CN105164550B - 测距装置以及测距方法 - Google Patents

测距装置以及测距方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105164550B
CN105164550B CN201480024372.6A CN201480024372A CN105164550B CN 105164550 B CN105164550 B CN 105164550B CN 201480024372 A CN201480024372 A CN 201480024372A CN 105164550 B CN105164550 B CN 105164550B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
derived quantity
moment
accumulation
exposure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201480024372.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105164550A (zh
Inventor
白木宏
白木宏一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN105164550A publication Critical patent/CN105164550A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105164550B publication Critical patent/CN105164550B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

一种测距装置，包括：发光元件(11)，射出第一至第三脉冲光；传感器，检测来自各个脉冲光通过目标物(90)的反射光，并转换为电信号，并在规定的曝光时间内进行蓄积；运算部(51)，利用从第一至第三时刻开始在规定的曝光时间内进行了检测的传感器所输出的第一至第三蓄积量，导出到目标物(90)的距离，运算部(51)根据利用第一和第二蓄积量而导出的第一导出量、以及利用第二和第三蓄积量而导出的第二导出量，导出到目标物(90)的距离，从第一脉冲光的开始射出时刻到第一时刻为止的延迟时间比从第二脉冲光的开始射出时刻到第二时刻为止的延迟时间大，从第二脉冲光的开始射出时刻到第二时刻为止的延迟时间比从第三脉冲光的开始射出时刻到第三时刻为止的延迟时间大。

Description

测距装置以及测距方法
技术领域
本发明涉及在对目标物进行拍摄的同时，测量到目标物的距离的TOF(Time-Of-Flight：飞行时差)方式的测距装置以及测距方法。
背景技术
专利文献1公开了TOF方式的测距装置。该测距装置所采用的方式是，向目标物照射具有规定的脉冲宽度的光(探测光)，并通过受光元件接受其反射光，来求出到目标物的距离。即，通过向目标物反复射出探测光，来测量从探测光的射出时刻到返回时刻的期间，也就是说通过计测探测光的飞行时间来测量到目标物的距离。并且，生成距离图像，该距离图像是指，受光元件的各个像素中的测距结果被排列成二维的数据。通过利用距离图像，从而能够以图像的浓淡(像素值)，对到多个目标物的距离进行一并识别。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1日本 特表2004-538491号公报
发明内容
本发明提供一种能够得到距离运算结果误差小的距离图像的测距装置以及测距方法。
本发明中的测距装置包括：光源，在规定的时间内，射出具有相同的脉冲波形的第一脉冲光、第二脉冲光以及第三脉冲光；受光元件，在该受光元件中，多个传感器排列成阵列状，所述多个传感器与所述光源同步地，检测从所述光源射出的各个脉冲光照射目标物而产生的反射光，并转换为电信号，并在规定的曝光时间内进行蓄积；以及运算部，利用第一蓄积量、第二蓄积量、以及第三蓄积量，导出到所述目标物的距离，所述第一蓄积量是由从第一时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第一脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第二蓄积量是由从第二时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第二脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第三蓄积量是由从第三时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第三脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述运算部导出第一导出量以及第二导出量，并根据与所述传感器分别对应的所述第一导出量以及所述第二导出量，来导出与所述传感器的每一个对应的所述距离，所述第一导出量是利用所述第一蓄积量以及所述第二蓄积量而被导出的，所述第二导出量是利用所述第三蓄积量以及所述第二蓄积量而被导出的，从所述第一脉冲光的开始射出时刻到所述第一时刻为止的延迟时间，比从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间大，从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间，比从所述第三脉冲光的开始射出时刻到所述第三时刻为止的延迟时间大。
并且，本发明中的测距方法包括如下的步骤，在规定的时间内，从光源射出具有相同的脉冲波形的第一脉冲光、第二脉冲光以及第三脉冲光；与所述光源同步地，由被排列成阵列状的多个传感器，检测从所述光源射出的各个脉冲光照射目标物而产生的反射光，并转换为电信号，并在规定的曝光时间内进行蓄积；利用第一蓄积量、第二蓄积量、以及第三蓄积量，导出到所述目标物的距离，所述第一蓄积量是由从第一时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第一脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第二蓄积量是由从第二时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第二脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第三蓄积量是由从第三时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第三脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的；导出第一导出量以及第二导出量，并根据与所述传感器分别对应的所述第一导出量以及所述第二导出量，来导出与所述传感器的每一个对应的所述距离，所述第一导出量是利用所述第一蓄积量以及所述第二蓄积量而被导出的，所述第二导出量是利用所述第三蓄积量以及所述第二蓄积量而被导出的，从所述第一脉冲光的开始射出时刻到所述第一时刻为止的延迟时间，比从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间大，从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间，比从所述第三脉冲光的开始射出时刻到所述第三时刻为止的延迟时间大。
本发明中的测距装置以及测距方法能够有效地得到距离运算结果误差小的距离图像。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的测距装置的主要构成要素的方框图。
图2是示出实施方式1所涉及的测距装置的每个时间波形的一个例子的时序图。
图3是示出实施方式1所涉及的测距装置中的距离L与导出量SA/SB的关系的图表。
图4是示出实施方式1所涉及的测距装置中的距离L与导出量SC/SB的关系的图表。
图5是示出实施方式1所涉及的测距装置中的距离L与导出量SA/SB以及导出量SC/SB的关系的图表。
图6是示出实施方式1所涉及的测距装置的工作顺序的流程图。
图7是示出实施方式2所涉及的测距装置中的距离L与导出量SA/SB以及导出量SC/SB的关系的图表。
图8是示出在实施方式2所涉及的测距装置中，对曝光时间进行调查的工作顺序的流程图。
图9是示出从测距装置的光源射出的探测光的时间波形的图表。
具体实施方式
本申请的发明人员发现以往的测距装置存在以下的问题。
在采用了上述专利文献1所记载的以往的TOF方式的装置中，例如将距离分辩力设为几十cm、将测量范围设为几m左右的情况下，飞行时间的变化幅度为几ns量级、反复测量的次数为几千～几万次左右。即，在以往的装置中，需要能够以几ns量级的非常高的精确度来控制积分窗口的控制电路，并且需要快速的应答，以便能够针对脉冲状的探测光以几十ns量级来进行发光/灭灯的切换。
因此，如专利文献1的记载所示，难于将探测光以矩形波来进行处理，在进行求出到目标物的距离的计算时，需要考虑到探测光波形的上升和下降。以下，参照图9所示的计算过程。
图9是示出从测距装置的光源射出的探测光的发光强度的时间波形的图表。
如图9所示，关于時刻t中的探测光的发光强度P，在将探测光的发光开始时刻设为t＝0时，由下式来表示。
[数1]
[数2]
在此，τR为发光波形上升的时间常数、τF为发光波形下降的时间常数、T0为从发光波形开始上升到开始下降的时间、I为发光波形完全上升时的发光强度、i为发光波形下降开始时刻中的发光强度。
由探测光照射目标物而产生的反射光，在设定了一定的曝光时间后由受光元件吸收。在此，受光元件由排列成阵列状的多个传感器构成。将探测光的发光开始时刻设为t＝0、则从t＝Tu+t1到t＝Tu+t2为曝光期间。Tu为曝光时间开始触发信号的发送时刻，t1为从曝光时间开始触发信号被发送到在受光元件实际开始曝光为止的延迟时间(时间延迟)，t2为从曝光时间开始触发信号被发送到在受光元件的曝光完全结束为止的时间。在将探测光的飞行时间(反射光的延迟时间)设为tf的情况下，各个传感器(j，k)所吸收的反射光的蓄积量Gj，k(Tu，tf)按照飞行时间tf的范围由下式来表示。
i)在tf≤t1+Tu-T0时，
[数3]
ii)在t1+Tu-T0<tf≤t1+Tu时，
[数4]
iii)在t1+Tu<tf≤t2-T0+Tu时，
[数5]
iv)在t2-T0+Tu<tf≤t2+Tu时，
[数6]
在此，在各个式所使用的变量中的τR、τF、T0、Tu、t1、t2、I以及i为装置固有的值，设计并制造测距装置一方能够自行进行设定，Q为目标物的反射率、或依存于到目标物的距离等的探测光或反射光自身衰减所决定的值，测量者在拍摄前不能得到该值。因此，针对蓄积量S＝G(Tu，tf)仅进行一次的测量是不能算出飞行时间tf的。因此，以不同的曝光期间进行第二次的蓄积量S’＝G’(Tu’，tf)的测量，从而能够导出除法运算结果的导出量S/S’＝G(Tu，tf)/G’(Tu’，tf)，与上式中的Q相抵消，从而求出飞行时间tf。在求出飞行时间tf时，则能够通过下式求出到目标物的距离L。在此，c为光速299792458m/s。
[数7]
导出量S/S’的值根据Tu以及Tu’的值而被大致分为两种。一种是，到目标物的距离越大，则导出量S/S’的值就越大。此时，关于从探测光的开始射出时刻到开始曝光为止的延迟时间，Tu+t1>Tu’+t1、即、Tu>Tu’成立。另一种是，到目标物的距离越小，而导出量S/S’的值就越大。此时，Tu+t1<Tu’+t1、即Tu<Tu’成立。并且，在此的上述延迟时间可以取正值的时间或负值的时间，在正的情况下，意味着在探测光的开始射出时刻之后开始曝光，在负的情况下，意味着在探测光的开始射出时刻之前开始曝光。
在Tu>Tu’的情况下，目标物越位于与受光元件的距离近的位置，则目标物的位置发生变化时的导出量S/S’的值的变化量就越小。因此，在与受光元件的距离比较小的情况下，由于在从受光元件获得蓄积量S以及蓄积量S’时而被叠加的干扰成分，而蓄积量S以及蓄积量S’的值即使很小的变动，也容易在这些被算出的距离运算结果中产生误差。即，在Tu>Tu’的情况下，不适于进行位于近的位置的目标物的测量。
另外，在Tu<Tu’的情况下，目标物越位于与受光元件的距离远的位置，则目标物的位置发生变化时的导出量S/S’的值的变化量就越小，距离运算结果中容易产生误差，不适于位于远的位置的目标物的测量。
本发明基于上述的见解，通过本申请发明人员的锐意探讨，想到了一种无论从受光元件到目标物的距离如何，都能够降低距离运算结果的误差的测距装置。
以下参照附图对实施方式进行详细地说明。但是，对于没有必要的详细说明会有省略的情况。例如，对于已知的事项的详细说明或实质上相同的构成的重复说明，则会有省略的情况。这是为了便于本领域技术人员理解，而避开在说明中的不必要的冗长。
并且，本发明人员为了本领域技术人员能够充分地理解，而提供了附图以及以下的说明，但是这些并非是对权利要求书中所记载的主题的限定。
(实施方式1)
以下，利用图1至6对实施方式1所涉及的测距装置1进行说明。
[1-1.构成]
首先，对本实施方式所涉及的测距装置的构成进行说明。
图1是示出本实施方式所涉及的测距装置的主要构成的方框图。
图1所示的测距装置1被装配于数字静态相机等中，具备：发光部10、受光部20、模拟信号处理部(AFE：Analog Front End)30、A/D转换部40、中央处理装置(CPU：CentralProcessing Unit)50以及定时产生电路60。
图1所示的发光部10是对测距的目标物90发出探测光(投光)的光源，具备发光元件11以及驱动器12。
发光部10的发光元件11是发出红外光的脉冲光的元件。发光元件11没有特殊的限定，例如由发光二极管(LED：Light Emitting Diode)等构成。并且，关于发光元件11，也可以设置测距专用元件，在测距装置1被搭载于摄影装置等情况下，可以兼用于频闪发光单元(例如，放电管或LED)，在进行测距时发出红外光。
发光部10的驱动器12是，根据来自定时产生电路60的触发信号，来控制发光元件11的发光定时，并根据来自CPU50的信号，来控制发光元件11的发光时间以及发光强度的电路。
图1所示的受光部20是接受包含有从接受测距的目标物90反射的探测光的光的检测部，具备受光元件21、以及受光元件驱动电路23。
受光部20的受光元件21具备传感器，对光进行检测并转换为电信号，并以规定的曝光时间来蓄积电信号。受光元件21的传感器为多个，且排列成阵列状，构成受光元件21的像素。受光元件21的传感器没有特殊的限定，例如由CCD(Charge-Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等固体摄像元件构成。并且，受光元件21具备用于对曝光定时以及曝光时间进行控制的快门22。受光元件21在快门22开放时，通过透镜(未图示)来接受入射的光。并且，快门22的方式可以是机械快门、电光学快门等外部快门，也可以不设置外部快门，而可以采用受光元件21所具有的电子快门功能。并且，关于受光元件21，也可以设置测距专用的元件，在测距装置被搭载于数字静态相机等摄影装置的情况下，也可以兼用于图像摄影用的摄像元件。并且，受光元件21也可以具备用于在测距时减少周围光的影响的过滤器。
受光部20的受光元件驱动电路23是根据来自定时产生电路60的触发信号来控制受光元件21的驱动的驱动电路。
图1所示的AFE30是对从受光元件21输出的模拟信号进行处理的处理部。AFE30对从受光元件21输出的模拟信号去除噪声，将进行了增益控制等处理的信号输出到A/D转换部40。
图1所示的A/D转换部40是将从AFE30输出的模拟信号转换为数字信号的处理部。
图1所示的CPU50是对测距装置1全体的工作进行统括控制的处理部，按照规定的程序对测距装置1进行控制。CPU50也对定时产生电路60以及发光部10的驱动器12进行控制。并且，CPU50具备运算部51、图像生成部52、以及存储部53。
CPU50的运算部51是根据从A/D转换部40输出的数字信号，对从测距装置1到目标物90的距离进行运算的处理部。被算出的各个像素的距离数据被输入到图像生成部52。
CPU50的图像生成部52是根据从运算部51输出的每个像素的距离数据，来生成距离图像的处理部。
CPU50的存储部53是包括ROM以及RAM等的存储器，所述ROM对CPU50在进行程序处理以及控制时所需要的各种数据进行记录，所述RAM具有CPU50在进行各种运算处理等时的工作区域。
图1所示的定时产生电路60是将用于决定发光元件11的发光定时的触发信号输入到驱动器12，并将用于决定受光元件21的曝光定时的触发信号输入到受光元件驱动电路23的电路。定时产生电路60由CPU50的图像生成部52控制。
[1-2.测距原理]
接着，对本实施方式所涉及的测距装置1的测距原理进行说明。
到测距装置1中的目标物90的距离L的算出方法的基本原理为TOF方式。TOF方式是指，向目标物90照射光，并测量直到由受光元件接受为止的时间，从而求出到目标物90的距离L的方式。具体而言，利用上述式(3)～式(7)来求距离L。
在此，如以上所述，通过利用式(3)～式(7)来求距离的方法，在Tu>Tu’的情况下，不适合位于近的位置的目标物90的测距，在Tu<Tu’的情况下，不适合位于远的位置的目标物的测距。在此，在本实施方式中采用对Tu>Tu’的情况和Tu<Tu’的情况进行组合的方法。对于采用该方法的受光元件21中的信号蓄积定时，将利用图2来说明。
图2是示出探测光的发光强度、来自目标物90的反射光向受光元件21的入射强度、驱动受光元件21的快门22的触发信号强度以及受光元件21的传感器中蓄积的电信号的蓄积量的一个例子的时序图。并且，图2的最下段所示的时间波形的影线部面积表示蓄积量(SA、SB以及SC)。如图2所示，在本实施方式所涉及的测距装置1中，对于探测光的发光开始时刻的开放受光元件21的快门22的定时，采用不同的三个定时。即，将探测光的发光开始时刻设为t＝0、将从定时产生电路60向受光元件驱动电路23输出触发信号的定时设为t＝Tu，则采用三种Tu。
在图2所示的例子中，例如从发光元件11以规定的时间射出由第一脉冲光P1、第二脉冲光P2、以及第三脉冲光P3构成的探测光。在此，规定的时间是指，可以是在该规定时间内，周围光等环境的变化基本上可以被忽视的一个较短的时间。该规定的时间因进行测距的环境等而不同，例如可以是1秒以下。并且，上述的各个脉冲光具有相同的从发光波形开始上升到开始下降为止的时间T0、以及发光波形开始下降时刻中的发光强度i。即，上述的各个脉冲光均具有相同的脉冲波形。并且，在此，在上述的各个脉冲光具有相同的脉冲波形的情况下，包括实质上具有相同的脉冲波形的情况，例如，在上述各个脉冲光的波形之间存在发光元件11的输出控制精确度上的差异。
并且，在本实施方式中，作为与第一脉冲光P1、第二脉冲光P2、以及第三脉冲光P3对应的触发信号的输出定时的一个例子，分别采用Tu＝TA＝T0(>0)、Tu＝TB(＝0)、以及Tu＝TC＝-T0(<0)。因此，与第一脉冲光P1、第二脉冲光P2以及第三脉冲光P3对应的受光元件21的传感器中的蓄积量分别为，SA＝Gj，k(TA，tf)、SB＝Gj，k(TB，tf)、以及SC＝Gj，k(TC，tf)。并且，图2所示的t1是指，触发信号从定时产生电路60输出后，直到实际上快门22被开放为止所需要的时间。并且，图2所示的t2是指，触发信号从定时产生电路60输出后，直到实际上快门22被关闭为止所需要的时间。
在本实施方式中，作为Tu>Tu’的情况，而选择Tu＝TA、Tu’＝TB(＝0)，导出导出量SA/SB，作为Tu<Tu’的情况，而选择Tu＝TC(<0)、Tu’＝TB(＝0)，导出导出量SC/SB。
在此，利用图3以及图4对上述的两个导出量进行说明。
图3是在将测距装置1的周围光量作为参数时，示出到目标物90的距离L与导出量SA/SB的关系的图表。在此，τR＝18ns、τF＝8ns、T0＝22.2ns、t1＝14.2ns、t2＝48.3ns、i＝0.715×I。图3所示的粗实线、虚线、一点划线、双点划线以及细实线分别表示，周围光量为0、1000lx、3000lx、5000lx以及10000lx的情况下的距离L与导出量SA/SB的关系。并且，在图3中，对于将探测光假定为矩形的脉冲光的情况下的距离L与导出量SA/SB的关系，也由点划线来表示。如图3所示，不论哪种周围光量的情况，到目标物90的距离L越大，则导出量SA/SB就越大。并且，由于从发光部10射出的探测光的发光强度在发光期间内随时间变化，因此如图3所示，导出量SA/SB的增减相对于距离L的变化为非线性关系。
图4是在将测距装置1的周围光量作为参数时，示出到目标物90的距离L与导出量SC/SB的关系的图表。图4所示的粗实线、虚线、一点划线、双点划线以及细实线分别表示，周围光量为0、1000lx、3000lx、5000lx以及10000lx的情况下的距离L与导出量SC/SB的关系。并且，在图4中，将探测光假定为矩形的脉冲光的情况下的距离L与导出量SC/SB的关系也由点划线表示。如图4所示，不论哪种周围光量的情况，到目标物90的距离L越小，则导出量SC/SB就越大。并且，由于从发光部10射出的探测光的发光强度在发光期间内随时间变化，因此如图4所示，导出量SC/SB的增加相对于距离L的变化为非线性关系。
如图3所示，在采用导出量SA/SB的情况下，相距受光元件21的距离越近，则目标物90的距离位置发生变化时的导出量SA/SB的值的变化量就相对变小。因此，在从受光元件21获得蓄积量SA以及蓄积量SB时，干扰成分被叠加，在蓄积量SA以及蓄积量SB的值发生变动时，相距受光元件21越近的位置上的目标物90，则距离运算结果产生大的误差。因此，在采用导出量SA/SB的情况下，适合于对到位于远的位置上的目标物90的距离L进行测量。
并且，如图4所示，在利用导出量SC/SB的情况下，目标物90位于与受光元件21的距离越远的位置，则目标物90的位置发生了变化时的导出量SC/SB的变化量就相对减小。因此，在利用导出量SC/SB的情况下，适合于对到位于近的位置上的目标物90的距离L进行测量。
即，在本实施方式中，在将对于探测光的曝光期间分别设定为TA+t1～TA+t2、TB+t1～TB+t2以及TC+t1～TC+t2的情况下，以TA>TB>TC的关系成立的方式来设定TA、TB以及TC。并且，检测蓄积量SA、SB以及SC，算出导出量SA/SB以及导出量SC/SB。在此，对于到位于远的位置上的目标物90的距离L，可以采用从导出量SA/SB导出的距离数据，对于到位于近的位置上的目标物90的距离L，可以采用从导出量SC/SB导出的距离数据，这样，不论在距离范围中的哪个位置上，都能够获得高精确度的距离图像。关于利用导出量SA/SB或导出量SC/SB的距离的边界值没有特殊的限定，例如可以将成为SA/SB＝SC/SB的距离作为边界值。通过这样设定边界值，从而能够选择运算误差小的导出量，来用作距离运算中所使用的导出量。
并且，上述TA、TB以及TC的值、以及规定的曝光时间(t2-t1)，是按照测距装置1所要求的测量距离范围来决定的。即，以在该测量距离范围内的目标物90所产生的第一脉冲光、第二脉冲光以及第三脉冲光的各反射光中的至少一部分，能够由受光元件21来检测的方式，来决定上述TA、TB以及TC的值、以及规定的曝光时间(t2-t1)。
以上虽然对本实施方式的测距原理进行了说明，而实际上，在受光元件21的传感器所检测出的反射光中叠加了周围光，这将成为造成距离运算时的误差的原因。因此，为了进一步提高距离运算的精确度，对抑制距离运算中的周围光的影响的处理进行说明。
关于抑制周围光的影响的处理，首先采用由各个传感器检测的蓄积量SA、SB以及SC，来算出导出量SA/SB和导出量SC/SB。接着，对两个导出量进行比较，在两者的差为预先规定的范围内的情况下，根据导出量SA/SB和导出量SC/SB的值来估计周围光量。关于该估计方法将利用图5进行说明。
图5示出了图3与图4重叠后的状态，图3是在将测距装置1的周围光量作为参数时，示出距离L和导出量SA/SB的关系的图表，图4是示出距离L和导出量SC/SB的关系的图表。对于特定的周围光量，两个导出量的图表交叉于某一点。该交点上的导出量的值按照周围光量的大小发生变化，而交点上的距离L则与周围光量无关，不发生变化。即，不论周围光量的状况如何，关于从位于该交点上的距离L的目标物90的反射光而产生的蓄积量SA、SB以及SC，导出量SA/SB和导出量SC/SB成为相同的值。例如，在图5所示的例子中，在距离L为1.8m的情况下，两个导出量成为相同的值。
因此，只要导出量SA/SB和导出量SC/SB的差在预先规定的范围内，就可以不必进行距离运算处理，而立即导出到目标物90的距离L。在此，导出量SA/SB和导出量SC/SB的差的判断基准不是“0”，而是“在预先规定的范围内”。这是因为在各个蓄积量中重叠有干扰成分，导出量SA/SB和导出量SC/SB完全一致是非常少见的，因此在留有一定的公差的情况下判断上述两个导出量为相同的值是比较现实的。
为了估计周围光，例如针对各种周围光量，通过预先计算图5的图表的交点中的导出量SA/SB或导出量SC/SB与周围光量的对照表(查询表)来求出，并事先记录到CPU50的存储部53内。并且，在导出量SA/SB与导出量SC/SB的差在预先规定的范围内的情况下，能够参照该对照表来估计周围光量。据此，测距装置1可以不必另外测量周围光量，就能够估计周围光量。
[1-3.工作]
接着，根据上述的原理，对使本实施方式所涉及的测距装置1工作，并计测到目标物90的距离顺序，利用图6来进行说明。
图6是示出本实施方式所涉及的测距装置1的工作顺序的流程图。
首先，对发光部10的工作顺序进行说明。定时产生电路60接受来自CPU50的图像生成部52的指令，将图2所示的触发信号输出到驱动器12(S1)。接受了触发信号的驱动器12向发光元件11输入使脉冲光射出的信号。从驱动器12接受了信号的发光元件11断续地依次射出由图2所示的第一脉冲光P1、第二脉冲光P2以及第三脉冲光P3构成的探测光(S2)。
接着，对受光部20等的工作顺序进行说明。接受了来自CPU50的图像生成部52的指令的定时产生电路60，与驱动器12输出触发信号的定时同步地，将触发信号输出到受光元件驱动电路23(S3)。并且，在此的与“输出触发信号的定时同步”不仅是指“与输出触发信号的定时同时”的情况，而且还包括“相对于输出触发信号的定时而预先决定的时间差”的情况。
接受了触发信号的受光元件驱动电路23，在触发信号被导通的状态下，使受光元件21的快门22以规定的曝光时间开放，从而成为受光元件21的各个传感器能够检测光的状态。受光元件21的各个传感器检测包含有上述各个脉冲光照射目标物90而产生的反射光的光，并转换为电信号，在快门22处于开放状态下对该电信号进行蓄积。并且，受光元件21的各个传感器检测分别与第一脉冲光P1、第二脉冲光P2以及第三脉冲光P3对应的蓄积量SA、SB以及SC(S4)。
在受光元件21的各个传感器蓄积的模拟信号，即蓄积量SA、SB以及SC被输入到AFE30。在AFE30被进行了噪声除去等处理的模拟信号的蓄积量SA、SB以及SC，通过A/D转换部40被转换为数字信号。与上述第一脉冲光P1、第二脉冲光P2以及第三脉冲光P3对应的蓄积量，通过A/D转换部40被转换为数字信号的蓄积量SA、SB以及SC被输入到CPU50的运算部51。
在此，在测距装置1的周围光量没有被判明的情况下(S5的“否”)，运算部51求出与受光元件21的各个传感器对应的像素的导出量SA/SB与导出量SC/SB的差，搜索成为预先规定的范围内的值的像素。求出导出量SA/SB与导出量SC/SB的差，在找到成为预先规定的范围内的值的像素的情况下，运算部51对与该像素对应的导出量SA/SB或导出量SC/SB的值、与被记录在存储部53内的示出导出量和周围光量的关系的对照表中的导出量进行比较，并求出与该导出量相对应的周围光量(S6)。在求出上述的周围光量的步骤之前，周围光量被判明了的情况下(S5的“是”)，运算部51不进行求出上述的周围光量的运算，而是进行以下的运算。
接着，运算部51将从A/D转换部40输入的蓄积量SA、SB以及SC中除去了周围光成分的蓄积量，作为新的导出量SA、SB以及SC(S7)。并且，运算部51根据这些新的导出量SA、SB以及SC，来导出导出量SA/SB以及导出量SC/SB(S8)。并且，运算部51在导出量SA/SB为导出量SC/SB以上的情况下(S9的“是”)，利用导出量SA/SB来求出距离L(S11)，在导出量SA/SB小于导出量SC/SB的情况下(S9的“否”)，利用导出量SC/SB来求出距离L(S10)。
在通过运算部51求出各个像素中的测量距离的情况下，示出这些测量距离值的信号被输入到图像生成部52。图像生成部52接受该信号，生成距离图像(S12)。在此，距离图像是指，按照距离来改变颜色、特定的色彩浓淡，来显示距离信息的图像。
[1-4.效果等]
如以上所述，本实施方式所涉及的测距装置1具备：作为光源的发光元件11，在规定的时间内射出具有相同的脉冲波形的第一脉冲光、第二脉冲光以及第三脉冲光；受光元件21，在该受光元件21中，多个传感器排列成阵列状，并与发光元件11同步地，检测从发光元件11射出的各个脉冲光照射目标物90而产生的反射光，并转换为电信号，并在规定的曝光时间(t2-t1)内进行蓄积；以及运算部51，利用第一蓄积量SA、第二蓄积量SB、以及第三蓄积量SC，导出到所述目标物90的距离L，第一蓄积量SA是由从第一时刻开始在曝光时间(t2-t1)内检测到包含有第一脉冲光照射目标物90而产生的反射光的光的传感器输出的，第二蓄积量SB是由从第二时刻开始在曝光时间(t2-t1)内检测到包含有第二脉冲光照射目标物90而产生的反射光的光的传感器输出的，第三蓄积量SC是由从第三时刻开始在曝光时间(t2-t1)内检测到包含有第三脉冲光照射目标物90而产生的反射光的光的传感器输出的。并且，运算部51导出第一导出量以及第二导出量，并根据与传感器分别对应的第一导出量以及第二导出量，来导出与传感器的每一个对应的距离L，所述第一导出量是利用第一蓄积量SA以及第二蓄积量SB而被导出的，所述第二导出量是利用第三蓄积量SC以及第二蓄积量SB而被导出的。并且，从第一脉冲光的开始射出时刻到第一时刻的延迟时间(TA+t1)，比从第二脉冲光的开始射出时刻到第二时刻的延迟时间(TB+t1)大，从第二脉冲光的开始射出时刻到第二时刻的延迟时间(TB+t1)，比第三脉冲光的开始射出时刻到第三时刻的延迟时间(TC+t1)大。并且，在此的上述延迟时间可以取正或负的值，在值为正的情况下，表示曝光是在第一至第三脉冲光的开始射出时刻之后开始的，在值为负的情况下，表示曝光是在第一至第三的脉冲光的开始射出时刻之前开始的。
据此，在本实施方式所涉及的测距装置1中，在目标物90位于比较远的位置的情况下，利用第一导出量来进行测距，在目标物90位于比较近的位置的情况下，利用第二导出量来进行测距，据此能够使距离运算误差减小。
并且，在本实施方式所涉及的测距装置1中，运算部51还进行如下工作，即在与同一传感器对应的第一导出量和第二导出量的差在预先规定的范围内的情况下，根据第一导出量或第二导出量来求周围光量，并根据该周围光量、以及第一导出量或第二导出量，来导出距离L。
据此，在本实施方式所涉及的测距装置1中，由于无需另外测量周围光量，就能够求出周围光量，因此能够抑制因周围光量造成的测距误差。
并且，本实施方式所涉及的测距装置1还具备存储部53，在该存储部53中将周围光量、与第一导出量或第二导出量的关系作为对照表来记录，运算部51根据该对照表来求周围光量。
据此，在本实施方式所涉及的测距装置1中，通过利用存储部53中记录的对照表，能够求出周围光量，因此无需另外进行周围光量等的测量或算出，这样能够迅速且简单地求出周围光量。
(实施方式2)
以下利用图7以及图8对实施方式2所涉及的测距装置进行说明。
在上述实施方式1所涉及的测距装置1中，曝光期间是从Tu+t1到Tu+t2。在决定该曝光期间的参数中，决定使触发信号成为ON状态的定时的Tu，是能够由操作测距装置1的操作者任意地设定为所希望的值的。但是，实质的曝光时间(t2-t1)不能被设定为所希望的值，其受到受光元件在制造上的不均一、以及与设计者的意图无关地依存于受光元件的容量成分或抵抗成分等每个受光元件所固有的数值的影响。因此，在测距装置1中，为了提高测距的精度，需要按照每个测距装置1来调查曝光时间，并进行标定。并且，在长期间使用测距装置1的情况下，由于受光元件内的晶体管的阈值变动等原因，曝光时间就会随之发生变化。因此，为了抑制测距装置1的精度中的随时间变化的问题，从而需要定期地对测距装置1的实质的曝光时间进行调查，并进行标定。
因此，在本实施方式中，作为对目标物进行距离运算的前准备，对能够进行曝光时间的调查的测距装置进行说明。
[2-1.构成]
本实施方式所涉及的测距装置的主要构成由于与图1采用同样的方框图，故此省略说明。在本实施方式中，运算部51所进行的处理与上述实施方式1不同。对于该处理将在以后与本实施方式的工作一起进行详细说明。
[2-2.测距原理]
本实施方式所涉及的测距装置的测距原理除了对上述曝光时间进行调查之处以外，与上述实施方式1所涉及的测距装置1相同，因此，以下对曝光时间的调查进行说明。
图7是针对横轴为导出量SA/SB、纵轴为到目标物90的距离L，横轴为导出量SC/SB、纵轴为到目标物90的距离L的曲线图，以多个曝光时间(t2-t1)的情况来进行计算，并进行重合表示的图。在此，设定τR＝18ns、τF＝8ns、T0＝22.2ns、i＝0.715×I。在图7中，对t1＝6.7ns、t2＝52.6ns，即曝光时间为45.9ns的情况的曲线图以虚线来表示，对t1＝14.2ns、t2＝48.3ns，即曝光时间为34.1ns的情况的曲线图以粗实线来表示。并且，对于曝光时间为45.9ns、t1为14.2ns的情况下的曲线图以细实线来表示。另外，图7所示的各导出量为周围光是零的状态下所取的值。
如图7所示，某一曝光时间中的导出量SA/SB以及导出量SC/SB的曲线图在某一点交叉。该交点上的导出量的值按照曝光时间(t2-t1)的长度来变化，不依存于t1以及t2的值本身。此时，在图7中也能够理解为，虚线与细实线的曲线图的交点的横轴的值相等。因此，在对曝光时间进行调查时，首先，针对多个曝光时间，将图7的导出量SA/SB以及导出量SC/SB的曲线图的交点上的导出量SA/SB或导出量SC/SB与曝光时间的对照表(查询表)预先记录到CPU50的存储部53内。并且，在导出量SA/SB与导出量SC/SB的差在预先规定的范围内的情况下，参照对照表来求出与导出量对应的曝光时间。在此，导出量SA/SB与导出量SC/SB的差不是“为零”，而是将“在预先规定的范围内”作为判断基准。这是因为，各个蓄积量中被重叠有干扰成分，导出量SA/SB与导出量SC/SB完全一致是非常罕见的，因此在现实中，事先留出一定的允许范围，只要在一定的允许范围内就能够判断上述两个导出量为相同的值。在测量空间内的不同的距离上事先配置多个目标物90，则测量者能够检测到多个在范围内的导出量SA/SB以及导出量SC/SB，这样，能够执行多次曝光时间的判断。并且，通过采用这些判断结果的平均值，则能够以更高的精确度来求曝光时间的值。
并且，为了求出曝光时间，在导出导出量SA/SB以及导出量SC/SB时，为了防止受到周围光的影响，也可以在没有周围光的环境中导出两个导出量。
通过以上所述的原理，在求出曝光时间之时，根据求出的曝光时间，也可以与上述实施方式1同样地执行距离图像生成处理。具体而言，运算部51针对t1使用暂定值或定标前的值，根据通过上述原理求出的曝光时间(t2-t1)的值和t1来求出t2，将t1以及t2还有其他的参数代入到上述式(3)～式(6)，算出蓄积量以及导出量与飞行时间的关系，并根据通过被检测出的蓄积量而导出的导出量、以及上述被算出的导出量与飞行时间的关系，来导出到目标物90的距离L。在这种情况下，对于t1以及t2的绝对值，由于没有使用正确的值，因此生成的距离图像是缺乏到目标物的绝对距离的正确性的图像，对于距离图像内的目标物之间的相对距离，几乎能够测量正确的距离。这也能够从图7所示的细实线的曲线几乎与虚线的曲线在纵轴方向上被平行移动后的曲线相等这一状况中得知。
[2-3.工作]
接着，根据上述的原理，利用图8对使本实施方式所涉及的测距装置工作，并进行曝光时间(t2-t1)的调查的顺序进行说明。
图8是示出在本实施方式所涉及的测距装置中，对曝光时间进行调查的工作顺序的流程图。
首先，在本实施方式所涉及的测距装置的测量空间内的不同的距离上配置多个目标物90，在周围光为零的状态下，与上述实施方式1同样，在运算部51求出与受光元件21的各个传感器对应的像素的导出量SA/SB以及导出量SC/SB(S21)。
接着，运算部51取得与受光元件21的各个传感器对应的像素的导出量SA/SB和导出量SC/SB的差，搜索成为预先规定的范围内的值(S22)。运算部51搜索该差为预先规定的范围内(该差的绝对值为预先规定的值Δ以下)的值的像素，对与该像素对应的导出量SA/SB或导出量SC/SB的值、与存储部53内所记录的示出曝光时间和导出量的关系的对照表中的导出量进行比较，求出与该导出量对应的曝光时间(S23)。运算部51将求出的曝光时间记录到存储部53(S24)，以便在以后的测距运算中使用。以后的测距运算的工作与上述利用图6等进行的说明一致。
[2-4.效果等]
如以上所述，在本实施方式所涉及的测距装置中，在从同一传感器输出的第一导出量与第二导出量的差在预先规定的范围内的情况下，运算部51根据第一导出量或第二导出量来求曝光时间，并根据该曝光时间以及第一导出量或第二导出量，来导出距离。
据此，在本实施方式所涉及的测距装置中，由于能够求出实际的曝光时间，从而能够正确且简单地进行测距装置的定标。在此，在以往的测距装置中，要想决定曝光时间，测量者需要将目标物配置到测量空间内的预定距离位置中能够正确知道的位置，并确认该位置被映现在受光元件的哪个像素，在进行了该工作的基础上进行测距，直到该测距结果与实际的距离的值相等为止，一边改变在距离运算中所使用的参数，一边反复进行测距。然而，在本实施方式中，在对曝光时间进行调查时，无需准备能够正确地知道预定距离位置的目标物，测量者只需将目标物90配置到测距装置的测量空间内的各个距离上即可。因此，目标物90可以采用具有复杂的形状的物体。并且，由于无需确认被映现到了受光元件的哪个像素，以及利用哪个像素来进行决定曝光时间的判断工作，也可以通过测距装置取得导出量SA/SB与导出量SC/SB的差，并搜索成为预先规定的范围内的值的像素来替代。因此，能够以简单的工作来进行曝光时间的调查。因此，通过本实施方式的测距装置，能够按照每个测距装置容易地进行定期的曝光时间的调查。
并且，在本实施方式所涉及的测距装置中，还具备记录有对照表的存储部53，该对照表示出了曝光时间与第一导出量或第二导出量的关系，运算部51根据该对照表来求曝光时间。
据此，在本实施方式所涉及的测距装置中，能够采用被记录在存储部53中的对照表，来求曝光时间，因此能够迅速且简单的进行定标。
(变形例等)
如以上所述，作为本发明中的技术示例，对实施方式进行了说明。因此提供了附图以及详细的说明。
因此，在附图以及详细说明中所记载的构成要素之中，除了为了解决课题所必需的构成要素之外，为了对上述技术举例说明，也包含了对于课题的解决而非必需的构成要素。因此，不能因为这些非必需的构成要素被记载在附图或详细说明中，就认定这些非必需的构成要素是必需的。
并且，上述的实施方式是对本发明中的技术进行举例说明，在权利要求书或其他的等同范围内，能够进行各种变更、替换、添加、省略等。
并且，对上述的实施方式中的任意的构成要素进行组合来实现的其他的实施方式、以及对上述实施方式在不脱离本发明的主旨的范围内施行本领域技术人员所能够想到的各种变形而得到的变形例、还有内置了本发明的测距摄像装置的各种设备均包含在本发明内。
并且，本发明不仅能够作为具备上述的特征性构成的测距装置来实现，而且能够作为该测距装置的测距方法来实现。
即，本发明所涉及的测距装置的测距方法包括如下的步骤，在规定的时间内，从光源射出具有相同的脉冲波形的第一脉冲光、第二脉冲光以及第三脉冲光；与所述光源同步地，由被排列成阵列状的多个传感器，检测从所述光源射出的各个脉冲光照射目标物而产生的反射光，并转换为电信号，并在规定的曝光时间内进行蓄积；利用第一蓄积量、第二蓄积量、以及第三蓄积量，导出到所述目标物的距离，所述第一蓄积量是由从第一时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第一脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第二蓄积量是由从第二时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第二脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第三蓄积量是由从第三时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第三脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的；导出第一导出量以及第二导出量，并根据与所述传感器分别对应的所述第一导出量以及所述第二导出量，来导出与所述传感器的每一个对应的所述距离，所述第一导出量是利用所述第一蓄积量以及所述第二蓄积量而被导出的，所述第二导出量是利用所述第三蓄积量以及所述第二蓄积量而被导出的，从所述第一脉冲光的开始射出时刻到所述第一时刻为止的延迟时间，比从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间大，从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间，比从所述第三脉冲光的开始射出时刻到所述第三时刻为止的延迟时间大。
据此，在目标物位于比较的远的位置的情况下，能够利用第一导出量来测距，在目标物位于比较的近的位置的情况下，能够利用第二导出量来测距，这样能够减小距离运算误差。
并且，在上述实施方式中，作为导出量虽然采用了SA/SB以及SC/SB，不过，导出量并非受此所限。导出量只要能够根据SA(SC)以及SB来抵消式(3)～式(6)所示的Q即可。例如，作为导出量也可以采用SB/SA以及SB/SC。
并且，在上述实施方式中，以与第一脉冲光、第二脉冲光、第三脉冲光对应的曝光时间全部相同为例进行了说明，不过，各个曝光时间也可以不同。
并且，在上述实施方式中，为了求出周围光量或曝光时间，以利用被记录在存储部53的对照表为例进行了说明，用于求出周围光量等的构成并非受此所限。例如也可以是，在存储部53中记录与导出量对应的周围光量等的函数，并利用该函数来求出周围光量等。
工业实用性
本发明能够适用于采用测距装置或测距方法的设备。具体而言，在数字静态相机、摄像机、具有相机功能的便携式电话、智能手机等中均能够适用本发明。
符号说明
1 测距装置
10 发光部
11 发光元件(光源)
12 驱动器
20 受光部
21 受光元件
22 快门
23 受光元件驱动电路
30 模拟信号处理部(AFE)
40 A/D转换部
50 中央处理装置(CPU)
51 运算部
52 图像生成部
53 存储部
60 定时产生电路
90 目标物

Claims (6)

1.一种测距装置，
该测距装置包括：
光源，在规定的时间内，射出具有相同的脉冲波形的第一脉冲光、第二脉冲光以及第三脉冲光；
受光元件，在该受光元件中，多个传感器排列成阵列状，所述多个传感器与所述光源同步地，检测从所述光源射出的各个脉冲光照射目标物而产生的反射光，并转换为电信号，并在规定的曝光时间内进行蓄积；以及
运算部，利用第一蓄积量、第二蓄积量、以及第三蓄积量，导出到所述目标物的距离，所述第一蓄积量是由从第一时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第一脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第二蓄积量是由从第二时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第二脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第三蓄积量是由从第三时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第三脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，
所述运算部导出第一导出量以及第二导出量，所述第一导出量是与同一所述传感器对应的所述第一蓄积量相对于所述第二蓄积量的比，随着所述距离的增大而增大，所述第二导出量是与同一所述传感器对应的所述第三蓄积量相对于所述第二蓄积量的比，随着所述距离的减小而增大，
所述运算部在与同一所述传感器对应的所述第一导出量与所述第二导出量之差在预先规定的范围内的情况下，根据所述第一导出量或所述第二导出量来求出所述规定的曝光时间，
所述运算部在所述第一导出量比所述第二导出量大的情况下，基于所述规定的曝光时间和所述第一导出量来导出所述距离，
所述运算部在所述第一导出量比所述第二导出量小的情况下，基于所述规定的曝光时间和所述第二导出量来导出所述距离，
从所述第一脉冲光的开始射出时刻到所述第一时刻为止的延迟时间，比从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间大，
从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间，比从所述第三脉冲光的开始射出时刻到所述第三时刻为止的延迟时间大。
2.如权利要求1所述的测距装置，
所述运算部在与同一所述传感器对应的所述第一导出量和所述第二导出量的差在预先规定的范围内的情况下，根据所述第一导出量或所述第二导出量来求出周围光量，并将所述第一蓄积量、所述第二蓄积量以及所述第三蓄积量替换为分别从各自减去所述周围光量的成分而得到的值，从而导出所述第一导出量及所述第二导出量。
3.如权利要求1所述的测距装置，
所述测距装置具备存储部，在该存储部中将所述规定的曝光时间、与所述第一导出量或所述第二导出量的关系作为对照表来记录，
所述运算部根据所述对照表，求出所述规定的曝光时间。
4.如权利要求2所述的测距装置，
所述测距装置具备存储部，在该存储部中将所述周围光量、与所述第一导出量或所述第二导出量的关系作为对照表来记录，
所述运算部根据所述对照表，求出所述周围光量。
5.如权利要求1或2所述的测距装置，
所述光源的发光强度在发光期间内随时间变化，所述第一导出量以及所述第二导出量的增减相对于所述距离的变化为非线性关系。
6.一种测距方法，
在该测距方法中包括如下步骤：
在规定的时间内，从光源射出具有相同的脉冲波形的第一脉冲光、第二脉冲光以及第三脉冲光；
与所述光源同步地，由被排列成阵列状的多个传感器，检测从所述光源射出的各个脉冲光照射目标物而产生的反射光，并转换为电信号，并在规定的曝光时间内进行蓄积；以及
利用第一蓄积量、第二蓄积量、以及第三蓄积量，导出到所述目标物的距离，所述第一蓄积量是由从第一时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第一脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第二蓄积量是由从第二时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第二脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，所述第三蓄积量是由从第三时刻开始在所述规定的曝光时间内检测到包含有所述第三脉冲光照射所述目标物而产生的反射光的光的所述传感器输出的，
在导出所述距离的步骤中，
导出第一导出量以及第二导出量，所述第一导出量是与同一所述传感器对应的所述第一蓄积量相对于所述第二蓄积量的比，随着所述距离的增大而增大，所述第二导出量是与同一所述传感器对应的所述第三蓄积量相对于所述第二蓄积量的比，随着所述距离的减小而增大，
在与同一所述传感器对应的所述第一导出量与所述第二导出量之差在预先规定的范围内的情况下，根据所述第一导出量或所述第二导出量来求出所述规定的曝光时间，
在所述第一导出量比所述第二导出量大的情况下，基于所述规定的曝光时间和所述第一导出量来导出所述距离，
在所述第一导出量比所述第二导出量小的情况下，基于所述规定的曝光时间和所述第二导出量来导出所述距离，
从所述第一脉冲光的开始射出时刻到所述第一时刻为止的延迟时间，比从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间大，
从所述第二脉冲光的开始射出时刻到所述第二时刻为止的延迟时间，比从所述第三脉冲光的开始射出时刻到所述第三时刻为止的延迟时间大。
CN201480024372.6A 2014-02-28 2014-11-13 测距装置以及测距方法 Expired - Fee Related CN105164550B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-038973 2014-02-28
JP2014038973 2014-02-28
PCT/JP2014/005707 WO2015128915A1 (ja) 2014-02-28 2014-11-13 測距装置及び測距方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105164550A CN105164550A (zh) 2015-12-16
CN105164550B true CN105164550B (zh) 2018-10-12

Family

ID=54008289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480024372.6A Expired - Fee Related CN105164550B (zh) 2014-02-28 2014-11-13 测距装置以及测距方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9927516B2 (zh)
EP (1) EP3112901A4 (zh)
JP (1) JP6304567B2 (zh)
CN (1) CN105164550B (zh)
WO (1) WO2015128915A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3185037B1 (en) * 2015-12-23 2020-07-08 STMicroelectronics (Research & Development) Limited Depth imaging system
JPWO2017130996A1 (ja) * 2016-01-29 2018-06-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 距離測定装置
JP2017150893A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 ソニー株式会社 測距モジュール、測距システム、および、測距モジュールの制御方法
US10762651B2 (en) * 2016-09-30 2020-09-01 Magic Leap, Inc. Real time calibration for time-of-flight depth measurement
CN108209867B (zh) * 2016-12-15 2022-03-18 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
US11212512B2 (en) * 2017-12-28 2021-12-28 Nlight, Inc. System and method of imaging using multiple illumination pulses
WO2020049906A1 (ja) * 2018-09-03 2020-03-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 距離測定装置
CA3127579C (en) * 2019-02-18 2023-08-01 Hitachi, Ltd. Shape measuring system and shape measuring method
JP7149505B2 (ja) * 2019-03-27 2022-10-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 測距方法、測距装置、及び、プログラム
JP7235638B2 (ja) * 2019-10-04 2023-03-08 株式会社日立エルジーデータストレージ 測距装置および測距システム
CN114846355A (zh) * 2020-01-17 2022-08-02 松下知识产权经营株式会社 测距装置
TWM621936U (zh) * 2020-12-04 2022-01-01 神盾股份有限公司 飛時測距裝置
CN112590706A (zh) * 2020-12-18 2021-04-02 上海傲硕信息科技有限公司 无感人脸识别车门解锁系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4305011A1 (de) * 1993-02-18 1994-08-25 Deutsche Aerospace Pulslaufzeit-Meßverfahren
EP2375265A1 (en) * 2008-12-25 2011-10-12 Topcon Corporation Distance measurement device and distance measurement method

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001337166A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Minolta Co Ltd ３次元入力方法および３次元入力装置
US7212278B2 (en) * 2001-08-06 2007-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for recording a three-dimensional distance-measuring image
JP4235729B2 (ja) 2003-02-03 2009-03-11 国立大学法人静岡大学 距離画像センサ
US7417718B2 (en) 2005-10-28 2008-08-26 Sharp Kabushiki Kaisha Optical distance measuring apparatus
JP2007121116A (ja) 2005-10-28 2007-05-17 Sharp Corp 光学式測距装置
KR100957084B1 (ko) 2006-10-18 2010-05-13 파나소닉 전공 주식회사 공간 정보 검출 장치
JP4971744B2 (ja) 2006-10-18 2012-07-11 パナソニック株式会社 強度変調光を用いた空間情報検出装置
KR101367281B1 (ko) * 2007-11-13 2014-02-25 삼성전자주식회사 깊이 영상 생성 방법 및 장치
EP2260325B1 (en) * 2008-02-29 2015-08-05 Leddartech Inc. Light-integrating rangefinding device and method
JP5760167B2 (ja) 2009-07-17 2015-08-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 空間情報検出装置
JP5675468B2 (ja) 2011-03-31 2015-02-25 本田技研工業株式会社 測距システム
JP5675469B2 (ja) * 2011-03-31 2015-02-25 本田技研工業株式会社 測距システム
JP5576851B2 (ja) * 2011-12-27 2014-08-20 本田技研工業株式会社 測距システム及び測距方法
JP6384762B2 (ja) * 2013-01-31 2018-09-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 測距方法および測距システム
US9874629B2 (en) * 2013-12-23 2018-01-23 Oulun Yliopisto Distance measurement device, receiver thereof and method of distance measurement
US9880266B2 (en) * 2015-07-31 2018-01-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Measurement system incorporating ambient light component nullification

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4305011A1 (de) * 1993-02-18 1994-08-25 Deutsche Aerospace Pulslaufzeit-Meßverfahren
EP2375265A1 (en) * 2008-12-25 2011-10-12 Topcon Corporation Distance measurement device and distance measurement method
CN102265178A (zh) * 2008-12-25 2011-11-30 株式会社拓普康 距离测定装置及距离测定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6304567B2 (ja) 2018-04-04
US9927516B2 (en) 2018-03-27
US20160047905A1 (en) 2016-02-18
CN105164550A (zh) 2015-12-16
EP3112901A1 (en) 2017-01-04
JPWO2015128915A1 (ja) 2017-03-30
EP3112901A4 (en) 2017-03-01
WO2015128915A1 (ja) 2015-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105164550B (zh) 测距装置以及测距方法
JP6910010B2 (ja) 距離測定装置
KR100770805B1 (ko) 3차원 거리측정 이미지를 기록하기 위한 방법 및 장치
WO2020019966A1 (zh) 一种检测方法及装置、一种计算设备及存储介质
CN105723238B (zh) 概率飞行时间成像
JP6756747B2 (ja) ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔセンサを使用して露出推定を実行するための方法および装置
JP6676866B2 (ja) 測距撮像装置及び固体撮像素子
KR101180027B1 (ko) 광센서 및 이를 이용한 감지 방법
CN105204269B (zh) 一种激光辅助对焦方法及拍摄装置
CN111308449B (zh) 飞行时间深度成像系统的内置校准
CN105227835B (zh) 一种辅助聚焦方法和装置
JP6272890B2 (ja) 距離値および距離イメージを測定するための装置および方法
JP2008032427A (ja) 距離画像作成方法及び距離画像センサ、及び撮影装置
CN108541305A (zh) 车辆用图像获取装置和包括该装置的车辆
CN111398975B (zh) 主动传感器、物体识别系统、车辆、车辆用灯具
TWI526706B (zh) 影像系統
JP2020052001A (ja) 奥行取得装置、奥行取得方法およびプログラム
JP2020051991A (ja) 奥行取得装置、奥行取得方法およびプログラム
CN106713733B (zh) 一种记录物体运动信息的装置及方法
US11961257B2 (en) Built-in calibration of time-of-flight depth imaging systems
JP4289382B2 (ja) 監視装置および撮像装置。
WO2021035697A1 (zh) 时间编码解调处理电路及方法
CN115524714A (zh) iTOF深度测量系统及深度测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181012

Termination date: 20211113