JP2009079988A - 測距方法および装置ならびにこれに用いられる撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一定の周期Tで光強度を変調させた変調光L1が射出されたとき、射出した変調光L1が被写体に照射されたときの被写体からの反射変調光L2を受光する。このとき、第1検出信号αを取得する第1受光素子30aと、第2検出信号βを取得する第2受光素子30cと、第3検出信号γを取得する第3受光素子30cと、第4検出信号δを取得する第4受光素子30dとから構成されるブロックが格子状に複数配列された受光部を用いて4種類の検出信号α〜δを取得する。そして、隣接した4種類の受光素子30a〜30dから取得される4種類の検出信号α〜δを用いて位相差Δφを検出し被写体までの距離dを算出する。
【選択図】図1
Description
ここで、cは光速、fは変調光L1の周波数(f=1/T)である。そして距離算出部40は算出した距離dをメモリ制御部7を介してメモリ8に記憶させる。
10 発光部
15 発光制御部
20 受光ユニット
30、430 受光部
30a、430a 第1受光素子
30b、430b 第2受光素子
30c、430c 第3受光素子
30d 第4受光素子
40 距離算出部
50 距離画像生成部
110 異常信号検出部
120 信号補完部
210 差分算出部
220 差分判定部
230 信号補完部
310 被写体判定部
320 信号補完部
BR ブロック
d 距離
Dth 設定差分値
L1 変調光
L2 反射変調光
P 距離画像
S 被写体
T 周期
α 第1検出信号
β 第2検出信号
γ 第3検出信号
δ 第4検出信号
Δφ 位相差
Claims (11)
- 一定の周期で光強度を変調させた変調光を射出し、
射出した前記変調光が被写体に照射されたときの該被写体からの反射変調光を受光することにより、該反射変調光から前記変調光の位相π/2毎に第1検出信号と第2検出信号と第3検出信号と第4検出信号とを取得し、
取得した4種類の前記検出信号を用いて前記変調光と前記反射変調光との位相差を検出して前記被写体までの距離を算出する測距方法であって、
前記4種類の検出信号を取得するとき、前記第1検出信号を取得する第1受光素子と、前記第2検出信号を取得する第2受光素子と、前記第3検出信号を取得する第3受光素子と、前記第4検出信号を取得する第4受光素子とから構成されるブロックが格子状に複数配列された受光部を用いて前記4種類の検出信号を取得し、
前記被写体までの前記距離を算出するとき、隣接する4種類の前記受光素子から取得される前記4種類の検出信号を用いて前記位相差を検出し前記被写体までの前記距離を算出することを特徴とする測距方法。 - 一定の周期で光強度を変調させた変調光を射出する発光部と、
該発光部から射出された前記変調光が被写体に照射されたときの該被写体からの反射変調光を受光することにより、該反射変調光から前記変調光の位相π/2毎に第1検出信号と第2検出信号と第3検出信号と第4検出信号とを取得する受光部と、
該受光部において取得された4種類の前記検出信号を用いて前記変調光と前記反射変調光との位相差を検出して前記被写体までの距離を算出する距離算出部と
を備え、
前記受光部が、前記第1検出信号を取得する第1受光素子と、前記第2検出信号を取得する第2受光素子と、前記第3検出信号を取得する第3受光素子と、前記第4検出信号を取得する第4受光素子とから構成されるブロックが格子状に複数配列されたものであり、
前記距離算出部が、隣接した4種類の前記受光素子から取得される前記4種類の検出信号を用いて前記位相差を検出し前記被写体までの前記距離を算出するものであることを特徴とする測距装置。 - 前記距離算出部が、前記受光素子毎にそれぞれ前記被写体までの前記距離を算出するものであり、前記受光部の座標(m、n)における前記受光素子の前記距離を算出するとき、座標(m、n)、(m+1、n)、(m、n+1)、(m+1、n+1)の4つの前記受光素子から得られる前記4種類の検出信号を用いて前記位相差を検出し被写体までの前記距離を算出するとともに、縦方向もしくは横方向に座標をずらしながら前記各受光素子の距離を算出するものであることを特徴とする請求項2記載の測距装置。
- 前記受光部において取得された前記検出信号が予め設定された設定最大信号値よりも大きい極大検出信号であるか否かを判定する異常信号検出部と、
前記異常信号検出部において前記検出信号が前記極大検出信号であると判定されたとき、前記極大検出信号と同一種類であって該極大検出信号を取得した前記受光素子からの距離が最も近い前記受光素子により取得された前記検出信号を用いて前記極大検出信号を補完する信号補完部と
をさらに有し、
前記距離算出部が、前記信号補完部により補完された前記検出信号を用いて前記位相差を検出し前記距離を算出するものであることを特徴とする請求項2または3記載の測距装置。 - 前記受光部において取得された前記検出信号が予め設定された設定最小信号値よりも小さい極小検出信号であるか否かを判定する異常信号検出部と、
前記異常信号検出部において前記検出信号が前記極小検出信号であると判定されたとき、前記極小検出信号と同一種類であって該極小検出信号を取得した前記受光素子からの距離が最も近い前記受光素子により取得された前記検出信号を用いて前記極小検出信号を補完する信号補完部と
をさらに有し、
前記距離算出部が、前記信号補完部により補完された前記検出信号を用いて前記位相差を検出し前記距離を算出するものであることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の測距装置。 - 前記第1検出信号と前記第3検出信号との第1の差分および前記第2検出信号と前記第4検出信号との第2の差分を算出する差分算出部と、
該差分算出部において算出された前記第1の差分もしくは前記第2の差分が予め設定された設定差分値よりも小さい異常差分値であるか否かを判定する差分判定部と、
該差分判定部において前記第1の差分もしくは前記第2の差分が前記異常差分値であると判定されたとき、該異常差分値の元になった前記検出信号と同一種類の前記検出信号であって、前記異常差分値の元になった前記検出信号を取得した前記受光素子からの距離が最も近い前記受光素子により取得された前記検出信号を用いて前記異常差分値の元になった前記検出信号を補完する信号補完部と
をさらに有し、
前記距離算出部が、前記信号補完部により補完された前記検出信号を用いて前記位相差を検出し前記距離を算出するものであることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項記載の測距装置。 - 同一平面上の前記複数の受光素子から取得した4種類の前記検出信号がフレーム画像として取得されるものであり、
前記第1検出信号と前記第3検出信号との第1の差分と前記第2検出信号と前記第4検出信号との第2の差分とを算出する差分算出部と、
該差分算出部において算出された前記第1の差分もしくは前記第2の差分が予め設定された設定差分値よりも小さい異常差分値であるか否かを判定する差分判定部と、
該差分判定部において前記第1の差分もしくは第2の差分が前記異常差分値であると判定されたとき、該異常差分値の元になった前記検出信号を取得した前記受光素子が異なる前記フレーム画像において取得した前記検出信号を用いて前記異常差分値の元になった前記各検出信号を補完する信号補完部と
をさらに有し、
前記距離算出部が、前記信号補完部により補完された前記検出信号を用いて前記位相差を検出し前記距離を算出するものであることを特徴とする請求項2から6のいずれか1項記載の測距装置。 - 前記距離の算出に用いる前記4種類の検出信号が同一の前記被写体から取得した検出信号であるか否かを判別する被写体判別部と、
該被写体判定部において前記4種類の検出信号の中に異なる前記被写体から取得した異常検出信号が含まれていると判別されたとき、該異常検出信号と同一種類であって該異常検出信号を取得した前記受光素子からの距離が最も近い前記受光素子により取得された前記検出信号を用いて、前記4種類の検出信号が前記同一の被写体から取得した前記検出信号になるように前記異常検出信号を補完する信号補完部と
をさらに有し、
前記距離算出部が、前記信号補完部により補完された前記検出信号を用いて前記位相差を検出し前記距離を算出するものであることを特徴とする請求項2から7のいずれか1項記載の測距装置。 - 一定の周期で光強度を変調させた変調光を射出し、前記変調光と前記反射変調光との位相差を検出して前記被写体までの距離を算出するために前記変調光が被写体に照射されたときの該被写体からの反射変調光を受光することにより、該反射変調光から前記変調光の位相π/2毎に第1検出信号と第2検出信号と第3検出信号と第4検出信号とを取得するための撮像素子であって、
前記第1検出信号を取得する第1受光素子と、前記第2検出信号を取得する第2受光素子と、前記第3検出信号を取得する第3受光素子と、前記第4検出信号を取得する第4受光素子とを有し、4種類の前記受光素子から構成されるブロックが格子状に複数配列されていることを特徴とする撮像素子。 - 一定の周期で光強度を変調させた変調光を射出する発光部と、
該発光部から射出された前記変調光が被写体に照射されたときの該被写体からの反射変調光を受光することにより、第1検出信号と、該第1検出信号よりも位相がπ/2進んだ第2検出信号と、該第2検出信号よりも位相がπ/2進んだ第3検出信号とを取得する受光部と、
該受光部において取得された3種類の前記検出信号を用いて前記変調光と前記反射変調光との位相差を検出して被写体までの距離を算出する距離算出部と
を備え、
前記受光部が、前記第1検出信号を取得する第1受光素子と、前記第2検出信号を取得する第2受光素子と、前記第3検出信号を取得する第3受光素子とから構成されるブロックが複数配列されたものであり、
前記距離算出部が、隣接した3種類の前記受光素子から取得される前記3種類の検出信号を用いて前記位相差を検出し前記被写体までの前記距離を算出するものであることを特徴とする測距装置。 - 一定の周期で光強度を変調させた変調光を射出し、前記変調光と前記反射変調光との位相差を検出して前記被写体までの距離を算出するために前記変調光が被写体に照射されたときの該被写体からの反射変調光を受光することにより、第1検出信号と、該第1検出信号よりも位相がπ/2進んだ第2検出信号と、該第2検出信号よりも位相がπ/2進んだ第3検出信号とを取得するための撮像素子であって、
前記第1検出信号を取得する第1受光素子と、前記第2検出信号を取得する第2受光素子と、前記第3検出信号を取得する第3受光素子とから構成されるブロックが複数配列されていることを特徴とする撮像素子。
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