JP2006105694A - 距離画像センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光源2は対象空間に所定周期の変調信号で変調された光を照射し、光検出素子1は対象空間を撮像する。画像生成部4は、発光源2から対象空間に照射された光と対象空間内の対象物Obで反射され光検出素子1で受光される反射光との変調信号の位相差によって対象物Obまでの距離を求める。また、画像生成部4は、変調信号の周期で規定される測定可能な最大距離までの距離範囲内において対象物Obまでの距離が大きいほど小さくなるように距離に応じて設定された基準閾値と受光光量の代表値とを比較するとともに当該代表値が求めた距離に対する基準閾値より小さいときには求めた距離を距離画像の画素値として採用しないようにしてある。
【選択図】 図1
Description
A0=A・sin(δ)+B
A1=A・sin(π/2+δ)+B
A2=A・sin(π+δ)+B
A3=A・sin(3π/2+δ)+B
図2では位相差がψであるから、光検出信号1の受光光量に関する波形の初期位相δ(時刻t=0の位相)は−ψになる。つまり、δ=−ψであるから、A0=−A・sin(ψ)+B、A1=A・cos(ψ)+B、A2=A・sin(ψ)+B、A3=−A・cos(ψ)+Bであり、結果的に、各受光光量A0、A1、A2、A3と位相差ψとの関係は、次式のようになる。
ψ=tan−1{(A2−A0)/(A1−A3)} …(1)
(1)式では受光光量A0、A1、A2、A3の瞬時値を用いているが、受光光量A0、A1、A2、A3として受光期間Twにおける積算値を用いても(1)式で位相差ψを求めることができる。
ψ=tan−1{(A1−A3)/(A0−A2)}
この関係は、変調信号に同期させるタイミングを90度ずらした関係である。また、距離値の符号は正であるから、位相差ψを求めたときに符号が負になる場合には、tan−1の括弧内の分母または分子の各項の順序を入れ換えるか括弧内の絶対値を用いるようにしてもよい。
2 発光源
3 制御回路部
4 画像生成部
5 受光光学系
11 感光部
Ob 対象物
Claims (6)
- 所定周期の変調信号で強度変調された光を対象空間に照射する発光源と、対象空間からの光を受光してそれぞれ受光光量に応じた電荷を生成する複数個の感光部を有し対象空間を撮像する光検出素子と、各感光部が対象空間からの光を受光する受光期間を制御する制御回路部と、感光部で生成された電荷を用いて対象物までの距離を求めこの距離を画素値とする距離画像を生成する画像生成部とを備え、受光期間は、変調信号の位相に同期しかつ変調信号の周期よりも短く設定され、光検出素子は、複数の受光期間で得られる電荷を変調信号の1周期以上の期間である検出期間ごとに集積した電荷を画像生成部に与えるように電荷の転送タイミングが制御回路部で制御され、画像生成部は、変調信号の周期で規定される測定可能な最大距離までの距離範囲内において対象物までの距離が大きいほど小さくなるように距離に応じて設定された基準閾値と受光光量の代表値とを比較するとともに当該代表値が求めた距離に対する基準閾値より小さいときには求めた距離を距離画像の画素値として採用しないことを特徴とする距離画像センサ。
- 前記基準閾値として、想定した最大の反射率の対象物に対する受光光量の代表値のうち前記最大距離から最大距離の2倍までの範囲の値を用いることを特徴とする請求項1記載の距離画像センサ。
- 前記基準閾値として、想定した最小の反射率の対象物に対する受光光量の代表値を用いることを特徴とする請求項1記載の距離画像センサ。
- 想定した最大の反射率の対象物に対する受光光量の代表値のうち前記最大距離から最大距離の2倍までの範囲の値を前記最大距離までの距離範囲に対応付けた第1の関数と、想定した最小の反射率の対象物に対する受光光量の代表値を前記最大距離までの距離範囲に対応付けた第2の関数との関数値が一致する距離よりも近距離では第1の関数の関数値を前記基準閾値に用い、前記距離よりも遠距離では第2の関数の関数値を前記基準閾値に用いることを特徴とする請求項1記載の距離画像センサ。
- 前記画像生成部は、前記感光部で生成された電荷から受光光量について変調信号の整数倍周期の平均値を直流成分として抽出し、抽出した直流成分を前記代表値として前記基準閾値と比較することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の距離画像センサ。
- 前記画像生成部は、前記感光部で生成された電荷から受光光量の振幅を抽出し、抽出した振幅を前記代表値として前記基準閾値と比較することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の距離画像センサ。
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