JP2021110626A - Ranging device and ranging method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、測距装置、および測距方法に関し、特に、ToF(Time of Flight)方式での遠方の測距を実現できるようにした測距装置、および測距方法に関する。 The present disclosure relates to a distance measuring device and a distance measuring method, and more particularly to a distance measuring device and a distance measuring method capable of realizing a distant distance measurement by a ToF (Time of Flight) method.
近年、ToF方式の測距センサが提案されている(特許文献1参照)。 In recent years, a ToF type distance measuring sensor has been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の測距方式においては、一様に拡散する光源を用いて、ToF方式の測距を実現しているため、光源からの光が一様に拡散することにより、距離の2乗に反比例して被写体への光源面照度が低下する。 However, in the distance measuring method described in Patent Document 1, since the distance measurement of the ToF method is realized by using a light source that diffuses uniformly, the light from the light source diffuses uniformly, so that the distance is obtained. The light source surface illuminance on the subject decreases in inverse proportion to the square of.
このため、比較的長距離の測距には向かず、例えば、2Wクラスのレーザダイオードを水平60度、および垂直45度程度に拡散する光源を使用した場合、数m程度が測距可能な距離の限界であり、また、光源近傍での測距精度も光源からの距離に従い悪化する。 Therefore, it is not suitable for distance measurement over a relatively long distance. For example, when a light source that diffuses a 2W class laser diode at about 60 degrees horizontally and 45 degrees vertically is used, a distance of several meters can be measured. In addition, the distance measurement accuracy in the vicinity of the light source also deteriorates according to the distance from the light source.
また、測距の作動原理によっては、光源の極近傍の被写体面照度が強くなりすぎることで、受光される光量がセンサの受光可能光量を超えて飽和に達し、測距できないこともあった。 Further, depending on the operating principle of distance measurement, the illuminance on the subject surface in the immediate vicinity of the light source becomes too strong, so that the amount of light received exceeds the amount of light that can be received by the sensor and reaches saturation, and distance measurement may not be possible.
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、ToF方式における遠方の測距を実現するものである。 The present disclosure has been made in view of such a situation, and in particular, realizes distant distance measurement in the ToF method.
本開示の一側面の測距装置は、光を発して光源として機能する発光部と、前記発光部で発光された光を集光して測距光を形成する集光部と、前記測距光が測距対象の物体に反射した反射光を受光する受光部と、前記発光部および前記受光部を制御して、前記発光部において前記光を発光した発光タイミングと、前記受光部において前記反射光が受光された受光タイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する制御部とを備えた測距装置である。 The distance measuring device on one side of the present disclosure includes a light emitting unit that emits light and functions as a light source, a condensing unit that collects the light emitted by the light emitting unit to form distance measuring light, and the distance measuring unit. A light receiving unit that receives the reflected light reflected by the object to be distance-measured, a light emitting unit that controls the light emitting unit and the light receiving unit, and a light emitting timing at which the light is emitted by the light emitting unit, and the reflection of the light receiving unit. It is a distance measuring device including a control unit that measures a distance to the object based on a light receiving timing at which light is received.
本開示の一側面の測距方法は、発光部と、集光部と、受光部と、制御部とを備えた測距装置の測距方法において、前記発光部が、光を発して光源として機能し、前記集光部が、発光された光を集光して測距光を形成し、前記受光部が、前記測距光が測距対象の物体に反射した反射光を受光し、前記制御部が、前記光を発光したタイミングと、前記反射光が受光されたタイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定するステップを含む測距方法である。 The distance measuring method according to one aspect of the present disclosure is a method of measuring a distance of a distance measuring device including a light emitting unit, a condensing unit, a light receiving unit, and a control unit, in which the light emitting unit emits light to serve as a light source. The condensing unit functions to condense the emitted light to form distance measuring light, and the light receiving unit receives the reflected light reflected by the distance measuring light on the object to be distance measured, and the light receiving unit receives the reflected light. This is a distance measuring method including a step in which the control unit measures the distance to the object based on the timing at which the light is emitted and the timing at which the reflected light is received.
本開示の一側面においては、光が光源から発光され、発光された光が集光されて測距光が形成され、前記測距光が測距対象の物体に反射した反射光が受光され、前記発光および前記受光が制御されて、前記光が発光された発光タイミングと、前記反射光が受光された受光タイミングとに基づいて、前記物体までの距離が測定される。 In one aspect of the present disclosure, light is emitted from a light source, the emitted light is condensed to form distance measuring light, and the reflected light reflected by the distance measuring light on an object to be measured is received. The light emission and the light reception are controlled, and the distance to the object is measured based on the light emission timing at which the light is emitted and the light reception timing at which the reflected light is received.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.
以下、本開示を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.第2の実施の形態の第1の変形例
4.第2の実施の形態の第2の変形例
5.第3の実施の形態
6.第3の実施の形態の第1の変形例
7.第3の実施の形態の第2の変形例
8.第3の実施の形態の第3の変形例
9.第3の実施の形態の第4の変形例
10.第3の実施の形態の第5の変形例
11.ソフトウェアにより実行させる例
Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The explanation will be given in the following order.
1. 1. First Embodiment 2. Second embodiment 3. 1. First modification of the second embodiment 4. A second modification of the second embodiment 5. Third Embodiment 6. 7. First modification of the third embodiment. 2. Second modification of the third embodiment. A third modification of the third embodiment 9. A fourth modification of the third embodiment 10. A fifth modification of the
<<1.第1の実施の形態>>
<本開示の測距装置の構成例>
図1を参照して、ToF(Time of Flight)方式により遠方の測距を実現できるようにした本開示の測距装置の構成例について説明する。
<< 1. First Embodiment >>
<Structure example of the ranging device of the present disclosure>
With reference to FIG. 1, a configuration example of the distance measuring device of the present disclosure capable of realizing distance measurement at a distance by a ToF (Time of Flight) method will be described.
図1の上段の測距装置11は、制御部31、入力部32、出力部33、基板34、発光部35、フォーカスレンズ36、および受光部37より構成される。
The distance measuring
制御部31は、測距装置11の動作の全体を制御している。
The
制御部31は、入力部32より供給される操作信号に基づいて、発光部35を制御して、測距用の光(以下、測距光)を発光させて、フォーカスレンズ36を介して集光し、測距光L1を形成して、測距対象となる物体12へと投光させる。
The
また、制御部31は、受光部37を制御して、発光部35が発光することにより投光された測距光L1が物体12により反射された光を受光させる。
Further, the
そして、制御部31は、発光部35により測距光が発光された発光タイミングと、測距光が物体12で反射した反射光が受光部37により受光された受光タイミングとに基づいて、物体までの光の往復時間から物体12までの距離を演算して測距を実現する。すなわち、制御部31は、発光タイミングと受光タイミングとに基づいて、ToF(Time of Flight)方式の測距を実現する。尚、制御部31は、発光タイミングと、受光タイミングとに基づいた物体12までの光の往復時間から物体12までの距離を求めることができれば、必ずしも演算は必須ではなく、例えば、往復時間と対応付けて予め演算結果となる距離を求めてテーブル等に記憶しておき、往復時間に対応する距離をテーブルから読み出して求めるようにしてもよい。
Then, the
入力部32は、ユーザにより測距を指示する際に操作される操作ボタンやキーボード等や各種装置からの操作入力を受け付けるインタフェース等から構成され、操作内容に応じた操作信号を生成して、制御部31に入力する。
The
出力部33は、ディスプレイやスピーカから構成され、制御部31より供給される測距結果や測距の可否を示す情報を音声や画像として提示する。
The
発光部35および受光部37は、基板34上に設けられており、制御部31により制御され、図示せぬ電源等より供給される電力により動作する。
The
発光部35は、レーザダイオードなどから構成され、制御部31により制御されて、所定のタイミングにおいて供給される信号に基づいて、ビーム状の測距光を発光してフォーカスレンズ36に向けて照射する。
The
フォーカスレンズ36は、発光部35におり投光された光を集光して所定の距離において、所定のスポット径となるような太さの測距光を形成して、測距対象となる物体12に向けて照射する。
The
また、フォーカスレンズ36は、着脱可能な構成とされており、発光部35におり投光された光を様々な距離において、所定のスポット径に集光できる複数の焦点距離のフォーカスレンズに交換することで、切り替えて使用することが可能な構成とされている。
Further, the
このため、制御部31は、入力部32により測距対象となる物体12が存在する範囲(測距レンジ)の入力を受け付けたとき、どのフォーカスレンズ36を使用すべきかの情報を出力部33に提示するようにしてもよい。
Therefore, when the
例えば、ユーザが、距離レンジの情報として距離D1を入力したときには、制御部31は、フォーカスレンズ36の使用を促す情報を出力部33に提示し、距離レンジの情報として距離D2を入力したときには、フォーカスレンズ36’の使用を促す情報を出力部33に提示するようにしてもよい。
For example, when the user inputs the distance D1 as the distance range information, the
受光部37は、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどから構成され、発光部35より投光された測距光が物体12により反射された反射光を受光し、受光に応じた信号を制御部31に出力する。
The
このような構成により、制御部31は、発光部35を制御して測距光を発光させた発光タイミングと、測距光が物体12により反射することで生じる反射光が受光部37により受光される受光タイミングとに基づいて、物体12までの光の往復時間(Time of Flight)を測定し、往復時間に基づいた物体12までの距離を演算により測距する。
With such a configuration, the
そして、制御部31は、物体12までの距離を測定できたときの測距結果を出力部33に出力して提示する。
Then, the
また、例えば、所定の距離内に物体12が存在せず、発光部35が発光することにより投光された測距光が拡散することで、物体12から十分な強度の反射光として受光できず、測距できない状態であるとき、すなわち、受光タイミングが検出できないとき、制御部31は、測距できないことを示す情報を提示する。
Further, for example, the
(フォーカスレンズの着脱)
受光部37において、反射光を適切に受光するには、測距光が物体12の表面において、面照射照度が所定値よりも高く、かつ、所定の複数の画素数で受光できる程度の十分な大きさのスポットとして照射されることにより生じる、十分な明るさを備えて、かつ、十分な大きさの反射光として受光できることが条件となる。
(Detachment of focus lens)
In order for the
そこで、フォーカスレンズ36は、図1の上段で示されるように、例えば、測距装置11から距離D1に存在する物体12の表面において、反射される反射光が、受光部37において十分に受光可能な、十分な明るさの面照射照度で、かつ、十分な大きさのスポット径SP1の測距光L1が形成されるように発光部35において発光された光を集光する。
Therefore, as shown in the upper part of FIG. 1, the
このような構成により、受光部37においては、測距光L1が物体12により反射された反射光を適切に受光することが可能となるため、適切な測距を実現することが可能となる。
With such a configuration, in the
しかしながら、図1の上段のフォーカスレンズ36の場合、測距対象が距離D1より遠方である距離D2(>D1)の物体12’であるとき、測距光L1は、物体12からの距離に応じて拡散し、例えば、スポット径SP2の状態で物体12’の表面において、反射されることになる。
However, in the case of the
この場合、スポット径SP2が所定のサイズよりも大きくなることにより、物体12’の表面においてはスポット径SP2の面照射照度が低下した反射光となるので、受光部37において十分な明るさの反射光として受光できず、適切な測距ができない恐れがある。
In this case, since the spot diameter SP2 becomes larger than the predetermined size, the surface irradiation illuminance of the spot diameter SP2 is reduced on the surface of the object 12', so that the
そこで、このような場合については、図1の下段で示されるように、フォーカスレンズ36に代えて、距離D2の物体12’において十分な明るさの面照射照度で、かつ、十分な大きさのスポット径SP1となるような測距光L2として集光可能なフォーカスレンズ36’を設け、発光部35により発光された光の広がりを抑えるように集光させる。
Therefore, in such a case, as shown in the lower part of FIG. 1, instead of the
このようにすることで、フォーカスレンズ36’は、発光部35により発光された光を、距離D2となる物体12’の表面において、十分な明るさの面照射照度で、かつ十分な大きさのスポット径SP1となるような測距光L2として集光することが可能となる。
By doing so, the focus lens 36'uses the light emitted by the
結果として、受光部37において、物体12’からの十分な明るさの反射光を受光することが可能となるので、適切な測距を実現することが可能となる。
As a result, the
フォーカスレンズ36は、図1を参照して説明したフォーカスレンズ36,36’の他、様々な距離において、十分な明るさの面照射照度が得られるスポット径SP1となるフォーカスレンズを準備して、必要に応じて切り替えるようにすることで、様々な距離の測距を実現することが可能となる。
As the
尚、フォーカスレンズ36は、1枚のレンズから構成されるようにしてもよいし、複数のレンズ群により構成されるようにしてもよい。
The
また、図1においては、フォーカスレンズ36,36’が、それぞれ距離D1,D2のそれぞれで、スポット径SP1となる測距光L1,L2を形成する例について説明したが、現実には、距離D2においては、距離D1より遠い分だけ、受光部37においては小さく見える。
Further, in FIG. 1, an example in which the
このため、測距光L2により形成されるべき、距離D2におけるスポット径は、大きさを考慮する必要があるが、ここでは、説明を簡単にするため、いずれの距離においても、受光部37において、十分な面照射照度が得られて、かつ、十分な大きさとして認識可能なスポット径がスポット径SP1であるものとして説明している。
Therefore, it is necessary to consider the size of the spot diameter at the distance D2, which should be formed by the ranging light L2, but here, for the sake of simplicity, the
さらに、図1においては、スポット径SP1であるときに、受光部37において十分に認識可能な、面照射照度が得られて、かつ、十分な大きさとして認識できる例について説明している。
Further, FIG. 1 describes an example in which when the spot diameter is SP1, a surface irradiation illuminance that can be sufficiently recognized by the
しかしながら、発光部35の光強度や光源の大きさ、および受光部37の受光感度などにより、受光部37において十分に認識可能な、面照射照度が得られて、かつ、十分な大きさとして認識できるスポット径は変化するので、測距光により形成されるスポット径については、発光部35の光強度や光源の大きさ、および受光部37の受光感度などの考慮が必要となる。
However, depending on the light intensity of the
<図1の測距装置による測距処理>
次に、図1の測距装置11による測距処理について説明する。
<Distance measurement processing by the distance measuring device shown in FIG. 1>
Next, the distance measuring process by the
ステップS11において、制御部31は、出力部33を制御して、ユーザに対して測距レンジの入力を促す情報を提示し、入力を受け付ける。
In step S11, the
すなわち、ここでは、ユーザに対して測距装置11から物体12までの距離の範囲である測距レンジの入力が促され、ユーザにより入力部32が操作されて、測距レンジが入力されるまで、同様の処理が繰り返され、測距レンジが入力されると、処理は、ステップS12に進む。
That is, here, the user is urged to input a distance measuring range which is a range of the distance from the
ステップS12において、制御部31は、入力部32が操作されて入力された測距レンジに応じて、対応するフォーカスレンズ36を指定する情報と、そのフォーカスレンズ36の装着を促す情報を提示する。
In step S12, the
すなわち、制御部31は、着脱可能なフォーカスレンズ36と、測距光を受光部37にて十分に受光可能な面照射照度で、かつ、十分な大きさのスポット径にする測距レンジとの対応関係を記憶している。
That is, the
このため、例えば、図1の上段の場合、測距レンジが、距離D1に対応するようなとき、制御部31は、図1の上段の距離D1において、測距光のスポット径をスポット径SP1に集光するフォーカスレンズ36を指定する情報を提示する。
Therefore, for example, in the case of the upper part of FIG. 1, when the distance measuring range corresponds to the distance D1, the
また、図1の場合、測距レンジが、距離D2に対応するようなとき、制御部31は、図1の下段の距離D2において、測距光のスポット径をスポット径SP1に集光するフォーカスレンズ36’を指定する情報を提示する。
Further, in the case of FIG. 1, when the distance measuring range corresponds to the distance D2, the
以下、測距光が物体12の表面において照射されて、受光部37にて十分に受光可能な面照射照度で、かつ、十分な大きさのスポット径を、適切なスポット径とも称する。
Hereinafter, a spot diameter having a surface irradiation illuminance that allows distance measurement light to be irradiated on the surface of the
ステップS13において、制御部31は、入力部32が操作されて、ユーザによりフォーカスレンズ36が装着されたか否かを判定し、装着されたとみなされない場合、処理は、ステップS12に戻る。
In step S13, the
すなわち、フォーカスレンズ36が装着されたとみなされるまで、ステップS12,S13の処理が繰り返される。
That is, the processes of steps S12 and S13 are repeated until it is considered that the
そして、ステップS13において、入力部32が操作されて、ユーザによりフォーカスレンズ36が装着されたことを示す情報が入力されると、処理は、ステップS14に進む。
Then, in step S13, when the
ステップS14において、制御部31は、発光部35を制御して、測距光を発光させて、フォーカスレンズ36を介して、物体12の表面において、適切なスポット径になるように集光することで測距光を形成させる。
In step S14, the
ステップS15において、制御部31は、受光部37を制御して、測距光の物体12からの反射光を受光させる。
In step S15, the
ステップS16において、制御部31は、発光部35を発光させた発光タイミングと、受光部37において反射光が受光された受光タイミングとから計算される、測距光の物体12までの往復時間に基づいて、物体12までの距離を測定する。
In step S16, the
ステップS17において、制御部31は、ステップS14乃至S16の処理により測距できたか否かを判定する。すなわち、発光部35の発光により投光された測距光が、物体12の表面において、適切なスポット径になるように照射され、これにより生じた反射光が受光部37により受光される事により、適切な測距が実現されたか否かが判定される。
In step S17, the
ステップS17において、適切に測距できたとみなされた場合、処理は、ステップS18に進む。 If it is determined that the distance can be measured appropriately in step S17, the process proceeds to step S18.
ステップS18において、制御部31は、出力部33を制御して、測距結果である物体12までの距離の情報を提示する。
In step S18, the
ステップS19において、制御部31は、入力部32を制御して、測距処理の終了が指示されたか否かを判定し、終了が指示されていない場合、処理は、ステップS14に戻る。
In step S19, the
すなわち、終了が指示されるまで、ステップS14乃至S19の処理が繰り返されることにより、測距光の発光と、物体12からの反射光の受光とがなされて、発光タイミングと受光タイミングとに応じて物体12までの測距がなされて、測距結果が提示される処理が繰り返される。
That is, by repeating the processes of steps S14 to S19 until the end is instructed, the distance measuring light is emitted and the reflected light from the
そして、ステップS19において、終了が指示されると、測距処理が終了する。 Then, in step S19, when the end is instructed, the distance measurement process ends.
一方、ステップS17において、測距できないとみなされた場合、すなわち、例えば、物体12が測距レンジよりも遠い位置に存在し、測距光が拡散して物体12の表面において、適切なスポット径とならず、面照射照度が低下することにより、所定の明るさよりも暗い反射光が受光部37に受光されるようなときには、受光部37の受光タイミングが適切に検出されないので、適切な測距ができないとみなされる。
On the other hand, in step S17, when it is considered that the distance measurement is not possible, that is, for example, the
また、例えば、物体12が測距レンジよりも十分に近い位置に存在し、測距光の物体12の表面における反射光が明るすぎるために、受光部37において受光されるレベルが飽和してしまうことにより適切な受光タイミングが検出できないときにも、測距ができないことがある。
Further, for example, the
このような場合、処理は、ステップS20に進む。 In such a case, the process proceeds to step S20.
ステップS20において、制御部31は、出力部33を制御して、測距できない状態であるので、入力した測距レンジが適切であるか否かの確認を促す情報を提示し、処理は、ステップS11に戻る。
In step S20, the
この場合、ユーザにより入力された測距レンジが適切ではない可能性があるため、入力された測距レンジが適切であるか否かの確認を促すと共に、新たな測距レンジの入力を受け付け、以降の処理が繰り返される。 In this case, the distance measurement range input by the user may not be appropriate, so the user is prompted to confirm whether the input distance measurement range is appropriate, and the input of a new distance measurement range is accepted. Subsequent processing is repeated.
そして、測距できるまで、ステップS11乃至S17,S20の処理が繰り返されて、測距レンジが適切であるか否かの確認と、確認後に入力される測距レンジに応じたフォーカスレンズ36へと切り替えて測距を繰り返す。
Then, the processes of steps S11 to S17 and S20 are repeated until the distance can be measured, and whether or not the distance measurement range is appropriate is confirmed, and the
そして、適切なフォーカスレンズ36に切り替えられて、測距が実現されると、処理は、ステップS18に進み、測距結果が提示される。
Then, when the
以上の処理により、物体12までの距離に応じて、フォーカスレンズ36の切り替えが促されて、測距レンジに応じたフォーカスレンズ36が切り替えられることにより、様々な距離において、受光部37において受光可能な適切な明るさのスポット径となる測距光が物体12に照射されるようになるので、様々な距離における物体12までの測距を適切に実現することが可能となる。
By the above processing, switching of the
特に、例えば、物体12までの距離が遠すぎて、物体表面において、測距光により形成されるスポットが、適切なスポット径よりも大きなスポット径となり、十分な面照射照度が得られず、測距不能になるといったことを防止することが可能となる。
In particular, for example, the distance to the
尚、以上においては、ユーザによる測距レンジの入力を受け付けて、受け付けられた測距レンジに基づいて適切なフォーカスレンズ36の種別が提示される例について説明してきたが、フォーカスレンズ36の提示は必須ではなく、例えば、ユーザが自らフォーカスレンズ36を選択して装着するようにしてもよいものである。
In the above, an example in which an input of a ranging range is accepted by a user and an appropriate type of the
また、発光部35における発光タイミングと、受光部37における受光タイミングとに基づいたToF方式の測距については、indirect ToF(Time of Flight)方式、およびdirect ToF方式のいずれの測距方式であってもよい。
Further, regarding the distance measurement of the ToF method based on the light emission timing of the
尚、indirect ToF方式は、照射光が発光されてから反射光が受光されるまでの飛行時間を位相差として検出し、物体までの距離を算出する方式である。 The indirect ToF method is a method of calculating the distance to an object by detecting the flight time from when the irradiation light is emitted to when the reflected light is received as a phase difference.
また、direct ToF方式は、照射光が発光されてから反射光が受光されるまでの飛行時間を直接計測し、物体までの距離を算出する方式である。 The direct ToF method is a method of directly measuring the flight time from the emission of the irradiation light to the reception of the reflected light and calculating the distance to the object.
さらに、発光部35における発光タイミングと、受光部37における受光タイミングとに基づいた測距方式としては、ToF方式以外であってもよく、例えば、Structured Light方式などでもよい。ここで、Structured Light方式は、照射光としてパターン光を照射し、受光されるパターンの歪みに基づいて物体までの距離を算出する方式である。
Further, the distance measuring method based on the light emitting timing in the
また、本開示の技術については、測距装置のみならず、監視カメラに適用するようにしてもよい。 Further, the technique of the present disclosure may be applied not only to a distance measuring device but also to a surveillance camera.
<<2.第2の実施の形態>>
以上においては、物体12までの距離に応じて、フォーカスレンズ36を切り替えて使用することで、様々な距離の物体12の表面に適切なスポット径が形成されるように測距光を照射することで、様々な測距レンジにおける物体12までの測距を実現する例について説明してきた。
<< 2. Second Embodiment >>
In the above, by switching and using the
しかしながら、フォーカスレンズ36を測距光の光軸方向に対して様々な位置に移動させるようにして、測距光を様々な距離で適切なスポット径に集光させるようにしてもよい。
However, the
図3は、測距光を様々な距離で適切なスポット径に集光させるようにした測距装置11の構成例を示している。
FIG. 3 shows a configuration example of the
図3の上段、および下段の測距装置11は、制御部131、入力部132、出力部133、基板134、発光部135、フォーカスレンズ136、受光部137、およびアクチュエータ138より構成される。
The
尚、制御部131、入力部132、出力部133、基板134、発光部135、フォーカスレンズ136、および受光部137は、図1の制御部31、入力部32、出力部33、基板34、発光部35、フォーカスレンズ36、および受光部37と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、図3の測距装置11において、図1の測距装置11と異なる点は、新たにアクチュエータ138が設けられた点である。
That is, the
アクチュエータ138は、制御部131により制御されて、物体12の測距を実現する為に測距レンジに応じて、適切なスポット径が形成されるように、フォーカスレンズ136を図中の矢印Z方向で示されるように、発光部135の光軸方向に対して前後させる。
The
これにより、例えば、図3の上段で示されるように、アクチュエータ138が、フォーカスレンズ136を位置Z1に移動させることにより、距離D11における物体12の表面で適切なスポット径SP11が生じるような測距光L11が形成させる。
As a result, for example, as shown in the upper part of FIG. 3, the
また、図3の上段の場合、測距対象が距離D11より遠方である距離D12(>D11)の物体12’であるようなとき、測距光L11は、物体12からの距離に応じて拡散し、例えば、スポット径SP12(>Sp11)の状態で物体12’の表面において、反射されることになる。
Further, in the upper part of FIG. 3, when the distance measurement target is an object 12'at a distance D12 (> D11) farther than the distance D11, the distance measurement light L11 diffuses according to the distance from the
この場合、スポット径SP12が適切なスポット径SP11よりも大きくなることにより、物体12’の表面においては面照射照度が低下して暗い反射光が受光部137により受光されることになり、適切な明るさの反射光として受光できず、適切な測距ができない恐れがある。
In this case, since the spot diameter SP12 is larger than the appropriate spot diameter SP11, the surface irradiance is lowered on the surface of the object 12'and dark reflected light is received by the
そこで、このような場合、図3の測距装置11においては、例えば、図3の下段で示されるように、制御部131がアクチュエータ138を制御して、フォーカスレンズ136を位置Z1から位置Z2に移動させることにより、距離D12の物体12’において適切なスポット径SP11となるように、測距光L12の広がりを抑えて集光させるようにする。
Therefore, in such a case, in the
このようにすることで、フォーカスレンズ136は、発光部135により発光された光を、距離D12となる物体12’の表面において、適切なスポット径SP11となるように集光することが可能となる。
By doing so, the
結果として、受光部137において、物体12’からの十分な明るさの反射光を受光することが可能となるので、適切な測距を実現することが可能となる。
As a result, the
フォーカスレンズ136は、図3を参照して説明した位置Z1,Z2の他、矢印Z方向の様々な位置に変化させることで、様々な測距レンジにおいて適切なスポット径SP11に集光させることが可能となり、様々な測距レンジにおける測距を実現することが可能となる。
By changing the
尚、フォーカスレンズ136は、1枚のレンズから構成されるようにしてもよいし、複数のレンズ群により構成されるようにしてもよい。また、本明細書においては、フォーカスレンズ136を位置Z1から位置Z2に移動させることで、測距光の拡がりを抑える例について説明してきたが、測距光の拡がりを拡げるようにするための移動方向や、測距光の広がりを抑えるための移動方向については、フォーカスレンズ136の構成により逆転することもある。
The
<図3の測距装置による測距処理>
次に、図3の測距装置11による測距処理について説明する。
<Distance measurement processing by the distance measuring device in Fig. 3>
Next, the distance measuring process by the
ステップS31において、制御部131は、出力部133を制御して、ユーザに対して測距レンジの入力を促す情報を提示し、入力を受け付ける。
In step S31, the
ステップS32において、制御部131は、アクチュエータ138を制御して、入力部132が操作されて入力された測距レンジに応じて、対応する位置にフォーカスレンズ136を移動するように調整する。
In step S32, the
すなわち、制御部131は、フォーカスレンズ136の矢印Z方向における位置と、測距光をスポット径にする測距レンジの対応関係を記憶している。このため、例えば、図3の上段の場合、測距レンジが距離D11に対応するようなとき、制御部31は、アクチュエータ138を制御して、図3の距離D11において、測距光を適切なスポット径SP11に集光する位置Z1にフォーカスレンズ36を移動させる。
That is, the
また、図3の下段の場合、測距レンジが、距離D12に対応するようなとき、制御部131は、アクチュエータ138を制御して、図3の下段の距離D12において、測距光を適切なスポット径SP11に集光する位置Z2にフォーカスレンズ136を移動させる。
Further, in the case of the lower part of FIG. 3, when the distance measuring range corresponds to the distance D12, the
ステップS33において、制御部131は、発光部135を制御して、測距光を発光させて、フォーカスレンズ136を介して、物体12に向けて測距レンジに対応する距離において、スポット径SP11になるように集光させて投光させる。
In step S33, the
ステップS34において、制御部131は、受光部137を制御して、測距光の物体12からの反射光を受光させる。
In step S34, the
ステップS35において、制御部131は、発光部135を発光させたタイミングと、受光部137において反射光が受光されたタイミングとから計算される、測距光の物体12までの往復時間に基づいて、物体12までの距離を測定する。
In step S35, the
ステップS36において、制御部131は、ステップS33乃至S35の処理により測距できたか否かを判定する。すなわち、発光部135の発光により投光された測距光が物体12の表面において適切なスポット径で照射され、適切な明るさの反射光として受光部137により受光される事により、適切な測距が実現されたか否かが判定される。
In step S36, the
ステップS36において、適切に測距できたとみなされた場合、処理は、ステップS37に進む。 If it is determined that the distance can be measured appropriately in step S36, the process proceeds to step S37.
ステップS37において、制御部131は、出力部133を制御して、測距結果である物体12までの距離の情報を提示する。
In step S37, the
また、ステップS36において、測距できないとみなされた場合、処理は、ステップS38に進む。 If it is determined that the distance cannot be measured in step S36, the process proceeds to step S38.
ステップS38において、制御部131は、出力部133を制御して、測距できない状態であるので、入力した測距レンジが適切であるか否かの確認を促す情報を提示する。
In step S38, the
ステップS39において、制御部131は、入力部132が操作されて、フォーカスレンズ136を、より測距レンジが遠い位置に移動させる指示があるか否かを判定する。
In step S39, the
ステップS39において、入力部132が操作されて、フォーカスレンズ136をより測距レンジが遠い位置に移動させる指示があるとみなされた場合、処理は、ステップS40に進む。
In step S39, when the
ステップS40において、制御部131は、アクチュエータ138を制御して、指示された測距レンジに応じて、測距光の広がりを狭くする位置にフォーカスレンズ136を移動させるように調整する。
In step S40, the
また、ステップS39において、入力部132が操作されて、フォーカスレンズ136を、より測距レンジが遠い位置に移動させる指示がないとみなされた場合、処理は、ステップS41に進む。
Further, in step S39, when the
ステップS41において、制御部131は、入力部132が操作されて、フォーカスレンズ136を、より測距レンジが近い位置に移動させる指示があるか否かを判定する。
In step S41, the
ステップS41において、入力部132が操作されて、フォーカスレンズ136を、より測距レンジが近い位置に移動させる指示があるとみなされた場合、処理は、ステップS42に進む。
In step S41, when the
ステップS42において、制御部131は、アクチュエータ138を制御して、指示された測距レンジに応じて、測距光の広がりを広くする位置にフォーカスレンズ136を移動させる。
In step S42, the
尚、ステップS41において、入力部132が操作されて、フォーカスレンズ136を、より測距レンジが近い位置に移動させる指示がないとみなされた場合、ステップS42の処理はスキップされる。
If the
ステップS43において、制御部131は、入力部132を制御して、測距処理の終了が指示されたか否かを判定し、終了が指示されていない場合、処理は、ステップS33に戻る。
In step S43, the
すなわち、終了が指示されるまで、ステップS33乃至S43の処理が繰り返されて、測距光の発光と、物体12からの反射光の受光とがなされて、発光タイミングと受光タイミングとに応じて物体までの測距がなされて、測距結果が提示される処理が繰り返される。
That is, the processes of steps S33 to S43 are repeated until the end is instructed, the distance measuring light is emitted and the reflected light from the
さらに、測距結果の提示、または、測距できないことの提示に基づいて、測距レンジを遠くに設定する、または、近くに設定することで、所望とする測距レンジにおける測距対象となる物体12まで距離が測定される。
Furthermore, by setting the distance measurement range far or near based on the presentation of the distance measurement result or the presentation that the distance measurement is not possible, the distance measurement target in the desired distance measurement range can be obtained. The distance to the
そして、ステップS43において、終了が指示されると、測距処理が終了する。 Then, in step S43, when the end is instructed, the distance measurement process ends.
以上の処理により、ユーザは所望とする物体12までの距離となる測距レンジを任意に設定することで、測距レンジに応じてフォーカスレンズ136の位置を切り替えることが可能となる。
By the above processing, the user can arbitrarily set the ranging range that is the distance to the desired
これにより、様々な距離において、受光部137での受光可能な適切なスポット径となる測距光を物体12に照射させることが可能となるので、様々な距離における物体12までの測距を適切に実現することが可能となる。
As a result, it is possible to irradiate the
<<3.第2の実施の形態の第1の変形例>>
<測距処理の変形例>
以上においては、ユーザが所望とする測距レンジにおいて、測距光が測距に適した反射光が発生するような適切なスポット径になるように集光される例について説明してきたが、受光部137により反射光として受光される測距光のスポットの照度に応じて測距光の広がりを調整するようにしてもよい。
<< 3. First variant of the second embodiment >>
<Modification example of distance measurement processing>
In the above, an example has been described in which the ranging light is focused so as to have an appropriate spot diameter such that reflected light suitable for ranging is generated in the ranging range desired by the user. The spread of the ranging light may be adjusted according to the illuminance of the spot of the ranging light received by the
すなわち、受光部137により反射光として受光される測距光のスポットの照度は、フォーカスレンズ136による測距レンジが物体12の距離に対して近いと高く、フォーカスレンズ136による測距レンジが物体12の距離に対して遠いと低い。
That is, the illuminance of the spot of the ranging light received as reflected light by the
このため、受光部137により反射光として受光される測距光のスポットの面照射照度が、所定の上限値よりも高いときには、フォーカスレンズ136による測距レンジが物体12の距離に対して近いので、広がりを広くして照度を低減させることで、適切な測距レンジに近づけるようにする。
Therefore, when the surface irradiance of the spot of the ranging light received as reflected light by the
また、受光部137により反射光として受光される測距光のスポットの面照射照度が、所定の下限値よりも低いときには、フォーカスレンズ136による測距レンジが物体12の距離に対して遠いので、広がりを抑制して面照射照度を増大させることで、適切な測距レンジに近づけるようにする。
Further, when the surface irradiance of the spot of the ranging light received as reflected light by the
尚、基本的な測距装置11の構成については、図3の測距装置11と同様であるので、その説明は省略する。
Since the basic configuration of the
次に、図3の測距装置11による測距処理の変形例について説明する。
Next, a modified example of the distance measuring process by the
ステップS61において、制御部131は、アクチュエータ138を制御して、デフォルトとなる測距レンジに対応する初期位置にフォーカスレンズ136を移動するように調整する。
In step S61, the
ステップS62において、制御部131は、発光部135を制御して、測距光を発光させて、フォーカスレンズ136を介して、物体12に向けて測距レンジの初期値に対応する距離において、適切なスポット径になるように集光させて投光させる。
In step S62, the
ステップS63において、制御部131は、受光部137を制御して、測距光の物体12からの反射光を受光させる。
In step S63, the
ステップS64において、制御部131は、発光部135を発光させた発光タイミングと、受光部137において反射光が受光された受光タイミングとから計算される、測距光の物体12までの往復時間に基づいて、物体12までの距離を測定する。
In step S64, the
ステップS65において、制御部131は、ステップS62乃至S64の処理により測距できたか否かを判定する。すなわち、発光部135の発光により投光された測距光が物体12の表面において適切なスポット径で照射され、適切な明るさの反射光として受光部137により受光される事により、適切な測距が実現されたか否かが判定される。
In step S65, the
ステップS65において、適切に測距できたとみなされた場合、処理は、ステップS66に進む。 If it is determined that the distance can be measured appropriately in step S65, the process proceeds to step S66.
ステップS66において、制御部131は、出力部133を制御して、測距結果である物体12までの距離の情報を提示する。
In step S66, the
ステップS67において、制御部131は、入力部132を制御して、測距処理の終了が指示されたか否かを判定し、終了が指示されていない場合、処理は、ステップS62に戻る。
In step S67, the
すなわち、この場合、終了が指示されるまで、ステップS62乃至S67の処理が繰り返されて、測距光の発光と、物体12からの反射光とが受光されて、それぞれのタイミングに応じて物体までの測距がなされて、測距結果が提示される処理が繰り返される。
That is, in this case, the processes of steps S62 to S67 are repeated until the end is instructed, the light emission of the ranging light and the reflected light from the
そして、ステップS67において、終了が指示されると、測距処理が終了する。 Then, in step S67, when the end is instructed, the distance measurement process ends.
また、ステップS65において、測距できないとみなされた場合、処理は、ステップS68に進む。 If it is determined that the distance cannot be measured in step S65, the process proceeds to step S68.
ステップS68において、制御部131は、出力部133を制御して、測距できない状態を示す情報を提示する。
In step S68, the
ステップS69において、制御部131は、受光部137により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の下限値よりも低く、物体12が所定の距離レンジよりも遠いか否かを判定する。
In step S69, the
ステップS69において、受光部137により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の下限値よりも低く、物体12が所定の距離レンジよりも遠いとみなされた場合、処理は、ステップS70に進む。
In step S69, when the illuminance in the reflected light of the spot of the ranging light received by the
ステップS70において、制御部131は、アクチュエータ138を制御して、スポットの照度と所定の下限値との差分に応じて、測距光の広がりを狭くして、スポット径を小さくして面照射照度を上昇させる位置にフォーカスレンズ136を移動させる。
In step S70, the
また、ステップS69において、受光部137により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の下限値よりも低くない場合、処理は、ステップS71に進む。
Further, in step S69, if the illuminance in the reflected light of the spot of the ranging light received by the
ステップS71において、制御部131は、受光部137により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の上限値よりも高く、物体12が所定の距離レンジよりも近いか否かを判定する。
In step S71, the
ステップS71において、受光部137により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の上限値よりも高く、物体12が所定の距離レンジよりも近いとみなされた場合、処理は、ステップS72に進む。
In step S71, when the illuminance in the reflected light of the spot of the ranging light received by the
ステップS72において、制御部131は、制御部131は、アクチュエータ138を制御して、スポットの照度と所定の上限値との差分に応じて、測距光の広がりを広くして、スポット径を大きくして面照射照度を下降させる位置にフォーカスレンズ136を移動させる。
In step S72, the
尚、ステップS71において、受光部137により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の上限値よりも高くない場合、ステップS72の処理はスキップされる。
In step S71, if the illuminance in the reflected light of the spot of the ranging light received by the
以上の処理により、スポットの照度に応じて適切な照度になるようにスポット径が調整されるようにフォーカスレンズ136が移動されることになるので、ユーザは測距対象となる物体までの測距レンジを意識することなく、様々な距離における物体12までの測距を適切に実現することが可能となる。
By the above processing, the
<<4.第2の実施の形態の第2の変形例>>
<測距装置の構成に係る変形例>
以上においては、発光部135により発光された測距光をフォーカスレンズ136により集光し、測距対象となる物体12に照射する例について説明してきたが、フォーカスレンズ136に加えて、メッシュやライン、ドット状の配光パターンを形成するDoE(回折光学素子)を設けるようにして、DoEにより形成された配光パターンを受光することで測距するようにしてもよい。
<< 4. A second modification of the second embodiment >>
<Modification example related to the configuration of the ranging device>
In the above, an example in which the distance measuring light emitted by the
図6は、回折光学素子を設けるようにした測距装置11の構成における変形例である。
FIG. 6 is a modification of the configuration of the
図6の測距装置11は、制御部231、入力部232、出力部233、基板234、発光部235、フォーカスレンズ236、受光部237、アクチュエータ238、およびDoE239より構成される。
The
尚、制御部231、入力部232、出力部233、基板234、発光部235、フォーカスレンズ236、受光部237、およびアクチュエータ238は、図3の制御部131、入力部132、出力部133、基板134、発光部135、フォーカスレンズ136、受光部137、およびアクチュエータ138と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、図6の測距装置11において、図3の測距装置11と異なる点は、新たにDoE239が設けられた点である。
That is, the
DoE239は、発光部235が発光することにより生じ、フォーカスレンズ236を介して集光された光を、回折格子を応用して、メッシュパターン、ラインパターン、ストライプパターン、およびドットパターン等の配光パターンに変換し、複数のビーム状の測距光として測距対象となる物体12に照射する。
The DoE239 is generated by emitting light from the
図6においては、DoE239により、発光部235により発光された光が、対象物である物体12に対して、ドットSP101乃至SP116からなるドットパターンとして配光されるように広がり角θ1の測距光B1乃至Bnに変換される例が示されている。
In FIG. 6, the distance measurement light having a spread angle θ1 so that the light emitted by the
このように、DoE239によりドットSP101乃至SP116を照射する場合、発光部235の出力パワーが同じであれば、一様に拡散する場合の面照射照度と比較して、各々のドットSP101乃至SP116への面照射照度は大きくなるので、より遠い物体の測距を実現することが可能となる。
In this way, when the dots SP101 to SP116 are irradiated by DoE239, if the output power of the
尚、図6の測距装置11に対しても、十分な明るさの面照射照度が得られるスポット径が得られるように広がり角θ1を変化させるように、アクチュエータ238により、フォーカスレンズ236の矢印Z方向の位置を変化させる点については、図3における場合と同様である。
It should be noted that the arrow of the
また、図6で示されるドットパターンにおいては、物体12の表面において、ドットSP101乃至SP116の16点における測距を実現することが可能である。
Further, in the dot pattern shown in FIG. 6, it is possible to realize distance measurement at 16 points of dots SP101 to SP116 on the surface of the
さらに、例えば、図6で示されるドットSP101乃至SP116のような場合、物体12の測距を行う上で、ドットSP101,SP102,SP104,S110乃至S116については、物体12上ではないため、測距の必要がない。
Further, for example, in the case of dots SP101 to SP116 shown in FIG. 6, when measuring the distance of the
そこで、このような場合については、物体12上のドットSP106,SP103乃至SP114のみをROI(Region of Interest:関心領域)に設定して、ROIに属するドットのみの受光タイミングを取得して、ROIに属するドットの測距のみを行うようにしてもよい。さらに、行単位等のまとまった領域や特定のパタン(格子など)でROIを決め打ちとし、判別のための全面測定はしないようにしてもよい。
Therefore, in such a case, only the dots SP106, SP103 to SP114 on the
このような処理により、測距演算数を低減させることが可能となり、測距演算に係る処理負荷を低減させ、さらに、処理速度を向上させることが可能となる。また、受光部237における読み出し時間を短縮することが可能となるため、処理速度を向上させることが可能となる。
By such processing, it is possible to reduce the number of distance measurement operations, reduce the processing load related to the distance measurement operations, and further improve the processing speed. Further, since the reading time in the
尚、測距処理については、図4,図5を参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。 Since the distance measuring process is the same as the process described with reference to FIGS. 4 and 5, the description thereof will be omitted.
<<5.第3の実施の形態>>
以上においては、DoE239により配光パターンを形成することで、測距光の拡散を抑制して、より遠方における物体12の測距を実現させる例について説明してきた。
<< 5. Third Embodiment >>
In the above, an example has been described in which the diffusion of the ranging light is suppressed by forming the light distribution pattern by DoE239 to realize the ranging of the
しかしながら、図7のドットSP101乃至SP116で示されるようなドットパターンの配光パターンの場合、各ドット上の領域について物体12の測距は実現されるが、それ以外の領域については、測距できないため、測距される領域の解像度が低い。
However, in the case of the light distribution pattern of the dot pattern as shown by the dots SP101 to SP116 of FIG. 7, the distance measurement of the
そこで、DoEにより配光パターンからなる測距光を形成すると共に、配光パターンの位置を変化させながら測距を繰り返すことで、測距される領域の解像度を高めるようにしてもよい。 Therefore, the resolution of the area to be measured may be increased by forming the range-finding light composed of the light distribution pattern by DoE and repeating the range-finding while changing the position of the light distribution pattern.
図7は、パターンの位置を変化させながら測距を繰り返して、測距される領域の解像度を高めるようにした測距装置11の構成例である。
FIG. 7 is a configuration example of the
図7の測距装置11は、制御部331、入力部332、出力部333、基板334、発光部335、フォーカスレンズ336、受光部337、アクチュエータ338,339、およびDoE340より構成される。
The
尚、制御部331、入力部332、出力部333、基板334、発光部335、フォーカスレンズ336、受光部337、アクチュエータ338、およびDoE340は、図6の制御部231、入力部232、出力部233、基板234、発光部235、フォーカスレンズ236、受光部237、アクチュエータ238、およびDoE239と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、図7の測距装置11において、図6の測距装置11と異なるのは、アクチュエータ339が設けられた点である。
That is, the
アクチュエータ339は、制御部331により制御され、フォーカスレンズ336を発光部35により発光される光の光軸に対して直交する、図中の矢印V方向で示される垂直方向、および矢印H方向で示される水平方向の少なくともいずれかに移動させる。
The
このようにアクチュエータ339によりフォーカスレンズ336が発光部35により発光される光の光軸に対して直交する方向に移動されることにより、例えば、ドットSP101乃至SP116を矢印V’方向、および矢印H’方向に移動させることが可能となる。
By moving the
そして、ドットSP101乃至SP116の位置を変化させながら、繰り返し測距することで、測距結果の解像度を高めることが可能となる。 Then, the resolution of the distance measurement result can be improved by repeatedly measuring the distance while changing the positions of the dots SP101 to SP116.
この際、受光部337において受光される反射光の受光タイミングのうち、例えば、測距対象となる物体12が存在する領域をROI(Region of Interest:関心領域)とみなして、その領域の受光タイミングのみを読み出して測距するようにすることで、測距に係る処理負荷を低減し、処理速度を向上させることが可能となる。また、この例においても、行単位等のまとまった領域や特定のパタン(格子など)でROIを決め打ちとし、判別のための全面測定はしないようにしてもよく、これにより、受光部337の読み出し時間を短縮することが可能となり、処理速度を向上させることが可能となる。
At this time, among the light receiving timings of the reflected light received by the
<第3の実施の形態の測距処理>
次に、図7の測距装置11による測距処理について説明する。
<Distance measurement processing of the third embodiment>
Next, the distance measuring process by the
ステップS101において、制御部331は、DoE340により形成されるドットSP101乃至SP116の位置を、矢印H方向、および矢印V方向の少なくともいずれかに変移させるときの最小移動距離の1ステップ分をカウントするためのカウンタKを1に初期化する。
In step S101, the
例えば、フォーカスレンズ336を矢印H方向について3か所の位置に移動させ、矢印V方向について3か所の位置に移動させる場合、フォーカスレンズ336は、全部で9カ所の位置に移動されることになるので、各移動位置を識別するカウンタKとして1乃至9に設定される。この場合、フォーカスレンズ336が9カ所の位置に移動することに伴って、ドットSP101乃至SP116のそれぞれも、矢印H’方向×矢印V’方向(=3×3)について合計9か所の位置に移動されることを意味している。
For example, when the
ステップS102において、制御部331は、アクチュエータ338を制御して、矢印Z方向に対してデフォルトとなる測距レンジに対応する初期位置にフォーカスレンズ336を移動させると共に、アクチュエータ339を制御して、矢印V方向および矢印H方向に対して、カウンタKに対応する位置にドットSP101乃至SP116が形成されるようにフォーカスレンズ336を移動させる。
In step S102, the
ステップS103において、制御部331は、発光部335を制御して、測距光を発光させて、フォーカスレンズ336およびDoE340を介して、物体12に向けて、ドットSP101乃至SP116が形成される配光パターンからなる測距光を投光させる。
In step S103, the
ステップS104において、制御部331は、受光部337を制御して、測距光の物体12からの反射光を受光させる。
In step S104, the
ステップS105において、制御部331は、受光部337により受光された信号のうち、例えば、測距対象となる物体12が存在する領域などのROIからの反射光が受光された受光タイミングを読み出す。
In step S105, the
ステップS106において、制御部331は、ROIにおける発光部335を発光させた発光タイミングと、受光部337において反射光が受光された受光タイミングとから計算される、測距光の物体12までの往復時間に基づいて、物体12までの距離を測定する。
In step S106, the
ステップS107において、制御部331は、ステップS103乃至S106の処理により測距できたか否かを判定する。すなわち、発光部335の発光により投光された測距光が物体12の表面において、ドットSP101乃至SP116のそれぞれが適切なスポット径となるように照射され、適切な明るさの反射光として受光部337により受光される事により、適切な測距が実現されたか否かが判定される。
In step S107, the
ステップS107において、適切に測距できたとみなされた場合、処理は、ステップS108に進む。 If it is determined that the distance can be measured appropriately in step S107, the process proceeds to step S108.
ステップS108において、制御部331は、出力部333を制御して、測距結果である物体12までの距離の情報を提示する。
In step S108, the
ステップS109において、制御部331は、カウンタKを1インクリメントする。
In step S109, the
ステップS110において、制御部331は、カウンタKが最大値より1大きな値となっているか否かに基づいて、全ての位置の測距が完了したか否かを判定する。
In step S110, the
ステップS110におい、全ての位置の測距が完了していないとみなされた場合、処理は、ステップS102に戻る。 If it is determined in step S110 that the distance measurement at all positions has not been completed, the process returns to step S102.
すなわち、フォーカスレンズ336の位置が、カウンタKに対応して順次変化しながらROIの測距がなされて測距結果が記憶される処理が繰り返される。
That is, the process of measuring the ROI distance while sequentially changing the position of the
また、ステップS107において、測距できないとみなされた場合、処理は、ステップS111に進む。 If it is determined that the distance cannot be measured in step S107, the process proceeds to step S111.
ステップS111において、制御部331は、受光部337により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の下限値よりも低く、物体12が所定の距離レンジよりも遠いか否かを判定する。
In step S111, the
ステップS111において、受光部337により受光された測距光の配光パターンに応じたドットとして形成されたスポットにおける反射光の照度が所定の下限値よりも低く、物体12が所定の距離レンジよりも遠いとみなされた場合、処理は、ステップS112に進む。
In step S111, the illuminance of the reflected light at the spot formed as dots corresponding to the light distribution pattern of the ranging light received by the
ステップS112において、制御部331は、アクチュエータ338を制御して、スポットの照度と所定の下限値との差分に応じて、測距光の広がりを狭くする位置となるようにフォーカスレンズ336をZ方向に対して移動させ、処理は、ステップS110に進む。
In step S112, the
また、ステップS111において、受光部337により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の下限値よりも低くない場合、処理は、ステップS113に進む。
Further, in step S111, if the illuminance in the reflected light of the spot of the ranging light received by the
ステップS113において、制御部331は、受光部337により受光された測距光の配光パターンに応じたドットとして形成されたスポットにおける反射光の照度が所定の上限値よりも高く、物体12が所定の距離レンジよりも近いか否かを判定する。
In step S113, the
ステップS113において、受光部337により受光された測距光の配光パターンに応じたドットして形成されたスポットにおける反射光の照度が所定の上限値よりも高く、物体12が所定の距離レンジよりも近いとみなされた場合、処理は、ステップS114に進む。
In step S113, the illuminance of the reflected light at the spot formed by dots according to the light distribution pattern of the ranging light received by the
ステップS114において、制御部331は、アクチュエータ338を制御して、スポットの照度と所定の上限値との差分に応じて、測距光の広がりを広くする位置となるようにフォーカスレンズ336を矢印Z方向に移動させ、処理は、ステップS110に進む。
In step S114, the
尚、ステップS113において、受光部337により受光された測距光のスポットの反射光における照度が所定の上限値よりも高くない場合、ステップS114の処理はスキップされる。
In step S113, if the illuminance in the reflected light of the spot of the ranging light received by the
すなわち、測距できない場合、スポットにおける面照射照度が下限値よりも低い、または、上限値よりも高いことが原因である可能性が高いので、面照射照度に応じてアクチュエータ338がフォーカスレンズ336を矢印Z方向に移動して測距できる状態に調整する。そして、調整が済むと、ステップS102乃至S110の処理が繰り返されて、位置を変化させながら測距が繰り返される。 That is, if the distance cannot be measured, it is highly possible that the surface irradiance at the spot is lower than the lower limit value or higher than the upper limit value. Move in the Z direction of the arrow to adjust so that the distance can be measured. Then, when the adjustment is completed, the processes of steps S102 to S110 are repeated, and the distance measurement is repeated while changing the position.
また、ステップS110において、全ての位置における測距が完了したとみなされた場合、処理は、ステップS115に進む。 Further, in step S110, when it is considered that the distance measurement at all the positions is completed, the process proceeds to step S115.
ステップS115において、制御部331は、出力部333を制御して、記憶しているドットSP101乃至SP116の位置を変化させながら繰り返し取得した測距結果を出力して提示する。
In step S115, the
ステップS116において、制御部331は、入力部332を制御して、測距処理の終了が指示されたか否かを判定し、終了が指示されていない場合、処理は、ステップS101に戻る。すなわち、終了が指示されるまで、ステップS101乃至S116の処理が繰り返される。
In step S116, the
そして、ステップS116において、終了が指示されると、測距処理が終了する。 Then, in step S116, when the end is instructed, the distance measurement process ends.
以上の処理により、DoE340により形成される配光パターンを構成するドットとしてのスポットの照度に応じて適切な照度になるようにスポット径が調整されるようにフォーカスレンズ336が移動されることになるので、ユーザは測距対象となる物体までの測距レンジを意識することなく、様々な距離における物体12までの測距を適切に実現することが可能となる。
By the above processing, the
このように、DoE340によりSP101乃至SP116を照射する場合、発光部235の出力パワーが同じであれば、一様に拡散する場合の面照射照度と比較して、各々のSPへの面照射照度は大きくなるので、より遠い物体の測距を実現することが可能となる。
In this way, when irradiating SP101 to SP116 with DoE340, if the output power of the
さらに、フォーカスレンズ336をアクチュエータ339により矢印H方向、および矢印V方向の少なくともいずれかに、所定の間隔で順次位置を変えることで、DoE340により形成される配光パターンで照射される各ドットの位置を、矢印H’方向、および矢印V’方向’の少なくともいずれかに変化させながら、測距を繰り返すことにより、測距結果の解像度を高めることが可能となる。
Further, by sequentially changing the position of the
<<6.第3の実施の形態の第1の変形例>>
以上においては、DoE340により形成されるドット状の配光パターンを用いる場合の例について説明してきたが、配光パターンはそれ以外であってもよい。
<< 6. First variant of the third embodiment >>
In the above, an example in which the dot-shaped light distribution pattern formed by DoE340 is used has been described, but the light distribution pattern may be other than that.
例えば、図9で示されるように、水平方向に対してライン状のパターンBSPが形成されるように広がり角θ11となるような測距光BBが形成されるようにしてもよい。 For example, as shown in FIG. 9, the ranging light BB having a spread angle θ11 may be formed so that a line-shaped pattern BSP is formed in the horizontal direction.
図9は、水平方向に対してライン状のパターンBSPが形成されるように、広がり角θ11となるような測距光BBが形成される測距装置11の構成例を示している。
FIG. 9 shows a configuration example of the
図9の測距装置11は、制御部351、入力部352、出力部353、基板354、発光部355、フォーカスレンズ356、受光部357、アクチュエータ358,359、およびDoE360より構成される。
The
尚、図9の制御部351、入力部352、出力部353、基板354、発光部355、フォーカスレンズ356、受光部357、アクチュエータ358,359、およびDoE360は、図7の制御部331、入力部332、出力部333、基板334、発光部335、フォーカスレンズ336、受光部337、アクチュエータ338,339、およびDoE340と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、図9の測距装置11において、図7の測距装置11と異なるのは、DoE360により配光される配光パターンである。
That is, in the
図9におけるパターンBSPは、水平方向にライン状に形成されており、矢印で示されるように、物体12上を垂直方向に段階的に移動させながら、測距を繰り返すだけでよい。
The pattern BSP in FIG. 9 is formed in a line shape in the horizontal direction, and as shown by an arrow, it is only necessary to repeat the distance measurement while moving the pattern BSP on the
このため、フォーカスレンズ356についても矢印V方向で示される垂直方向へ所定の間隔で移動させるのみで実現することが可能となる。
Therefore, the
また、DoE360により形成される配光パターンは、水平方向にライン状に形成されるものに限らず、他の方向にライン状に形成されてもよく、例えば、垂直方向にライン状に形成されるようにして、矢印H方向に段階的に移動させながら測距を繰り返すようにしてもよい。 Further, the light distribution pattern formed by DoE360 is not limited to the one formed in a line shape in the horizontal direction, and may be formed in a line shape in another direction, for example, is formed in a line shape in the vertical direction. In this way, the distance measurement may be repeated while moving stepwise in the direction of the arrow H.
尚、測距処理については、図8のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。 Since the distance measuring process is the same as the process described with reference to the flowchart of FIG. 8, the description thereof will be omitted.
<<7.第3の実施の形態の第2の変形例>>
以上においては、DoE360によりライン状の配光パターンが形成される例について説明してきたが、DoEにより距離に関係なく、光線の太さが均一のビーム状の測距光が形成されるように配光されるようにして、物体12における反射光として受光される際、受光部においても複数の画素により受光できるようにしてもよい。
<< 7. Second variant of the third embodiment >>
In the above, an example in which a line-shaped light distribution pattern is formed by DoE360 has been described, but the DoE is arranged so that a beam-shaped ranging light having a uniform light beam thickness is formed regardless of the distance. When the light is received as reflected light in the
例えば、図10で示されるように、水平方向に対してライン状のパターンCBSPが形成されるように、広がり角のない、距離に拘らず幅が均一のビーム状の測距光CBが形成されるようにしてもよい。図10においては、測距光CBの幅BW1および幅BW2が、距離に拘らず同一の状態で形成されていることが示されている。 For example, as shown in FIG. 10, a beam-shaped ranging light CB having no spreading angle and having a uniform width regardless of the distance is formed so that a line-shaped pattern CBSP is formed in the horizontal direction. You may do so. In FIG. 10, it is shown that the width BW1 and the width BW2 of the distance measuring light CB are formed in the same state regardless of the distance.
さらに、パターンCBSPは、物体12において反射される際、受光部において、複数の画素により受光可能なサイズとなる太さに形成される。
Further, when the pattern CBSP is reflected by the
図10は、水平方向に対してライン状のパターンCBSPが形成されるように、広がり角のない、距離に拘らず径が均一のビーム状の測距光CBが形成されるようにした測距装置11の構成例を示している。
FIG. 10 shows distance measurement in which a beam-shaped distance measuring light CB having no spreading angle and having a uniform diameter regardless of the distance is formed so that a line-shaped pattern CBSP is formed in the horizontal direction. A configuration example of the
図10の測距装置11は、制御部371、入力部372、出力部373、基板374、発光部375、フォーカスレンズ376、受光部377、アクチュエータ378,379、およびDoE380より構成される。
The
尚、図10の制御部371、入力部372、出力部373、基板374、発光部375、フォーカスレンズ376、受光部377、アクチュエータ378,379、およびDoE380は、図9の制御部351、入力部352、出力部353、基板354、発光部355、フォーカスレンズ356、受光部357、アクチュエータ358,359、およびDoE360と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The control unit 371,
すなわち、図10の測距装置11において、図9の測距装置11と異なるのは、DoE380により配光される配光パターンである。
That is, in the
図10におけるパターンCBSPは、水平方向にライン状に形成されており、矢印で示されるように、物体12上を垂直方向に移動させるだけでよいので、フォーカスレンズ376についても矢印V方向で示される垂直方向へ所定の間隔で移動しつつ測距を繰り返すのみで実現することが可能となる。
Since the pattern CBSP in FIG. 10 is formed in a line shape in the horizontal direction and only needs to be moved in the vertical direction on the
また、この場合、測距光CBの幅は、距離に拘らず均一である。 Further, in this case, the width of the ranging light CB is uniform regardless of the distance.
さらに、パターンCBSPの幅は、物体12により反射される際、受光部377において、複数の画素により受光可能な幅とされることにより、受光部377における受光感度を向上させることが可能となり、より遠方での測距を実現すると共に、測距精度を向上させることが可能となる。
Further, the width of the pattern CBSP is set to be a width that can be received by a plurality of pixels in the
尚、測距処理については、図8のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。 Since the distance measuring process is the same as the process described with reference to the flowchart of FIG. 8, the description thereof will be omitted.
<<8.第3の実施の形態の第3の変形例>>
以上においては、DoE380により距離に関係なく、幅が均一のビーム状の測距光が形成されるように配光され、物体12における反射光として受光される際、受光部においても複数の画素により受光できるようにする例について説明してきた。
<< 8. Third variant of the third embodiment >>
In the above, the light is distributed by the DoE380 so as to form a beam-shaped ranging light having a uniform width regardless of the distance, and when the light is received as the reflected light in the
しかしながら、受光部においても複数の画素により受光できるようにできれば、測距光の太さ(幅)は距離に応じて均一でなくてもよい。 However, the thickness (width) of the ranging light does not have to be uniform according to the distance as long as the light receiving portion can also receive light by a plurality of pixels.
例えば、図11で示されるように、水平方向に対してライン状のパターンPBSPが形成されるように、広がり角のある測距光PBが形成されるようにしてもよい。 For example, as shown in FIG. 11, the ranging light PB having a spreading angle may be formed so that the line-shaped pattern PBSP is formed in the horizontal direction.
さらに、パターンPBSPは、物体12において反射される際、受光部において、複数の画素により受光可能なサイズとなる幅に形成される。
Further, when the pattern PBSP is reflected by the
図11は、水平方向に対してライン状のパターンPBSPが形成されるように、広がり角のある測距光PBが形成されるようにした測距装置11の構成例を示している。
FIG. 11 shows a configuration example of the
図11の測距装置11は、制御部391、入力部392、出力部393、基板394、発光部395、フォーカスレンズ396、受光部397、アクチュエータ398,399、およびDoE400より構成される。
The
尚、図11の制御部391、入力部392、出力部393、基板394、発光部395、フォーカスレンズ396、受光部397、アクチュエータ398,399、およびDoE400は、図10の制御部371、入力部372、出力部373、基板374、発光部375、フォーカスレンズ376、受光部377、アクチュエータ378,379、およびDoE380と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、図11の測距装置11において、図10の測距装置11と異なるのは、DoE400により配光される配光パターンである。
That is, in the
図11におけるパターンPBSPは、水平方向にライン状に形成されており、矢印で示されるように、物体12上を垂直方向に移動させるだけでよいので、フォーカスレンズ396についても矢印V方向で示される垂直方向へ所定の間隔で移動しつつ測距を繰り返すのみで実現することが可能となる。
Since the pattern PBSP in FIG. 11 is formed in a horizontal line and only needs to be moved vertically on the
また、この場合、測距光PBは、広がり角があるが、物体12上において、所定の幅のパターンPBSPからなる配光パターンが形成される。
Further, in this case, the ranging light PB has a spreading angle, but a light distribution pattern composed of a pattern PBSP having a predetermined width is formed on the
さらに、パターンPBSPの幅は、物体12により反射される際、受光部377において、複数の画素により受光可能な幅とされることにより、受光部377における受光感度を向上させることが可能となり、より遠方での測距を実現すると共に、測距精度を向上させることが可能となる。
Further, the width of the pattern PBSP is set to be a width that can be received by a plurality of pixels in the
尚、測距処理については、図8のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。 Since the distance measuring process is the same as the process described with reference to the flowchart of FIG. 8, the description thereof will be omitted.
<<9.第3の実施の形態の第4の変形例>>
以上においては、ビーム状の光源より発せられた光を単一のフォーカスレンズにより集光して、DoEにより配光パターンに変換されて、測距光が形成される例について説明してきたが、例えば、ビーム状の光源に代えて、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)のような平面光源を用いるようにしてもよい。
<< 9. Fourth variant of the third embodiment >>
In the above, an example in which the light emitted from the beam-shaped light source is focused by a single focus lens and converted into a light distribution pattern by DoE to form a ranging light has been described, for example. , A planar light source such as a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER) may be used instead of the beam-shaped light source.
図12は、発光部としてVCSELを用いた測距装置11の構成例を示している。
FIG. 12 shows a configuration example of the ranging
図12の測距装置11は、制御部411、入力部412、出力部413、基板414、発光部415、フォーカスレンズ416、受光部417、アクチュエータ418,419、およびDoE420より構成される。
The
尚、図12の制御部411、入力部412、出力部413、基板414、発光部415、フォーカスレンズ416、受光部417、アクチュエータ418,419、およびDoE420は、図11の制御部391、入力部392、出力部393、基板394、発光部395、フォーカスレンズ396、受光部397、アクチュエータ398,399、およびDoE400と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、図12の測距装置11において、図11の測距装置11と異なるのは、発光部415が、VCSELにより構成されており、フォーカスレンズ416が複数のコリメータレンズ416−1乃至416−nより構成されている点である。
That is, the
すなわち、発光部415が、VCSELにより構成されているので、平面光源が形成される。そして、平面光源より発せられた光は、フォーカスレンズ416を形成する複数のコリメータレンズ416−1乃至416−nにより平行光に変換される。さらに、平行光は、DoE420により、例えば、図12で示されるようなドット状のパターン光からなる測距光B51乃至Bmに変換されて、測距対象に対して照射される。
That is, since the
図12の測距装置11においても、アクチュエータ418,419により測距光の広がり角や照射方向が制御される。
Also in the
尚、測距処理については、図8のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。 Since the distance measuring process is the same as the process described with reference to the flowchart of FIG. 8, the description thereof will be omitted.
<<10.第3の実施の形態の第5の変形例>>
以上においては、配光パターンを形成する上で、DoEを用いる例について説明してきたが、配光パターンが形成できれば、その他の構成を用いるようにしてもよく、DoEに代えて、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを用いて配光パターンが形成されるようにしてもよい。
<< 10. Fifth variant of the third embodiment >>
In the above, an example of using DoE in forming the light distribution pattern has been described. However, if the light distribution pattern can be formed, another configuration may be used. Instead of DoE, for example, MEMS ( Micro Electro Mechanical Systems) A mirror may be used to form the light distribution pattern.
図13は、配光パターンを形成する構成として、DoEに代えて、MEMSミラーを用いた測距装置11の構成例を示している。
FIG. 13 shows a configuration example of the
図13の測距装置11は、制御部451、入力部452、出力部453、基板454、発光部455、フォーカスレンズ456、受光部457、アクチュエータ458,459、およびMEMSミラー460より構成される。
The
尚、図13の制御部451、入力部452、出力部453、基板454、発光部455、フォーカスレンズ456、および受光部457は、図7の制御部331、入力部332、出力部333、基板334、発光部335、フォーカスレンズ336および受光部337と基本的に同一の構成であるので、その説明は適宜省略する。
The
すなわち、図13の測距装置11において、図7の測距装置11と異なるのは、DoE340に代えて、MEMSミラー460が設けられており、対応して発光部455がMEMSミラー460に向けて発光した光を照射する点である。
That is, the
MEMSミラー460は、図14で示されるように、表面にミラー460m−1乃至460m−xが形成されており、フォーカスレンズ456を介して入射される発光部455より発光された光を反射させて、複数の測距光B101乃至Bxを発生させることにより、配光パターンを形成する。
As shown in FIG. 14, the
また、このような構成においても、フォーカスレンズ456は、アクチュエータ458により矢印Z方向の位置が調整されることで、測距光B101乃至Bxの広がり角を調整することが可能とされる。
Further, even in such a configuration, the
さらに、フォーカスレンズ456は、アクチュエータ459により矢印V,H方向に位置を変化させることで、測距光B101乃至Bxの照射方向を変化させることが可能となる。
Further, the
また、図14におけるミラー460m−1乃至460m−xの形状や配置パターンにより配光パターンを変化させることができる。
Further, the light distribution pattern can be changed depending on the shape and arrangement pattern of the
すなわち、図14においては、ドットパターンの配光パターンが形成される例が示されているが、ミラー460mがメッシュ状に形成されるとき、配光パターンはメッシュパターンとされ、ライン状に形成されるとき、配光パターンはラインパターンとされる。
That is, in FIG. 14, an example in which a light distribution pattern of a dot pattern is formed is shown, but when the
すなわち、MEMSミラー460においても、ミラー460mの形状と配置パターンとにより、実質的にDoEを用いた場合と同様に配光パターンを変化させることができる。
That is, also in the
尚、測距処理については、図8のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。 Since the distance measuring process is the same as the process described with reference to the flowchart of FIG. 8, the description thereof will be omitted.
また、以上においては、フォーカスレンズ336,356,376,396,416,456を矢印V方向、および矢印H方向に移動させることで、測距光の方向を変化させながら、測距を繰り返す例について説明してきたが、フォーカスレンズ336,356,376,396,416,456を固定して、DoE340,360,380,400,420の位置を移動させながら、またはMEMSミラー460の向きを変化させながら、測距光の向き、すなわち、物体12上におけるスポットの位置を変化させながら、測距を繰り返すようにしてもよい。
Further, in the above description, the focus lens 336,356,376,396,416,456 is moved in the direction of the arrow V and the direction of the arrow H to repeat the distance measurement while changing the direction of the distance measurement light. As described above, while fixing the focus lens 336,356,376,396,416,456 and moving the positions of DoE340, 360, 380, 400, 420, or changing the direction of the
以上の如く、本開示の測距装置によれば、ToF(Time of Flight)方式の測距により遠方の測距を実現することが可能となる。 As described above, according to the distance measuring device of the present disclosure, it is possible to realize a distant distance measurement by a ToF (Time of Flight) type distance measuring.
<<11.ソフトウェアにより実行させる例>>
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
<< 11. Example of execution by software >>
By the way, the series of processes described above can be executed by hardware, but can also be executed by software. When a series of processes are executed by software, the programs that make up the software can execute various functions by installing a computer embedded in dedicated hardware or various programs. It is installed from a recording medium on a possible, eg, general purpose computer.
図15は、汎用のコンピュータの構成例を示している。このパーソナルコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)1001を内蔵している。CPU1001にはバス1004を介して、入出力インタフェース1005が接続されている。バス1004には、ROM(Read Only Memory)1002およびRAM(Random Access Memory)1003が接続されている。
FIG. 15 shows a configuration example of a general-purpose computer. This personal computer has a built-in CPU (Central Processing Unit) 1001. The input /
入出力インタフェース1005には、ユーザが操作コマンドを入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスよりなる入力部1006、処理操作画面や処理結果の画像を表示デバイスに出力する出力部1007、プログラムや各種データを格納するハードディスクドライブなどよりなる記憶部1008、LAN(Local Area Network)アダプタなどよりなり、インターネットに代表されるネットワークを介した通信処理を実行する通信部1009が接続されている。また、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)を含む)、光磁気ディスク(MD(Mini Disc)を含む)、もしくは半導体メモリなどのリムーバブル記憶媒体1011に対してデータを読み書きするドライブ1010が接続されている。
The input /
CPU1001は、ROM1002に記憶されているプログラム、または磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体1011から読み出されて記憶部1008にインストールされ、記憶部1008からRAM1003にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM1003にはまた、CPU1001が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
The
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU1001が、例えば、記憶部1008に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース1005及びバス1004を介して、RAM1003にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
In the computer configured as described above, the
コンピュータ(CPU1001)が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記憶媒体1011に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
The program executed by the computer (CPU1001) can be recorded and provided on the
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記憶媒体1011をドライブ1010に装着することにより、入出力インタフェース1005を介して、記憶部1008にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部1009で受信し、記憶部1008にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM1002や記憶部1008に、あらかじめインストールしておくことができる。
In the computer, the program can be installed in the
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。 The program executed by the computer may be a program that is processed in chronological order according to the order described in this specification, or may be a program that is processed in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program in which processing is performed.
尚、図15におけるCPU1001が、図1の制御部31、図3の制御部131、図6の制御部231、図7の制御部331、図9の制御部351、図10の制御部371、図11の制御部391、図12の制御部411、図13の制御部451の機能を実現させる。
The
また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素(装置、モジュール(部品)等)の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、1つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている1つの装置は、いずれも、システムである。 Further, in the present specification, the system means a set of a plurality of components (devices, modules (parts), etc.), and it does not matter whether or not all the components are in the same housing. Therefore, a plurality of devices housed in separate housings and connected via a network, and a device in which a plurality of modules are housed in one housing are both systems. ..
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present disclosure.
例えば、本開示は、1つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。 For example, the present disclosure may have a cloud computing configuration in which one function is shared by a plurality of devices via a network and jointly processed.
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。 Further, each step described in the above-mentioned flowchart can be executed by one device or can be shared and executed by a plurality of devices.
さらに、1つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その1つのステップに含まれる複数の処理は、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。 Further, when a plurality of processes are included in one step, the plurality of processes included in the one step can be executed by one device or shared by a plurality of devices.
尚、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
<1> 光を発して光源として機能する発光部と、
前記発光部で発光された光を集光して測距光を形成する集光部と、
前記測距光が測距対象の物体に反射した反射光を受光する受光部と、
前記発光部および前記受光部を制御して、前記発光部において前記光を発光した発光タイミングと、前記受光部において前記反射光が受光された受光タイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する制御部と
を備えた測距装置。
<2> 前記集光部は、前記発光部で発光された光を集光し、前記光の光軸方向における所定の距離で前記物体に反射して生じる前記反射光が、前記受光部により受光可能になるように、前記所定の距離において、所定のスポット径となるように測距光を形成する
<1>に記載の測距装置。
<3> 前記集光部は、前記物体までの距離に応じた複数の集光部があり、前記測距対象の物体までの距離に応じて交換可能である
<1>に記載の測距装置。
<4> 前記制御部は、前記物体までの距離が測定できない場合、前記集光部の交換を促す情報を提示する
<3>に記載の測距装置。
<5> 前記集光部を、前記発光部により発光された前記光の光軸方向に位置を移動させる第1のアクチュエータをさらに含み、
前記制御部は、前記物体までの距離が測定できない場合、前記第1のアクチュエータを制御して、前記集光部の位置を調整することにより、前記物体までの距離に応じて、前記反射光が前記受光部により受光可能となるように、前記発光部で発光された光の集光の度合いを調整して測距光を形成させる
<1>に記載の測距装置。
<6> 前記制御部は、指定された距離に基づいて、前記第1のアクチュエータを制御し、前記指定された距離の近傍において、前記受光部により受光可能な所定のスポット径を形成するように、前記発光部で発光された光を集光するように、前記集光部の位置を調整する
<5>に記載の測距装置。
<7> 前記制御部は、前記受光部により受光される前記反射光の照度に基づいて、前記第1のアクチュエータを制御し、前記受光部により受光される前記反射光の照度が、上限値よりも小さく、下限値よりも高い状態になるように、前記集光部の位置を調整する
<5>に記載の測距装置。
<8> 前記集光部により集光された、前記発光部で発光された光を所定の配光パターンの測距光に変換する配光パターン変換部をさらに含み、
前記受光部は、前記測距光が前記配光パターン変換部により所定の配光パターンに変換された測距光が、前記物体に反射した反射光を受光し、
前記制御部は、前記所定の配光パターンに変換された測距光が投光されたそれぞれの位置における、前記発光部において前記光を発光したタイミングと、前記受光部において前記反射光が受光されたタイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する
<1>乃至<7>のいずれかに記載の測距装置。
<9> 前記制御部は、前記所定の配光パターンの測距光の照射方向を変化させると共に、変化した前記照射方向毎に前記物体までの距離を測定する
<8>に記載の測距装置。
<10> 前記配光パターンは、メッシュパターン、ラインパターン、ストライプパターン、およびドットパターンを含む
<8>に記載の測距装置。
<11> 前記配光パターン変換部は、DoE(Diffractive Optical Element:回折光学素子)、または、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーである
<8>に記載の測距装置。
<12> 前記制御部は、前記所定の配光パターンに変換された測距光が投光されたそれぞれの位置のうちの、関心領域の前記受光部において前記反射光が受光されたタイミングを読み出し、前記関心領域における、前記発光部において前記光を発光したタイミングと、前記受光部において前記反射光が受光されたタイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する
<8>に記載の測距装置。
<13> 前記集光部を、前記発光部により発光された前記光の光軸方向に対して垂直方向に移動させる第2のアクチュエータをさらに含み、
前記制御部は、前記第2のアクチュエータを制御して、前記集光部を前記発光部により発光された前記光の光軸方向に対して前記垂直方向に移動させることで、前記所定の配光パターンの測距光の照射方向を変化させる
<9>に記載の測距装置。
<14> 前記配光パターン変換部は、前記集光部により集光された、前記発光部で発光された光が、前記所定の距離の前記物体に反射した反射光を前記受光部において複数の画素で受光可能な、所定のスポット径となるように、前記所定の配光パターンの測距光に変換する
<9>に記載の測距装置。
<15> 前記配光パターン変換部は、前記集光部により集光された、前記発光部で発光された光を所定の距離で、前記所定のスポット径となるように、所定の広がり角を有した前記光の太さに変化のある所定の配光パターンの測距光に変換する
<14>に記載の測距装置。
<16> 前記配光パターン変換部は、前記集光部により集光された、前記発光部で発光された光を所定の距離で、前記所定のスポット径となるように、前記光の太さが一定の所定の配光パターンの測距光に変換する
<14>に記載の測距装置。
<17> 前記発光部は、平面光源であり、
前記集光部は、複数のコリメータレンズからなり、前記平面光源からの光を平行光に変換する
<1>に記載の測距装置。
<18> 前記平面光源は、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)である
<17>に記載の測距装置。
<19> 発光部と、
集光部と、
受光部と、
制御部と
を備えた測距装置の測距方法において、
前記発光部が、光を発して光源として機能し、
前記集光部が、発光された光を集光して測距光を形成し、
前記受光部が、前記測距光が測距対象の物体に反射した反射光を受光し、
前記制御部が、前記光を発光したタイミングと、前記反射光が受光されたタイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する
ステップを含む測距方法。
The present disclosure may also have the following configuration.
<1> A light emitting unit that emits light and functions as a light source,
A condensing unit that condenses the light emitted by the light emitting unit to form distance measurement light, and a condensing unit.
A light receiving unit that receives the reflected light reflected by the distance measuring light on the object to be measured.
By controlling the light emitting unit and the light receiving unit, the distance to the object is measured based on the light emitting timing at which the light is emitted by the light emitting unit and the light receiving timing at which the reflected light is received by the light receiving unit. A distance measuring device equipped with a control unit.
<2> The light collecting unit collects the light emitted by the light emitting unit, and the reflected light generated by reflecting the light at a predetermined distance in the optical axis direction of the light is received by the light receiving unit. The distance measuring device according to <1>, which forms distance measuring light so as to have a predetermined spot diameter at the predetermined distance so as to be possible.
<3> The distance measuring device according to <1>, wherein the light collecting unit has a plurality of light collecting units according to the distance to the object and can be exchanged according to the distance to the object to be measured. ..
<4> The distance measuring device according to <3>, wherein the control unit presents information prompting replacement of the condensing unit when the distance to the object cannot be measured.
<5> The condensing unit further includes a first actuator that moves the position of the light emitted by the light emitting unit in the optical axis direction.
When the control unit cannot measure the distance to the object, the control unit controls the first actuator to adjust the position of the light collecting unit, so that the reflected light is emitted according to the distance to the object. The distance measuring device according to <1>, wherein the distance measuring device is formed by adjusting the degree of condensing the light emitted by the light emitting unit so that the light receiving unit can receive light.
<6> The control unit controls the first actuator based on the specified distance so as to form a predetermined spot diameter that can be received by the light receiving unit in the vicinity of the specified distance. The distance measuring device according to <5>, wherein the position of the condensing unit is adjusted so as to condense the light emitted by the light emitting unit.
<7> The control unit controls the first actuator based on the illuminance of the reflected light received by the light receiving unit, and the illuminance of the reflected light received by the light receiving unit is higher than the upper limit value. The distance measuring device according to <5>, wherein the position of the light collecting unit is adjusted so as to be small and higher than the lower limit.
<8> Further includes a light distribution pattern conversion unit that converts the light emitted by the light emitting unit, which is collected by the light collecting unit, into distance measuring light having a predetermined light distribution pattern.
In the light receiving unit, the distance measuring light obtained by converting the distance measuring light into a predetermined light distribution pattern by the light distribution pattern conversion unit receives the reflected light reflected by the object.
In the control unit, the timing at which the light emitting unit emits the light and the reflected light are received by the light receiving unit at each position where the distance measuring light converted into the predetermined light distribution pattern is projected. The distance measuring device according to any one of <1> to <7>, which measures the distance to the object based on the timing.
<9> The distance measuring device according to <8>, wherein the control unit changes the irradiation direction of the distance measuring light of the predetermined light distribution pattern and measures the distance to the object for each changed irradiation direction. ..
<10> The distance measuring device according to <8>, wherein the light distribution pattern includes a mesh pattern, a line pattern, a stripe pattern, and a dot pattern.
<11> The distance measuring device according to <8>, wherein the light distribution pattern conversion unit is a DoE (Diffractive Optical Element) or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror.
<12> The control unit reads out the timing at which the reflected light is received at the light receiving unit in the region of interest among the positions where the distance measuring light converted into the predetermined light distribution pattern is projected. The measurement according to <8>, wherein the distance to the object is measured based on the timing at which the light is emitted by the light emitting unit and the timing at which the reflected light is received at the light receiving unit in the region of interest. Distance device.
<13> Further includes a second actuator that moves the condensing unit in a direction perpendicular to the optical axis direction of the light emitted by the light emitting unit.
The control unit controls the second actuator to move the light collecting unit in the direction perpendicular to the optical axis direction of the light emitted by the light emitting unit, thereby causing the predetermined light distribution. The distance measuring device according to <9>, which changes the irradiation direction of the distance measuring light of the pattern.
<14> In the light distribution pattern conversion unit, a plurality of reflected lights collected by the light collecting unit and emitted by the light emitting unit are reflected by the object at a predetermined distance in the light receiving unit. The distance measuring device according to <9>, which converts the distance measuring light into the distance measuring light having the predetermined light distribution pattern so as to have a predetermined spot diameter that can be received by the pixels.
<15> The light distribution pattern conversion unit sets a predetermined spread angle so that the light emitted by the light emitting unit collected by the light collecting unit has a predetermined spot diameter at a predetermined distance. The distance measuring device according to <14>, which converts the light into distance measuring light having a predetermined light distribution pattern having a change in the thickness of the light.
<16> The light distribution pattern conversion unit has a thickness of the light so that the light emitted by the light emitting unit collected by the light collecting unit has a predetermined spot diameter at a predetermined distance. The distance measuring device according to <14>, wherein the light is converted into distance measuring light having a predetermined light distribution pattern.
<17> The light emitting unit is a flat light source.
The distance measuring device according to <1>, wherein the condensing unit is composed of a plurality of collimator lenses and converts light from the planar light source into parallel light.
<18> The distance measuring device according to <17>, wherein the planar light source is a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER).
<19> Light emitting part and
Condensing part and
Light receiving part and
In the distance measuring method of a distance measuring device equipped with a control unit,
The light emitting unit emits light and functions as a light source.
The condensing unit collects the emitted light to form distance measuring light,
The light receiving unit receives the reflected light reflected by the distance measuring light on the object to be measured.
A distance measuring method including a step of measuring a distance to an object based on a timing at which the control unit emits the light and a timing at which the reflected light is received.
11 測距装置, 12,12’ 物体, 31 制御部, 32 入力部, 33 出力部, 34 基板, 35 発光部, 36,36’ フォーカスレンズ, 37 受光部, 131 制御部, 135 発光部, 136 フォーカスレンズ, 137 受光部, 138 アクチュエータ, 231 制御部, 235 発光部, 236 フォーカスレンズ, 237 受光部, 238 アクチュエータ, 239 DoE(回折光学素子), 331 制御部, 335 発光部, 336 フォーカスレンズ, 337 受光部, 338,339 アクチュエータ, 340 DoE, 351 制御部, 355 発光部, 356 フォーカスレンズ, 357 受光部, 358,359 アクチュエータ, 360 DoE, 371 制御部, 375 発光部, 376 フォーカスレンズ, 377 受光部, 378,379 アクチュエータ, 380 DoE, 391 制御部, 395 発光部, 396 フォーカスレンズ, 397 受光部, 398,399 アクチュエータ, 400 DoE, 411 制御部, 415 発光部, 416 フォーカスレンズ, 416−1乃至416−n コリメータレンズ, 417 受光部, 418,419 アクチュエータ, 420 DoE, 451 制御部, 455 発光部, 456 フォーカスレンズ, 457 受光部, 458,459 アクチュエータ, 460 MEMSミラー 11 Distance measuring device, 12, 12'object, 31 control unit, 32 input unit, 33 output unit, 34 board, 35 light emitting unit, 36, 36' focus lens, 37 light receiving unit, 131 control unit, 135 light emitting unit, 136 Focus lens, 137 light receiving part, 138 actuator, 231 control part, 235 light emitting part, 236 focus lens, 237 light receiving part, 238 actuator, 239 DoE (diffraction optical element), 331 control part, 335 light emitting part, 336 focus lens, 337 Light receiving part, 338, 339 actuator, 340 DoE, 351 control part, 355 light emitting part, 356 focus lens, 357 light receiving part, 358, 359 actuator, 360 DoE, 371 control part, 375 light emitting part, 376 focus lens, 377 light receiving part , 378, 379 actuators, 380 DoE, 391 control unit, 395 light emitting unit, 396 focus lens, 397 light receiving unit, 398, 399 actuator, 400 DoE, 411 control unit, 415 light emitting unit, 416 focus lens, 416-1 to 416 -N Collimeter lens, 417 light receiving part, 418, 419 actuator, 420 DoE, 451 control part, 455 light emitting part, 456 focus lens, 457 light receiving part, 458, 459 actuator, 460 MEMS mirror
Claims (19)
前記発光部で発光された光を集光して測距光を形成する集光部と、
前記測距光が測距対象の物体に反射した反射光を受光する受光部と、
前記発光部および前記受光部を制御して、前記発光部において前記光を発光した発光タイミングと、前記受光部において前記反射光が受光された受光タイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する制御部と
を備えた測距装置。 A light emitting part that emits light and functions as a light source,
A condensing unit that condenses the light emitted by the light emitting unit to form distance measurement light, and a condensing unit.
A light receiving unit that receives the reflected light reflected by the distance measuring light on the object to be measured.
By controlling the light emitting unit and the light receiving unit, the distance to the object is measured based on the light emitting timing at which the light is emitted by the light emitting unit and the light receiving timing at which the reflected light is received by the light receiving unit. A distance measuring device equipped with a control unit.
請求項1に記載の測距装置。 The light collecting unit collects the light emitted by the light emitting unit, and the reflected light generated by being reflected by the object at a predetermined distance in the optical axis direction of the light can be received by the light receiving unit. The distance measuring device according to claim 1, wherein the distance measuring light is formed so as to have a predetermined spot diameter at the predetermined distance.
請求項1に記載の測距装置。 The distance measuring device according to claim 1, wherein the light collecting unit has a plurality of light collecting units according to the distance to the object, and can be exchanged according to the distance to the object to be measured.
請求項3に記載の測距装置。 The distance measuring device according to claim 3, wherein the control unit presents information prompting replacement of the condensing unit when the distance to the object cannot be measured.
前記制御部は、前記物体までの距離が測定できない場合、前記第1のアクチュエータを制御して、前記集光部の位置を調整することにより、前記物体までの距離に応じて、前記反射光が前記受光部により受光可能となるように、前記発光部で発光された光の集光の度合いを調整して測距光を形成させる
請求項1に記載の測距装置。 The condensing unit further includes a first actuator that moves the position of the light emitted by the light emitting unit in the optical axis direction.
When the control unit cannot measure the distance to the object, the control unit controls the first actuator to adjust the position of the light collecting unit, so that the reflected light is emitted according to the distance to the object. The distance measuring device according to claim 1, wherein the distance measuring device is formed by adjusting the degree of condensing the light emitted by the light emitting unit so that the light receiving unit can receive light.
請求項5に記載の測距装置。 The control unit controls the first actuator based on the specified distance, and emits light so as to form a predetermined spot diameter that can be received by the light receiving unit in the vicinity of the specified distance. The distance measuring device according to claim 5, wherein the position of the condensing unit is adjusted so as to condense the light emitted by the unit.
請求項5に記載の測距装置。 The control unit controls the first actuator based on the illuminance of the reflected light received by the light receiving unit, and the illuminance of the reflected light received by the light receiving unit is smaller than the upper limit value. The distance measuring device according to claim 5, wherein the position of the light collecting unit is adjusted so as to be higher than the lower limit value.
前記受光部は、前記測距光が前記配光パターン変換部により所定の配光パターンに変換された測距光が、前記物体に反射した反射光を受光し、
前記制御部は、前記所定の配光パターンに変換された測距光が投光されたそれぞれの位置における、前記発光部において前記光を発光したタイミングと、前記受光部において前記反射光が受光されたタイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する
請求項1に記載の測距装置。 Further including a light distribution pattern conversion unit that converts the light emitted by the light emitting unit, which is collected by the light collecting unit, into distance measuring light having a predetermined light distribution pattern.
In the light receiving unit, the distance measuring light obtained by converting the distance measuring light into a predetermined light distribution pattern by the light distribution pattern conversion unit receives the reflected light reflected by the object.
In the control unit, the timing at which the light emitting unit emits the light and the reflected light are received by the light receiving unit at each position where the distance measuring light converted into the predetermined light distribution pattern is projected. The distance measuring device according to claim 1, wherein the distance to the object is measured based on the timing.
請求項8に記載の測距装置。 The distance measuring device according to claim 8, wherein the control unit changes the irradiation direction of the distance measuring light of the predetermined light distribution pattern and measures the distance to the object for each changed irradiation direction.
請求項8に記載の測距装置。 The distance measuring device according to claim 8, wherein the light distribution pattern includes a mesh pattern, a line pattern, a stripe pattern, and a dot pattern.
請求項8に記載の測距装置。 The distance measuring device according to claim 8, wherein the light distribution pattern conversion unit is a DoE (Diffractive Optical Element) or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror.
請求項8に記載の測距装置。 The control unit reads out the timing at which the reflected light is received at the light receiving unit in the region of interest at each position where the distance measuring light converted into the predetermined light distribution pattern is projected, and the control unit reads the timing of receiving the reflected light. The distance measuring device according to claim 8, wherein the distance to the object is measured based on the timing at which the light is emitted by the light emitting unit and the timing at which the reflected light is received by the light receiving unit in the region.
前記制御部は、前記第2のアクチュエータを制御して、前記集光部を前記発光部により発光された前記光の光軸方向に対して前記垂直方向に移動させることで、前記所定の配光パターンの測距光の照射方向を変化させる
請求項9に記載の測距装置。 Further including a second actuator that moves the condensing unit in a direction perpendicular to the optical axis direction of the light emitted by the light emitting unit.
The control unit controls the second actuator to move the light collecting unit in the direction perpendicular to the optical axis direction of the light emitted by the light emitting unit, thereby causing the predetermined light distribution. The distance measuring device according to claim 9, wherein the irradiation direction of the distance measuring light of the pattern is changed.
請求項9に記載の測距装置。 In the light distribution pattern conversion unit, the light emitted by the light emitting unit collected by the light collecting unit receives the reflected light reflected by the object at the predetermined distance by a plurality of pixels in the light receiving unit. The distance measuring device according to claim 9, wherein the distance measuring device is converted into the distance measuring light having the predetermined light distribution pattern so as to have a possible predetermined spot diameter.
請求項14に記載の測距装置。 The light distribution pattern conversion unit has a predetermined spread angle so that the light emitted by the light emitting unit collected by the light collecting unit has a predetermined spot diameter at a predetermined distance. The distance measuring device according to claim 14, which converts the distance measuring light into a distance measuring light having a predetermined light distribution pattern in which the thickness of the light changes.
請求項14に記載の測距装置。 The light distribution pattern conversion unit has a constant thickness of the light so that the light emitted by the light emitting unit collected by the light collecting unit has a predetermined spot diameter at a predetermined distance. The distance measuring device according to claim 14, which converts the distance measuring light into a predetermined light distribution pattern.
前記集光部は、複数のコリメータレンズからなり、前記平面光源からの光を平行光に変換する
請求項1に記載の測距装置。 The light emitting unit is a flat light source and
The distance measuring device according to claim 1, wherein the condensing unit includes a plurality of collimator lenses and converts light from the planar light source into parallel light.
請求項17に記載の測距装置。 The distance measuring device according to claim 17, wherein the planar light source is a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER).
集光部と、
受光部と、
制御部と
を備えた測距装置の測距方法において、
前記発光部が、光を発して光源として機能し、
前記集光部が、発光された光を集光して測距光を形成し、
前記受光部が、前記測距光が測距対象の物体に反射した反射光を受光し、
前記制御部が、前記光を発光したタイミングと、前記反射光が受光されたタイミングとに基づいて、前記物体までの距離を測定する
ステップを含む測距方法。 Light emitting part and
Condensing part and
Light receiving part and
In the distance measuring method of a distance measuring device equipped with a control unit,
The light emitting unit emits light and functions as a light source.
The condensing unit collects the emitted light to form distance measuring light,
The light receiving unit receives the reflected light reflected by the distance measuring light on the object to be measured.
A distance measuring method including a step of measuring a distance to an object based on a timing at which the control unit emits the light and a timing at which the reflected light is received.
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