JP2017133853A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、反射光の光量飽和を抑制しつつ、測距に十分な光量を確保して、測定対象物に対する測距精度を向上可能な測距装置を提供する。【解決手段】測距装置１００を、測定対象（測定対象空間Ｓ）に照射光Ｌ１としてパルス光を照射する照射部１０と、測定対象空間Ｓ内の測定対象物Ｏからの反射光Ｌ２を複数の受光期間で時間分割して受光し光電変換して電荷を蓄積する撮像部２２を有する受光部２０と、受光部２０で蓄積した電荷に基づいて測定対象物Ｏまでの距離を算出する演算部３０と、照射部１０及び受光部２０の動作を制御する制御部４０とを備えて構成する。最も近距離側に対する遅延時間Ｔｄ０に基づいて、最も近距離側からの反射光Ｌ２を複数の受光期間に分割して受光部２０で受光するように、各受光タイミングを予め設定しておく。【選択図】図１

Description

本発明は、測距装置に関する。

物体の三次元形状を測定する測距装置の一つとして、投射したパルス光が物体で反射して戻ってくるまでの時間を検出して距離を求めるＴＯＦ（Time of Flight）センサが知られている。その中でも、反射光を異なる時間的周期の信号成分に分割し、その時間ごとの信号成分の比率に応じて距離を求める位相差方式のＴＯＦセンサが知られている。

このようなＴＯＦセンサでは、ＴＯＦセンサに対して近距離側からの反射光が強く、遠距離側からの反射光は近距離側に比べて弱くなる。反射光の強度が強いほうが高い測定精度が得られることから、遠距離側の測定精度を上げるため、パルス光の光量を強くすると、近距離側からの光強度が飽和してしまうことがある。この近距離側からの光強度の飽和によって、測定精度が低下するのを抑制するための技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、時間分割した受光期間の１つを、さらに複数のサブの受光期間に時間分割し、各サブ受光期間での反射光の光量に応じて発生した電荷をそれぞれの累積電荷保持部に蓄積することで、近距離側で過飽和を抑制しようとする２位相方式の測距装置が開示されている。

しかし、特許文献１では、サブ期間ごとにそれぞれの累積電荷保持部に蓄積した電荷に基づいて演算を行って距離を算出していることから、演算が複雑となる。さらに、複数お受光期間をサブ受光期間に分割した場合、サブ受光期間が増えることで累積電荷保持部も多く設ける必要がある。すなわち、測距装置の複雑化や大型化という観点において、改善の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、簡易な構成で、反射光の光量飽和を抑制しつつ、十分な光量を確保して、測定対象物に対する測距精度を向上させることを目的とする。

本発明に係る測距装置は、測定対象空間にパルス光を照射する照射部と、測定対象空間内の測定対象物からの反射光を、複数の受光期間で時間分割して受光し、光電変換して複数の受光期間ごとに累積して電荷を蓄積する撮像部と、複数の受光期間ごとに蓄積した電荷に基づいて、照射光の発光と反射光の受光の時間差を算出し、該時間差に基づいて測定対象物までの距離を算出する演算部と、照射部と撮像部の動作を制御する制御部と、を備える測距装置であって、制御部は、反射光の強度に応じて、撮像部での複数の受光期間における反射光の受光タイミングを制御することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、反射光の光量飽和を抑制しつつ、十分な光量を確保して、測定対象物に対する測距精度を向上させることが可能となる。

本願の実施例１に係る測距装置の構成を概略的に示した図である。 比較例の測距装置における照射光の発光タイミングと、複数の受光期間での反射光の受光タイミングを示すタイミングチャートである。 実施例１の測距装置における照射光の発光タイミングと、複数の受光期間での反射光の受光タイミングを示すタイミングチャートである。 実施例１の測距装置における測距動作の一例を示すフローチャートである。 本願の変形例４において、測距装置を、測定対象空間を見上げるように配置して使用する際の測距装置と測定対象範囲との関係を示す図である。

（実施例１）
以下、本願の測距装置の一例としての実施例１に係る測距装置１００を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例１における測距装置１００の構成を概略的に示した図である。この図１に示すように、実施例１の測距装置１００は、照射部１０と、撮像部２２を有する受光部２０と、演算部３０と、制御部４０とを備えている。実施例１の測距装置１００は、ＴＯＦ方式（Time Of Flight、飛行時間）の一つである位相差検出方式により、測定対象物Ｏまでの距離を測定する装置である。

制御部４０は、測距装置１００の動作全体を制御する。制御部４０は、照射部１０、受光部２０及び演算部３０と接続し、照射部１０を制御する照射制御部、受光部２０を制御する受光制御部、演算部３０を制御する演算制御部として機能する。

照射部１０は、照射光Ｌ１としてパルス光を生成し、測定対象空間Ｓ内の測定対象物Ｏに照射する。照射部１０は、発光部（光源）１１と、照射光学系１２とを有して構成される。

発光部１１は、制御部４０の制御により、照射光Ｌ１を出力する。本実施例では、発光部１１は、照射光Ｌ１として赤外光を発光するが、照射光Ｌ１が赤外光に限定されることはなく、近赤外光、可視光等を用いることもできる。発光部１１は、例えば、波長が８７０ナノメートル（ｎｍ）の赤外光を、３ワット（Ｗ）の出力で、４０ナノ秒（ｎｓ）の出力時間（発光パルス幅）で出力するように制御部４０により制御されている。照射光学系１２は、複数の結像光学レンズ等からなり、発光部１１からの照射光Ｌ１を測定対象空間Ｓに照射する。

なお、発光部１１は、リニアアレイ状の複数の発光点を有するものや、マトリックス状に並べられた複数の発光点を有するものを用いることもできる。発光部１１としては、具体的には、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の個体発光素子等を用いることができる。

受光部２０は、照射部１０から出射した照射光Ｌ１（パルス光）が、測定対象物Ｏで反射したときの反射光Ｌ２（パルス光）を受光し光電変換して電荷を蓄積する。受光部２０は、撮像光学系２１と、撮像部２２とを有して構成される。撮像光学系２１は、複数の結像光学レンズ、絞り等からなり、反射光Ｌ２を集光して撮像部２２に結像させる。

撮像部２２は、撮像光学系２１によって結像された反射光Ｌ２を受光し光電変換することで電荷を累積して蓄積する。撮像部２２は、撮像素子２３と、累積電荷保持部２４とを備えている。累積電荷保持部２４は、受光期間ごとに設けられた第１、第２、・・・、第ｎ累積電荷保持部２４−１，２４−２，・・・，２４−ｎ（本実施例ではｎ＝３）から構成される。撮像部２２は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子からなる。

撮像素子２３は、画素ごとに、撮像光学系２１により結像された反射光Ｌ２の一部を、予め決められた複数の受光期間で、時間分割して受光し、光電変換する。各受光期間での受光タイミング（位相）は、制御部４０によって制御される。

第１〜第ｎ累積電荷保持部２４−１〜２４−ｎは、撮像素子２３が受光し光電変換した電荷を、受光期間ごとに累積して蓄積し、演算部３０に出力する。

演算部３０は、距離算出部として機能し、第１〜第ｎ累積電荷保持部２４−１〜２４−ｎから入力される蓄積電荷量に基づいて、照射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相差（時間差）を算出し、位相差に基づいて測定対象物Ｏまでの距離を算出する。

演算部３０及び制御部４０は、例えば、照射部１０及び受光部２０とは別体の情報処理装置（例えばパーソナルコンピュータ）等に設けることができる。また、演算部３０及び制御部４０は、照射部１０や受光部２０に一体に設けることもでき、これらに内蔵されたＩＣ等からなる情報処理装置に設けることもできる。情報処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部とを有して構成することができる。演算部３０及び制御部４０は、記憶部に予め記憶されているプログラムに従って、それぞれ演算処理、測距装置１００の動作制御を実行する。

上述のような構成の実施例１に係る測距装置１００において、制御部４０による受光タイミングの制御手順を、図面を参照しながら説明する。この実施例１での制御の説明するに当たり、まず、比較例として、３位相方式を例とした従来の一般的なＴＯＦセンサによる受光タイミングの制御例を、図２Ａのタイミングチャートを参照しながら説明する。

この図２Ａは、１フレーム中に複数の照射光Ｌ１を発光し、測定対象物Ｏで反射された信号を、φ１＝０°，φ２＝１２０°，φ３＝２４０°の１２０°ごとの位相信号に時間的に振り分けて読み出していることを示している。図２Ａ中、ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３は、各受光期間での受光タイミングのＩＤ番号を示す。φ１，φ２，φ３は、照射光Ｌ１の発光タイミングを基準とした各受光タイミングＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３の位相差を示す。

照射光Ｌ１の発光周期をＴ（２π）とし、発光パルス幅をＴ０とする。図２Ａの紙面上から二段目に示す反射光Ｌ２のタイミングは、測定対象範囲内の最も近距離側の反射光Ｌ２が、Ｔｄ０の遅延（時間差）をもって測距装置１００に戻ってきたことを示している。以下、Ｔｄ０を「遅延時間」という。

一般的な３位相方式を用いた測定対象物Ｏまでの距離を算出するに当たり、照射光Ｌ１の発光タイミングに合わせて、位相差φ１＝０°（照射光Ｌ１のタイミングと同じタイミング）、φ２＝１２０°、φ３＝２４０°の受光タイミングＴＸ１〜ＴＸ３での信号（電荷）に基づいて、下記一般式（１）、（２）により、Ｑ（直交成分）とＩ（同相成分）を算出する。下記一般式（１）、（２）中、Ｎは受光期間数（Ｎ≧２）であり、ｉは受光期間のＩＤ番号（１≦ｉ≦Ｎ）である。

Ｑ＝Σ［Ｃｉ×ｓｉｎ｛（２π／Ｎ）×（ｉ−１）｝］ （１）
Ｉ＝Σ［Ｃｉ×ｃｏｓ｛（２π／Ｎ）×（ｉ−１）｝］ （２）

上記一般式（１）、（２）で算出したＱ、Ｉを用いて、照射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相差φ［ｒａｄ］を、下記式（３）により算出する。

φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ） （３）

照射光Ｌ１の照射から反射光Ｌ２の受光までの時間差、すなわち、反射光Ｌ２の信号の遅延時間Ｔｄは、上記一般式（３）で算出された位相差φを用いて、下記式（４）で表すことができる。

Ｔｄ＝φ／２π×Ｔ （４）

上記式（４）に基づいて、光速Ｃ［ｍ／ｓ］を用いて、下記式（５）により距離に換算し、測定対象物Ｏまでの距離ｄを算出することができる。

ｄ＝ｃφ／２π×Ｔ （５）

図２Ａに示すように、比較例では、最も近距離からの反射光Ｌ２の遅延時間Ｔｄ０が、受光タイミングＴＸ２と一致してしまっている。このような場合では、受光タイミングＴＸ２における撮像部での電荷蓄積量が飽和しないように、照射部側で照射光Ｌ１の投射光量を抑制する必要がある。一方、遠距離側では反射光Ｌ２の強度は、ほぼ距離の二乗に反比例する。そのため、近距離側での反射光Ｌ２の強度に合せて照射光Ｌ１の投射光量を設定すると、遠距離側で必要十分な反射光Ｌ２の光量を確保することが難しくなる。

これに対して、本願の実施例１に係る測距装置１００では、制御部４０によって複数の受光期間での受光タイミングを、最も近距離側からの反射光Ｌ２の強度に応じて制御しているため、照射光Ｌ１の投射光量を向上させても、近距離側での反射光Ｌ２の飽和を抑制しつつ、遠距離側で十分な反射光Ｌ２の光量を確保できる。

以下、制御部４０による受光タイミングの制御の一例を、図２Ｂを参照しながら説明する。ここでも、反射光Ｌ２を、受光タイミングＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３で３つの受光期間に時間分割して受光する場合を例に説明する。また、図２Ｂ中、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、最も反射光の強度の強い距離（ここでは最も近距離）に対する各受光タイミングＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３の位相差を示す。φ１，φ２，φ３は、照射光Ｌ１の発光タイミングに対する各受光タイミングＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３の位相差を示す。

この図２Ｂのタイミングチャートに示すように、実施例１では、最も近距離からの反射光Ｌ２の信号遅れ（遅延時間Ｔｄ０）に対応して、それぞれの受光期間の受光タイミングＴＸ１〜ＴＸ３の位相差Ｔ１〜Ｔ３を決定している。すなわち、制御部４０は、遅延時間Ｔｄ０に対応して、受光タイミングＴＸ１（φ１）の位相信号は、Ｔ１＝−π/３進み、受光タイミングＴＸ２（φ２）の位相信号は、Ｔ２＝π／３の位相遅れ、受光タイミングＴＸ３（φ３）の位相信号は、Ｔ３＝πの位相遅れを持って読み取るように撮像部２２を制御している。

以上のような制御によって、図２Ｂに示す最も近距離からの反射光Ｌ２を２つの受光タイミングＴＸ１，ＴＸ２で受光し、蓄積する電荷を第１、第２累積電荷保持部２４−１，２４−２に振り分けて蓄電する。これにより、第１、第２累積電荷保持部２４−１，２４−２での電荷蓄積量の最大値は、１つの受光タイミングで受光する場合の約半分の電荷蓄積量に抑えることが可能となる。また、遠距離側からの反射光Ｌ２は、第３累積電荷保持部２４−３で飽和することなく蓄電することができる。よって、近距離側では従来の約２倍の光量を照射しても撮像部２２が飽和することなく、かつ、遠距離側の光量も従来の２倍の光量を確保することができる。その結果、測距装置１００の測定精度を向上させることができる。

以下、上述のように受光タイミングが設定された実施例１に係る測距装置１００での測距手順（測距方法）を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。

実施例１の測距装置１００では、照射部１０から発光周期Ｔ（２π）、発光パルス幅Ｔ０の照射光Ｌ１を、測定対象空間Ｓに向けて照射する（ステップＳ１）。照射光Ｌ１は、測定対象空間Ｓ内の測定対象物Ｏに照射され、測定対象物Ｏで反射されて反射光Ｌ２として受光部２０に入射する。

受光部２０では、撮像素子２３が前述のように設定された受光タイミングＴＸ１〜ＴＸ３ごとに、時分割で反射光Ｌ２を受光し、光電変換により電荷に変換する（ステップＳ２）。撮像素子２３によって光電変換された電荷は、受光タイミングＴＸ１〜ＴＸ３ごとに、第１〜第３累積電荷保持部２４−１〜２４−３にそれぞれ累積して蓄積される（ステップＳ３）。

１フレーム分の受光が終了すると、演算部３０によって第１〜第３累積電荷保持部２４−１〜２４−３から電荷に応じた電圧信号が読み出され、各電圧信号に基づいて、前述の式（１）〜（３）を用いて照射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相差φ（φ１，φ２，φ３）を算出する（ステップＳ４）。次いで、演算部３０は算出された位相差φに基づいて、前述の式（４）、（５）を用いて、距離ｄを算出する（ステップＳ５）。

以上、実施例１の測距装置１００について説明したが、本願の測距装置及び測距手順が実施例１の測距装置１００の構成や測距手順に限定されることはない。以下、変形例を列挙する。

（変形例１）
例えば、変形例１として、実施例１の測距装置１００において、測定対象範囲内の最も近距離を予め設定しておくことができる。これにより、最も近い測定対象物Ｏからの反射光Ｌ２の遅延時間Ｔｄ０を既知とすることができる。

さらに、図２Ｂのような制御によって各受光タイミングＴＸ１〜ＴＸ３で得られた位相信号を、３位相方式の一般式を用いて位相差φを算出する場合、最も近距離の位相差がπ／３のときに、最も近距離の位相差φとすることができる。したがって、前出の式（３）を下記式（６）に置き換えることができる。

φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ）−π／３ （６）

上記式（６）で算出された位相差φに基づいて、前出の式（５）を用いて、測定対象範囲内の最も近い位置の距離ｄを算出することができる。したがって、複雑な演算を用いることなく、測定対象物Ｏまでの距離を高速に演算することが可能となる。

さらに、最も近距離の反射光Ｌ２を２つの受光タイミングＴＸ１，ＴＸ２で第１，第２の累積電荷保持部２４−１，２４−２に振り分けて電荷を蓄電することができ、近距離側での飽和を抑制することができる。そのため、最も近距離側での光量を従来のＴＯＦ方式よりも約２倍の光量まで強くすることができ、かつ、遠距離に位置する測定対象物Ｏからの反射光Ｌ２の光量低下を抑えることができる。したがって、測定対象範囲内で測定精度の高い測距装置１００を実現することができる。

（変形例２）
実施例１及び上記変形例１では、３位相方式を用いた測距動作について説明したが、本発明に係る測距装置が３位相方式に限定されることはない。２個以上のＮ個の受光期間を有する測距装置に適用することができる。このような測距装置において、各受光期間の受光タイミングを、測定対象範囲の最も近距離からの反射光Ｌ２の受光信号の遅延時間Ｔｄ０に対して、それぞれ｛（２ｉ−３）／Ｎ｝πの時間差を有するように設定することができる。なお、Ｎは受光期間の総数（Ｎ≧２）であり、ｉは受光期間のＩＤ番号（１≦ｉ≦Ｎ）である。

最も近距離での位相差φを、下記式（７）を用いて算出することで、３位相方式以外の位相方式においても、算出した距離を最も近距離に位置する測定対象物Ｏまでの距離とすることが可能となる。

φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ）−π／Ｎ （７）

（変形例３）
変形例３の測距装置は、測定対象範囲が変化した場合でも、その変化に対応して受光タイミングを適切に設定可能としている。つまり、測距を開始する前に、予め最も近距離を抽出し、抽出した最も近距離からの反射光Ｌ２に基づいて受光タイミングを制御する。そのため、変形例３では、実施例１の測距装置１００を用い、距離測定前の事前動作として、測定対象空間Ｓにおける測定対象範囲の最も近距離とすべき位置に、平板のスクリーンなどの基準物体を配置する。そして、照射光Ｌ１と基準物体からの反射光Ｌ２との時間差を演算部３０で算出する。次いで、制御部４０は、その時間差を遅延時間Ｔｄ０として受光部２０の各受光期間での受光タイミングＴＸ１〜ＴＸｎを設定する。

さらに制御部４０で、照射部１０を制御することで、その発光量を、測定対象範囲の最も近距離の測定対象物からの反射光Ｌ２を受光する受光部２０の複数の累積電荷保持部２４が飽和状態となる光量の近傍（飽和となる光量よりも低い光量）に設定する。これにより、測定対象空間Ｓを任意に設定することができ、かつその測定対象空間Ｓでの測定対象物Ｏの測定精度を向上させることが可能となる。なお、このような事前動作の処理は、例えば、初期設定モードのようなモードを測距装置１００に設定しておき、ユーザによってメニュー画面やメニューボタン等の選択部で初期設定モードが選択されたときに実行することができる。

（変形例４）
次に、変形例４について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施例１と同様の構成の測距装置１００を、測定対象空間Ｓを見上げるように配置して使用する際の、測距装置１００と測定対象範囲との関係を示す図である。

この図４に示すように、測定対象範囲のうち測距装置１００から最も近距離側は、測定対象空間Ｓの下限の測距装置１００に近い位置Ｎ１である。また、最も遠距離側は、測定対象空間Ｓの上限の測距装置１００から遠い位置Ｎ２である。測距装置１００から位置Ｎ１までの直線距離をＤ１とし、位置Ｎ２までの直線距離をＤ２とすると、距離Ｄ１から距離Ｄ２までの範囲（図４の斜線部分）が測距装置１００での測距対象範囲となる。変形例４のような測距装置１００の配置状態では、測定対象範囲における各距離は、撮像部２２の画素ごとに異なり、反射光Ｌ２の強度も異なってくる。

このような使用形態の場合でも、測距装置１００の最も近距離の位置Ｎ１にスクリーンを配置して反射光Ｌ２の強度を測定し、反射光Ｌ２の強度が最も強い座標（スクリーン上の所定の位置）からの反射光Ｌ２の時間差（遅延時間）をＴｄ０と設定する。この遅延時間Ｔｄ０に基づいて、受光タイミングを好適に制御することができる。

つまり、変形例４のような使用形態の場合、測距装置１００の照射部１０の光量分布によって、想定した測定対象範囲の下限の最も近距離の位置Ｎ１での反射光Ｌ２よりも、例えばスクリーンの中央付近（照射部１０の光軸と交わる位置）からの反射光Ｌ２の光量の強度が高い場合がある。その光量の強度が高い位置からの反射光Ｌ２を受光する画素の飽和を抑制するため、その位置からの反射光Ｌ２の照射光Ｌ１に対する時間差を遅延時間Ｔｄ０と設定する。この遅延時間Ｔｄ０を基準として各受光期間での受光タイミングを設定し、強度が最も高い位置からの反射光Ｌ２を複数の累積電荷保持部２４で分配する。これにより、強度が最も高い位置からの反射光Ｌ２の飽和を抑制しつつ、測定対象範囲全体の反射光Ｌ２の最適化を図ることができ、測定対象範囲内の測定対象物Ｏに対する距離の測定精度を向上させることが可能となる。測距装置の構成、使用形態に応じて受光タイミングを好適に制御することができる。

また、各受光期間での受光タイミングを、撮像部２２を構成する画素ごとに任意に設定することもできる。これにより、各画素での飽和を抑制しつつ、十分な量の光量を確保することができ、測定対象物Ｏの距離情報をより高精度に取得することができる。

以上説明したように、実施例１及び変形例の測距装置１００では、パルス光を照射光Ｌ１として測定対象空間Ｓに照射し、照射光Ｌ１が測定対象物Ｏで反射された反射光Ｌ２を、複数の受光期間をもつ撮像部２２で時間分割して受光している。この反射光Ｌ２の受光に際し、照射光Ｌ１のパルス信号が測定対象物Ｏで反射して、反射光Ｌ２のパルス信号が遅れて受光されることを利用して、予め測定対象範囲の最も近距離側に対する遅延時間Ｔｄ０に基づいて、撮像部２２で複数の受光期間に時間分割して反射光Ｌ２を受光するように、複数の受光期間の受光タイミングを規則的又はランダムに設定している。または、事前処理として、反射光Ｌ２の強度が最も強い距離を導出し、この距離に対する遅延時間Ｔｄ０に基づいて、撮像部２２の複数の受光期間での受光タイミングを設定している。

このような受光タイミングの制御によって、測定対象範囲の最も近距離もしくは最も反射光の強度が強い距離での反射光を、複数の受光期間で分割して受光させ、反射光を光電変換して累積蓄積する累積電荷保持部２４の近距離側での飽和を緩和することができる。そのため、照射光Ｌ１の強度を向上させることができ、遠距離側での反射光Ｌ２の光量の低下も抑制することができる。よって、近距離側又は光量の強度が最も強い距離側では従来の約２倍の光量を照射しても撮像部２２が飽和することなく、かつ、遠距離側の光量も従来の２倍の光量を確保することができる。その結果、測距装置１００の測定対象物Ｏの測距精度を向上させることができる。

以上、本願の測距装置を各実施例及び変形例に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施例及び変更例に限られるものではなく、本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１０ 照射部 ２２ 撮像部 ３０ 演算部 ４０ 制御部 １００ 測距装置
Ｌ１ 照射光 Ｌ２ 反射光 Ｏ 測定対象物 Ｓ 測定対象空間
Ｔｄ０ 遅延時間 ｄ 距離

特許第５５７６８５１号公報

Claims (8)

1. 測定対象空間にパルス光を照射する照射部と、
   前記測定対象空間内の測定対象物からの反射光を、複数の受光期間で時間分割して受光し、光電変換して複数の前記受光期間ごとに累積して電荷を蓄積する撮像部と、
   複数の前記受光期間ごとに蓄積した前記電荷に基づいて、前記照射光の発光と前記反射光の受光の時間差を算出し、該時間差に基づいて前記測定対象物までの距離を算出する演算部と、
   前記照射部と前記撮像部の動作を制御する制御部と、を備える測距装置であって、
   前記制御部は、前記反射光の強度に応じて、前記撮像部での複数の前記受光期間における前記反射光の受光タイミングを制御することを特徴とする測距装置。
2. 前記制御部は、前記測定対象空間の測定対象範囲における最も近距離からの前記反射光を複数の受光期間で受光するように、各受光期間での前記受光タイミングを設定することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
3. Ｎ個（Ｎ≧２）に時間分割された受光期間を有し、各受光期間での前記受光タイミングは、前記反射光の遅延時間に対して、それぞれ｛（２ｉ−３）／Ｎ｝π（１≦ｉ≦Ｎ）の時間差を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
4. 前記制御部は、前記測定対象空間での測定対象範囲に応じて、各受光期間での前記受光タイミングを設定することを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
5. 前記測定対象空間の距離を測定するモードを選択する選択部を有し、該モードが選択されたとき、前記制御部は、測定対象範囲内の最も近距離を抽出し、抽出した最も近距離からの前記反射光の遅延時間に応じて、各受光期間での前記受光タイミングを設定することを特徴とする請求項４に記載の測距装置。
6. 測定対象空間の距離を測定するモードを選択する選択部を有し、該モードが選択されたとき、前記制御部は、測定対象範囲内の最も反射光の強い位置までの距離を抽出し、抽出した最も反射光の強い位置からの前記反射光の遅延時間に応じて、各受光期間での前記受光タイミングを設定することを特徴とする請求項４に記載の測距装置。
7. 測定対象空間の反射光を測定するモードを選択する選択部を有し、該モードが選択されたとき、前記制御部は、測定対象範囲内の最も強い反射光の強度に応じて、前記照射部からの前記パルス光の投射光量を制御することを特徴とする請求項４に記載の測距装置。
8. 前記制御部は、各受光期間での前記反射光の前記受光タイミングを、前記撮像部の画素ごとに設定することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の測距装置。