CN117203489A - 测距装置和测距方法 - Google Patents

Abstract

测距装置包括照射单元，其发射狭缝状的照射光；传感器单元，其检测照射到测距对象的所述照射光；图像处理器，其基于所述传感器单元的检测结果生成关于所述测距对象的距离信息；和控制器，其根据所述测距对象的尺寸计算测距对象区域并且将所述照射单元的照射光的照射范围和所述传感器单元的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。

Description

测距装置和测距方法

技术领域

本公开涉及一种测距装置和测距方法。

背景技术

存在一种测距装置，其将狭缝状的照射光发射到测距对象上，使传感器检测被测距对象反射的光，并且获取关于测距对象的距离信息(参照PLT 1)。

引用文献列表

专利文献

PLT 1：日本未审查专利申请公开第2006-333493号

发明内容

在普通的测距装置中，照射光在具有预先确定的尺寸的测距区域内照射。在那里，传感器的感测范围也被预先确定。因此，很难将测距状态控制到期望的状态。

期望提供一种在期望的测距状态下执行测距的测距装置和测距方法。

根据本公开的实施方案的测距装置包括照射单元，其发射狭缝状的照射光；传感器单元，其检测照射到测距对象上的所述照射光；图像处理器，其基于传感器单元的检测结果生成关于所述测距对象的距离信息；以及控制器，其基于所述测距对象的尺寸计算测距对象区域并且将所述照射单元的照射光的照射范围和所述传感器单元的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。

根据本公开的实施方案的测距方法包括发射狭缝状的照射光；检测照射到测距对象上的所述照射光；基于所述照射光的检测结果生成关于所述测距对象的距离信息；并且根据所述测距对象的尺寸计算测距对象区域并且将所述照射光的照射范围和所述照射光的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。

在根据本公开的实施方案的测距装置或测距方法中，根据所述测距对象的尺寸计算测距对象区域，并且将所述照射光的照射范围和所述照射光的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。

附图说明

图1为示出由根据第一比较例的测距装置执行的测距方法的概要的说明图。

图2为示出使用三角法(trigonometry)的测距方法的原理的说明图。

图3为示出在图2所示的测距方法中从传感器输出的每帧像素信号和帧间差分的像素信号的示例的说明图。

图4为示出由根据本公开的第一实施方案的测距装置执行的测距方法的概要的说明图。

图5为示意性地示出根据第一实施方案的测距装置的构成例的框图。

图6为示出由根据第一实施方案的测距装置执行的控制操作的示例的流程图。

图7为示出在根据第一实施方案的测距装置中在提高扫描速率的情况下的控制操作的原理的说明图。

图8为示出在根据第一实施方案的测距装置中在提高测距精度的情况下的控制操作的原理的说明图。

图9为示出测距对象区域的切出范围和扫描方向的第一示例的说明图。

图10为示出测距对象区域的切出范围和扫描方向的第二示例的说明图。

图11为示出由根据第二比较例的测距装置执行的测距方法的概要的说明图。

图12为示出由根据第二实施方案的测距装置执行的测距方法的概要的说明图。

图13为示意性地示出根据第二实施方案的测距装置的构成例的框图。

图14为示出由根据第二实施方案的测距装置执行的控制操作的示例的流程图。

图15为示意性地示出根据第二实施方案的变形例的测距装置的构成例的框图。

图16为示出由根据第三比较例的测距装置执行的测距方法的概要的说明图。

图17为示出由根据第三实施方案的测距装置执行的使用三角法的测距方法的原理的说明图。

图18为示出由根据第三实施方案的测距装置执行的测距方法的概要的说明图。

图19为示意性地示出根据第三实施方案的测距装置的构成例的框图。

图20为示意性地示出在测距对象静止的情况下用于计算帧间差分的像素线的示例的说明图。

图21为示意性地示出在测距对象移动的情况下用于计算帧间差分的像素线的示例的说明图。

图22为示出由根据第三实施方案的测距装置执行的控制操作的示例的流程图。

图23为示意性地示出根据第三实施方案的变形例的测距装置的构成例的框图。

具体实施方式

现在这里将参考附图详细说明本公开的实施方案。注意，说明将按以下顺序进行。

1.第一实施方案(具有多种测距模式的测距装置)(图1至图10)

1.0 比较例

1.1 构成

1.2 操作

1.3 效果

2.第二实施方案(跟踪移动的测距对象的测距装置)(图11至图15)

2.0 比较例

2.1 构成

2.2 操作

2.3 变形例

2.4 效果

3.第三实施方案(根据测距对象的移动计算帧间差分的测距装置)(图16至图23)

3.0 比较例

3.1 构成

3.2 操作

3.3 变形例

3.4 效果

4.其他实施方案

<1.第一实施方案>

[1.0比较例]

图1示出了由根据第一比较例的测距装置执行的测距方法的概要。

作为第一比较例，示出了一个应用光学切割方法的测距装置的示例。根据第一比较例的测距装置包括发射诸如激光束等狭缝状的照射光L1的照射单元5以及检测发射到测距对象1上的照射光L1的传感器单元2。测距对象1被布置在基准面10上。

照射单元5例如包括发射诸如激光束等照射光L1的诸如激光光源等光源和改变照射光L1的扫描方向的诸如检流计镜(galvanometer mirror)等扫描镜。例如，如图1的(A)、(B)和(C)所示，照射单元5使用扫描镜在扫描范围Rv(照射区域)内从下方向到上方向发射照射光L1，以扫描扫描范围Rv的整个表面。

传感器单元2包括多个像素。传感器单元2跨多个帧在扫描范围Rv内执行感测并检测作为来自测距对象1的反射光的照射光L1。随着未示出的图像处理器对传感器单元2的检测信号执行信号处理，生成距离信息。

在根据第一比较例的测距装置中，照射光L1在具有预先确定的尺寸的扫描范围Rv内发射。此外，传感器单元2的感测范围与扫描范围Rv相同也是预先确定的。因此很难将测距状态控制到期望的状态。

例如，在根据第一比较例的测距装置中，扫描范围Rv内的测距精度是恒定的。为了提高测距精度，必须提高传感器单元2的扫描帧数，并降低照射单元5的扫描速率。为了提高扫描速率，必须减少扫描帧数，并且降低测距精度。

[1.1构成]

在说明根据本公开的第一实施方案的测距装置101的构成和测距方法之前，首先参照图2说明使用三角法的普通测距方法的原理。图3示出了在图2所示的测距方法中从传感器单元2输出的每帧像素信号(图3中的(A))和帧间差分的像素信号(图3中的(B))的示例。

在图2所示的测距方法中，与图1所示的根据第一比较例的测距装置类似，使用照射单元5和传感器单元2执行测距。照射单元5包括发射诸如激光束等照射光L1的诸如激光光源等光源3和反射照射光L1并改变照射光L1的扫描方向的诸如检流计镜等扫描镜4。传感器单元2包括传感器(成像器件)21和光接收光学系统22。传感器单元2使用传感器21经由光接收光学系统22检测作为照射光L1的来自测距对象1的反射光。随着未示出的图像处理器对传感器21的检测信号执行信号处理，生成距离信息。

在三角法中，如图2所示，传感器单元2和照射单元5被布置为相对于进行测距的测距对象1彼此远离。在如上所述的这种布置状态中，扫描镜4重复使得来自光源3的照射光L1在预定方向上(在图2所示的示例中从上方向到下方向)移动以执行扫描的操作。

当照射光L1在预定方向上移动以执行一次扫描时，如图3的(A)所示，然后在传感器21中执行数千次至数万次的帧扫描。在检测到照射光L1的由测距对象1反射的光的时间点，传感器21中的像素均输出表示检测的像素信号。

这里注意，在关注一个像素的情况下，在该一个像素的视线方向上，在检测到反射光的时间点从传感器21到测距对象1的距离以及扫描镜4的摆动角度是唯一确定的。即，在扫描镜4中的扫描开始和传感器21中的帧数计数开始彼此是同时的情况下，通过知晓检测到照射光L1的帧，来确定扫描镜4的摆动角度。因此确定从传感器21到测距对象1的距离值。

然而，通过在实际图像传感器中使用距离校准物体预先对上述按数量计数的帧和距离进行校准，并使系统侧以表格格式存储关于按数量计数的帧和距离的数据，可以执行高精度的绝对距离的测量。

在检测照射光L1的由测距对象1反射的光时，使用用于去除除照射光L1之外的其他环境光的影响的帧间差分来检测照射光L1的反射光是有效的(图3的(B))。

图4示出了根据本公开的第一实施方案的测距装置101执行的测距方法的概要。

在根据第一实施方案的测距装置101中，与图1所示的第一比较例的测距装置类似，传感器单元2在跨多个帧的扫描范围内执行感测，并检测照射光L1作为来自测距对象1的反射光。随着未示出的图像处理器对传感器单元2的检测信号执行信号处理，生成距离信息。

这里注意，在根据第一比较例的测距装置中，照射光L1在具有预先确定的尺寸的扫描范围Rv内发射。此外，预先确定传感器单元2的感测范围与扫描范围Rv相同。另一方面，在根据第一实施方案中的测距装置101中，根据测距对象1的尺寸计算测距对象区域(感兴趣区域(ROI)Rb)。然后照射单元5的照射光L1的照射范围和传感器单元2的感测范围被设定为与对象区域Rb相对应的范围。对象区域Rb至少被设定为沿垂直方向延伸的扫描范围Rbv比在正常扫描范围Ra中沿垂直方向延伸的扫描范围Rav窄的范围。如图4的(A)、(B)和(C)所示，照射单元5从下方向到上方向将照射光L1发射到对象区域Rb以扫描对象区域Rb。注意，正常扫描范围Ra对应于照射单元5的照射光L1的最大照射范围和传感器单元2的最大感测范围。

进一步将照射单元5中的照射光L1的扫描速率构造为可变的。照射光L1的扫描速率和照射范围以及传感器单元2的感测范围然后被设定为实现在扫描速率保持恒定的同时提高测距精度的第一测距模式(测距精度提高模式)和在测距精度保持恒定的同时提高扫描速率的第二测距模式(扫描速率提高模式)中的任一测距模式。具体的细节将在后面参照图7和图8进行说明。

图5示意性地示出了根据第一实施方案的测距装置的构成例。

根据第一实施方案的测距装置101包括传感器单元2、照射单元5、图像处理器61、系统控制器62、光源控制器63、镜控制器64和设定接收器65。

系统控制器62对应于本公开技术中的“控制器”的具体示例。

传感器单元2包括像素阵列41、像素垂直扫描仪42、像素水平扫描仪43、图像输出处理器44、存储器阵列45、存储器垂直扫描仪46、比较器47、数据锁存部48和存储器水平扫描仪49。此外，传感器单元2包括ROI控制器51、峰值位置检测器52和帧存储器53。

照射单元5包括发射诸如激光束等照射光L1的诸如激光光源等光源3和改变照射光L1的扫描方向的诸如检流计镜等扫描镜4。照射单元5被构造为能够通过改变扫描镜4的位移速度来改变照射光L1的扫描速率。

在像素阵列41中，检测光的多个像素被布置为二维矩阵。从像素阵列41的像素输出的信号经由垂直信号线传输到存储器阵列45和像素水平扫描仪43。

像素垂直扫描仪42和像素水平扫描仪43沿垂直方向和水平方向扫描像素阵列41的内部，并且选择像素中的一个。

在图像被正常输出的情况下，像素阵列41的像素顺次被像素垂直扫描仪42和像素水平扫描仪43扫描。像素的信号经由水平信号线输出到图像输出处理器44。然后信号进行预定的图像处理。

存储器阵列45临时存储从像素阵列41输出的信号。在执行测距的情况下，像素阵列41中位于同一行方向的多个像素全部同时被像素垂直扫描仪42选择。同时输出来自彼此平行的列的信号。所输出的信号被存储在存储器阵列45中。存储器垂直扫描仪46和存储器水平扫描仪49扫描存储器阵列45并提取存储器阵列45中的信号数据。比较器47执行比较操作以获取帧间差分。数据锁存部48锁存比较器47的操作数据，并输出锁存数据。

峰值位置检测器52检测帧间差分的峰值位置，例如如图3的(B)所示。

ROI控制器51将传感器单元2中的感测范围设定为与系统控制器62设定的对象区域Rb相对应的范围。

图像处理器61利用峰值位置检测器52的输出信号与扫描镜4的扫描角度之间的关系基于三角测量原理生成距离图像并输出距离信息。

系统控制器62对测距装置101执行整体控制。此外，系统控制器62检测测距对象1并计算测距对象区域Rb。此外，系统控制器62为测距装置101的部件设置各种控制参数。

系统控制器62根据测距对象1的尺寸计算测距对象区域Rb，并将照射单元5的照射光L1的照射范围和传感器单元2的感测范围设定为与对象区域Rb相对应的范围。系统控制器62设定照射光L1的扫描速率和照射范围以及传感器单元2的感测范围，以实现在扫描速率保持恒定的同时提高测距精度的第一测距模式和在测距精度保持恒定的同时提高扫描速率的第二测距模式中的任一测距模式。系统控制器62将扫描镜4的位移速度设定为与测距模式相对应的速度。

光源控制器63基于系统控制器62的控制执行针对光源3的照射光L1的输出控制。

镜控制器64基于系统控制器62的控制来控制扫描镜4。

设定接收器65接收从外部提供的各种设定并将接收到的设定传输到系统控制器62。例如，接收从外部提供的包括测距模式的设定。

[1.2操作]

图6是示出了由根据第一实施方案的测距装置101执行的控制操作的示例的流程图。

传感器单元2和照射单元5首先在正常扫描范围Ra内执行扫描。然后图像处理器61生成距离图像(步骤S101)。接着，系统控制器62从扫描的结果(生成的距离图像)检测具有测距对象1的区域并计算测距对象区域Rb(步骤S102)。注意，对于检测具有测距对象1的区域，例如，可以通过预先准备在不存在测距对象1的状态下从扫描结果获得的参考图像并且与参考图像进行比较来检测具有测距对象1的区域。此外，系统控制器62在ROI控制器51、图像处理器61、光源控制器63和镜控制器64中设置用于在用作扫描范围的对象区域Rb内执行扫描的各种类型的设定。例如，各种控制参数设定成实现与对象区域Rb相对应的照射单元5的照射光L1的照射范围和传感器单元2的感测范围。例如，设定照射光L1的照射范围和传感器单元2的感测范围的起始位置和终止位置。

接下来，系统控制器62确认设定的测距模式(扫描速率提高模式或测距精度提高模式)。系统控制器62根据测距模式计算镜的位移速度。系统控制器62在镜控制器64中根据位移速度设定控制参数(步骤S103)。

接下来，系统控制器62使部件在对象区域Rb内执行扫描(步骤S104)。图像处理器61输出作为扫描结果获得的距离信息(步骤S105)。

图7示出了在根据第一实施方案的测距装置中在提高扫描速率的情况下的控制操作的原理。在扫描速率提高模式下，在测距精度保持恒定的同时提高扫描速率。

下面说明使用照射光L1在垂直方向上执行扫描的情况。在扫描范围被设定为比正常扫描范围Ra更窄的对象区域Rb的情况下，在对象区域Rb中沿垂直方向延伸的扫描范围Rbv比正常扫描范围Ra中沿垂直方向延伸的扫描范围Rav更窄。在对象区域Rb内执行扫描的情况下，将扫描镜4的位移速度维持在与在正常扫描范围Ra内执行扫描的情况下的位移速度相同的位移速度，使得照射光L1的一次扫描的时间段比在正常扫描范围Ra内执行扫描的情况下的更短。即，与在正常扫描范围Ra内执行扫描的情况相比，扫描速率提高。

图8示出了在根据第一实施方案的测距装置101中在提高测距精度的情况下(测距精度提高模式)的控制操作的原理。在测距精度提高模式下，在扫描速率保持恒定的同时提高测距精度。

在图8中，在扫描范围被设定为正常扫描范围Ra的情况下，扫描镜4的镜移动角度(从N帧到N+1帧的镜移动角度)被设计为θ1。此外，在扫描区域缩小时(在扫描范围被设定为对象区域Rb的情况下)，镜移动角度被设计为θ2。在扫描范围设定为对象区域Rb的情况下，照射光L1的帧间移动范围R2小于在正常扫描范围Ra内执行扫描的情况下照射光L1的帧间移动范围R1。此外，在对象区域Rb内执行扫描时扫描速率保持恒定的情况下，扫描镜4的位移速度要比在正常扫描范围Ra内执行扫描的情况下的位移速度慢。此外，由于像素读出区域比在扫描范围被设定为正常扫描范围Ra的情况下窄，所以传感器单元2的帧速率更快。帧之间的镜移动角度θ2比帧速率增加的情况下更窄，如上所述，像素读出精度(分辨率)提高。因此，测距精度提高。

(关于对象区域Rb的切出范围和扫描方向)

图9示出了测距对象区域Rb的切出范围和扫描方向的第一示例。图10示出了测距对象区域Rb的切出范围和扫描方向的第二示例。

如图9所示，在水平方向上比正常扫描范围Ra窄的对象区域Rb被切出，并且此外，照射光L1的扫描方向被设定为水平方向的情况下，由于传感器单元2在水平方向上的像素读出时间存在限制，因此像素读出速度的提高存在限制。另一方面，如图10所示，在垂直方向上比正常扫描范围Ra窄的对象区域Rb被切出，并且此外，照射光L1的扫描方向被设定为垂直方向的情况下，由于传感器单元2在垂直方向上的像素读出时间不存在限制，因此像素读出速度的提高不存在限制。因此充分的是，对象区域Rb至少被设定为在垂直方向上延伸的扫描范围Rbv变得比正常扫描范围Ra中在垂直方向延伸的扫描范围Rav窄。此外，充分的是，扫描镜4被控制成将照射光L1的扫描方向变为垂直方向。

[1.3效果]

如上所述，通过第一实施方案的测距装置101和测距方法，计算与测距对象1的尺寸相对应的对象区域Rb，并且照射光L1的照射范围和照射光L1的感测范围被设定为与对象区域Rb相对应的范围。因此可以在所需的测距状态下执行测距。

例如，通过将测距模式设定为测距精度提高模式，使得可以在不降低扫描速率的情况下提高测距对象1的测距精度。此外，通过将测距模式设定为扫描速率提高模式，使得可以在测距精度与正常测距精度相同的情况下提高扫描速率。

注意，说明书中记载的效果仅为示例。效果不限于说明书中记载的效果。可能存在除本文所述之外的任何其他效果。这同样适用于下面说明的其他实施方案的效果。

<2.第二实施方案>

接下来，这里将对根据本公开的第二实施方案的测距装置和测距方法进行说明。注意，相同的附图标记表示与根据上述第一实施方案的测距装置中基本上相同或相应的部件。因此适当地省略了一些说明。

[2.0比较例]

图11示出了由根据第二比较例的测距装置执行的测距方法的概要。

根据第二比较例的测距装置的构成和其执行的测距方法与图1所示的根据第一比较例的测距装置类似。然而，在根据第二比较例的测距装置中，测距对象1被放在传送带70上并移动。

在利用使检流计镜等通过照射光L1执行扫描的光学切割方法的测距装置中，例如，作为传感器单元2的检测结果获得的距离图像的形状可能会失真，除非测距对象1静止直到狭缝状的照射光L1完全发射到扫描范围Ra为止(参照图11中的右上侧)。在传感器单元2中检测照射光L1时在通过去除相同像素中的帧间差分来去除背景并且仅检测照射光L1的方法的情况下，除非测距对象1在帧之间静止，否则很难精确地执行测量。因此，例如，很难用于对放在传送带70上的测距对象1的形状进行测量。

[2.1构成]

图12示出了由根据第二实施方案的测距装置102执行的测距方法的概要。

在根据第二实施方案的测距装置102中，与根据上述第一实施方案的测距装置101类似，根据测距对象1的尺寸计算测距对象区域Rb。然后将照射单元5的照射光L1的照射范围和传感器单元2的感测范围设定为与对象区域Rb相对应的范围。在根据第二实施方案的测距装置102中，然后使对象区域Rb的设定位置移动以跟踪测距对象1的移动。也使照射单元5的照射光L1的照射位置移动以跟踪测距对象1的移动。

图13示意性地示出了根据第二实施方案的测距装置102的构成例。

除了根据上述第一实施方案的测距装置101(图5)的构成外，根据第二实施方案的测距装置102还包括检测传送带70的速度的速度传感器71。由于测距对象1被固定在传送带70上，所以速度传感器71检测的速度与测距对象1的移动速度基本上相同。

速度传感器71对应于本公开的技术中的“检测器”的具体示例。

系统控制器62基于速度传感器71检测到的测距对象1的移动状态，使对象区域Rb的设定位置移动以跟踪测距对象1的移动。

系统控制器62控制镜控制器64，并使照射单元5的照射光L1的照射位置移动以跟踪测距对象1的移动。

[2.2操作]

图14是示出了由根据第二实施方案的测距装置执行的控制操作的示例的流程图。

系统控制器62首先在包括ROI控制器51、图像处理器61、光源控制器63和镜控制器64的部件中根据速度传感器71检测到的传送带70的速度设定参数(步骤S201)。系统控制器62将对象区域Rb设定在初始位置，开始扫描，并检测测距对象1已进入对象区域Rb中(步骤S202)。此时，系统控制器62在扫描镜4为固定状态的情况下发射照射光L1。传感器单元2在此状态下执行成像以计算像素阵列41中当前帧的像素值与存储在存储器阵列45中的前一帧的像素值之间的帧间差分。存储器垂直扫描仪46根据用于计算帧间差分的设定值控制存储器阵列45。系统控制器62根据基于峰值位置检测器52的检测结果的位置信息来确定测距对象1是否已进入对象区域Rb中。保持初始状态直到测距对象1进入对象区域Rb中。

在检测到测距对象1已经进入位于初始位置的对象区域Rb中的情况下，系统控制器62使部件在对象区域Rb内开始跟踪和扫描(步骤S203)。图像处理器61输出通过在对象区域Rb内执行扫描(步骤S204)而获得的距离信息(步骤S205)。

[2.3变形例]

图15示意性地示出了根据第二实施方案的变形例的测距装置102A的构成例。

在图13所示的构成中，检测放在传送带70上的测距对象1的移动速度。然而，可以检测测距对象1本身的移动速度。根据变形例的测距装置102A包括速度传感器71和移动速度检测器72以检测测距对象1本身的移动速度。

速度传感器71和移动速度检测器72对应于本公开的技术中的“检测器”的具体示例。

[2.4效果]

如上所述，通过根据第二实施方案的测距装置102和测距方法，使对象区域Rb的设定位置移动以跟踪测距对象1的移动。因此，可以抑制作为传感器单元2的检测结果而获得的距离图像形状失真这种事件。

注意，在根据第二实施方案的测距装置102中，与根据上述第一实施方案的测距装置101类似，可以选择测距精度提高模式或扫描速率提高模式中的任一种测距模式。

在构成、操作和效果上的其他方面可以与根据上述第一实施方案的测距装置101和测距方法类似。

<3.第三实施方案>

接下来，这里将对根据本公开的第三实施方案的测距装置和测距方法进行说明。注意，相同的附图标记表示与根据上述第一或第二实施方案的测距装置中基本上相同或相应的部件。因此适当地省略了一些说明。

[3.0比较例]

图16示出了由根据第三比较例的测距装置执行的测距方法的概要。

在根据第二实施方案的测距装置102中，检流计镜等用于通过照射光L1执行扫描以扫描放在传送带70上并且移动的测距对象1。此外，使对象区域Rb的设定位置移动以跟踪测距对象1的移动。另一方面，在根据第三比较例的测距装置中，在对象区域Rb的位置和照射单元5的照射光L1的照射位置固定的情况下，对放在传送带70上并且移动的测距对象1进行扫描。

在如上所述的这种测距环境中，传感器单元2执行成像，并且计算像素阵列41中的当前帧的像素值与存储在存储器阵列45中的前一帧的像素值之间的帧间差分的情况下，计算测距对象1上彼此不同的位置之间的帧间差分，使得难以执行精确地测距。

[3.1构成]

图17示出了由根据第三实施方案的测距装置103执行的使用三角法的测距方法的原理。

在对根据第三实施方案的测距装置103的构成和测距方法进行说明之前，首先参照图17说明在上述这种测距环境中使用三角法的测距方法的原理。

在三角法中，如图17所示，传感器单元2和照射单元5被布置为相对于进行测距的测距对象1彼此远离。在如上所述的这种布置状态下，照射光L1从光源3发射到测距对象1上的预定位置。在如上所述的这种布置状态下，例如，这里假设测距对象1从下部位置移动到上部位置。在这种情况下，传感器21以对应于测距对象1的移动速度和传感器21的帧速率的间隔扫描测距对象1。

这里注意，在关注在存在测距对象1的位置处扫描的情况下，在传感器21的视线方向上测距对象1的视角(θ)由检测到照射光L1的被测距对象1反射的光的位置(x＝Xn)唯一确定。即，通过知晓从其检测到照射光L1的像素位置，确定测距对象1的视角。因此，确定从传感器21到测距对象1的距离。

然而，通过预先对实际图像传感器中的反射光的检测位置和视角进行校准，并将数据作为表格存储在测距装置103侧，可以执行距离的高精度的绝对测量。

在检测照射光L1的被测距对象1反射的光时，使用用于去除除照射光L1之外的其他环境光的影响的帧间差分来检测照射光L1的反射光是有效的。对于在与基于测距对象1的速度每一帧改变的视角相对应的位置处的像素，获得帧间差分。为了获得帧间差分，在图17所示的示例中，针对x＝Xm表示的位置处的像素和x＝Xn表示的位置处的像素计算帧间差分。

图18示出了由根据第三实施方案的测距装置103执行的测距方法的概要。图19示意性地示出了根据第三实施方案的测距装置的构成例。

在根据第二实施方案中的测距装置102中，检流计镜等用于通过照射光L1执行扫描以扫描放在传送带70上并且移动的测距对象1。此外，使对象区域Rb的设定位置移动以跟踪测距对象1的移动。另一方面，在根据第三实施方案的测距装置103中，例如，在对象区域Rb的位置和照射单元5的照射光L1的照射位置固定的情况下，对放在传送带70上并且移动的测距对象1进行扫描。扫描镜4没有设置在照射单元5中，此外，没有设置镜控制器64。传感器单元2检测发射到已经移动进入对象区域Rb中的测距对象1的照射光L1。

根据第三实施方案的测距装置103与根据第二实施方案的测距装置102类似，包括检测传送带70的速度的速度传感器71。

传感器单元2跨多个帧在对象区域Rb内执行感测。传感器单元2计算通过去除由多个帧中的第一帧绘制的第一像素线(例如，N线)的像素信号值与由比第一帧晚的第二帧绘制的第二像素线(例如，M线)的像素信号值之间的帧间差分而获得的信号值，第二像素线对应于第一像素线。传感器单元2输出计算的信号值。

系统控制器62基于由速度传感器71检测到的测距对象1的移动状态，将用于计算帧间差分的第一像素线和第二像素线的线位置设定为与测距对象1的移动状态相对应的线位置。

系统控制器62将用于计算帧间差分的第一像素线和第二像素线的线位置设定为与在从第一帧到第二帧的时间段内移动的测距对象1的移动量相对应的线位置。

[3.2操作]

图20示意性地示出了在测距对象静止的情况下用于计算帧间差分的像素线的示例。图21示意性地示出了在测距对象移动的情况下用于计算帧间差分的像素线的示例。

对于帧间差分，计算对测距对象1上相同位置进行成像的像素之间的差分。在测距对象1静止的情况下(图20)，用于计算帧间差分的像素线(例如，N线)可以是彼此相同的。另一方面，在测距对象1移动的情况下(图21)，需要计算与移动相对应的彼此不同的像素线(如N线和M线)之间的差分。

在根据第三实施方案的测距装置103中，预先计算测距对象1在帧之间的移动距离，以使得可以计算彼此不同的像素线之间的差分。在传感器单元2中设定计算的距离以根据计算的距离计算像素线之间的差分。在帧间差分计算操作期间，从传感器单元2输出所设定的像素线之间计算的差分的值。

图23是示出了由根据第三实施方案的测距装置103执行的控制操作的示例的流程图。

系统控制器62首先在包括ROI控制器51、图像处理器61和光源控制器63的部件中设定初始值作为诸如扫描范围(对象区域Rb)等的各种控制参数(步骤S301)。接下来，速度传感器71检测传送带70的速度(步骤S302)。

接下来，系统控制器62根据检测到的传送带70的速度计算用于计算诸如上述帧间差分的参数作为控制参数。系统控制器62然后将计算的参数设定在传感器单元2中(步骤S303)。接下来，图像处理器61输出通过在对象区域Rb内执行扫描(步骤S304)获得的距离信息(步骤S305)。

[3.3变形例]

图23示意性地示出了根据第三实施方案的变形例的测距装置103A的构成例。

在图19所示的构成中，检测放在传送带70上的测距对象1的移动速度。然而，也可以检测测距对象1本身的移动速度。根据变形例的测距装置103A包括速度传感器71和移动速度检测器72以检测测距对象1本身的移动速度。

速度传感器71和移动速度检测器72对应于本公开的技术中的“检测器”的具体示例。

[3.4效果]

如上所述，通过根据第三实施方案的测距装置102和测距方法，计算用于根据测距对象1的移动状态计算帧间差分的参数。计算的参数被设定在传感器单元2中。因此可以针对移动的测距对象1计算高精度的帧间差分。因此即使在难以使用帧间差分执行测量的测距环境中也可以执行测距。

在构成、操作和效果上的其他方面可以与根据上述第一实施方案的测距装置101和测距方法或者根据上述第二实施方案的测距装置102和测距方法类似。

<4.其他实施方案>

根据本公开的技术不限于上述实施方案。可以以多种方式修改和实施根据本公开的技术。

例如，本技术可以具有以下构成。在具有下述构成的本技术中，根据测距对象的尺寸计算对象区域。照射光的照射范围和照射光的感测范围被设定为与对象区域相对应的范围。因此可以在期望的测距状态下执行测距。

(1)一种测距装置，包括：

照射单元，其发射狭缝状的照射光；

传感器单元，其检测照射到测距对象上的所述照射光；

图像处理器，其基于所述传感器单元的检测结果生成关于所述测距对象的距离信息；和

控制器，其根据所述测距对象的尺寸计算测距对象区域并且将所述照射单元的所述照射光的照射范围和所述传感器单元的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。

(2)根据上述(1)所述的测距装置，还包括检测所述测距对象的移动状态的检测器，其中，

所述传感器单元包括多个像素，所述传感器单元跨多个帧在所述对象区域内执行感测，所述传感器单元计算通过去除由所述多个帧中的第一帧绘制的第一像素线的像素信号值与由比所述第一帧晚的第二帧绘制的第二像素线的像素信号值之间的帧间差分而获得的信号值，所述第二像素线对应于所述第一像素线，所述传感器单元输出计算的所述信号值，并且

所述控制器基于所述检测器的检测结果将用于计算所述帧间差分的所述第一像素线和所述第二像素线的线位置设定为与所述测距对象的移动状态相对应的相应线位置。

(3)根据上述(2)所述的测距装置，其中，所述控制器将用于计算所述帧间差分的所述第一像素线和所述第二像素线的线位置设定为与在从所述第一帧到所述第二帧的时间段内移动的所述测距对象的移动量相对应的相应线位置。

(4)根据上述(2)或(3)所述的测距装置，其中，

所述对象区域的位置和所述照射光的照射位置被固定，并且

所述传感器单元检测照射到已移动进入所述对象区域中的所述测距对象的所述照射光。

(5)根据上述(1)所述的测距装置，

还包括检测所述测距对象的移动状态的检测器，其中，

所述控制器基于所述检测器的检测结果使所述对象区域的设定位置移动以跟踪所述测距对象的移动。

(6)根据上述(5)所述的测距装置，其中，所述控制器使得所述照射单元的所述照射光的照射位置移动以跟踪所述测距对象的移动。

(7)根据上述(1)所述的测距装置，其中，

所述照射单元被构造为改变所述照射光的扫描速率，并且

所述控制器设定所述照射光的所述扫描速率和所述照射范围以及所述传感器单元的感测范围以实现在所述扫描速率保持恒定的同时提高测距精度的第一测距模式和在测距精度保持恒定的同时提高扫描速率的第二测距模式中的任一测距模式。

(8)根据上述(7)所述的测距装置，其中，

所述照射单元包括发射所述照射光的光源以及改变所述照射光的扫描方向的扫描镜，并且

所述控制器将所述扫描镜的位移速度设定为与所述测距模式相对应的速度。

(9)根据上述(8)所述的测距装置，其中，

所述控制器将使所述照射光的最大照射范围和所述传感器单元的最大感测范围至少在垂直方向上变窄的范围设定为所述照射光的照射范围和所述传感器单元的感测范围，并且

所述扫描镜在垂直方向上改变所述照射光的扫描方向。

(10)一种测距方法，包括：

发射狭缝状的照射光；

检测照射到测距对象上的所述照射光；

基于所述照射光的检测结果生成关于所述测距对象的距离信息；并且

根据所述测距对象的尺寸计算测距对象区域并且将所述照射光的照射范围和所述照射光的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。

本申请要求基于2021年6月10日向日本特许厅提交的日本优先权专利申请JP2021-97441的权益，其全部内容通过引用并入本文中。

应该理解的是，本领域技术人员根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和改变，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (10)

1.一种测距装置，包括：

照射单元，其发射狭缝状的照射光；

传感器单元，其检测照射到测距对象上的所述照射光；

图像处理器，其基于所述传感器单元的检测结果生成关于所述测距对象的距离信息；和

控制器，其根据所述测距对象的尺寸计算测距对象区域并且将所述照射单元的所述照射光的照射范围和所述传感器单元的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。

2.根据权利要求1所述的测距装置，还包括检测所述测距对象的移动状态的检测器，其中，

所述传感器单元包括多个像素，所述传感器单元跨多个帧在所述对象区域内执行感测，所述传感器单元计算通过去除由所述多个帧中的第一帧绘制的第一像素线的像素信号值与由比所述第一帧晚的第二帧绘制的第二像素线的像素信号值之间的帧间差分而获得的信号值，所述第二像素线对应于所述第一像素线，所述传感器单元输出计算的所述信号值，并且

所述控制器基于所述检测器的检测结果将用于计算所述帧间差分的所述第一像素线和所述第二像素线的线位置设定为与所述测距对象的移动状态相对应的相应线位置。

3.根据权利要求2所述的测距装置，其中，所述控制器将用于计算所述帧间差分的所述第一像素线和所述第二像素线的线位置设定为与在从所述第一帧到所述第二帧的时间段内移动的所述测距对象的移动量相对应的相应线位置。

4.根据权利要求2所述的测距装置，其中，

所述对象区域的位置和所述照射光的照射位置被固定，并且

所述传感器单元检测照射到已移动进入所述对象区域中的所述测距对象的所述照射光。

5.根据权利要求1所述的测距装置，还包括检测所述测距对象的移动状态的检测器，其中，

所述控制器基于所述检测器的检测结果使所述对象区域的设定位置移动以跟踪所述测距对象的移动。

6.根据权利要求5所述的测距装置，其中，所述控制器使得所述照射单元的所述照射光的照射位置移动以跟踪所述测距对象的移动。

7.根据权利要求1所述的测距装置，其中，

所述照射单元被构造为改变所述照射光的扫描速率，并且

所述控制器设定所述照射光的所述扫描速率和所述照射范围以及所述传感器单元的感测范围以实现在所述扫描速率保持恒定的同时提高测距精度的第一测距模式和在测距精度保持恒定的同时提高扫描速率的第二测距模式中的任一测距模式。

8.根据权利要求7所述的测距装置，其中，

所述照射单元包括发射所述照射光的光源以及改变所述照射光的扫描方向的扫描镜，并且

所述控制器将所述扫描镜的位移速度设定为与所述测距模式相对应的速度。

9.根据权利要求8所述的测距装置，其中，

所述控制器将使所述照射光的最大照射范围和所述传感器单元的最大感测范围至少在垂直方向上变窄的范围设定为所述照射光的照射范围和所述传感器单元的感测范围，并且

所述扫描镜在垂直方向上改变所述照射光的扫描方向。

10.一种测距方法，包括：

发射狭缝状的照射光；

检测照射到测距对象上的所述照射光；

基于所述照射光的检测结果生成关于所述测距对象的距离信息；并且

根据所述测距对象的尺寸计算测距对象区域并且将所述照射光的照射范围和所述照射光的感测范围设定为与所述对象区域相对应的范围。