JP2022149468A - 検出装置、検出プログラム、及び光学装置 - Google Patents

検出装置、検出プログラム、及び光学装置 Download PDF

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Abstract

Figure 2022149468000001
【課題】複数の発光素子を備えた発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を検出することにより検出対象物を検出する場合に、検出対象物に直接入射して反射された直接光以外の光を考慮しない場合と比較して、直接光以外の光の影響を抑制することができる。
【解決手段】検出装置は、複数の発光素子を備えた発光素子アレイと、前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、複数の前記発光素子アレイを選択的に駆動する駆動部と、前記検出対象物から前記受光素子に直接反射された直接光以外の光を受光した受光素子がある場合、その受光素子に直接光以外の光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて受光素子が受光した光の受光量から、前記検出対象物を検出する検出部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出装置、検出プログラム、及び光学装置に関する。
特許文献１には、内面反射に起因する破損光に反応しない、深度を測定する方法であって、光を光源によって場面へ放射することと、破損光が画素に当たるが、前記画素の視野内の物体からの戻り光が前記画素に当たらない第１の期間の間に、前記画素に当たっている光に基づいて電荷を収集するように、前記画素の第１の電荷蓄積ユニットを制御することによって、破損光測定を行うことと、前記破損光測定に基づいて、前記破損光による影響を受けた１つ以上の測定から前記破損光からの寄与を除去することと、前記破損光からの前記寄与が除去された前記１つ以上の測定に基づいて、前記深度を判断することと、を含む方法が開示されている。
特許文献２には、対象物に対して光を投光する投光部と、前記対象物で反射又は散乱された光を受光する受光部と、前記投光部から投光された光を走査領域へ走査する走査部と、前記投光部による投光から前記受光部による受光までの時間を計測し、前記対象物までの距離を測定する距離測定部と、を備え、前記走査領域を複数の分割領域に分割し、該分割した全ての分割領域のうち一つの分割領域の走査開始から全ての分割領域の走査終了までを一走査と定義すると、前記一走査の間に前記距離測定部により測定された、第１の分割領域の測定値と、前記第１の分割領域の測定値よりも前に測定された第２ の分割領域の測定値とに基づいて、前記第１の分割領域の測定値が前記第１の分割領域の測定結果と出来るか否かを判定し、前記第１の分割領域の測定結果と出来ると判定された場合に、前記第１の分割領域の測定値を、前記第１の分割領域における対象物までの距離として出力することを特徴とする距離測定装置が開示されている。
特許文献３には、第１の光を第１の発光空間に発光する第１の光源と、複数の画素を有し、光を各画素により受光する受光部と、前記第１の光源から前記第１の光が繰り返し発光される発光期間において当該第１の光が対象物の表面で反射した第１の反射光を含む光が前記受光部に受光されることで、画素毎の自装置から対象物までの距離を示す距離画像を取得する距離画像取得部と、前記第１の光源から前記第１の光が繰り返し発光されない非発光期間において前記第１の光とは光軸が異なるように第２の光源から第１の発光空間の少なくとも一部を含む第２の発光空間に発光された第２の光が対象物の表面で反射した第２の反射光を含む光が前記受光部に受光されることで、画素毎の輝度値を示す輝度値画像を取得する輝度値画像取得部と、前記距離画像と前記輝度値画像とを用い、マルチパスが発生している領域を検出するマルチパス検出部と、を備えたことを特徴とする光飛行型測距装置が開示されている。
特許文献４には、探査光を出射する発光部と、前記探査光の反射光を受光する受光部と、を備え、前記受光部によって受光した反射光に基づいて、前記探査光を反射した対象物までの距離を測定する距離測定装置において、前記探査光が該探査光の波長より大きな径を有する水滴を透過又は該水滴で反射することで発生する散乱光の強度が、前記受光部のノイズレベルを超えた大きさとなる前記発光部を中心とした領域を強散乱領域として、前記受光部を、前記強散乱領域から外れた位置に設置すると共に、前記散乱光のうち、特定方向に収束する収束散乱光、及び該収束散乱光より大きな入射角で前記受光部に入射しようとする散乱光を遮る遮光手段を設けたことを特徴とする距離測定装置が開示されている。
特開２０１９－２１９４００号公報 特開２０１９－０２８０３９号公報 特開２０１７－１５４４８号公報 特開２００７－３３３５９２号公報
本発明は、複数の発光素子を備えた発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を検出することにより検出対象物を検出する場合に、検出対象物に直接入射して反射された直接光以外の光を考慮しない場合と比較して、直接光以外の光の影響を抑制することができる検出装置、検出プログラム、及び光学装置を提供することを目的とする。
第１態様に係る検出装置は、複数の発光素子を備えた発光素子アレイと、前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、複数の前記発光素子アレイを選択的に駆動する駆動部と、前記検出対象物から前記受光素子に直接反射された直接光以外の光を受光した受光素子がある場合、その受光素子に直接光以外の光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて受光素子が受光した光の受光量から、前記検出対象物を検出する検出部と、を備える。
第２態様に係る検出装置は、第１態様に係る検出装置において、前記検出部は、全ての前記発光素子を発光させ、全ての前記受光素子で受光した光の受光量のうち予め定めた閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する。
第３態様に係る検出装置は、第２態様に係る検出装置において、前記検出部は、前記閾値以上の受光量の受光素子に対応する前記発光素子を、前記閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子の発光回数よりも少ない発光回数で発光させて前記検出対象物を検出する。
第４態様に係る検出装置は、第３態様に係る検出装置において、前記検出部は、前記閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子の発光と、前記閾値以上の受光量の受光素子に対応する前記発光素子の発光と、を並行して実行する。
第５態様に係る検出装置は、第１態様に係る検出装置において、前記検出部は、前記複数の発光素子を個別に発光させ、発光させた第１の発光素子に対応する第１の受光素子以外の第２の受光素子で受光した場合に、前記第２の受光素子に対応する第２の発光素子を発光させずに、前記第１の受光素子に対応する第１の発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する。
第６態様に係る検出装置は、第１態様に係る検出装置において、前記検出部は、全ての前記発光素子を発光させ、全ての前記受光素子で受光した光の受光量から前記検出対象物までの距離を測定し、前記距離が連続的に変化する領域の受光素子に光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する。
第７態様に係る検出装置は、第１態様に係る検出装置において、前記検出部は、前記複数の発光素子を個別に発光させ、前記複数の受光素子で受光した受光量の受光量マップから設定した前記複数の発光素子の発光順序に従って発光させて前記検出対象物を検出する。
第８態様に係る検出装置は、第７態様に係る検出装置において、前記検出部は、前記受光量マップから、光の相互干渉が生じない組み合わせの前記発光素子の組毎に発光させる。
第９態様に係る検出装置は、第１態様に係る検出装置において、前記検出部は、前記複数の発光素子を個別に発光させ、発光させた発光素子に対応する受光素子が受光した光の受光量から前記検出対象物を個別に検出する。
第１０態様に係る検出装置は、第１態様に係る検出装置において、前記検出部は、前記複数の発光素子を個別に発光させ、発光させた発光素子に対応する受光素子以外の受光素子で受光した受光量を補正量として受光量を算出する。
第１１態様に係る検出装置は、第１～第１０態様の何れかの態様に係る検出装置において、前記発光素子アレイは、少なくとも２以上の発光素子を含む複数の発光区画毎に発光可能であり、前記検出部は、前記複数の発光区画毎に発光を制御する。
第１２態様に係る検出装置は、第１～第１１態様の何れかの態様に係る検出装置において、前記検出部は、タイムオブフライトにより前記検出対象物までの距離を検出する。
第１３態様に係る検出装置は、複数の発光素子を備えた発光素子アレイと、前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、複数の前記発光素子アレイを選択的に駆動する駆動部と、前記発光素子を発光させ、前記受光素子で受光した光の受光量のうち予め定めた閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する検出部と、を備える。
第１４態様に係る検出装置は、プロセッサを備え、前記プロセッサは、発光素子アレイに含まれる複数の発光素子の発光を制御し、前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する受光素子アレイに含まれる複数の受光素子のうち、前記検出対象物から前記受光素子に直接反射された直接光以外の光を受光した受光素子がある場合、その受光素子に直接光以外の光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて受光素子が受光した光の受光量から、前記検出対象物を検出する。
第１５態様に係る検出プログラムは、コンピュータに、発光素子アレイに含まれる複数の発光素子の発光を制御し、前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する受光素子アレイに含まれる複数の受光素子のうち、前記検出対象物から前記受光素子に直接反射された直接光以外の光を受光した受光素子がある場合、その受光素子に直接光以外の光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて受光素子が受光した光の受光量から、前記検出対象物を検出する処理を実行させるための検出プログラムである。
第１６態様に係る光学装置は、複数の発光素子を備えた発光素子アレイと、複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、第１～第１３態様の何れかの態様に係る検出部と、を備える。
第１、第１３～第１６態様によれば、複数の発光素子を備えた発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を検出することにより検出対象物を検出する場合に、検出対象物に直接入射して反射された直接光以外の光を考慮しない場合と比較して、直接光以外の光の影響を抑制することができる。
第２態様によれば、受光量に関係なく全ての発光素子を発光させる場合と比較して、受光量が飽和するのを抑制することができる。
第３態様によれば、全ての発光素子を同じ発光回数で発光させる場合と比較して、受光量が飽和するのを抑制することができる。
第４態様によれば、閾値未満の受光量の受光素子に対応する発光素子の発光と、閾値以上の受光量の受光素子に対応する発光素子の発光と、を順に実行する場合と比較して、処理時間を短縮することができる。
第５態様によれば、全ての発光素子を発光させる場合と比較して、マルチパスの影響を回避することができる。
第６態様によれば、壁等によるマルチパスの影響を回避することができる。
第７態様によれば、光の相互干渉の影響を回避することができる。
第８態様によれば、光の相互干渉の影響をより回避することができる。
第９態様によれば、全ての発光素子を発光させる場合と比較して、間接光の影響を抑えることができる。
第１０態様によれば、発光素子の発光の制御が複雑になるのを抑制できる。
第１１態様によれば、１つの発光素子毎に発光を制御する場合と比較して、発光素子の制御が複雑になるのを抑制できる。
第１２態様によれば、検出対象物の三次元形状を特定できる。
第１実施形態に係る計測装置の構成を示す概略構成図である。 計測装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。 光源の平面図である。 発光区画について説明するための図である。 計測装置の回路図である。 ３Ｄセンサの平面図である。 第１実施形態に係る計測プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ３Ｄセンサの平面図である。 マルチパスについて説明するための図である。 マルチパスについて説明するための図である。 第２実施形態に係る計測プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る計測プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る計測プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る計測プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第６実施形態に係る計測プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して開示の技術にかかる実施形態の一例を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
被計測物の三次元形状を計測する計測装置には、光の飛行時間による、いわゆるＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法に基づいて、三次元形状を計測する装置がある。ＴｏＦ法では、計測装置の光源から光が出射されたタイミングから、照射された光が被計測物で反射して計測装置の三次元センサ（以下では、３Ｄセンサと表記する。）で受光されるタイミングまでの時間を計測し、被計測物までの距離を測定することで三次元形状を特定する。なお、三次元形状を計測する対象を被計測物と表記する。被計測物は、検出対象物の一例である。また、三次元形状を計測することを、三次元計測、３Ｄ計測又は３Ｄセンシングと表記することがある。
ＴｏＦ法には、直接法及び位相差法（間接法）がある。直接法は、ごく短時間だけ発光するパルス光を被計測物に照射し、その光が帰ってくるまでの時間を実測する方法である。位相差法は、パルス光を周期的に点滅させ、複数のパルス光が被計測物との間を往復するときの時間遅れを位相差として検出する方法である。本実施形態では、位相差法により三次元形状を計測する場合について説明する。
このような計測装置は、携帯型情報処理装置などに搭載され、アクセスしようとするユーザの顔認証などに利用されている。従来、携帯型情報処理装置などでは、パスワード、指紋、虹彩などにより、ユーザを認証する方法が用いられてきた。近年、セキュリティ性がより高い認証方法が求められるようになってきた。そこで、携帯型情報処理装置に三次元形状を計測する計測装置を搭載するようになってきた。つまり、アクセスしたユーザの顔の三次元像を取得し、アクセスすることが許可されているか否かを識別し、アクセスが許可されているユーザであることが認証された場合にのみ、自装置（携帯型情報処理装置）の使用を許可することが行われている。
また、このような計測装置は、拡張現実（ＡＲ：ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ）など、継続的に被計測物の三次元形状を計測する場合にも適用される。
以下で説明する本実施の形態で説明する構成、機能、方法等は、顔認証や拡張現実だけでなく、その他の被計測物の三次元形状の計測にも適用しうる。
（計測装置１）
図１は、三次元形状を計測する計測装置１の構成の一例を説明するブロック図である。
計測装置１は、光学装置３と、制御部８とを備える。制御部８は、光学装置３を制御する。そして、制御部８は、被計測物の三次元形状を特定する三次元形状特定部８１を含む。なお、計測装置１は、検出装置の一例である。また、制御部８は、検出部の一例である。
図２は、制御部８のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御部８は、コントローラ１２を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｄを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、及びＩ／Ｏ１２Ｄがシステムバス１２Ｅを介して各々接続されている。システムバス１２Ｅは、コントロールバス、アドレスバス、及びデータバスを含む。
また、Ｉ／Ｏ１２Ｄには、通信部１４及び記憶部１６が接続されている。
通信部１４は、外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。
記憶部１６は、フラッシュＲＯＭ等の不揮発性の書き換え可能なメモリ等で構成され、後述する計測プログラム１６Ａ及び後述する区画対応テーブル１６Ｂ等を記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部１６に記憶された計測プログラム１６ＡをＲＡＭ１２Ｃに読み込んで実行することによって、三次元形状特定部８１が構成され、被計測物の三次元形状が特定される。なお、計測プログラム１６Ａは、検出プログラムの一例である。
光学装置３は、発光装置４と、３Ｄセンサ５とを備える。発光装置４は、配線基板１０と、放熱基材１００と、光源２０と、光拡散部材３０と、駆動部５０と、保持部６０と、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂとを備える。さらに、発光装置４は、駆動部５０を動作させるために、抵抗素子６、キャパシタ７などの受動素子を備えてもよい。ここでは、抵抗素子６、キャパシタ７をそれぞれ２個備えるとする。また、２個のキャパシタ７０Ａ、７０Ｂを表記したが、１個でもよい。なお、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂを区別しない場合はキャパシタ７０と表記する。さらに、抵抗素子６及びキャパシタ７は、それぞれ１個であってもよく、複数であってもよい。ここでは、光源２０、駆動部５０及びキャパシタ７０以外の、３Ｄセンサ５、抵抗素子６、キャパシタ７などの電気部品をそれぞれ区別しないで回路部品と表記することがある。なお、キャパシタは、コンデンサと呼ばれることがある。３Ｄセンサ５は、受光素子アレイの一例である。
発光装置４の放熱基材１００、駆動部５０、抵抗素子６及びキャパシタ７は、配線基板１０の表面上に設けられている。なお、図１では、３Ｄセンサ５は、配線基板１０の表面上に設けられていないが、配線基板１０の表面上に設けられていてもよい。
光源２０、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ及び保持部６０は、放熱基材１００の表面上に設けられている。そして、光拡散部材３０は、保持部６０上に設けられている。ここでは、放熱基材１００の外形と光拡散部材３０の外形とが同じであるとしている。ここで、表面とは、図１の紙面の表側を言う。より具体的には、配線基板１０においては、放熱基材１００が設けられている方を表面、表側、又は表面側と言う。また、放熱基材１００においては、光源２０が設けられている方を表面、表側、又は表面側という。
光源２０は、複数の発光素子が二次元に配置された発光素子アレイとして構成されている（後述する図３参照）。発光素子は、一例として垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ ＥｍｉｔｔｉｎｇＬａｓｅｒ）である。以下では、発光素子は、垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬであるとして説明する。そして、以下では、垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬをＶＣＳＥＬと表記する。光源２０は放熱基材１００の表面上に設けられているので、光源２０は、放熱基材１００の表面に対して垂直に、放熱基材１００から離れる方向に光を出射する。つまり、発光素子アレイは、面発光レーザ素子アレイである。なお、光源２０における複数の発光素子が二次元に配置されていて、光を出射する光源２０の面を出射面と表記することがある。
光拡散部材３０は、光源２０が出射した光が入射される。そして、光拡散部材３０は、入射した光を拡散して出射する。光拡散部材３０は、光源２０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂを覆うように設けられている。つまり、光拡散部材３０は、放熱基材１００の表面上に設けられた保持部６０により、放熱基材１００上に設けられた光源２０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂから予め定められた距離を離して設けられている。よって、光源２０が出射する光は、光拡散部材３０により拡散されて被計測物に照射される。つまり、光源２０が出射した光は、光拡散部材３０を備えない場合に比べ、光拡散部材３０により拡散されてより広い範囲に照射される。
ＴｏＦ法により三次元計測を行う場合、光源２０は、駆動部５０により、例えば、１００ＭＨｚ以上で、且つ、立ち上り時間が１ｎｓ以下のパルス光（以下では、出射光パルスと表記する。）を出射することが求められる。なお、顔認証を例とする場合、光が照射される距離は１０ｃｍ程度から１ｍ程度である。そして、光が照射される範囲は、１ｍ角程度である。なお、光が照射される距離を計測距離と表記し、光が照射される範囲を照射範囲又は計測範囲と表記する。また、照射範囲又は計測範囲に仮想的に設けられる面を照射面と表記する。なお、顔認証以外の場合など、被計測物までの計測距離及び被計測物に対する照射範囲は、上記以外であってもよい。
３Ｄセンサ５は、複数の受光素子、例えば６４０×４８０個の受光素子を備え、光源２０から光が出射されたタイミングから３Ｄセンサ５で受光されるタイミングまでの時間に相当する信号を出力する。
例えば、３Ｄセンサ５の各受光素子は、光源２０からの出射光パルスに対する被計測物からのパルス状の反射光（以下では、受光パルスと表記する。）を受光し、受光するまでの時間に対応する電荷を受光素子毎に蓄積する。３Ｄセンサ５は、各受光素子が２つのゲートとそれらに対応した電荷蓄積部とを備えたＣＭＯＳ構造のデバイスとして構成されている。そして、２つのゲートに交互にパルスを加えることによって、発生した光電子を２つの電荷蓄積部の何れかに高速に転送する。２つの電荷蓄積部には、出射光パルスと受光パルスとの位相差に応じた電荷が蓄積される。そして、３Ｄセンサ５は、ＡＤコンバータを介して、受光素子毎に出射光パルスと受光パルスとの位相差に応じたデジタル値を信号として出力する。すなわち、３Ｄセンサ５は、光源２０から光が出射されたタイミングから３Ｄセンサ５で受光されるタイミングまでの時間に相当する信号を出力する。つまり、３Ｄセンサ５から、被計測物の三次元形状に対応した信号が取得される。なお、ＡＤコンバータは、３Ｄセンサ５が備えてもよく、３Ｄセンサ５の外部に設けられてもよい。
以上説明したように、計測装置１は、光源２０が出射した光を拡散して被計測物に照射し、被計測物からの反射光を３Ｄセンサ５で受光する。このようにして、計測装置１は、被計測物の三次元形状を計測する。
まず、発光装置４を構成する光源２０、光拡散部材３０、駆動部５０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂを説明する。
（光源２０の構成）
図３は、光源２０の平面図である。光源２０は、複数のＶＣＳＥＬが二次元のアレイ状に配置されて構成されている。つまり、光源２０は、ＶＣＳＥＬを発光素子とする発光素子アレイとして構成されている。紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｙ方向とする。
ｘ方向及びｙ方向と直交する方向をｚ方向とする。なお、光源２０の表面とは、紙面の表側、つまり＋ｚ方向側の面を言い、光源２０の裏面とは、紙面の裏側、つまり－ｚ方向側の面を言う。光源２０の平面図とは、光源２０を表面側から見た図である。
さらに説明すると、光源２０において、発光層（後述する活性領域２０６）として機能するエピタキシャル層が形成されている方を、光源２０の表面、表側、又は表面側という。
ＶＣＳＥＬは、半導体基板２００上に積層された下部多層膜反射鏡と上部多層膜反射鏡との間に発光領域となる活性領域を設け、表面に対して垂直方向にレーザ光を出射させる発光素子である。このことから、ＶＣＳＥＬは、端面出射型のレーザを用いる場合と比較し、二次元のアレイ化が容易である。光源２０の備えるＶＣＳＥＬの数は、一例として、１００個～１０００個である。なお、複数のＶＣＳＥＬは、互いに並列に接続され、並列に駆動される。上記のＶＣＳＥＬの数は一例であり、計測距離や照射範囲に応じて設定されればよい。
また、光源２０は、図４に示すように、複数の発光区画２４に区画され、発光区画毎に駆動される。図４の例では、破線で示すように、４×３の１２個の発光区画２４１１～２４３４に区画されているが、発光区画の数はこれに限られるものではない。なお、発光区画を特に区別しない場合は、単に発光区画２４と称する。また、図４の例では、１つの発光区画２４に１６個のＶＣＳＥＬが含まれているが、１つの発光区画２４に含まれるＶＣＳＥＬの数はこれに限られるものではなく、１つ以上のＶＣＳＥＬが含まれていればよい。
光源２０の表面には、複数のＶＣＳＥＬに共通のアノード電極２１８（図５参照）が設けられている。光源２０の裏面には、カソード電極２１４（図５参照）が設けられている。つまり、複数のＶＣＳＥＬは、並列接続されている。複数のＶＣＳＥＬを並列接続して駆動することで、ＶＣＳＥＬを個別に駆動する場合と比較し、強度の強い光が出射される。
ここでは、光源２０は、表面側から見た形状（平面形状と表記する。以下同様とする。）が長方形であるとする。そして、－ｙ方向側の側面を側面２１Ａ、＋ｙ方向側の側面を側面２１Ｂ、－ｘ方向側の側面を側面２２Ａ及び＋ｘ方向側の側面を側面２２Ｂと表記する。側面２１Ａと側面２１Ｂとが対向する。側面２２Ａと側面２２Ｂとは、それぞれが側面２１Ａと側面２１Ｂとをつなぐとともに、対向する。
そして、光源２０の平面形状における中心、つまりｘ方向及びｙ方向の中央を、中心Ｏｖとする。
（駆動部５０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂ）
光源２０をより高速に駆動させたい場合は、ローサイド駆動するのがよい。ローサイド駆動とは、ＶＣＳＥＬなどの駆動対象に対して、電流経路の下流側にＭＯＳトランジスタ等の駆動素子を位置させた構成を言う。逆に、上流側に駆動素子を位置させた構成をハイサイド駆動と言う。
図５は、ローサイド駆動により光源２０を駆動する場合の等価回路の一例を示す図である。図５では、光源２０のＶＣＳＥＬと、駆動部５０と、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂと、電源８２とを示す。なお、電源８２は、図１に示した制御部８に設けられている。電源８２は、＋側を電源電位とし、－側を基準電位とする直流電圧を発生する。電源電位は、電源線８３に供給され、基準電位は、基準線８４に供給される。なお、基準電位は、接地電位（ＧＮＤと表記されることがある。図５では［Ｇ］と表記する。）であってよい。
光源２０は、前述したように複数のＶＣＳＥＬが並列接続されて構成されている。ＶＣＳＥＬのアノード電極２１８（図３参照。図５では［Ａ］と表記する。）が電源線８３に接続される。
また、光源２０は、前述したように、複数の発光区画２４に区画されており、制御部８は、発光区画２４毎にＶＣＳＥＬを駆動する。なお、図５では、１つの発光区画２４のみ３個のＶＣＳＥＬを図示しており、他のＶＣＳＥＬ及び発光区画の図示を省略している。
図５に示すように、各ＶＣＳＥＬと電源線８３との間にスイッチ素子ＳＷが設けられており、各スイッチ素子ＳＷは、制御部８からの指令により同時にオンオフされる。これにより、１つの発光区画２４に含まれるＶＣＳＥＬは同じタイミングで発光及び非発光が制御される。
駆動部５０は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ５１と、ＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする信号発生回路５２とを備える。ＭＯＳトランジスタ５１のドレイン（図５では［Ｄ］と表記する。）は、ＶＣＳＥＬのカソード電極２１４（図３参照。図５では［Ｋ］と表記する。）に接続される。ＭＯＳトランジスタ５１のソース（図５では［Ｓ］と表記する。）は、基準線８４に接続される。そして、ＭＯＳトランジスタ５１のゲートは、信号発生回路５２に接続される。つまり、ＶＣＳＥＬと駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１とは、電源線８３と基準線８４との間に直列接続されている。信号発生回路５２は、制御部８の制御により、ＭＯＳトランジスタ５１をオン状態にする「Ｈレベル」の信号と、ＭＯＳトランジスタ５１をオフ状態にする「Ｌレベル」の信号とを発生する。
キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、一方の端子が電源線８３に接続され、他方の端子が基準線８４に接続されている。ここでは、キャパシタ７０が複数ある場合には、複数のキャパシタ７０は、並列接続される。つまり、図５では、キャパシタ７０が２個のキャパシタ７０Ａ、７０Ｂであるとしている。なお、キャパシタ７０は、例えば電解コンデンサやセラミックコンデンサなどである。
次に、ローサイド駆動である光源２０の駆動方法を説明する。
まず、制御部８は、ＶＣＳＥＬを発光させたい発光区画２４のスイッチ素子ＳＷをオンし、ＶＣＳＥＬを発光させたくない発光区画２４のスイッチ素子ＳＷはオフしておく。
以下では、スイッチ素子ＳＷをオンにした発光区画２４に含まれるＶＣＳＥＬの駆動について説明する。
まず、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が「Ｌレベル」であるとする。この場合、ＭＯＳトランジスタ５１は、オフ状態である。つまり、ＭＯＳトランジスタ５１のソース（図５の［Ｓ］）－ドレイン（図５の［Ｄ］）間には電流が流れない。よって、ＭＯＳトランジスタ５１と直列接続されたＶＣＳＥＬにも、電流が流れない。つまり、ＶＣＳＥＬは非発光である。
このとき、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、電源８２に接続されていて、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂの電源線８３に接続された一方の端子が電源電位になり、基準線８４に接続された他方の端子が基準電位になる。よって、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、電源８２から電流が流れて（電荷が供給されて）充電される。
次に、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が「Ｈレベル」になると、ＭＯＳトランジスタ５１がオフ状態からオン状態に移行する。すると、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂと、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１及びＶＣＳＥＬとで閉ループが構成され、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂに蓄積されていた電荷が、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１とＶＣＳＥＬとに供給される。つまり、ＶＣＳＥＬに駆動電流が流れて、ＶＣＳＥＬが発光する。この閉ループが、光源２０を駆動する駆動回路である。
そして、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が再び「Ｌレベル」になると、ＭＯＳトランジスタ５１がオン状態からオフ状態に移行する。これにより、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂと、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１及びＶＣＳＥＬとの閉ループ（駆動回路）が開ループになり、ＶＣＳＥＬに駆動電流が流れなくなる。これにより、ＶＣＳＥＬは、発光を停止する。すると、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、電源８２から電荷が供給されて充電される。
以上説明したように、信号発生回路５２の出力する信号が「Ｈレベル」と「Ｌレベル」とに移行する毎に、ＭＯＳトランジスタ５１がオンオフを繰り返し、ＶＣＳＥＬが発光と非発光とを繰り返す。ＭＯＳトランジスタ５１のオンオフの繰り返しは、スイッチングと呼ばれることがある。
ところで、光源２０から出射された光が被計測物に直接入射して反射された光のみを３Ｄセンサ５で受光できれば被計測物までの距離を精度良く計測可能である。
しかしながら、実際には、３Ｄセンサ５は図示しないレンズを備え、このレンズによって多重反射した余計な光を本来受光すべきでない受光素子が受光してしまうというレンズフレアの問題がある。なお、以下では、被計測物に直接入射して反射された光を受光素子で直接受光する光を直接光と称する。また、直接光以外の余計な光を間接光と称する。
レンズフレアによって、直接光だけなく間接光も受光する受光素子においては、想定を超えた受光量となり、飽和してしまう場合がある。また、計測装置１と被計測物との間に例えばユーザの指等の障害物が存在する場合も、障害物で反射した余計な間接光によって想定を超えた受光量となる場合がある。
そこで、本実施形態では、光源２０から被計測物に対して発光された光の反射光を受光する３Ｄセンサ５に含まれる複数の受光素子ＰＤのうち、被計測物に直接入射して反射された光を直接受光した受光素子ＰＤが受光した直接光の受光量から、被計測物までの距離を測定する。具体的には、予め定めた閾値未満の受光量の受光素子ＰＤに対応するＶＣＳＥＬを発光させて被計測物までの距離を測定する。すなわち、予め定めた閾値以上の受光量の受光素子ＰＤに対応するＶＣＳＥＬを発光させない。なお、光源２０を発光させてから被計測物までの距離を測定する一連の処理をインテグレーションという場合がある。
本実施形態では、図６に示すように、３Ｄセンサ５を複数の受光区画２６に区画する。受光区画２６は、１つ以上の受光素子ＰＤを含む。図６の例では、１つの受光区画２６に１６個の受光素子ＰＤが含まれているが、受光素子ＰＤの数はこれに限られるものではない。なお、図６の例では、説明の便宜上、発光区画２４と同様に３Ｄセンサ５を４×３の受光区画２６１１～２６３４に区画しているが、発光区画２４と異なる数に区画してもよい。なお、受光区画を特に区別しない場合は、単に受光区画２６と称する
また、本実施形態では、発光区画２４毎に、発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを全て発光させた場合に、直接光を受光する受光素子ＰＤが属する受光区画２６が予め特定されているものとする。発光区画２４と受光区画２６との対応関係は区画対応テーブル１６Ｂとして予め記憶部１６に記憶されている（図２参照）。
区画対応テーブル１６Ｂは、例えば障害物等が存在しない状態で予め定めた被計測物に対して発光区画２４毎に個別に発光させ、各受光区画２６で受光した光の受光量から求める。
なお、発光区画２４と受光区画２６とは、１対１、多対１、１体多、及び多対多の何れに対応していてもよいが、本実施形態では、説明の便宜上、１対１に対応しているものとする。
次に、本実施形態に係る計測装置１の作用について説明する。図７は、本実施形態に係る計測装置１の制御部８で実行される計測処理の流れを表すフローチャートである。図７に示す計測処理は、ＣＰＵ１２Ａが記憶部１６に記憶された計測プログラム１６Ａを読み込むことにより実行される。
ステップＳ１００では、光源２０の全発光区画２４のＶＣＳＥＬが発光されるように、駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１をオン状態にすると共に、全てのスイッチ素子ＳＷをオン状態にする。これにより、全てのＶＣＳＥＬが発光する。
ステップＳ１０２では、全受光区画２６の受光素子で受光した光の受光量（電荷量）を３Ｄセンサ５から取得する。
ステップＳ１０４では、受光量が予め定めた閾値以上の受光素子が存在するか否かを判定する。閾値は、直接光以外の間接光も受光しており、受光量が飽和していると判定可能な値に設定される。そして、受光量が予め定めた閾値以上の受光素子が存在する場合はステップＳ１０６へ移行する。一方、受光量が予め定めた閾値以上の受光素子が存在しない場合はステップＳ１１０へ移行する。
ステップＳ１０６では、区画対応テーブル１６Ｂを参照し、受光量が閾値以上の受光素子が属する受光区画２６に対応する発光区画２４を特定する。そして、特定した発光区画２４以外の発光区画２４を第１の発光区画２４として、第１の発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを予め定めた回数発光させ、発光させた第１の発光区画２４に対応する受光区画２６に属する受光素子の受光量を３Ｄセンサ５から取得し、前述した位相差法により被計測物までの距離を測定する。すなわち、受光量が閾値未満の受光素子が属する受光区画２６に対応する第１の発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを発光させて被計測物までの距離を測定する。このように、間接光の影響が少ない受光区画２６に対応する第１の発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを発光させて被計測物までの距離を測定する。なお、第１の発光区画２４に対応する受光区画２６に属する受光素子の受光量のみ取得して被計測物までの距離を測定してもよい。
ステップＳ１０８では、第１の発光区画２４以外の第２の発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを発光させ、発光させた第２の発光区画２４に対応する受光区画２６に属する受光素子の受光量を３Ｄセンサ５から取得し、被計測物までの距離を測定する。このとき、ステップＳ１０６で第１の発光区画２４のＶＣＳＥＬを発光させた回数Ｎ１よりも少ない回数Ｎ２で第２の発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを発光させる。なお、回数Ｎ２は、受光素子で受光される光の受光量が閾値未満となる回数に設定される。これにより、受光素子で受光する光の受光量が閾値以上となるのが抑制される。
ステップＳ１１０では、受光量が閾値以上の受光素子はないので、ステップＳ１０２で取得した全受光素子の受光量から被計測物までの距離を測定する。
このように、本実施形態では、受光量が予め定めた閾値未満の受光素子が属する受光区画２６に対応する発光区画を第１発光区画２４とし、受光量が予め定めた閾値以上の受光素子が属する受光区画２６に対応する発光区画を第２の発光区画２４とする。そして、第２の発光区画２４については発光回数を減らして発光させる。
例えば図８に示すように、受光区画２６２２、２６２３、２６３１、２６３４に属する少なくとも一部の受光素子の受光量が閾値以上となっているとする。この場合、受光区画２６２２、２６２３、２６３１、２６３４に対応する発光区画２４２２、２４２３、２４３１、２４３４が第２の発光区画２４に設定され、それ以外の受光区画２６に対応する発光区画２４が第１の発光区画２４に設定される。
なお、図７の処理では、ステップＳ１０６の処理を実行してからステップＳ１０８の処理を実行しているが、ステップＳ１０６の処理とステップＳ１０８の処理を並行して実行しても良い。すなわち、第１の発光区画２４の発光と第２の発光区画２４の発光を並行して実行する。これにより、処理時間が短縮される。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
計測装置１の構成は第１実施形態と同一であるので説明を省略する。
光源２０からの光を被計測物に照射し、その反射光を受光して被計測物までの距離を測定する場合に生じる問題は、第１実施形態で説明したレンズフレアだけではない。例えば図９に示すように、光源２０から出射された光は、被計測物２８に直接入射して反射された直接光Ｌ１だけではない。例えば壁３２等の障害物等によって反射し、複数の経路をたどってマルチパス光Ｌ２として３Ｄセンサ５で受光されるというマルチパスの問題がある。
マルチパスによって、受光素子が直接光だけでなく本来受光すべきでない間接光も受光してしまうため、測定した距離の精度に影響が生じる場合がある。
そこで、本実施形態では、本来受光すべきでない間接光を受光した受光素子が属する受光区画２６に対応する第２の発光区画２４は発光させず、第２の発光区画２４以外の第１の発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを発光させて被計測物までの距離を測定する。これにより、図１０に示すように、マルチパス光Ｌ２の影響を抑制した状態で被計測物２８までの距離が測定される。
以下、本実施形態の作用について説明する。図１１は、本実施形態に係る計測装置１の制御部８で実行される計測処理の流れを表すフローチャートである。
ステップＳ２００では、未発光の１つの発光区画２４を発光させる。すなわち、未発光の１つの発光区画２４のＶＣＳＥＬが発光されるように、駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１をオン状態にすると共に、未発光の１つの発光区画２４のスイッチ素子ＳＷをオン状態にする。これにより、１つの発光区画２４のＶＣＳＥＬが発光し、その他の発光区画２４のＶＣＳＥＬは発光しない。
ステップＳ２０２では、全受光区画２６に属する受光素子の受光量を３Ｄセンサ５から取得する。
ステップＳ２０４では、区画対応テーブル１６Ｂを参照してステップＳ２００で発光させた発光区画２４に対応する第１の受光区画２６を特定する。そして、ステップＳ２０２で取得した全受光区画２６に属する受光素子の受光量に基づいて、第１の受光区画２６以外の第２の受光区画２６で受光したか否かを判定する。
そして、第２の受光区画２６で受光している場合はステップＳ２０６へ移行し、第２の受光区画２６で受光していない場合はステップＳ２０８へ移行する。
ステップＳ２０６では、ステップＳ２００で発光させた発光区画２４を第２の発光区画２４に設定する。
一方、ステップＳ２０８では、ステップＳ２００で発光させた発光区画２４を第１の発光区画２４に設定する。
ステップＳ２１０では、全ての発光区画２４で発光させたか否かを判定し、全ての発光区画２４で発光させた場合はステップＳ２１２へ移行する。一方、未発光の発光区画２４が存在する場合はステップＳ２００へ移行し、未発光の発光区画２４を発光させて上記と同様の処理を行う。
ステップＳ２１２では、ステップＳ２０８で設定された第１の発光区画２４のみを予め定めた回数発光させ、３Ｄセンサ５から各受光素子の受光量を取得し、前述した位相差法により被計測物までの距離を測定する。
このように、本実施形態では、発光させた発光区画２４に対応する第１の受光区画２６以外の第２の受光区画２６に属する受光素子で受光した場合は、第２の受光区画２６に対応する第２の発光区画２４以外の第１の発光区画２４を発光させて、被計測物までの距離を測定する。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
計測装置１の構成は第１実施形態と同一であるので説明を省略する。
以下、本実施形態の作用について説明する。図１２は、本実施形態に係る計測装置１の制御部８で実行される計測処理の流れを表すフローチャートである。
ステップＳ３００では、図７のステップＳ１００と同様に、光源２０の全発光区画２４のＶＣＳＥＬが発光されるように、駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１をオン状態にすると共に、スイッチ素子ＳＷを全てオン状態にする。これにより、全てのＶＣＳＥＬが発光する。
ステップＳ３０２では、図７のステップＳ１０２と同様に、全受光区画２６の受光素子で受光した光の受光量（電荷量）を３Ｄセンサ５から取得し、取得した受光量から被計測物までの距離を測定する。
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０２で測定した距離が連続して変化する受光区画２６が存在するか否か判定する。そして、距離が連続して変化する受光区画２６が存在する場合はステップＳ３０６へ移行し、距離が連続して変化する受光区画２６が存在しない場合はステップＳ３０８へ移行する。
ステップＳ３０６では、距離が連続して変化する受光区画２６に対応する発光区画２４を第２の発光区画２４に設定し、その他の発光区画を第１の発光区画２４に設定する。
ステップＳ３０８では、全ての発光区画２４を第１の発光区画２４に設定する。
ステップＳ３１０では、第１の発光区画２４を発光させて全受光区画２６の受光素子で受光した光の受光量を３Ｄセンサ５から取得し、被計測物までの距離を測定する。
これにより、距離が連続して変化する壁等に光を照射する発光区画２４を発光させないため、マルチパスの影響が回避される。
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
計測装置１の構成は第１実施形態と同一であるので説明を省略する。
以下、本実施形態の作用について説明する。図１３は、本実施形態に係る計測装置１の制御部８で実行される計測処理の流れを表すフローチャートである。
ステップＳ４００では、図１１のステップＳ２００と同様に、未発光の発光区画２４を発光させる。
ステップＳ４０２では、図１１のステップＳ２０２と同様に、全受光区画２６に属する受光素子の受光量を３Ｄセンサ５から取得し、取得した受光量を記憶部１６に記憶する。
ステップＳ４０４では、全ての発光区画２４で発光させたか否かを判定し、全ての発光区画２４で発光させた場合はステップＳ４０６へ移行する。一方、未発光の発光区画２４が存在する場合はステップＳ４００へ移行し、未発光の発光区画２４を発光させて上記と同様の処理を行う。これにより、発光区画２４と、その発光区画２４を発光させた場合における各受光区画２６の受光量との対応関係を表す受光量マップが得られる。
ステップＳ４０６では、受光量マップに基づいて、発光区画２４の発光順序を設定する。具体的には、光の相互干渉が生じない発光区画２４毎に発光するように発光順序を設定する。ここで、光の相互干渉とは、複数の発光区画２４を同時に発光させた場合に、対応する第１の受光区画２６以外の第２の受光区画２６でも受光してしまい、測定の精度に悪影響が生じる状況をいう。
例えば図８に示すように、受光量マップが、受光区画２６２２に対応する発光区画２４２２を発光させた場合に、受光区画２６２２の周辺の受光区画２６１１、２６１２、２６２２でも受光したことを表す受光量マップであったものとする。また、受光量マップが、受光区画２６２３に対応する発光区画２４２３を発光させた場合に、受光区画２６２３の周辺の受光区画２６１３、２６２４、２６３３でも受光したことを表す受光量マップであったものとする。また、受光量マップが、受光区画２６３１に対応する発光区画２４３１を発光させた場合に、受光区画２６３１の周辺の受光区画２６２１、２６２２、２６３２でも受光したことを表す受光量マップであったものとする。また、受光量マップが、受光区画２６３４に対応する発光区画２４３４を発光させた場合に、受光区画２６３４の周辺の受光区画２６２３、２６２４、２６３３でも受光したことを表す受光量マップであったものとする。
この場合、受光区画２６１１、２６１２、２６１３、２６１４、２６２１、２６２４、２６３２、２６３３に対応する発光区画２４１１、２４１２、２４１３、２４１４、２４２１、２４２４、２４３２、２４３３を同時に発光させても、相互干渉は生じない。同様に、受光区画２６２２、２６２３に対応する発光区画２４２２、２４２３を同時に発光させても、相互干渉は生じない。また、受光区画２６３１、２６３４に対応する発光区画２４３１、２４３４を同時に発光させても、相互干渉は生じない。
従って、図８の例では、１回目に発光区画２４１１、２４１２、２４１３、２４１４、２４２１、２４２４、２４３２、２４３３を同時に発光させ、２回目に発光区画２４２２、２４２３を同時に発光させ、３回目に発光区画２４３１、２４３４を同時に発光させるように発光順序を設定する。なお、発光回数が最小となるように発光順序を設定することが好ましい。
ステップＳ４０８では、ステップＳ４０６で設定した発光順序で発光区画２４を発光し、被計測物までの距離を測定する。
このように、受光量マップから、光の相互干渉が生じない組み合わせの発光区画２４の組毎に発光させる。
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
計測装置１の構成は第１実施形態と同一であるので説明を省略する。
以下、本実施形態の作用について説明する。図１４は、本実施形態に係る計測装置１の制御部８で実行される計測処理の流れを表すフローチャートである。
ステップＳ５００では、図１１のステップＳ２００と同様に、未発光の１つの発光区画２４のみを予め定めた回数発光させる。
ステップＳ５０２では、区画対応テーブル１６Ｂを参照してステップＳ５００で発光させた発光区画２４に対応する受光区画２６を特定し、特定した受光区画２６に属する受光素子の受光量を３Ｄセンサ５から取得する。
ステップＳ５０４では、ステップＳ５０４で取得した各受光素子の受光量に基づき、前述した位相差法により、ステップＳ５００で発光させた発光区画２４に対応する受光区画２６における被計測物までの距離を測定する。
ステップＳ５０６では、全ての発光区画２４で発光させたか否かを判定し、全ての発光区画２４で発光させた場合は本ルーチンを終了する。一方、未発光の発光区画２４が存在する場合はステップＳ５００へ移行し、未発光の発光区画２４を発光させて上記と同様の処理を行う。
このように、本実施形態では、１つずつ発光区画２４を発光させ、発光させた発光区画２４に対応する受光区画２６における被計測物までの距離を測定する処理を個別に行う。
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
計測装置１の構成は第１実施形態と同一であるので説明を省略する。
以下、本実施形態の作用について説明する。図１５は、本実施形態に係る計測装置１の制御部８で実行される計測処理の流れを表すフローチャートである。
ステップＳ６００では、図１１のステップＳ２００と同様に、未発光の発光区画２４を発光させる。
ステップＳ６０２では、図１１のステップＳ２０２と同様に、全受光区画２６に属する受光素子の受光量を３Ｄセンサ５から取得する。
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０２で取得した全受光区画２６に属する受光素子の受光量に基づいて、ステップＳ６００で発光させた第１の発光区画２４に対応する第１の受光区画２６以外の第２の受光区画２６で受光したか否かを判定する。
そして、第２の受光区画２６で受光している場合はステップＳ６０６へ移行し、第２の受光区画２６で受光していない場合はステップＳ６０８へ移行する。
ステップＳ６０６では、第２の受光区画２６の受光素子で受光した光の受光量を補正量として記憶部１６に記憶する。
ステップＳ６０８では、全ての発光区画２４で発光させたか否かを判定し、全ての発光区画２４で発光させた場合はステップＳ６１０へ移行する。一方、未発光の発光区画２４が存在する場合はステップＳ６００へ移行し、未発光の発光区画２４を発光させて上記と同様の処理を行う。
ステップＳ６１０では、全ての発光区画２４に属するＶＣＳＥＬを発光させる。
ステップＳ６１２では、３Ｄセンサ５から全受光区画２６の受光素子の受光量を取得する。
ステップＳ６１４では、全受光区画２６の受光素子のうち、ステップＳ６０６で記憶部１６に補正量が記憶されている受光素子については、受光量から補正量を減算することにより受光量を補正する。そして、補正後の受光量を用いて被計測物までの距離を測定する。これにより、間接光の影響が回避される。
以上、実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
また、上記実施の形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の組み合わせにより種々の発明が抽出される。実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
例えば、上記各実施形態では被計測物までの距離を測定することにより被計測物の三次元形状を特定する場合について説明したが、例えば予め定めた距離以内に被計測物が存在するか否かを検出するだけでもよい。
また、図７、１１～１５の処理を実行する制御部８を専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）で構成し、光学装置３に組み込んだ構成としてもよい。この場合、光学装置３単体で被計測物までの距離が測定される。
なお、本実施形態では、計測プログラム１６Ａが記憶部１６にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る計測プログラム１６Ａを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本実施形態に係る計測プログラム１６Ａを、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ及びＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態、若しくはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る計測プログラム１６Ａを、通信部１４に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。
上記実施形態において、プロセッサとは広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、等）や、専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。
また上記実施形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は上記各実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
１ 計測装置
３ 光学装置
４ 発光装置
５ ３Ｄセンサ
６ 抵抗素子
７ キャパシタ
８ 制御部
１６Ａ 計測プログラム
１６Ｂ 区画対応テーブル
２０ 光源
２４ 発光区画
２６ 受光区画
２８ 被計測物
８１ 三次元形状特定部

Claims (16)

  1. 複数の発光素子を備えた発光素子アレイと、
    前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、
    複数の前記発光素子アレイを選択的に駆動する駆動部と、
    前記検出対象物から前記受光素子に直接反射された直接光以外の光を受光した受光素子がある場合、その受光素子に直接光以外の光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて受光素子が受光した光の受光量から、前記検出対象物を検出する検出部と、
    を備えた検出装置。
  2. 前記検出部は、
    全ての前記発光素子を発光させ、
    全ての前記受光素子で受光した光の受光量のうち予め定めた閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する
    請求項１記載の検出装置。
  3. 前記検出部は、
    前記閾値以上の受光量の受光素子に対応する前記発光素子を、前記閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子の発光回数よりも少ない発光回数で発光させて前記検出対象物を検出する
    請求項２記載の検出装置。
  4. 前記検出部は、
    前記閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子の発光と、前記閾値以上の受光量の受光素子に対応する前記発光素子の発光と、を並行して実行する
    請求項３記載の検出装置。
  5. 前記検出部は、
    前記複数の発光素子を個別に発光させ、
    発光させた第１の発光素子に対応する第１の受光素子以外の第２の受光素子で受光した場合に、
    前記第２の受光素子に対応する第２の発光素子を発光させずに、前記第１の受光素子に対応する第１の発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する
    請求項１記載の検出装置。
  6. 前記検出部は、
    全ての前記発光素子を発光させ、
    全ての前記受光素子で受光した光の受光量から前記検出対象物までの距離を測定し、
    前記距離が連続的に変化する領域の受光素子に光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する
    請求項１記載の検出装置。
  7. 前記検出部は、
    前記複数の発光素子を個別に発光させ、
    前記複数の受光素子で受光した受光量の受光量マップから設定した前記複数の発光素子の発光順序に従って発光させて前記検出対象物を検出する
    請求項１記載の検出装置。
  8. 前記検出部は、
    前記受光量マップから、光の相互干渉が生じない組み合わせの前記発光素子の組毎に発光させる
    請求項７記載の検出装置。
  9. 前記検出部は、
    前記複数の発光素子を個別に発光させ、
    発光させた発光素子に対応する受光素子が受光した光の受光量から前記検出対象物を個別に検出する
    請求項１記載の検出装置。
  10. 前記検出部は、
    前記複数の発光素子を個別に発光させ、
    発光させた発光素子に対応する受光素子以外の受光素子で受光した受光量を補正量として受光量を算出する
    請求項１記載の検出装置。
  11. 前記発光素子アレイは、少なくとも２以上の発光素子を含む複数の発光区画毎に発光可能であり、
    前記検出部は、前記複数の発光区画毎に発光を制御する
    請求項１～１０の何れか１項に記載の検出装置。
  12. 前記検出部は、タイムオブフライトにより前記検出対象物までの距離を検出する
    請求項１～１１の何れか１項に記載の検出装置。
  13. 複数の発光素子を備えた発光素子アレイと、
    前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、
    複数の前記発光素子アレイを選択的に駆動する駆動部と、
    前記発光素子を発光させ、前記受光素子で受光した光の受光量のうち予め定めた閾値未満の受光量の受光素子に対応する前記発光素子を発光させて前記検出対象物を検出する検出部と、
    備えた検出装置。
  14. プロセッサを備え、
    前記プロセッサは、
    発光素子アレイに含まれる複数の発光素子の発光を制御し、
    前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する受光素子アレイに含まれる複数の受光素子のうち、前記検出対象物から前記受光素子に直接反射された直接光以外の光を受光した受光素子がある場合、その受光素子に直接光以外の光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて受光素子が受光した光の受光量から、前記検出対象物を検出する
    検出装置。
  15. コンピュータに、
    発光素子アレイに含まれる複数の発光素子の発光を制御し、
    前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する受光素子アレイに含まれる複数の受光素子のうち、前記検出対象物から前記受光素子に直接反射された直接光以外の光を受光した受光素子がある場合、その受光素子に直接光以外の光を照射した発光素子以外の発光素子を発光させて受光素子が受光した光の受光量から、前記検出対象物を検出する
    処理を実行させるための検出プログラム。
  16. 複数の発光素子を備えた発光素子アレイと、
    複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、
    請求項１～１３の何れか１項に記載の検出部と、
    を備えた光学装置。
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