CN113614566A - 测距方法、测距装置以及程序 - Google Patents

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Abstract

本公开所涉及的测距方法包含如下工序：在对物体照射背景光的环境下对该背景光的照度进行测光(步骤S300)；基于该背景光的照度来设定测距范围(步骤S310)；基于所设定的测距范围来设定包含分别具有APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)的多个像素在内的摄像部的摄像条件以及使光源出射光的出射条件(步骤S320)；和通过基于所设定的摄像条件以及出射条件控制摄像部以及光源来进行与该物体的距离的测定(步骤S330)。

Description

测距方法、测距装置以及程序
技术领域
本公开涉及测距方法、测距装置以及程序。
背景技术
过去，有使用近红外光等光来测定与成为对象的物体的距离的测距装置(例如参考专利文献1)。
专利文献1记载的作为测距装置的雷达装置具备：对成为对象的物体照射照射光的激光二极管；被入射在该物体反射该照射光而得到的光即反射光、将入射的反射光变换成信号的第1受光电路以及第2受光电路；和CPU(Central Processing Unit，中央处理器)。另外，CPU根据从2个受光电路分别输出的2个信号，来生成使与入射的反射光的光量值成比例的信号中的能输出的光量值的范围即激活区域(能勋领域)比原本的2个信号更宽的合成信号。
如此一来，在现有的测距装置中，即使是宽的动态范围的反射光，也能测定正确的距离。另外，在现有的测距装置中，在2个受光电路当中一方的受光电路中使用APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)。APD为通过采用雪崩击穿将由于入射到光电变换层的光被光电变换而产生的电荷进行倍增(即雪崩倍增)来提高光检测灵敏度的光电二极管。根据APD，即使是低亮度的反射光入射了的情况下，也能从受光电路输出与该反射光的光量成比例的信号。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2008-20203号公报
发明内容
发明要解决的课题
过去，为了高精度地检测反射光，存在使用太阳光等外光即背景光来补正入射到受光电路的光的光量的技术。在此，例如在背景光是太阳光的情况下，根据时刻或天气等而背景光的光量不同。若背景光的光量不同，则反射光的光量与背景光的光量的差变得过小，根据情况而不能检测反射光。在现有的测距装置中，有要算出根据背景光的光量不能测定的距离的问题。
本公开提供能合适地测定距离的测距方法等。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式所涉及的测距方法包含如下工序：在对物体照射背景光的环境下对所述背景光的照度进行测光；基于所述背景光的照度来设定测距范围；基于所设定的测距范围来设定包含分别具有APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)的多个像素在内的摄像部的摄像条件以及使光源出射光的出射条件；和通过基于所设定的所述摄像条件以及所述出射条件控制所述摄像部以及所述光源来进行与所述物体的距离的测定。
另外，本公开的一个方式所涉及的测距装置具备：测光部，其在对物体照射背景光的环境下对所述背景光的照度进行测光；运算部，其基于所述背景光的照度来设定测距范围；和控制部，其基于所设定的测距范围来设定包含分别具有APD(Avalanche PhotoDiode，雪崩光电二极管)的多个像素在内的摄像部的摄像条件以及使从光源出射光的出射条件，通过基于所设定的所述摄像条件以及所述出射条件控制所述摄像部以及所述光源来进行与所述物体的距离的测定。
另外，本公开也可以作为使计算机执行上述测距方法中所含的步骤的程序来实现。另外，本公开也可以作为记录了该程序的能由计算机读取的CD-ROM等非暂时的记录介质来实现。另外，本公开也可以作为表示该程序的信息、数据或信号来实现。并且，这些程序、信息、数据以及信号也可以经由因特网等通信网络发布。
发明的效果
根据本公开，能提供能合适地测定距离的测距装置等。
附图说明
图1是用于说明实施方式1所涉及的测距装置的概要的图。
图2是用于说明实施方式1所涉及的测距装置所执行的测距方法的图。
图3是表示实施方式1所涉及的测距装置的特征性功能结构的框图。
图4是用于说明实施方式1所涉及的测距装置所执行的测距方法的流程图。
图5是用于说明实施方式1所涉及的测距装置根据雪崩倍增的发生次数算出极限测距范围的方法的图。
图6是用于说明实施方式1所涉及的测距装置选择算出极限测距范围时所用的表格信息的方法的一例的流程图。
图7是用于说明实施方式1所涉及的测距装置选择算出极限测距范围时所用的表格信息的方法的一例的图。
图8是表示实施方式1所涉及的测距装置测定物体的距离时取得的多个APD各自的雪崩倍增的发生次数的一例的图。
图9是用于说明实施方式1所涉及的测距装置所执行的照度的算出方法的一具体例的图。
图10是表示实施方式2所涉及的测距装置的特征性功能结构的框图。
图11是用于说明实施方式2所涉及的测距装置所执行的测距方法的流程图。
图12是用于说明实施方式2所涉及的测距装置所执行的测光方法的细节的流程图。
图13是用于说明实施方式2所涉及的测距装置所执行的测距范围的设定处理的细节的流程图。
图14是用于说明实施方式2所涉及的测距装置所执行的摄像条件以及出射条件的设定处理的细节的流程图。
具体实施方式
以下使用附图来说明本公开的实施方式。另外，以下说明的实施方式均表示本公开的优选的一具体例。因此，以下的实施方式所示的数值、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态、和工序(步骤)以及工序的顺序等是一例，并不用于限定本公开。
另外，各图是示意图，未必严格地被图示。因此，各图中比例尺等也未必一致。在各图中，对实质相同的结构标注相同的附图标记，有时省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
[结构]
首先参考图1～图3来说明实施方式1所涉及的测距装置的结构。
图1是用于说明实施方式1所涉及的测距装置100的概要的图。图2是用于说明实施方式1所涉及的测距装置100所执行的测距方法的图。图3是表示实施方式1所涉及的测距装置100的特征性功能结构的框图。
测距装置100是测定与物体的距离的装置。具体地，测距装置100向物体出射出射光300，用具有多个APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)111的摄像部110检测出射光300在物体反射而得到的光即反射光310，由此来测定测距装置100与物体的距离。更具体地，测距装置100通过TOF(Time Of Flight，飞行时间)方式来算出到物体的距离。
所谓TOF方式，是如下方式：根据从使光源120出射出射光300起、到光源120出射的出射光300照到物体并检测到出射光300在物体反射而得到的光即反射光310为止所花费的时间，来算出距离。测距装置100例如向人等对象物400出射出射光300。出射光300成为在对象物400反射的反射光310。反射光310入射到测距装置100。测距装置100基于从出射出射光300起、到检测到反射光310为止的时间来测定与对象物400的距离。
如图2所示那样，例如测距装置100使摄像部110曝光给定的曝光时间(第1曝光时间)，在这其间对多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数进行计数。测距装置100例如在所计数的雪崩倍增的发生次数为预先任意确定的给定的发生次数以上的情况下，判定为在第1区间中存在物体，在小于给定的发生次数的情况下，判定为在第1区间中不存在物体。
测距装置100在判定为在第1区间不存在物体的情况下，进一步使摄像部110曝光比第1曝光时间长的给定的曝光时间(第2曝光时间)，在这其间对多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数进行计数。测距装置100例如在所计数的雪崩倍增的发生次数为给定的发生次数以上的情况下，判定为在第2区间中存在物体，在小于给定的发生次数的情况下，判定为在第2区间中不存在物体。测距装置100通过重复这样的处理，来测定物体位于哪个区间，即在存在物体的情况下测定与物体的距离。
在此，例如对测距装置100设定测距装置100(具体地，摄像部110)中的能测定的距离的极限即极限测距范围。在对象物410存在于距离测距装置100比极限测距范围更远的位置的情况下，测距装置100由于例如光源120出射的光未到达物体等理由，而不能测定与物体的距离。例如在图2中，在物体位于第1区间到第6区间的情况下，测距装置100能测定物体存在于哪个区间。另一方面，在物体存在于第7区间的情况下，测距装置100不能测定物体是否存在，当然也不能测定与物体的距离。
具体地，例如测距装置100如图1所示那样，向对象物400出射出射光300。在该情况下，由于对象物400存在于比极限测距范围更靠近测距装置100的位置，因此测距装置100例如通过检测反射光310来测定与对象物400的距离。
另一方面，测距装置100向存在于比对象物400更远的位置的车辆等对象物410出射出射光301。在该情况下，在对象物410存在于距离测距装置100比极限测距范围更远的位置时，测距装置100由于例如出射光301未到达对象物410而不能检测反射光，因此不能测定与对象物410的距离。
如此地，在测距装置100中能测定的距离中存在极限。为此，现有的测距装置预先确定极限测距范围，即，预先确定基于极限测距范围算出的使摄像部110曝光的最大的时间(最大曝光时间)。例如，极限测距范围越短，最大曝光时间越短。另一方面，极限测距范围越长，最大曝光时间越长。
但是，根据从太阳光等光源120出射的不是出射光300的背景光320的照度，极限测距范围会发生变化。例如，在背景光320的照度非常强的情况下，反射光310的照度与背景光320的照度相比相对地显著变低，由摄像部110不能检测反射光310。即，在该情况下，实际能测定的极限测距范围变得比预先确定的极限测距范围短。为此，在现有的测距装置中，由于极限测距范围是预先确定的，因此会对由于背景光320的照度而不能测定的距离进行算出距离的处理。本公开所涉及的测距装置100通过算出极限测距范围，在背景光320的照度过强而检测到较多噪声而不能测定与物体的距离的距离中，不进行距离的算出，进行用于测定合适的距离的算出。
如图3所示那样，测距装置100具备摄像部110、光源120、处理部200和存储部240。
摄像部110是具有多个APD111的摄像机。APD111是通过对入射到光电变换层的光被光电变换而产生的电荷进行雪崩倍增来提高光检测灵敏度的光电二极管。摄像部110例如具有配置成矩阵状的多个APD111。
另外，摄像部110所具有的APD111的数量为多个即可，并没有特别限定。
光源120是出射出射光300的光源。光源120例如是LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、LD(Laser Diode，激光二极管)等。另外，光源120所出射的波长并没有被特别限定。光源120例如出射中心波长800nm～1200nm程度的近红外光。
处理部200是控制摄像部110以及光源120来测定与物体(例如对象物400)的距离的处理部。
处理部200例如通过CPU(Central Processing Unit，中央处理器)和存储于存储部240等的该CPU所执行的控制程序实现。另外，处理部200与摄像部110以及光源120通过控制线等能通信地连接。
处理部200在功能上具备取得部210、运算部220和控制部230。
取得部210与摄像部110连接，取得摄像部110中检测到的反射光310的信息。具体地，取得部210在对物体照射背景光320的环境下，从摄像部110取得摄像部110所具备的多个APD111各自中发生的雪崩倍增的发生次数。另外，取得部210可以从摄像部110取得多个APD111各自中发生的雪崩倍增的发生次数，也可以取得表示发生了雪崩倍增的信息。取得部210在取得表示发生了雪崩倍增的信息的情况下，例如通过对取得了该信息的次数进行计数，来取得在多个APD111各自中发生的雪崩倍增的次数。
运算部220基于取得部210所取得的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出表示能使用摄像部110测距的距离的极限测距范围。具体地，运算部220在光源120不出射出射光300且照射背景光320的环境下，基于取得部210所取得的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出极限测距范围。
例如，运算部220基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度，基于所算出的背景光320的照度来算出极限测距范围。例如，运算部220基于照度信息253，根据雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度。
照度信息253是表示雪崩倍增的发生次数与照度的对应关系的表格。照度信息253例如存储于存储部240。运算部220在光源120不出射出射光300且照射背景光320的环境下，根据取得部210所取得的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数和照度信息253来算出背景光320的照度。接着，运算部220基于算出的照度来算出极限测距范围。
例如，运算部220基于多个APD111当中至少2个以上APD111的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
或者，运算部220基于多个APD111当中全部APD111的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
另外，例如，运算部220基于算出的背景光320的照度和表格信息250来算出极限测距范围。
表格信息250是表示照度与极限测距范围的对应关系(即，相对于照度的极限测距范围)的表格。表格信息250例如存储于存储部240。
表格信息250例如包含第1表格信息251、和照度与极限测距范围的对应关系不同于第1表格信息251的第2表格信息252。例如，运算部220根据控制部230使光源120出射光的情况下的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数和控制部230不使光源120出射光的情况下的多个APD111的雪崩倍增的发生次数，来算出从光源120出射的光由物体反射而得到的光的照度相对于背景光320的照度的比(具体地是照度的大小的比)即S/N比。运算部220进一步基于算出的S/N比来选择是基于第1表格信息251来算出极限测距范围，还是基于第2表格信息252来算出极限测距范围。例如，运算部220算出背景光320的照度、和反射光310的照度与背景光320的照度的差。接下来，运算部220通过算出相对于背景光320的照度所算出的差的比率，来算出S/N比。
第1表格信息251例如在表示照度的第1阈值与表示比该第1阈值高的照度的第2阈值之间的照度下，与第2表格信息252相比，与该照度对应的极限测距范围变长。例如，运算部220在背景光320的照度低于第1阈值的情况下，基于第1表格信息251来决定极限测距范围，在背景光320的照度高于第2阈值的情况下，基于第2表格信息252来算出极限测距范围。
控制部230控制摄像部110的曝光以及光源120的出射光300的出射。控制部230例如通过TOF方式，使摄像部110曝光且使从光源120出射出射光300，基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出到物体的距离。
另外，控制部230例如基于运算部220算出的极限测距范围来算出使摄像部110曝光的最大曝光时间，使摄像部110以算出的最大曝光时间以内的曝光时间曝光，并基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出到物体的距离。更具体地，控制部230基于极限测距范围来算出曝光时间的最大值(最大曝光时间)。控制部230使摄像部110以给定的曝光时间曝光，进而将曝光时间增加给定的时间并使摄像部110再度曝光，重复这样的处理，直到基于极限测距范围的最大曝光时间为止。
另外，控制部230可以对1个距离的测定多次执行在测定与物体的距离时执行的使摄像部110曝光的处理即曝光处理。例如，控制部230也可以为了判定在图2所示的第1区间中是否存在物体，使摄像部110以相同曝光时间多次曝光。例如，运算部220可以根据各个曝光处理中的雪崩倍增的发生次数的平均值来测定(算出)在第1区间中是否存在物体、即与物体的距离。
另外，用于控制部230基于极限测距范围算出最大曝光时间的变换方法只要设定成极限测距范围越短则最大曝光时间越短即可，并没有特别限定。该变换方法例如可以作为表示相对于极限测距范围的最大曝光时间的表格而存储到存储部240，也可以将用于根据极限测距范围算出最大曝光时间的变换式存储到存储部240。
另外，例如控制部230选择相互不同的多个给定曝光时间当中成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间，使摄像部110以所选择的成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间曝光，基于成为最大曝光时间以内的曝光时间的每个给定曝光时间的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出到物体的距离。
例如如图2所示那样，在存储部240存储多个给定曝光时间(第1曝光时间、第2曝光时间等)，以使得在对第1区间进行测距的情况下，控制部230使摄像部110以第1曝光时间曝光，在对第2区间进行测距的情况下，控制部230使摄像部110以第2曝光时间曝光。即，对各测距的区间预先分配相互不同的给定曝光时间。
控制部230基于最大曝光时间，即，基于极限测距范围来选择多个给定曝光时间当中成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间。例如如图2所示那样，最大曝光时间设为用于对第6区间进行测距的曝光时间(第6曝光时间)以上且小于用于对第7区间进行测距的曝光时间。在该情况下，控制部230选择预先确定的多个给定曝光时间当中第1曝光时间到第6曝光时间的6个给定曝光时间。进而，控制部230使摄像部110以所选择的成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间曝光。例如，控制部230执行使摄像部110以第1曝光时间曝光的曝光处理，进而，执行使摄像部110以第2曝光时间曝光的曝光处理，如上那样改变曝光时间并重复执行曝光处理，直到使摄像部110以第6曝光时间曝光的曝光处理为止。
控制部230基于这样多次执行的每次曝光处理的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出到物体的距离。例如，控制部230在使摄像部110曝光期间，使光源120出射给定的出射次数的光(出射光300)。
另外，曝光时间、各曝光时间的曝光次数以及来自光源120的光的出射次数可以任意确定。
另外，控制部230可以基于最大曝光时间来算出给定曝光时间、曝光次数以及出射次数。控制部230例如使摄像部110以算出的多个给定曝光时间的每一给定曝光时间重复曝光所算出的曝光次数，且使光源120出射算出的出射次数的光。
例如，控制部230使得以相同曝光时间执行预先确定的曝光次数的曝光处理。曝光次数可以预先任意确定，可以是1次，也可以是多次。曝光次数例如存储于存储部240。
在此，例如控制部230也可以基于最大曝光时间算出执行曝光处理的曝光次数。例如，控制部230可以基于最大曝光时间来变更存储于存储部240的曝光次数。
例如控制部230控制摄像部110，使得对于一次的测距基本不变更整体花费的曝光时间(即，一次的测距所花费的时间)。在该情况下，控制部230例如在最大曝光时间是到图2所示的第6区间为止的情况下，使摄像部110以第1曝光时间到第6曝光时间的各曝光时间各曝光1次，在最大曝光时间是到图2所示的第4区间为止的情况下，使摄像部110以第1曝光时间到第4曝光时间的各曝光时间各曝光2次。
如此地，控制部230可以基于最大曝光时间来变更各曝光时间中的曝光次数。例如，控制部230通过最大曝光时间越长则越减少曝光次数，最大曝光时间越短则越增加曝光次数，来使1次的测距中花费的时间不依赖于最大曝光时间而大致相同。
另外，极限测距范围以内的各区间并不需要将距离均等地分割。例如，在测定距离为50m、分割成3区间的情况下，可以分割区间为第1区间成为0～5m，第2区间成为5～15m，第3区间成为15～50m。即，控制部230可以任意确定使摄像部110曝光的时间。
另外，例如，控制部230也可以通过基于极限测距范围来增加极限测距范围内的区间数(即，增加不同的曝光时间的曝光次数)，来改变距离的刻度宽度。由此，由于对距离细致地进行测距，因此测距精度提升。
另外，例如，可以在每个区间(即曝光时间)使光源120出射的光的出射次数(在光是激光的情况下例如是激光的脉冲次数)不同。即，各区间中的曝光时间(光的出射1次相应量的曝光时间×出射次数)也可以不同。
例如，在测距装置100与物体的距离近的情况下，由于易于检测到反射光310，因此出射次数即使少，也易于高精度地进行测距。另一方面，例如在测距装置100与物体的距离远的情况下，由于难以检测到反射光310，因此出射次数难以高精度地进行测距。为此，控制部230算出为例如与测距装置100的距离越区间(即曝光时间越长)，出射次数越多。特别在极限测距范围边界的区间中，由于测距的精度(换言之S/N比)变低，因此，例如，控制部230分配极限测距范围外的变得不需要的时间，以使得在这样的区间增加出射次数(试行次数)。换言之，控制部230对于越接近最大曝光时间的曝光时间，越增加使光源120出射光的次数。例如，控制部230如下那样进行计算，即对第1区间(0～5m)将出射次数设为2次，对第2区间(5～15m)将出射次数设为5次，对第3区间(15～50m)将出射次数设为10次。
由此，各区间特别是接近于极限测距范围的区间的测距精度得以提升。
另外，例如，控制部230可以使摄像部110多次执行用于运算部220算出极限测距范围的曝光处理。具体地，例如，控制部230使得多次执行使摄像部110曝光的曝光处理。在该情况下，例如，取得部210例如在每次曝光处理中取得多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数。另外，运算部220例如基于取得部210所取得的每次曝光处理的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
存储部240是存储处理部200所执行的控制程序等的存储装置。
存储部240例如通过HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、闪速存储器等实现。
另外，存储部240例如存储表示预先确定的照度与极限测距范围的对应关系的表格信息250。具体地，例如，存储部240将第1表格信息251、照度与极限测距范围的对应关系不同于第1表格信息251的第2表格信息252作为表格信息250来进行存储。
另外，存储部240存储照度信息253，照度信息253表示雪崩倍增的发生次数与照度的对应关系。
另外，例如，存储部240将表示照度的第1阈值和表示比第1阈值高的照度的第2阈值作为阈值信息254进行存储。
[测距方法]
接着，参考图4～图9来说明测距装置100所执行的测距方法。
图4是用于说明实施方式1所涉及的测距装置100所执行的测距方法的流程图。
首先，控制部230通过控制摄像部110来使摄像部110曝光(步骤S101)。控制部230使摄像部110曝光的时间可以任意确定。
接下来，取得部210从摄像部110取得摄像部110所具有的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数(步骤S102)。
接下来，运算部220基于取得部210所取得的雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度(步骤S103)。在步骤S103，例如运算部220基于照度信息253，根据取得部210所取得的雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度。
接下来，运算部220基于表格信息250来算出极限测距范围(步骤S104)。在步骤S104，例如运算部220基于表格信息250，根据算出的背景光320的照度来算出极限测距范围。
图5是用于说明实施方式1所涉及的测距装置100根据雪崩倍增的发生次数算出极限测距范围的方法的图。具体地，图5的(a)是表示在摄像部110所具有的多个APD111的各自中发生的雪崩倍增的发生次数的图。在图5的(a)中，作为一例，例示了摄像部110具有3行3列以矩阵状排列的9个APD111的情况下的9个APD111各自的雪崩倍增的发生次数。图5的(b)是表示照度信息253的一例的图。图5的(c)是表示表格信息250的一例的图。
例如，取得部210从摄像部110取得图5的(a)所示那样的9个APD111各自的雪崩倍增的发生次数。
在该情况下，运算部220例如算出9个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的平均值。在此，运算部220例如从算出结果中舍弃小数点以下，将该平均值算出为5。当然，也可以使用算出结果的原样不变的值。接下来，运算部220根据图5的(b)所示的照度信息253，将背景光320的照度算出为2000lux。接下来，运算部220根据图5的(c)所示的表格信息250，将极限测距范围算出为100m。
如此地，在步骤S103到步骤S104，运算部220基于在取得部210所取得的多个APD111的各自中发生的雪崩倍增的发生次数来算出极限测距范围。
另外，在此，运算部220对摄像部110所具有的全部APD111各自的雪崩倍增的发生次数进行计数，根据摄像部110所具有的全部APD的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。运算部220也可以对多个APD111当中至少2个以上APD111各自的雪崩倍增的发生次数进行计数，根据至少2个以上APD的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。例如，运算部220运用对图5的(a)所示的多个APD111当中位于中央的APD111和位于该APD111的纸面上下左右的4个APD111这5个APD111各自的雪崩倍增的发生次数进行计数，根据该5个APD111的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
另外，也可以通过控制部230而各个APD111被重复曝光，由此取得部210取得多次的雪崩倍增的发生次数，在步骤S102取得所取得的多次的雪崩倍增的发生次数的平均值。例如，图5的(a)所示的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数是使APD111分别曝光10次时的雪崩倍增的发生次数的平均值。
另外，在本实施方式中，存储部240即相对于照度的极限测距范围的对应关系相互不同的第1表格信息251以及第2表格信息252作为表格信息250进行存储。运算部220基于背景光320的照度和反射光310的照度，来由第1表格信息251和第2表格信息252变更所用的表格信息。
图6是用于说明实施方式1所涉及的测距装置100将算出极限测距范围时所用的表格选择为第1表格信息251还是选择为第2表格信息252的方法的一例的流程图。图7是用于说明实施方式1所涉及的测距装置100将算出极限测距范围时所用的表格选择为第1表格信息251还是选择为第2表格信息252的方法的一例的图。
如图6所示那样，首先，运算部220算出背景光320的照度(步骤S201)。在步骤S201，运算部220例如执行图4所示的步骤S103。
接下来，运算部220根据在控制部230使光源120出射光的情况下计数得到的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数、和在控制部230不使光源120出射光的情况下计数得到的多个APD111的雪崩倍增的发生次数，来算出从光源120出射的光由物体反射而得到的光的照度相对于背景光320的照度的比即S/N比(步骤S202)。
接下来，运算部220判定步骤S202中算出的S/N比是否是预先确定的给定值以上(步骤S203)。
运算部220在判定为步骤S202中算出的S/N比是预先确定的给定值以上的情况下(步骤S203“是”)，选择第1表格信息251(步骤S204)。由此，运算部220基于第1表格信息251来算出极限测距范围。
另一方面，运算部220在判定为步骤S202中算出的S/N比不是预先确定的给定值以上的情况下(步骤S203“否”)，选择第2表格信息252(步骤S208)。由此，运算部220基于第2表格信息252来算出极限测距范围。
如图7的(a)所示那样，第1表格信息251和第2表格信息252使相对于背景光320的照度的极限测距范围的换算方法不同。具体地，第1表格信息251在预先确定的第1阈值与表示比第1阈值高的照度的第2阈值之间，换算方法与第2表格信息252不同。更具体地，第1表格信息251是在第1阈值与第2阈值之间运算部220换算为极限测距范围比第2表格信息252更长的表格。
例如，运算部220在步骤S202将背景光320的照度算出为2000lux。在该情况下，运算部220在如图7的(a)所示那样判定为S/N比是预先确定的给定值以上的情况下，基于第1表格信息251，将极限测距范围算出为100m。另一方面，运算部220在判定为S/N比不是预先确定的给定值以上的情况下，基于第2表格信息252，将极限测距范围算出为90m。如此地，在S/N比不高的情况下，运算部220将极限测距范围算出得低。
再度参考图6，例如运算部220在执行步骤S204起给定的时间后，再度算出背景光320的照度(步骤S205)。如此地，测距装置100可以按每给定的时间重复算出背景光320的照度。由此，运算部220在对应于时刻、或天气等而背景光320发生了变化的情况下，也能算出合适的极限测距范围。
接下来，运算部220判定算出的照度是否高于第2阈值(步骤S206)。例如运算部220如图7的(b)所示那样，设为步骤S202中算出的背景光320的照度为2000lux，且步骤S205中算出的背景光320的照度是3000lux。在该情况下，在步骤S206，运算部220判定为算出的照度高于第2阈值(步骤S206“是”)，选择第2表格信息252(步骤S207)。另一方面，运算部220在判定为算出的照度未高于第2阈值的情况下(步骤S206“否”)，保持选择第1表格信息251不变。
另外，例如，运算部220在执行步骤S208起给定的时间后，再度算出背景光320的照度(步骤S209)。
接下来，运算部220判定算出的照度是否低于第1阈值(步骤S210)。例如，运算部220如图7的(c)所示那样，设为步骤S202中算出的背景光320的照度是3000lux，且步骤S209中算出的背景光320的照度是1000lux。在该情况下，在步骤S210，运算部220判定为算出的照度低于第1阈值(步骤S210“是”)，选择第1表格信息251(步骤S211)。另一方面，运算部220在判定为算出的照度不低于第1阈值的情况下(步骤S210“否”)，保持选择第2表格信息252不变。
如此地，运算部220根据算出的背景光320的照度以及S/N比来变更为了算出极限测距范围而采用的表格。
另外，存储部240所存储的表格信息250中所含的表格的数量并不限定于2个，也可以是3个以上。
再度参考图4，步骤S104之后，控制部230基于运算部220算出的极限测距范围来算出使摄像部110曝光的曝光时间(最大曝光时间)(步骤S105)。在步骤S105，例如在步骤S104中运算部220算出的极限测距范围如图2所示那样是到第6区间为止的距离的情况下，算出用于测定位于第6区间的物体的距离的曝光时间。根据极限测距范围的曝光时间的算出方法并没有被特别限定。例如存储部240可以存储表示相对于极限测距范围的曝光时间的对应关系的曝光时间表格。控制部230例如可以基于该曝光时间表格，根据运算部220算出的极限测距范围来算出使摄像部110曝光的最大的曝光时间。
接下来，控制部230通过TOF方式测定与物体的距离(步骤S106)。具体地，在步骤S106，控制部230使光源120出射出射光300直到步骤S105中算出的曝光时间为止，并且，重复改变曝光时间并使摄像部110曝光，直到基于极限测距范围算出的最大曝光时间为止。由此，控制部230基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来测定与物体的距离。
另外，在步骤S106，控制部230也可以选择存储于存储部240的多个给定曝光时间当中成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间，使摄像部110以所选择的成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间曝光。
另外，在步骤S106，控制部230也可以基于最大曝光时间来算出摄像部110的曝光时间、摄像部110的曝光次数以及光源120的光的出射次数，基于算出结果来控制摄像部110以及光源120。
图8是表示实施方式1所涉及的测距装置100测定物体的距离时取得的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的一例的图。另外，在图8的(a)～(c)中，作为一例，例示了摄像部110具有3行3列地矩阵状排列的9个APD111的情况下的9个APD111各自的雪崩倍增的发生次数。
具体地，图8的(a)是表示在控制部230使得从光源120出射出射光300的情况下多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的一例的图。图8的(b)是表示在控制部230不使光源120出射出射光300的情况下多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的一例的图。图8的(c)是表示图8的(a)所示的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数与图8的(b)所示的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的差的图。
例如通过控制部230控制摄像部110以及光源120，取得部210取得图8的(a)所示的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数和图8的(b)所示的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数。接下来，控制部230根据取得部210所取得的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出图8的(c)所示的差。接下来，控制部230判定该差是否是预先确定的给定的发生次数以上。控制部230在判定为该差是预先确定的给定的发生次数以上的情况下，判定为物体存在于与曝光时间对应的给定的区间中，测定到该给定的区间的距离作为与物体的距离。例如在预先确定的给定的发生次数是“2”的情况下，控制部230测定为在图8的(c)所示的APD111a以及APD111b检测光的方向上存在物体，且该物体位于与曝光时间对应的给定的区间。
另外，运算部220也可以在步骤S103中算出背景光320的照度时，算出在相互不同的多个时刻算出的照度的平均值。
图9是用于说明实施方式1所涉及的测距装置100所执行的照度的算出方法的一具体例的图。
例如，控制部230以及取得部210多次重复图4所示的步骤S101以及步骤S102。由此，运算部220能算出多个相对于时刻的背景光320的照度。
例如，如图9所示那样，运算部220根据通过控制部230以及取得部210重复4次图4所示的步骤S101以及步骤S102而得到的雪崩倍增的发生次数来算出时刻t1、t2、t3、以及t4的背景光320的照度。接下来，运算部220通过算出时刻t1、t2、t3、以及t4的背景光320的照度的平均值，来算出时刻T1的照度。运算部220例如使用时刻T1的照度来进行图4所示的步骤S104以后的处理。
如此地，控制部230例如使多次执行使摄像部110曝光的曝光处理。在该情况下，运算部220例如在每次曝光处理中对多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数进行计数，根据计数得到的每次曝光处理的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
例如，如图9所示那样，在时刻t6，由于摄像部110被遮挡等，从时刻t5起照度急剧降低。在该情况下，由于是与例如图7的(c)所示的变化同样的变化，因此，运算部220将极限测距范围的算出中所用的表格信息从第1表格信息251变更为第2表格信息252。进而，例如，在时刻t7，由于摄像部110从被遮挡的状态恢复成原本的未被遮挡元的状态等，从时刻t6起照度急剧上升。在该情况下，运算部220将极限测距范围的算出中所用的表格信息从第2表格信息252变更为第1表格信息251。如此地，根据运算部220算出照度的定时，存在算出的照度大幅波动的可能性。为此，运算部220算出多个时刻的背景光320的照度的平均值，例如使用该平均值的照度来进行图4所示的步骤S104以后的处理。
另外，控制部230以及取得部210可以任意确定重复图4所示的步骤S101以及步骤S102的次数。
[效果等]
如以上说明的那样，实施方式1所涉及的测距装置100是测定与物体的距离的测距装置，具备：控制部230，其在对物体照射背景光320的环境下使具有多个APD11 1的摄像部110曝光；取得部210，其取得多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数；和运算部220，其基于取得部210所取得的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出表示能使用摄像部110测距的距离的极限测距范围。
根据这样的结构，运算部220能对应于背景光320的照度来算出合适的极限测距范围。为此，测距装置100能对应于背景光320的照度来测定合适的距离。例如，在将测距装置100搭载于车辆等移动体的情况下，能配合太阳光等背景光320的照度合适地设定能测定车间距离等的最大值。
另外，例如，测距装置100具备光源120和摄像部110。在该情况下，控制部230例如通过TOF方式，使摄像部110曝光且使得从光源120出射光，基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出到物体的距离。
根据这样的结构，控制部230能基于合适的极限测距范围来测定合适的距离。例如，控制部230通过基于极限测距范围来使光源120出射的出射光300的光量合适地变化，从而能测定合适的距离。
另外，例如，控制部230基于运算部220算出的极限测距范围来算出使摄像部110曝光的曝光时间，使摄像部110曝光所算出的曝光时间，并基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出到物体的距离。
根据这样的结构，控制部230能基于极限测距范围来算出曝光时间。为此，控制部230能对应于背景光320的照度进一步测定合适的距离。
另外，例如，控制部230选择相互不同的多个给定曝光时间当中成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间，执行使摄像部110以所选择的成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间曝光的曝光处理，基于成为最大曝光时间以内的曝光时间的给定曝光时间的每个给定曝光时间的曝光处理的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数，来算出到物体的距离。
根据这样的结构，控制部230例如在预先确定多个曝光时间的情况下，也能基于最大曝光时间来决定(更具体是减少)曝光处理的次数。为此，由于对于从极限测距范围偏离的区域，控制部230不进行测距，因此能缩短测距所花费的时间，即，能提升帧频。
另外，例如，控制部230基于最大曝光时间来算出多个给定曝光时间、曝光次数、以及使光源120出射光的出射次数，使摄像部110按成为最大曝光时间以内的曝光时间的算出的多个给定曝光时间的每一给定曝光时间重复曝光所算出的曝光次数，且使光源120出射所算出的出射次数的光。
根据这样的结构，例如，若只要对于一次的测距不改变整体中花费的曝光时间，则在不进行预先确定的多个给定曝光时间当中一部分给定曝光时间下的曝光处理时，关于一次的测距，在整体中花费的曝光时间中就能富余不进行曝光处理的给定曝光时间相应量。为此，例如，能通过增加每个给定曝光时间的曝光次数，来提升各测距区间中的S/N比，即，提升测距精度。另外，例如在光源120被脉冲驱动的情况下，控制部230也可以基于最大曝光时间来增加脉冲数。据此，例如，通过曝光时间越接近最大曝光时间越增多光源120的光的出射次数，从而接近于极限测距范围的区间的测距精度得以提升。
另外，例如，运算部220基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度，基于所算出的背景光320的照度来算出极限测距范围。
根据这样的结构，运算部220基于雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度。为此，运算部220能合适地算出基于背景光320的照度的极限测距范围。
另外，例如，运算部220基于多个APD111当中至少2个以上APD111的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
例如，设想摄像部110具有大量的APD111。在该情况下，为了算出全部APD111的平均值，需要处理许多数据量。为此，根据这样的结构，能减低背景光320的算出中所用的数据数量。
另外，例如，运算部220根据多个APD111当中全部APD111的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
根据这样的结构，运算部220能高精度地算出背景光320的照度。
另外，例如，运算部220基于表示照度与极限测距范围的对应关系的表格信息250、和所算出的背景光320的照度来算出极限测距范围。
根据这样的结构，能根据APD111中的雪崩倍增的发生次数简便地算出极限测距范围。另外，根据这样的结构，在制造了多个测距装置100时，在摄像部110中在光的检测精度中存在偏差的情况下，通过合适地设定表格信息250，能抑制多个测距装置100的每一者的测定偏差。
另外，例如，表格信息250包含第1表格信息251、和照度与极限测距范围的对应关系不同于第1表格信息251的第2表格信息252。在该情况下，例如，运算部220根据控制部230使光源120出射光的情况下的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数和控制部230不使光源120出射光的情况下的多个APD111的雪崩倍增的发生次数，来算出从光源120出射的光由物体反射而得到的光的照度相对于背景光320的照度的比即S/N比。进而，运算部220例如基于所算出的S/N比来选择是基于第1表格信息251来算出极限测距范围，还是基于第2表格信息252来算出极限测距范围。
根据这样的结构，由运算部220选择与背景光320的照度的大小相应的合适的表格。从而，根据这样的结构，运算部220能进一步高精度地算出极限测距范围。
另外，例如，第1表格信息251在表示照度的第1阈值与表示比第1阈值高的照度的第2阈值之间的照度下，与第2表格信息252相比与该照度对应的极限测距范围更长。运算部220例如在背景光320的照度低于第1阈值的情况下，基于第1表格信息251来算出极限测距范围，在背景光320的照度高于第2阈值的情况下，基于第2表格信息252来算出极限测距范围。
根据这样的结构，即使在非常短的时间之间算出的照度发生了变化的情况下，也抑制由运算部220多次变更所用的表格。例如，若运算部220根据照度比1个阈值高还是低而变更所参考的表格，就会由于背景光320的照度的微小的波动而多次变更所参考的表格。如此一来，由于运算部220算出的极限测距范围重复变化，因此需要许多处理。因而，通过如本实施方式那样，运算部220将所参考的表格适当地在第1表格信息251和第2表格信息252进行变更，从而能滞后地变更相对于照度的极限测距范围。由此，抑制了相对于微小的照度的变化而多次变更运算部220算出的极限测距范围。
另外，例如，控制部230多次执行使摄像部110曝光的曝光处理。在该情况下，例如，取得部210在每次曝光处理中取得多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数。另外，运算部220例如根据取得部210所取得的每次曝光处理的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
根据这样的结构，运算部220在非常短的时间之间算出的照度大且照度发生了变化的情况下，也能使用合适的照度来选择表格。
另外，实施方式1所涉及的测距方法是测定与物体的距离的测距方法，包含：控制步骤，在对物体照射背景光320的环境下使具有多个APD111的摄像部110曝光；取得步骤，从具有多个APD111的摄像部110取得多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数；和运算步骤，基于取得步骤中取得的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数，来算出表示能使用摄像部110测距的距离的极限测距范围。
根据这样的方法，能对应于背景光320的照度来算出合适的极限测距范围。因而，根据这样的方法，能对应于背景光320的照度来测定合适的距离。
另外，本公开也可以作为使计算机执行上述测距方法中所含的步骤的程序来实现。另外，本公开也可以作为记录了该程序的能由计算机读取的CD-ROM等非暂时的记录介质来实现。另外，本公开也可以作为表示该程序的信息、数据或信号来实现。并且，这些程序、信息、数据以及信号也可以经由因特网等通信网络发布。
(实施方式2)
以下说明实施方式2所涉及的测距装置。另外，在实施方式2所涉及的测距装置的说明中，以与实施方式1所涉及的测距装置的差异点为中心来进行说明，对与实施方式1所涉及的测距装置同样的结构标注同样的附图标记，有时部分简化或省略说明。
[结构]
图10是表示实施方式2所涉及的测距装置101的特征性功能结构的框图。
测距装置101与测距装置100同样，具备包含分别具有APD111的多个像素的摄像部110，是测定与物体的距离的装置。测距装置101具备摄像部110、光源120、处理部201和存储部240。
处理部201是控制摄像部110以及光源120，进行与物体(例如对象物400)的距离的测定的处理部。
处理部201例如由用于与摄像部110以及光源120等进行通信的输入输出端口、CPU、存储于存储部240等的该CPU所执行的控制程序等实现。另外，处理部201与摄像部110以及光源120通过控制线等能通信地连接。
处理部201在功能上具备测光部211、运算部221和控制部231。
测光部211在对物体(例如图1所示的对象物400)照射背景光320的环境下，对背景光320的照度进行测光。测光部211例如取得摄像部110所具备的多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数，基于所取得的雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度。即，测光部211进行上述的取得部210所进行的处理、和运算部220所进行的处理的一部分。如此地，特定的处理部所执行的处理也可以通过另外的处理部执行。
测光部211例如不使用向物体出射光的光源120而仅以背景光320使摄像部110曝光，在仅以背景光320(即，不使光源120出射光)使摄像部110曝光的状态下，取得多个像素(多个APD111)的雪崩倍增的发生次数，基于被预先数据化的表示背景光320的照度与雪崩倍增的发生次数的对应关系的照度信息253、和多个像素的雪崩倍增的发生次数，来算出背景光320的照度。
另外，例如，测光部211取得多个像素当中至少2个以上像素的雪崩倍增的发生次数，基于所取得的2个以上的像素的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光的照度。或者，例如，测光部211取得多个像素当中全部像素的雪崩倍增的发生次数，基于所取得的全部像素的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
在这些情况下，例如，在照度信息253中包含背景光320的照度与雪崩倍增的发生次数的平均值的对应关系。测光部211从摄像部110取得多个像素各自的雪崩倍增的发生次数，算出所取得的多个像素各自的雪崩倍增的发生次数的平均值，基于算出的平均值和照度信息253来算出背景光320。
例如，测光部211使多次执行使摄像部110曝光的曝光处理，在每次该曝光处理中取得多个像素各自的雪崩倍增的发生次数，基于所取得的每次曝光处理的多个像素各自的雪崩倍增的发生次数的平均值来重复算出背景光320的照度。
运算部221基于测光部211所测光(算出)的背景光320的照度来设定(算出)测距范围(极限测距范围)。测距范围如上述那样，是测距装置101测定与物体的距离时的与测距装置101的距离的范围(距离的极限值)。测距装置101进行与位于测距范围以内的物体的距离的测定。因而，对应于测距范围来决定摄像部110的曝光时间的最大时间(最大曝光时间)等条件。
运算部221例如基于被预先数据化的表示背景光320的照度与测距范围的对应关系的表格信息250来设定测距范围。例如，运算部221从表格信息250选择与测光部211测光得到的背景光320的照度对应的测距范围，将所选择的测距范围设定为与物体的距离的测定中所用的测距范围(极限测距范围)。
例如表格信息250包含第1表格信息251和第2表格信息252。
第1表格信息251以及第2表格信息252分别是包含背景光320的照度与测距范围的对应关系的表格。另外，第2表格信息252与第1表格信息251相比，背景光320的照度与测距范围的对应关系不同。例如，如上述那样(例如参考图7)，第1表格信息251中的相对于背景光320的照度的测距范围在表示照度的第1阈值与表示比该第1阈值高的照度的第2阈值之间的照度下，将相对于背景光320的照度的测距范围设定得比第2表格信息252中的相对于背景光320的照度的测距范围更长。
例如，运算部221选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
例如，运算部221根据使光源120出射光的情况下的多个像素各自的雪崩倍增的发生次数和不使光源120出射光的情况下的多个像素的雪崩倍增的发生次数，来算出从光源120出射的光(出射光300)由物体反射而得到的光(反射光310)的照度相对于背景光320的照度的比即S/N比，基于算出的S/N比来选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
另外，例如，运算部221如上述那样(例如参考图7)，在背景光320的照度低于第1阈值时，基于第1表格信息251来设定测距范围，在背景光320的照度高于第2阈值时，基于第2表格信息252来设定测距范围。
将表示第1阈值、第2阈值等阈值的信息例如作为阈值信息254预先存储到存储部240。
另外，例如，运算部221基于测光部211重复算出的背景光320的照度的变化来选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
另外，在本实施方式中，表格信息250包含第1表格信息251和第2表格信息252这2个表格信息。表格信息250也可以包含相对于照度的测距范围的对应关系相互不同的3个以上的表格信息。运算部221例如通过上述的方法从3个以上的表格信息当中选择1个表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
控制部231基于运算部221所设定的测距范围来设定(决定)包含分别具有APD111的多个像素在内的摄像部110的摄像条件、以及使光源120出射光的出射条件。另外，控制部231通过基于所设定的摄像条件以及出射条件控制摄像部110以及光源120，来进行与物体的距离的测定。
例如，控制部231设定使光源120出射光的光量、出射时间以及出射次数，作为出射条件。另外，控制部231基于运算部221所设定的测距范围来设定摄像部110的多个曝光时间以及曝光次数(例如关于多个曝光时间的各自的曝光次数)，作为摄像条件。例如，控制部231通过使摄像部110以算出为成为分别对应于所设定的测距范围而预先确定的最大曝光时间以内的曝光时间的多个曝光时间重复曝光所设定的曝光次数，且使光源120出射出射次数的光，来进行与物体的距离(例如物体与测距装置101的距离)的测定。表示与测距范围相应的最大曝光时间的信息(曝光时间信息)例如预先存储到存储部240。例如，控制部231设定多个成为最大曝光时间以内(以下)且相互不同的曝光时间。
例如，控制部231如上述那样以成为最大曝光时间以下的方式算出第1曝光时间以及第2曝光时间。接下来，控制部231例如控制摄像部110，使其曝光第1曝光时间，且进行控制使光源120出射光。控制部231将该控制进行所设定的曝光次数。进而，控制摄像部110，使其曝光第2曝光时间，且进行控制使光源120出射光。控制部231将该控制进行所设定的曝光次数。如上那样，控制部231通过基于所设定的摄像条件以及出射条件控制摄像部110以及光源120，来进行与物体的距离的测定。
例如，控制部231通过TOF方式，使摄像部110曝光且使光源120出射光，来取得(算出)多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数，基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来进行到物体的距离的测定。
另外，测距装置101可以测定物体与测距装置101的距离，也可以使用预先确定的算出方法测定物体与配置测距装置101的机动车等的距离。
另外，例如，测距装置101也可以具备用于将所测定的距离的信息提示给用户等的显示器、扬声器等提示部。例如，测距装置101测定与物体的距离，使提示部提示表示所测定的距离的信息。
[测距方法]
图11是用于说明实施方式2所涉及的测距装置101所执行的测距方法的流程图。
首先，测光部211对背景光320的照度进行测光(步骤S300)。
接下来，运算部221基于测光部211所测光的背景光320的照度来设定测距范围(步骤S310)。
接下来，控制部231基于运算部221所设定的测距范围来设定使摄像部110摄像的条件即摄像条件、以及使光源120出射光的条件即出射条件(步骤S320)。
接下来，控制部231通过基于所设定的摄像条件以及出射条件控制摄像部110以及光源120，来例如使用TOF方式进行与物体的距离的测定(步骤S330)。
测距装置101重复进行N次(N是任意确定的自然数)的步骤S300～步骤S330的处理(步骤S340)。例如，测距装置101在重复进行N次步骤S300～步骤S330的处理后，结束处理。
图12是用于说明实施方式2所涉及的测距装置101所执行的测光方法(步骤S300)的细节的流程图。
首先，测光部211不使用光源120，仅以背景光320使摄像部110曝光(步骤S301)。即，测光部211不使光源120出射光，在仅背景光320使摄像部110曝光的状态下使摄像部110曝光。
接下来，测光部211从摄像部110取得雪崩倍增的发生次数(步骤S302)。
接下来，测光部211对表示背景光320的照度与雪崩倍增的发生次数的对应关系的照度信息253进行参考(步骤S303)。
接下来，测光部211基于照度信息253，根据雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度(步骤S304)。
图13是用于说明实施方式2所涉及的测距装置101所执行的测距范围的设定处理(步骤S310)的细节的流程图。
首先，运算部221对表示背景光320的照度与测距范围的对应关系的表格信息250进行参考(步骤S311)。在表格信息有多个的情况下(例如在表格信息250中包含第1表格信息251以及第2表格信息252等多个表格信息的情况下)，对多个表格信息进行参考(即，从存储部240取得该多个表格信息)。
接下来，例如在存储部240中存储多个表格信息的情况下，运算部221从该多个表格信息选择1个表格信息(步骤S312)。
在此，作为运算部221从多个表格信息选择1个表格信息的方法，如上述那样，例示了基于背景光320的照度与反射光310的照度的S/N来选择的方法、基于急剧的背景光320的照度变化的方法(使用图7说明那样的利用了滞后阈值控制的方法)、或者基于急剧的背景光320的照度变化的方法(使用图9说明那样的利用了背景光320的照度的时间平均的变化的方法)等。
例如，运算部221根据使光源120出射光的情况下的多个像素各自的雪崩倍增的发生次数和不使光源120出射光的情况下的多个像素的雪崩倍增的发生次数，来算出从光源120出射了的光由物体反射而得到的光的照度相对于背景光320的照度的比即S/N比，基于算出的S/N比来选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。或者，运算部221例如进行滞后阈值控制，在背景光320的照度低于第1阈值时，基于第1表格信息251来设定测距范围，在背景光320的照度高于第2阈值时，基于第2表格信息252来设定测距范围。或者，运算部221例如基于重复算出的背景光320的照度的变化(例如背景光320的照度的时间平均的变化)来选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
接下来，运算部221基于所选择的表格信息来设定测距范围(步骤S313)。
图14是用于说明实施方式2所涉及的测距装置101所执行的摄像条件以及出射条件的设定处理(步骤S320)的细节的流程图。
首先，控制部231基于运算部221所设定的测距范围来设定(决定)光源120的控制内容即出射条件(例如，使光源120出射的光的光量、使光源120出射光的时间即出射时间以及使光源120出射光的次数即出射次数)(步骤S321)。相对于测距范围的出射条件可以任意设定，例如可以作为出射条件信息预先存储到存储部240。
接下来，控制部231基于运算部221所设定的测距范围来设定(决定)摄像部110的控制内容即摄像条件(例如表示使多个像素曝光的时间的曝光时间以及表示使多个像素曝光的次数的曝光次数)(步骤S322)。相对于测距范围的摄像条件可以任意设定，例如可以作为摄像条件信息预先存储到存储部240。
例如在图11所示的步骤S330，控制部231通过基于步骤S321以及步骤S322中设定的出射条件以及摄像条件控制摄像部110以及光源120，来通过TOF方式算出与物体的距离。
[效果等]
如以上说明的那样，实施方式2所涉及的测距方法包含如下工序：在对物体照射背景光320的环境下对背景光320的照度进行测光(步骤S300)；基于背景光320的照度来设定测距范围(步骤S310)；基于所设定的测距范围来设定包含分别具有APD111的多个像素在内的摄像部110的摄像条件以及使光源120出射光的出射条件(步骤S320)；和通过基于所设定的摄像条件以及出射条件控制摄像部110以及光源120来进行与物体的距离的测定(步骤S330)。
据此，能对应于背景光320的照度来设定(算出)合适的测距范围(极限测距范围)。为此，根据实施方式2所涉及的测距方法，能对应于背景光320的照度，来对合适的距离的范围内进行与存在于该范围内的物体的距离的测定。例如，在将测距装置101搭载于车辆等移动体的情况下，能配合太阳光等背景光320的照度来合适地设定车间距离等的能测定的最大值(测距范围)。在基于TOF方式等的使用光测定距离的现有的测距装置(测距方法)中，要算出(测定)存在根据背景光320的光量(照度)而不能测定的距离的问题。例如，在现有的测距装置中，为了要测定与位于根据背景光320的光量(照度)而不能测定的距离的物体的距离，出射光。在此，在现有的测距装置中，由于不能检测出射的光的反射光，因此即使在要测定距离的位置存在物体，也存在误测定为不存在物体而不能测定距离的可能性。例如，在现有的测距装置中，在使上述的提示部对用户等提示所测定的距离的情况下，存在提示在所测定的距离处不存在物体这样错误的信息的情况。在此，在实施方式2所涉及的测距方法中，基于背景光320的照度来设定测定与物体的距离的距离的极限值(测距范围)。由此，在实施方式2所涉及的测距方法中，能合适地对距离的范围内测定与物体的距离。据此，在实施方式2所涉及的测距方法中，例如能省略要测定背景光320的照度过强而不能测定的距离的处理。
另外，例如，对背景光320的照度进行测光的工序(步骤S300)包含如下工序：不使用向物体出射光的光源120，仅以背景光320曝光摄像部110(步骤S301)；在仅以背景光320使摄像部110曝光的状态下取得多个像素的雪崩倍增的发生次数(步骤S302)；基于预先数据化的表示背景光320的照度与雪崩倍增的发生次数的对应关系的照度信息253和多个像素的雪崩倍增的发生次数来算出背景光320的照度(步骤S303以及步骤S304)。
据此，能基于雪崩倍增的发生次数来高精度地算出背景光320的照度。另外，能不使用用于测定背景光320的照度的照度传感器等，而是使用用于测定与物体的距离的光传感器(摄像部110)来进行背景光320的照度和与物体的距离的测定。
另外，例如，在取得多个像素的雪崩倍增的发生次数的工序(步骤S302)中，取得多个像素当中至少2个以上像素的雪崩倍增的发生次数，在算出背景光320的照度的工序(步骤S303以及步骤S304)中，基于所取得的2个以上的像素的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
例如设想摄像部110具有大量的像素(APD111)。在该情况下，由于取得全部APD111中的雪崩倍增的发生次数，算出其平均值，因此需要处理许多数据量。因而，由此能减少用在背景光320的算出中的数据量。
另外，例如，在取得多个像素的雪崩倍增的发生次数的工序(步骤S302)中，取得多个像素当中全部像素的雪崩倍增的发生次数，在算出背景光320的照度的工序(步骤S303以及步骤S304)中，基于所取得的全部像素的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出背景光320的照度。
据此，由于取得全部APD111中的雪崩倍增的发生次数，算出其平均值，因此能高精度地算出背景光320。
另外，例如，在设定测距范围的工序(步骤S310)中，基于被预先数据化的表示背景光320的照度与测距范围的对应关系的表格信息250来设定测距范围(步骤S311～步骤S313)。
例如，在制造了多个执行实施方式2所涉及的测距方法的测距装置101时，存在在摄像部110中在光的检测精度中在每个测距装置101中出现偏差的情况。为此，多个测距装置101均基于表格信息250这样的共同的信息，根据所测定的照度来算出测距范围。据此，设定与多个测距装置101各自的摄像部110的光的检测精度相应的测距范围。
另外，例如，表格信息250包含第1表格信息251、和与第1表格信息251相比背景光320的照度与测距范围的对应关系不同的第2表格信息252，在基于表格信息250来设定测距范围的工序(步骤S311～步骤S313)中，选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
根据背景光320的照度的大小或照度的时间变化的大小，存在相对于照度的合适的测距范围不同的情况。为此，根据照度与测距范围的对应关系不同的多个表格信息，例如对应于背景光320的照度的大小、或照度的时间变化而从多个表格信息中选择合适的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围，从而能关于更合适的距离的范围内测定与物体的距离。
另外，例如，在基于表格信息250来设定测距范围的工序(步骤S311～步骤S313)中，根据使光源120出射光的情况下的多个像素各自的雪崩倍增的发生次数和不使光源120出射光的情况下的多个像素的雪崩倍增的发生次数来算出从光源120出射的光由物体反射而得到的光的照度相对于背景光320的照度的比即S/N比，基于算出的S/N比来选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
据此，对应于背景光320的照度的大小和反射光310的照度的大小来从多个表格信息中选择合适的表格信息。为此，能进一步设定合适的测距范围。
另外，例如，第1表格信息251中的相对于背景光320的照度的测距范围在表示照度的第1阈值与表示比该第1阈值高的照度的第2阈值之间的照度下，使相对于背景光320的照度的测距范围比第2表格信息252中的相对于背景光320的照度的测距范围更长，基于表格信息250来设定测距范围的工序(步骤S311～步骤S313)包含如下工序：在背景光320的照度低于第1阈值时，基于第1表格信息251来设定测距范围，在背景光320的照度高于第2阈值时，基于第2表格信息252来设定测距范围。
据此，在非常短的时间之间算出的背景光320的照度(具体是照度的大小)发生了变化的情况下，也能抑制多次变更所用的表格信息。例如，若根据背景光320的照度比1个阈值大还是小来变更所参考的表格信息，就会由于背景光320的照度的微小的波动而多次变更所参考的表格信息。如此一来，由于所设定的测距范围会重复变化，因此需要许多处理。为此，如本实施方式那样设置2个阈值，滞后地变更相对于照度的测距范围，以使得根据背景光320的照度相对于2个阈值如何变化来在第1表格信息251和第2表格信息252中进行变更。由此，能抑制相对于背景光320的照度的微小的变化而所设定的测距范围多次变更。
另外，例如，在对背景光320进行测光的工序(步骤S300)中，多次执行使摄像部110曝光的曝光处理，在每次曝光处理取得多个像素各自的雪崩倍增的发生次数，基于所取得的每次曝光处理的多个像素各自的雪崩倍增的发生次数的平均值来重复算出背景光320的照度，在基于表格信息250来设定测距范围的工序(步骤S311～步骤S313)中，基于重复算出的背景光320的照度的变化来选择第1表格信息251以及第2表格信息252当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
据此，从多个表格信息中对应于背景光320的照度的大小的变化来选择合适的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围，由此能对更合适的距离的范围内测定与物体的距离。
另外，例如，设定摄像条件以及出射条件的工序(步骤S320)包含如下工序：基于所设定的测距范围来设定使光源120出射光的光量、出射时间以及出射次数(步骤S321)；和基于所设定的测距范围内的最大曝光时间来设定摄像部110的多个曝光时间以及曝光次数。在进行距离的测定的工序(步骤S330)中，使摄像部110以算出为成为分别对应于所设定的测距范围而预先确定的最大曝光时间以内的曝光时间的多个曝光时间重复曝光所设定的曝光次数，且使光源120出射所设定的出射次数的光，由此进行物体的距离的测定。
据此，由于基于测距范围来决定摄像部110和光源120的控制内容，因此能高精度地测定与存在于合适的距离的范围内的物体的距离。
另外，实施方式2所涉及的测距装置101具备：测光部211，其在对物体照射背景光320的环境下对背景光320的照度进行测光；运算部221，其基于测光部211所测光的背景光320的照度来设定测距范围；和控制部231，其基于运算部221所设定的测距范围来设定包含分别具有APD111的多个像素在内的摄像部110的摄像条件以及使光源120出射光的出射条件，基于所设定的摄像条件以及出射条件来控制摄像部110以及光源120，由此进行与物体的距离的测定。
据此，运算部221能对应于背景光320的照度来设定(算出)合适的测距范围(极限测距范围)。为此，测距装置101能对应于背景光320的照度，来对合适的距离的范围内进行与存在于该范围内的物体的距离的测定。例如，在将测距装置101搭载于车辆等移动体的情况下，能配合太阳光等背景光320的照度来合适地设定能进行车间距离等的测定的最大值(测距范围)。在基于TOF方式等的使用光测定距离的现有的测距装置中，存在要算出(测定)根据背景光320的光量(照度)而不能测定的距离的问题。例如，在现有的测距装置中，为了要测定与位于根据背景光320的光量(照度)而不能测定的距离的物体的距离，出射光。在此，在现有的测距装置中，由于不能检测出射了的光的反射光，因此即在要测定距离的位置存在物体，也存在误测定为物体不存在而不能测定距离的可能性。例如，在现有的测距装置中，在使上述的提示部对用户等提示所测定的距离的情况下，存在提示在所测定的距离保不存在物体这样错误的信息的情况。在此，测距装置101基于背景光320的照度来设定测定与物体的距离的距离的极限值(测距范围)。由此，测距装置101能合适地关于距离的范围内测定与物体的距离。据此，测距装置101例如能省略要测定背景光320的照度过强而不能测定的距离的处理。
另外，例如，测距装置101具备光源120和摄像部110。另外，例如，控制部231通过TOF方式，使摄像部110曝光且使得从光源120出射光，并基于多个APD111各自的雪崩倍增的发生次数来进行到物体的距离的测定。
据此，控制部231能基于合适的测距范围来测定与存在于合适的距离的物体的距离。例如，控制部231通过基于测距范围来使从光源120出射的光的光量合适地变化，从而能在合适的距离的范围内测定与物体的距离。
另外，本公开也可以作为使计算机执行上述测距方法中所含的步骤的程序来实现。另外，本公开也可以作为记录了该程序的能由计算机读取的CD-ROM等非暂时的记录介质来实现。另外，本公开也可以作为表示该程序的信息、数据或信号来实现。并且，这些程序、信息、数据以及信号也可以经由因特网等通信网络发布。
(其他实施方式)
以上对实施方式所涉及的测距装置等基于各实施方式进行了说明，但本公开并不限定于各实施方式。只要不脱离本公开的主旨，对在本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的方案、或者将不同实施方式中的构成要素组合而构建的形态也包含在一个或多个方式的范围内。
例如，在上述实施方式中，也可以由另外的处理部执行运算部、控制部等特定的处理部所执行的处理。另外，可以变更多个处理的顺序，或者，也可以并行执行多个处理。另外，测距装置所具备的构成要素向多个装置的划分是一例。例如，也可以其他装置具备一个装置所具备的构成要素。例如，也可以摄像部具备处理部所具备的构成要素的一部分。另外，测距装置也可以作为单一的装置来实现。
例如，上述实施方式中说明的处理可以通过使用单一的装置(系统)进行集中处理来实现，或者，也可以通过使用多个装置进行分散处理来实现。另外，执行上述程序的处理器可以是单个，也可以是多个。即，可以进行集中处理，或者也可以进行分散处理。
另外，在上述实施方式中，处理部的构成要素的全部或一部分可以由专用的硬件构成，或者，也可以通过执行适于各构成要素的软件程序来实现。各构成要素可以通过CPU(Central Processing Unit，中央处理器)或处理器等程序执行部将记录于HDD(Hard DiskDrive，硬盘驱动器)或半导体存储器等记录介质的软件程序读出并执行来实现。
另外，例如，处理部等构成要素可以由1个或多个电子电路构成。1个或多个电子电路分别可以是通用的电路，也可以是专用的电路。在1个或多个电子电路中例如可以包含半导体装置、IC(Integrated Circuit，集成电路)或LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)等。IC或LSI可以集成在1个芯片，也可以集成在多个芯片。在此，称作IC或LSI，但根据集成的程度而叫法会改变，有可能称作系统LSI、VLSI(Very Large ScaleIntegration，甚大规模集成电路)或ULSI(Ultra Large Scale Integration，超大规模集成电路)。另外，在LSI的制造后被编程的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)也能以相同的目的使用。
另外，本公开的总括或具体的方式可以通过系统、装置、方法、集成电路或计算机程序实现。或者，也可以通过存储该计算机程序的光盘、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)或半导体存储器等计算机可读的非暂时的记录介质实现。另外，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。
产业上的可利用性
本公开所涉及的测距装置能适用于使用APD来测定与物体的距离的测距装置。
附图标记的说明
100、101 测距装置
110 摄像部
111、111a、111b APD
120 光源
200、201 处理部
210 取得部
211 测光部
220、221 运算部
230、231 控制部
240 存储部
250 表格信息
251 第1表格信息
252 第2表格信息
253 照度信息
254 阈值信息
300、301 出射光
310 反射光
320 背景光
400、410 对象物
t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、T1 时刻。

Claims (13)

1.一种测距方法，包括如下工序：
在对物体照射背景光的环境下对所述背景光的照度进行测光；
基于所述背景光的照度来设定测距范围；
基于所设定的测距范围来设定包含分别具有APD即雪崩光电二极管的多个像素在内的摄像部的摄像条件以及使光源出射光的出射条件；和
通过基于所设定的所述摄像条件以及所述出射条件控制所述摄像部以及所述光源来进行与所述物体的距离的测定。
2.根据权利要求1所述的测距方法，其中，
对所述背景光的照度进行测光的工序包含如下工序：
不使用向所述物体出射光的所述光源而仅以所述背景光曝光所述摄像部；
在仅以所述背景光使所述摄像部曝光的状态下取得所述多个像素的雪崩倍增的发生次数；和
基于被预先数据化的表示背景光的照度与雪崩倍增的发生次数的对应关系的照度信息和所述多个像素的雪崩倍增的发生次数来算出所述背景光的照度。
3.根据权利要求2所述的测距方法，其中，
在取得所述多个像素的雪崩倍增的发生次数的工序中，取得所述多个像素当中至少2个以上像素的雪崩倍增的发生次数，
在算出所述背景光的照度的工序中，基于所取得的所述2个以上像素的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出所述背景光的照度。
4.根据权利要求2所述的测距方法，其中，
在取得所述多个像素的雪崩倍增的发生次数的工序中，取得所述多个像素当中全部像素的雪崩倍增的发生次数，
在算出所述背景光的照度的工序中，基于所取得的所述全部像素的雪崩倍增的发生次数的平均值来算出所述背景光的照度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的测距方法，其中，
在设定所述测距范围的工序中，基于被预先数据化的表示背景光的照度与测距范围的对应关系的表格信息来设定测距范围。
6.根据权利要求5所述的测距方法，其中，
所述表格信息包含：第1表格信息；和与所述第1表格信息相比背景光的照度与测距范围的对应关系不同的第2表格信息，
在基于所述表格信息来设定测距范围的工序中，选择所述第1表格信息以及所述第2表格信息当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
7.根据权利要求6所述的测距方法，其中，
在基于所述表格信息来设定测距范围的工序中，根据使所述光源出射光的情况下的所述多个像素各自的雪崩倍增的发生次数和不使所述光源出射光的情况下的所述多个像素的雪崩倍增的发生次数来算出从所述光源出射的光由所述物体反射而得到的光的照度相对于所述背景光的照度的比即S/N比，基于算出的所述S/N比来选择所述第1表格信息以及所述第2表格信息当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
8.根据权利要求6或7所述的测距方法，其中，
所述第1表格信息中的相对于背景光的照度的测距范围在表示照度的第1阈值与表示比所述第1阈值高的照度的第2阈值之间的照度下，将相对于背景光的照度的测距范围设定得比所述第2表格信息中的相对于背景光的照度的测距范围更长，
基于所述表格信息来设定测距范围的工序包含如下工序：
在所述背景光的照度低于所述第1阈值时，基于所述第1表格信息来设定测距范围；和
在所述背景光的照度高于所述第2阈值时，基于所述第2表格信息来设定测距范围。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的测距方法，其中，
在对所述背景光进行测光的工序中，多次执行使所述摄像部曝光的曝光处理，在每次所述曝光处理中取得所述多个像素各自的雪崩倍增的发生次数，基于所取得的每次所述曝光处理的所述多个像素各自的雪崩倍增的发生次数的平均值来重复算出所述背景光的照度，
在基于所述表格信息来设定测距范围的工序中，基于重复算出的所述背景光的照度的变化来选择所述第1表格信息以及所述第2表格信息当中一方的表格信息，基于所选择的表格信息来设定测距范围。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的测距方法，其中，
设定所述摄像条件以及所述出射条件的工序包含如下工序：
基于所设定的所述测距范围来设定使所述光源出射光的光量、出射时间以及出射次数，作为所述出射条件；和
基于所设定的所述测距范围来设定多个曝光时间以及曝光次数，作为所述摄像条件，
在进行所述距离的测定的工序中，
使所述摄像部以算出为成为分别对应于所设定的所述测距范围而预先确定的最大曝光时间以内的曝光时间的所述多个曝光时间重复曝光所述曝光次数，且使所述光源出射所述出射次数的光，从而进行与所述物体的距离的测定。
11.一种测距装置，具备：
测光部，其在对物体照射背景光的环境下测定所述背景光的照度；
运算部，其基于所述背景光的照度来设定测距范围；和
控制部，其基于所设定的测距范围来设定包含分别具有APD即雪崩光电二极管的多个像素在内的摄像部的摄像条件以及使光源出射光的出射条件，通过基于所设定的所述摄像条件以及所述出射条件控制所述摄像部以及所述光源，来进行与所述物体的距离的测定。
12.根据权利要求11所述的测距装置，其中，
所述测距装置具备所述光源和所述摄像部，
所述控制部通过TOF即飞行时间方式，使所述摄像部曝光且使所述光源出射光，并基于所述多个APD各自的雪崩倍增的发生次数来进行到所述物体的距离的测定。
13.一种程序，用于使计算机执行权利要求1～10中任一项所述的测距方法。
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