JP2021173534A - 計測方法、計測装置、および計測プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 計測精度を向上させることができる計測方法、計測装置、および計測プログラムを提供する。【解決手段】 計測方法は、信号送信部が発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記計測部が前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで測距対象までの距離を計測する計測方法であって、前記信号送信部が出力する第２信号を、外部の計測装置に前記発光部の発光を通知するための同期信号を送るためのトランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成し、前記計測部が前記トランシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記トランシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記トランシーバに前記同期信号を送るタイミングに反映させる。【選択図】 図８

Description

本件は、計測方法、計測装置、および計測プログラムに関する。

複数の装置を同期させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０８−２７９８３８号公報

ところで、光の発光および受光によって距離計測を行なう計測装置が開発されている。複数の計測装置を同期させて順に計測を行なうことで、高精度な３Ｄセンシングなどの計測が可能となっている。このような計測装置では、同期の精度が不十分であると、複数の計測装置間で光の干渉が生じ、計測精度が低下するおそれがある。

１つの側面では、本件は、計測精度を向上させることができる計測方法、計測装置、および計測プログラムを提供することを目的とする。

１つの態様では、計測方法は、信号送信部が発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記計測部が前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで測距対象までの距離を計測する計測方法であって、前記信号送信部が出力する第２信号を、外部の計測装置に前記発光部の発光を通知するための同期信号を送るためのトランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成し、前記計測部が前記トランシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記トランシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記トランシーバに前記同期信号を送るタイミングに反映させる。

他の態様では、計測方法は、信号送信部が外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記計測部が前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで測距対象までの距離を計測する計測方法であって、前記信号送信部が出力する第２信号を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成し、前記計測部が前記レシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から前記レシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記第１信号を前記発光部に送るタイミングに反映させる。

計測精度を向上させることができる。

実施例１に係る計測システムの全体構成を例示するブロック図である。 （ａ）および（ｂ）はトランシーバレシーバの構成を例示する図である。 第１計測装置の受光期間および第２計測装置の受光期間を例示する図である。 同期の遅れを例示する図である。 （ａ）および（ｂ）は非計測モード時の配線経路を例示する図である。 同期の補正を例示する図である。 第１計測装置の動作の一例を表すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は第1計測装置の動作を例示する図である。 信号送信部および計測部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。 計測装置が３以上の場合を例示する図である。 体操の競技会場を表す図である。 計測装置の配置を例示する図である。

ＩｏＴ化が進み、複数の計測装置が連携し、多様なデータを取得する計測システムが年々増加している。このような計測システムに用いる計測装置として、例えば、レーザ測距装置（Ｌｉｄａｒ：Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）が開発されている。

複数の計測装置間での高精度なリアルタイム制御のため、ＧＰＳを用いる技術、ＴＩＭＥサーバを使用して時刻同期を行なう技術、などが進んでいる。しかしながら、これらの同期は、速くてもマイクロオーダー（１０^−６秒オーダー）での同期である。そのため、ピコ時間オーダー（１０^−１２オーダー）での光測距装置などにおいては、同期のために使用するデバイスや配線での遅延時間すら無視できなくなっている。同期の遅延精度が不十分であると、複数の計測装置間で、互いの光送出タイミングをコントロールできず、光の干渉が生じるおそれがある。

以下の実施例では、同期精度を向上させることができる計測方法、計測装置、および計測プログラムについて説明する。

図１は、実施例１に係る計測システム１００の全体構成を例示するブロック図である。図１で例示するように、計測システム１００は、第１計測装置１０および第２計測装置２０を備えている。

第１計測装置１０は、信号送信部１１、発光部１２、受光部１３、計測部１４、トランシーバレシーバ１５、環境センサ１６などを備える。第２計測装置２０は、信号送信部２１、発光部２２、受光部２３、計測部２４、トランシーバレシーバ２５、環境センサ２６などを備える。

図２（ａ）は、トランシーバレシーバ１５の構成を例示する図である。図２（ａ）で例示するように、トランシーバレシーバ１５は、トランシーバ１５１、スイッチ１５２、スイッチ１５３、レシーバ１５４、およびスイッチ１５５を備えている。図２（ｂ）は、トランシーバレシーバ２５の構成を例示する図である。図２（ｂ）で例示するように、トランシーバレシーバ２５は、トランシーバ２５１、スイッチ２５２、スイッチ２５３、レシーバ２５４、およびスイッチ２５５を備えている。

スイッチ１５２は、信号送信部１１の指示に従って、トランシーバ１５１と第２計測装置２０との間の配線経路と、トランシーバ１５１とスイッチ１５３との配線経路とを切り替えるスイッチである。スイッチ１５３は、信号送信部１１の指示に従って、レシーバ１５４と第２計測装置２０との間の配線経路と、レシーバ１５４とスイッチ１５２との間の配線経路とを切り替えるスイッチである。スイッチ１５５は、信号送信部１１の指示に従って、レシーバ１５４と信号送信部１１との間の配線経路と、レシーバ１５４と計測部１４との間の配線経路とを切り替えるスイッチである。

スイッチ２５２は、信号送信部２１の指示に従って、トランシーバ２５１と第１計測装置１０との間の配線経路と、トランシーバ２５１とスイッチ２５３との配線経路とを切り替えるスイッチである。スイッチ２５３は、信号送信部２１の指示に従って、レシーバ２５４と第１計測装置１０との間の配線経路と、レシーバ２５４とスイッチ２５２との間の配線経路とを切り替えるスイッチである。スイッチ２５５は、信号送信部２１の指示に従って、レシーバ２５４と信号送信部２１との間の配線経路と、レシーバ２５４と計測部２４との間の配線経路とを切り替えるスイッチである。

第１計測装置１０および第２計測装置２０には、距離計測を行なう計測モードと、距離計測を行なわない非計測モードとが設定されている。計測モードにおいては、計測システム１００は、距離計測を行う。非計測モードにおいては、計測システム１００は、距離計測を行なわない。計測モードの切替は、ユーザが手動で行なってもよく、起動時などの予め設定された期間に行なってもよく、環境センサ１６，２６の検出結果に応じて行なってもよい。本実施例においては、環境センサ１６，２６の検出結果に応じて計測モードの切替を行なう。環境センサ１６，２６は、計測システム１００の環境情報を取得するセンサであり、温度センサ、湿度センサなどである。詳細は後述する。

第１計測装置１０および第２計測装置２０の計測モードでは、スイッチ１５２およびスイッチ２５３は、第１計測装置１０のトランシーバ１５１と第２計測装置２０のレシーバ２５４との間の配線経路を実現する。また、第１計測装置１０および第２計測装置２０の計測モードでは、スイッチ１５３およびスイッチ２５２は、第２計測装置２０のトランシーバ２５１と第１計測装置１０のレシーバ１５４との間の配線経路を実現する。

計測モードにおいて、第１計測装置１０および第２計測装置２０は、予め定められた受光期間（受光部１３，２３の最大検出期間）に、測距対象への発光と、当該測距対象からの戻り光の受光とを行なう。測距対象とは、移動体および静止体のいずれでもよく、物体および生物（人物など）であってもよい。第１計測装置１０の受光期間および第２計測装置２０の受光期間は、交互にかつ重ならないように設定されている。受光期間は、被写体（撮影範囲）の距離となる。遠くまで測定する際に干渉を防ぐためには、第１計測装置１０および第２計測装置２０の発光間隔を長く、受光期間を長く設定すれば良いが、一定時間内にたくさんの距離を測定しようとすると発光間隔を短くすることが望まれる。第１計測装置１０と第２計測装置２０との間で同期が正確に制御されていれば、第１計測装置１０の受光期間に第２計測装置２０の戻り光が戻って来ず、第２計測装置２０の受光期間に第１計測装置１０の戻り光が戻って来ない。したがって、誤検出が抑制される。

計測モードにおいて第１計測装置１０がマスタ装置として機能する際には、信号送信部１１は、受光期間の開始時に、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を発光部１２および計測部１４に送り、同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}をトランシーバ１５１に送る。それにより、発光部１２は測距対象に向かってパルス光を発光し、計測部１４は時間の計測を開始し、トランシーバ１５１は第２計測装置２０のレシーバ２５４に同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を送る。受光部１３は、測距対象からの戻り光を受光すると、停止信号_ＳＴＯＰを計測部１４に送る。それにより、計測部１４は、時間の計測を停止し、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻から停止信号_ＳＴＯＰを受け取った時刻までの時間を算出する。この算出された時間は、発光部１２がレーザパルスを出射して戻り光が受光部１３で受光されるまでの往復時間（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）に相当する。計測部１４は、算出された時間に光速を乗算することによって、発光部１２から測距対象までの距離を算出する。

第２計測装置２０のレシーバ２５４は、第１計測装置１０から同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を受け取ると、信号送信部２１に送る。信号送信部２１が同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を受け取ってから、第１計測装置１０の受光期間に相当する期間が経過した後に、信号送信部２１は、受光期間の開始時に、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を、発光部２２および計測部２４に送り、同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}をトランシーバ２５１に送る。それにより、発光部２２は測距対象に向かってパルス光を発光し、計測部２４は時間の計測を開始し、トランシーバ２５１は第１計測装置１０のレシーバ１５４に同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を送る。受光部２３は、測距対象からの戻り光を受光すると、停止信号_ＳＴＯＰを計測部２４に送る。それにより、計測部２４は、時間の計測を停止し、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻から停止信号_ＳＴＯＰを受け取った時刻までの時間を算出する。計測部２４は、算出された時間に光速を乗算することによって、発光部２２から測距対象までの距離を算出する。

その後、第１計測装置１０のレシーバ１５４が同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を受け取ると、第２計測装置２０の受光期間に相当する期間が経過した後に、信号送信部１１は、受光期間の開始時に、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を発光部１２および計測部１４に送り、同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}をトランシーバ１５１に送る。以上の動作の繰り返しによって、第１計測装置１０および第２計測装置２０が交互に距離計測を行なう。

図３は、第１計測装置１０の受光期間および第２計測装置２０の受光期間を例示する図である。例えば、第１計測装置１０の受光期間および第２計測装置２０の受光期間は、それぞれ１６０ｎｓである。第１計測装置１０および第２計測装置２０の発光周期は、受光期間の２倍の３２０ｎｓである。

このように、第１計測装置１０の受光期間には第２計測装置２０は発光および受光を行なわず、第２計測装置２０の受光期間には第１計測装置１０が発光および受光を行なわない。それにより、第１計測装置１０と第２計測装置２０との間で、光の干渉を抑制することができる。その結果、計測システム１００の計測精度が向上する。

しかしながら、第１計測装置１０の発光タイミングを正確に第２計測装置２０に通知することができないと、装置間の距離および被写体の距離によって、第２計測装置２０の発光パルスが第１計測装置１０の受光期間内において受光部１３で受光されてしまう。例えば、同期のために使用する各デバイス等での遅延に起因して、第１計測装置１０の発光タイミングと第２計測装置２０の発光タイミングとの同期に遅れが生じることがある。

図４は、同期の遅れを例示する図である。第１計測装置１０の受光期間は、第１計測装置１０の発光部１２の発光周期の半周期である。図４の上段の破線で示すように、発光周期の半周期以内に第１計測装置１０の受光部１３が受光すれば、光の干渉は生じない。しかしながら、同期が遅れて第２計測装置２０の発光部２２が発光するタイミング（図４の下段の実線）が太線のように遅れる場合がある。この場合、同期に遅れが生じなければ破線で示すタイミングで戻り光が戻ってくるはずなのに、一点鎖線で示すタイミングで戻り光が返ってくることになる。一点鎖線で示すタイミングは、第１計測装置１０の受光期間であるため、第１計測装置１０が誤検出してしまうことになる。

そこで、図５（ａ）で例示するように、非計測モードにおいては、スイッチ１５２は、トランシーバ１５１とスイッチ１５３との配線経路を構成する。また、スイッチ１５３は、スイッチ１５２とレシーバ１５４との配線経路を構成する。スイッチ１５５は、レシーバ１５４と計測部１４との配線経路を構成する。また、図５（ｂ）で例示するように、非計測モードにおいては、スイッチ２５２は、トランシーバ２５１とスイッチ２５３との配線経路を構成する。また、スイッチ２５３は、スイッチ２５２とレシーバ２５４との配線経路を構成する。スイッチ２５５は、レシーバ２５４と計測部２４との配線経路を構成する。

非計測モードにおいて、信号送信部１１は、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を計測部１４およびトランシーバ１５１に送る。計測部１４は、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取ると、時間の計測を開始する。トランシーバ１５１は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}をスイッチ１５２に送る。スイッチ１５２は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を、スイッチ１５２とスイッチ１５３との間の分岐配線を用いて計測部１４に送るとともに、スイッチ１５３に送る。スイッチ１５３は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}をレシーバ１５４に送る。レシーバ１５４は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}をスイッチ１５５に送る。スイッチ１５５は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を計測部１４に送る。

計測部１４が信号送信部１１から発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻を時刻_{ＳＴＡＲＴ１}とする。計測部１４がスイッチ１５２からスイッチ１５３を経由せずに発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻を時刻_{ＳＴＯＰ１＿１}とする。計測部１４がスイッチ１５５から発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻を時刻_{ＳＴＯＰ１＿２}とする。

計測部１４は、時刻_{ＳＴＡＲＴ１}から時刻_{ＳＴＯＰ１＿１}までの時間ΔＴ１を計算する。また、計測部１４は、時刻_{ＳＴＯＰ１＿１}から時刻_{ＳＴＯＰ１＿２}までの時間ΔＲ１を計算する。時間ΔＴ１は、トランシーバ１５１の動作遅延に相当する。時間ΔＲ１は、レシーバ１５４の動作遅延に相当する。信号送信部１１は、時間ΔＴ１を受け取ることでトランシーバ１５１の遅延時間を取得し、時間ΔＲ１を受け取ることでレシーバ１５４の遅延時間を取得する。

また、非計測モードにおいて、信号送信部２１は、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を計測部２４およびトランシーバ２５１に送る。計測部２４は、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取ると、時間の計測を開始する。トランシーバ２５１は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}をスイッチ２５２に送る。スイッチ２５２は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を、スイッチ２５２とスイッチ２５３との間の分岐配線を用いて計測部２４に送るとともに、スイッチ２５３に送る。スイッチ２５３は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}をレシーバ２５４に送る。レシーバ２５４は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}をスイッチ２５５に送る。スイッチ２５５は、受け取った発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を計測部２４に送る。

計測部２４が信号送信部２１から発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻を時刻_{ＳＴＡＲＴ２}とする。計測部２４がスイッチ２５２からスイッチ２５３を経由せずに発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻を時刻_{ＳＴＯＰ２＿１}とする。計測部２４がスイッチ２５５から発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取った時刻を時刻_{ＳＴＯＰ２＿２}とする。

計測部２４は、時刻_{ＳＴＡＲＴ２}から時刻_{ＳＴＯＰ２＿１}までの時間ΔＴ２を計算する。また、計測部２４は、時刻_{ＳＴＯＰ２＿１}から時刻_{ＳＴＯＰ２＿２}までの時間ΔＲ２を計算する。時間ΔＴ２は、トランシーバ２５１の動作遅延に相当する。時間ΔＲ２は、レシーバ２５４の動作遅延に相当する。信号送信部２１は、時間ΔＴ２を受け取ることでトランシーバ２５１の遅延時間を取得し、時間ΔＲ２を受け取ることでレシーバ２５４の遅延時間を取得する。

図６で例示するように、信号送信部１１は、時間ΔＴ１および時間ΔＲ１を受け取った後、次回以降の計測モードでは、同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を出力するタイミングを、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を出力するタイミングよりも時間ΔＴ１の分だけ早める。信号送信部２１は、時間ΔＴ２および時間ΔＲ２を受け取った後、次回以降の計測モードでは、第１計測装置１０からの同期信号を受け取ってから（受光期間−ΔＲ２）が過ぎた後に受光期間を開始する。それにより、トランシーバ１５１の動作遅延およびレシーバ２５４の動作遅延を相殺することができ、同期精度が向上する。

同様に、信号送信部２１は、時間ΔＴ２および時間ΔＲ２を受け取った後、次回以降の計測モードでは、同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を出力するタイミングを、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を出力するタイミングよりも時間ΔＴ２の分だけ早める。信号送信部１１は、時間ΔＴ１および時間ΔＲ１を受け取った後、次回以降の計測モードでは、第２計測装置２０からの同期信号を受け取ってから（受光期間−ΔＲ１）が過ぎた後に受光期間を開始する。それにより、トランシーバ２５１の動作遅延およびレシーバ１５４の動作遅延を相殺することができ、同期精度が向上する。

図７は、第１計測装置１０の動作の一例を表すフローチャートである。図７で例示するように、信号送信部１１は、計測モードに設定されているか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１で「Ｙｅｓ」と判定された場合、信号送信部１１は、第１計測装置１０の受光期間の開始時に、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を発光部１２および計測部１４に送る（ステップＳ２）。なお、信号送信部１１は、ステップＳ２の実行時に、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を出力するタイミングよりも時間ΔＴ１の分だけ早く、同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を出力する。

次に、受光部１３は、測距対象からの戻り光を受光したか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３で「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ３が再度実行される。ステップＳ３で「Ｙｅｓ」と判定された場合、受光部１３が停止信号_ＳＴＯＰを計測部１４に送ることで、計測部１４は、発光部１２から測距対象までの距離を算出する（ステップＳ４）。その後、ステップＳ１から再度実行される。

ステップＳ１で「Ｎｏ」と判定された場合、信号送信部１１は、環境センサ１６が検出する第１計測装置１０の環境が、所定時間前から閾値以上変動したか否かを判定する（ステップＳ５）。例えば、５分前の温度から５℃以上変動したか否かを判定することにしてもよい。ステップＳ５で「Ｎｏ」と判定されれば、ステップＳ１から再度実行される。

ステップＳ５で「Ｙｅｓ」と判定された場合、信号送信部１１は、スイッチ１５２，１５３，１５５を非測定モードの配線経路に切り替える（ステップＳ６）。次に、信号送信部１１は、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を計測部１４およびトランシーバ１５１に送る（ステップＳ７）。次に、計測部１４は、時間ΔＴ１を受け取ることでトランシーバ１５１の遅延時間を取得し、時間ΔＲ１を受け取ることでレシーバ１５４の遅延時間を取得する（ステップＳ８）。次に、信号送信部１１は、スイッチ１５２，１５３，１５５を測定モードの配線経路に切り替える（ステップＳ９）。その後、ステップＳ１から再度実行される。

第２計測装置２０も、一例として、図７のフローチャートに従って動作する。具体的には、信号送信部２１は、計測モードに設定されているか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１で「Ｙｅｓ」と判定された場合、信号送信部２１は、第２計測装置２０の受光期間の開始時に、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を発光部２２および計測部２４に送る（ステップＳ２）。なお、信号送信部２１は、ステップＳ２の実行時に、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を出力するタイミングよりも時間ΔＴ１の分だけ早く、同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を出力する。

次に、受光部２３は、測距対象からの戻り光を受光したか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３で「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ３が再度実行される。ステップＳ３で「Ｙｅｓ」と判定された場合、受光部２３が停止信号_ＳＴＯＰを計測部２４に送ることで、計測部２４は、発光部２２から測距対象までの距離を算出する（ステップＳ４）。その後、ステップＳ１から再度実行される。

ステップＳ１で「Ｎｏ」と判定された場合、信号送信部２１は、環境センサ２６が検出する第２計測装置２０の環境が、所定時間前から閾値以上変動したか否かを判定する（ステップＳ５）。例えば、５分前の温度から５℃以上変動したか否かを判定することにしてもよい。ステップＳ５で「Ｎｏ」と判定されれば、ステップＳ１から再度実行される。

ステップＳ５で「Ｙｅｓ」と判定された場合、信号送信部２１は、スイッチ２５２，２５３，２５５を非測定モードの配線経路に切り替える（ステップＳ６）。次に、信号送信部２１は、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を計測部２４およびトランシーバ２５１に送る（ステップＳ７）。次に、計測部２４は、時間ΔＴ２を受け取ることでトランシーバ２５１の遅延時間を取得し、時間ΔＲ２を受け取ることで２シーバ１５４の遅延時間を取得する（ステップＳ８）。次に、信号送信部２１は、スイッチ２５２，２５３，２５５を測定モードの配線経路に切り替える（ステップＳ９）。その後、ステップＳ１から再度実行される。

本実施例によれば、第１計測装置１０では、図８（ａ）で例示するように、計測モード時に信号送信部１１が発光部１２および計測部１４に発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を送り、計測部１４が、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}の受信時刻から、発光部１２が発光信号_{ＳＴＡＲＴ}の受信によって測距対象に向かって発光して戻ってきた光を受光部１３が受光することで受光部１３が出力する停止信号_ＳＴＯＰを受信するまでの時刻に応じて、測距対象までの距離を計測する。非計測モード時には、図８（ｂ）で例示するように、信号送信部１１が出力する発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を、外部の計測装置に同期信号_{ＳＹＮＣＨＲＯ}を送るためのトランシーバレシーバ１５内のトランシーバ１５１を経由させて計測部１４に戻す経路を構成し、次回以降の計測モード時に、計測部１４がトランシーバ１５１を経由せずに発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取る時刻から、トランシーバ１５１を経由した発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取る時刻までの時間差を、信号送信部１１がトランシーバ１５１に同期信号を送るタイミングに反映させる。この構成により、同期精度を向上させることができるため、計測精度が向上する。例えば、ｐｓ（ピコ秒）オーダーの同期精度を実現することができる。また、配線経路を変更するだけで同期精度向上のための情報を得ることができるため、第１計測装置１０が備えている構成を有効活用することができる。第２計測装置でも同様である。

また、非計測モード時に、信号送信部１１が出力する発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を、トランシーバレシーバのレシーバ１５４を経由させて計測部１４に戻す経路を構成し、次回以降の計測モード時に、計測部１４がレシーバ１５４を経由せずに発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取る時刻からレシーバ１５４を経由した発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を受け取る時刻までの時間差を、信号送信部が発光信号_{ＳＴＡＲＴ}を発光部１２に送るタイミングに反映させる。この構成により、同期精度を向上させることができるため、計測精度が向上する。例えば、ｐｓ（ピコ秒）オーダーの同期精度を実現することができる。また、配線経路を変更するだけで同期精度向上のための情報を得ることができるため、第１計測装置１０が備えている構成を有効活用することができる。第２計測装置でも同様である。

なお、第１計測装置１０と第２計測装置２０との間の配線における遅延は、事前に測定しておくことができる。例えば、第１計測装置１０と第２計測装置２０との間で信号を折り返すことで、第１計測装置１０と第２計測装置２０との間の配線における遅延を計測しておき、第１計測装置１０と第２計測装置２０との同期に反映させてもよい。

図９は、信号送信部１１および計測部１４のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。信号送信部２１および計測部２４も図９と同様の構成を有している。図９で例示するように、信号送信部１１および計測部１４は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３、インタフェース１０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されているプログラムを実行することによって、第１計測装置１０に、信号送信部１１、計測部１４などが実現される。なお、信号送信部１１、計測部１４などは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。

上記例において、発光信号_{ＳＴＡＲＴ}が第１信号および第２信号の一例である。信号送信部１１，２１が、発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記発光部の発光を通知するための同期信号を外部の計測装置に送るためのトランシーバに前記同期信号を送る信号送信部の一例である。計測部１４，２４が、前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで、測距対象までの距離を計測する計測部の一例である。スイッチ１５２，２５２が、前記信号送信部が出力する第２信号を、前記トランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する経路構成部の一例である。

また、信号送信部１１，２１が、外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送る信号送信部の一例である。計測部１４，２４は、前記第１信号を受け取る時刻からの時間を計測することで、測距対象までの距離を計測する計測部の一例である。スイッチ１５２，１５３，１５５およびスイッチ２５２，２５３，２５５が、前記信号送信部が出力する第２信号を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する経路構成部の一例である。

（変形例）
実施例１では、第１計測装置１０と第２計測装置２０との間の同期について説明したが、同期させる装置数は、３以上であってもよい。例えば、図１０で例示するように、第１計測装置の受光期間で計測を行ない、次に第２計測装置の受光期間で計測を行ない、次に第３計測装置の受光期間で計測を行ない、次に第１計測装置の受光期間で計測を行なうというように、装置数を３以上としてもよい。この場合、第１計測装置が出力する同期信号は第２計測装置に送り、第２計測装置が出力する同期信号は第３計測装置に送り、第３計測装置が出力する同期信号は第１計測装置に送ればよい。

図１１は、体操の競技会場を表す図である。図１１で例示するように、体操の競技会場では、ゆか、平行棒、鉄棒、跳馬、あん馬、吊り輪、平均台などが設置される。平均台は、あん馬および吊り輪と同じ競技場所で行われる。実施例１の第１計測装置１０および第２計測装置のように測距が可能な装置が、各競技場所について、それぞれ複数設置されている。それにより、各競技について、様々な位置、角度などで測距を行なうことができる。これらの測距結果は、各競技の採点や採点補助に用いることができる。

例えば、図１２で例示するように、平均台の周囲に、測距可能な複数の計測装置Ｕ０〜Ｕ５が配置され、各計測装置間が配線によって接続されている。計測装置Ｕ０から計測装置Ｕ５まで、順に距離計測を行なう。計測装置Ｕ０が距離計測を行なう場合には、計測装置Ｕ１〜Ｕ５は距離計測を行なわない。次に、計測装置Ｕ１が距離計測を行なう場合には、計測装置Ｕ０，Ｕ２〜Ｕ５は距離計測を行なわない。同様に、順に距離計測が行われる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 第１計測装置
１１ 信号送信部
１２ 発光部
１３ 受光部
１４ 計測部
１５ トランシーバレシーバ
１６ 環境センサ
２０ 第２計測装置
２１ 信号送信部
２２ 発光部
２３ 受光部
２４ 計測部
２５ トランシーバレシーバ
２６ 環境センサ
１００ 計測システム
１５１ トランシーバ
１５２ スイッチ
１５３ スイッチ
１５４ レシーバ
１５５ スイッチ
２５１ トランシーバ
２５２ スイッチ
２５３ スイッチ
２５４ レシーバ
２５５ スイッチ

Claims (15)

1. 信号送信部が発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記計測部が前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで測距対象までの距離を計測する計測方法であって、
   前記信号送信部が出力する第２信号を、外部の計測装置に前記発光部の発光を通知するための同期信号を送るためのトランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成し、
   前記計測部が前記トランシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記トランシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記トランシーバに前記同期信号を送るタイミングに反映させることを特徴とする計測方法。
2. 前記第２信号は、前記第１信号であり、
   前記第１信号を、前記トランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成することを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
3. 前記信号送信部は、外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、前記発光部および前記計測部に前記第１信号を送り、
   前記第２信号を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成し、
   前記計測部が前記レシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記レシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記第１信号を前記発光部に送るタイミングに反映させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計測方法。
4. 信号送信部が外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記計測部が前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで測距対象までの距離を計測する計測方法であって、
   前記信号送信部が出力する第２信号を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成し、
   前記計測部が前記レシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から前記レシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記第１信号を前記発光部に送るタイミングに反映させることを特徴とする計測方法。
5. 前記信号送信部は、周囲の環境変化を検出する環境センサが検出する環境変化量が閾値以上となった場合に、前記第２信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の計測方法。
6. 発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記発光部の発光を通知するための同期信号を外部の計測装置に送るためのトランシーバに前記同期信号を送る信号送信部と、
   前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで、測距対象までの距離を計測する前記計測部と、
   前記信号送信部が出力する第２信号を、前記トランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する経路構成部と、を備え、
   前記信号送信部は、前記計測部が前記トランシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記トランシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記トランシーバに前記同期信号を送るタイミングに反映させることを特徴とする計測装置。
7. 前記第２信号は、前記第１信号であり、
   前記経路構成部は、前記第１信号を、前記トランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成することを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
8. 前記信号送信部は、外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、前記発光部および前記計測部に前記第１信号を送り、
   前記経路構成部は、前記第２信号の経路を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成し、
   前記信号送信部は、前記計測部が前記レシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記レシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記第１信号を前記発光部に送るタイミングに反映させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の計測装置。
9. 外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送る信号送信部と、
   前記第１信号を受け取る時刻からの時間を計測することで、測距対象までの距離を計測する前記計測部と、
   前記信号送信部が出力する第２信号を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する経路構成部と、を備え、
   前記信号送信部は、前記計測部が前記レシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から前記レシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記第１信号を前記発光部に送るタイミングに反映させることを特徴とする計測装置。
10. 周囲の環境変化を検出する環境センサを備え、
    前記信号送信部は、前記環境センサが検出する環境変化量が閾値以上となった場合に、前記第２信号を出力することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の計測装置。
11. 信号送信部が発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記計測部が前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで測距対象までの距離を計測する計測プログラムであって、
    コンピュータに、
    前記信号送信部が出力する第２信号を、外部の計測装置に前記発光部の発光を通知するための同期信号を送るためのトランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する処理と、
    前記計測部が前記トランシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記トランシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記トランシーバに前記同期信号を送るタイミングに反映させる処理と、を実行させることを特徴とする計測プログラム。
12. 前記第２信号は、前記第１信号であり、
    前記コンピュータに、
    前記第１信号を、前記トランシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する処理を実行させることを特徴とする請求項１１に記載の計測プログラム。
13. 前記信号送信部は、外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、前記発光部および前記計測部に前記第１信号を送り、
    前記コンピュータに、
    前記第２信号を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する処理と、
    前記計測部が前記レシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から、前記レシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記第１信号を前記発光部に送るタイミングに反映させる処理と、を実行させることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の計測プログラム。
14. 信号送信部が外部の装置からレシーバ経由で受け取った同期信号に応じたタイミングで、発光部および計測部に前記発光部の発光を指示する第１信号を送り、前記計測部が前記第１信号の受信時刻からの時間を計測することで測距対象までの距離を計測する計測プログラムであって、
    コンピュータに、
    前記信号送信部が出力する第２信号を、前記レシーバを経由させて前記計測部に戻す経路を構成する処理と、
    前記計測部が前記レシーバを経由せずに前記第２信号を受け取る時刻から前記レシーバを経由した前記第２信号を受け取る時刻までの時間差を、前記信号送信部が前記第１信号を前記発光部に送るタイミングに反映させる処理と、を実行させることを特徴とする計測プログラム。
15. 前記信号送信部は、周囲の環境変化を検出する環境センサが検出する環境変化量が閾値以上となった場合に、前記第２信号を出力することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の計測プログラム。

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