CN109959942B - 距离测量设备、识别设备和距离测量方法 - Google Patents

Abstract

在距离测量设备中，照射单元使用包括第一发光图案和第二发光图案的图案光来照射测量区域。第二发光图案具有比第一发光图案的强度低的相对低的强度。光接收传感器针对每个像素接收基于目标对象对图案光的反射的返回光分量。测量控制器确定由相应像素接收到的每个返回光分量的强度是否满足测量条件，并且在确定由光接收传感器的至少一个像素接收到的返回光分量的强度满足测量条件时，获得所述至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息。

Description

距离测量设备、识别设备和距离测量方法

技术领域

本公开内容涉及距离测量设备，该距离测量设备被配置成：

(1)检测飞行时间(TOF)，在该飞行时间(TOF)期间从光源照射的光传播到目标对象并且在被目标对象反射之后回到距离测量设备

(2)测量距离，即目标对象相对于距离测量设备的距离

背景技术

存在测量飞行时间(TOF)的已知距离测量方法，在该飞行时间(TOF)期间从光源照射的光传播到目标对象并且在被目标对象反射之后回到例如光接收装置。然后，距离测量方法基于所测量的TOF来测量目标对象相对于光接收装置的距离。

将被称为TOF方法的这样的距离测量方法包括脉冲测量TOF方法，该脉冲测量TOF方法直接测量TOF，在该TOF期间从光源照射的光脉冲传播到目标对象并且在被目标对象反射之后回到例如光接收装置。

这样的TOF方法还包括相位差测量TOF方法，该相位差测量TOF方法测量照射到目标对象的连续照明光与从目标对象反射的返回光之间的相位差，该连续照明光的强度由高频信号调制。

相位差测量TOF方法需要返回光的高S/N比率以实现高精度距离测量，这是因为相位差的时间分辨率依赖于返回光的S/N比率。在脉冲测量TOF方法中，光接收装置的饱和可能使得难以识别反射的光脉冲的峰值，导致较低精度的距离测量。在脉冲测量TOF方法中，反射脉冲的S/N比率的不足可能使得难以精确地测量目标对象的距离。

例如，这样的TOF方法通常由车载装置使用。如果车载装置在室外使用TOF方法，则存在许多情况，在所述许多情况中的每一种情况下，由于强干扰光导致照射光相对弱，使得返回光的S/N比率可能不足。另外，假设车载装置在以下情况下使用TOF方法：在该情况下，存在具有显著不同的光反射率和/或相对于其中安装有车载装置的本车辆具有不同距离的多个对象。

在这样的情况下，TOF方法可能不能精确地测量多个对象中的至少一个对象相对于本车辆的距离，这是因为：

(1)反射光或脉冲可能太弱而导致反射光或脉冲的S/N比率变得不足以精确测量多个对象中的至少一个对象的距离，或者

(2)反射光或脉冲可能太强而使光接收装置变得饱和，导致难以精确测量多个对象中的至少一个对象的距离

日本专利申请公报第2016-166814号公开了将光图案照射到目标对象上的光学测量装置。光图案包括光照射部分以及填充各光照射部分之间的相应空间的光非照射部分，其中，来自光源的单一类型的光被集中在光照射部分中的每一个中。然后，光学测量装置接收基于光图案的光照射部分从目标对象的反射的返回光。也就是说，光学测量装置基于光照射部分从目标对象的反射来获得关于目标对象的距离信息项。

这使得可以基于关于目标对象的距离信息来测量目标相对于光学测量装置的距离。

发明内容

在公布的专利文献中公开的光学测量装置将光集中到光照射部分中的每一个，从而在具有返回光的较高S/N比率的情况下测量目标对象的距离。

然而，本申请的发明人已经检查了光学测量装置，并且作为检查的结果，已经在光学测量装置中发现了以下问题。

例如，光学测量装置不能从光非照射部分中的每一个获得关于目标对象的距离信息项，导致距离图像的分辨率较低，所述距离图像表示距离信息项的二维分布。

另外，因为光学测量装置仅使用单一类型的光获得距离信息项，所以可能难以将具有适合各种目标对象中的每一个的强度的光照射到光学测量装置，所述各种目标对象具有不同光反射率和/或相对于光学测量装置具有不同距离。这可能导致来自特定目标对象中的每一个的返回光的S/N比率不足或者光接收装置的饱和，使得难以精确地测量每个特定目标对象的距离。

鉴于上面阐述的状况，本公开内容的第一方面寻求提供均能够解决上面阐述的问题中的至少一个问题的多种技术。

具体地，本公开内容的第二方面旨在提供这样的技术，所述技术均能够以较高的精度测量目标对象的距离。

根据本公开内容的第一示例性方面，提供了一种距离测量设备。该距离测量设备包括：照射单元，被配置成使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域；以及光接收传感器，包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于测量区域中的目标对象对图案光的反射的返回光分量。该距离测量设备包括测量控制器，该测量控制器被配置成基于由光接收传感器的所述每个像素接收到的返回光分量来获得针对每个像素的表示目标对象相对于距离测量设备的距离值的距离信息项。

照射单元包括：第一光源，被配置成发射第一发光图案；以及第二光源，被配置成发射具有比第一发光图案的强度低的相对低强度的第二发光图案。照射单元被配置成使用包括第一发光图案和第二发光图案中的至少一个的图案光照射测量区域。测量控制器被配置成确定由所述多个像素中的相应一个像素接收到的返回光分量中的每一个的强度是否满足预定测量条件，以及在确定由光接收传感器的至少一个像素接收到的返回光分量的强度满足预定测量条件时，获得该至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息。

根据第一示例性方面的设备的该配置使得即使具有不同反射率并且相对于设备具有不同距离的目标对象位于测量区域中，也可以针对光接收传感器的每个像素正确地获得目标对象中的每一个的距离信息项。

例如，对于相对于设备具有长距离或具有低反射率的目标对象，该设备使得即使由于基于第二发光图案的返回光的S/N比率不足而难以从基于第二发光图案的返回光精确地获得关于目标对象的距离信息，也可以从基于第一发光图案的返回光精确地获得关于目标对象的距离信息同时确保返回光的足够的S/N比率。

相比之下，对于相对于设备具有短距离或具有高反射率的目标对象，该设备使得即使来自目标对象的基于第一发光图案的返回光具有过高的强度，也可以从基于第二发光图案的返回光精确地获得关于目标对象的距离信息同时防止光接收传感器的每个像素饱和。

因此，即使在存在分别相对于设备1位于长距离和短距离处的目标对象和/或分别具有高反射率和低反射率的目标对象的场景或状况中，该配置也使用包括第一发光图案和第二发光图案的图案光照射目标对象中的每一个，每个目标对象照射一次，并且接收基于每个目标对象对图案光的反射的返回光。这使得能够基于来自相应目标对象的返回光精确地测量每个目标对象的距离。

该配置还使得可以使用基于第一发光图案的第一返回光和基于第二发光图案的第二返回光中的至少之一来获得关于目标对象的距离信息，致使获得均具有较高分辨率的距离图像。

根据本公开内容的第二示例性方面，提供了一种识别设备，该识别设备用于向识别设备周围的周围环境发射光，并且用于接收基于周围环境对所发射的光的反射的返回光，从而基于返回光识别周围环境。该识别设备包括：第一照射单元，被配置成使用在预定的第一照射区域上扩展的第一光来照射第一照射区域；以及第二照射单元，被配置成使用在预定的第二照射区域上扩展的第二光来照射第二照射区域，使得第二照射区域比第一照射区域窄，第二照射区域与第一照射区域至少部分地交叠，第二光的强度大于第一光的强度。

该配置使用第一光和其强度大于第一光的第二光来照射目标对象中的每一个，每个目标对象照射一次，同时第二光的较窄的第二照射区域至少与第一光的较宽的第一照射区域部分地交叠。然后，该配置接收基于每个目标对象对第一光和第二光的反射的返回光。

因此，这使得即使具有不同反射率和相对于设备具有不同距离的目标对象位于测量区域中，也可以针对光接收传感器的每个像素正确地获得目标对象中的每一个的距离信息项。

该配置还使得可以使用基于第一发光图案的第一返回光和基于第二发光图案的第二返回光中的至少之一来获得关于目标对象的距离信息，致使获得均具有较高分辨率的距离图像。

根据本公开内容的第三示例性方面，提供了一种距离测量方法。该距离测量方法包括：

(1)使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域，该图案光包括第一发光图案以及具有比第一发光图案的强度低的相对低强度的第二发光图案

(2)通过包括分别对应于多个像素的多个光接收元件的光接收传感器接收基于位于测量区域中的目标对象对图案光的反射的返回光

(3)基于由光接收传感器的所述多个像素中的每一个像素接收到的返回光分量来获得针对每个像素的表示目标对象相对于距离测量设备的距离值的距离信息项

(4)确定由所述多个像素中的相应一个像素接收到的返回光分量中的每一个的强度是否满足预定的测量条件

(5)在确定由光接收传感器的至少一个像素接收到的返回光分量的强度满足预定测量条件时，获得该至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息。

第三示例性方面获得与由第一示例性方面获得的效果相同的效果。

根据本公开内容的第四示例性方面，提供了一种距离测量设备。该距离测量设备包括照射单元，该照射单元被配置成选择性地至少使用第一图案光和第二图案光来照射测量区域。第一图案光和第二图案光中的每一个包括多个点状光分量。第一图案光的所述多个点状光分量之间具有第一距离，并且第二图案光的所述多个点状光分量之间具有第二距离。第一距离与第二距离不同。该距离测量设备包括光接收传感器，该光接收传感器包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且该光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于测量区域中的目标对象对第一图案光和第二图案光中的选择性地生成的一个图案光的反射的返回光分量。该距离测量设备包括测量控制器，该测量控制器被配置成基于由光接收传感器的每个像素接收到的返回光分量来测量针对每个像素的表示目标对象相对于距离测量设备的距离值的距离信息项。

该配置使用第一光和第二光照射目标对象中的每一个，每个目标对象照射一次，同时第一图案光的点状光分量之间的第一距离与第二图案光的点状光分量之间的第二距离不同。然后，该配置接收基于每个目标对象对第一光和第二光的反射的返回光。

因此，这使得即使具有不同反射率并且相对于设备具有不同距离的目标对象位于测量区域中，也可以针对光接收传感器的每个像素正确地获得目标对象中的每一个的距离信息项。

该配置还使得可以使用基于第一发光图案的第一返回光和基于第二发光图案的第二返回光中的至少之一来获得关于目标对象的距离信息，致使获得均具有较高分辨率的距离图像。

根据本公开内容的第五示例性方面，提供了一种距离测量设备。该距离测量设备包括照射单元。照射单元包括：光源，被配置成产生包括基本点状光分量的基本图案光；以及光学系统，具有焦距并且被定位成面向光源。光学系统被配置成通过所述光学系统发射基本点状光分量。照射单元被配置成改变光学系统的焦距，从而基于基本图案光选择性地至少使用第一图案光和第二图案光来照射测量区域，其中，第一图案光的点状光分量之间的第一距离与第二图案光的点状光分量之间的第二距离不同。

该距离测量设备包括光接收传感器，该光接收传感器包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于测量区域中的目标对象对第一图案光和第二图案光中的选择性地生成的一个图案光的反射的返回光分量。距离测量设备包括测量控制器，该测量控制器被配置成基于由光接收传感器的每个像素接收到的返回光分量来获得针对每个像素的表示目标对象相对于距离测量设备的距离值的距离信息项。

该配置改变光学系统的焦距，从而改变从光源照射的图案光的每个点状光元素的发散角。因此，该配置使得可以使用单个光源利用具有多个图案的图案光照射测量区域。具体地，照射单元被配置成：

(1)扩大从光源输出的图案光的每个点状光元素的发散角，从而照射没有点状光元素以及它们之间的距离的均匀图案光

(2)减小从光源输出的图案光的每个点状光元素的发散角，从而照射具有包括点状光元素的强发光图案的图案光。

使用在各点状光分量之间具有窄距离的图案光照射测量区域使得能够以较高的分辨率获得关于位于测量区域中的目标对象的距离信息。另外，即使焦距改变，也可以保持图案光的发光图案，使得可以始终以较高的强度照射测量区域。即使目标对象位于相对于设备的长距离处或者具有低反射率，也可以获得精确的距离信息同时保持返回光的足够的S/N比率，因此使得可以获得关于目标对象的精确的距离信息。

根据本公开内容的第六示例性方面，提供了一种距离测量设备。该距离测量设备包括照射单元，该照射单元包括：

(1)光源，被配置成产生包括点状光分量的图案光

(2)光学系统，被配置成通过所述光学系统发射图案光的点状光分量

(3)光学功能构件，被布置在图案光的在光源与光学系统之间的光学路径的一部分上，并且所述光学功能构件被配置成使通过光学功能构件的图案光的一部分折射或扩散。

该距离测量设备包括光接收传感器，该光接收传感器包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于测量区域中的目标对象对来自照射单元的图案光的反射的返回光分量。

该距离测量设备包括测量控制器，该测量控制器被配置成基于由光接收传感器的每个像素接收到的返回光分量来获得针对每个像素的表示目标对象相对于距离测量设备的距离值的距离信息项。

该配置使用光学功能构件使从光源发射的图案光的一部分偏转或扩散，从而改变图案光的已经穿过光学功能构件的一部分相对于图案光的剩余部分的轮廓的轮廓。这致使在图案光中产生多个点图案。因此，这使得即使具有不同反射率和/或相对于设备具有不同距离的目标对象位于测量区域中，也可以针对光接收传感器的每个像素正确地获得目标对象中的每一个的距离信息项。

附图说明

通过以下参照附图对实施方式的描述，本公开内容的其他方面将变得明显，在附图中：

图1是示意性地示出根据本公开内容的第一实施方式的距离测量设备的整体配置的框图；

图2A至图2C是示意性地示出根据第一实施方式的发光图案的各个示例的接合图；

图3是示意性地示出多个场景或状况中的每一个的光接收状态的示例的说明图；

图4是示意性地示出多个场景中的每一个场景的光接收状态的示例的说明图；

图5是示意性地示出多个场景中的每一个场景的光接收状态的示例的说明图；

图6是示意性地示出由于本车辆的移动而引起的光接收状态的变化的示例的说明图。

图7是示意性地示出根据第一实施方式的距离测量任务的流程图；

图8是示意性地示出根据第一实施方式的修改的测量任务的流程图；

图9是示意性地示出根据第一实施方式的模式选择任务的流程图；

图10是示意地示出根据第一实施方式的测量的距离的变化的示例的说明图；

图11是示意性地示出根据第一实施方式的跟踪基于一帧有效距离信息项识别的目标对象的方法的说明图；

图12是示意性地示出根据第一实施方式的校正任务的流程图；

图13是示意性地示出根据本公开内容的第二实施方式的距离测量设备的整体配置的框图；

图14是示意性地示出根据第二实施方式的如何改变图案光的发光图案的示例的说明图；

图15是示意性地示出根据第二实施方式的第一照射图案控制任务的时序图；

图16是示意性地示出根据第二实施方式的照射图案控制任务的第二具体示例的时序图；

图17是示意性地示出根据第二实施方式的照射图案控制任务的第三具体示例的时序图；

图18是示意性地示出根据第二实施方式的照射图案控制任务的第四具体示例的时序图；

图19是示意性地示出根据第二实施方式的照射图案控制例程的示例的流程图；

图20是示意地示出第二实施方式的修改例的说明图；以及

图21是示意性地示出第二实施方式的另一修改例的说明图。

具体实施方式

下面参照附图描述本公开内容的实施方式。在实施方式中，省略或简化实施方式之间的被分配相似的附图标记的相似部分，以避免冗余描述。

第一实施方式

距离测量装置的配置

下面参照图1描述根据第一实施方式的距离测量设备1的配置的示例。

距离测量设备1被安装到车辆2。车辆2是例如机动车。如图1中所示，距离测量设备1包括：照射单元10；包括光接收透镜16和光接收传感器17的光接收单元15；控制单元18；信息输入单元19以及识别单元20。

距离测量设备1具有将诸如激光的光传输到车辆2周围的测量区域并且使用返回光即回波测量位于测量区域中的目标对象的距离的功能，其中，返回光是基于目标对象对照射光的反射而生成的。

具体地，照射单元10被配置成使用形成预定发光图案或预定发光轮廓的图案光沿着图案光的光轴照射测量区域。由照射单元10照射的图案光包括具有相对高的光强度的强发光图案和具有相对低的强度的弱发光图案。也就是说，图案光提供其中强发光图案和弱发光图案同时变亮的发光图案或发光轮廓。

例如，照射单元10包括第一光源11和聚光透镜13，第一光源11和聚光透镜13的组合被配置成照射构成强发光图案的光。第一光源11包括例如发射不可见光的激光二极管等。

聚光透镜13包括光学元件，该光学元件将从第一光源11发射的光转换成跨发射光的光轴上二维分布的光分量，所述二维分布的光分量构成强发光图案。聚光透镜13包括例如衍射光学元件，该衍射光学元件使通过其的光被衍射成构成强发光图案的二维分布的光分量。

替选地，聚光透镜13可以包括复合透镜，该复合透镜被布置成使得从第一光源11发射的光进入复合透镜。复合透镜被配置成将第一光源11的光输出表面的强发光图案投射到测量区域。如果使用这样的复合透镜作为聚光透镜13，则优选地使用诸如二维垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列的表面发射光源作为第一光源11。复合透镜可以包括具有与稍后描述的光接收透镜16的规格相同的规格的透镜。由聚光透镜13转换的强发光图案包括例如多个集中光分量，例如稍后描述的集中光点或集中光带。

照射单元10包括第二光源12和扩散透镜14，第二光源12和扩散透镜14的组合被配置成照射构成弱发光图案的光。第二光源12包括例如发射不可见光的激光二极管等。

扩散透镜14是将从第二光源12发射的光即其强度被以预定周期进行调制的光转换成二维分布的弱发光图案的光学元件。

扩散透镜14包括例如使通过其的光二维地分布为具有均匀强度的弱发光图案的透镜。由扩散透镜14转换的弱发光图案包括一个或更多个基本均匀光分量，所述一个或更多个基本均匀光分量在比强发光图案所延伸的范围宽的角度范围内延伸。

照射单元10被布置成面向测量区域，使得从照射单元10发射到测量区域的光的发光图案包括组合的强发光图案和弱发光图案。

如果距离测量设备1被设计成安装在车辆中，则整个强发光图案的发光强度相对于整个弱发光图案的发光强度的放大率即比率可以被设置成例如在2倍至250倍的范围内。

例如，在假设用于从目标对象接收返回光的光接收传感器17的动态范围被设置成60dB时，通常可以由光接收传感器17接收的整个强发光部分与整个弱发光图案的发光强度的强度比的范围被近似确定为在1至1000的范围内。

在上述条件下，假设使整个强发光图案与整个弱发光图案之间的强度比加倍，则设备1使得可以同时监测：

(1)来自第一目标图像的基于弱发光图案的返回光，第一目标图像相对于设备1具有1m的距离并且具有90％的反射率

(2)来自第二目标对象的基于强发光图案的返回光，第二目标对象相对于设备1具有15m的距离并且具有10％的反射率

替选地，假设整个强发光图案与整个弱发光图案之间的强度比被设置成250倍，则设备1使得可以同时监测：

(1)来自第一目标对象的基于整个弱发光图案的返回光，第一目标对象相对于设备1具有0.3m的距离并且具有90％的反射率

(2)来自第二目标对象的基于整个强发光图案的返回光，第二目标对象相对于设备1具有50m的距离并且具有10％的反射率

图2A至图2C示出了从照射单元10发射的光的发光图案的示例，该发光图案包括强发光图案和弱发光图案。

图2A示出了沿发射光的光轴具有例如基本矩形或正方形的截面轮廓的发光图案的第一示例21，发光图案的第一示例21包括在水平方向和竖直方向上以规则的距离布置的作为强发光图案的多个点状光分量21a；水平方向和竖直方向对应于例如车辆2的相应宽度方向和高度方向。发光图案的第一示例21还包括弱发光图案21b，该弱发光图案21b被分布成填充在强发光图案的点状光分量21a之间。

图2B示出了沿发射光的光轴具有例如基本矩形或正方形的截面轮廓的发光图案的第二示例22，发光图案的第二示例22包括均沿水平方向延伸的作为强发光图案的多个带状光分量22a，所述带状光分量22a沿竖直方向以规则的距离布置。发光图案的第二示例22还包括弱发光图案22b，该弱发光图案22b包括被分布成填充强发光图案的带状光分量22a之间的空间的带状光分量。

图2C示出了例如沿发射光的光轴具有基本矩形或正方形的截面轮廓的发光图案的第三示例23，发光图案的第三示例23包括均沿竖直方向延伸的作为强发光图案的多个带状光分量23a，所述带状光分量23a沿水平方向以规则的距离布置。发光图案的第三示例23还包括弱发光图案23b，该弱发光图案23b包括被分布成填充强发光图案的带状光分量23a之间的空间的带状光分量。

返回至对图1的框图的描述，如上面描述的，光接收单元15包括光接收透镜16和光接收传感器17。

光接收传感器17具有分别对应于多个像素的沿竖直方向和水平方向二者二维地布置的多个光接收元件。光接收元件构成光接收传感器17的光接收表面。

光接收透镜16被配置成将从测量区域入射的光聚焦在光接收传感器17的光接收表面上。

由光接收传感器17通过光接收透镜16接收到的光包括基于目标对象对从照射单元10照射的图案光的反射而产生的返回光。

光接收传感器17被配置成在可控的快门时间即曝光持续时间期间接收被聚焦在光接收传感器17的光接收表面上的光，使得二维布置的光敏元件(像素)中的每一个接收相应的光分量。然后，光接收传感器17通过光接收元件中的每一个将接收到的相应光分量转换成与所接收到的光分量的强度对应的电荷即电信号，从而输出电信号作为接收到的光数据即一帧图像。也就是说，光接收传感器17被配置成循环地执行光接收操作从而获得对于每个像素包括所接收到的光分量的强度的一帧图像。

这使得距离测量设备1能够监视测量区域中的与一帧图像对应的场。

控制单元18是主要包括下述装置的信息处理器：CPU 18a；包括例如RAM、ROM和/或诸如闪存的半导体存储器的存储装置18b；输入/输出(I/O)接口18c和其他外围装置(未示出)。控制单元18被实现为例如其中集成了作为计算机系统的功能的微控制器。CPU 18a执行存储在存储装置18b中的程序指令从而执行功能。一个或多个微控制器可以构成控制单元18。

控制单元18具有以下功能：控制距离测量设备1中的每个单元从而测量至存在于车辆2周围的目标对象的距离，并且输出表示所测量的距离的距离信息。具体地，控制单元18使照射单元10的第一光源11和第二光源12由此将包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射到测量区域。控制单元18被配置成：选择性地执行同时使第一光源11和第二光源12二者均发射光的同时测量；以及执行交替地使第一光源11和第二光源12发射光的交替测量。

控制单元18根据从照射单元10发送图案光的定时来获得由光接收单元15接收的返回光的接收光数据。然后，控制单元18基于从照射单元10照射的图案光和由光接收单元15接收的返回光来获得针对每个像素的表示目标对象距设备1的距离的距离信息。通过光接收传感器17的光接收操作的一个循环获得的一帧图像的各个像素的距离信息项表示光接收传感器17中的各个坐标的距离值，这些坐标被预先分配给光接收传感器17的各个像素。

距离测量设备1的控制单元18能够执行作为TOF方法的示例的相位差测量TOF方法和脉冲测量TOF方法中的之一，从而测量位于测量区域中的目标对象的距离。

如上面描述的，相位差测量TOF方法测量如(1)和(2)所述的图案光与返回光之间的相位差：

(1)基于具有由高频信号调制的强度的照明光的从照射单元10传输到测量区域的图案光

(2)基于位于测量区域中的目标对象对所传输的脉冲光的反射而产生的返回光

然后，相位差测量TOF方法将相位差转换成距离，从而获得目标对象相对于设备1的距离。

相位差测量TOF方法具有以下优点作为示例。具体地，相位差测量TOF使用包括大量二维布置的光接收元件即像素的这样的光接收传感器，使得可以获得具有较高分辨率的目标对象的距离图像。通过控制单元18调整曝光持续时间使得能够调整存储在光接收传感器17的每个像素中的电荷。这使得可以增加返回光的S/N比率，从而使得能够测量目标对象的距离同时从帧图像中消除由于背景光而引起的偏移分量，只要光接收传感器17的每个像素保持不饱和即可。

替选地，脉冲测量TOF方法使照射单元10循环地将基于光脉冲的图案光传输到测量区域，并且循环地测量TOF，在该TOF期间，从照射单元10发送的图案光被传播到目标对象，并且基于目标对象对所传输的脉冲的反射而产生的返回脉冲被传播回光接收传感器17。即，脉冲测量TOF方法测量从照射单元10发射的图案光的发射定时与由光接收传感器17接收基于目标对象对发送脉冲的反射而产生的返回脉冲之间的TOF。

然后，脉冲测量TOF方法将TOF转换成距离，从而获得目标对象相对于设备1的距离。

脉冲测量TOF方法具有以下优点作为示例。具体地，脉冲测量TOF方法防止由于来自长距离目标对象的返回脉冲的相位旋转而引起的长距离目标对象的错误距离。因为脉冲测量TOF方法能够在时间上分开目标对象的返回脉冲，所以可以从来自实际目标对象的返回脉冲中消除多径回波。将照射光脉冲的占空比调整为低值使得能够减少由照射单元10产生的热量。

另外，控制单元18具有以下功能：

(1)基于光接收单元15的每个像素的返回光的光分量的强度来获得针对相应像素的距离信息项；

(2)从针对所有像素的距离信息项中选择分别用作有效距离信息项的预定距离信息项；

(3)将所选择的有效距离信息项输出至识别单元20作为一帧有效距离信息，即有效距离信息帧

信息输入单元19包括例如多个传感器，所述多个传感器用于向控制单元18输入表示车辆2的行驶状况的车辆信息以及表示车辆2的周围环境的状况的环境信息。

车辆信息包括例如指示由传感器中的一个传感器测量的车辆2的速度的信息以及指示每个方向指示器的操作状态的信息。环境信息包括例如指示以下的信息：

(1)包括车辆2正在其上行驶的道路的道路的状况

(2)由识别单元20识别的目标对象的类型

(3)由识别单元20识别的目标对象的分布

信息输入单元19对应于例如根据本公开内容的信息获得单元。

识别单元20基于从控制单元18输出的距离信息来识别存在于车辆2附近的特定对象。由识别单元20识别的对象可以包括例如人、其他交通车辆、动物等。作为用于根据距离图像识别特定对象的方法，可以使用公知的图像识别技术。

每个场景的光接收状况的描述

下面参照图3至图6描述多种情况，在所述多种情况的每一种情况下，距离测量设备1将包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射到多个目标对象中的每一个，并且接收基于所述多个目标对象中的每一个对图案光的反射的返回光，所述多个目标对象具有不同的特征和/或不同的情形。

图3的情况表示以下场景：

(1)存在两个不同的目标对象TO1和TO2，目标对象TO1和TO2中的一个目标对象具有相对低的反射率，并且另一个目标对象具有相对高的反射率

(2)目标对象TO1和TO2相对于车辆2的距离测量设备1基本上具有相同的距离

(3)距离测量设备1使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射目标对象TO1和TO2中的每一个，并且接收基于目标对象TO1和TO2中的每一个对图案光的反射的返回光

图3示出了：对于具有低反射率的目标对象TO1，由于基于弱发光图案的返回光的S/N比率不足，因此设备1可能不能从基于弱发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO1的距离信息。图3还示出了：对于具有低反射率的目标对象TO1，设备1从基于强发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO1的距离信息，这是因为基于强发光图案的返回光保持足够的光强度，从而使得设备1能够正确地获得关于目标对象TO1的距离信息。

相比之下，图3示出了：对于具有高反射率的目标对象TO2，因为由于基于强发光图案的返回光的强度过大而使光接收传感器17饱和，所以设备1可能不能从基于强发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO2的距离信息。图3还示出了：对于具有高反射率的目标对象TO2，设备1从基于弱发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO2的距离信息，这是因为基于弱发光图案的返回光保持足够的光强度，从而使得设备1能够正确地获得关于目标对象TO2的距离信息。

也就是说，如图3中所示，使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光使得即使存在分别具有相对低的反射率和相对高的反射率的两个目标对象TO1和TO2，也能够精确地获得关于目标对象TO1和TO2中的每一个的距离信息。

图4的情况表示以下场景：

(1)存在两个不同的目标对象TO3和TO4，目标对象TO3和TO4中的一个目标对象相对于距离测量设备1具有相对长的距离，并且目标对象TO3和TO4中的另一目标对象相对于距离测量设备1具有相对短的距离

(2)目标对象TO3和TO4具有基本相同的反射率

(3)距离测量设备1使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射目标对象TO3和TO4中的每一个，并且接收基于目标对象TO3和TO4中的每一个对图案光的反射的返回光。

图4示出了：对于相对于设备1具有长距离的目标对象TO3，由于基于弱发光图案的返回光的S/N比率不足，因此设备1可能不能从基于弱发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO3的距离信息。图4还示出了：对于相对于设备1具有长距离的目标对象TO3，设备1从基于强发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO3的距离信息，这是因为基于强发光图案的返回光保持足够的光强度，从而使得设备1能够正确地获得关于目标对象TO3的距离信息。

相比之下，图4示出了：对于相对于设备1具有短距离的目标对象TO4，因为由于基于强发光图案的返回光的强度过大而使光接收传感器17饱和，所以设备1可能不能从基于强发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO4的距离信息。图4还示出了：对于相对于设备1具有短距离的目标对象TO4，设备1从基于弱发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO4的距离信息，这是因为基于弱发光图案的返回光保持足够的光强度，从而使得设备1能够正确地获得关于目标对象TO4的距离信息。

也就是说，如图4中所示，使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光使得即使存在相对于设备1分别具有相对长的距离和相对短的距离的两个目标对象TO3和TO4，也能够精确地获得关于目标对象TO3和TO4中的每一个的距离信息。

图5的情况表示以下场景：

(1)存在相对于车辆2的距离测量设备1具有基本相同的距离并且具有基本相同的反射率的两个不同的目标对象TO5和TO6

(2)在存在相对强的环境光的情形下，距离测量设备1使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射目标对象TO5，并且接收基于目标对象TO5和TO6中的每一个对图案光的反射的返回光

(3)在存在相对弱的环境光的情形下，距离测量设备1使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射目标对象TO5，并且接收基于目标对象TO5和TO6中的每一个对图案光的反射的返回光

图5示出了：对于在存在相对强的环境光的情形下的目标对象TO5，由于基于弱发光图案的返回光的S/N比率不足，因此设备1可能不能从基于弱发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO5的距离信息。图5还示出了：对于在存在相对强的环境光的情形下的目标对象TO5，设备1从基于强发光图案的返回光精确地获得关于目标对象TO5的距离信息，这是因为基于强发光图案的返回光保持足够的光强度，从而使得设备1能够正确地获得关于目标对象TO5的距离信息。

相比之下，图5示出了：对于在存在相对弱的环境光的情形下的目标对象TO6，设备1从基于强发光图案的返回光和基于弱发光的返回光中的每一个精确地获得关于目标对象TO6的距离信息，这是因为基于强发光图案的返回光和基于弱发光的返回光中的每一个保持足够的光强度，从而使得设备1能够正确地获得关于目标对象TO6的距离信息。

也就是说，如图5中所示，使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光使得即使目标对象中的每一个位于在存在相对强的环境光的情形下或者在存在相对弱的环境光的情形下，也能够精确地获得关于目标对象中的每一个的距离信息。

图6的情况表示以下场景：

(1)存在具有相对低的反射率并且相对于设备1具有相对长的距离的壁目标对象31

(2)距离测量设备1使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射目标对象31，并且接收基于目标对象31对图案光的反射的返回光

(3)存在具有相对高的反射率并且相对于设备1具有相对短的距离的杆状目标对象32

(4)距离测量设备1使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射目标对象32，并且接收基于目标对象32对图案光的反射的返回光

图6的左侧示出了在第一定时处使用图案光的强发光图案的集中光分量照射目标对象31的一部分，该目标对象31具有相对低的反射率并且相对于正在行驶的车辆2的设备1具有相对长的距离。这使得能够获得目标对象31的一部分的距离。在第一定时处，同时仅使用图案光的强发光图案的分量中的集中光分量照射杆状目标对象32，该杆状目标对象32具有相对高的反射率并且相对于设备1具有相对短的距离。这可能使返回光的强度变得过大，导致光接收传感器17的光接收元件饱和。因此，这可能使得难以精确地获得关于目标对象32相对于设备1的距离信息。

在第一定时之后，在目标对象32相对于设备1的相对位置基于车辆2的行驶而变化时，在随后的第二定时处使用图案光的弱发光图案的均匀光分量照射杆状目标对象32。这使得来自目标对象32的基于弱发光图案的均匀光分量的返回光能够被设备1以适当的强度接收，使得可以精确地获得关于目标对象32相对于设备1的距离信息。

距离测量任务的描述

下面参照图7的流程图描述由控制单元18执行的距离测量任务。控制单元18例如被编程为每隔预定控制循环执行距离测量任务，该预定控制循环对应于由光接收传感器17获得的一帧图像的一个循环。

在步骤S100中，控制单元18基于从照射单元10照射的图案光和由光接收单元15的所有像素接收的返回光来获得关于目标对象的表示目标对象距设备1的距离的一帧距离信息即距离信息帧。通过光接收传感器17的光接收操作的一个循环获得的一帧图像的各个像素的距离信息项表示光接收传感器17中的各个坐标的距离值即距离信息项；光接收传感器17的各个像素的距离信息项构成一帧距离信息。

具体地，控制单元18使照射单元10的第一光源11和第二光源12由此使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光来照射测量区域。

控制单元18根据从照射单元10发送图案光的定时来获得由光接收单元15接收到的来自目标对象的返回光的接收光数据。然后，控制单元18针对每个像素基于从照射单元10照射的图案光和由光接收单元15接收到的返回光来获得表示目标对象距设备1的距离的距离信息。

接下来，控制单元18重复执行从步骤S101至S107的循环迭代，直到对于一帧图像的所有像素均完成步骤S102、S104和S106中的以下操作。

具体地，在步骤S102中控制单元18获得由光接收传感器17的所选的目标像素接收到的光分量的强度，并且在步骤S104中确定在步骤S102中获得的接收光分量的强度是否满足预定测量条件。

第一实施方式使用由目标像素接收到的光分量的强度处于从最小强度至饱和阈值强度的范围内的条件作为测量条件。最小强度被定义使得如果由目标像素接收到的光分量的强度小于最小强度，则难以基于光分量的强度获得有效距离信息项。饱和阈值强度被定义使得如果由目标像素接收到的光分量的强度超过饱和阈值强度，则光接收传感器17的目标像素即目标光接收元件饱和。

在确定在步骤S101中获得的接收光分量的强度满足预定测量条件时(在步骤S104中为是)，在步骤S107中控制单元18确定是否针对一帧图像中的所有像素均完成了步骤S102、S104和S106中的操作。在确定未针对一帧图像的所有像素完成步骤S102、S104和S106中的操作时(步骤S107中为否)，控制单元18选择一帧图像中的另一像素，并且针对所选像素重复执行从步骤S101至S107的循环迭代。

否则，在确定在步骤S101中获得的接收光分量的强度不满足预定测量条件时(步骤S104中为否)，在步骤S106中控制单元18从一帧距离信息中消除目标像素的距离信息项。然后，在步骤S107中控制单元18确定是否针对一帧图像的所有像素均完成了步骤S102、S104和S106中的操作。

在确定未针对一帧图像的所有像素完成步骤S102、S104和S106中的操作时(步骤S107中为否)，控制单元18选择一帧图像中的另一像素，并且针对所选像素重复执行从步骤S101至S107的循环迭代。

否则，在确定针对一帧图像的所有像素均完成了步骤S102、S104和S106中的操作时(步骤S107中为是)，在步骤S108中控制单元18确定未被循环迭代的步骤S106中的操作消除的剩余像素的距离信息项用作一帧有效距离信息项。注意，在步骤S106中已经被消除的像素将被称为消除像素。

然后，在步骤S108中，控制单元18将一帧有效距离信息项输出到识别单元20作为一帧有效距离信息。

用于帧之间的校正的修改的测量任务的描述

下面参照图8描述用于连续帧即帧图像之间的校正的修改的测量任务。

在步骤S200中，控制单元18在第一测量定时处以与图7的步骤S100中的操作相同的方法基于从照射单元10照射的图案光和由光接收单元15的所有像素接收到的返回光来获得关于目标对象的表示目标对象距设备1的距离的第一帧距离信息。

接下来，在步骤S202中，控制单元18执行从第一帧距离信息中消除其强度不满足测量条件的一个或更多个像素的一个或更多个距离信息项即一个或更多个距离值的任务。具体地，如上面描述的，控制单元18执行从步骤S101至S107的循环迭代，从而获得第一帧有效距离信息。

在步骤S202中的操作之后，当从第一测量定时起已经经过了预定时间间隔时，控制单元18在第二测量定时处以与图7的步骤S100中的操作相同的方法基于从照射单元10照射的图案光和由光接收单元15的所有像素接收到的返回光来获得关于目标对象的第二帧距离信息。

随后，在步骤S206中，控制单元18确定在预定时间间隔期间车辆2的行驶距离是否等于或小于预定阈值。具体地，在步骤S206中，控制单元18基于从信息输入单元19获得的车辆2的速度和预定时间间隔来计算行驶距离。

在确定在预定时间间隔期间车辆2的行驶距离等于或小于预定阈值时(步骤S206中为是)，在步骤S208中控制单元18执行以下操作。

具体地，在步骤S208中，控制单元18执行从第二帧距离信息中消除其强度不满足测量条件的一个或更多个像素的一个或更多个距离信息项的任务。具体地，如上面描述的，控制单元18执行从步骤S101至S107的循环迭代，从而获得第二帧有效距离信息。

接下来，在步骤S210中，控制单元18至少使用第一帧有效距离信息和第二帧有效距离信息中的一个补充在相应步骤S202和S208中获得的第一帧有效距离信息和第二帧有效距离信息中的另一个，从而获得校正后的帧距离信息。

例如，在步骤S210中，控制单元18从第二帧有效距离信息中提取分别与第一帧有效距离信息的一个或更多个消除像素对应的一个或更多个像素的一个或更多个距离信息项。然后，在步骤S210中，控制单元18将提取的一个或更多个距离信息项设置为第一帧有效距离信息的消除像素的距离信息项，从而获得校正后的一帧距离信息项。

接下来，在步骤S212中，控制单元18将校正后的一帧距离信息项输出到识别单元20。

否则，在确定在预定时间间隔期间车辆2的行驶距离大于预定阈值时(步骤S206中为否)，控制单元18在步骤S214中执行以下操作。

在步骤S214中，控制单元18将在步骤S202中保留的第一帧有效距离信息项输出到识别单元20作为第一帧有效距离信息。

例如，执行修改的测量任务获得以下益处。

具体地，如果在车辆2正在行驶时在第一测量定时处使用强发光图案的光分量照射第一帧的至少一个像素并且使用弱发光图案的光分量照射第二帧的相应至少一个像素，则由于车辆2的移动而在接下来的第二测量定时处可能使用强发光图案的光分量照射第一帧的至少一个像素并且使用强发光的光分量照射第二帧的相应至少一个像素。

因此，即使来自目标对象的返回光的光分量使得用于第一帧的光接收传感器17的至少一个像素饱和或者用于第一帧的返回光中的S/N不足，也可以使用第二帧来补偿至少一个像素的饱和或者返回光的S/N的不足，致使精确地获得目标对象的距离信息项。

模式选择任务的描述

如上面描述的，控制单元18能够选择性地执行同时模式从而同时使第一光源11和第二光源12二者均发射光，以及选择性地执行交替模式以交替地使第一光源11和第二光源12发射光。

也就是说，控制单元18可以被配置成根据例如图9的流程图中所示的过程来执行模式选择任务。例如，控制单元18被编程为：每当控制单元18使第一光源11和第二光源12中的至少一个发射光时，执行模式选择任务。

在步骤S300中，控制单元18经由信息输入单元19获取表示车辆2的行驶状况的车辆信息以及表示车辆2的周围环境的状况的环境信息。具体地，控制单元18获取表示车辆2的速度的信息以及指示每个方向指示器的操作状态的信息作为车辆信息。另外，控制单元18获取指示以下内容的信息作为环境信息：

(1)包括车辆2正在其上行驶的道路的道路的状况

(2)由识别单元20识别的目标对象的类型

(3)由识别单元20识别的目标对象的分布

在步骤S302中，控制单元18基于在步骤S300中获取的车辆信息和环境信息来选择照射模式中之一，照射模式包括同时照射模式即全照射模式、远场模式和近场模式。

同时照射模式同时使第一光源11和第二光源12二者均使用强发光图案和弱发光图案二者照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离。

远场模式使第一光源11使用强发光图案照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离。

近场模式使第二光源12使用弱发光图案照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离。

同时照射模式可以涵盖如图3至图6中所示的任何场景。

远场模式适合粗略地测量远场目标对象相对于设备1的距离。

近场模式适合清楚地测量近场目标对象相对于设备1的距离。

远场模式和近场模式中的每一个均具有以下优点：虽然相应模式被用在有限的场景中，但是在有效地测量目标对象相对于设备1的距离的同时减少了设备1的能量消耗以及由设备1产生的热量。

例如，在需要关注的预定近场条件被满足时，控制单元18选择近场模式。例如，预定近场条件包括：

1.车辆2以低于预定阈值速度的低速度行驶

2.车辆2暂时停止

3.车辆2在交叉口处右转或左转

4.在车辆2周围检测到障碍物

另外，在几乎不需要关注车辆2周围并且需要关注相对于车辆2的远场的预定远场条件被满足时，控制单元18选择远场模式。例如，预定的远场条件包括：

1.车辆2以高于阈值速度的高速行驶

2.在车辆2周围没有检测到障碍物

此外，在既不满足近场条件也不满足远场条件的情况下，控制单元18选择全照射模式。

在步骤S302中选择全照射模式时，在步骤S304中，控制单元18执行全照射模式以同时使第一光源11和第二光源12二者均使用强发光图案和弱发光图案二者照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离。

在步骤S302中选择远场模式时，在步骤S306中，控制单元18使第一光源11使用强发光图案照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离。

在步骤S302中选择近场模式时，在步骤S308中，控制单元18使第二光源12使用弱发光图案照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离。

效果

根据第一实施方式的距离测量设备1获得以下效果。

距离测量设备1被配置成：使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光来照射车辆2周围的测量区域，并且接收基于目标对象对图案光的反射的返回光。

也就是说，即使在存在分别相对于设备1位于长距离和短距离处的目标对象以及/或者分别具有高反射率和低反射率的目标对象的场景中，该配置也使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光来照射目标对象中的每一个，每个目标对象照射一次，并且接收基于每个目标对象对图案光的反射的返回光。这使得能够基于来自相应目标对象的返回光精确地测量每个目标对象的距离。

考虑下述比较示例，该比较示例被配置成在改变照射光的状况以及/或者改变光接收传感器的灵敏度时使用光多于一次地照射移动目标对象，从而多于一次地测量目标对象的距离。与该比较示例相比，距离测量设备1的这种配置致使由于运动模糊而引起的测量误差减小，这是因为距离测量设备1的这种配置通过图案光的一次照射完成对目标对象相对于设备1的距离的测量，使得可以减少运动模糊的发生。

这种配置使得可以使用基于强发光图案的第一返回光以及基于弱发光图案的第二返回光中的至少之一来获得关于目标对象的距离信息，致使获得均具有较高分辨率的距离图像。

用于距离测量设备1的优选装置

距离测量设备1可以被配置成校正构成一帧距离信息的所有像素中的一些像素之间的距离信息项即距离值。下面参照图10描述该校正。

如图10中所示，假设距离测量设备1被配置成：使用包括强发光图案和弱发光图案的图案光照射车辆2周围的测量区域，并且接收基于目标对象TO10、TO11和TO12中的每一个对图案光的反射的返回光，从而测量目标对象TO10、TO11和TO12中的每一个相对于设备1的距离。特别地，假设多次执行针对目标对象TO10、TO11和TO12中的每一个的该距离测量操作，从而获得目标对象TO10、TO11和TO12中的每一个的多个距离测量值。注意，目标对象TO10和TO11被定位成比目标对象TO12近。

在图10中，每个黑色圆圈表示相应目标对象的被强光图案的光分量照射的部分，并且每个白色圆圈表示相应目标对象的被弱光图案的光分量照射的部分。

目标对象TO10的每个黑色圆圈部分的距离测量值即测量的距离值之间具有相对小的变化即相对高的置信度，并且类似地，目标对象TO11和TO12中的每一个的每个黑色圆圈部分的距离测量值之间也具有相对小的变化。

相比之下，目标对象TO10的每个白色圆圈部分的距离测量值即测量的距离值之间具有相对大的变化即相对低的置信度，并且类似地，目标对象TO11和TO12中的每一个的每个白色圆圈部分的距离测量值之间也具有相对大的变化。

特别地，目标对象相对于设备1越远，目标对象的每个白色圆圈部分的距离测量值之间的变化越大(参见图10中的目标对象TO10和TO11与目标对象TO12的比较)。

从这个观点来看，根据第一实施方式的距离测量设备1可以被配置成提取：

(1)获得的一帧有效距离信息项中的基于来自强发光图案的返回光的光分量的所选像素的第一距离值，

(2)获得的一帧有效距离信息项中的基于来自弱发光图案的返回光的光分量的相邻像素的第二距离值(参见图7的步骤S108a)

然后，距离测量设备1的控制单元18可以被配置成确定所选像素的第一距离值是否与相邻像素的第二距离值相似(参见图7中的步骤S110)。

在确定第一距离值与第二距离值之间的绝对差值等于或小于预定阈值差值时，控制单元18可以被配置成确定所选像素的第一距离值与相邻像素的第二距离值相似(步骤S110中为是)。然后，控制单元18可以被配置成用所选像素的第一距离值替换相邻像素的第二距离值，从而校正一帧有效距离信息项(参见步骤S112)。此后，控制单元18将校正后的一帧有效距离信息项输出到识别单元20作为一帧有效距离信息(参见步骤S114)。

图10中所示的该校正任务使得能够用与光接收传感器17的强置信度像素对应的一个或更多个距离信息项替换与光接收传感器17的弱置信度像素对应的一个或更多个距离信息项。这使得可以在保持距离信息项中的每一个的高分辨率的同时获得具有更高精度和更小变化的距离图像。

另外，距离测量设备1的识别单元20可以被配置成执行跟踪基于从控制单元18发送的一帧有效距离信息项所识别的目标对象的方法。

下面参照图11来描述该方法。

假定识别单元20基于从控制单元18发送的一帧有效距离信息项来识别作为目标对象的人如行人的形状(参见图11)。

如图11所示，人即目标对象的形状包括强发光图案的光分量照射到的较强亮度部分和弱发光图案的光分量照射到的较弱亮度部分。

如果人实际上位于相对于设备1的长距离处，则光接收传感器17的像素的距离值——其对应于相应的较弱亮度部分——可能具有相对低的置信水平。这可能使得难以基于仅一帧距离信息项来准确地获得目标对象即人的形状。

从这个观点来看，识别单元20可以被配置成将在第一定时处从控制单元发送的一帧有效距离信息项中的各个像素的距离值乘以在第一定时之后的第二定时处从控制单元18发送的一帧有效距离信息项中的各个像素的距离值，从而获得更大置信度的距离信息项。然后，识别单元20可以被配置成即使在目标对象的形状包括较弱亮度部分的情况下，也清楚地识别目标对象即图11中所示的人的形状。

另一方面，强发光图案的光分量照射到的目标对象即人的每个较强亮度部分相对于设备1的距离具有较高的置信度，因此它是可以根据仅一帧距离信息项来识别目标对象的每个较强亮度部分相对于设备1的距离。

从这个观点来看，识别单元20可以被配置成跟踪基于从控制单元18循环发送的一帧有效距离信息项的集合所识别的目标对象即人的形状的至少一部分；所述至少一部分对应于目标对象的较强亮度部分中的至少一个。

也就是说，识别单元20可以被配置成跟踪目标对象的与目标对象的至少一个较强亮度部分对应的至少一个部分作为通过控制单元18获得的连续帧图像上的同一目标对象的一部分。

也就是说，即使被识别为目标对象的人主要包括弱发光图案的光分量照射到的较弱亮度部分，也可以可靠地跟踪目标对象的与目标对象的至少一个较强亮度部分对应的至少一个部分作为连续帧图像上的同一目标对象的一部分。这是因为强发光图案的光分量照射到的目标对象的至少一个被跟踪部分在连续帧上保持较高的置信度。

距离测量设备1可以被配置成校正构成一帧距离信息的所有像素中的一些像素之间的距离信息项即距离值。下面参照图12的流程图来描述该校正。

在步骤S400中，控制单元18获得一帧有效距离信息。具体地，控制单元18执行与步骤S100至S108中的操作相同的操作，从而在步骤S400中获得一帧有效距离信息。

接下来，在步骤S402中，控制单元18根据由光接收传感器17的对应像素接收到的返回光的光分量的强度来确定在步骤S400中获取的一帧有效距离信息的每个像素的置信度。

具体地，在步骤S402中，控制单元18确定一帧有效距离信息中的其接收的光强度与来自强发光图案的返回光的光分量的水平对应的至少一个像素被定义为至少一个强置信度的像素。类似地，在步骤S402中，控制单元18确定一帧有效距离信息中的其接收的光强度与来自弱发光图案的返回光的光分量的水平对应的至少一个像素被定义为至少一个弱置信度的像素。

在步骤S402的操作之后，在步骤S404中，控制单元18获取测量区域的二维灰度图像；灰度图像是如下所述的图像：在该图像中，每个像素的值仅包括环境光的相应光分量的量，即，仅包括环境光的相应发光强度。

具体地，在步骤S404中，控制单元18在保持第一光源11和第二光源12中的每一个关闭的同时通过光接收单元15接收环境光，从而生成由每个像素包括测量区域中的环境光的相应光分量作为灰度级的像素组成的灰度图像。可替选地，在夜间等环境光量不足的情况下，控制单元18可以被配置成：

(1)使用光的弱发光图案作为环境光的一部分连续照射测量区域，而不执行光的强度调制，所述光的弱发光图案具有恒定的强度；

(2)在步骤S404中，通过光接收单元15接收环境光，从而生成由每个像素包括测量区域中的环境光的相应光分量的像素组成的灰度图像。

步骤S404中的操作用作例如根据本公开内容的监视器控制器。

在下面的步骤S406中，控制单元18识别在步骤S404中获取的灰度图像中包括的目标对象的边界线。具体地，控制单元18使用用于检测的公知的图像处理技术基于各个像素的灰度级之间的差异来检测目标对象的边缘，从而基于检测到的边缘来识别目标对象的边界线。

接下来，在步骤S408中，控制单元18基于一帧有效距离信息的每个像素的置信度和目标对象的边界线二者来校正在步骤S400中获得的一帧有效距离信息。

具体地，控制单元18被编程为：

(1)根据边界线从一帧有效距离信息的所有像素中提取或分离构成同一目标对象的像素；

(2)在步骤S408中确定每个强置信度像素的距离值是否与邻近相应的一个强置信度像素的至少一个弱置信度像素的距离值相似。

在确定每个强置信度像素的距离值与至少一个弱置信度像素的距离值之间的绝对差值等于或小于预定相似性阈值时，在步骤S408中控制单元18使用每个强置信度像素的距离值来替换至少一个弱置信度像素的距离值。这致使在步骤S400中获得的一帧有效距离信息被校正。

此后，在步骤S410中，控制单元18将校正后的一帧有效信息输出至识别单元20。

因此，这使得可以在保持像素的每个距离信息项的高分辨率的同时获得具有更高精度和更小变化的距离图像。

第一实施方式的修改方案

第一实施方式描述了照射单元10被配置成使用包括第一光源11和第二光源12的多个光源生成包括强发光图案和弱发光图案的图案光，但是本公开内容不限于此配置。具体地，照射单元10可以被配置成使用光学转换器将从单个光源传输的光转换成包括强发光图案和弱发光图案的图案光。

光接收传感器17和控制单元18可以包括公共芯片，使得光接收传感器17和控制单元18被配置成集成在公共芯片上的电子电路。

第二实施方式

距离测量设备的配置

下面参照图13来描述根据第二实施方式的距离测量设备3的配置的示例。

除了下面几点以外，根据第二实施方式的距离测量设备3的结构和/或功能与距离测量设备1的结构和/或功能大体相同。因此，下面主要描述不同点。

距离测量设备3包括照射单元40，而不是第一实施方式的距离测量设备1的照射单元10。

距离测量设备3还包括：包括光接收透镜16和光接收传感器17的光接收单元15；控制单元18；信息输入单元19以及识别单元20；这些部件15至20与第一实施方式的距离测量设备1的这些部件相同。

距离测量设备3具有将诸如激光的光传输至车辆2周围的测量区域，并且使用返回光即回波测量位于测量区域中的目标对象的距离的功能，该功能与第一实施方式的距离测量设备1类似，其中，返回光是基于目标对象对照射光的反射而生成的。

照射单元40被配置成使用已经形成预定发光图案或预定发光轮廓的图案光沿着图案光的光轴照射测量区域，所述发光图案包括沿水平和垂直方向以规则距离排列的多个点状光分量。

例如，照射单元40包括光源41、光学系统42和致动器43。光源41包括例如安装在二维板的输出表面上的单面发光源如二维VCSEL阵列。光源41被配置成在光源41的输出表面处发射包括多个点状光分量的基本图案光，所述点状光分量在水平和垂直方向上以规则距离排列。

光学系统42被布置成以相对于光源41的二维光输出表面的可调整距离面对光源41的二维光输出表面。

光学系统42被配置成将从光源41的光输出表面发射的基本图案光的点状光分量散布成包括跨图案光的光轴二维分布的放大的点状光分量的照射图案即发光图案，从而将照射图案投射到测量区域上。

致动器43是用于改变由照射单元40照射的图案光的照射图案的机械元件。具体地，致动器43机械地连接至光源41和光学系统42中的至少一个。致动器43被配置成改变光源41与光学系统42之间的相对距离，从而改变投射在测量区域中的图案光中的各点状光分量之间的距离。第二实施方式可以使用音圈马达、步进马达、压电元件等作为致动器43。

更具体地，作为改变各点状光分量之间的距离即每个点状光分量的大小的方法的示例，照射单元40调整要被投射到测量区域上的图案光的每个点状光分量的发散角。点状光分量的发散角用作指示点状光分量相对于例如光源41如何发散的参数。例如，假定连接在光源41的输出表面上的基本点状光元素的中心与由光学系统42投射到测量区域的点状光元素的直径的两端之一之间的线段被称为L，由光学系统42投射到测量区域的点状光元素的发散角可以通过下式来表示：

θ＝arctan(D/L)

其中，θ表示发散角，D表示点状光元素的直径。

如图14的上部所示，减小每个照射的点状光分量的发散角使得每个照射的点状光元素能够会聚，从而加宽投射到测量区域上的图案光的点状光分量之间的距离即空间。在该示例中，使每个点状光分量会聚使得能够生成基于相对强的点状光分量的强发光图案。如果光接收传感器17包括单光子雪崩二极管(SPAD)阵列，则光接收传感器17可以被配置成使得预定数目的SPAD元件被布置成构成光接收传感器17的每个像素。然后，光接收传感器17可以被配置成对构成每个像素的SPAD元素的输出进行直方图处理，从而输出直方图处理后的输出作为光接收传感器17的每个像素的距离信息项。在该示例中，为了稳定光接收传感器17的直方图处理后的输出，优选的是，照射单元40的照射图案光的每个会聚的点状光元素基本上具有与光接收传感器17的每个像素的尺寸相似的尺寸。

另一方面，如图14的下部所示，增加每个照射的点状光分量的发散角使得照射的点状光分量能够扩散，从而缩小投射到测量区域上的图案光的点状光分量之间的距离即空间，换句话说，从而增加了每个点状光元素的尺寸即直径。这导致距离消失。在该示例中，使点状光分量扩散以彼此组合使得能够生成基于相对弱的光的弱发光图案。作为各改变点状光分量之间的距离即改变每个点状光分量的尺寸的方法，可以在从光源41输出至测量区域的图案光的光学路径上插入扩散板诸如毛玻璃板，可以使用液晶元件来改变照射模式，或者可以使用空间光调制器。

例如，致动器43可以被配置成在光轴方向上相对于固定定位的光源41来回移动光学系统42。例如，将光学系统42在光轴方向上移动0.1mm至1mm的范围使得照射的图案光能够从二维布置的点状图案充分地改变为基于组合的点状光分量的均匀光图案。

可替选地，致动器43可以被配置成在光轴方向上相对于固定定位的光学系统42来回移动光源41。将光源41在光轴方向上移动例如约1mm使得照射的图案光能够从二维布置的点状图案充分地改变为基于组合的点状光分量的均匀光图案。即使在光学系统42被配置成确保距离测量设备3的防水性使得光学系统42无法容易地移动的情况下，也可以容易地使光源41的板偏移。

可替选地，如果光学系统42包括用于移动光学系统42的焦点调整透镜从而调整光学系统42的焦点的焦点调整机构42a组成，则致动器43可以被配置成移动焦点调整透镜从而调整光学系统42的焦点，从而改各变点状光分量之间的距离，即，改变每个点状光分量的大小。因为焦距调整透镜具有相对轻的重量，所以可以容易地移动焦点调整透镜，从而可以容易地调整各点状光分量之间的距离，即，容易地调整每个点状光分量的尺寸。如果光学系统42具有聚焦环，则致动器43可以旋转聚焦环，从而调整光学系统42的焦点，从而各改变点状光分量之间的距离，即，调整每个点状光分量的尺寸。

具体地，将光源41和光学系统42中的一个偏移成靠近光源41和光学系统42的另一个使得每个点状光分量的发散角更宽。相反，将光源41和光学系统42中的一个偏移成远离光源41和光学系统42中的另一个使得每个点状光分量的发散角更窄。

描述返回至图13的框图。

控制单元18具有控制距离测量设备3的每个单元从而测量到车辆2周围存在的目标对象的距离并且输出表示所测量的距离的距离信息的功能。

具体地，控制单元18使照射单元40的光源41由此向测量区域照射其强度以预定周期被调制的图案光。

控制单元18被配置成控制致动器43以基于预定控制模式的定时改变从光学系统42照射的图案光的每个点状光元素的发散角，从而执行使用图案光的预定照射模式之一选择性地照射测量区域的控制(下文中称为照射图案控制)。稍后将描述照射图案控制的详细说明。

控制单元18根据从照射单元10发送图案光的定时获得由光接收单元15接收到的返回光的接收光数据。然后，控制单元18基于从照射单元10照射的图案光和由光接收单元15接收的返回光获得针对每个像素的表示目标对象距设备3的距离的距离信息。通过光接收传感器17的光接收操作的一个周期获得的一帧图像的各个像素的距离信息项表示光接收传感器17中的各个坐标的距离值，这些坐标预先分配给光接收传感器17的各个像素。

距离测量设备3的控制单元18能够执行作为TOF方法的示例的相位差测量TOF方法和脉冲测量TOF方法中的一个，从而测量位于测量区域中的目标对象的距离。

如上所描述的，相位差测量TOF方法测量以下二者之间的相位差：

(1)基于具有由高频信号调制的强度的照明光的从照射单元40传输至测量区域的图案光；

(2)基于位于测量区域中的目标对象对所传输的脉冲光的反射而生成的返回光。

然后，相位差测量TOF方法将相位差转换成距离，从而获得目标对象相对于设备3的距离。

可替选地，脉冲测量TOF方法使照射单元40向测量区域循环地传输基于光脉冲的图案光，并且在从照射单元40发射的图案光被传播至目标对象期间循环地测量TOF，并且将基于目标对象对所传输的脉冲的反射而生成的返回脉冲被传播回至光接收传感器17。

然后，脉冲测量TOF方法将TOF转换成距离，从而获得目标对象相对于设备3的距离。

另外，控制单元18被编程为以与第一实施方式(参见图7的流程图)相同的方式执行距离测量任务，从而

(1)基于光接收单元15的每个像素的返回光的光分量的强度来获得对应像素的距离信息项；

(2)从针对所有像素的距离信息项中选择分别用作有效距离信息项的预定距离信息项；

(3)将所选择的有效距离信息项输出至识别单元20作为一帧有效距离信息

照射图案控制任务的描述

下面参照图15来描述由控制单元18执行的照射图案控制任务的第一具体示例。

注意，控制单元18被配置成在使用相位差测量TOF方法执行距离测量任务的同时执行照射图案控制任务的第一具体示例。

也就是说，控制单元18使光源41输出具有以预定周期调制的强度的图案光，该预定周期称为强度调制周期。此时，控制单元18调整光接收传感器17的曝光持续时间，从而在与一个强度调制周期内的相位0°、90°、180°和270°中的一个对应的每个定时处执行对光接收传感器17的曝光达调整后的曝光持续时间，其中，相位0°、90°、180°和270°中的每一个与图案光输出定时中的相应一个同步。

图15的上部以时序图的方式示意性地示出了光接收传感器17的每个曝光定时(ON)和每个曝光定时的曝光持续时间。

具体地，控制单元18在一个强度调制周期中针对四个曝光持续时间中的每一个连续地改变每个点状光元素的发散角。例如，如图15下部的时序图所示，控制单元18控制致动器43以减小每个点状光元素的发散角，从而在每个曝光持续时间的开始处照射点状光元素之间具有宽距离即具有较小尺寸的各个点状光元素的图案光。然后，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续地增加直至预定宽角度，使得在每个曝光持续时间的结束处照射的图案光变为没有点状光元素和它们之间的距离的均匀光。

在每个曝光持续时间中改变每个点状光元素的发散角使得可以使用图案光的多个照射图案在更宽的动态范围中执行距离测量，每个照射图案从强发光图案连续变化至弱发光图案。这使得即使在目标对象在移动的情况下，运动模糊对目标对象的距离测量的影响也会减小。

接下来，下面参照图16来描述由控制单元18执行的照射图案控制任务的第二具体示例。

注意，控制单元18被配置成在使用相位差测量TOF方法执行距离测量任务的同时执行照射图案控制任务的第二具体示例。

图16的上半部分以时序图的方式示意性地示出了光接收传感器17的每个曝光定时(ON)和每个曝光定时的曝光持续时间。

也就是说，控制单元18使光源41输出具有以预定强度调制周期调制的强度的图案光。此时，控制单元18调整光接收传感器17的曝光持续时间，从而在与一个强度调制周期内的相位0°、90°、180°和270°中的一个对应的每个定时处执行对光接收传感器17的曝光达调整后的曝光持续时间。

此时，如图16的下部的时序图所示，控制单元18将每个点状光元素的发散角在一个强度调制周期中从与相位0°对应的曝光持续时间的开始到与相位90°对应的曝光持续时间的结束保持为预定窄角度，从而照射各点状光元素之间具有宽距离即具有小尺寸的各个点状光元素的图案光。

在从与相位90°对应的曝光持续时间的结束到与相位180°对应的曝光持续时间的开始的非曝光持续时间期间，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续增加直至预定宽角度，使得在与相位180°对应的曝光持续时间的开始处照射的图案光变为没有点状光元素和它们之间的距离的均匀的光。

此后，控制单元18将每个点状光元素的发散角从与相位180°对应的曝光持续时间的开始到与相位270°对应的曝光持续时间的结束保持为预定宽角度，从而照射没有点状光元素和它们之间的距离的图案光。

在从与相位270°对应的曝光持续时间的结束到与相位0°即360°对应的曝光持续时间的开始的非曝光持续时间期间，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续地减小至预定窄角度，使得照射的图案光成为点状光元素之间具有宽距离即具有小尺寸的各个点状光元素的图案光。

在与相位90°对应的曝光持续时间结束之后的非曝光持续时间期间和在与相位270°对应的曝光持续时间结束之后的非曝光持续时间期间中的每一个改变每个点状光元素的发散角使得可以在一个强度调制周期内使用图案光的两个照射图案在更宽的动态范围内执行距离测量。这使得可以在一个强度调制周期内在更宽的动态范围内执行距离测量的同时限制照射图案的变化次数。另外，在非曝光持续时间期间改变照射图案使得即使在改变照射图案所需的时间波动的情况下，也能够减小由于距离测量结果的波动引起的影响。

接下来，下面参照图17来描述由控制单元18执行的照射图案控制任务的第三具体示例。

注意，控制单元18被配置成在使用相位差测量TOF方法或脉冲测量TOF方法逐渐增加曝光持续时间的同时执行照射图案控制任务的第三具体示例。

图17的上部以时序图的方式示意性地示出了光接收传感器17的每个曝光定时(ON)和每个曝光定时的曝光持续时间。

也就是说，控制单元18使光源41输出具有以预定强度调制周期调制的强度的图案光。此时，控制单元18执行对光接收传感器17的曝光例如三次，即第一次、第二次和第三次，同时依次逐渐增加相应的第一次、第二次和第三次的曝光持续时间。

此时，如图17下部的时序图所示，控制单元18将每个点状光元素的发散角保持为预定第一角度即最宽的角度，直至第一曝光持续时间即最小的曝光持续时间结束，从而照射点状光元素之间没有距离的均匀的图案光。

在从第一曝光持续时间结束到第二曝光持续时间开始的非曝光持续时间期间，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续地减小低至比第一角度窄的预定第二角度。

此后，控制单元18在比第一曝光持续时间长的第二曝光持续时间期间将每个点状光元素的发散角保持为第二角度，从而照射点状光元素之间具有中间宽距离的图案光。

在从第二曝光持续时间结束到第三曝光持续时间开始的非曝光持续时间期间，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续地减小低至比第二角度窄的预定第三角度。

此后，控制单元18在比第二曝光持续时间长的第三曝光持续时间期间将每个点状光元素的发散角保持为第三角度，从而照射点状光元素之间具有最宽距离的图案光。

在第三曝光持续时间结束之后，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续地增加到第一角度即最宽角度，从而照射点状光元素之间没有距离的均匀图案光。

通过短曝光持续时间的距离测量在光接收传感器17的每个光接收元件由于目标对象相对于设备3的短距离或者来自具有相对高光反射率的目标对象的强返回光而容易饱和的情况下是有效的。因此，将由无光元件间隙的均匀光组成的图案光照射达这样的短曝光持续时间使得能够执行具有更高分辨率的距离测量。

相比之下，通过长曝光持续时间的距离测量对于观察来自相对于设备3的远目标对象的弱返回光或者具有相对低光学反射率的目标对象是有效的。因此，将由其间具有宽间隔的点状光元素组成的图案光照射达这样的长曝光持续时间使得能够可靠地进行相对于设备3的远目标对象或者具有相对低光学反射率的目标对象的距离测量。

接下来，下面参照图18来描述由控制单元18执行的照射图案控制任务的第四具体示例。

注意，控制单元18被配置成在使用脉冲测量TOF方法执行距离测量任务的同时执行照射图案控制任务的第四具体示例。

图18的上半部分以时序图的方式示意性地示出了光接收传感器17的每个曝光定时(ON)和每个曝光定时的曝光持续时间。

也就是说，控制单元18使光源41每隔预定周期向测量区域输出基于光脉冲的图案光，该预定周期与光接收传感器17的预定激发率(flame rate)相匹配。此时，控制单元18执行对光接收传感器17的曝光例如四次，即第一次、第二次、第三次和第四次；对于第一次至第四次中的每一次，控制单元18在预定曝光持续时间期间执行对光接收传感器17的曝光。

此时，如图18下部的时序图所示，控制单元18在与第一次对应的第一曝光持续时间期间将每个点状光元素的发散角保持为预定窄角度，从而照射点状光元素之间具有宽距离的图案光。

在从第一曝光持续时间结束到与第二次对应的第二曝光持续时间开始的非曝光持续时间期间，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续增加至预定宽角度。

此后，控制单元18在第二曝光持续时间期间将每个点状光元素的发散角保持为宽角度，从而照射点状光元素之间没有距离的图案光。

在从第二曝光持续时间结束到与第三次对应的第三曝光持续时间开始的非曝光持续时间期间，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续地减小至预定窄角度。

此后，控制单元18在与第三次对应的第三曝光持续时间期间将每个点状光元素的发散角保持为窄角度，从而照射光点状光元素之间具有宽距离的图案。

在从第三曝光持续时间结束到与第四次对应的第四曝光持续时间开始的非曝光持续时间期间，控制单元18控制致动器43以将每个点状光元素的发散角连续地增加高至预定宽角度。

也就是说，控制单元18将每个点状光元素的发散角在窄角度与宽角度之间交替地改变。

当使用脉冲测量TOF方法执行距离测量任务时，控制单元18被配置成每次对每个曝光持续时间执行距离测量时将当前照射图案改变为另一种。这种配置使得可以消除距离信息项即距离数据项在改变每个点状光元素即改变每个点状光元素的尺寸或直径期间被破坏的可能性。

另外，根据第二实施方式的控制单元18可以被配置成在确定在一个曝光持续时间期间获得距离信息项之后光接收元件饱和时，根据获得的距离信息项的可靠性执行照射图案控制例程，从而使用基于均匀光的图案光来照射测量区域，从而根据先前获得的距离信息项的可靠性再次获得附加距离信息项。根据第二实施方式的控制单元18还可以被配置成在确定在一个曝光持续时间期间获得距离信息项之后，存在缺少返回光的S/N比时，根据所获得的距离信息项的可靠性执行照射图案控制例程，从而使用基于点状光元素的图案光来照射测量区域，从而根据先前获得的距离信息项的可靠性再次获得附加距离信息项。

接下来，下面参照图19的流程图来描述控制单元18如何执行照射图案控制例程。

在步骤S500中，控制单元18将发散角的当前值或初始值设置为比发散角的当前值或初始值大预定角度的值。具体地，控制单元18使致动器43将光源41和光学系统43中的一个偏移以接近光源41和光学系统43中的另一个，从而将发散角的当前值或初始值设置为较大的发散角的值作为当前值。

接下来，控制单元18使用具有在步骤S500中设置的每个点状光分量的发散角的当前值的图案光脉冲来照射测量区域，并且在步骤S502中接收基于目标对象对照射的图案光脉冲的反射而生成的返回脉冲。然后，在步骤S502中，控制单元18基于图案光脉冲和返回脉冲来获得光接收单元15的每个像素的距离信息项作为一帧距离信息。

在步骤S504中，控制单元18获得通过光接收传感器17的每个像素接收到的光分量的强度，并且在一个或更多个像素中的每一个的接收的光分量的强度满足预定测量条件的情况下，存储与存储装置18b中的一个或更多个像素对应的一个或更多个距离信息项。与第一实施方式类似，第二实施方式使用通过目标像素接收到的光分量的强度作为测量条件，该强度处于最小强度至饱和阈值强度的范围内。

然后，控制单元18在步骤S506中确定是否存在光接收传感器17的至少一个像素的接收光分量的强度不满足预定测量条件。

在确定至少一个像素的接收光分量的强度满足测量条件时(步骤S506中为“否”)，控制单元18终止照射图案控制例程。

否则，在确定至少一个像素的接收光分量的强度不满足测量条件时(步骤S506中为“是”)，控制单元18在步骤S508中将发散角的当前值减小至比当前值小预定值的值，从而将较小的发散角的值设置为发散角的当前值。

在步骤S508的操作之后，控制单元18使用具有已经在步骤S508中设置的每个点状光分量的发散角的当前值的图案光脉冲来照射测量区域，并且在步骤S502中接收基于目标对象对照射的图案光脉冲的反射而生成的返回脉冲。然后，在步骤S502中，控制单元18基于图案光脉冲和返回脉冲获得光接收单元15的每个像素的距离信息项。此后，控制单元18重复地执行步骤S502至S508中的操作，直至步骤S506中的确定为否定。

效果

根据第二实施方式的控制单元18被配置成控制光学系统42和致动器43中的至少一个，从而改变从光源41照射的图案光的每个点状光元素的发散角。因此，该配置使得可以使用单个光源41利用具有多个图案的图案光来照射测量区域。具体地，控制单元18被配置成：

(1)扩大从光源41输出的图案光的每个点状光元素的发散角，从而照射没有点状光元素和它们之间的距离的均匀图案光；

(2)减小从光源41输出的图案光的每个点状光元素的发散角，从而照射具有包括点状光元素的强发光图案的图案光。

使用具有多个图案的图案光照射测量区域使得即使在测量区域中存在相对于设备3具有不同距离和/或不同光学反射率的各种类型的目标对象的情况下，也能够获得各种类型的目标对象中的每一个的适当的距离信息。

第二实施方式的修改方案

根据第二实施方式的距离测量设备3的控制单元18被配置成调整光学系统42的焦点，从而改变从光源41照射的图案光的每个点状光元素的发散角，从而扩大或减小图案光的点状光元素之间的距离。但是，本公开内容不限于该配置。

具体地，控制单元18可以被配置成调整光学系统42的焦距，从而改变从光源41照射的图案光的每个点状光元素的发散角，从而扩大或减小图案光的点状光元素之间的距离，图20中公开了其示例。

具体地，可以使用包括例如可用变焦透镜和/或变焦距透镜的焦距可调透镜单元作为光学系统42，并且致动器43连接至光学系统42并且能够调整光学系统42的焦距。也就是说，控制单元18可以使致动器43改变光学系统42的焦距，从而改变从光源41照射的图案光的每个点状光元素的发散角。

如图20所示，控制单元18可以使致动器43减小光学系统42的焦距，从而扩大从光源41照射的图案光的每个点状光元素的发散角。这致使具有较宽距离的点状光元素的图案光被投射到测量区域上。

另外，如图20所示，控制单元18可以使致动器43增加光学系统42的焦距，从而减小从光源41照射的图案光的每个点状光元素的发散角。这致使具有较窄距离的点状光元素的图案光被投射到测量区域上。

距离测量设备3的改变光学系统42的焦距以相应地改变图案光的照射图案的这种配置使得每个具有高强度的点状光元素能够被投射到测量区域上，其中，每个点状光元素具有宽的发散角或窄的发散角。因此，即使在目标对象具有相对低反射率和/或目标对象分别相对于设备3具有远距离的情况下，也能够充分获得各种类型的目标对象中的每一个的距离信息。调整光学系统42的焦距以充分减小各点状光元素之间的距离使得能够获得分别都具有较高分辨率的距离图像。

注意，优选的是，控制单元18使致动器43将光学系统42的焦距在从下限到上限的预定范围内改变，下限被设置成与每个点状光元素的预定最宽发散角对应的第一长度，并且上限被设置成第一长度的两倍大的第二长度。这使得能够获得在各点状光元素之间具有足够短距离的点状光元素。

根据第二实施方式的距离测量设备3被配置成均匀地改变从照射单元40照射的图案光的整个发光图案，但是距离测量设备3可以被配置成部分地改变从照射单元40照射的图案光的发光图案。

具体地，如图21所示，根据该修改方案的照射单元40A包括透明或半透明的平板44，该平板44插在从光源41照射的图案光的光学路径的一部分上。平板44使得从光源41输出的图案光能够充分地通过。

平板44使得来自光源41的已经穿过平板44的一部分的图案光基于平板44的光学功能而部分地改变。具体地，平板44使得来自光源41的图案光的已经穿过平板44的一部分具有相对于图案光的其余部分的原始焦距偏移的焦距；图案光的其余部分未穿过平板44。图案光的一部分的焦距的偏移使图案光的扩散改变。为此，从光源41输出的图案光的一部分穿过其的平板44使得图案光的这部分能够具有与图案光的剩余部分的发光图案不同的发光图案。例如，使用毛玻璃状半透明板作为平板44使得已经穿过平板44的图案光的一部分被扩散，使得可以获得具有均匀照射图案的图案光，其中，每个点状光元素的边界是模糊的。

在图21的情况下，平板44已插入光源41与光学系统42之间的光学路径的上部，从而将从光学系统42投射的图案光的下部扩散到位于光学系统42前面的前部空间。这导致从光学系统42投射到前部空间的图案光的上部具有由其间具有相对宽距离的点状光元素组成的发光图案。相比之下，这导致从光学系统42投射到路面的图案光的下部具有由没有点状光元素和它们之间的距离的均匀光组成的发光图案。因此，根据该修改方案的照射单元40A能够更高分辨率地检测路面上的小目标对象例如小台阶或环形止动件。相比之下，根据该修改方案的照射单元40A使得能够基于从光学系统42照射到光学路径的上侧的点状光元素更早地检测远处车辆等。

注意，根据该修改方案的距离测量设备可以被配置成将平板44可移除地插入从光源41照射的图案光的光学路径的一部分上。具体地，平板44机械地连接至致动器43，并且控制单元18使致动器43移动平板44以使平板44插入图案光的光学路径的一部分上或者从光学路径的一部分移除。

基于车辆2周围的情况，控制单元18可以被配置成可切换地执行：

(1)第一照射模式，在平板44布置在光源41与光学系统42之间的光学路径的一部分上时，获得上面阐述的目标对象的距离信息；

(2)第二照射模式，在没有平板44布置在光源41与光学系统42之间的光学路径上时，获得上面阐述的目标对象的距离信息。

控制单元18可以被配置成根据从信息输入单元19输入的车辆信息和环境信息中的至少一个来选择图案光的各种图案中的一个。

具体地，类似于第一实施方式中描述的图9的流程图中所示的过程，在步骤S300中，控制单元18经由信息输入单元19获取表示车辆2的行驶状况的车辆信息以及表示车辆2的周围环境的状况的环境信息。

在步骤S302中，控制单元18基于在步骤S300中获取的车辆信息和环境信息来选择远场模式和近场模式中的一个。

根据该修改方案的远场模式使得光源41使用由点状光分量之间具有窄距离的点状光分量组成的图案光来照射测量区域。

根据该修改方案的近场模式使得光源41使用没有点状光分量和它们之间的距离的均匀图案光照射测量区域。

当在步骤S302中选择远场模式时，控制单元18使光源41和致动器43使用由点状光分量构成的图案光来照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离(参见步骤S306)。

当在步骤S302中选择近场模式时，控制单元18使光源41和致动器43使用具有没有点状光分量和它们之间的距离的均匀图案光来照射测量区域，从而测量目标对象相对于设备1的距离(参见步骤S308)。

其他修改方案

每个实施方式中的一个元件的功能可以被分布为多个元件，并且多个元件具有的功能可以组合成一个元件。每个实施方式的结构的至少一部分可以使用具有与相应实施方式的结构的至少一部分相同功能的已知结构来代替。可以省略第一实施方式和第二实施方式中的每一个的结构的一部分。第一实施方式和第二实施方式中的每一个的结构的至少一部分可以用第一实施方式和第二实施方式中的其他的结构替换或者添加至第一实施方式和第二实施方式中的其他的结构。由权利要求书所采用的语言指定的技术思想中包括的所有方面构成了本公开内容的实施方式。

本公开内容可以通过各种实施方式来实现；各种实施方式包括：均包括距离测量设备1或3系统；用于使计算机用作距离测量设备1或3的控制单元18的程序；存储程序的存储介质例如非暂态介质；以及距离信息获取方法。

虽然本文已经描述了本公开内容的说明性实施方式，但是本公开内容不限于本文描述的实施方式，而是包括具有基于本公开内容本领域普通技术人员将理解的修改、省略、组合(例如，跨各种实施方式的各方面的组合)、适应性修改和/或替选方案的任何和所有实施方式。权利要求书中的限制应当基于权利要求书中采用的语言进行广义地解释，并且不限于本说明书中或在本申请的审查期间描述的示例，这些示例应被解释为非排他性的。

Claims (14)

1.一种距离测量设备，包括：

照射单元，被配置成使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域；

光接收传感器，包括分别对应于多个像素的多个光接收元件，并且所述光接收传感器被配置成针对所述多个像素中的每个像素接收基于位于所述测量区域中的目标对象对所述图案光的反射的返回光分量；以及

测量控制器，被配置成基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述返回光分量，来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的距离信息项，

其中：

所述照射单元包括：

第一光源，被配置成发射第一发光图案；以及

第二光源，被配置成发射具有比所述第一发光图案的强度低的相对低强度的第二发光图案，

所述照射单元被配置成使用包括所述第一发光图案和所述第二发光图案中的至少一个的所述图案光照射所述测量区域；以及

所述测量控制器被配置成：

确定由所述多个像素中的相应一个像素接收到的所述返回光分量中的每一个的强度是否满足预定测量条件；以及

在确定由所述光接收传感器的至少一个像素接收到的所述返回光分量的强度满足所述预定测量条件时，获得所述至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息；

其中：

所述照射单元被配置成使用所述第一发光图案和所述第二发光图案单独地照射所述测量区域；以及

所述测量控制器被配置成：

在第一照射模式下使所述照射单元使用所述第一发光图案和所述第二发光图案二者作为所述图案光来照射所述测量区域；以及

在第二照射模式下使所述照射单元选择性地使用所述第一发光图案和所述第二发光图案中的一者来照射所述测量区域。

2.根据权利要求1所述的距离测量设备，其中：

所述预定测量条件是由所述每个像素接收到的所述返回光分量的强度处于从最小强度至饱和阈值强度的范围内的条件，

所述最小强度被定义为使得如果由所述多个像素中的所选像素接收到的所述返回光分量的强度小于所述最小强度，则难以基于由所述所选像素接收到的所述返回光分量的强度获得有效距离信息项，

所述饱和阈值强度被定义为使得如果由所述多个像素中的指定像素接收到的所述返回光分量的强度等于或大于所述饱和阈值强度，则所述指定像素饱和；以及

所述测量控制器被配置成：在确定由所述光接收传感器的所述至少一个像素接收到的所述返回光分量的强度在所述范围内时，获得所述至少一个像素的所述至少一个距离值作为有效距离信息。

3.根据权利要求1或2所述的距离测量设备，其中，

所述照射单元被配置成使用所述图案光照射所述测量区域，所述图案光具有跨所述图案光的光轴的二维截面轮廓，所述第二发光图案在所述二维截面轮廓上大于所述第一发光图案。

4.根据权利要求3所述的距离测量设备，其中，

所述第一发光图案在所述二维截面轮廓上被所述第二发光图案包围。

5.根据权利要求1或2所述的距离测量设备，其中，

所述第一光源和所述第二光源包括公共芯片。

6.根据权利要求1或2所述的距离测量设备，其中，所述测量控制器被配置成执行以下监视模式：

使所述照射单元不使用所述第一发光图案和所述第二发光图案照射所述测量区域；或者

使所述照射单元仅使用强度未被调制的连续光作为所述第二发光图案来照射所述测量区域，

其中，所述测量控制器被配置成：基于在所述监视模式下由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的环境光分量的强度，来获得所述测量区域的灰度图像。

7.根据权利要求1所述的距离测量设备，其中，所述距离测量设备能够安装在移动对象中，

所述距离测量设备还包括：

信息获取器，被配置成获取指示所述移动对象的第一状况和所述移动对象的周围环境的第二状况中的至少一种的信息，

所述测量控制器被配置成使所述照射单元根据由所述信息获取器获取的所述信息来选择性地使用所述第一发光图案和所述第二发光图案中的一个来照射所述测量区域。

8.根据权利要求1、2和7中任一项所述的距离测量设备，其中：

所述照射单元被配置成使用基于强度调制的光的所述图案光来照射所述测量区域；以及

所述测量控制器被配置成：基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述返回光分量与所述图案光之间的相位差，来获得所述多个像素中的相应一个像素的所述距离信息项。

9.根据权利要求1、2和7中任一项所述的距离测量设备，其中，

所述测量控制器被配置成：

测量所述照射单元照射所述图案光的照射定时与由所述光接收传感器接收到基于对所述图案光的反射而产生的所述返回光的接收定时之间的时间；以及

基于所测量的时间获得针对所述每个像素的所述距离信息项。

10.根据权利要求1、2和7中任一项所述的距离测量设备，其中，

所述照射单元被配置成使用第一定时处的所述图案光作为第一图案光并且使用第二定时处的所述图案光作为第二图案光来照射所述测量区域；

所述光接收传感器被配置成：

针对所述每个像素接收基于所述目标对象对所述第一图案光的反射的第一返回光分量；以及

针对所述每个像素接收基于所述目标对象对所述第二图案光的反射的第二返回光分量；以及

所述测量控制器被配置成：

基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述第一返回光分量来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的第一距离信息项，从而获得第一距离信息帧；

基于由所述光接收传感器的所述每个像素接收到的所述第二返回光分量来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的第二距离信息项，从而获得第二距离信息帧；以及

使用包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的至少一个中的至少一个距离信息项来补充包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的每一个中的至少一个距离信息项，从而获得校正后的距离信息帧，

与包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的每一个中的所述至少一个距离信息项对应的至少一个像素的所述返回光分量的强度不满足所述预定测量条件，

与包括在所述第一距离信息帧和所述第二距离信息帧中的所述至少一个中的所述至少一个距离信息项对应的至少一个像素的所述返回光分量的强度满足所述预定测量条件。

11.根据权利要求1、2和7中任一项所述的距离测量设备，其中，

针对所有像素的所述距离信息项包括与基于所述第一发光图案的所述返回光分量对应的第一距离信息项以及与基于所述第二发光图案的所述返回光分量对应的第二距离信息项，与所述第一距离信息项对应的像素和与所述第二距离信息项对应的像素相邻；以及

所述测量控制器被配置成用所述第一距离信息项替换所述第二距离信息项。

12.根据权利要求1、2和7中任一项所述的距离测量设备，其中，

所述第一发光图案的发光强度相对于所述第二发光图案的发光强度的放大率被设置成在2倍至250倍的范围内。

13.根据权利要求1、2和7中任一项所述的距离测量设备，其中，

所述照射单元被配置成在各个不同的定时处使用多个图案光作为所述图案光来照射所述测量区域；

所述光接收传感器被配置成：

通过所述光接收元件接收返回光，所述返回光中的每一个基于所述目标对象对所述图案光中的相应一个图案光的反射而产生，所述返回光中的每一个的返回光分量被所述光接收传感器的各个像素接收；以及

所述测量控制器被配置成：

基于所述返回光中的每一个的所述返回光分量来获得距离信息帧中的相应一个距离信息帧，所述距离信息帧中的每一个基于所述返回光中的相应一个返回光，

所述距离测量设备还包括：

识别单元，被配置成根据由所述测量控制器获得的所述距离信息帧来识别所述目标对象，

所述识别单元被配置成跟踪所述距离信息帧中的与所述第一发光图案对应的所识别的目标对象的至少一个距离信息项，从而跟踪所述距离信息帧中的同一目标对象。

14.一种用于距离测量设备的距离测量方法，包括：

使用具有预定发光图案的图案光来照射测量区域，所述图案光包括第一发光图案以及具有比所述第一发光图案的强度低的相对低强度的第二发光图案；

通过包括分别对应于多个像素的多个光接收元件的光接收传感器接收基于位于所述测量区域中的目标对象对所述图案光的反射的返回光；

基于由所述光接收传感器的所述多个像素中的每个像素接收到的返回光分量，来获得针对所述每个像素的表示所述目标对象相对于所述距离测量设备的距离值的距离信息项；

确定由所述多个像素中的相应一个像素接收到的返回光分量中的每一个的强度是否满足预定测量条件；

在确定由所述光接收传感器的至少一个像素接收到的返回光分量的强度满足所述预定测量条件时，获得所述至少一个像素的至少一个距离值作为有效距离信息；使用所述第一发光图案和所述第二发光图案单独地照射所述测量区域；

在第一照射模式下，使用所述第一发光图案和所述第二发光图案二者作为所述图案光来照射所述测量区域；以及

在第二照射模式下，选择性地使用所述第一发光图案和所述第二发光图案中的一者来照射所述测量区域。