JP2019027937A - 測距制御装置および測距システム - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像装置における発熱を低減しつつ、撮像装置の撮像範囲内に位置する物標までの距離を正確に計測することが可能な測距制御装置および測距システムを提供する。
【解決手段】測距制御装置は、不可視光を出射する光源と、物標で反射された不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置に用いられる測距制御装置であって、撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、撮像装置から物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように撮像装置を制御する制御部と、反射光に基づいて、撮像装置から物標までの距離を計測する距離計測部と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】測距制御装置は、不可視光を出射する光源と、物標で反射された不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置に用いられる測距制御装置であって、撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、撮像装置から物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように撮像装置を制御する制御部と、反射光に基づいて、撮像装置から物標までの距離を計測する距離計測部と、を備える。
【選択図】図1
Description
本開示は、物標までの距離を計測する測距制御装置および測距システムに関する。
従来、物標までの距離を計測するための装置として、TOF(Time Of Flight)方式の撮像装置が知られている。このような撮像装置は、不可視光を出射する光源と、物標で反射した不可視光である反射光を受光する受光部とを有する。
そして、光源から出射された不可視光と、受光部で受光された反射光の位相差等に基づいて撮像装置と物標までの距離が計測される。当該撮像装置では、物標までの距離が遠くなると、受光部で受光する反射光の強度が小さくなる。反射光の強度が小さいと、受光部の出力のSNRが小さくなるので、計測される距離のバラツキが大きくなり、ひいては距離の計測を正確に行うことが困難になる場合がある。
例えば、特許文献1には、比較的遠くに物標が位置する場合、光源の点滅周期を大きくする構成が開示されている。これにより、点滅周期が延びた分だけ、その間に受光部に蓄積される反射光の蓄積量を多くできるので、比較的遠くに物標が位置する場合であっても、物標までの距離の計測を正確に行うことが可能となる。
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、光源の点滅周期を大きくする一方で点滅一回当たりの点灯時間を長くするので、撮像装置における発熱が大きくなるという問題が生じる。また、比較的近い位置にも物標が存在すると、受光部のダイナミックレンジによっては、光源の点滅周期を大きくすること、または、点滅一回当たりの点灯時間を長くすることにより、受光部に対する反射光の強度が大きくなり過ぎる場合がある。反射光の強度が大きくなり過ぎると、受光部の出力が飽和してしまい、距離計測における距離情報が欠落してしまうおそれがあった。
本開示の目的は、撮像装置における発熱を低減しつつ、撮像装置の撮像範囲内に位置する物標までの距離を正確に計測することが可能な測距制御装置および測距システムを提供することである。
本開示に係る測距制御装置は、
不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置に用いられる測距制御装置であって、
前記撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように前記撮像装置を制御する制御部と、
前記反射光に基づいて、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測する距離計測部と、
を備える。
不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置に用いられる測距制御装置であって、
前記撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように前記撮像装置を制御する制御部と、
前記反射光に基づいて、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測する距離計測部と、
を備える。
本開示に係る測距システムは、
上記の測距制御装置と、
不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置と、
を備える。
上記の測距制御装置と、
不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置と、
を備える。
本開示によれば、撮像装置における発熱を低減しつつ、撮像装置の撮像範囲内に位置する物標までの距離を正確に計測することができる。
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る測距システム1を示すブロック図である。
図1に示すように、測距システム1は、車両に搭載され、当該車両の周辺に位置する物標Tまでの距離を計測する。測距システム1は、撮像装置10と、測距制御装置100とを有する。以下、測距システム1は、車両の後方に位置する物標Tを対象として説明をするが、車両の前方以外、つまり、前方、前側方、側方又は後側方に位置する物標Tを対象としても良い。なお、測距システム1の車両設置位置は物標Tの位置に対応した位置とすることが好ましい。例えば、後方、前方、前側方、側方又は後側方に位置する物標Tを対象とする場合は、測距システム1は、それぞれ、後方、前方、前側方、側方、又は後側方に対応する位置に設置されることが好ましい。
撮像装置10は、例えば、車両の背面上で、路面から離れた位置等に取り付けられ、光源11と、受光部12とを有する。
光源11は、撮像装置10の撮像範囲に向けてパルス状の赤外光(本開示の不可視光の一例であり、以下、「出射光」という)を出射する。光源11の出射光のパルスの条件(例えば、パルス幅、振幅、パルス間隔、パルス数等)は、測距制御装置100により制御される。
受光部12は、例えばCMOSイメージセンサであり、物標Tで反射された出射光である反射光を受光し、赤外画像データ(以下、「IR画像データ」という)を生成する。受光部12の受光条件(例えば、露光時間、露光タイミング、露光回数等)は、測距制御装置100により制御される。
測距制御装置100は、例えばECU(Electronic Control Unit)であって、撮像装置10から車両の後方に位置する物標Tまでの距離を計測するために、制御基板上に実装された入力端子、出力端子、プロセッサ、プログラムメモリおよびメインメモリを含む。
プロセッサは、プログラムメモリに格納されたプログラムを、メインメモリを用いて実行して、入力端子を介して受け取った各種信号を処理するとともに、出力端子を介して光源11および受光部12に各種制御信号を送信する。
測距制御装置100は、プロセッサがプログラムを実行することで、制御部110および距離計測部120として機能する。
制御部110は、光源11の出射光のパルスの条件や受光部12の受光条件を制御すべく、光源11および受光部12に制御信号を出力する。これにより、光源11が出射光を撮像範囲に向けて出射するとともに、受光部12が反射光に基づくIR画像データを生成する。
距離計測部120は、光飛行時間測距法(以下、TOF方式という)により、受光部12が生成したIR画像データに基づいて、物標Tまでの距離を計測する。
ここで、TOF方式による測距について説明する。TOF方式による物標Tまでの測距は、光源11、受光部12により実現される。
距離計測部120は、光源11の発光タイミングと、受光部12における反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて、TOF方式により、図2に示す物標Tまでの距離Zを導出する。
以下、より具体的な測距の一例について説明する。光源11の出射光は、図3に示すように、単位周期において、第一パルスPaと、第二パルスPbとを少なくとも一組含む。これらのパルス間隔(即ち、第一パルスPaの立下りエッジから第二パルスPbの立ち上がりエッジの時間)はGaである。また、これらのパルス振幅は互いに等しくSaとし、これらのパルス幅は互いに等しくTpとする。
受光部12は、第一パルスPaおよび第二パルスPbの出射タイミングに基づくタイミングで露光するように制御部110により制御される。具体例を挙げると、受光部12は、図3に例示するように、物標Tで反射された反射光に対し、第一露光、第二露光および第三露光を行う。
具体的には、第一露光は、第一パルスPaの立ち上りと同時に始まり、光源11の出射光との関係で予め設定される露光時間Tx後に終了する。このような第一露光は、第一パルスPaに対する反射光を受光することを目的としている。
第一露光による受光部12の出力OAは、斜格子状のハッチングを付した反射光成分S0と、ドットのハッチングを付した背景成分BGと、を含む。反射光成分S0の振幅は、第一パルスPaの振幅よりも小さい。
ここで、第一パルスPaおよびその反射光成分S0の各立ち上がりエッジの時間差をΔtとする。Δtは、撮像装置10から物標Tまでの空間距離Zを、不可視光が往復するのに要する時間である。
第二露光は、第二パルスPbに対する反射光の受光を目的に、第二パルスPbの立ち下りエッジと同時に始まり、時間Txの間だけ実施される。
第二露光による受光部12の出力OBは、全ての反射光成分ではなく部分的な成分S1(斜格子状のハッチング部分を参照)と、背景成分BG(ドットのハッチング部分を参照)とを含む。なお、上記成分S1は、次の式(1)で表せる。
第三露光は、反射光成分と無関係な不可視光成分(背景成分)だけを得るために、第一パルスPaおよび第二パルスPbの反射光成分を含まないタイミングで始まり、時間Txの間だけ実施される。
第三露光による受光部12の出力信号(出力レベル)OCは、背景成分BG(ドットのハッチング部分を参照)だけを含む。
上記のような出射光と反射光との関係から、撮像装置10から物標Tまでの距離Zは、下式(2)〜(4)から導出出来る。
ところで、上記方法で距離Zを導出する場合、第一パルスPaおよび第二パルスPbのそれぞれに対する反射光の強度が小さいと、受光部12の出力OA,OBのSNRが小さくなり、導出した距離Zの精度が低下する可能性がある。このような現象は物標Tが比較的遠い位置に位置するような場合に起こり得る。
例えば、特許文献1に記載の構成のように、比較的遠くに物標Tが位置する場合、光源11の点滅周期を大きくすることが考えられる。このようにすることで、点滅周期が延びた分だけ、その間に受光部12に蓄積される反射光の蓄積量を多くできるので、比較的遠くに物標Tが位置する場合であっても、物標Tまでの距離の計測を正確に行うことが可能となる。
しかしながら、光源11の点滅周期を大きくする一方で点滅一回当たりの点灯時間を長くするので、撮像装置10におけるフレームレートが低下するとともに、撮像装置10における発熱が大きくなるという問題が生じる。また、比較的近い位置にも物標Tが存在すると、撮像装置10におけるダイナミックレンジによっては、光源11の点滅周期を大きくすること、または、点滅一回当たりの点灯時間を長くすることにより、反射光の強度が大きくなり過ぎる場合がある。反射光の強度が大きくなり過ぎてしまうと、受光部12の出力OA,OBが飽和してしまうので、距離計測における距離情報が欠落してしまうおそれがあった。
そこで、本実施の形態では、制御部110は、撮像装置10から所定距離(例えば、50m)までのレンジを分割して、3つの分割レンジとする。3つの分割レンジは、図4に示すように、第3レンジの一例としての近距離レンジ、第1レンジの一例としての中距離レンジ、及び、第2レンジの一例としての遠距離レンジである。
なお、図4では、測距システム1が搭載された車両Vの後方における距離計測を行う構成を例示している。また、図4における位置P0、つまり、車両Vの後端部に撮像装置10(図示せず)が設けられている。
近距離レンジは、中距離レンジ及び遠距離レンジよりも撮像装置10に近いレンジであり、例えば、撮像装置10の位置P0と、距離D1(例えば、10m)だけ離れた位置P1と、の間の範囲である。中距離レンジは、位置P1と、距離D2だけ離れた位置P2と、の間の範囲である。距離D2は、本実施の形態では、距離D1の3倍となる距離(例えば、30m)である。
遠距離レンジは、近距離レンジおよび中距離レンジよりも撮像装置10から遠くに位置するレンジであり、位置P2と、距離D1だけ離れた位置P3と、の間の範囲である。つまり、遠距離レンジは、近距離レンジと同じ広さである。
制御部110は、分割レンジに応じた、最適な距離の計測ができるように撮像装置10における撮像条件を分割レンジ毎に異ならせる制御を行う。図5Aは、近距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。図5Bは、中距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。図5Cは、遠距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。
なお、図5A、図5B及び図5Cでは、出射光は、光源11から出射された光であり、反射光は、出射光が物標Tで反射されて受光部12に戻ってきた光である。そのため、反射光は、出射光に対して時間的に遅れている。また、図5A、図5B及び図5Cでは、各レンジにおける1フレーム内での出射光および反射光を示している。
撮像装置10における撮像条件としては、例えば、出射光のパルス数が挙げられる。遠距離レンジになると、反射光の強度が小さくなるので、例えば図3における成分S0および成分S1の減衰量が大きくなる。
しかし、出射光のパルス数を増やすと、例えば、図3における単位周期内におけるパルス数が増大する。その結果、第一露光、第二露光及び第三露光で1回の露光制御とし、単位周期内において当該露光制御が複数回行われることとなる。そして、各露光制御における、成分S0や成分S1を、露光制御毎にそれぞれ加算することにより、反射光の強度が小さくなることが抑制される。
そこで、図5Bおよび図5Cに示すように、制御部110は、分割レンジのうち、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数を、遠距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数よりも少なくするように光源11を制御する。例えば、中距離レンジにおけるパルス数は、100個であり、遠距離レンジにおけるパルス数は200個である。
このようにすることで、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数が、遠距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数よりも少なくなる。すなわち、遠距離レンジにおける距離計測において、パルス数が中距離レンジよりも多くなるので、遠距離レンジの距離計測における反射光の強度が小さくなることを抑制することができ、ひいてはSNRが低下することを抑制することができる。従って、遠距離レンジに物標Tが位置する場合において、距離バラツキが大きくなることを抑制することができる。
また、中距離レンジにおいて、遠距離レンジよりもパルス数を少なくするようにしているので、全体におけるパルス数を少なくすることができる。そのため、遠距離レンジに合わせて全てのレンジにおいてパルス数を増大させる構成と比較して、撮像装置10における発熱量を低減することができる。
また、パルス数を多くすると、近距離レンジにおいて、反射光の強度が大きくなり過ぎてしまうので、受光部12の出力OA,OBが飽和してしまい、ひいては距離計測における距離情報が欠落してしまうおそれがある。
そこで、図5Aおよび図5Bに示すように、制御部110は、分割レンジのうち、近距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数を、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数よりも少なくするように光源11を制御する。例えば、近距離レンジにおけるパルス数は10個である。
これにより、近距離レンジにおいては、パルス数を他のレンジと比べて少なくするため、受光部12における反射光の強度が大きくなり過ぎることを抑制することができる。その結果、受光部12の出力OA,OBが飽和することを抑制し、ひいては距離計測における距離情報が欠落してしまうことを抑制することができる。
また、撮像装置10における撮像条件としては、出射光のパルス幅が挙げられる。一般に、測距バラツキσを示す式としては以下の式(5)が知られている。図6は、計測距離に対する測距バラツキσを示す図である。図6におけるL1,L2は、パルス幅を異ならせた場合における測距バラツキσを示しており、L2のパルス幅は、L1のパルス幅の半分としたものである。
この式(5)や図6に示す結果からすれば、パルス幅を大きくすると測距バラツキσが大きくなることが確認できる。そこで、制御部110は、遠距離レンジ及び近距離レンジの距離計測時における出射光のパルス幅を、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス幅よりも小さくするように光源11を制御する。
このようにすることで、距離計測における計測精度の落ちる遠距離レンジにおける測距バラツキσを小さくすることができる。
また、パルス幅に応じてレンジの広さが設定される。つまり、計測精度が低下しやすい遠距離レンジを、比較的小さいパルス幅に対応した広さに設定することにより、より正確な距離計測を行うことが可能となる。
本実施の形態では、図4に示すように、近距離レンジおよび遠距離レンジが距離D1に設定され、中距離レンジが距離D1の約3倍である距離D2に設定される。そのため、図5A、図5Bおよび図5Cに示すように、パルス幅は、近距離レンジおよび遠距離レンジにおいてT0とした場合、中距離レンジにおいては3T0に設定される。
距離計測部120は、分割レンジ毎に出射光及び反射光に基づいて、光源11から物標Tまでの距離を計測する。具体的には、距離計測部120は、分割レンジ毎に成分S1の計測のタイミングを変更する。
近距離レンジの場合、位置P0から位置P1までの範囲であり、光源11から不可視光が出射されてから反射光が戻ってくるまでに、計測対象外のレンジがない。そのため、近距離レンジにおいては、図3における成分S1の計測のタイミングを、第二パルスPbの立ち下がりのタイミングに設定して距離計測を行う。
中距離レンジの場合、近距離レンジの部分については、計測対象から外れるので、出射光及び反射光が近距離レンジの部分を通過する時間を考慮した計測をする必要がある。具体的には、中距離レンジの場合、図3における成分S1の計測のタイミングを、近距離レンジにおけるパルス幅、つまり、T0に相当する時間だけずらしたタイミングに設定して距離計測を行う。
遠距離レンジの場合、近距離レンジ及び中距離レンジの部分については計測対象から外れるので、出射光及び反射光が近距離レンジ及び中距離レンジの部分を通過する時間を考慮した計測をする必要がある。具体的には、遠距離レンジの場合、図3における成分S1の計測のタイミングを、近距離レンジにおけるパルス幅及び中距離レンジにおけるパルス幅、つまり、T0+3T0=4T0に相当する時間だけずらしたタイミングに設定して距離計測を行う。
このようにすることで、中距離レンジ及び遠距離レンジにおいて、計測対象から外れたレンジを考慮した距離計測を行うことができるので、各レンジ内に位置する物標Tの計測精度を向上させることができる。
以上のような本実施の形態によれば、撮像装置10における発熱を低減しつつ、撮像装置10の撮像範囲内に位置する物標Tまでの距離を正確に計測することができる。
また、近距離レンジにおけるパルス数を他のレンジと比較して少なくすることにより、全体として処理時間を少なくすることができる。
この理由を以下に述べる。例えば、測距対象とするレンジに対応する距離である所定距離を50mとし、近距離レンジを10m、中距離レンジを30m、遠距離レンジを10mに設定した場合について考える。所定距離全体を一律に距離計測する場合、所定距離が近距離レンジ及び遠距離レンジの5倍の広さになることを考慮すると、パルス幅は、近距離レンジ及び遠距離レンジのパルス幅T0の5倍である5T0に設定される。
また、所定距離全体を一律に距離計測する場合のパルス数を、本実施の形態における中距離レンジに合わせた数である100個に設定すると、所定距離全体を一律に距離計測する場合における受光部12で受光に要する受光時間は、5T0×100=500T0となる。
それに対し、本実施の形態では、近距離レンジのパルス幅がT0、パルス数が10個、中距離レンジのパルス幅が3T0、パルス数が100個、遠距離レンジのパルス幅がT0、パルス数が200個である。全体の受光時間は、T0×10+3T0×100+T0×200=510T0となる。
このことから、本実施の形態では、所定距離全体を一律に距離計測する場合と比較して、受光時間が10T0多いだけとなり、全体の受光時間との差を少なくすることが可能となる。つまり、近距離レンジにおけるパルス数を他のレンジと比較して少なくすることにより、全体として受光時間を少なくすることができる。
また、各レンジにおいてパルス数やパルス幅を一律に設定した場合、具体的には、パルス幅が3T0、パルス数を100個に設定すると、3つのレンジで3T0×100×3=900T0となり、処理時間が増大し、ひいてはフレームレートの低下が想定される。
しかし、本実施の形態では、全体として処理時間を少なくすることができるので、全体としてフレームレートが低下することを抑制することができる。
なお、上記実施の形態では、撮像装置10における撮像条件として出射光のパルス数やパルス幅を例示したが、本開示はこれに限定されず、反射光成分S0としても良い。図7は、計測距離に対する測距バラツキを示す図である。図7におけるL3,L4,L5は、成分S0を異ならせた場合における測距バラツキを示している。また、成分S0は、L3,L4,L5の順に大きくなっている。
上記の式(5)及び図7に示す結果からすれば、反射光成分S0を大きくすると、測距バラツキが小さくなることが確認できる。このため、遠距離レンジ等においては、中距離レンジよりも反射光成分S0を大きくするようにすることで、遠距離レンジにおける計測精度を向上させることができる。反射光成分S0は、例えば、露光回数を増やす、受光部12におけるレンズのF値を小さくする、出射光の強度を強くすることにより、大きくすることが可能となる。
また、上記実施の形態では、出射光のパルス数を調整していたが、本開示はこれに限定されず、例えば、出射光の出力を調整するようにしても良い。この場合、例えば、パルス数を大きくする際には、出射光の出力を上げ、パルス数を小さくする際には、出射光の出力を下げるように制御すれば良い。
また、上記実施の形態では、光源11を1つ有する構成であったが、本開示はこれに限定されず、光源として、第1光源と第2光源とを有する構成であっても良い。また、この場合において、第1光源及び第2光源は、視野角が互いに異なるように設定されていても良い。
図8及び図9に示す例では、第2光源における視野角が第1光源における視野角よりも小さくなるように設定される。図8及び図9における点Oは、撮像装置10の位置を示している。
具体的には、図8に示す例では、実線A1と実線A2との間の範囲が第1光源における上下方向の視野範囲(視野角が約40°)であり、破線B1と破線B2との間の範囲が第2光源における上下方向の視野範囲(視野角が約10°)である。図9に示す例では、実線で囲まれた範囲が第1光源における左右方向の視野範囲(視野角が180°)であり、破線で囲まれた範囲が第2光源における左右方向の視野範囲(視野角が120°)である。
このようにすることで、第1光源により、上下方向及び左右方向において、より広範囲に亘って照射することができる。一方、第2光源により、上下方向及び左右方向において、より遠方まで照射することができる。そのため、例えば、第1光源を近距離レンジ用の光源とし、第2光源を中距離レンジ及び遠距離レンジ用の光源とすることが可能となる。
また、制御部110は、遠距離レンジ及び中距離レンジの距離計測時に第1光源をオフ(以下、「OFF」とする。)にするとともに第2光源をオン(以下、「ON」とする。)にするように第1光源及び第2光源を制御する。遠距離レンジ及び中距離レンジの範囲内の物標Tにおける距離計測を行う際において、近距離レンジにおける視野範囲の物標Tのことを考慮しなくて良いため、破線よりも外側の部分を照射する必要がない。そのため、本実施の形態では、遠距離レンジ及び中距離レンジの距離計測を行うときに、第1光源をOFFにすることで、光源11の消費電力を削減することができる。
また、上記実施の形態では、各レンジの計測順について言及されていないが、測距システム1における距離計測の目的等に応じて適宜設定しても良い。例えば、比較的遠くに位置する物標Tまでの距離の計測を迅速に行いたい場合、制御部110は、遠距離レンジ、中距離レンジ、近距離レンジの順に距離計測部120により計測できるように光源11を制御するようにしても良い。
また、遠距離レンジにおける計測精度を上げたいような場合、遠距離レンジの計測頻度を多くするようにしても良い。例えば、制御部110は、遠距離レンジ、中距離レンジ、遠距離レンジ、近距離レンジの順に距離計測部120により計測できるように光源11を制御しても良い。
また、撮像装置10の向き(車両の前方、前側方、側方、後側方、後方)に応じて、遠距離レンジ、中距離レンジ、近距離レンジの計測頻度や計測順の組み合わせを制御可能にしても良い。また、各レンジの計測順等の設定は、工場出荷時等、予め設定されていても良いし、適宜変更できるようにしても良い。
また、上記実施の形態では、近距離レンジを10m、中距離レンジを30m、遠距離レンジを10mに設定していたが、本開示はこれに限定されず、各レンジの距離を適宜変更しても良い。例えば、近距離レンジを20m、中距離レンジを20m、遠距離レンジを10mのように設定しても良い。
また、上記実施の形態では、所定距離を3つの分割レンジとしていたが、本開示はこれに限定されず、少なくとも2つ以上の分割レンジであれば良い。
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本開示の測距制御装置は、撮像装置における発熱を低減しつつ、撮像装置の撮像範囲内に位置する物標までの距離を正確に計測することが可能な測距制御装置及び測距システムとして有用である。
1 測距システム
10 撮像装置
11 光源
12 受光部
100 測距制御装置
110 制御部
120 距離計測部
T 物標
10 撮像装置
11 光源
12 受光部
100 測距制御装置
110 制御部
120 距離計測部
T 物標
Claims (8)
- 不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置に用いられる測距制御装置であって、
前記撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように前記撮像装置を制御する制御部と、
前記反射光に基づいて、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測する距離計測部と、
を備える測距制御装置。 - 前記撮像条件は、前記不可視光のパルス数の条件を含み、
前記制御部は、前記分割レンジのうち、第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数が、前記第1レンジよりも前記光源から遠い第2レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数よりも少なくなるように前記光源を制御する、
請求項1に記載の測距制御装置。 - 前記撮像条件は、前記不可視光のパルス幅の条件を含み、
前記制御部は、
前記第2レンジが前記第1レンジよりも狭い場合、
前記第2レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅が、前記第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅よりも小さくなるように前記光源を制御する、
請求項2に記載の測距制御装置。 - 前記制御部は、
前記分割レンジのうち、前記第1レンジよりも前記光源に近い第3レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数が、前記第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数よりも少なくなるように前記光源を制御する、
請求項2に記載の測距制御装置。 - 前記撮像条件は、前記不可視光のパルス幅の条件を含み、
前記制御部は、
前記第3レンジが前記第1レンジよりも狭い場合、
前記第3レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅が、前記第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅よりも小さくなるように前記光源を制御する、
請求項4に記載の測距制御装置。 - 前記光源は、第1光源および第2光源を有し、
前記制御部は、前記第2光源から出射される前記不可視光の視野角が、前記第1光源から出射される前記不可視光の視野角よりも小さくなるように前記第1光源および前記第2光源を制御する、
請求項1に記載の測距制御装置。 - 前記撮像条件は、前記不可視光のパルス数の条件を含み、
前記制御部は、
前記分割レンジのうち、第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数が、前記第1レンジよりも前記光源から遠い第2レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数よりも少なくなるように前記光源を制御し、
前記第2レンジの距離計測時に前記第1光源をオフにするとともに前記第2光源をオンにするように前記第1光源および前記第2光源を制御する、
請求項6に記載の測距制御装置。 - 請求項1〜7の何れか1項に記載の測距制御装置と、
不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部とを有する撮像装置と、
を備える測距システム。
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Cited By (3)
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