的方波型TOF方式(脉冲TOF方式)的一般被设定的发光曝光期间的重复周期之一相同，是发光信号期间的长度To的5倍。
进而，图7表示在第一发光曝光期间、第二发光曝光期间以及第三发光曝光期间中，发光信号以及曝光信号的m次重复的开头部分。此外在图7中表示，相对于发光信号定时(照射光)的来自被摄体的反射光的基于光路的延迟Td，小于第一延迟时间0和第一曝光信号期间To相加的值(即To)的情况。进而，在图7中表示这样的情况，相对于发光信号定时(照射光)的反射光的基于光路的延迟是，超过第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期6×To的Td1时，存在有可能成为混叠现象的原因的物体。
在第一次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分和背景光被曝光。在第二次以后的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分、相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟超过发光曝光期间的重复的一个周期的，有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光、以及背景光被曝光。
此外，在第一次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分和背景光被曝光。在第二次以后的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分、相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的一个周期的，来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光、以及背景光被曝光。
此外，在第一次的第三曝光期间，只有背景光被曝光。在第二次以后的第三曝光期间中，相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟超过发光曝光期间的重复的一个周期的，来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光、以及背景光被曝光。
即以在第一曝光信号期间与第二曝光信号期间相加的期间，包括来自被摄体的反射光的全部的方式进行曝光。此外，第二曝光信号期间的曝光量，按照来自被摄体的反射光相对于发光信号定时的延迟Td越大，就越增加。此外，相对于发光信号定时(照射光)的反射光的基于光路的延迟是，超过第一发光曝光期间的发光信号以及曝光信号的重复周期6×To的Td1的(有可能成为混叠现象的原因的)物体的反射光，与背景光同样，在第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间相等地曝光。
换言之，控制部3至少生成两个以上的发光信号与曝光信号的相位关系不同的图案，并且，以该图案的至少两个以上为周期不同的方式，输出发光信号和曝光信号。
从而，算出距离L的所述式2中，与排除背景光相同，能够排除来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光。
以上利用附图进行了说明，本实施方式涉及的摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件，不需要追加特别的运算处理，此外，不需要使发光信号的期间，即照射光的脉冲宽度To变大，进而不需要使发光曝光期间整体的重复的周期的平均变大，就能够排除相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟超过发光曝光期间的重复的1个周期的，来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光。从而，能够实现能够排除测距的混叠现象的、高速以及高精度的摄像装置。
换句话说，(1)决定测距精度的发光信号的宽度不变，进而(2)发光及曝光的重复的周期的平均被维持，所以帧速率不会降低，(3)来自飞行时间(基于光路的延迟)超过发光及曝光的重复的1个周期的对象物的反射光，与背景光相同，按照针对发光信号的定时具有分别不同的定时的曝光信号，全部以相同的信号量被曝光，该曝光信号指示按每个像素不同的多个信号蓄积部的各自蓄积的信号的曝光，该多个信号蓄积部用于蓄积在受光部的相同像素检测的信号(蓄积信号)。从而，消除了根据摄像信号求出距离信号的运算中的减去背景光的运算过程，能够以高速且高精度地排除测距的混叠现象。
进而，在本实施方式中，根据摄像信号求出距离信号的运算，在区分条件时也不繁杂，信号处理的电路规模变小，能够实现摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件的小型化。
(实施方式1的变形例1)
在一般的摄像装置中，关于S0发光/曝光信号和S2发光/曝光信号，按照每个时间的电流值的差异，每个时间的热量也不同。根据在摄像装置中使用的部件的热特性，会出现测距值的性能及特性不均变大的问题。尤其，在光源部(光源(发光元件、LED、LD等)、光源的驱动电路(驱动程序))中，该热特性的影响很显著。
然而，在本变形例涉及的摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件，能够解决上述问题。详细内容利用图8和图9来说明。
图8是表示实施方式1的变形例1涉及的摄像装置的信号处理的序列的图。与实施方式1同样，使S0、S1、S2的发光/曝光信号的周期(Duty)不同，并且设置未发光期间、未曝光期间，从而控制为平均周期相同。换言之，控制部3，针对被周期性生成的发光信号，至少设置不生成发光信号的期间。进而，控制部3以发光信号与曝光信号的相位关系的每个图案的平均周期相同的方式，针对被周期性生成的发光信号，至少设置不生成发光信号的期间。此外，控制部3，针对被周期性生成的发光信号，设置不生成发光信号和与该发光信号对应的曝光信号的期间。进而，控制部3，在所述每个图案的平均周期相同的方式，针对被周期性生成的发光信号，设置不生成发光信号和与该发光信号对应的曝光信号的期间。
图9是说明实施方式1的变形例1涉及的摄像装置10的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图。与实施方式1的不同之处是，发光信号以及曝光信号的重复的周期相对较小，第二以及第三发光曝光期间的发光信号以及曝光信号的重复的途中，设置休止期间，使发光曝光期间整体的期间的长度，与第一发光曝光期间一致。从而发光期间的重复周期变短，从而能够抑制光源的发光强度降低。
此外，在S0发光/曝光信号和S2发光/曝光信号中，每个时间的热量相同，所以能够降低根据光源部(光源(发光元件、LED、LD等)、光源的驱动电路(驱动程序))、受光部(固体摄像元件等)的热特性的测距值的性能及特性的不均。
从而，本实施方式的变形例1，除了具有与实施方式1同样的效果，还具有进一步提高测距精度的效果。
(实施方式1的变形例2)
图10是表示实施方式1的变形例2涉及的摄像装置的信号处理的序列的图。与实施方式1同样，使S0、S1、S2的发光/曝光信号的周期(Duty)不同，进而设置未发光期间，至少使关于发光的平均周期相同。
从而，在S0发光信号与S2发光信号，每个时间的热量相同，尤其，能够防止对摄像装置的特性带来很大影响的光源部(光源(发光元件、LED、LD等))、光源的驱动电路(驱动程序))的热特性的影响，能够降低测距值的性能及特性的不均。
从而，本实施方式的变形例1，除了具有与实施方式1同样的效果，还具有进一步提高测距精度的效果。
(实施方式2)
以下，参考附图，对实施方式2涉及的摄像装置、以及在其中使用的固体摄像元件的构成以及动作进行说明，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
图11是说明实施方式2涉及的摄像装置10的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图。
在本实施方式，如上所述设定了多个(作为一例是3个)信号蓄积部，该信号蓄积部蓄积信号(蓄积信号)，该信号是由构成固体摄像元件20的相同像素检测的信号。这些多个信号蓄积部的各自蓄积信号的第一、第二以及第三发光曝光期间中的、第一、第二以及第三曝光信号期间的长度，与发光信号期间的长度相同，被设定为To。此外，第一曝光信号相对于光源部1接收发光信号并发光的定时的延迟时间，被设定为0。
即，第一曝光信号期间，被设定为发送发光信号(高电平)的期间。此外，第二曝光信号的延迟时间，被设定为第一延迟时间0与第一曝光信号的曝光期间To相加的To。此外，第三曝光信号的延迟时间，被设定为第二延迟时间To与第二曝光期间To相加的2×To。从而，背景光的曝光量，在第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间相等。
此外，在本实施方式，第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期，被设定为发光信号期间的长度To的5倍和7倍交替地重复，第二发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期，被设定为发光信号期间的长度To的4倍和6倍交替地重复，第三发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期，被设定为发光信号期间的长度To的3倍和5倍交替地重复。换言之，控制部3，至少生成2个以上的发光信号与曝光信号的相位关系不同的图案，进而以该图案的至少2个以上的周期不同的方式，输出发光信号和曝光信号。
即，发光曝光期间整体的重复的周期的平均，与在发光曝光的重复中不曝光的相位存在的方波型TOF方式(脉冲TOF方式)的一般被设定的发光曝光期间的重复周期之一相同，是发光信号期间的长度To的5倍。
下面，图11表示第一、第二以及第三发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的m次重复的开头部分。
此外在图11中表示，相对于发光信号定时(照射光)的来自被摄体的反射光的基于光路的延迟Td，小于第一延迟时间0和第一曝光信号期间To相加的值(即To)的情况。进而，在图11中表示这样的情况，相对于发光信号定时(照射光)的反射光的基于光路的延迟是，超过第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期的较小的一方即5×To的一倍且小于两倍的Td1-1和Td1-2时，存在有可能成为混叠现象的原因的物体1-1以及1-2的两种物体。
在第一次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分和背景光被曝光。在第二次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分、相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟是超过发光曝光期间的重复的1个周期的、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1-1的反射光、以及背景光被曝光。在第三次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分、相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟是超过发光曝光期间的重复的1个周期的、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1-2的反射光、以及背景光被曝光。之后，交替地重复与第二次以及第三次曝光期间相同的曝光。
在第一次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分和背景光曝光。在第二次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分、相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟是超过发光曝光期间的重复的1个周期的、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1-1的反射光、以及背景光被曝光。在第三次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分、相对于发光信号的定时(照射光)的基于光路的延迟是超过发光曝光期间的重复的1个周期的、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1-2的反射光、以及背景光被曝光。之后，交替地重复与第二次以及第三次曝光期间的相同的曝光。
在第一次的第三曝光期间中，只有背景光被曝光。在第二次的第三曝光期间中，相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟是超过发光曝光期间的重复的1个周期的、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1-1的反射光、以及背景光被曝光。在第三次的第三曝光期间中，相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟是超过发光曝光期间的重复的1个周期的、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1-2的反射光、以及背景光被曝光。之后，交替地重复与第二次以及第三次曝光期间相同的曝光。
即，在第一曝光信号期间与第二曝光信号期间相加的期间，包括来自被摄体的反射光的全部的方式进行曝光。此外，第二曝光信号期间的曝光量，按照来自被摄体的反射光的相对于发光信号定时的延迟Td越大，就越增加。此外，来自有可能成为混叠现象的原因的物体1-1以及1-2的反射光，与背景光相同，在第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间相等地曝光。在此，来自物体1-1以及1-2的反射光是指，相对于发光信号定时(照射光)的反射光的基于光路的延迟超过第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号重复的周期的较小的一方即5×To的一倍且小于两倍的、成为Td1-1和Td1-2的反射光。
从而，在算出距离L的所述式2中，与排除背景光相同，能够排除来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光。
如同以上利用附图的说明，本实施方式涉及的摄像装置以及在其中使用的固体摄像元件，不需要追加特殊的运算处理，并且不需要增大发光信号的期间即照射光的脉冲宽度To，进而不需要使发光曝光期间整体的重复周期的平均变大，就能排除针对发光信号定时(照射光)，基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的1周期且小于2周期的，来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光。从而，除了与实施方式1同样的效果之外，还具有能够排除更广范围的测距的混叠现象的效果。
(实施方式2的变形例1)
另外，在实施方式2表示的平均周期(Duty、平均Duty)的情况下，控制部3，可以设周期(Duty)为任意(随机)。更具体而言，如图12所示，
(i)S0发光信号和S0曝光信号，针对Duty＝1/6，Duty＝1/5和1/7以相同的概率生成。
(ii)S1发光信号和S1曝光信号，针对Duty＝1/5，Duty＝1/4和1/6以相同的概率生成。
(iii)S2发光信号和S2曝光信号，针对Duty＝1/4，Duty＝1/3和1/5以相同的概率生成。
通过上述，能够减轻多个(作为一例是3个以上)混叠现象，除了与实施方式1以及2相同的效果，具有能够排除更广范围的测距的混叠现象的效果。
另外，在本变形例，也可以作为上述的实施方式1的变形例来使用。
(实施方式2的变形例2)
图13是说明本实施方式的变形例2涉及的摄像装置10的发光信号以及曝光信号的定时的一例和曝光量的检测的图。
在本实施方式，如上述那样，设定了多个(作为一例是3个)信号蓄积部，该信号蓄积部，用于蓄积在构成固体摄像元件20的相同像素检测的信号(蓄积信号)。将这些多个信号蓄积部的各自蓄积信号的第一发光曝光期间，第二发光曝光期间以及第三发光曝光期间中的第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间的长度，与发光信号期间的长度相同被设定为To。此外，将针对光源部1接收发光信号进行发光的定时，第一曝光信号的延迟时间设定为0。
即，第一曝光信号期间被设定为发送发光信号(高水准)的期间。第二曝光信号的延迟时间被设定为，第一延迟时间0和第一曝光期间To相加的To。此外，第三曝光信号的延迟时间被设定为，第二延迟时间To和第二曝光期间To相加的2×To。从而，背景光的曝光量，在第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间相等。
此外，在本实施方式，第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复周期被设定为，以发光信号期间的长度To的5倍与7倍交替地重复。此外，第二发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复周期被设定为，以发光信号期间的长度To的4倍与7倍交替地重复。此外，第三发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复周期被设定为，以发光信号期间的长度To的3倍与7倍交替地重复。
即，发光曝光期间整体的重复的周期的平均，与在发光曝光的重复中存在不进行曝光的相位的方波型TOF方式(脉冲TOF方式)一般被设定的发光曝光期间的重复周期之一相同，即针对发光信号期间的长度To的5倍增加了10％，成为5.5倍。
此外，在图13表示第一、第二以及第三发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的m次重复的开头部分。在图13中表示，针对发光信号定时(照射光)，来自被摄体的反射光的基于光路的延迟Td，小于第一延迟时间0和第一曝光信号期间To相加的值(即To)的情况。在图13中，还表示了存在有可能成为混叠现象的原因的物体1以及2的两种的情况，该物体1以及2是，针对发光信号的定时(照射光)的反射光基于光路的延迟，超过第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复的周期的较小一方的5×To的1倍并小于2倍的Td1、以及超过2倍的Td2。
在第一次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分和背景光被曝光。在第二次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1的反射光、以及背景光被曝光，该物体1的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的1周期。
此外，在第三次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分、来自有可能成为混叠现象的原因的物体2的反射光、以及背景光被曝光，该物体2的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的2周期。在第四次的第一曝光期间中，来自被摄体的反射光的前半部分、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1和物体2的反射光、以及背景光被曝光，该物体1的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的1周期，该物体2的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的2周期。之后，交替地重复与第三次以及第四次曝光期间相同的曝光。
在第一次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分和背景光被曝光。在第二次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1的反射光、以及背景光被曝光，该物体1的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的1周期。
此外，在第三次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分、来自有可能成为混叠现象的原因的物体2的反射光、以及背景光被曝光，该物体2的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的2周期。在第四次的第二曝光期间中，来自被摄体的反射光的后半部分、来自有可能成为混叠现象的原因的物体1和物体2的反射光、以及背景光被曝光，该物体1的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的1周期，该物体2的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的2周期。之后，交替地重复与第三次第以及第四次的曝光期间相同的曝光。
此外，在第一次的第三曝光期间，只曝光背景光。在第二次的第三曝光期间中，来自有可能成为混叠现象的原因的物体1的反射光、以及背景光被曝光，该物体1的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的1周期。
此外，在第三次的第三曝光期间中，来自有可能成为混叠现象的原因的物体2的反射光、以及背景光被曝光，该物体2的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的2周期。在第四次的第三曝光期间中，来自有可能成为混叠现象的原因的物体1和物体2的反射光、以及背景光被曝光，该物体1的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的1周期，该物体2的混叠现象是相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的2周期。之后，交替地重复与第三次以及第四次曝光期间相同的曝光。
即，以在第一曝光信号期间与第二曝光信号期间相加的期间，包含来自被摄体的反射光的全部的方式进行曝光。此外，第二曝光信号期间的曝光量，按照来自被摄体的反射光相对于发光信号定时的延迟Td越大，就越增加。
此外，来自有可能成为混叠现象的原因的物体1以及2的反射光，与背景光相同，在第一曝光信号期间、第二曝光信号期间以及第三曝光信号期间相等地曝光。在此，来自物体1以及物体2的反射光是指，反射光相对于发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过第一发光曝光期间中的发光信号以及曝光信号的重复周期的较小一方的5×To的1倍且小于2倍的Td1、以及超过2倍的Td2的反射光。从而，在算出距离L的所述式2中，与排除背景光相同，能够排除来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光。
如上说明，本实施方式的变形例2中，不需要追加特殊的运算处理，并且不需要增大发光信号的期间即照射光的脉冲宽度To，进而不需要使发光曝光期间整体的重复周期的平均变大，就能排除来自有可能成为混叠现象的原因的物体的反射光，混叠现象是针对发光信号定时(照射光)的基于光路的延迟，超过发光曝光期间的重复的2周期。从而，除了与实施方式1以及2同样的效果之外，具有能够排除更广范围的测距的混叠现象的效果。
(总结)
另外，在上述实施方式以及其变形例中，作为获得距离图像的方式，在TOF方式中均示出了方波型TOF方式，但不限于此，方波型TOF方式是在发光曝光的重复中，存在不曝光的相位的方式。针对调制为正弦波或者方波的光源，根据相位以每90度不同的4相位的曝光定时得到的信号，通过运算，获得距离图像的调制型(相位型)TOF方式(照射光为正弦波)、方波调制型(相位型)TOF方式(照射光为方波)等，用其他方式也能获得本发明的效果。
此外、在上述实施方式以及其变形例中，为了提高测距精度，说明了对背景光进行曝光(受光)的情况，但是不曝光(受光)背景光，而是只曝光(受光)照射光的情况下，也能获得本发明的效果。
此外，在所述实施方式以及其变形例中，说明了摄像装置，但是本申请的摄像装置的构成，不局限于根据距离信息测量距离的摄像装置，还适用于高精度地检测其他物理量(例子:形状、温度、放射线浓度等)的物理量检测装置，以及对摄像的数据，高精度地描写的摄像装置。
(其他实施方式)
以上，针对本申请的摄像装置以及固体摄像元件，根据所述实施方式以及其变形例进行了说明，但是本申请的摄像装置以及固体摄像元件，不限定于所述实施方式以及其变形例。所述实施方式以及其变形例中组合任意的构成要素来实现的其他实施方式，以及在不脱离本发明主旨的范围内，对所述实施方式以及其变形例实施本领域技术人员所能想出的各种变形而得到的变形例，以及本申请的摄像装置以及固体摄像元件内置的各种设备都包括在本发明中。
产业上的可利用性
本发明涉及的摄像装置，不依赖于周围环境，就能够实现被摄体的高精度的三维检测以及测量，例如有用于点云等人物、建筑物、人体或动植物的器官、组织等形态的立体检测、显示、描写，或者视线方向检测、手势识别、障碍物检测、路面检测等。
符号说明
1 光源部
2 受光部
3 控制部
4 运算部
10 摄像装置
20 固体摄像元件
31 发光信号合成部
32 发光相位控制部
33 发光重复控制部
34 曝光信号合成部
35 曝光相位控制部
36 曝光重复控制部
101 光电二极管
102 垂直传输部
103 水平传输部
104 信号电荷检测部
105 SUB端子

Claims (12)

1.一种摄像装置，照射出光并接受所述光的反射光，从而测量到被摄体的距离，所述摄像装置具备：
光源部，在指示所述光的照射的发光信号的定时，进行所述光的照射；
受光部，按照指示来自所述被摄体的反射光的曝光的曝光信号，在多个不同的定时进行曝光，输出多个摄像信号；
运算部，将所述多个摄像信号作为输入，进行距离运算；以及
控制部，生成至少两个以上的所述发光信号与所述曝光信号的相位关系不同的图案，进一步以使所述图案的至少两个以上的周期不同的方式，输出所述发光信号和所述曝光信号。
2.如权利要求1所述的摄像装置，
所述控制部，在决定所述每个图案的周期的情况下，以所述每个图案的所述发光信号所对应的所述曝光信号的下一个生成的所述曝光信号，与该发光信号的相位关系相同的方式，输出所述发光信号和所述曝光信号。
3.如权利要求1所述的摄像装置，
所述控制部，以使所述周期任意生成的方式，输出所述发光信号和所述曝光信号。
4.如权利要求2所述的摄像装置，
所述控制部，针对被周期性生成的所述发光信号，至少设置不生成所述发光信号的期间。
5.如权利要求3所述的摄像装置，
所述控制部，以每个所述图案的平均周期相同的方式，针对被周期性生成的所述发光信号，至少设置不生成所述发光信号的期间。
6.如权利要求2所述的摄像装置，
所述控制部，针对被周期性生成的所述发光信号，设置不生成所述发光信号和与该发光信号对应的所述曝光信号的期间。
7.如权利要求3所述的摄像装置，
所述控制部，以每个所述图案的平均周期相同的方式，针对被周期性生成的所述发光信号，设置不生成所述发光信号和与该发光信号对应的所述曝光信号的期间。
8.如权利要求1至7的任一项所述的摄像装置，
所述受光部具备固体摄像元件，
所述固体摄像元件具有多个像素、以及与所述多个像素的各自对应的多个信号蓄积部，在该多个信号蓄积部蓄积信号，
在所述固体摄像元件中，用于蓄积在相同像素检测的信号的所述多个信号蓄积部的每一个，蓄积所述信号，所述信号是针对所述发光信号的定时，所述曝光信号的定时不同的曝光期间进行曝光的信号，所述曝光信号是指示来自所述被摄体的反射光的曝光的信号。
9.如权利要求8所述的摄像装置，
所述控制部，
使用于蓄积在所述受光部的相同像素检测的信号的所述多个信号蓄积部的每一个，通过多次发光和与其对应的曝光，蓄积所述信号，
使所述发光信号的重复周期，与曝光信号的重复周期不同，所述曝光信号针对所述发光信号的定时，指示来自所述被摄体的反射光的曝光的定时不同。
10.如权利要求8或9所述的摄像装置，
所述固体摄像元件是CCD型固体摄像元件。
11.如权利要求1至10的任一项所述的摄像装置，
所述摄像装置，通过飞行时间方式，测量到所述被摄体的距离。
12.一种固体摄像元件，该固体摄像元件在摄像装置中使用，所述摄像装置具有：光源部，在指示光的照射的发光信号的定时，进行光的照射；受光部，具有固体摄像元件；以及运算部，将来自所述受光部的摄像信号作为输入，进行距离运算，所述摄像装置，生成至少两个以上的所述发光信号与所述曝光信号的相位关系不同的图案，进一步以使所述图案的至少两个以上的周期不同的方式，生成所述发光信号和所述曝光信号，照射所述光，接受该光的反射光，从而测量到被摄体的距离，
所述固体摄像元件，
按照指示来自所述被摄体的反射光的曝光的所述曝光信号，以多个不同的定时进行曝光，输出多个所述摄像信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112601979A (zh) * 2018-09-03 2021-04-02 松下知识产权经营株式会社 距离测定装置
CN112689777A (zh) * 2018-09-11 2021-04-20 新唐科技日本株式会社 测距摄像装置及固体摄像元件

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3301479A1 (en) 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV Method for subtracting background light from an exposure value of a pixel in an imaging array, and pixel for use in same
EP3301480A1 (en) 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV System and method for determining a distance to an object
EP3301478A1 (en) 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV System for determining a distance to an object
EP3301477A1 (en) 2016-10-03 2018-04-04 Xenomatix NV System for determining a distance to an object
EP3343246A1 (en) 2016-12-30 2018-07-04 Xenomatix NV System for characterizing surroundings of a vehicle
EP3392674A1 (en) 2017-04-23 2018-10-24 Xenomatix NV A pixel structure
US10768300B2 (en) * 2017-07-28 2020-09-08 Black Sesame International Holding Limited Distance detection by global shutter image sensor
EP3572833B1 (en) * 2017-09-29 2021-11-24 Sony Semiconductor Solutions Corporation Time measurement device and time measurement apparatus
CN111465871A (zh) * 2017-12-15 2020-07-28 齐诺马蒂赛股份有限公司 用于确定到对象的距离的系统和方法
US11543525B2 (en) 2017-12-22 2023-01-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Signal generation apparatus
WO2019123831A1 (ja) * 2017-12-22 2019-06-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 パルス生成器および信号生成装置
EP3605149A4 (en) * 2017-12-22 2020-05-13 Sony Semiconductor Solutions Corporation SIGNAL GENERATOR
US11333763B2 (en) 2017-12-22 2022-05-17 Sony Semiconductor Solutions Corporation Signal generation apparatus
JP7363782B2 (ja) * 2018-07-02 2023-10-18 Ｔｏｐｐａｎホールディングス株式会社 測距装置、カメラ、検査調整装置、測距装置の駆動調整方法及び検査調整方法
JP7154924B2 (ja) * 2018-10-03 2022-10-18 株式会社日立エルジーデータストレージ 測距撮像装置
KR102562360B1 (ko) * 2018-10-05 2023-08-02 엘지이노텍 주식회사 깊이 정보를 획득하는 방법 및 카메라 모듈
US11543523B2 (en) * 2018-12-28 2023-01-03 Texas Instruments Incorporated Multi frequency long range distance detection for amplitude modulated continuous wave time of flight cameras
CN110793512A (zh) * 2019-09-11 2020-02-14 上海宾通智能科技有限公司 位姿识别方法、装置、电子设备和存储介质
JP2022067801A (ja) * 2020-10-21 2022-05-09 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム
WO2024085069A1 (ja) * 2022-10-18 2024-04-25 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 測距装置および測距方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103945135A (zh) * 2013-01-22 2014-07-23 株式会社东芝 固体摄像装置
CN104168815A (zh) * 2012-07-24 2014-11-26 奥林巴斯医疗株式会社 控制装置和摄像系统
WO2014207983A1 (ja) * 2013-06-27 2014-12-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 距離測定装置
CN104604213A (zh) * 2013-09-04 2015-05-06 奥林巴斯医疗株式会社 摄像系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001337166A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Minolta Co Ltd ３次元入力方法および３次元入力装置
JP2007170856A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Denso Corp 距離データ生成方法、距離画像生成装置、光電センサ
US8629976B2 (en) 2007-10-02 2014-01-14 Microsoft Corporation Methods and systems for hierarchical de-aliasing time-of-flight (TOF) systems
JP5585903B2 (ja) * 2008-07-30 2014-09-10 国立大学法人静岡大学 距離画像センサ、及び撮像信号を飛行時間法により生成する方法
JP2010256291A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Toyota Motor Corp 距離画像撮影装置
JP5616099B2 (ja) * 2010-04-01 2014-10-29 浜松ホトニクス株式会社 距離センサ及び距離画像センサ
JP2013076645A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Stanley Electric Co Ltd 距離画像生成装置および距離画像生成方法
JP5576851B2 (ja) * 2011-12-27 2014-08-20 本田技研工業株式会社 測距システム及び測距方法
US9516248B2 (en) * 2013-03-15 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Photosensor having enhanced sensitivity
US9488722B2 (en) * 2013-06-05 2016-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Time-of-flight ranging system and method with extended range
JP6435513B2 (ja) * 2013-06-26 2018-12-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 測距撮像装置及びその測距方法、固体撮像素子
US10158809B2 (en) * 2014-09-17 2018-12-18 Sony Semiconductor Solutions Corporation Image capturing device, image sensor, and method of controlling image capturing device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104168815A (zh) * 2012-07-24 2014-11-26 奥林巴斯医疗株式会社 控制装置和摄像系统
CN103945135A (zh) * 2013-01-22 2014-07-23 株式会社东芝 固体摄像装置
WO2014207983A1 (ja) * 2013-06-27 2014-12-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 距離測定装置
CN104604213A (zh) * 2013-09-04 2015-05-06 奥林巴斯医疗株式会社 摄像系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112601979A (zh) * 2018-09-03 2021-04-02 松下知识产权经营株式会社 距离测定装置
CN112689777A (zh) * 2018-09-11 2021-04-20 新唐科技日本株式会社 测距摄像装置及固体摄像元件
CN112689777B (zh) * 2018-09-11 2024-02-06 新唐科技日本株式会社 测距摄像装置及固体摄像元件

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Publication number Publication date
EP3379291A4 (en) 2018-12-05
JPWO2017085916A1 (ja) 2018-09-06
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EP3379291A1 (en) 2018-09-26

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