WO2023149060A1 - 測定装置 - Google Patents

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WO2023149060A1
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light
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imaging sensor
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健一 星
晃志 伊多波
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Definitions

  • the present disclosure relates to measuring devices.
  • Patent Document 1 discloses an indirect ToF (Time of Flight) measuring device that measures the distance to an object based on irradiation with laser light (pulse light) and exposure of the reflected light. are doing.
  • ToF Time of Flight
  • the measuring device of Patent Document 1 exposure is performed with the same width as the pulse width of the emitted light.
  • the depth of the area to be measured can be increased, and as a result, the frame rate (FPS) can be increased.
  • the light emission pulse width is often limited to a certain range, and if the exposure period is extended beyond that range, the light emission pulse width ⁇ exposure width. Even in this case, the depth of the measurement target area can be increased and the speed can be increased. end up For this reason, it is difficult to increase the frame rate under the condition of light emission pulse width ⁇ exposure width.
  • An object of the present disclosure is to increase the frame rate even under the condition of light emission pulse width ⁇ exposure width.
  • a measuring device for achieving the above object, a light emitting unit that emits pulsed light; an imaging sensor that outputs a signal value corresponding to the amount of exposure for each pixel; a timing control unit that sets an exposure period corresponding to an area to be measured and exposes the pixels of the imaging sensor to reflected light during the exposure period; a signal acquisition unit that acquires a signal value corresponding to the exposure amount of the pixel in the exposure period based on the output of the imaging sensor;
  • the timing control unit is configured to set, as the exposure period, a plurality of sub-exposure periods longer than the width of the pulsed light and having different start timings so as to have overlapping periods corresponding to the width of the pulsed light.
  • the signal acquisition unit acquires the signal value corresponding to the sum of the exposure amounts of the pixels in the plurality of sub-exposure periods.
  • FIG. 1A is an explanatory view of the configuration of the measuring device 1.
  • FIG. 1B is an explanatory diagram of light emission timing and exposure timing.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of distance image creation by indirect ToF.
  • FIG. 3A is an explanatory diagram of the normal mode.
  • FIG. 3B is an explanatory diagram of the high speed mode.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of the light emitting operation and the exposure operation in the normal mode, and is an explanatory diagram when the arrival time of the reflected light is earlier than the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 4B is an explanatory diagram of the light emitting operation and the exposure operation in the normal mode, and is an explanatory diagram when the arrival time of the reflected light coincides with the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 4C is an explanatory diagram of the light emitting operation and the exposure operation in the normal mode, and is an explanatory diagram when the arrival time of the reflected light is later than the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure in the normal mode.
  • FIG. 6A is an explanatory diagram of the relationship between the light emission operation and the exposure operation in the normal mode.
  • FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the exposure amounts and the distances of the exposure operations A and B in FIG. 6A.
  • FIG. 7A is an explanatory diagram of processing in the high-speed mode, and is an explanatory diagram when the arrival time of the reflected light coincides with the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 7B is an explanatory diagram of processing in the high-speed mode, and is an explanatory diagram when the arrival time of the reflected light is later than the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure in high-speed mode.
  • FIG. 9A is a timing chart of light emitting operation and exposure operation in high speed mode.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the imaging sensor 22 with 4 taps.
  • FIG. 11A is a timing chart of light emitting operation and light receiving operation in the normal mode when the imaging sensor 22 with 4 taps is used.
  • FIG. 11B is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure.
  • FIG. 12A is a timing chart of light emitting operation and light receiving operation in high-speed mode when the imaging sensor 22 with 4 taps is used.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining alternately performing sub-exposure operations (sub-exposure periods).
  • FIG. 14A is a timing chart of light emission operation and exposure operation when there are three sub-exposure operations.
  • FIG. 14B is an explanatory diagram of the relationship between the distance and the exposure amount when there
  • FIG. 1A is an explanatory view of the configuration of the measuring device 1.
  • FIG. A measuring device 1 illustrated in FIG. 1A is a ToF (Time of Flight) type device that measures the distance to an object in front. In this embodiment, an indirect ToF camera is used. With such a measuring device 1, the effects of fog and rain can be removed, and photography and measurement are possible even in bad weather.
  • the measuring device 1 is provided, for example, in a vehicle.
  • the measuring device 1 includes a light emitting section 10, an imaging section 20, and a control section 30.
  • the light emitting unit 10 irradiates (projects) light onto the space to be photographed.
  • the light emitting unit 10 emits light according to instructions from the control unit 30 .
  • the light emitting unit 10 has a light source 12 and a light projecting optical system (not shown) that emits the light emitted by the light source 12 .
  • the light source 12 is a light source having a light emitting element.
  • the light source 12 emits pulsed laser light under the control of the controller 30 .
  • this pulsed light (pulsed light) is also referred to as light emission pulse.
  • the imaging unit 20 (indirect ToF camera) performs imaging based on exposing the light reflected by the object for distance measurement.
  • the imaging unit 20 has an imaging sensor 22 and an exposure optical system (not shown) that guides incident (exposed) light to the imaging sensor 22 .
  • the imaging sensor 22 captures an image of an object to be captured according to an instruction from the control unit 30 and outputs image data obtained by the capturing to the image acquisition unit 34 of the control unit 30 .
  • the value of each pixel (pixel data) that constitutes this image data indicates a signal value corresponding to the amount of exposure. Note that the imaging sensor 22 will be described later.
  • the control unit 30 controls the measuring device 1.
  • the control unit 30 is realized by a hardware configuration such as elements and circuits such as a memory and a CPU.
  • the control unit 30 implements a predetermined function by having the CPU execute a program stored in the memory.
  • the control unit 30 is not limited to being realized by software processing execution by a memory and a CPU.
  • it may be realized by hardware such as ASIC and FPGA.
  • FIG. 1A Various functions realized by the control unit 30 includes a timing control section 32 , an image acquisition section 34 , a time calculation section 36 and a distance calculation section 38 .
  • the timing control section 32 controls the light emission timing of the light emitting section 10 and the exposure timing of the imaging section 20 . Light emission timing and exposure timing will be described later.
  • the image acquisition unit 34 acquires image data from the imaging sensor 22 of the imaging unit 20 .
  • the image acquisition unit 34 also has a memory (not shown) that stores acquired image data. Note that the image acquisition unit 34 corresponds to a "signal acquisition unit".
  • the time calculation unit 36 calculates the arrival time (time of flight of light: ToF) from when the light emitting unit 10 emits light until the reflected light reaches the imaging sensor 22 .
  • the time calculator 36 corresponds to a "calculator".
  • the distance calculation unit 38 calculates the distance based on the light arrival time. As will be described later, the measuring device 1 can acquire a distance image by having the distance calculator 38 calculate the distance for each pixel.
  • FIG. 1B is an explanatory diagram of light emission timing and exposure timing.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of creating a distance image by indirect ToF.
  • the control unit 30 causes the light emitting unit 10 to emit light pulses.
  • the width of this light emission pulse (hereinafter referred to as pulse width) is Lw.
  • the control unit 30 (timing control unit 32) exposes the imaging sensor 22 of the imaging unit 20 to reflected light after a time Tdelay has passed since the irradiation of the light emission pulse.
  • the exposure period is set by the delay time Tdelay and the exposure width Gw.
  • the delay time Tdelay is the time (delay time) from the irradiation of the light emission pulse to the start of the exposure period.
  • the delay time Tdelay is set according to the distance to the area to be measured. That is, if the measurement device 1 sets a short time from when the light emitting unit 10 irradiates the light emitting pulse to when the imaging sensor 22 exposes, the image of the object (object that reflects light) in the short range can be obtained. can be obtained. Conversely, the measurement apparatus 1 can acquire an image of an object in a long distance area by setting a long time from when the light emitting unit 10 irradiates the light emitting pulse to when the imaging sensor 22 exposes.
  • the exposure width Gw is the width of the exposure period (that is, the period from the start of exposure to the end of exposure).
  • the width of the exposure period defines the length of the area to be measured in the measurement direction. Therefore, the shorter the exposure width Gw, the higher the distance resolution.
  • different exposure periods are set according to the distance to the area to be measured. Although four regions are shown in FIG. 2 for simplification, the number N of regions is not limited to four in practice.
  • Light emission and exposure are repeated multiple times at a cycle Tp illustrated in FIG. 1B. This is due to charge accumulation in the imaging sensor 22, which will be described later. Also, the farther the area to be measured is, the larger the number of repetitions n is set. This is because the farther the area, the weaker the reflected light.
  • the object object that reflects light
  • the image for each region is sometimes called a "range image”.
  • the value (image data) of each pixel forming an image indicates a signal value corresponding to the amount of exposure.
  • the number of range images (for example, 4) obtained in one shot is sometimes called a “subframe”.
  • a plurality of areas (for example, four areas) measured in one shot may be called a "zone”.
  • the measuring device 1 of the present embodiment acquires image data of a plurality of regions at different distances, and based on the acquired plurality of image data, creates a distance image showing the distance to the object. can be obtained.
  • the range image is an image obtained by cutting out a part of the distance
  • the image obtained by summing these is a composite image of the entire distance (corresponding to a general photographed image).
  • distance information is calculated based on the pixel value information of the range image, and an image obtained by arranging the information for each pixel becomes the distance image.
  • the term 'frame' refers to the time axis at that time. Therefore, a "frame" in a ToF camera includes an all-range composite image and a range image.
  • the control unit 30 causes the light emitting unit 10 to emit light at a period Tp (see FIG. 1B), and controls the exposure timing of the imaging sensor 22 of the imaging unit 20 according to the light emission timing, Allow exposure.
  • Tp a period of the imaging sensor 22 of the imaging unit 20
  • Allow exposure a period of the imaging sensor 22 of the imaging unit 20
  • Tp a period of the imaging sensor 22 of the imaging unit 20
  • control unit 30 acquires an image of region 1.
  • the timing control unit 32 causes the imaging sensor 22 of the imaging unit 20 to perform exposure for each pixel of the image in an exposure period delayed from the light emission timing.
  • the timing control unit 32 causes the imaging sensor 22 of the imaging unit 20 to perform exposure repeatedly (n times) every period Tp, and accumulates electric charges in the storage unit CS (described later) of the imaging sensor 22 .
  • the image acquisition unit 34 acquires signal values corresponding to charges accumulated in the imaging sensor 22 (accumulation unit CS). Then, the acquired image data of the area 1 is written in the image memory.
  • control unit 30 acquires an image of the area 2 adjacent (continuous) to the area 1 in the measurement direction. Then, the control unit 30 writes the image data of the area 2 to the image memory of the image acquisition unit 34 .
  • the delay time Tdelay with respect to the light emission timing in region 2 is set longer than in region 1 . Further, as described above, the number of repetitions (the number of charge accumulations) is set to increase as the area to be measured becomes farther.
  • the measuring device 1 of this embodiment can measure in two modes, a normal mode and a high speed mode.
  • Figures 3A and 3B are explanatory diagrams of the normal mode and the high-speed mode. 3A and 3B, the length in the measurement direction indicates the distance from the measuring device 1. FIG.
  • Normal mode is a mode in which normal measurement (general measurement by indirect ToF) is performed.
  • High-speed mode is a mode that performs measurements faster than normal mode.
  • the depth of the area to be measured becomes wider than in the normal mode, and the speed can be increased by reducing the number of areas (the number of images acquired when creating the range image).
  • FIGS. 4A to 4C are explanatory diagrams of the light emission operation and the exposure operation in the normal mode.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram when the arrival time of reflected light is earlier than the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 4B is an explanatory diagram when the arrival time of reflected light coincides with the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 4C is an explanatory diagram when the arrival time of reflected light is later than the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • the horizontal axis of the timing charts of FIGS. 4A to 4C indicates "time”.
  • the width Gw of the exposure period in the normal mode is equal to the pulse width Lw of the light emission pulse. Furthermore, the pulse width of the reflected light is also Lw.
  • the arrival time of the reflected light matches the delay time Tdelay. At this time, the arrival period of the reflected light coincides with the exposure period of the imaging sensor 22, and all the reflected light can be exposed to the imaging sensor 22, so the exposure peaks.
  • the distance to the object is L1 (L1 ⁇ L2) as shown in FIG. 4A
  • the overlap between the arrival period of the reflected light and the exposure period of the imaging sensor 22 increases as the distance from L1 to L2 (see FIG. 4B) approaches.
  • the amount of exposure gradually increases.
  • the distance to the object is L3 (L3>L2) as shown in FIG. 4C, the overlap between the arrival period of the reflected light and the exposure period of the image sensor 22 decreases as the distance from L2 to L3 increases. gradually decreases.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure in normal mode.
  • the horizontal axis of the graph in FIG. 5 indicates “distance”, and the vertical axis indicates “exposure amount (signal value)", which corresponds to the shaded area of the exposure operation in FIGS. 4A to 4C.
  • FIG. 6A is an explanatory diagram of the relationship between the light emitting operation and the exposure operation in the normal mode.
  • FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the exposure amounts and the distances of the exposure operations A and B in FIG. 6A.
  • the horizontal axis of FIG. 6A indicates time, and the horizontal axis of FIG. 6B indicates distance.
  • the hatched area of the light emission pulse in FIG. 6A represents the "exposure amount", and the exposure amount-distance relationship diagram in FIG. 6B shows this area on the vertical axis.
  • the pulse width of the light emission pulse is Lw.
  • the pulse width of the reflected light is also Lw.
  • exposure operation A and exposure operation B are set.
  • an exposure period (exposure period A) corresponding to a predetermined area (hereinafter also referred to as one area) is set.
  • the delay time of the exposure period A with respect to the light emission start (time 0) of the light emission pulse is the delay time Ta (corresponding to Tdelay in FIG. 1B).
  • the exposure period is a period in which the level of the exposure operation in FIG. 6A is high level (H level).
  • an exposure period (exposure period B) corresponding to an area continuous in the measurement direction of the predetermined area (hereinafter also referred to as the other area) is set.
  • the timing control unit 32 sets such exposure operation A and exposure operation B to expose each pixel of the imaging sensor 22 to the reflected light. Then, the image acquisition unit 34 acquires signal values (here, signal values Sa and Sb illustrated in FIG. 6B ) corresponding to the exposure amount from the imaging sensor 22 .
  • the signal value Sa is a signal value corresponding to the exposure amount A when the distance to the object is Lx, and corresponds to the pixel value (pixel data) forming the image data (range image) of one region.
  • the signal value Sb is a signal value corresponding to the exposure amount B when the distance to the object is Lx, and corresponds to the pixel value (pixel data) constituting the image data (range image) of the other area. do.
  • Tx is the arrival time (time of flight of light: ToF) from when the light source 12 emits light (light emission pulse) until the reflected light reaches the imaging sensor 22 .
  • the time calculator 36 calculates the arrival time Tx according to Equation (1).
  • the distance Lx to the object is calculated based on the arrival time Tx.
  • the light travels twice as long as the distance L during the arrival time Tx.
  • Lx (Co ⁇ Tx)/2 (2) becomes.
  • the distance calculator 38 calculates the distance Lx for each pixel according to the equation (2) using the arrival time Tx.
  • the ratio of the signal value Sa corresponding to the exposure amount A to the total signal value (Sa+Sb) changes according to the change in the distance Lx (arrival time Tx). Then, by having this relationship, the equation (1) is derived using the ratio of the signal value Sa. That is, the calculation of the arrival time Tx in the normal mode utilizes the triangular shape of the graph showing the relationship between the distance and the exposure amount.
  • FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of the processing in high speed mode.
  • FIG. 7A is an explanatory diagram when the arrival time of reflected light coincides with the exposure start timing (delay time Tdelay).
  • FIG. 7B is an explanatory diagram when the arrival time of reflected light is later than the exposure start timing (delay time Tdelay). In FIG. 7B, the arrival completion time of the reflected light coincides with the exposure end timing.
  • the horizontal axis of the timing charts of FIGS. 7A and 7B indicates time.
  • the arrival period of the reflected light is equal to the exposure of the imaging sensor 22 both when the distance to the object is L2 (FIG. 7A) and when the distance to the object is L2′ (FIG. 7B). Since it is included in the period, the imaging sensor 22 exposes all the reflected light. That is, the exposure amount is the same when the distance to the object is L2 and when the distance to the object is L2'.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure in high-speed mode. Note that the horizontal axis of the graph in FIG. 8 indicates "distance”.
  • the exposure width Gw is set to be larger than the pulse width Lw of the light emission pulse (Gw>Lw). The amount becomes constant, and the graph showing the relationship between distance and exposure becomes "trapezoidal".
  • the exposure amount does not change over the distances L2 to L2' (that is, the range of distances L2 to L2' becomes a dead zone). Therefore, simply setting the exposure width Gw long for the high-speed mode does not allow calculation of the arrival time Tx and the distance Lx by the indirect ToF as in the normal mode.
  • it is difficult to change the pulse width Lw of the emitted light due to structural and cost constraints of the light source. For example, since heat is concentrated locally (on the time axis) during light emission, it is necessary to define the light emission duty and the light emission pulse width. Therefore, it is difficult to extend (change) the light emission pulse width Lw.
  • FIG. 9A is a timing chart of light emission operation and exposure operation in high speed mode.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the amount of exposure.
  • the horizontal axis of FIG. 9A indicates “time”, and the horizontal axis of FIG. 9B indicates "distance”.
  • the timing control unit 32 of the control unit 30 of the present embodiment performs a plurality of (here, two) sub-exposure operations (sub-exposure operations) longer than the pulse width Lw as exposure operations (exposure periods). period). More specifically, the timing control unit 32 sets two sub-exposure operations (sub-exposure periods) with different start timings so as to have an overlapping period corresponding to the pulse width Lw of the light emission pulse. For example, in the case of exposure operation A, the timing control unit 32 sets sub-exposure operation A1 and sub-exposure operation A2 .
  • the start timings of the sub-exposure operation A1 and the sub-exposure operation A2 are different by a time corresponding to the pulse width Lw.
  • the exposure period of the sub-exposure operation A1 (sub-exposure period A1 ) and the exposure period of the sub-exposure operation A2 (sub-exposure period A2 ) have an overlapping period corresponding to the pulse width Lw of the light emission pulse. is provided.
  • the timing control unit 32 sets two sub-exposure operations (sub-exposure operation B 1 and sub-exposure operation B 2 ) for the exposure operation B as well.
  • the start timings of the sub-exposure operation B1 and the sub-exposure operation B2 are different by a time corresponding to the pulse width Lw.
  • the exposure period of the sub-exposure operation B1 (sub-exposure period B1 ) and the exposure period of the sub-exposure operation B2 (sub-exposure period B2 ) have an overlapping period corresponding to the pulse width Lw of the light emission pulse. is provided.
  • each pixel of the imaging sensor 22 causes each pixel of the imaging sensor 22 to perform two sub-exposure operations to expose the reflected light. Note that the two sub-exposure operations are repeatedly performed as described later.
  • Each pixel of the image sensor 22 outputs a signal value corresponding to the total exposure amount in each exposure period of the two sub-exposure operations. As illustrated in FIG. 9B , for example, each pixel of the image sensor 22 sums the exposure amount A1 in the sub-exposure period A1 and the exposure amount A2 in the sub-exposure period A2 as the signal value by the exposure operation A.
  • the relationship between the distance and the exposure amount A1 in the sub - exposure operation A1 is trapezoidal as in FIG. It becomes a trapezoid whose timing is shifted by Lw.
  • the exposure amount A obtained by adding the exposure amount A1 and the exposure amount A2 (total of the exposure amount A1 and the exposure amount A2 ) has a triangular shape as illustrated in FIG. 9B.
  • the relationship between the distance and the exposure amount B1 in the sub-exposure operation B1 has a trapezoidal shape
  • the relationship between the distance and the exposure amount B2 in the sub-exposure operation B2 has a timing difference of Lw from the exposure amount B1 . becomes a trapezoidal shape.
  • the exposure amount B obtained by adding the exposure amount B1 and the exposure amount B2 (total of the exposure amount B1 and the exposure amount B2 ) has a triangular shape whose timing is shifted from the exposure amount A as shown in FIG. 9B. become.
  • the relationship between the exposure amount A and the exposure amount B is , have the same relationship as in FIG. 6B. That is, when the exposure amount A is at its maximum (peak), the exposure amount B is zero, and as the distance Lx increases, the exposure amount A decreases and the exposure amount B increases. Then, when the exposure amount B reaches its peak, the exposure amount A becomes zero. As illustrated in FIGS.
  • the image acquisition unit 34 acquires, for each pixel, a signal value corresponding to the exposure amount of each pixel during the exposure period.
  • the image acquisition unit 34 sums the exposure amount A1 in the sub-exposure period A1 and the exposure amount A2 in the sub-exposure period A2 as a signal value corresponding to the exposure amount in the exposure period A for each pixel.
  • the image acquisition unit 34 sums the exposure amount B1 in the sub-exposure period B1 and the exposure amount B2 in the sub-exposure period B2 as a signal value corresponding to the exposure amount in the exposure period B for each pixel .
  • the time calculator 36 calculates the arrival time Tx according to the following equation (3).
  • Tx Tb ⁇ Gw ⁇ Sa/(Sa+Sb) ⁇ (3)
  • Gw 2Lw
  • Sa Signal value corresponding to one area
  • Sb Signal value corresponding to the other area
  • Tb Time from emission of light emission pulse to start timing of overlapping period of exposure operation
  • the time calculation unit 36 calculates the ratio of the signal value Sa corresponding to one region to the sum (Sa+Sb) of the signal values corresponding to the two regions, and the two The arrival time Tx is calculated based on the start timing Tb of the overlapping period of the sub-exposure periods B 1 and B 2 . This makes it possible to calculate the arrival time Tx even in the high-speed mode.
  • control unit 30 performs two sub-exposure operations (sub-exposure periods) having different start timings and having the same overlapping period as the pulse width Lw in the high-speed mode. set.
  • sub-exposure operations sub-exposure periods
  • the frame rate can be increased.
  • a multi-tap (4-tap) CMOS image sensor is used as the imaging sensor 22.
  • the imaging sensor 22 is not limited to a multi-tap CMOS image sensor. Also, the number of measurable regions for one light emission may be one.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the imaging sensor 22 with 4 taps.
  • the imaging sensor 22 has a plurality of pixels 221 arranged two-dimensionally (for example, 640 ⁇ 480).
  • Each pixel 221 is provided with one light-receiving element PD and a plurality (here, four) of signal readout units RU1 to RU4 corresponding to the one light-receiving element PD.
  • the signal readout units RU1 to RU4 have the same configuration (only the numerals of the reference numerals of the constituent elements are different). In the following description, the signal readout unit will be mainly described using the signal readout unit RU1.
  • the light-receiving element PD is an element (for example, a photodiode) that generates electric charge according to the amount of exposure.
  • the signal readout unit RU1 has a storage unit CS1, a transistor G1, a reset transistor RT1, a source follower transistor SF1, and a selection transistor SL1.
  • the storage section CS1 is formed of a storage capacitor C1 for storing charges generated in the light receiving element PD, and is generally called a floating diffusion (FD).
  • FD floating diffusion
  • the transistor G1 is provided between the light receiving element PD and the storage section CS1.
  • the transistor G1 is turned on during a predetermined exposure period (for example, an exposure period A to be described later) based on an instruction from the timing control section 32 of the control section 30, and supplies the charge generated by the light receiving element PD to the storage section CS1.
  • the transistors G2 to G4 supply charges generated by the light receiving element PD to the storage units CS2 to CS4 based on instructions from the timing control unit 32, respectively. That is, the transistors G1 to G4 correspond to a "drive circuit" that distributes the charges generated by the light receiving element PD to the storage units CS1 to CS4 according to the exposure period.
  • the image sensor 22 of the present embodiment can store the charges generated in the four exposure periods by dividing them into the storage units (CS1 to CS4) corresponding to each exposure period.
  • charges are repeatedly accumulated in each accumulation unit during the corresponding exposure period.
  • the charge accumulated in each accumulation section corresponds to the exposure amount of the light receiving element PD during the exposure period.
  • a signal value is output based on the charge accumulated in each accumulation unit.
  • a signal value based on the charge accumulated in the accumulation unit is a signal value corresponding to the exposure amount of each exposure period.
  • each accumulation section corresponds to the exposure amount of the light receiving element PD during the two sub-exposure periods.
  • a signal value is output based on the charge accumulated in each accumulation unit.
  • a signal value based on the charge accumulated in the accumulation unit is a signal value corresponding to the sum of the exposure amount of each of the two sub-exposure periods. It is also possible to cause each accumulation section to perform sub-exposure (accumulation of electric charge), and add the signal values after reading out the signal values of the accumulation section.
  • imaging sensor 22 By using such an imaging sensor 22, it is possible to measure four areas in one shot. In other words, by using the imaging sensor 22, it is possible to photograph four areas (zones) in one photographing operation, and four range images (subframes) can be obtained.
  • FIG. 11A is a timing chart of light emitting operation and light receiving operation in the normal mode when the imaging sensor 22 with 4 taps is used.
  • FIG. 11B is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the exposure amount. Note that the horizontal axis of FIG. 11A indicates time, and the horizontal axis of FIG. 11B indicates distance.
  • exposure operations A to D exposure periods A to D are set.
  • the exposure period is a period in which the level of exposure (exposure operation) in FIG. 11A is H level.
  • H/L levels of the exposure operations A to D indicate ON/OFF of the transistors G1 to G4 in FIG.
  • the transistor G1 is turned on, and the charge generated in the light receiving element PD is accumulated in the storage capacitor C1 of the storage section CS1.
  • the transistor G2 is turned on during the H level period (exposure period B) of the exposure operation B, and the charge generated in the light receiving element PD is accumulated in the storage capacitor C2 of the storage section CS2.
  • the exposure period C charges generated in the light receiving element PD are accumulated in the storage capacitor C3 of the storage section CS3
  • charges generated in the light receiving element PD are stored in the storage capacitor C4 of the storage section CS4. be.
  • the exposure amounts A to D are triangular, corresponding to the exposure operations (exposure periods) A to D, respectively. Since this is the same as FIG. 6B described above, the description is omitted.
  • FIGS. 11 and 11B for the sake of explanation, the explanation is based on one exposure, but in reality, the exposure is repeatedly performed with the number of repetitions n.
  • Charge corresponding to the amount of exposure is repeatedly accumulated in each accumulation section (accumulation sections CS1 to CS4) of the imaging sensor 22 .
  • the signal output units SO1 to SO4 of the pixels 221 of the imaging sensor 22 output signal values Sa to Sd corresponding to the charges accumulated in the storage units CS1 to CS4, respectively.
  • the signal values Sa to Sd correspond to the values of pixels (pixel data) forming the image data of the images (range images) of regions 1 to 4, respectively.
  • the image acquisition unit 34 of the control unit 30 acquires the signal values Sa to Sd of each pixel 221 (signal values corresponding to the charges of the storage units CS1 to CS4) from the imaging sensor 22, respectively. Thereby, the image acquisition unit 34 acquires the image data of the regions 1-4. Similarly, the image acquisition unit 34 acquires images up to area N (images of the entire area).
  • the time calculator 36 of the controller 30 calculates the arrival time Tx of the reflected light. Specifically, first, the time calculation unit 36 specifies the signal value S obtained by exposing the reflected light from among the signal values S up to the region N. FIG. For example, the time calculator 36 identifies the signal value corresponding to two consecutive exposure periods (in other words, two consecutive regions) and having the highest exposure amount. For example, when the signal value corresponding to the exposure period i in which exposure of the reflected light is started is S i , two signal values S i and S i+1 are specified. For example, when the reflected light is exposed in the exposure period B and the exposure period C, the signal values Sb and Sc correspond to the signal values S i and S i+1 obtained by exposing the reflected light.
  • the time calculation unit 36 calculates the flight time (hereinafter also referred to as arrival time) Tx of light according to the following equation (4).
  • Tx T i+1 ⁇ Lw ⁇ S i /(S i +S i+1 ) ⁇ (4)
  • the distance calculation unit 38 uses the arrival time Tx to calculate the distance Lx to the object according to the above-described formula (2).
  • FIG. 12A is a timing chart of light emitting operation and light receiving operation in high-speed mode when the imaging sensor 22 with 4 taps is used.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of the relationship between the distance to the object and the exposure amount. Note that the horizontal axis of FIG. 12A indicates time, and the horizontal axis of FIG. 12B indicates distance.
  • each of the two sub-exposure periods is provided so as to have an overlapping period corresponding to the pulse width Lw of the light emission pulse. Also in this case, in each exposure operation (two sub-exposure operations), the relationship between the distance and the exposure amount becomes triangular as shown in FIG. 12B. In FIG.
  • the exposure amount (exposure amount A 1 to D 1 ) corresponding to one sub-exposure period (sub-exposure period A 1 to D 1 ) is indicated by a dashed line
  • the other sub-exposure period (sub-exposure period A 2 to D 2 ) corresponding to the exposure amounts (exposure amounts A 2 to D 2 ) are indicated by dashed lines
  • the total exposure amounts (exposure amounts A to D) of the two sub-exposure periods are indicated by solid lines.
  • each exposure amount (exposure amount A to D) is triangular, so similarly to FIGS. 9A and 9B, the arrival time Tx and the distance Lx to the object are can be calculated. That is, the time calculation unit 36 identifies the signal values S i and S i+1 (for example, Sa and Sb) that are the signal values corresponding to the two consecutive exposure periods and have the highest exposure amount, and Using the value and the start timing (Tb) of the overlapping period of the sub-exposure periods, the arrival time Tx is obtained according to Equation (3). Further, the distance calculator 36 calculates the distance Lx according to Equation (2) using the arrival time Tx.
  • the signal values S i and S i+1 for example, Sa and Sb
  • sub-exposure operation A 1 and sub-exposure operation A 2 are shown side by side for each exposure operation for the sake of explanation, but actually there are two sub-exposure operations. are performed alternately.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining alternately performing sub-exposure operations (sub-exposure periods). Note that the horizontal axis of FIG. 13 indicates time.
  • the timing control unit 32 causes the light source 12 to perform the light emitting operation at a cycle Tp, and also controls one sub-exposure operation (sub-exposure period) A 1 to D 1 and the other sub-exposure operation ( Sub-exposure period) A 2 to D 2 are alternately performed by the imaging sensor 22 .
  • the timing control unit 32 alternately repeats the two sub-exposure periods, and causes the storage units CS1 to CS4 of the pixels 221 of the image sensor 22 to store charges. This makes it possible to equalize the number of charge accumulations in the two sub-exposure periods.
  • the image acquisition unit 34 acquires a signal value corresponding to the total amount of exposure of the pixels 221 (total of charges accumulated in the accumulation units CS1 to CS4) in the two sub-exposure periods.
  • sub-exposure operations sub-exposure periods
  • the present invention is not limited to this.
  • the other sub-exposure operation may be repeated a predetermined number of times.
  • one sub-exposure operation (sub-exposure period) A 1 to D 1 is performed a plurality of times and then the other sub-exposure operation (sub-exposure period) A 2 to D 2 is performed a plurality of times
  • one sub-exposure operation (sub-exposure period) Multiple exposure operations (sub-exposure periods) A 1 to D 1 and the other sub-exposure operations (sub-exposure periods) A 2 to D 2 are performed alternately to reduce the influence of variations in the distance to the object during measurement. can be dispersed, the measurement accuracy can be improved.
  • ⁇ Modification> In the present embodiment, two sub-exposure operations (sub-exposure periods) are provided for each exposure operation. . For example, three sub-exposure operations (sub-exposure periods) may be provided for each exposure operation.
  • FIG. 14A is a timing chart of light emission operation and exposure operation when there are three sub-exposure operations.
  • FIG. 14B is an explanatory diagram of the relationship between the distance and the exposure amount when there are three sub-exposure operations. Note that the horizontal axis of FIG. 14A indicates time, and the horizontal axis of FIG. 14B indicates distance.
  • the timing control unit 32 sets, as the exposure operation A, three sub-exposure operations (sub-exposure periods) A 1 to A 3 with different start timings.
  • the start timings of the three sub-exposure periods differ by a time corresponding to the pulse width Lw.
  • An overlapping period corresponding to the pulse width Lw of the light emission pulse is provided in the three sub-exposure periods A 1 to A 3 .
  • the timing control unit 32 sets three sub-exposure operations (sub-exposure periods) B 1 to B 3 for the exposure operation B (description is omitted).
  • the relationship between the distance and the exposure amount in the sub-exposure operations A 1 to A 3 has a trapezoidal shape with the timing shifted by Lw, as illustrated in FIG. 14B.
  • the exposure amount A obtained by adding the exposure amounts A 1 to A 3 (total of the exposure amounts A 1 to A 3 ) has a triangular shape as illustrated in FIG. 14B.
  • the exposure amount B obtained by adding the exposure amounts B 1 to B 3 (total of the exposure amounts B 1 to B 3 ) has a triangular shape whose timing is shifted from the exposure amount A, and the exposure amount A and the exposure amount B is the same as the relationship in FIG. 9B.
  • the distance Lx can also be calculated by Equation (2).
  • the measuring device 1 includes a light emitting unit 10 that emits light pulses (pulsed light), an imaging sensor 22, a timing control unit 32, and an image acquisition unit .
  • the imaging sensor 22 outputs a signal value corresponding to the amount of exposure for each pixel.
  • the timing control unit 32 sets an exposure period corresponding to the area to be measured, and exposes the pixels of the imaging sensor 22 to the reflected light during this exposure period.
  • the image acquisition unit 34 acquires a signal value corresponding to the exposure amount of the pixels during the exposure period based on the output of the imaging sensor 22 .
  • the timing control section 32 sets a plurality of (for example, two) sub-exposure periods longer than the pulse width Lw of the light emission pulse as the exposure period. Specifically, a plurality of sub-exposure periods with different start timings are set so as to have an overlapping period corresponding to the pulse width Lw of the light emission pulse. Then, the timing control unit 32 exposes the pixels 221 of the imaging sensor 22 to the reflected light during each sub-exposure period. Also, the image acquisition unit 34 acquires a signal value corresponding to the total exposure amount of the pixels 221 in a plurality of sub-exposure periods.
  • the measuring apparatus 1 it is possible to measure the arrival time of the reflected light and the distance to the object even in the high-speed mode, thereby increasing the frame rate.
  • the measuring device 1 further includes a time calculator 36 that calculates the arrival time Tx of the reflected light based on the signal values corresponding to the two consecutive regions. Thereby, the arrival time Tx can be obtained. Also, the distance Lx to the object can be obtained based on the arrival time Tx.
  • the time calculation unit 36 calculates the ratio of the signal value Sa corresponding to one region to the total (Sa+Sb) of the signal values corresponding to the two regions, and the overlap period of the two sub-exposure periods corresponding to the other region.
  • the arrival time Tx is calculated based on the start timing Tb of . Thereby, the arrival time Tx can be obtained even in the high-speed mode.
  • the width Gw of the sub-exposure period is an integral multiple of the pulse width Lw of the light emission pulse.
  • the start timing of the sub-exposure period for each pulse width Lw it is possible to set a plurality of sub-exposure periods so as to have an overlapping period corresponding to the pulse width Lw (as a result, distance and exposure amount
  • the graph showing the relationship between is triangular).
  • the imaging sensor 22 has, for each pixel 221, a light-receiving element PD that generates charges corresponding to the amount of exposure, and a storage section CS that stores the generated charges. Then, the imaging sensor 22 detects the charge generated in the light receiving element PD during a certain sub-exposure period (for example, sub-exposure period A 1 ) and the charge generated during another sub-exposure period (for example, sub-exposure period A 2 ) having a different start timing.
  • the charge generated in the light receiving element PD is stored in the storage section CS (eg, storage section CS1), and a signal value (eg, signal value Sa) corresponding to the charge stored in the storage section CS is output. This makes it possible to obtain signal values corresponding to the exposure amounts of the two sub-exposure periods.
  • the imaging sensor 22 alternately and repeatedly accumulates charges generated in the light-receiving element PD during a certain sub-exposure period and charges generated in the light-receiving element PD during another sub-exposure period in the accumulation section CS.
  • the imaging sensor 22 then outputs a signal value corresponding to the charge accumulated in the accumulation section CS.
  • the imaging sensor 22 also has four storage units CS1 to CS4, and transistors G1 to G4 that distribute and store electric charges in the storage units CS1 to CS4 according to the exposure period. Then, the electric charges generated by one light emission pulse are distributed to and accumulated in the respective accumulation units CS1 to CS4 according to the exposure period. As a result, the frame rate can be further increased.
  • a light emitting unit that emits pulsed light; an imaging sensor that outputs a signal value corresponding to the amount of exposure for each pixel; a timing control unit that sets an exposure period corresponding to an area to be measured and exposes the pixels of the imaging sensor to reflected light during the exposure period; a signal acquisition unit that acquires a signal value corresponding to the exposure amount of the pixel in the exposure period based on the output of the imaging sensor;
  • the timing control unit is configured to set, as the exposure period, a plurality of sub-exposure periods longer than the width of the pulsed light and having different start timings so as to have overlapping periods corresponding to the width of the pulsed light.
  • the measuring device wherein the signal acquisition unit acquires the signal value corresponding to the sum of the exposure amounts of the pixels in a plurality of the sub-exposure periods.
  • the measuring apparatus further comprising a calculator that calculates the arrival time of the reflected light based on the signal values corresponding to the two consecutive regions.
  • the calculator calculates the ratio of the signal value corresponding to one of the regions to the total of the signal values corresponding to the two regions, and the ratio of the plurality of sub-exposure periods corresponding to the other region.
  • the measuring device according to (2) wherein the arrival time is calculated based on the start timing of the overlapping period.
  • Gw is the width of the sub-exposure period;
  • Sa be the signal value corresponding to one of the regions,
  • Sb be the signal value corresponding to the other region,
  • the measuring device according to (3) which is calculated as (5)
  • Each pixel has a light receiving element that generates an electric charge corresponding to an exposure amount, and an accumulation unit that accumulates the electric charge, The charge generated in the light-receiving element during a certain sub-exposure period and the charge generated in the light-receiving element during another sub-exposure period having a different start timing are accumulated in the accumulation section.
  • the measuring device according to any one of (1) to (5), which outputs a signal value corresponding to the charged charge.
  • the imaging sensor The charge generated in the light receiving element during a certain sub-exposure period and the charge generated in the light receiving element during another sub-exposure period with different start timing are alternately and repeatedly accumulated in the accumulation unit,
  • the measuring device according to (6) which outputs a signal value corresponding to the charge accumulated in the accumulation unit.
  • the imaging sensor Having a plurality of storage units, a driving circuit for allocating and accumulating the electric charge to each of the accumulating units according to the exposure period;
  • the measurement apparatus according to (6) or (7), wherein the charge generated by one pulsed light is distributed to and accumulated in each of the accumulation units according to the exposure period.

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Abstract

本発明は、発光パルス幅＜露光幅となる条件においてもフレームレートの高速化を図ることを目的とする。　本発明の測定装置（１）は、パルス光を発光する発光部（１０）と、画素ごとの露光量に応じた信号値を出力する撮像センサ（２２）と、測定対象となる領域に対応する露光期間を設定し、露光期間に撮像センサ（２２）の画素に反射光を露光させるタイミング制御部（３２）と、撮像センサ（２２）の出力に基づいて、露光期間における画素の露光量に応じた信号値を取得する信号取得部（３４）とを備え、タイミング制御部（３２）は、露光期間として、パルス光の幅（Ｌｗ）よりも長い複数のサブ露光期間であって、パルス光の幅（Ｌｗ）に相当する重複期間を持つように開始タイミングを異ならせた複数のサブ露光期間を設定し、それぞれのサブ露光期間に撮像センサ（２２）の画素に反射光を露光させ、信号取得部（３４）は、複数のサブ露光期間における画素の露光量の合計に相当する信号値を取得する。

Description

測定装置
　本開示は、測定装置に関する。
　特許文献１は、レーザー光（パルス光）を照射し、反射して戻ってきた光を露光することに基づいて対象物までの距離を測定する間接ＴｏＦ（Time of Flight）方式の測定装置を開示している。
日本国特開２０２１－２５８３３号公報
　特許文献１の測定装置では、出射光のパルス幅と同じ幅で露光している。なお、発光パルス幅と露光幅を共に長く設定することで、測定の対象とする領域の奥行を大きくでき、結果としてフレームレート（ＦＰＳ）の高速化を行うことができる。しかしながら、光源装置の制約上、発光パルス幅は一定範囲に限られている場合が多く、その範囲を超えて露光期間を伸ばした場合、発光パルス幅＜露光幅となってしまう。この場合でも測定対象領域の奥行を大きくでき、高速化が可能であるが、露光が一定の期間生じて（すなわち、不感帯が生じて）、間接ＴｏＦによる時間や距離の測定ができなくなる区間が生じてしまう。この為、発光パルス幅＜露光幅となる条件下でのフレームレートの高速化は難しい。
　本開示は、発光パルス幅＜露光幅となる条件においてもフレームレートの高速化を図ることを目的とする。
　上記目的を達成するための本開示の一態様に係る測定装置は、
　パルス光を発光する発光部と、
　画素ごとの露光量に応じた信号値を出力する撮像センサと、
　測定対象となる領域に対応する露光期間を設定し、前記露光期間に前記撮像センサの前記画素に反射光を露光させるタイミング制御部と、
　前記撮像センサの出力に基づいて、前記露光期間における前記画素の前記露光量に応じた信号値を取得する信号取得部とを備え、
　前記タイミング制御部は、前記露光期間として、前記パルス光の幅よりも長い複数のサブ露光期間であって、前記パルス光の幅に相当する重複期間を持つように開始タイミングを異ならせた複数の前記サブ露光期間を設定し、それぞれの前記サブ露光期間に前記撮像センサの前記画素に前記反射光を露光させ、
　前記信号取得部は、複数の前記サブ露光期間における前記画素の前記露光量の合計に相当する前記信号値を取得する。
　本開示によれば、発光パルス幅＜露光幅となる条件においてもフレームレートの高速化を図ることができる。
図１Ａは、測定装置１の構成説明図である。 図１Ｂは、発光タイミングと露光タイミングの説明図である。 図２は、間接ＴｏＦによる距離画像作成の説明図である。 図３Ａは、通常モードとについての説明図である。 図３Ｂは、高速モードについての説明図である。 図４Ａは、通常モードにおける発光動作と露光動作の説明図であり、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）よりも早い場合の説明図である。 図４Ｂは、通常モードにおける発光動作と露光動作の説明図であり、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）と一致する場合の説明図である。 図４Ｃは、通常モードにおける発光動作と露光動作の説明図であり、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）よりも遅い場合の説明図である。 図５は、通常モードにおける対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。 図６Ａは、通常モードにおける発光動作と露光動作の関係の説明図である。 図６Ｂは、図６Ａの露光動作Ａ，Ｂのそれぞれの露光量と距離の関係を示す図である。 図７Ａは、高速モードの処理の説明図であり、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）と一致する場合の説明図である。 図７Ｂは、高速モードの処理の説明図であり、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）よりも遅い場合の説明図である。 図８は、高速モードにおける対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。 図９Ａは、高速モードにおける発光動作と露光動作のタイミングチャートである。 図９Ｂは、対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。 図１０は、４タップの撮像センサ２２の構成例を示す図である。 図１１Ａは、４タップの撮像センサ２２を用いた場合における通常モードの発光動作と受光動作のタイミングチャートである。 図１１Ｂは、対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。 図１２Ａは、４タップの撮像センサ２２を用いた場合における高速モードの発光動作と受光動作のタイミングチャートである。 図１２Ｂは、対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。 図１３は、サブ露光動作（サブ露光期間）を交互に行うことを説明するための図である。 図１４Ａは、サブ露光動作が３つの場合の発光動作と露光動作のタイミングチャートである。 図１４Ｂは、サブ露光動作が３つの場合の距離と露光量の関係の説明図である。
　以下、本開示を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
＝＝＝＝＝実施形態＝＝＝＝＝
＜＜測定装置の概略＞＞
　図１Ａは、測定装置１の構成説明図である。
　図１Ａに例示する測定装置１は、前方の物体との距離を測定するＴｏＦ（Time of Flight）方式の装置である。本実施形態では、間接ＴｏＦ方式のカメラが用いられている。このような測定装置１では、霧や雨の影響を除去可能であり、悪天候の場合でも撮影や測定が可能である。測定装置１は、例えば車両に設けられる。
　図１Ａに例示するように、測定装置１は、発光部１０、撮像部２０、及び制御部３０を備えている。
　発光部１０は、撮影対象の空間に光を照射（投光）する。発光部１０は、制御部３０からの指示に従って、光を照射する。発光部１０は、光源１２と、光源１２が発した光を照射する投光光学系（不図示）を有している。
　光源１２は、発光素子を有する光源である。光源１２は、制御部３０の制御によってパルス状のレーザー光を発光する。以下、このパルス状の光（パルス光）のことを発光パルスともいう。
　撮像部２０（間接ＴｏＦカメラ）は、距離測定の対象物によって反射された光を露光することに基づいて撮像を行う。撮像部２０は、撮像センサ２２と、入射（露光）した光を撮像センサ２２に導く露光光学系（不図示）とを有している。
　撮像センサ２２は、制御部３０の指示に応じて撮影対象の撮像を行うとともに、撮像により得られた画像データを、制御部３０の画像取得部３４に出力する。この画像データを構成する各画素の値（画素データ）は、露光量に応じた信号値を示す。なお、撮像センサ２２については後述する。
　制御部３０は、測定装置１を制御する。制御部３０は、例えばメモリやＣＰＵなどの素子や回路などのハードウェア構成で実現される。制御部３０は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、所定の機能を実現する。なお、制御部３０は、メモリとＣＰＵとによるソフトウェア処理実行により実現されるものには限られない。例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェアにより実現されてもよい。図１Ａには、制御部３０によって実現される各種機能が示されている。制御部３０は、タイミング制御部３２、画像取得部３４、時間算出部３６、及び距離算出部３８を備えている。
　タイミング制御部３２は、発光部１０の発光タイミング、及び撮像部２０の露光タイミングを制御する。発光タイミングや露光タイミングについては後述する。
　画像取得部３４は、撮像部２０の撮像センサ２２から画像データを取得する。また、画像取得部３４は、取得した画像データを記憶するメモリ（不図示）を有している。なお、画像取得部３４は、「信号取得部」に相当する。
　時間算出部３６は、発光部１０が光を照射してから、撮像センサ２２に反射光が到達するまでの到達時間（光の飛行時間：ＴｏＦ）を算出する。本実施形態において、時間算出部３６は、「算出部」に相当する。
　距離算出部３８は、光の到達時間に基づいて、距離を算出する。後述するように、測定装置１は、距離算出部３８が画素ごとに距離を算出することによって、距離画像を取得することができる。
＜＜間接ＴｏＦについて＞＞
　図１Ｂは、発光タイミングと露光タイミングの説明図である。また、図２は、間接ＴｏＦによる距離画像作成の説明図である。
　図１Ｂに例示するように、制御部３０（タイミング制御部３２）は、発光部１０から発光パルスを照射させる。この発光パルスの幅（以下、パルス幅）はＬｗである。
　制御部３０（タイミング制御部３２）は、発光パルスの照射から時間Ｔdelay後に、撮像部２０の撮像センサ２２に反射光を露光させる。露光期間は、遅延時間Ｔdelayと露光幅Ｇｗによって設定される。
　遅延時間Ｔdelayは、発光パルスの照射から露光期間開始までの時間（遅延時間）である。遅延時間Ｔdelayは、測定対象となる領域までの距離に応じて設定される。すなわち、測定装置１は、発光部１０が発光パルスを照射してから撮像センサ２２で露光するまでの時間を短く設定すれば、近距離の領域の対象物（光を反射する物体）の画像を取得できる。逆に、測定装置１は、発光部１０が発光パルスを照射してから撮像センサ２２で露光するまでの時間を長く設定すれば、遠距離の領域の対象物の画像を取得できる。
　露光幅Ｇｗは、露光期間の幅（すなわち、露光開始から露光終了までの期間）である。露光期間の幅は、測定対象となる領域の測定方向の長さを規定する。よって、露光幅Ｇｗが短いほど、距離分解能が高くなる。
　本実施形態では、図２に例示するように、測定対象となる領域までの距離に応じて、異なる露光期間を設定する。なお、図２では、簡略化のため４つの領域が示されているが、実際には領域の数Ｎは４には限らない。
　発光及び露光は、図１Ｂに例示する周期Ｔｐで複数回繰り返される。これは、後述する撮像センサ２２における電荷の蓄積のためである。また、測定対象の領域が遠いほど、繰り返し回数ｎが多く設定される。これは、領域が遠いほど、反射光が弱くなるためである。
　領域ごとに得られる画像には、その領域に存在する対象物（光を反射した物体）が撮影されている。この領域ごとの画像のことを「レンジ画像」と呼ぶことがある。なお、画像を構成する各画素の値（画像データ）は、露光量に応じた信号値を示している。また、１回の撮影で得られる枚数（例えば４枚）のレンジ画像のことを「サブフレーム」と呼ぶことがある。また、１回の撮影で測定される複数の領域（例えば４つの領域）のことを「ゾーン」と呼ぶことがある。
　本実施形態の測定装置１は、図２に例示するように、異なる距離の複数の領域の画像データを取得し、取得した複数の画像データに基づいて、対象物までの距離を示す距離画像を取得できる。レンジ画像が一部の距離を切り取った画像であるのに対し、これらを合算した画像は全距離の合成画像となる（一般的な撮影画像に相当）。一方、レンジ画像の画素値情報をもとに距離情報を算出し、これらを画素毎に並べた画像が距離画像となる。これらの画像が次々に流れてくることで動画となり、その時の時間軸を意識した呼び方が「フレーム」である。このため、ＴｏＦカメラでの「フレーム」には、全距離合成画像と距離画像が含まれる。
＜＜画像取得について＞＞
　まず、制御部３０（タイミング制御部３２）は、発光部１０を周期Ｔｐ（図１Ｂ参照）で発光させるととともに、発光タイミングに応じて、撮像部２０の撮像センサ２２の露光タイミングを制御し、露光を行わせる。ここでは、1回の撮影で１つの領域の画像が取得されることとする。
　最初に、制御部３０は、領域１の画像を取得する。このとき、タイミング制御部３２は、画像の各画素について、発光タイミングから遅延した露光期間にて撮像部２０の撮像センサ２２に露光を行わせる。
　タイミング制御部３２は、周期Ｔｐごとに撮像部２０の撮像センサ２２に露光を繰り返し（ｎ回）行わせ、撮像センサ２２の蓄積部ＣＳ（後述）に電荷を蓄積させる。
　画像取得部３４は、撮像センサ２２（蓄積部ＣＳ）に蓄積された電荷に応じた信号値を取得する。そして、取得した領域１の画像データを画像メモリに書き込む。
　次に、同様にして、制御部３０は、領域１の測定方向に隣接（連続）する領域２の画像を取得する。そして、制御部３０は、領域２の画像データを画像取得部３４の画像メモリに書き込む。なお、領域２における発光タイミングに対する遅延時間Ｔdelayは、領域１の場合よりも長く設定される。また、前述したように、測定対象の領域が遠くなるほど、繰り返し回数（電荷の蓄積回数）が多くなるように設定される。
　以上の動作を領域Ｎまで行うことにより、領域Ｎまでの画像（全領域の画像）が取得されることになる。
＜＜通常モードと高速モードについて＞＞
　本実施形態の測定装置１は、通常モードと高速モードの２つのモードで測定可能である。
　図３Ａ及び図３Ｂは、通常モードと高速モードについての説明図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、測定方向の長さは、測定装置１からの距離を示している。
　通常モードは、通常の測定（間接ＴｏＦによる一般的な測定）を行うモードである。通常モードでは、発光パルスのパルス幅Ｌｗと露光期間の幅Ｇｗが等しく設定される（Ｌｗ＝Ｇｗ）。例えば、発光パルスのパルス幅Ｌｗ＝１０ｎｓｅｃ、露光期間の幅Ｇｗ＝１０ｎｓｅｃにすると、測定対象となる領域の奥行（測定方向の幅）は、１．５ｍに設定される。
　高速モードは、通常モードよりも高速に測定を行うモードである。高速モードでは、露光期間の幅Ｇｗが、発光パルスのパルス幅Ｌｗよりも大きく設定される（Ｇｗ＞Ｌｗ）。例えば、発光パルスのパルス幅１０ｎｓｅｃ、露光期間の幅Ｇｗ＝１００ｎｓｅｃにすると、測定対象となる領域の奥行（測定方向の幅）は、１５ｍに設定される。この場合、高速モードの領域の奥行（測定方向の幅）は、通常モードの領域の奥行（測定方向の幅）の１０倍になる。このように、高速モードでは、測定対象となる領域の奥行きが通常モードよりも広くなり、領域の数（距離画像を作成する際に取得する画像の数）を減らすことによって高速化できる。なお、以下では、露光期間の幅Ｇｗが、発光パルスのパルス幅Ｌｗの２倍（Ｇｗ＝２Ｌｗ）として説明する。
＜通常モードの処理について＞
　図４Ａ～図４Ｃは、通常モードにおける発光動作と露光動作の説明図である。図４Ａは、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）よりも早い場合の説明図である。図４Ｂは、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）と一致する場合の説明図である。図４Ｃは、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）よりも遅い場合の説明図である。なお、図４Ａ～図４Ｃのタイミングチャートの横軸は「時間」を示している。また、前述したように、通常モードの露光期間の幅Ｇｗは、発光パルスのパルス幅Ｌｗと等しい。さらに、反射光のパルス幅もＬｗとする。
　図４Ｂにおいて、測定の対象物（車両）までの距離がＬ２のとき、反射光の到達時間は、遅延時間Ｔdelayと一致している。このとき、反射光の到達期間と撮像センサ２２の露光期間とが一致し、反射光を全て撮像センサ２２に露光させることができるので、露光量がピークになる。図４Ａのように対象物までの距離がＬ１（Ｌ１＜Ｌ２）のときには、Ｌ１からＬ２（図４Ｂ参照）に近づくほど、反射光の到達期間と撮像センサ２２の露光期間との重複が多くなり、露光量が徐々に多くなる。また、図４Ｃのように対象物までの距離がＬ３（Ｌ３＞Ｌ２）のときには、Ｌ２からＬ３に遠ざかるほど、反射光の到達期間と撮像センサ２２の露光期間との重複が少なくなり、露光量が徐々に少なくなる。
　図５は、通常モードにおける対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。なお、図５のグラフの横軸は「距離」を示しており、縦軸は「露光量（信号値）」を示しており、図４Ａから図４Ｃにおける露光動作の斜線部面積にあたる。
　通常モードでは、発光パルスのパルス幅Ｌｗと露光期間の幅Ｇｗが等しく設定されるため（Ｌｗ＝Ｇｗ）、図４Ｂのように発光パルスの反射光を全て露光する距離Ｌ２のときに露光量は最大（ピーク）となる。また、距離Ｌ２から離れるほど、露光量は少なくなる。よって、通常モードにおける距離と露光量の関係を示すグラフは、所定距離（ここでは距離Ｌ２）で露光量がピークとなるような「三角形状」になる。
　図６Ａは、通常モードにおける発光動作と露光動作の関係の説明図である。図６Ｂは、図６Ａの露光動作Ａ，Ｂのそれぞれの露光量と距離の関係を示す図である。図６Ａの横軸は時間を示し、図６Ｂの横軸は距離を示している。なお、図６Ａの発光パルスの斜線部面積が「露光量」を表しており、この面積を縦軸として表示したのが図６Ｂの露光量－距離の関係図である。
　図６Ａにおいて、発光パルスのパルス幅はＬｗである。また、反射光のパルス幅もＬｗとする。ここでは、露光動作Ａと露光動作Ｂが設定されている。
　露光動作Ａには、所定領域（以下、一方の領域ともいう）に対応する露光期間（露光期間Ａ）が設定されている。発光パルスの発光開始（時間０）に対する露光期間Ａの遅延時間は遅延時間Ｔａ（図１ＢのＴdelayに相当）である。また、露光動作Ａにおける露光期間の幅はＧｗ（＝Ｌｗ）である。なお、露光期間は、図６Ａ中の露光動作のレベルがハイレベル（Ｈレベル）の期間である。
　露光動作Ｂには、上記所定領域の測定方向に連続する領域（以下、他方の領域ともいう）に対応する露光期間（露光期間Ｂ）が設定されている。発光パルスの発光開始（時間０）に対する露光動作Ｂの遅延時間はＴｂ（図１ＢのＴdelayに相当：Ｔｂ＝Ｔａ＋Ｌｗに相当）である。また、露光動作Ｂにおける露光期間の幅もＧｗ（＝Ｌｗ）である。
　タイミング制御部３２は、このような露光動作Ａと露光動作Ｂを設定して、撮像センサ２２の各画素に反射光を露光させる。そして、画像取得部３４は、撮像センサ２２から露光量に応じた信号値（ここでは図６Ｂに例示する信号値Ｓａ，Ｓｂ）を取得する。なお、信号値Ｓａは、対象物までの距離がＬｘのときの露光量Ａに応じた信号値であり、一方の領域の画像データ（レンジ画像）を構成する画素の値（画素データ）に相当する。また、信号値Ｓｂは、対象物までの距離がＬｘのときの露光量Ｂに応じた信号値であり、他方の領域の画像データ（レンジ画像）を構成する画素の値（画素データ）に相当する。
　図６Ａにおいて、Ｔｘは、光源１２が光（発光パルス）を照射してから、撮像センサ２２に反射光が到達するまでの到達時間（光の飛行時間：ＴｏＦ）である。到達時間Ｔｘは、
　Ｔｘ＝Ｔｂ－Ｌｗ×｛Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）｝・・・・・（１）
で求められる。時間算出部３６は、式（１）に従って到達時間Ｔｘを算出する。
　また、対象物までの距離Ｌｘは、到達時間Ｔｘに基づいて算出される。すなわち、光は、到達時間Ｔｘの間に、距離Ｌの２倍の距離を進むことになるので、光の速度をＣｏとすると、
　Ｌｘ＝（Ｃｏ×Ｔｘ）／２・・・・・・・（２）
となる。距離算出部３８は、到達時間Ｔｘを用いて式（２）に従って、距離Ｌｘを画素ごとに算出する。
　ここで、図６Ｂにおいて、距離Ｌｘ＝Ｌａ（図６Ａにおいて、到達時間Ｔｘ＝Ｔａ）のときに露光量Ａ（信号値Ｓａ）はピークであり、露光量Ｂ（信号値Ｓｂ）はゼロである。以後、距離Ｌｘ（到達時間Ｔｘ）が大きくなるほど、露光量Ａ（信号値Ｓａ）は減少し、露光量Ｂ（信号値Ｓｂ）が増える。そして、距離Ｌｘ＝Ｌｂ（到達時間Ｔｘ＝Ｔｂ）のとき露光量Ａ（信号値Ｓａ）はゼロになり、露光量Ｂ（信号値Ｓｂ）がピークになる。つまり、距離Ｌｘ（到達時間Ｔｘ）の変化に応じて、全信号値（Ｓａ＋Ｓｂ）のうちの露光量Ａに対応する信号値Ｓａの割合が変化する。そして、この関係があることにより、信号値Ｓａの割合を用いて式（１）が導かれることになる。すなわち、通常モードでの到達時間Ｔｘの算出は、距離と露光量との関係を示すグラフが三角形状になることを利用している。
　なお、露光量Ａがピークになる距離Ｌａは、Ｌａ＝Ｃｏ×Ｔａ／２に相当する。また、露光量Ｂがピークになる距離Ｌｂは、Ｌｂ＝Ｃｏ×Ｔｂ／２に相当する。
＜高速モードの処理について＞
　図７Ａ及び図７Ｂは、高速モードの処理の説明図である。図７Ａは、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）と一致する場合の説明図である。図７Ｂは、反射光の到達時間が、露光開始タイミング（遅延時間Ｔdelay）よりも遅い場合の説明図である。図７Ｂでは、反射光の到達完了時間が、露光終了タイミングと一致している。なお、図７Ａ及び図７Ｂのタイミングチャートの横軸は時間を示している。
　高速モードでは、前述したように露光幅Ｇｗは発光パルスのパルス幅Ｌｗよりも大きく設定される（Ｇｗ＞Ｌｗ：ここではＧｗ＝２Ｌｗ）。また、反射光のパルス幅はＬｗとする。
　ＧｗがＬｗより大きいことにより、対象物までの距離がＬ２の場合（図７Ａ）も、対象物までの距離がＬ２’の場合（図７Ｂ）も、反射光の到達期間が撮像センサ２２の露光期間に含まれているため、撮像センサ２２は反射光を全て露光している。つまり、対象物までの距離がＬ２の場合も、対象物までの距離がＬ２’の場合も、露光量は同じになる。
　図８は、高速モードにおける対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。なお、図８のグラフの横軸は「距離」を示している。
　図８に例示するように、距離がＬ２未満では、距離Ｌ２に近づくほど、露光量が多くなる。距離Ｌ２～Ｌ２’では、反射光は全て露光されるため、露光量は一定である。距離がＬ２’より大きくなると、距離Ｌ２’から遠ざかるほど、露光量が減少する。よって、高速モードでは、露光幅Ｇｗが発光パルスのパルス幅Ｌｗよりも大きく設定されるため（Ｇｗ＞Ｌｗ）、図８のように所定の範囲（ここでは距離Ｌ２～Ｌ２’の範囲）で露光量が一定になり、距離と露光量との関係を示すグラフは、「台形状」になる。
　すなわち、図７Ａ及び図７Ｂに示す露光動作だけでは、距離Ｌ２～Ｌ２’で露光量は変化しない（すなわち、距離Ｌ２～Ｌ２’の範囲は不感帯となる）。よって、高速モードのために単に露光幅Ｇｗを長く設定しただけでは、通常モードと同様な間接ＴｏＦによる到達時間Ｔｘや距離Ｌｘの算出が出来ない。但し、光源の構造上及びコスト上の制約により出射光のパルス幅Ｌｗを変更することは難しい。例えば、発光時に（時間軸で）局所的に発熱が集中するため、発光デューティや発光パルス幅の規定が必要であるため、発光パルス幅Ｌｗを伸ばす（変更する）ことは困難である。
　そこで、本実施形態では、高速モード時に次のような測定を行う。
　図９Ａは、高速モードにおける発光動作と露光動作のタイミングチャートである。図９Ｂは、対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。なお、図９Ａの横軸は「時間」を示し、図９Ｂの横軸は「距離」を示している。
　図９Ａに例示するように、本実施形態の制御部３０のタイミング制御部３２は、露光動作（露光期間）として、パルス幅Ｌｗよりも長い複数（ここでは２つ）のサブ露光動作（サブ露光期間）を設定する。より具体的には、タイミング制御部３２は、発光パルスのパルス幅Ｌｗに相当する重複期間を持つように、開始タイミングを異ならせた２つのサブ露光動作（サブ露光期間）を設定する。例えば、露光動作Ａの場合、タイミング制御部３２は、サブ露光動作Ａ１とサブ露光動作Ａ２を設定する。サブ露光動作Ａ１とサブ露光動作Ａ２の露光幅は、ともにＧｗ（＝２Ｌｗ）である。なお、サブ露光動作Ａ１とサブ露光動作Ａ２の開始タイミングは、パルス幅Ｌｗに相当する時間だけ異なっている。これにより、サブ露光動作Ａ１の露光期間（サブ露光期間Ａ１）と、サブ露光動作Ａ２の露光期間（サブ露光期間Ａ２）とには、発光パルスのパルス幅Ｌｗに相当する重複期間が設けられている。
　また、タイミング制御部３２は、露光動作Ｂについても同様に、２つのサブ露光動作（サブ露光動作Ｂ１とサブ露光動作Ｂ２）を設定する。サブ露光動作Ｂ１とサブ露光動作Ｂ２の露光幅は、ともにＧｗ（＝２Ｌｗ）である。なお、サブ露光動作Ｂ１とサブ露光動作Ｂ２の開始タイミングは、パルス幅Ｌｗに相当する時間だけ異なっている。これにより、サブ露光動作Ｂ１の露光期間（サブ露光期間Ｂ１）と、サブ露光動作Ｂ２の露光期間（サブ露光期間Ｂ２）とには、発光パルスのパルス幅Ｌｗに相当する重複期間が設けられている。
　そして、タイミング制御部３２は、撮像センサ２２の各画素にそれぞれ２つのサブ露光動作を行わせ、反射光を露光させる。なお、２つのサブ露光動作は、後述するように、繰り返し行われる。撮像センサ２２の各画素は、２つのサブ露光動作のそれぞれの露光期間における合計の露光量に相当する信号値を出力する。図９Ｂに例示するように、例えば、撮像センサ２２の各画素は、露光動作Ａによる信号値として、サブ露光期間Ａ１における露光量Ａ１とサブ露光期間Ａ２における露光量Ａ２とを合計した露光量Ａ（＝Ａ１＋Ａ２）に相当する信号値Ｓａを出力する。
　なお、サブ露光動作Ａ１における距離と露光量Ａ１の関係は、図８と同様に台形状になり、サブ露光動作Ａ２における距離と露光量Ａ２の関係は、露光量Ａ１とはタイミングがＬｗずれた台形状になる。この露光量Ａ１と露光量Ａ２を加算した（露光量Ａ１と露光量Ａ２の合計の）露光量Ａは、図９Ｂに例示するように三角形状になる。また、同様に、サブ露光動作Ｂ１における距離と露光量Ｂ１の関係は台形状になり、サブ露光動作Ｂ２における距離と露光量Ｂ２の関係は、露光量Ｂ１とタイミングがＬｗずれた台形状になる。この露光量Ｂ１と露光量Ｂ２を加算した（露光量Ｂ１と露光量Ｂ２の合計の）露光量Ｂは、図９Ｂに例示するように露光量Ａとはタイミングのずれた三角形状になる。
　このように、露光動作Ａ，Ｂとしてそれぞれ２つのサブ露光動作（サブ露光動作Ａ１とＡ２，サブ露光動作Ｂ１とＢ２）を設けることで、露光量Ａと露光量Ｂの関係が、図６Ｂと同様の関係になる。つまり、露光量Ａの最大（ピーク）のときには露光量Ｂがゼロであり、距離Ｌｘが大きくなるほど、露光量Ａが減少し、露光量Ｂが増加する。そして、露光量Ｂがピークになると、露光量Ａがゼロになる。なお、図９Ａ及び図９Ｂに例示するように、幅Ｌｗの反射光の到達時間（発光パルスの照射に対する遅延時間）がサブ露光動作Ａ２の開始タイミングＴａ（重複期間の開始タイミング）の時、露光量Ａ１，Ａ２が両方最大値になり、露光量Ａがピークになる。また、幅Ｌｗの反射光の到達時間（発光パルスの照射に対する遅延時間）がサブ露光動作Ｂ２の開始タイミングＴｂ（重複期間の開始タイミング）の時、露光量Ｂ１，Ｂ２が両方最大値になり、露光量Ｂがピークになる。
　画像取得部３４は、撮像センサ２２の出力に基づいて、画素ごとに、各画素が露光期間に露光した露光量に相当する信号値をそれぞれ取得する。ここでは、画像取得部３４は、画素ごとに、露光期間Ａにおける露光量に相当する信号値として、サブ露光期間Ａ１における露光量Ａ１とサブ露光期間Ａ２における露光量Ａ２とを合計した露光量Ａ（＝Ａ１＋Ａ２）に相当する信号値Ｓａをそれぞれ取得することになる。また、画像取得部３４は、画素ごとに、露光期間Ｂにおける露光量に相当する信号値として、サブ露光期間Ｂ１における露光量Ｂ１とサブ露光期間Ｂ２における露光量Ｂ２とを合計した露光量Ｂ（＝Ｂ１＋Ｂ２）に相当する信号値Ｓｂをそれぞれ取得することになる。
　時間算出部３６は、この関係により、以下の式（３）に従って到達時間Ｔｘの算出を行なう。
　Ｔｘ＝Ｔｂ－Ｇｗ×｛Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）｝・・・・・・（３）
　ここで、Ｇｗ：サブ受光期間の幅（ここではＧｗ＝２Ｌｗ）
　　　　　Ｓａ：一方の領域に対応する信号値
　　　　　Ｓｂ：他方の領域に対応する信号値
　　　　　Ｔｂ：発光パルスの発光から露光動作Ｂの重複期間の開始タイミングまでの時間
　式（３）に示すように、時間算出部３６は、２つの領域に対応する信号値の合計（Ｓａ＋Ｓｂ）に対する一方の領域に対応する信号値Ｓａの割合と、他方の領域に対応する２つのサブ露光期間Ｂ１，Ｂ２の重複期間の開始タイミングＴｂとに基づいて、到達時間Ｔｘを算出する。これにより、高速モードにおいても到達時間Ｔｘを算出することが可能になる。
　また、距離算出部３８は、通常モードと同様に、到達時間Ｔｘを用いて式（２）に従って距離Ｌｘの算出を行う。なお、露光量Ａがピークになる距離Ｌａは、Ｌａ＝Ｃｏ×Ｔａ／２に相当する。また、露光量Ｂがピークになる距離Ｌｂは、Ｌｂ＝Ｃｏ×Ｔｂ／２に相当する。
　このように、本実施形態の制御部３０（タイミング制御部３２）は、高速モードの際に、開始タイミングが異なり、パルス幅Ｌｗと同じ重複期間を有する２つのサブ露光動作（サブ露光期間）を設定する。これにより、露光幅Ｇｗが発光パルスのパルス幅Ｌｗより大きい高速モードにおいても、三角形状の露光量の波形を作ることができ、到達時間Ｔｘや距離Ｌｘの算出を行うことができる。よってフレームレートの高速化を図ることができる。
＜撮像センサ２２について＞
　１回の発光に対して測定可能な領域が１つの場合、多数の領域の画像データの取得に時間がかかるため、測定時間が長くなる（ＦＰＳの高速化が難しい）。そこで、１回の発光に対して、複数（ここでは４つ）の露光期間を設定し、１回の発光に対して、複数（ここでは４つ）の領域を測定する。ここでは、撮像センサ２２として、マルチタップ（４タップ）のＣＭＯＳイメージセンサを用いている。但し、撮像センサ２２は、マルチタップのＣＭＯＳイメージセンサに限られるものではない。また、１回の発光に対して測定可能な領域が１つであっても良い。
　図１０は、４タップの撮像センサ２２の構成例を示す図である。
　図１０に例示するように、撮像センサ２２には複数の画素２２１が２次元配置（例えば６４０×４８０）されている。そして、それぞれの画素２２１の中に、１つの受光素子ＰＤと、この１つの受光素子ＰＤに対応する複数（ここでは４つ）の信号読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４が設けられている。なお、信号読み出し部ＲＵ１～ＲＵ４はそれぞれ同じ構成である（構成要素の符号の数字のみ異なる）。以下の説明において、信号読み出し部については、主に信号読み出し部ＲＵ１を用いて説明する。
　受光素子ＰＤは、露光量に応じた電荷を発生する素子（例えばフォトダイオード）である。
　信号読み出し部ＲＵ１は、蓄積部ＣＳ１、トランジスタＧ１、リセットトランジスタＲＴ１、ソースフォロアトランジスタＳＦ１、及び選択トランジスタＳＬ１を有している。
　蓄積部ＣＳ１は、受光素子ＰＤで発生した電荷を蓄積するための蓄積容量Ｃ１で形成されており、一般にフローティングディフュージョン（ＦＤ）とも呼ばれる。
　トランジスタＧ１は、受光素子ＰＤと蓄積部ＣＳ１の間に設けられている。そしてトランジスタＧ１は、制御部３０のタイミング制御部３２の指示に基づいて所定の露光期間（例えば、後述する露光期間Ａ）にオンになり、受光素子ＰＤが発生した電荷を蓄積部ＣＳ１に供給する。同様に、トランジスタＧ２～Ｇ４は、それぞれ、タイミング制御部３２の指示に基づいて、受光素子ＰＤが発生した電荷を蓄積部ＣＳ２～ＣＳ４に供給する。すなわち、トランジスタＧ１～Ｇ４は、受光素子ＰＤが発生した電荷を露光期間に応じて蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に振り分ける「駆動回路」に相当する。
　このように、本実施形態の撮像センサ２２は、４つの露光期間に発生した電荷を、それぞれ、露光期間ごとに対応する蓄積部（ＣＳ１～ＣＳ４）に分けて蓄積することができる。
　なお、通常モードでは、各蓄積部には、それぞれ対応する露光期間に繰り返し電荷が蓄積される。各蓄積部に蓄積された電荷は、露光期間に受光素子ＰＤが露光した露光量に相当する。そして、各蓄積部に蓄積された電荷に基づいて信号値が出力される。蓄積部に蓄積された電荷に基づく信号値は、それぞれの露光期間の露光量に応じた信号値となる。
　一方、高速モードでは、各蓄積部には、それぞれ対応する２つのサブ露光期間に繰り返し電荷が蓄積される。各蓄積部に蓄積された電荷は、２つのサブ露光期間に受光素子ＰＤが露光した露光量に相当する。そして、各蓄積部に蓄積された電荷に基づいて信号値が出力される。蓄積部に蓄積された電荷に基づく信号値は、それぞれの２つのサブ露光期間の露光量の合計に相当する信号値となる。なお、サブ露光（電荷の蓄積）を各蓄積部に行わせ、蓄積部の信号値を読み出した後に合算することも可能である。
　このような撮像センサ２２を用いることによって、１回の撮影で４つの領域を測定することができる。つまり、撮像センサ２２を用いることで、１回の撮影で４つの領域（ゾーン）の撮影が可能となり、４枚のレンジ画像（サブフレーム）を得ることができる。
（通常モードの測定）
　図１１Ａは、４タップの撮像センサ２２を用いた場合における通常モードの発光動作と受光動作のタイミングチャートである。また、図１１Ｂは、対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。なお、図１１Ａの横軸は時間を示し、図１１Ｂの横軸は距離を示している。
　この例では、露光動作Ａ～Ｄ（露光期間Ａ～Ｄ）が設定されている。また、通常モードでは、前述したように、各露光期間の幅Ｇｗは、発光パルスのパルス幅Ｌｗと等しい（Ｇｗ＝Ｌｗ）。なお、露光期間は、図１１Ａ中の露光（露光動作）のレベルがＨレベルの期間である。また、露光動作Ａ～ＤのＨ／Ｌレベルは、図１０のトランジスタＧ１～Ｇ４のオン／オフを示している。例えば、露光動作ＡのＨレベルの期間（露光期間Ａ）にトランジスタＧ１がオンになり、受光素子ＰＤで発生した電荷が蓄積部ＣＳ１の蓄積容量Ｃ１に蓄積される。また、露光動作ＢのＨレベルの期間（露光期間Ｂ）にトランジスタＧ２がオンになり、受光素子ＰＤで発生した電荷が蓄積部ＣＳ２の蓄積容量Ｃ２に蓄積される。同様に、露光期間Ｃでは、受光素子ＰＤで発生した電荷が蓄積部ＣＳ３の蓄積容量Ｃ３に蓄積され、露光期間Ｄでは、受光素子ＰＤで発生した電荷が蓄積部ＣＳ４の蓄積容量Ｃ４に蓄積される。
　露光動作Ａでは、発光パルスの発光開始に対する遅延時間（図１ＢのＴdelay）、露光幅Ｇｗ（＝Ｌｗ）によって規定された領域（ここでは領域１とする）の測定が行われる。また、露光動作Ｂでは、領域１の次の領域（領域２）の測定が行われる。また、露光動作Ｃでは、領域２の次の領域（領域３）の測定が行われ、露光動作Ｄでは、領域３の次の領域（領域４）の測定が行われる。
　また、図１１Ｂに例示するように、露光動作（露光期間）Ａ～Ｄに対応して、それぞれ、露光量Ａ～Ｄが三角形状になっている。これは前述の図６Ｂと同じであるので説明を省略する。
　なお、図１１及び図１１Ｂでは、説明のため、１回の露光に基づいて説明しているが、実際には、露光は、繰り返し回数ｎで繰り返し行われる。そして、撮像センサ２２の各蓄積部（蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４）には露光量に応じた電荷が繰り返し蓄積される。撮像センサ２２の画素２２１の信号出力部ＳＯ１～ＳＯ４は、蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷に応じた信号値Ｓａ～Ｓｄをそれぞれ出力する。なお、信号値Ｓａ～Ｓｄは、それぞれ、領域１～４の画像（レンジ画像）の画像データを構成する画素の値（画素データ）に相当する。
　制御部３０の画像取得部３４は、撮像センサ２２から各画素２２１の信号値Ｓａ～Ｓｄ（蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４の電荷に応じた信号値）をそれぞれ取得する。これにより、画像取得部３４は、領域１～４の画像データを取得する。なお、同様にして、画像取得部３４は、領域Ｎまでの画像（全領域の画像）を取得する。
　制御部３０の時間算出部３６は、反射光の到達時間Ｔｘを算出する。具体的には、まず、時間算出部３６は、領域Ｎまでの信号値Ｓの中から反射光を露光した信号値Ｓを特定する。例えば、時間算出部３６は、連続する２つの露光期間（換言すると連続する２つの領域）に対応する信号であって、露光量が最も高い信号値を特定する。例えば、反射光を露光開始した露光期間ｉに対応する信号値をＳｉとしたとき、２つの信号値Ｓｉ、Ｓｉ+１が特定される。例えば、反射光が露光期間Ｂと露光期間Ｃで露光された場合、信号値Ｓｂ、Ｓｃが、反射光を露光した信号値Ｓｉ、Ｓｉ+１に相当する。
　時間算出部３６は、信号値Ｓｉ、Ｓｉ+１を用いて、次式（４）により光の飛行時間（以下、到達時間ともいう）Ｔｘを算出する。
　Ｔｘ＝Ｔｉ+１－Ｌｗ×｛Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｓｉ＋１）｝　　・・・・・（４）
　また、距離算出部３８は、到達時間Ｔｘを用いて、前述した式（２）に従い対象物までの距離Ｌｘを算出する。
（高速モードの測定）
　図１２Ａは、４タップの撮像センサ２２を用いた場合における高速モードの発光動作と受光動作のタイミングチャートである。また、図１２Ｂは、対象物までの距離と露光量の関係の説明図である。なお、図１２Ａの横軸は時間を示し、図１２Ｂの横軸は距離を示している。
　この例では、露光動作Ａ～Ｄが設けられており、さらに、それぞれの露光動作について、図９Ａと同様に、開始タイミングの異なる２つのサブ露光動作（サブ露光期間）が設けられている。高速モードであるので、サブ露光期間の幅Ｇｗは、発光パルスのパルス幅Ｌｗより大きい（ここではＧｗ＝２Ｌｗ）。
　また、それぞれの２つのサブ露光期間は、発光パルスのパルス幅Ｌｗに相当する重複期間を持つように設けられている。この場合も、それぞれの露光動作（２つのサブ露光動作）において、距離と露光量の関係は、図１２Ｂに示すように三角形状になる。なお、図１２Ｂでは、一方のサブ露光期間（サブ露光期間Ａ１～Ｄ１）に対応する露光量（露光量Ａ１～Ｄ１）を一点鎖線で示し、他方のサブ露光期間（サブ露光期間Ａ２～Ｄ２）に対応する露光量（露光量Ａ２～Ｄ２）を破線で示し、２つサブ露光期間の露光量の合計（露光量Ａ～Ｄ）を実線で示している。
　図１２Ａ及び図１２Ｂに示す例においても、各露光量（露光量Ａ～Ｄ）が三角形状なので、図９Ａ及び図９Ｂのときと同様に、到達時間Ｔｘ、及び、対象物までの距離Ｌｘを算出することができる。つまり、時間算出部３６は、連続する２つの露光期間に対応する信号値であって、露光量が最も高い信号値Ｓｉ、Ｓｉ+１（例えば、Ｓａ、Ｓｂ）を特定し、その信号値と、サブ露光期間の重複期間の開始タイミング（Ｔｂ）を用いて式（３）に従って到達時間Ｔｘを求める。また、距離算出部３６は、到達時間Ｔｘを用いて、式（２）に従って距離Ｌｘを算出する。
　上記の通り、４タップの撮像センサ２２を用いた場合、１回の撮影で、４つの領域を測定できるので、さらにフレームレートの高速化を図ることができる。
　なお、図１２Ａでは、説明のため、各露光動作に対する２つのサブ露光動作（例えば、サブ露光動作Ａ１とサブ露光動作Ａ２）を並べて示しているが、実際には、２つのサブ露光動作は、交互に行われる。
　図１３は、サブ露光動作（サブ露光期間）を交互に行うことを説明するための図である。なお、図１３の横軸は時間を示している。
　タイミング制御部３２は、図１３に例示するように、光源１２に発光動作を周期Ｔｐで行わせるとともに、一方のサブ露光動作（サブ露光期間）Ａ１～Ｄ１と、他方のサブ露光動作（サブ露光期間）Ａ２～Ｄ２とを撮像センサ２２に交互に行わせる。このようにタイミング制御部３２は、２つのサブ露光期間を交互に繰り返し行わせ、撮像センサ２２の各画素２２１の蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４にそれぞれ電荷を蓄積させる。これにより、２つのサブ露光期間による電荷の蓄積回数を均等にできる。
　そして、画像取得部３４は、２つのサブ露光期間における画素２２１の露光量の合計（蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に蓄積された電荷の合計）に相当する信号値を取得する。
　なお、ここでは、２つのサブ露光動作（サブ露光期間）を交互に行うこととしたが、これには限られない。例えば、一方のサブ露光動作を所定回数繰り返した後、他方のサブ露光動作を所定回数繰り返すようにしてよい。但し、一方のサブ露光動作（サブ露光期間）Ａ１～Ｄ１を複数回行った後に他方のサブ露光動作（サブ露光期間）Ａ２～Ｄ２を複数回行う場合と比べると、一方のサブ露光動作（サブ露光期間）Ａ１～Ｄ１と、他方のサブ露光動作（サブ露光期間）Ａ２～Ｄ２とを交互に複数行う方が、測定中における対象物までの距離の変動の影響を分散させることができるため、測定精度を向上させることができる。
　＜変形例＞
　本実施形態では、各露光動作に対して２つのサブ露光動作（サブ露光期間）を設けていたが、サブ露光動作（サブ露光期間）は、複数であればよく、２つには限られない。例えば、各露光動作に対して３つのサブ露光動作（サブ露光期間）を設けてもよい。
　図１４Ａは、サブ露光動作が３つの場合の発光動作と露光動作のタイミングチャートである。図１４Ｂは、サブ露光動作が３つの場合の距離と露光量の関係の説明図である。なお、図１４Ａの横軸は時間を示し、図１４Ｂの横軸は距離を示している。
　この例において、タイミング制御部３２は、露光動作Ａとして、開始タイミングを異ならせた３つのサブ露光動作（サブ露光期間）Ａ１～Ａ３を設定する。図１４Ａに例示するように、それぞれの露光期間の幅Ｇｗは、発光パルス幅Ｌｗよりも長く（ここでは３倍）に設定される（Ｇｗ＝３Ｌｗ）。また３つのサブ露光期間の開始タイミングは、パルス幅Ｌｗに相当する時間異なっている。３つのサブ露光期間Ａ１～Ａ３には発光パルスのパルス幅Ｌｗに相当する重複期間が設けられている。
　また、タイミング制御部３２は、露光動作Ｂについても同様に３つのサブ露光動作（サブ露光期間）Ｂ１～Ｂ３を設定する（説明については省略する）。
　この場合、サブ露光動作Ａ１～Ａ３における距離と露光量の関係は、図１４Ｂに例示するように、タイミングがＬｗずれた台形状になる。そして、この露光量Ａ１～Ａ３を加算した（露光量Ａ１～Ａ３の合計の）露光量Ａは、図１４Ｂに例示するように三角形状になる。また、露光量Ｂ１～Ｂ３を加算した（露光量Ｂ１～Ｂ３の合計の）露光量Ｂは、露光量Ａとはタイミングのずれた三角形状になり、露光量Ａと露光量Ｂは、図９Ｂの関係と同じになる。
　このように、サブ露光動作が３つの場合においても、発光パルスの発光から露光動作Ｂの重複期間の開始タイミングまでの時間をＴｂとしたとき、到達時間ＴｘをＴｘ＝Ｔｂ－Ｇｗ×{Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）}として同様に算出できる。
　また、距離Ｌｘも式（２）により算出できる。
＝＝＝＝＝まとめ＝＝＝＝＝
　以上、本実施形態の測定装置１について説明した。測定装置１は、発光パルス（パルス光）を発光する発光部１０と、撮像センサ２２と、タイミング制御部３２と、画像取得部３４を備えている。撮像センサ２２は、画素ごとの露光量に応じた信号値を出力する。タイミング制御部３２は、測定対象となる領域に対応する露光期間を設定し、この露光期間に撮像センサ２２の画素に反射光を露光させる。画像取得部３４は、撮像センサ２２の出力に基づいて、露光期間における画素の露光量に応じた信号値を取得する。このような構成において、タイミング制御部３２は、露光期間として、発光パルスのパルス幅Ｌｗよりも長い複数（例えば２つ）のサブ露光期間を設定する。具体的には、発光パルスのパルス幅Ｌｗに相当する重複期間を持つように開始タイミングを異ならせた複数のサブ露光期間を設定する。そして、タイミング制御部３２は、それぞれのサブ露光期間に撮像センサ２２の画素２２１に反射光を露光させる。また、画像取得部３４は、複数のサブ露光期間における画素２２１の露光量の合計に相当する信号値を取得する。これにより、露光期間の幅Ｇｗが発光パルスのパルス幅Ｌｗよりも大きい高速モードにおいても、距離と露光量の関係を三角形状にすることができる。よって、測定装置１によれば、高速モードでも、反射光の到達時間や対象物までの距離の測定が可能となりフレームレートの高速化を図ることができる。
　また、測定装置１は、連続する２つの領域に対応する信号値に基づいて、反射光の到達時間Ｔｘを算出する時間算出部３６を更に備えている。これにより、到達時間Ｔｘを求めることができる。また、到達時間Ｔｘに基づいて、対象物までの距離Ｌｘも求めることができる。
　また、時間算出部３６は、２つの領域に対応する信号値の合計（Ｓａ＋Ｓｂ）に対する、一方の領域に対応する信号値Ｓａの割合と、他方の領域に対応する２つのサブ露光期間の重複期間の開始タイミングＴｂとに基づいて、到達時間Ｔｘを算出する。これにより、高速モードにおいても到達時間Ｔｘを求めることができる。
　より具体的には、サブ露光期間の幅をＧｗとし、一方の領域に対応する信号値をＳａとし、他方の領域に対応する信号値をＳｂとし、パルス光の発光から重複期間の開始タイミングまでの時間をＴｂとしたとき、時間算出部３６は、到達時間Ｔｘを、
　Ｔｘ＝Ｔｂ－Ｇｗ×｛Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）｝
に従い算出する。これにより、到達時間Ｔｘを求めることができる。
　また、サブ露光期間の幅Ｇｗは、発光パルスのパルス幅Ｌｗの整数倍である。これにより、サブ露光期間の開始タイミングをパルス幅Ｌｗずつ異ならせることによって、パルス幅Ｌｗに相当する重複期間を持つように複数のサブ露光期間を設定することができる（この結果、距離と露光量との関係を示すグラフが三角形状になる）。
　また、撮像センサ２２は、画素２２１ごとに、露光量に応じた電荷を発生する受光素子ＰＤと、発生した電荷を蓄積する蓄積部ＣＳとを有している。そして、撮像センサ２２は、或るサブ露光期間（例えば、サブ露光期間Ａ１）に受光素子ＰＤに発生した電荷と、開始タイミングの異なる別のサブ露光期間（例えば、サブ露光期間Ａ２）に受光素子ＰＤに発生した電荷とを蓄積部ＣＳ（例えば蓄積部ＣＳ１）に蓄積させ、蓄積部ＣＳに蓄積された電荷に応じた信号値（例えば、信号値Ｓａ）を出力する。これにより、２つのサブ露光期間の露光量に応じた信号値を取得できる。
　また、撮像センサ２２は、或るサブ露光期間に受光素子ＰＤに発生した電荷と、別のサブ露光期間に受光素子ＰＤに発生した電荷と、を交互に繰り返し蓄積部ＣＳに蓄積させる。そして、撮像センサ２２は、蓄積部ＣＳに蓄積された電荷に応じた信号値を出力する。これにより、測定中における対象物までの距離の変動の影響を分散させることができ、測定精度を向上させることができる。
　また、撮像センサ２２は、４つの蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４を有するとともに、露光期間に応じて電荷をそれぞれの蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に振り分けて蓄積させるトランジスタＧ１～Ｇ４を有している。そして、１つの発光パルスによって発生した電荷を露光期間に応じてそれぞれの蓄積部ＣＳ１～ＣＳ４に振り分けて蓄積させる。これにより、さらにフレームレートの高速化を図ることができる。
　上記の実施形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。また、本開示は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本開示にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。
　以上説明したように、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）パルス光を発光する発光部と、
　画素ごとの露光量に応じた信号値を出力する撮像センサと、
　測定対象となる領域に対応する露光期間を設定し、前記露光期間に前記撮像センサの前記画素に反射光を露光させるタイミング制御部と、
　前記撮像センサの出力に基づいて、前記露光期間における前記画素の前記露光量に応じた信号値を取得する信号取得部とを備え、
　前記タイミング制御部は、前記露光期間として、前記パルス光の幅よりも長い複数のサブ露光期間であって、前記パルス光の幅に相当する重複期間を持つように開始タイミングを異ならせた複数の前記サブ露光期間を設定し、それぞれの前記サブ露光期間に前記撮像センサの前記画素に前記反射光を露光させ、
　前記信号取得部は、複数の前記サブ露光期間における前記画素の前記露光量の合計に相当する前記信号値を取得する、測定装置。
（２）連続する２つの前記領域に対応する前記信号値に基づいて、前記反射光の到達時間を算出する算出部を更に備える、（１）に記載の測定装置。
（３）前記算出部は、２つの前記領域に対応する前記信号値の合計に対する、一方の前記領域に対応する前記信号値の割合と、他方の前記領域に対応する複数の前記サブ露光期間の前記重複期間の開始タイミングとに基づいて、前記到達時間を算出する、（２）に記載の測定装置。
（４）前記サブ露光期間の幅をＧｗとし、
　一方の前記領域に対応する前記信号値をＳａとし、
　他方の前記領域に対応する前記信号値をＳｂとし、
　前記パルス光の発光から前記重複期間の前記開始タイミングまでの時間をＴｂとしたとき、
　前記算出部は、前記到達時間Ｔｘを、
　Ｔｘ＝Ｔｂ－Ｇｗ×｛Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）｝
として算出する、（３）に記載の測定装置。
（５）前記サブ露光期間は、前記パルス光の幅の整数倍である、（１）から（４）のいずれか一つに記載の測定装置。
（６）前記撮像センサは、
　　　　前記画素ごとに、露光量に応じた電荷を発生する受光素子と、前記電荷を蓄積する蓄積部とを有し、
　　　　或るサブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷と、前記開始タイミングの異なる別の前記サブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷とを前記蓄積部に蓄積させ、前記蓄積部に蓄積された前記電荷に応じた信号値を出力する、（１）から（５）のいずれか一つに記載の測定装置。
（７）前記撮像センサは、
　　　　或るサブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷と、前記開始タイミングの異なる別の前記サブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷と、を交互に繰り返し前記蓄積部に蓄積させ、前記蓄積部に蓄積された前記電荷に応じた信号値を出力する、（６）に記載の測定装置。
（８）前記撮像センサは、
　　　　複数の前記蓄積部を有するとともに、
　　　　前記露光期間に応じて前記電荷をそれぞれの前記蓄積部に振り分けて蓄積させる駆動回路を有し、
　　　　１つの前記パルス光によって発生した前記電荷を前記露光期間に応じてそれぞれの前記蓄積部に振り分けて蓄積させる、（６）または（７）に記載の測定装置。
　本出願は、２０２２年２月１日出願の日本国特許出願（特願２０２２－０１４０８９号）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (8)

  1. 　パルス光を発光する発光部と、
    　画素ごとの露光量に応じた信号値を出力する撮像センサと、
    　測定対象となる領域に対応する露光期間を設定し、前記露光期間に前記撮像センサの前記画素に反射光を露光させるタイミング制御部と、
    　前記撮像センサの出力に基づいて、前記露光期間における前記画素の前記露光量に応じた信号値を取得する信号取得部とを備え、
    　前記タイミング制御部は、前記露光期間として、前記パルス光の幅よりも長い複数のサブ露光期間であって、前記パルス光の幅に相当する重複期間を持つように開始タイミングを異ならせた複数の前記サブ露光期間を設定し、それぞれの前記サブ露光期間に前記撮像センサの前記画素に前記反射光を露光させ、
    　前記信号取得部は、複数の前記サブ露光期間における前記画素の前記露光量の合計に相当する前記信号値を取得する、測定装置。
  2. 　連続する２つの前記領域に対応する前記信号値に基づいて、前記反射光の到達時間を算出する算出部を更に備える、請求項１に記載の測定装置。
  3. 　前記算出部は、２つの前記領域に対応する前記信号値の合計に対する、一方の前記領域に対応する前記信号値の割合と、他方の前記領域に対応する複数の前記サブ露光期間の前記重複期間の開始タイミングとに基づいて、前記到達時間を算出する、請求項２に記載の測定装置。
  4. 　前記サブ露光期間の幅をＧｗとし、
    　一方の前記領域に対応する前記信号値をＳａとし、
    　他方の前記領域に対応する前記信号値をＳｂとし、
    　前記パルス光の発光から前記重複期間の前記開始タイミングまでの時間をＴｂとしたとき、
    　前記算出部は、前記到達時間Ｔｘを、
    　Ｔｘ＝Ｔｂ－Ｇｗ×｛Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）｝
    として算出する、請求項３に記載の測定装置。
  5. 　前記サブ露光期間は、前記パルス光の幅の整数倍である、請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
  6. 　前記撮像センサは、
    　　　　前記画素ごとに、露光量に応じた電荷を発生する受光素子と、前記電荷を蓄積する蓄積部とを有し、
    　　　　或るサブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷と、前記開始タイミングの異なる別の前記サブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷とを前記蓄積部に蓄積させ、前記蓄積部に蓄積された前記電荷に応じた信号値を出力する、請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
  7. 　前記撮像センサは、
    　　　　或るサブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷と、前記開始タイミングの異なる別の前記サブ露光期間に前記受光素子に発生した前記電荷と、を交互に繰り返し前記蓄積部に蓄積させ、前記蓄積部に蓄積された前記電荷に応じた信号値を出力する、請求項６に記載の測定装置。
  8. 　前記撮像センサは、
    　　　　複数の前記蓄積部を有するとともに、
    　　　　前記露光期間に応じて前記電荷をそれぞれの前記蓄積部に振り分けて蓄積させる駆動回路を有し、
    　　　　１つの前記パルス光によって発生した前記電荷を前記露光期間に応じてそれぞれの前記蓄積部に振り分けて蓄積させる、請求項６に記載の測定装置。
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