JP2021124307A

JP2021124307A - 位相差算出装置、位相差算出方法およびプログラム

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Publication number: JP2021124307A
Application number: JP2020016075A
Authority: JP
Inventors: 和幸鹿間; Kazuyuki Shikama
Original assignee: Sony Interactive Entertainment LLC
Current assignee: Sony Interactive Entertainment LLC
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-08-30
Anticipated expiration: 2040-02-03
Also published as: EP4102250A1; WO2021157439A1; EP4102250A4; JP7241710B2; CN115038987A; US20230049793A1

Abstract

【課題】マルチパス反射光の影響を除去または低減してＴｏＦセンサーの測定精度を向上させる。
【解決手段】第１の時間窓で照射された光の反射光が第１の時間窓で受光された第１の光量、および反射光が第２の時間窓で受光された第２の光量を取得する第１の光量取得部と、第１、第２および第３の時間窓を時間軸負方向にシフトさせて第４、第５および第６の時間窓を設定する時間窓シフト制御部であって、第４の時間窓で反射光が受光されなくなるまで第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせる時間窓シフト制御部と、反射光が第６の時間窓で受光された第３の光量を取得する第２の光量取得部と、第１の光量に第３の光量を加えた第１の修正光量、および第２の光量から第３の光量を差し引いた第２の修正光量に基づいて、光と反射光との位相差を算出する位相差算出部とを備える、位相差算出装置が提供される。
【選択図】図５

Description

本発明は、位相差算出装置、位相差算出方法およびプログラムに関する。

光の飛行時間に基づいて距離を測定するＴｏＦ（Time of Flight）センサーは、例えば被写体の三次元情報を取得するために利用される。ＴｏＦセンサーに関する技術は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された技術において、デプス画像取得装置は、検出領域に向かって変調された光を照射する発光ダイオードと、検出領域にある物体で反射して入射する光を受光してデプス画像を生成するための信号を出力するＴｏＦセンサーと、入射する光のうち所定の波長帯域の光を相対的に多く通過させるフィルタとを備え、発光ダイオードまたはＴｏＦセンサーの温度に従って、発光ダイオード、ＴｏＦセンサー、またはフィルタの配置の少なくともいずれかが制御される。

特開２０１９−０７８７４８号公報

しかしながら、例えば室内のような物体の周りに他の物体が存在する環境でＴｏＦセンサーを使用した場合、同じ物体で反射した光が複数の反射経路を経て入射することによって測定精度が低下する可能性がある。このような所謂マルチパス反射光に対処するための技術は、例えば上記の特許文献１には記載されていない。

そこで、本発明は、マルチパス反射光の影響を低減してＴｏＦセンサーの測定精度を向上させることが可能な、位相差算出装置、位相差算出方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明のある観点によれば、連続する同じ長さの第１、第２および第３の時間窓のうち、第１の時間窓で照射された光の反射光が第１の時間窓で受光された第１の光量、および反射光が第２の時間窓で受光された第２の光量を取得する第１の光量取得部と、第１、第２および第３の時間窓を時間軸負方向にシフトさせて第４、第５および第６の時間窓を設定する時間窓シフト制御部であって、第４の時間窓で反射光が受光されなくなるまで第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせる時間窓シフト制御部と、反射光が第６の時間窓で受光された第３の光量を取得する第２の光量取得部と、第１の光量に第３の光量を加えた第１の修正光量、および第２の光量から第３の光量を差し引いた第２の修正光量に基づいて、光と反射光との位相差を算出する位相差算出部とを備える、位相差算出装置が提供される。

本発明の別の観点によれば、連続する同じ長さの第１、第２および第３の時間窓のうち、第１の時間窓で照射された光の反射光が第１の時間窓で受光された第１の光量、および反射光が第２の時間窓で受光された第２の光量を取得するステップと、第１、第２および第３の時間窓を時間軸負方向にシフトさせて第４、第５および第６の時間窓を設定するステップであって、第４の時間窓で反射光が受光されなくなるまで第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせるステップと、反射光が第６の時間窓で受光された第３の光量を取得するステップと、第１の光量に第３の光量を加えた第１の修正光量、および第２の光量から第３の光量を差し引いた第２の修正光量に基づいて、光と反射光との位相差を算出するステップとを含む、位相差算出方法が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、連続する同じ長さの第１、第２および第３の時間窓のうち、第１の時間窓で照射された光の反射光が第１の時間窓で受光された第１の光量、および反射光が第２の時間窓で受光された第２の光量を取得する機能と、第１、第２および第３の時間窓を時間軸負方向にシフトさせて第４、第５および第６の時間窓を設定する時間窓シフト制御部であって、第４の時間窓で反射光が受光されなくなるまで第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせる機能と、反射光が第６の時間窓で受光された第３の光量を取得する機能と、第１の光量に第３の光量を加えた第１の修正光量、および第２の光量から第３の光量を差し引いた第２の修正光量に基づいて、光と反射光との位相差を算出する機能とをコンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。

本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーによる測定の概要について説明するための図である。本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーの動作の例を示す第１のタイミングチャートである。本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーの動作の例を示す第２のタイミングチャートである。本発明の一実施形態においてマルチパス反射光の影響を除去または低減する原理について説明するための図である。本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーの概略的な構成を示す図である。図５に示したＴｏＦセンサーに適用可能な受光部の回路構成例を示す図である。本発明の一実施形態にかかる位相差算出方法の概略的なステップを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーによる測定の概要について説明するための図である。ＴｏＦセンサー１００は、光源からパルス光ＰＬを照射する。パルス光ＰＬが物体ｏｂｊで反射した反射光が、ＴｏＦセンサー１００の受光部において受光される。パルス光ＰＬと反射光との位相差に基づいて、ＴｏＦセンサー１００から物体ｏｂｊまでの距離ｄを算出することができる。しかしながら、ＴｏＦセンサー１００において受光される反射光は、パルス光ＰＬが物体ｏｂｊのみで反射した反射光ＲＬ以外にも、例えばパルス光ＰＬが天井もしくは床、またはその両方と物体ｏｂｊとで反射したマルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３を含む。反射光ＲＬとマルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３との間ではパルス光ＰＬとの位相差が異なるため、反射光ＲＬにマルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３が混入すると正確な距離ｄの算出が困難になる。

図２は、本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーの動作の例を示す第１のタイミングチャートである。図示された例において、ＴｏＦセンサー１００では、光源によるパルス光ＰＬの照射時間ｒと同期して開くシャッターＳ１、パルス光ＰＬの照射終了時から照射時間ｒと同じ長さだけ開くシャッターＳ２、およびシャッターＳ２が閉じる時から照射時間ｒと同じ長さだけ開くシャッターＳ３を用いて、連続する同じ長さの時間窓ＴＷ１〜ＴＷ３でそれぞれ光が受光される。パルス光ＰＬは時間窓ＴＷ１で照射され、照射時間ｒの初期に照射されたパルス光ＰＬの反射光は時間窓ＴＷ１のうちに受光される。時間窓ＴＷ１で受光される反射光の光量を光量Ｑ１として示す。一方、照射時間ｒの後期に照射されたパルス光ＰＬの反射光は時間窓ＴＷ２で受光される。時間窓ＴＷ２で受光される反射光の光量を光量Ｑ２として示す。なお、受光される光量にはバックグラウンド光ＢＧの光量も含まれるが、例えば反射光が受光されない時間窓ＴＷ３で受光される光量をバックグラウンド光ＢＧの光量として時間窓ＴＷ１，ＴＷ２の光量から差し引くことによって、バックグラウンド光ＢＧの影響を除いた反射光の光量Ｑ１，Ｑ２を算出することができる。

上記で図１を参照して説明した物体ｏｂｊまでの距離ｄが大きいほど、パルス光ＰＬに対する反射光の位相遅延が大きくなることによって、光量Ｑ１の割合が小さく、光量Ｑ２の割合が大きくなる。これを利用して、ＴｏＦセンサー１００では、光量Ｑ１と光量Ｑ２との割合からパルス光ＰＬと反射光との位相差を算出し、さらに位相差から距離ｄを算出する。しかしながら、反射光ＲＬよりも遅れて受光されるマルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３が混入すると、算出される位相差および距離ｄの精度が低下する。具体的には、マルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３が含まれることによって、距離ｄを正しく反映した反射光ＲＬにおける時間窓ＴＷ１，ＴＷ２ごとの光量の割合と、実際に観測される反射光の光量Ｑ１，Ｑ２の割合との間にずれが生じる。そこで、本実施形態では、以下で説明するような手順を追加で実行することによって、それぞれの時間窓で受光される反射光の光量におけるマルチパス反射光の影響を低減する。

図３は、本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーの動作の例を示す第２のタイミングチャートである。図示された例では、図２に示した時間窓ＴＷ１におけるパルス光ＰＬの照射を維持しながら、シャッターＳ１〜Ｓ３のタイミングを繰り上げる。これによって、元の時間窓ＴＷ１〜ＴＷ３は時間軸負方向にシフトされ、時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６になる。時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６のシフトは、図示されているように時間窓ＴＷ４で反射光が受光されなくなるまで実行される。この場合、物体ｏｂｊのみで反射した反射光ＲＬの受光が始まるタイミングが、時間窓ＴＷ４の終点、すなわち時間窓ＴＷ５の始点に一致する。反射光ＲＬはパルス光ＰＬの照射時間ｒと同じ長さだけ受光されるため、反射光ＲＬの受光が終わるタイミングは時間窓ＴＷ５の終点に一致する。

一方、マルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３は、上述のように反射光ＲＬよりも遅れて受光されるため、マルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３の受光が始まるタイミングは時間窓ＴＷ５の始点に一致せず、また受光が終わるタイミングは時間窓ＴＷ５の終点に一致しない。結果として、マルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３は、時間窓ＴＷ５の終点よりも後、すなわち時間窓ＴＷ６でも受光される。つまり、時間窓ＴＷ６で受光される反射光の光量Ｑ３は、反射光ＲＬの光量を含まず、マルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３の光量のみを含む。

図４は、本発明の一実施形態においてマルチパス反射光の影響を除去または低減する原理について説明するための図である。上述のように、時間窓ＴＷ４で受光される反射光の光量が実質的に０になるまで時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６をシフトした場合、時間窓ＴＷ６で受光される反射光の光量Ｑ３は反射光ＲＬの光量を含まず、マルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３の光量のみを含む。それゆえ、図示されているように、時間窓ＴＷ１における反射光の光量Ｑ１に光量Ｑ３を加えて修正光量Ｑｍ１とし、時間窓ＴＷ２における反射光の光量Ｑ２から光量Ｑ３を差し引いて修正光量Ｑｍ２とすると、修正光量Ｑｍ１，Ｑｍ２の割合はマルチパス反射光を含まない反射光ＲＬにおける時間窓ＴＷ１，ＴＷ２ごとの光量の割合と同じになる。このような修正光量Ｑｍ１，Ｑｍ２に基づいて位相差および距離ｄを算出することによって、マルチパス反射光の影響を低減してＴｏＦセンサー１００の測定精度を向上させることができる。

図５は、本発明の一実施形態に係るＴｏＦセンサーの概略的な構成を示す図である。図示された例において、ＴｏＦセンサー１００は、光源部１１０と、受光部１２０と、制御部１３０とを含む。光源部１１０は、例えば赤外線レーザー光源を含み、上述したパルス光ＰＬを照射する。受光部１２０は、例えばフォトダイオードなどの受光素子と、受光素子の画素ごとに配置されて受光素子に入射する光を所定の時間間隔で遮断するシャッターＳ１〜Ｓ３とを含み、パルス光ＰＬの反射光を所定の時間窓で受光する。

制御部１３０は、例えば通信インターフェース、プロセッサ、およびメモリを有するコンピュータによって実装される。プロセッサがメモリに格納された、または通信インターフェースを介して受信されたプログラムに従って動作することによって、光源制御部１３１、シャッタータイミング制御部１３２、第１の光量取得部１３３、時間窓シフト制御部１３４、第２の光量取得部１３５、位相差算出部１３６、および距離算出部１３７の機能がソフトウェア的に実現される。以下、各部の機能について説明する。

光源制御部１３１は、光源部１１０におけるパルス光ＰＬの照射タイミングを制御する。具体的には、光源制御部１３１は、パルス光ＰＬが所定の周期で照射時間ｒだけ照射されるように制御する。図示された例において、シャッタータイミング制御部１３２は、パルス光ＰＬの照射時間が図２に示した時間窓ＴＷ１に一致するように、光源部１１０を制御する。

シャッタータイミング制御部１３２は、受光部１２０におけるシャッターＳ１〜Ｓ３開閉のタイミングを制御する。図２および図３に示した時間窓ＴＷ１〜ＴＷ３の時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６へのシフトは、時間窓シフト制御部１３４がシャッタータイミング制御部１３２にシャッタータイミングの変更量を入力することによって実行される。

第１の光量取得部１３３は、時間窓ＴＷ１で照射されたパルス光ＰＬの反射光が時間窓ＴＷ１，ＴＷ２でそれぞれ受光された光量Ｑ１，Ｑ２を取得する。ここで、上記で図２を参照して説明したバックグラウンド光ＢＧの影響を除くための演算は、第１の光量取得部１３３で実行されてもよいし、後述する位相差算出部１３６で実行されてもよい。図２を参照して説明したように、光量Ｑ１，Ｑ２には、物体ｏｂｊのみで反射した反射光ＲＬ、およびマルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３の光量が含まれる。

時間窓シフト制御部１３４は、図２および図３に示した時間窓ＴＷ１〜ＴＷ３の時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６へのシフトを制御する。具体的には、時間窓シフト制御部１３４は、第１の光量取得部１３３が光量Ｑ１，Ｑ２を取得した後に、時間窓ＴＷ１〜ＴＷ３の時間軸負方向へのシフト量に対応する時間だけシャッターＳ１，Ｓ２，Ｓ３の動作タイミングが繰り上がるように、シャッタータイミング制御部１３２にシャッタータイミングの変更量を入力する。

本実施形態において、時間窓シフト制御部１３４は、シャッタータイミングの変更後に照射されたパルス光ＰＬの反射光が時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６で受光された光量、または後述するような光量の比較結果を受光部１２０から取得する。取得した光量、または比較結果に基づいて時間窓ＴＷ４で反射光が受光されなくなったと判定された場合、時間窓シフト制御部１３４は時間窓のシフトを終了して時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６を決定する。

第２の光量取得部１３５は、時間窓ＴＷ１で照射されたパルス光ＰＬの反射光が時間窓ＴＷ６で受光された光量Ｑ３を取得する。上述のように、シャッタータイミングが時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６に合わせてシフトされても、パルス光ＰＬの照射は時間窓ＴＷ１に保持されている。図４を参照して説明したように、光量Ｑ３は、マルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３の少なくともいずれかが反射光ＲＬよりも遅れて受光された分の光量に対応する。

位相差算出部１３６は、第１の光量取得部１３３が取得した光量Ｑ１に第２の光量取得部１３５が取得した光量Ｑ３を加えた修正光量Ｑｍ１、および同様に光量Ｑ２から光量Ｑ３を差し引いた修正光量Ｑｍ２に基づいて、パルス光ＰＬと反射光との位相差を算出する。距離算出部１３７は、位相差に基づいて距離ｄを算出する。なお、光量の修正後の位相差の算出、および位相差に基づく距離の算出については、公知の技術を利用することが可能であるため詳細な説明は省略する。

上述したような構成のＴｏＦセンサー１００によれば、位相差の算出においてマルチパス反射光の影響を低減することによって、距離ｄの測定精度を向上させることができる。なお、ＴｏＦセンサー１００は、上記で図５に示したような構成を含む一体的な装置として実装されてもよいし、分散した装置として実装されてもよい。この場合、光源部１１０と受光部１２０とが近接して配置されていれば、制御部１３０は必ずしも光源部１１０および受光部１２０と同じ装置内で実装されなくてもよい。また、制御部１３０の構成要素は必ずしも単一の装置内で実装されなくてもよく、例えば光源制御部１３１が光源部１１０を含む光源装置に組み込まれ、シャッタータイミング制御部１３２が受光部１２０を含む受光装置に組み込まれ、第１の光量取得部１３３、時間窓シフト制御部１３４、第２の光量取得部１３５、および位相差算出部１３６がこれらとは別の位相差算出装置として実装されてもよい。距離算出部１３７は、例えば、位相差算出装置が出力した位相差に基づいて距離ｄを算出する別の装置として実装されてもよい。上述したＴｏＦセンサー１００も、位相差を算出する構成を含む位相差算出装置の一例である。

図６は、図５に示したＴｏＦセンサーに適用可能な受光部の回路構成例を示す図である。図示された例において、回路構成は、フォトダイオードＰＤと、キャパシタＣ１，Ｃ２と、リセットスイッチＲＳＷと、増幅器ＡＭＰと、切替スイッチＳＳＷと、比較器ＣＭＰと、スイッチＳＷとを含み、画素信号ＳＩＧおよび比較器出力ＣＭＰ−ＯＵＴを出力する。フォトダイオードＰＤは、受光部１２０でシャッターＳ１が配置された画素に対応して配置され、当該画素に入射した光量を検出する。時間窓シフト制御部１３４からシャッタータイミングの変更量を入力されたシャッタータイミング制御部１３２がシャッタータイミングを変更する前に、切替スイッチＳＳＷがキャパシタＣ２側に接続され、シフト前の時間窓ＴＷ１または時間窓ＴＷ４で受光される光量に対応する電荷がキャパシタＣ２にチャージされる。

その後、シャッタータイミング制御部１３２がシャッタータイミングを変更した後、リセットスイッチＲＳＷでキャパシタＣ１の電荷をリセットした上で、切替スイッチＳＳＷが比較器ＣＭＰ側に接続され、シフト後の時間窓ＴＷ４で受光される光量に対応する電荷がキャパシタＣ２にチャージされているシフト前の光量に対応する電荷と比較される。比較器ＣＭＰの出力が、シフト前の電荷よりもシフト後の電荷の方が小さいことを示す場合、時間窓シフト制御部１３４は時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６をさらに時間軸負方向にシフトする。比較器ＣＭＰの出力が、シフト前の電荷とシフト後の電荷とが同じであることを示す場合、時間窓シフト制御部１３４は時間窓のシフトを終了して時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６を決定する。時間窓シフト制御部１３４は、シフト前の電荷よりもシフト後の電荷の方が小さいことが示された最後のシフト量を、時間窓ＴＷ４〜ＴＷ６のシフト量にしてもよい。

このように、受光部１２０の画素ごとに時間窓のシフト前後で受光された光量を比較することが可能な回路構成を設け、制御部１３０では時間窓シフト制御部１３４が光量の比較結果（比較器出力ＣＭＰ−ＯＵＴ）に基づいてシャッタータイミングの変更による時間窓のシフトの終了を判定してもよい。あるいは、受光部１２０では上記のような回路構成を設けず、制御部１３０で時間窓シフト制御部１３４がシフト前後の時間窓ＴＷ１または時間窓ＴＷ４の光量を比較することによって時間窓のシフトの終了を判定してもよい。上記の例ではシフト前後の時間窓ＴＷ１または時間窓ＴＷ４の光量の比較結果に基づいてシフトの終了が判定されたが、他の例では時間窓ＴＷ４で受光された光量が時間窓ＴＷ３で受光された光量（バックグラウンド光ＢＧの光量）と同じになった場合に時間窓のシフトが終了されてもよい。

図７は、本発明の一実施形態にかかる位相差算出方法の概略的なステップを示すフローチャートである。図示された例において、各ステップはＴｏＦセンサー１００の制御部１３０において実行される。光源制御部１３１の制御によってパルス光ＰＬが照射され、シャッタータイミング制御部１３２が時間窓ＴＷ１〜ＴＷ３で反射光が受光されるようにシャッターＳ１〜Ｓ３を制御しているときに、第１の光量取得部１３３は、時間窓ＴＷ１，ＴＷ２の光量Ｑ１，Ｑ２を取得する（ステップＳ１０１）。上述のように、ここで取得される光量Ｑ１，Ｑ２には、反射光ＲＬとマルチパス反射光ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３との光量が含まれる。次に、時間窓シフト制御部１３４が時間窓ＴＷ１，ＴＷ２，ＴＷ３を時間軸負方向にシフトさせる（ステップＳ１０２）。例えば、時間窓シフト制御部１３４は、所定量の時間窓のシフトを、時間窓ＴＷ４で反射光が受光されなくなるまで繰り返す（ステップＳ１０３）。

時間窓のシフトが終了した後で、第２の光量取得部１３５が時間窓ＴＷ６の光量Ｑ３を取得する（ステップＳ１０４）。位相差算出部１３６は、光量Ｑ１に光量Ｑ３を加えた修正光量Ｑｍ１、および光量Ｑ２から光量Ｑ３を差し引いた修正光量Ｑｍ２に基づいて、パルス光ＰＬと反射光との位相差を算出する（ステップＳ１０５）。算出された位相差は、距離算出部１３７における距離ｄの算出に用いられてもよいし、位相差として保存または出力されて事後的に、または別の装置で距離ｄの算出などに用いられてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００…ＴｏＦセンサー、１１０…光源部、１２０…受光部、１３０…制御部、１３１…光源制御部、１３２…シャッタータイミング制御部、１３３…第１の光量取得部、１３４…時間窓シフト制御部、１３５…第２の光量取得部、１３６…位相差算出部、１３７…距離算出部、ＰＬ…パルス光、ＲＬ…反射光、ＭＲＬ１〜ＭＲＬ３…マルチパス反射光、Ｑ１〜Ｑ３…光量、Ｑｍ１，Ｑｍ２…修正光量、Ｓ１〜Ｓ３…シャッター、ＴＷ１〜ＴＷ６…時間窓。

Claims

連続する同じ長さの第１、第２および第３の時間窓のうち、前記第１の時間窓で照射された光の反射光が前記第１の時間窓で受光された第１の光量、および前記反射光が第２の時間窓で受光された第２の光量を取得する第１の光量取得部と、
前記第１、第２および第３の時間窓を時間軸負方向にシフトさせて第４、第５および第６の時間窓を設定する時間窓シフト制御部であって、前記第４の時間窓で前記反射光が受光されなくなるまで前記第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせる時間窓シフト制御部と、
前記反射光が前記第６の時間窓で受光された第３の光量を取得する第２の光量取得部と、
前記第１の光量に前記第３の光量を加えた第１の修正光量、および前記第２の光量から前記第３の光量を差し引いた第２の修正光量に基づいて、前記光と前記反射光との位相差を算出する位相差算出部と
を備える、位相差算出装置。
前記反射光を受光する受光素子と、前記受光素子に入射する光を所定の時間間隔で遮断するシャッターとを含む受光部をさらに備え、
前記時間窓シフト制御部は、前記シャッターの動作タイミングを繰り上げることによって前記第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせる、請求項１に記載の位相差算出装置。
前記受光部は、前記シャッターの動作タイミングが繰り上げられる前後で前記第４の時間窓で受光された光量を比較することが可能な回路構成をさらに含む、請求項２に記載の位相差算出装置。
連続する同じ長さの第１、第２および第３の時間窓のうち、前記第１の時間窓で照射された光の反射光が前記第１の時間窓で受光された第１の光量、および前記反射光が第２の時間窓で受光された第２の光量を取得するステップと、
前記第１、第２および第３の時間窓を時間軸負方向にシフトさせて第４、第５および第６の時間窓を設定するステップであって、前記第４の時間窓で前記反射光が受光されなくなるまで前記第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせるステップと、
前記反射光が前記第６の時間窓で受光された第３の光量を取得するステップと、
前記第１の光量に前記第３の光量を加えた第１の修正光量、および前記第２の光量から前記第３の光量を差し引いた第２の修正光量に基づいて、前記光と前記反射光との位相差を算出するステップと
を含む、位相差算出方法。
連続する同じ長さの第１、第２および第３の時間窓のうち、前記第１の時間窓で照射された光の反射光が前記第１の時間窓で受光された第１の光量、および前記反射光が第２の時間窓で受光された第２の光量を取得する機能と、
前記第１、第２および第３の時間窓を時間軸負方向にシフトさせて第４、第５および第６の時間窓を設定する時間窓シフト制御部であって、前記第４の時間窓で前記反射光が受光されなくなるまで前記第４、第５および第６の時間窓を時間軸負方向にシフトさせる機能と、
前記反射光が前記第６の時間窓で受光された第３の光量を取得する機能と、
前記第１の光量に前記第３の光量を加えた第１の修正光量、および前記第２の光量から前記第３の光量を差し引いた第２の修正光量に基づいて、前記光と前記反射光との位相差を算出する機能と
をコンピュータに実現させるためのプログラム。