JP3820087B2 - ３次元画像検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝播時間測定法を用いて被写体の３次元形状等を検出する３次元画像検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来３次元画像入力装置における３次元計測では、光伝播時間測定法を利用したものが知られている。「Measurement Science and Technology」（S. Christie 他、vol.6, p1301-1308, 1995 年）に記載された３次元画像入力装置では、パルス変調されたレーザ光が被計測物体（被写体）に照射され、その反射光がイメージインテンシファイアが取付けられた２次元ＣＣＤセンサによって受光され、電気信号に変換される。イメージインテンシファイアはレーザ光のパルス発光に同期したゲートパルスによってシャッタ制御される。この構成によれば、遠い被計測物体からの反射光による受光量は近い被計測物体からの反射光による受光量に比べて小さいので、被計測物体の距離に応じた出力がＣＣＤの各画素毎に得られる。
【０００３】
一方、国際公開97/01111号公報に開示された装置では、パルス変調されたレーザ光等の光が被計測物体に照射され、その反射光がメカニカル又は液晶素子等から成る電気光学的シャッタと組み合わされた２次元ＣＣＤセンサによって受光され、電気信号に変換される。そのシャッタは、測距光のパルスとは異なるタイミングで制御され、距離情報がＣＣＤの各画素毎に得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの３次元画像検出装置で計測可能な距離は、測距光を照射する光源の駆動タイミングとシャッタを駆動するタイミングとによって決定する。したがって、被写体の距離計測を広い範囲にわたって行なうには、光源とシャッタの駆動タイミングを予め適正なタイミングに調整しておく必要がある。
【０００５】
本発明は、３次元画像検出装置で被写体の距離を計測する際に、光源とシャッタの駆動タイミングを自動的に調整する３次元画像検出装置を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の３次元画像検出装置は、第１の測距光を被写体に照射する第１の光源と、第１の測距光の被写体からの第１の反射光を受光し、受光量に応じた第１の信号電荷を蓄積可能な撮像部と、第１の信号電荷に基づいて被写体の３次元形状を検出する３次元計測手段と、被写体までの距離に関する情報であるプリ測距情報を検出するプリ測距手段と、第１の光源の発光と第１の信号電荷の蓄積とが行われるタイミングをプリ測距情報に基づいて調整するタイミング調整手段とを備えることを特徴としている。
【０００７】
３次元画像検出装置は好ましくは、第２の測距光を被写体に照射する第２の光源と、第２の測距光の被写体から第２の反射光を受光検出する受光部とを備え、プリ測距手段は受光部における第２の反射光の検出結果に基づいてプリ測距情報を得る。受光部は好ましくは、受光量に応じた第２の信号電荷を蓄積可能な調光部であり、プリ測距手段は第２の信号電荷に基づいてプリ測距情報を得る。このとき第２の光源として例えば、第１の光源またはストロボ発光装置が用いられる。
【０００８】
またプリ測距手段において、調光部は好ましくはストロボ用調光センサと積分コンデンサとによって構成され、ストロボ用調光センサは例えばフォトダイオードである。このとき例えば、第２の測距光の被写体からの反射光が逆バイアスを印加されたフォトダイオードで受光されることにより、フォトダイオードに逆電流が流れ、積分コンデンサで第２の信号電荷が蓄積され、積分コンデンサに生じる電位差からプリ測距情報を検出する。
【０００９】
プリ測距手段は例えば、第２の反射光の受光部での受光位置を用いた三角測距によりプリ測距情報を得る。このとき受光部はＰＳＤ(position sensitive diode ）であることが好ましい。
【００１０】
第１の測距光は好ましくは、撮像部における電荷の蓄積が始まる前に照射され、第１の信号電荷が撮像部における電荷の蓄積が開始してから第１の反射光の撮像部における受光が終了するまでの間蓄積されるようにタイミング調整手段が駆動されることにより、被写体の３次元形状に係る距離情報が検出される。このとき、第１の反射光の全てが撮像部における電荷の蓄積が行われている間に受光されるようにタイミング調整手段を駆動し、距離情報に含まれる被写体の反射率に依存する反射率情報を検出することが好ましい。これにより３次元計測手段において反射率の影響が低減できる。
【００１１】
また、タイミング調整手段によるタイミングの調整において、撮像部での電荷の蓄積のタイミングが第１の光源の発光のタイミングから相対的に一定の時間ずれて行われる。このとき好ましくは、プリ測距情報と一定の時間との対応関係を予めメモリに記録し、メモリに記録された対応関係にしたがってタイミングの調整が行われる。これによりプリ測距情報に基づくタイミングの調整を迅速かつ簡便に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態であるカメラ型の３次元画像検出装置の斜視図である。
【００１３】
カメラ本体１０の前面において、撮影レンズ１１の左上にはファインダ窓１２が設けられ、右上にはストロボ１３が設けられている。ストロボ１３の左隣には、ストロボ用調光受光センサ（フォトダイオード（ＰＤ））２３が配置されている。カメラ本体１０の上面において、撮影レンズ１１の真上には、測距光であるレーザ光を照射する発光装置１４が配設されている。発光装置１４の左側にはレリーズスイッチ１５、液晶表示パネル１６が設けられ、右側にはモード切替ダイヤル１７とＶ／Ｄモード切替スイッチ１８が設けられている。カメラ本体１０の側面には、ＩＣメモリカード等の記録媒体を挿入するためのカード挿入口１９が形成され、またビデオ出力端子２０およびインターフェースコネクタ２１が設けられている。
【００１４】
図２は図１に示すカメラの回路構成を示すブロック図である。
撮影レンズ１１の中には絞り２５が設けられている。絞り２５の開度はアイリス駆動回路２６によって調整される。撮影レンズ１１の焦点調節動作およびズーミング動作はレンズ駆動回路２７によって制御される。
【００１５】
撮影レンズ１１の光軸上にはＣＣＤ（撮像部）２８が配設されている。ＣＣＤ２８には、撮影レンズ１１によって被写体像が形成され、被写体像に対応した電荷が発生する。ＣＣＤ２８における電荷の蓄積動作、電荷の読出動作等の動作はＣＣＤ駆動回路３０によって制御される。ＣＣＤ２８から読み出された電荷信号すなわち画像信号はアンプ３１において増幅され、Ａ／Ｄ変換器３２においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路３３においてガンマ補正等の処理を施され、画像メモリ３４に一時的に格納される。アイリス駆動回路２６、レンズ駆動回路２７、ＣＣＤ駆動回路３０、撮像信号処理回路３３はシステムコントロール回路３５によって制御される。
【００１６】
画像信号は画像メモリ３４から読み出され、ＬＣＤ駆動回路３６に供給される。ＬＣＤ駆動回路３６は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示ＬＣＤパネル３７には、画像信号に対応した画像が表示される。
【００１７】
カメラをカメラ本体１０の外部に設けられたモニタ装置とケーブルで接続すれば、画像メモリ３４から読み出された画像信号はＴＶ信号エンコーダ３８、ビデオ出力端子２０を介してモニタ装置に伝送可能である。またシステムコントロール回路３５はインターフェース回路４０に接続されており、インターフェース回路４０はインターフェースコネクタ２１に接続されている。したがってカメラをカメラ本体１０の外部に設けられたコンピュータとインターフェースケーブルを介して接続すれば、画像メモリ３４から読み出された画像信号をコンピュータに伝送可能である。システムコントロール回路３５は、記録媒体制御回路４２を介して画像記録装置４３に接続されている。したがって画像メモリ３４から読み出された画像信号は、画像記録装置４３に装着されたＩＣメモリカード等の記録媒体Ｍに記録可能である。
【００１８】
発光装置１４は発光素子１４ａと照明レンズ１４ｂにより構成され、発光素子１４ａの発光動作は発光素子制御回路４４によって制御される。発光素子１４ａはレーザダイオード（ＬＤ）であり、照射されるレーザ光は被写体の距離を検出するための測距光として用いられる。このレーザ光は照明レンズ１４ｂを介して被写体の全体に照射される。３次元計測では、被写体で反射し撮影レンズ１１に入射したレーザ光をＣＣＤ２８で検出することにより、被写体の表面形状に関する距離情報が得られる。これに対し、３次元計測を行なう前に行われ、被写体までの距離を検出するプリ測距では、発光装置１４ａで照射されたレーザ光がストロボ用受光センサ２３で受光検知され、被写体までの概ねの距離が検出される。
【００１９】
ストロボ用調光センサ２３は調光回路２９に接続されている。ストロボ発光時、調光回路２９はストロボ用調光センサ２３で受光される光量にしたがってストロボ回路２４にクエンチ信号を送りストロボ１３の発光時間を制御する。またプリ測距時、ストロボ用調光センサ２３からの信号は、調光回路２９を経てＡ／Ｄコンバータ３９へ送られＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換された信号はシステムコントロール回路３５へ出力される。なお調光回路２９は、システムコントロール回路３５によって制御される。
【００２０】
システムコントロール回路３５には、レリーズスイッチ１５、モード切替ダイヤル１７、Ｖ／Ｄモード切替スイッチ１８から成るスイッチ群４５と、液晶表示パネル（表示素子）１６とが接続されている。
【００２１】
次に図３および図４を参照して、本実施形態における距離測定の原理について説明する。なお図４において横軸は時間ｔである。
【００２２】
距離測定装置Ｂから出力された測距光は被写体Ｓにおいて反射し、図示しないＣＣＤによって受光される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス状の光であり、したがって被写体Ｓからの反射光も、同じパルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また反射光のパルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ち上がりよりも時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。測距光と反射光は距離測定装置Ｂと被写体Ｓの間の２倍の距離ｒを進んだことになるから、その距離ｒは
ｒ＝δ・ｔ・Ｃ／２ ・・・（１）
により得られる。ただしＣは光速である。
【００２３】
例えば測距光のパルスの立ち上がりから反射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下がる前に検知不可能な状態に切換えるようにすると、すなわち反射光検知期間Ｔを設けると、この反射光検知期間Ｔにおける受光量Ａは距離ｒの関数である。すなわち受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大きくなるほど）小さくなる。
【００２４】
本実施形態では上述した原理を利用して、ＣＣＤ２８に設けられ、２次元的に配列された複数のフォトダイオードにおいてそれぞれ受光量Ａを検出することにより、カメラ本体１０から被写体Ｓの表面の各点までの距離をそれぞれ検出し、被写体Ｓの表面形状に関する３次元画像のデータを一括して入力している。
【００２５】
図５は、ＣＣＤ２８に設けられるフォトダイオード５１と垂直転送部５２の配置を示す図である。図６は、ＣＣＤ２８を基板５３に垂直な平面で切断して示す断面図である。このＣＣＤ２８は従来公知のインターライン型ＣＣＤであり、不要電荷の掃出しにＶＯＤ（縦型オーバーフロードレイン）方式を用いたものである。
【００２６】
フォトダイオード５１と垂直転送部５２はｎ型基板５３の面に沿って形成されている。フォトダイオード５１は２次元的に格子状に配列され、垂直転送部５２は所定の方向（図５において上下方向）に１列に並ぶフォトダイオード５１に隣接して設けられている。垂直転送部５２は、１つのフォトダイオード５１に対して４つの垂直転送電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを有している。したがって垂直転送部５２では、４つのポテンシャルの井戸が形成可能であり、従来公知のように、これらの井戸の深さを制御することによって、信号電荷をＣＣＤ２８から出力することができる。なお、垂直転送電極の数は目的に応じて自由に変更できる。
【００２７】
基板５３の表面に形成されたｐ型井戸の中にフォトダイオード５１が形成され、ｐ型井戸とｎ型基板５３の間に印加される逆バイアス電圧によってｐ型井戸が完全空乏化される。この状態において、入射光（被写体からの反射光）の光量に応じた電荷がフォトダイオード５１において蓄積される。基板電圧Ｖsub を所定値以上に大きくすると、フォトダイオード５１に蓄積した電荷は、基板５３側に掃出される。これに対し、転送ゲート部５４に電荷転送信号（電圧信号）が印加されたとき、フォトダイオード５１に蓄積した電荷は垂直転送部５２に転送される。すなわち電荷掃出信号によって電荷を基板５３側に掃出した後、フォトダイオード５１に蓄積した信号電荷が、電荷転送信号によって垂直転送部５２側に転送される。このような動作を繰り返すことにより、垂直転送部５２において信号電荷が積分され、いわゆる電子シャッタ動作が実現される。
【００２８】
図７は３次元計測におけるタイミングチャートであり、図１、図２、図５〜図７を参照して本実施形態における３次元計測について説明する。なお本実施形態の３次元計測では、図４を参照して行なった距離測定の原理の説明とは異なり、外光の影響による雑音を低減するために測距光のパルスの立ち下がりから反射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下がった後に検知不可能な状態に切換えるようにタイミングチャートを構成しているが原理的には何ら異なるものではない。
【００２９】
垂直同期信号（図示せず）の出力に同期して電荷掃出し信号（パルス信号）Ｓ１が出力され、これによりフォトダイオード５１に蓄積していた不要電荷が基板５３の方向に掃出され、フォトダイオード５１における蓄積電荷量はゼロになる（符号Ｓ２）。電荷掃出し信号Ｓ１の出力の開始の後、一定のパルス幅を有するパルス状の測距光Ｓ３が出力される。測距光Ｓ３が出力される期間（パルス幅）は調整可能であり、図示例では、電荷掃出し信号Ｓ１の出力と同時に測距光Ｓ３がオフするように調整されている。
【００３０】
測距光Ｓ３は被写体において反射し、ＣＣＤ２８に入射する。すなわちＣＣＤ２８によって被写体からの反射光Ｓ４が受光されるが、電荷掃出し信号Ｓ１が出力されている間は、フォトダイオード５１において電荷は蓄積されない（符号Ｓ２）。電荷掃出し信号Ｓ１の出力が停止されると、フォトダイオード５１では、反射光Ｓ４の受光によって電荷蓄積が開始され、反射光Ｓ４と外光とに起因する信号電荷Ｓ５が発生する。反射光Ｓ４が消滅すると（符号Ｓ６）フォトダイオード５１では、反射光に基く電荷蓄積は終了するが（符号Ｓ７）、外光のみに起因する電荷蓄積が継続する（符号Ｓ８）。
【００３１】
その後、電荷転送信号Ｓ９が出力されると、フォトダイオード５１に蓄積された電荷が垂直転送部５２に転送される。この電荷転送は、電荷転送信号の出力の終了（符号Ｓ１０）によって完了する。すなわち、外光が存在するためにフォトダイオード５１では電荷蓄積が継続するが、電荷転送信号の出力が終了するまでフォトダイオード５１に蓄積されていた信号電荷Ｓ１１が垂直転送部５２へ転送される。電荷転送信号の出力終了後に蓄積している電荷Ｓ１４は、そのままフォトダイオード５１に残留する。
【００３２】
このように電荷掃出し信号Ｓ１の出力の終了から電荷転送信号Ｓ９の出力が終了するまでの期間Ｔ_U1の間、フォトダイオード５１には、被写体までの距離に対応した信号電荷が蓄積される。そして、反射光Ｓ４の受光終了（符号Ｓ６）までフォトダイオード５１に蓄積している電荷が、被写体の距離情報と対応した信号電荷Ｓ１２（斜線部）として垂直転送部５２へ転送され、その他の信号電荷Ｓ１３は外光のみに起因するものである。
【００３３】
電荷転送信号Ｓ９の出力から一定時間が経過した後、再び電荷掃出し信号Ｓ１が出力され、垂直転送部５２への信号電荷の転送後にフォトダイオード５１に蓄積された不要電荷が基板５３の方向へ掃出される。すなわち、フォトダイオード５１において新たに信号電荷の蓄積が開始する。そして、上述したのと同様に、電荷蓄積期間Ｔ_U1が経過したとき、信号電荷は垂直転送部５２へ転送される。
【００３４】
このような信号電荷Ｓ１１の垂直転送部５２への転送動作は、次の垂直同期信号が出力されるまで、繰り返し実行される。これにより垂直転送部５２において、信号電荷Ｓ１１が積分され、１フィールドの期間（２つの垂直同期信号によって挟まれる期間）に積分された信号電荷Ｓ１１は、その期間被写体が静止していると見做せれば、被写体までの距離情報に対応している。
【００３５】
以上説明した信号電荷Ｓ１１の検出動作は１つのフォトダイオード５１に関するものであり、全てのフォトダイオード５１においてこのような検出動作が行なわれる。１フィールドの期間における検出動作の結果、各フォトダイオード５１に隣接した垂直転送部５２の各部位には、そのフォトダイオード５１によって検出された距離情報が保持される。この距離情報は垂直転送部５２における垂直転送動作および図示しない水平転送部における水平転送動作によってＣＣＤ２８から出力される。
【００３６】
しかしＣＣＤ２８により検出された反射光は、被写体の表面の反射率の影響を受けている。したがって、この反射光を介して得られた距離情報は反射率に起因する誤差を含んでいる。また、ＣＣＤ２８により検出された反射光には、被写体からの反射光以外に外光等の成分も含まれており、これに起因する誤差も存在する。これらの誤差を補正する方法については、次の３次元計測のフローチャートの説明において述べる。
【００３７】
図１１と図１２は３次元計測のフローチャートである。図１、図２、図７〜図１２を参照して、本実施形態における３次元計測について説明する。なお図８〜図１０は、距離補正情報、反射率情報および反射率補正情報の検出動作におけるタイミングチャートである。
【００３８】
ステップ１０１においてレリーズスイッチ１５が全押しされていることが確認されるとステップ１０２が実行され、ビデオ（Ｖ）モードと距離測定（Ｄ）モードのいずれが選択されているかが判定される。これらのモード間における切替はＶ／Ｄモード切替スイッチ１８を操作することによって行なわれる。
【００３９】
Ｄモードが選択されているとき、ステップ１０３においてプリ測距が行われる。その後ステップ１０４において垂直同期信号が出力されるとともに測距光制御が開始される。すなわち発光装置１４が駆動され、パルス状の測距光Ｓ３が断続的に出力される。次いでステップ１０５が実行され、ＣＣＤ２８による検知制御が開始される。すなわち図７を参照して説明した距離情報検出動作が開始され、電荷掃出し信号Ｓ１と電荷転送信号Ｓ９が交互に出力されて、距離情報の信号電荷Ｓ１１が垂直転送部５２において積分される。
【００４０】
ステップ１０６では、距離情報検出動作の開始から１フィールド期間が終了したか否か、すなわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定される。１フィールド期間が終了すると、１フィールド期間にわたる信号電荷Ｓ１１の積分が完了し、積分された信号電荷がステップ１０７においてＣＣＤ２８から出力される。この積分された信号電荷は距離情報に対応し、ステップ１０８において画像メモリ３４に一時的に記憶される。ステップ１０９では測距光制御がオフ状態に切換えられ、発光装置１４の発光動作が停止する。
【００４１】
ステップ１１０〜１１３では、距離補正情報の検出動作（図８参照）が行なわれる。まずステップ１１０では、垂直同期信号が出力されるとともにＣＣＤ２８による検知制御が開始される。すなわち発光装置１４の発光動作が行なわれることなく、光源が消灯された状態で、電荷掃出し信号Ｓ２１と電荷転送信号Ｓ２２が交互に出力される。電荷蓄積時間Ｔ_U1は図７に示す距離情報検出動作と同じであるが、被写体に測距光が照射されないため（符号Ｓ２３）、反射光は存在せず（符号Ｓ２４）。したがって、距離情報の信号電荷は発生しないが、ＣＣＤ２８には外光等の外乱成分が入射するため、この外乱成分に対応した信号電荷Ｓ２５が発生し、電荷転送信号Ｓ２２の出力によって、それまでフォトダイオードに蓄積していた信号電荷Ｓ２６が垂直転送部へ転送される。この信号電荷Ｓ２６は、外乱成分が距離情報に及ぼす影響を補正するための、電荷蓄積時間Ｔ_U1に対する距離補正情報に対応している。
【００４２】
ステップ１１１では、距離補正情報の検出動作の開始から１フィールド期間が終了したか否か、すなわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定される。１フィールド期間が終了すると信号電荷Ｓ２６の１フィールド期間にわたる積分が完了し、ステップ１１２においてこの積分された信号電荷がＣＣＤ２８から出力される。この積分された信号電荷は距離補正情報に対応し、ステップ１１３において画像メモリ３４に一時的に記憶される。
【００４３】
ステップ１１４〜１１８では、反射率情報の検出動作（図９参照）が行なわれる。ステップ１１３では、垂直同期信号が出力されるとともに測距光制御が開始され、パルス状の測距光Ｓ３３が断続的に出力される。ステップ１１５では、ＣＣＤ２８による検知制御が開始され、電荷掃出し信号Ｓ３１と電荷転送信号Ｓ３５が交互に出力される。電荷掃出し信号Ｓ３１が出力されることによって、フォトダイオードにおける蓄積電荷量はゼロになる（符号Ｓ３２）。電荷掃出し信号Ｓ３１の出力が終了すると、測距光Ｓ３３が出力され、ＣＣＤには反射光Ｓ３４が入射する。反射光Ｓ３４が消滅した後、電荷転送信号Ｓ３５が出力される。すなわち反射率情報の検出動作は、電荷掃出し信号Ｓ３１の出力が終了してから電荷転送信号Ｓ３５の出力が終了するまでの電荷蓄積期間Ｔ_U2内に、反射光Ｓ３４の全てが受光されるように制御される。
【００４４】
このようにフォトダイオード５１では、 反射光Ｓ３４を受光している間は反射光Ｓ３４と外光に起因する信号電荷Ｓ３６が蓄積され、また、反射光Ｓ３４を受光していない間は外光のみに起因する信号電荷Ｓ３７、Ｓ３８が蓄積される。そして電荷転送信号Ｓ３５の出力により、それまでのフォトダイオードに蓄積されていた信号電荷Ｓ３９が垂直転送部へ転送される。この信号電荷Ｓ３９は反射率情報に対応し、外光に基く成分Ｓ’３９を含んでいる。
【００４５】
ステップ１１６では、反射率情報検出動作の開始から１フィールド期間が終了したか否か、すなわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定される。１フィールド期間が終了すると信号電荷Ｓ３９の１フィールド期間にわたる積分が完了し、ステップ１１７においてこの積分された信号電荷がＣＣＤ２８から出力される。この積分された信号電荷は反射率情報に対応し、ステップ１１８において画像メモリ３４に一時的に記憶される。ステップ１１９では測距光制御がオフ状態に切換えられ、発光装置１４の発光動作が停止する。
【００４６】
ステップ１２０〜１２３では、反射率補正情報の検出動作（図１０参照）が行なわれる。ステップ１２０では、垂直同期信号が出力されるとともにＣＣＤ２８による検知制御が開始される。すなわち発光装置１４の発光動作が行なわれることなく、光源が消灯された状態で、電荷掃出し信号Ｓ４１と電荷転送信号Ｓ４２が交互に出力される。電荷蓄積時間Ｔ_U2は図９に示す反射率情報検出動作と同じであるが、被写体に測距光が照射されないため（符号Ｓ４３）、反射光は存在せず（符号Ｓ４４）。したがって、反射率情報の信号電荷は発生しないが、ＣＣＤ２８には外光等の外乱成分に対応した信号電荷Ｓ４６が発生する。この信号電荷Ｓ４６は、外乱成分が電荷蓄積時間Ｔ_U2に対する反射率情報に及ぼす影響を補正するための反射率補正情報に対応している。
【００４７】
ステップ１２１では、反射率補正情報の検出動作の開始から１フィールド期間が終了したか否か、すなわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定される。１フィールド期間が終了すると信号電荷Ｓ４７の１フィールド期間にわたる積分が完了し、ステップ１２２においてこの積分された信号電荷がＣＣＤ２８から出力される。この積分された信号電荷は反射率補正情報に対応し、ステップ１２３において画像メモリ３４に一時的に記憶される。
【００４８】
ステップ１２４では、ステップ１０４〜１２３において得られた距離情報、距離補正情報、反射率情報および反射率補正情報を用いて距離データの演算処理が行なわれ、ステップ１２５において距離データが記録媒体Ｍにも記録されてこの検出動作は終了する。一方、ステップ１０２においてＶモードが選択されていると判定されたとき、ステップ１２６において測距光制御がオフ状態に切換えられるとともに、ステップ１２７においてＣＣＤ２８による通常の撮影動作（ＣＣＤビデオ制御）がオン状態に定められ、ステップ１２８で撮像された画像データが記録媒体Ｍに記録される。なおＶモードでは、ストロボ１３を発光した撮影が可能であり、ストロボ１３を発光して撮影が行なわれるときには、ストロボ用調光センサ２３はストロボ１３の発光の制御に用いられる。
【００４９】
次にステップ１２４において実行される演算処理の内容を図７〜図１０を参照して説明する。
反射率Ｒの被写体が照明され、この被写体が輝度Ｉの２次光源と見做されてＣＣＤに結像された場合を想定する。このとき、電荷蓄積時間ｔの間にフォトダイオード５１に発生した電荷が積分されて得られる出力Ｓｎは、
Ｓｎ＝ｋ・Ｒ・Ｉ・ｔ ・・・（２）
で表される。ここでｋは比例定数で、撮影レンズのＦナンバーや倍率等によって変化する。
【００５０】
被写体がレーザ等の光源からの光で照明される場合、輝度Ｉはその光源による輝度Ｉ_S と背景光による輝度Ｉ_B との合成されたものとなり、
Ｉ＝Ｉ_S ＋Ｉ_B ・・・（３）
と表せる。
【００５１】
図７に示されるように電荷蓄積時間をＴ_U1、測距光Ｓ３のパルス幅をＴ_S 、距離情報の信号電荷Ｓ１２のパルス幅をＴ_D とし、１フィールド期間中のその電荷蓄積時間がＮ回繰り返されるとすると、得られる出力ＳＭ₁₀は、

となる。なお、パルス幅Ｔ_D は

と表せる。
【００５２】
図９に示されるようにパルス状の電荷蓄積時間Ｔ_U2が、測距光Ｓ２３の期間（パルス幅）Ｔ_S よりも十分大きく、反射光の単位受光時間を全部含むように制御された場合に得られる出力ＳＭ₂₀は、

となる。
【００５３】
図８に示されるように発光を止めて、図７と同じ時間幅でのパルス状の電荷蓄積を行なった場合に得られる出力ＳＭ₁₁は、

となる。同様に、図１０に示されるような電荷蓄積を行なった場合に得られる出力ＳＭ₂₁は、

となる。
【００５４】
（４）、（６）、（７）、（８）式から、

が得られる。
【００５５】
上述したように測距光Ｓ３と反射光Ｓ４にはそれぞれ外光等の外乱成分（背景光による輝度Ｉ_B ）が含まれている。（９）式のＴ_D ／Ｔ_S は、測距光Ｓ３を照射したときの被写体からの反射光Ｓ４の光量を、測距光Ｓ３の光量によって正規化したものであり、これは、測距光Ｓ３の光量（図７の信号電荷Ｓ１１に相当）から外乱成分（図８の信号電荷Ｓ２６に相当）を除去した値と、反射光Ｓ４の光量（図９の信号電荷Ｓ３９に相当）から外乱成分（図１０の信号電荷Ｓ’３９に相当）を除去した値との比に等しい。
【００５６】
（９）式の各出力値ＳＭ₁₀、ＳＭ₁₁、ＳＭ₂₀、ＳＭ₂₁はステップ１０７、１１２、１１７、１２２において、距離情報、距離補正情報、反射率情報、反射率補正情報として格納されている。したがって、これらの情報に基いて、Ｔ_D ／Ｔ_S が得られる。パルス幅Ｔ_s は既知であるから、（５）式とＴ_D ／Ｔ_S から距離ｒが得られる。すなわち
２ｒ＝Ｃ・Ｔ_S ・（ＳＭ₁₀−ＳＭ₁₁）／（ＳＭ₂₀−ＳＭ₂₁） （１０）
と表せる。
【００５７】
しかし被写体までの距離ｒが大きくなり、Ｔ_S ＝２ｒ／Ｃとなる距離ｒ_S を超えると、反射光Ｓ４は全て蓄積間Ｔ_U1の間に受光されることとなり、距離情報の検出ができなくなる。これを防ぐ１つの方法として、測距光Ｓ３のパルス幅Ｔ_S と蓄積期間Ｔ_U1を大きくし、測距レンジを広げることが考えられる。しかしフォトダイオード５１に蓄積可能な電荷量には上限があるため、パルス幅Ｔ_S を大きくし測距レンジを広げるには測距光の放射パワー（パルスＳ３の高さ）を低くしなくてはならない。測距光の放射パワーを低くすると距離情報に対応する信号電荷Ｓ１２の蓄積電荷量は小さくなるが、外光により蓄積される信号電荷Ｓ１３の蓄積電荷量は変わらないのでＳ／Ｎ比が悪化する。
【００５８】
したがって本実施形態では、測距光Ｓ３のパルス幅Ｔ_S は変えず、測距光Ｓ３が照射されてから蓄積期間Ｔ_U1が開始するまでの時間を被写体の距離に応じて調整し、反射光の全てが蓄積期間内に受光されないように発光装置１４およびＣＣＤ２８を制御する。また反射率情報を得る際にも、反射光Ｓ３４が全て蓄積期間Ｔ_U2において受光されるように電荷掃出信号Ｓ３１と電荷転送信号Ｓ３５の出力が制御される。
【００５９】
図１３〜図１５は、カメラから被写体までの距離が近距離、中距離、遠距離の場合について、測距光Ｓ３、Ｓ３３が発光されるタイミングと反射光Ｓ４、Ｓ３４がＣＣＤ２８で受光されるタイミングを蓄積期間Ｔ_U1とともにそれぞれ示している。なお、ここで蓄積期間Ｔ_U1はパルス幅Ｔ_S よりも十分長く設定されているのでＴ_U2＝Ｔ_U1として、反射率情報を検出する際の蓄積期間Ｔ_U2を距離情報検出の際の蓄積期間Ｔ_U1で表している。
【００６０】
図１３に示されるように被写体までの距離が近いときには、測距光Ｓ３が立ち下がると略同時に蓄積期間Ｔ_U1が始まる。すなわち図１３のタイミングチャートに示される測距光Ｓ３の発光と蓄積期間Ｔ_U1が設けられるタイミングは、図７のタイミングチャートに示されるものと同じである。図１３の反射光Ｓ４の斜線部は距離情報に対応する信号電荷で、図７のパルスＳ１２に対応しておりその幅はＴ_D である。したがって被写体までの距離ｒは式（１０）から求めることができる。またこのときの反射率情報も、図９で示されたタイミングにより得ることができる。すなわち図１３において、反射光Ｓ３４は蓄積期間Ｔ_U1の間に全て受光される。
【００６１】
図１４、図１５では、測距光Ｓ’３、Ｓ”３が立ち下がってからそれぞれΔｔ₁ 、Δｔ₂ の時間が経過した後、フォトダイオード５１における信号電荷の蓄積が行われる。すなわち、測距光の立ち下がりと略同時に信号電荷の蓄積が開始する図１３の場合に比べ図１４、図１５での信号電荷の蓄積は時間Δｔ₁ 、Δｔ₂ だけ遅れて開始する。この遅延された時間（遅延時間）をΔｔで表すと、被写体までの距離ｒとＴ_D およびΔｔとの間には
Ｔ_D ＋Δｔ＝２ｒ／Ｃ ・・・（１１）
の関係がある。時間Ｔ_D 、Δｔの間に光りが進む距離をそれぞれ２ｒ_D 、２ｒ_t とするとこれらは
ｒ_D ＝Ｃ・Ｔ_D ／２
ｒ_t ＝Ｃ・Δｔ／２ ・・・（１２）
となり、被写体までの距離ｒはこれらの和
ｒ＝ｒ_D ＋ｒ_t
として求められる。距離ｒ_D は式（１０）によって求められるので被写体までの距離ｒは

で算出される。なお式（１０）は、式（１３）のΔｔ＝０の場合に相当するので図１３のタイミングチャートでは、遅延時間Δｔ＝０である。
【００６２】
反射率情報の検出においても距離情報の検出と同様に、図１４、図１５での蓄積は、図１３の蓄積よりもΔｔ遅れて開始する。すなわち図１３〜図１５のように被写体までの距離が異なる場合においても、反射光は常に蓄積期間の略同一の区間において受光され、被写体までの距離が大きいために反射光の一部または全部が蓄積期間外で受光されることはないので、被写体の遠近によらず、反射率情報を正確に検出することができる。
【００６３】
このように距離情報および反射率情報の検出において、信号電荷の蓄積を被写体の距離に応じてΔｔ時間遅延させ、蓄積期間内に受光される反射光から距離ｒ_D を検出すれば、Ｓ／Ｎ比を悪化させることなく広い測距レンジを得ることができる。なお遅延期間Δｔはステップ１０３のプリ測距において求められる。
【００６４】
次に図１６〜図２０を参照して、プリ測距における遅延時間Δｔを求める方法について説明する。
【００６５】
図１６は、第１の実施形態におけるプリ測距の様子を模式的に表したものである。第１の実施形態のプリ測距では、発光装置１４から一定時間レーザ光を照射し、被写体Ｓからの反射光をストロボ用調光センサ２３で受光し、その受光量により被写体までの距離を概算して遅延時間Δｔを算出する。
【００６６】
図１７は、ステップ１０３で行われるプリ測距に係る回路の構成を示すブロック図である。システムコントロール回路３５、ストロボ回路２４、Ａ／Ｄコンバータ３９、ストロボ用調光センサ（ＰＤ）２３を除く回路構成は、図２に示された調光回路２９に対応する。
【００６７】
ストロボ用調光センサ２３には、５Ｖの逆バイアス電圧が印加されており、光を受光すると照度に比例した逆電流ｉが矢印方向に流れる。このときコンデンサＣには電荷が蓄積され電位Ｖが生じる。電位ＶはＡ／Ｄコンバータ３９でデジタル信号に変換され、システムコントロール回路３５へ出力される。電圧比較回路４５は、電位Ｖと基準電圧（電位）とを比較し、その差に基づいてストロボ回路２４にクエンチ信号を出力し、ストロボ１３を発光する際に光量の制御を行なう。
【００６８】
コンデンサＣに蓄積される電荷は、逆電流ｉの大きさと、その流れた時間に相関する。発光装置１４が発光する時間は一定なので、この反射光により逆電流ｉが流れる時間は一定であり、コンデンサＣに蓄積される電荷量は、ストロボ用調光センサ２３で受光される反射光の照度のみに依存する。ストロボ用調光センサ２３で受光される反射光の照度は、光が反射した物体の距離に相関しており、距離が離れているほどその照度は小さくなる。したがってコンデンサＣで生じる電位Ｖは、被写体までの距離に相関している。なおコンデンサＣに蓄積された電荷は、スイッチＳＷをショートすることにより放電される。
【００６９】
図１８、はステップ１０３で実行されるプリ測距のフローチャートである。
ステップ２０１では、まずスイッチＳＷがショートされコンデンサＣに蓄積されている電荷が放電される。その後、発光素子（ＬＤ）１４ａが一定の時間発光され、発光装置１４からレーザ光が被写体に向けて照射される。被写体からの反射光はストロボ用調光センサ２３で受光され、ステップ２０２においてその光量がコンデンサＣで生じた信号電圧Ｖとして検出される。ステップ２０３では、ステップ２０２で検出された電圧信号をＡ／Ｄコンバータ３９でデジタル信号に変換し、システムコントロール回路３５へ出力する。
【００７０】
ステップ２０４では、システムコントロール回路において信号電圧Ｖのレベルを基に被写体までの距離ｒ_t が概算される。ステップ２０５では概算された距離ｒ_t をもとに式（１２）から遅延時間Δｔの値が算出され、このサブルーチンは終了する。これにより、ステップ１０５においてＣＣＤ２８の検知制御を行なう電荷掃出信号と電荷転送信号は、発光装置１４の発光終了から算出されたΔｔ時間だけ遅延されて出力される。
【００７１】
次にステップ２０４で実行される演算により信号電圧Ｖから距離ｒ_t を算出する方法について説明する。図１９は、被写体までの距離ｒとコンデンサＣで生じた電位Ｖとの関係を概念的に示している。
【００７２】
一般に被写体までの距離ｒが大きくなるほど、被写体で反射されストロボ用調光センサ２３に戻ってくる光の量は減るので、コンデンサＣで生じる電位Ｖは単調に減少し（ｒ＞ｒ_C ）最終的には０となる。ただし発光装置１４とストロボ用調光センサ２３は一定の距離隔てて配置されているので、被写体が極めて近接（ｒ≦ｒ_c ）している場合には、反射した光の多くはストロボ用調光センサ２３で受光されずこの関係は成り立たない。本発明ではｒ＞ｒ_c の領域にある被写体について３次元計測を行なうので、この領域についてのみ考えればよい。このとき距離ｒに対して電位Ｖは単調減少するので検出された電位Ｖから距離ｒが一意的に算出できる。
【００７３】
例えば距離ｒと電位Ｖとの関係が図１９のように直線Ｌで表されるとすると、その関係式は
Ｖ＝−（Ｖ₀ ／ｒ₀ ）・ｒ＋Ｖ₀ ・・・（１４）
である。ここでｒ₀ 、Ｖ₀ はそれぞれ直線Ｌの横軸（距離ｒ）と縦軸（電位Ｖ）での切片の値である。したがってコンデンサＣで生じた電位がＶ_t のとき、被写体までの距離ｒ_t は
ｒ_t ＝Ｖ₀ ／（Ｖ₀ −Ｖ_t ） ・・・（１５）
で求められる。したがって（１２）式と（１５）式からΔｔは

により算出される。図２０は、（１４）式をグラフで表したものであり、被写体までの距離ｒ_t と遅延時間Δｔとの関係が表わされている。
【００７４】
なお（１５）式で表される電位Ｖ_t と距離ｒ_t との関係や（１６）式で表される距離ｒ_t （または電位Ｖ_t ）と遅延時間Δｔとの関係は予め求められ、カメラのメモリに変換テーブルとして記録されている。例えばデジタル化された電位Ｖ_t の値毎にメモリが対応づけられており、対応づけられたメモリには、対応する遅延時間Δｔの値が記録されている。したがってステップ２０４やステップ２０５で行われる演算や変換は、この変換テーブルに基づいて行われる。このときシステムコントロール回路３５は、測距光の照射とＣＣＤ２８での信号電荷の蓄積が変換テーブルにより得られた遅延時間Δｔの間隔をおいて行われるように、発光素子制御回路４４およびＣＣＤ駆動回路３０の駆動を制御する。
【００７５】
以上により、本発実施形態によれば、発光装置１４とストロボ用調光センサを用いて被写体のプリ測距を行ない、求められた被写体までの概ねの距離から３次元計測で用いる測距光の発光パルスと蓄積期間のタイミングを被写体の距離に応じて測距に最適なタイミングに調整できる。また本実施形態ではプリ測距のために新に計測装置を設けず、３次元計測のための発光装置１４とストロボ用調光センサを用いてプリ測距を行なっているので、簡単かつ安価にプリ測距を実現できる。
【００７６】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。
図２１は第２の実施形態におけるプリ測距の様子を模式的に表したものである。第１の実施形態のプリ測距では、発光装置１４から一定の時間レーザ光が照射されたが、第２の実施形態ではストロボ１３から一定の時間ストロボ光が照射され、被写体Ｓからの反射光をストロボ用調光センサ２３で受光し、その受光量により被写体までの距離を概算して遅延時間Δｔを算出する。プリ測距用の光源としてストロボ１３を用いること以外は、第１の実施形態と同様である。
【００７７】
第２の実施形態においていも、プリ測距用に新たな装置を設けていないので第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
次に、図２２から図２５を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図２２は、第３の実施形態のカメラ型の３次元画像検出装置の斜視図である。第３の実施形態の構成も、第１の実施形態と略同様であるが、第３の実施形態では、プリ測距用の赤外線発光装置６０および受光装置６１を備えており、プリ測距はこれらの装置を用いて行われる。
【００７９】
図２３は、図２２に示すカメラの回路構成を示すブロック図である。
図２３も、第１の実施形態におけるカメラの回路構成を示す図２と略同様であり、赤外線発光装置６０及び受光装置６１に関わる部分のみが異なる。すなわち、赤外線発光装置６０は、赤外ＬＥＤ６２ａからなり、測距回路６３によりその発光は制御される。また、受光装置６１は、ＰＳＤ（position senitive diode ）６１ａと集光レンズ６１ｂからなり、ＰＳＤ６１ａで検出された信号は測距回路６３において処理される。測距装置６３は、システムコントロール回路３５によって制御され、測距回路６３により検出されたプリ測距情報は、システムコントロール回路３５へ出力される。なお、本図では、ストロボ１３に関わる回路構成は省略されている。
【００８０】
図２４は、第３の実施形態におけるプリ測距の様子を模式的に表わしたものである。第３の実施形態のプリ測距では、赤外線発光装置６０から赤外光が照射され、被写体Ｓで反射された反射光を受光装置６１のＰＳＤ６１ａで検出することにより被写体Ｓまでの距離が，三角測量法により求められる。
【００８１】
図２５は、第３の実施形態のカメラにおいて実行されるプリ測距のフローチャートである。第３の実施形態においても、３次元計測全体のフローチャートは図１１、図１２に示されたものと同様であり、異なるのは、図１１のステップ１０３の内容のみである。すなわち、図２５のフローチャートは、図１１のステップ１０３（プリ測距）のサブルーチンを第３の実施形態について表わしたものである。
【００８２】
ステップ３０１では、赤外光が赤外ＬＥＤ６０ａから照射される。被写体で反射された赤外光は、ステップ３０２においてＰＳＤ６１ａで受光検出される。ステップ３０３では、反射赤外光のＰＳＤ６１ａでの受光位置から被写体までの距離が概算される。ステップ３０４では、ステップ３０３での距離演算により、距離が確定したか否かが判定される。すなわち、反射された赤外光が受光されず、被写体までの距離が算出できない場合などを確認する。被写体までの距離が確定されていないと判定されると、処理はステップ３０１に戻り、再度プリ測距のために赤外線の発光及び受光が行われる。一方、距離が確定されていると判定されたときには、図１８のステップ２０５と同様にステップ３０５において、演算された距離から遅延量が求められこのサブルーチンは終了する。なお、このとき距離と遅延量との関係は第１の実施形態と同様、例えば予め用意された変換テーブルなどにより行われる。
【００８３】
なお、第３の実施形態のＰＳＤを用いたプリ測距は、一点測距装置であったが、専用のプリ測距装置としては多点測距装置であってもよい。
【００８４】
以上により、本発実施形態によれば、被写体をプリ測距することにより被写体までの距離を予め概ね求められることから、３次元計測で用いる測距光の発光パルスと蓄積期間のタイミングを被写体の距離に応じて測距に最適なタイミングに調整でき、より精度の高い３次元計測を行うことができる。
【００８５】
なお、本実施形態において、プリ測距は全てアクティブ方式で行われたが、パッシブ方式であってもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、３次元画像検出装置で被写体の距離を計測する際に、光源とシャッタの駆動タイミングを自動的に調整する３次元画像検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるカメラ型の３次元画像検出装置の斜視図である。
【図２】図１に示すカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図３】測距光による距離測定の原理を説明するための図である。
【図４】測距光、反射光、ゲートパルス、およびＣＣＤが受光する光量分布を示す図である。
【図５】ＣＣＤに設けられるフォトダイオードと垂直転送部の配置を示す図である。
【図６】ＣＣＤを基板に垂直な平面で切断して示す断面図である。
【図７】３次元計測で距離情報を検出する際のタイミングチャートである。
【図８】３次元計測で距離補正情報を検出する際のタイミングチャートである。
【図９】３次元計測で反射率情報を検出する際のタイミングチャートである。
【図１０】３次元計測で反射率補正情報を検出する際のタイミングチャートである。
【図１１】３次元計測のフローチャートの前半部である。
【図１２】３次元計測のフローチャートの後半部である。
【図１３】被写体が近距離に存在する場合における測距光の照射、反射光の受光、蓄積期間のタイミングチャートである。
【図１４】被写体が中距離に存在する場合における測距光の照射、反射光の受光、蓄積期間のタイミングチャートである。
【図１５】被写体が遠距離に存在する場合における測距光の照射、反射光の受光、蓄積期間のタイミングチャートである。
【図１６】第１の実施形態でのプリ測距を模式的に表した図である。
【図１７】プリ測距に係る回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】プリ測距のフローチャートである。
【図１９】被写体までの距離とコンデンサに生じる電位との関係を示す図である。
【図２０】被写体までの距離と遅延時間との関係を示す図である。
【図２１】第２の実施形態でのプリ測距を模式的に表した図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態であるカメラ型の３次元画像検出装置の斜視図である。
【図２３】図２２に示すカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図２４】第３の実施形態でのプリ測距を模式的に表した図である。
【図２５】第３の実施形態におけるプリ測距のフローチャートである。
【符号の説明】
１３ ストロボ
１４ 発光装置
２３ ストロボ用調光センサ
２８ ＣＣＤ
６１ａ ＰＳＤ
６２ａ 赤外線ＬＥＤ

Claims (15)

1. 第１の測距光を被写体に照射する第１の光源と、
   前記第１の測距光の前記被写体からの第１の反射光を受光し、受光量に応じた第１の信号電荷を蓄積可能な撮像部と、
   前記第１の信号電荷に基づいて前記被写体の３次元形状を検出する３次元計測手段と、
   前記被写体までの距離に関する情報であるプリ測距情報を検出するプリ測距手段と、
   前記第１の光源の発光と前記第１の信号電荷の蓄積とが行われるタイミングを前記プリ測距情報に基づいて調整するタイミング調整手段と
   を備えることを特徴とする３次元画像検出装置。
2. 第２の測距光を前記被写体に照射する第２の光源と、前記第２の測距光の前記被写体から第２の反射光を受光検出する受光部とを備え、前記プリ測距手段が前記受光部における前記第２の反射光の検出結果に基づいて前記プリ測距情報を得ることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像検出装置。
3. 前記受光部が受光量に応じた第２の信号電荷を蓄積可能な調光部であり、前記プリ測距手段が前記第２の信号電荷に基づいて前記プリ測距情報を得ることを特徴とする請求項２に記載の３次元画像検出装置。
4. 前記第２の光源として前記第１の光源が用いられることを特徴とする請求項３に記載の３次元画像検出装置。
5. 前記プリ測距手段において、前記調光部がストロボ用調光センサと積分コンデンサとによって構成されることを特徴とする請求項３に記載の３次元画像検出装置。
6. 前記ストロボ用調光センサがフォトダイオードであることを特徴とする請求項５に記載の３次元画像検出装置。
7. 前記プリ測距手段において、前記第２の測距光の前記被写体からの反射光が逆バイアスを印加された前記フォトダイオードで受光されることにより、前記フォトダイオードに逆電流が流れ、前記積分コンデンサで前記第２の信号電荷が蓄積されることを特徴とする請求項６に記載の３次元画像検出装置。
8. 前記第２の信号電荷により前記積分コンデンサに生じる電位差から前記プリ測距情報を検出することを特徴とする請求項７に記載の３次元画像検出装置。
9. 前記第２の光源としてストロボ発光装置が用いられることを特徴とする請求項３に記載の３次元画像検出装置。
10. 前記プリ測距手段が、前記第２の反射光の前記受光部での受光位置を用いた三角測距により前記プリ測距情報を得ることを特徴とする請求項２に記載の３次元画像検出装置。
11. 前記受光部がＰＳＤ(position sensitive diode ）であることを特徴とする請求項１０に記載の３次元画像検出装置。
12. 前記第１の測距光が前記撮像部における電荷の蓄積が始まる前に照射され、前記第１の信号電荷が前記撮像部における電荷の蓄積が開始してから前記第１の反射光の前記撮像部における受光が終了するまでの間蓄積されるように前記タイミング調整手段が駆動されることにより、前記被写体の３次元形状に係る距離情報が検出されることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像検出装置。
13. 前記第１の反射光の全てが前記撮像部における電荷の蓄積が行われている間に受光されるように前記タイミング調整手段を駆動し、前記距離情報に含まれる前記被写体の反射率に依存する反射率情報を検出することを特徴とする請求項１２に記載の３次元画像検出装置。
14. 前記タイミング調整手段による前記タイミングの調整において、前記撮像部での電荷の蓄積のタイミングが前記第１の光源の発光のタイミングから相対的に一定の時間ずれて行われることを特徴とする請求項１２に記載の３次元画像検出装置。
15. 前記プリ測距情報と前記一定の時間との対応関係を予めメモリに記録し、前記メモリに記録された対応関係にしたがって前記タイミングの調整が行われることを特徴とする請求項１４に記載の３次元画像検出装置。

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