JP2023094360A - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents

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JP2023094360A
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laser diode
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浩 吉川
Hiroshi Yoshikawa
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Abstract

To measure a distance to an object using laser diode light having different wavelengths without any mutual interferences.SOLUTION: An imaging apparatus includes: a first light source that radiates first irradiation light, which is light having a first wavelength; a second light source that radiates second irradiation light, which is light having a second wavelength different from the first wavelength; a first detector that detects first reflected light, which is light reflected by irradiating an object with the first irradiation light; and a second detector that detects second reflected light, which is light reflected by irradiating the object with the second irradiation light. A first period in which the first light source radiates the first irradiation light and the first detector detects the first reflected light does not overlap with a second period in which the second light source radiates the second irradiation light and the second detector detects the second reflected light.SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。 The present invention relates to an imaging device and an imaging method.

従来、所定の波長を有するレーザーダイオード光を対象物に照射し、対象物により反射した光を受光し、受光した光を解析することにより対象物までの距離を測距する技術があった(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, there has been a technique of irradiating an object with laser diode light having a predetermined wavelength, receiving the light reflected by the object, and measuring the distance to the object by analyzing the received light (for example, , see Patent Document 1).

特開2021-18079号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-18079

しかしながら、レーザーダイオード光のうち測距に用いられる特定の波長は、地表に届く太陽光スペクトルにより減衰する場合がある。また、当該特定の波長でない他の波長を用いることにより、太陽光スペクトルによる減衰を回避することができるが、太陽スペクトルの影響を受けない屋内では、透過率やイメージセンサの分光感度が落ちるといった問題があった。
すなわち、従来技術によれば、レーザーダイオード光のうち測距に用いられる好適な波長は、屋内と屋外とにおいて異なるため、測定環境が変われば精度よく対象物までの距離を測距することができない等の問題があった。
このような課題を解決するため、異なる波長のレーザーダイオード光を用いて、精度よく対象物までの距離を測距することが考えられる。しかしながら、異なる波長のレーザーダイオード光は、互いに干渉してしまうといった問題があった。
However, certain wavelengths of laser diode light used for ranging may be attenuated by the solar spectrum reaching the earth's surface. Also, by using a wavelength other than the specific wavelength, it is possible to avoid attenuation due to the solar spectrum, but indoors where the solar spectrum is not affected, the transmittance and the spectral sensitivity of the image sensor are reduced. was there.
That is, according to the prior art, the suitable wavelength of the laser diode light used for distance measurement differs between indoors and outdoors, so if the measurement environment changes, the distance to the object cannot be accurately measured. There were problems such as
In order to solve such problems, it is conceivable to measure the distance to an object with high precision using laser diode lights of different wavelengths. However, there is a problem that laser diode lights with different wavelengths interfere with each other.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、互いに干渉することなく、異なる波長のレーザーダイオード光を用いて対象物までの距離を測距可能な技術の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and aims to provide a technology capable of measuring the distance to an object using laser diode lights of different wavelengths without mutual interference. .

本発明の一態様に係る撮像装置は、第1波長を有する光である第1照射光を照射する第1光源と、前記第1波長とは異なる第2波長を有する光である第2照射光を照射する第2光源と、前記第1照射光が対象物に照射され、反射した光である第1反射光を検出する第1検出部と、前記第2照射光が前記対象物に照射され、反射した光である第2反射光を検出する第2検出部とを備え、前記第1光源が前記第1照射光を照射し、前記第1検出部が前記第1反射光を検出する第1期間と、前記第2光源が前記第2照射光を照射し、前記第2検出部が前記第2反射光を検出する第2期間とは重複しない。 An imaging device according to an aspect of the present invention includes a first light source that emits first irradiation light that is light having a first wavelength, and second irradiation light that is light having a second wavelength different from the first wavelength. a second light source that irradiates an object with the first irradiation light, a first detection unit that detects the first reflected light that is the reflected light, and the second irradiation light that is applied to the object and a second detector that detects the second reflected light that is the reflected light, the first light source irradiating the first irradiation light, and the first detector that detects the first reflected light. The first period does not overlap with the second period during which the second light source emits the second irradiation light and the second detection unit detects the second reflected light.

また、本発明の一態様に係る撮像装置において、前記第1期間と前記第2期間は、所定の周期で交互に到来する期間である。 Further, in the imaging device according to the aspect of the present invention, the first period and the second period are periods that alternate in a predetermined cycle.

また、本発明の一態様に係る撮像装置において、前記第1期間は、第1周期内の期間であり、前記第2期間は、前記第1周期とは位相が異なる第2周期内の期間である。 Further, in the imaging device according to an aspect of the present invention, the first period is a period within a first period, and the second period is a period within a second period whose phase is different from that of the first period. be.

また、本発明の一態様に係る撮像装置において、前記第1周期と前記第2周期の位相差は、半周期である。 Further, in the imaging device according to an aspect of the present invention, the phase difference between the first cycle and the second cycle is half a cycle.

また、本発明の一態様に係る撮像方法は、第1波長を有する光である第1照射光を照射する第1照射工程と、前記第1波長とは異なる第2波長を有する光である第2照射光を照射する第2照射工程と、前記第1照射光が対象物に照射され、反射した光である第1反射光を第1検出部により検出する第1検出工程と、前記第2照射光が前記対象物に照射され、反射した光である第2反射光を第2検出部により検出する第2検出工程とを有し、前記第1照射工程により前記第1照射光を照射し、前記第1検出工程により前記第1反射光を検出する第1期間と、前記第2照射工程により前記第2照射光を照射し、前記第2検出工程により前記第2反射光を検出する第2期間とは重複しない。 Further, an imaging method according to an aspect of the present invention includes a first irradiation step of irradiating first irradiation light that is light having a first wavelength; 2 a second irradiation step of irradiating irradiation light; a first detection step of detecting, by a first detection unit, first reflected light that is reflected light after the first irradiation light is irradiated onto an object; a second detection step of detecting, by a second detection unit, second reflected light, which is the reflected light of the object irradiated with the irradiation light, wherein the first irradiation step irradiates the first irradiation light; , a first period in which the first reflected light is detected by the first detection step; and a second period in which the second irradiation light is emitted by the second irradiation step and the second reflected light is detected by the second detection step. The two periods do not overlap.

本発明によれば、互いに干渉することなく、異なる波長のレーザーダイオード光を用いて対象物までの距離を測距することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the distance to an object can be measured using the laser diode light of a different wavelength, without mutually interfering.

実施形態1に係る撮像装置の概略について説明するための図である。1 is a diagram for explaining an outline of an imaging device according to Embodiment 1; FIG. 実施形態1に係る撮像装置の断面の一例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of a cross section of an imaging device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1の変形例1に係る撮像装置の断面の一例を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing an example of a cross section of an imaging device according to Modification 1 of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の変形例2に係る撮像装置の断面の一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a cross section of an imaging device according to Modification 2 of Embodiment 1; 実施形態1の変形例3に係る撮像装置について説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining an imaging device according to Modification 3 of Embodiment 1; 実施形態1の変形例4に係る撮像装置について説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining an imaging device according to Modification 4 of Embodiment 1; 実施形態1に係る撮像装置において、RGBセンサとToFセンサの画素数及び画角が同一である場合の効果について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an effect when the number of pixels and the angle of view of the RGB sensor and the ToF sensor are the same in the imaging device according to the first embodiment; 実施形態1に係る撮像装置において、RGBセンサとToFセンサの画素数及び画角合わせパラメータが既知である場合の効果について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an effect when the number of pixels of the RGB sensor and the ToF sensor and the angle-of-view matching parameter are known in the imaging device according to the first embodiment; 実施形態1に係る撮像装置において、歪曲補正値の共有化について説明するための図である。4 is a diagram for explaining sharing of distortion correction values in the imaging apparatus according to the first embodiment; FIG. 実施形態1に係る撮像装置において、周辺光量落ち補正データの共有化について説明するための図である。4 is a diagram for explaining sharing of peripheral light falloff correction data in the imaging apparatus according to the first embodiment; FIG. 実施形態1に係る撮像装置において、色収差補正データの共有化について説明するための図である。4 is a diagram for explaining sharing of chromatic aberration correction data in the imaging apparatus according to the first embodiment; FIG. 実施形態2に係る異なる2つの波長の近赤外光の干渉について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining interference of near-infrared light of two different wavelengths according to Embodiment 2; 実施形態2に係るレーザー光の照射と露光の動作期間の一例を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart showing an example of operation periods of laser light irradiation and exposure according to Embodiment 2. FIG. 実施形態3において撮像装置が解決しようとする課題について説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a problem to be solved by the imaging device in Embodiment 3; 実施形態3に係る屋内における測距の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of indoor distance measurement according to Embodiment 3; 実施形態3に係る屋外における測距の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of outdoor distance measurement according to Embodiment 3; 実施形態3に係る光源の配置の一例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of light sources according to Embodiment 3; 実施形態3の変形例に係る光源の配置の一例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of arrangement of light sources according to a modification of Embodiment 3;

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
また、本願でいう「XXに基づいて」とは、「少なくともXXに基づく」ことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「XXに基づいて」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「XX」は、任意の要素(例えば、任意の情報)である。
また、以下の説明において、撮像装置10の姿勢を、x軸、y軸及びz軸の三次元直交座標系によって示す場合がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are merely examples, and embodiments to which the present invention is applied are not limited to the following embodiments.
In addition, "based on XX" in the present application means "based on at least XX", and includes cases based on other elements in addition to XX. Moreover, "based on XX" is not limited to the case of using XX directly, but also includes the case of being based on what has been calculated or processed with respect to XX. "XX" is an arbitrary element (for example, arbitrary information).
Also, in the following description, the attitude of the imaging device 10 may be indicated by a three-dimensional orthogonal coordinate system of x-, y-, and z-axes.

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る撮像装置の概略について説明するための図である。同図を参照しながら、撮像装置10の概略について説明する。
撮像装置10は、三次元空間上に存在する対象物Tまでの距離L1を計測する。撮像装置10は、太陽光スペクトルによる影響を受ける屋外において対象物Tまでの距離L1を計測してもよく、太陽光スペクトルによる影響を受けない屋内において対象物Tまでの距離L1を計測してもよい。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of an imaging device according to Embodiment 1. FIG. An outline of the imaging device 10 will be described with reference to the figure.
The imaging device 10 measures a distance L1 to an object T existing in a three-dimensional space. The imaging device 10 may measure the distance L1 to the object T outdoors affected by the sunlight spectrum, or measure the distance L1 to the object T indoors not affected by the sunlight spectrum. good.

撮像装置10は、レンズ110と、レーザーダイオード120と、不図示のセンサとを備える。レンズ110は、例えば、対物レンズであってもよい。レーザーダイオード120は、所定の波長を有する照射光を対象物Tに照射する光源である。レーザーダイオード120により照射された照射光は、対象物Tにより反射し、レンズ110に入射する。センサは、レンズ110を介して、対象物Tにより反射した反射光を受光する。撮像装置10は、受光した反射光を解析することにより、撮像装置10から対象物Tまでの距離を測距する。 The imaging device 10 includes a lens 110, a laser diode 120, and a sensor (not shown). Lens 110 may be, for example, an objective lens. The laser diode 120 is a light source that irradiates the object T with irradiation light having a predetermined wavelength. The irradiation light emitted by the laser diode 120 is reflected by the object T and enters the lens 110 . The sensor receives reflected light reflected by the object T via the lens 110 . The imaging device 10 measures the distance from the imaging device 10 to the object T by analyzing the received reflected light.

撮像装置10は、複数のレーザーダイオード120を備えていてもよい。また、撮像装置10が備える複数のレーザーダイオード120により照射される照射光は、それぞれ異なる波長を有していてもよい。撮像装置10が、異なる波長を有する照射光を照射する複数のレーザーダイオード120を備える場合、第1波長を有する第1照射光BM1-1を照射するレーザーダイオード120を第1レーザーダイオード121と記載し、第2波長を有する第2照射光BM2-1を照射するレーザーダイオード120を第2レーザーダイオード122と記載する。第1照射光BM1-1が対象物Tにより反射した反射光を第1反射光BM1-2と、第2照射光BM2-1が対象物Tにより反射した反射光を第2反射光BM2-2と記載する。 The imaging device 10 may include multiple laser diodes 120 . Also, the irradiation lights emitted by the plurality of laser diodes 120 included in the imaging device 10 may have different wavelengths. When the imaging device 10 includes a plurality of laser diodes 120 that emit irradiation light having different wavelengths, the laser diode 120 that emits the first irradiation light BM1-1 having the first wavelength is referred to as a first laser diode 121. , the laser diode 120 emitting the second irradiation light BM2-1 having the second wavelength is referred to as a second laser diode 122. As shown in FIG. The reflected light of the first irradiation light BM1-1 reflected by the object T is referred to as the first reflected light BM1-2, and the reflected light of the second irradiation light BM2-1 reflected by the target T is referred to as the second reflected light BM2-2. and described.

なお、撮像装置10は、同一の波長を有する照射光を照射する複数のレーザーダイオード120を備えていてもよい。すなわち、撮像装置10は、複数の第1レーザーダイオード121と、複数の第2レーザーダイオード122とを備えていてもよい。複数のレーザーダイオード120は、レンズ110が反射光を受光する光軸を中心とした円周上に備えられていてもよい。また、撮像装置10は、複数のレーザーダイオード120により照射される照射光の波長の種類に応じた数のセンサを備えていてもよい。 Note that the imaging device 10 may include a plurality of laser diodes 120 that emit irradiation light having the same wavelength. That is, the imaging device 10 may include multiple first laser diodes 121 and multiple second laser diodes 122 . A plurality of laser diodes 120 may be provided on a circumference around the optical axis on which the lens 110 receives the reflected light. Further, the imaging device 10 may include the number of sensors corresponding to the types of wavelengths of light emitted from the plurality of laser diodes 120 .

また、撮像装置10は、不図示のイメージセンサを備えていてもよい。撮像装置10がイメージセンサを備える場合、画角αで対象物Tを撮像する。具体的には、イメージセンサが有する複数の画素は、レンズ110により結像された可視光を受光し、受光した情報に基づき、画像情報を形成する。 Also, the imaging device 10 may include an image sensor (not shown). When the imaging device 10 includes an image sensor, the object T is imaged at the angle of view α. Specifically, a plurality of pixels of the image sensor receive visible light imaged by the lens 110 and form image information based on the received information.

図2は、実施形態1に係る撮像装置の断面の一例を示す模式図である。同図を参照しながら、撮像装置10の構成の一例について説明する。
撮像装置10は、レンズ110と、レーザーダイオード120と、画像撮像部140と、測距部150とを備える。画像撮像部140は可視光を用いた画像を撮像し、測距部150は赤外光を用いた測距を行う。すなわち、撮像装置10は、物体の三次元形状を計測するToF(Time Of Flight)カメラであってもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cross section of the imaging device according to the first embodiment. An example of the configuration of the imaging device 10 will be described with reference to the figure.
The imaging device 10 includes a lens 110 , a laser diode 120 , an image capturing section 140 and a distance measuring section 150 . The image capturing unit 140 captures an image using visible light, and the distance measurement unit 150 performs distance measurement using infrared light. That is, the imaging device 10 may be a ToF (Time Of Flight) camera that measures the three-dimensional shape of an object.

ここで、太陽光は地表に到達するまでに地球の大気で吸収されて減衰することが知られている。特に、大気中に存在する水蒸気分子による吸収は、波長特性に大きな影響を及ぼす。具体的には、850[nm(ナノメートル)]、940[nm]、1110[nm]等の波長において、水蒸気分子による吸収に基づく波長の減衰が顕著である。また、730[nm]においては、酸素分子による吸収に基づく波長の減衰が顕著である。 Here, it is known that sunlight is absorbed and attenuated by the earth's atmosphere before reaching the earth's surface. In particular, absorption by water vapor molecules present in the atmosphere has a great effect on wavelength characteristics. Specifically, at wavelengths such as 850 [nm (nanometers)], 940 [nm], and 1110 [nm], attenuation of wavelengths due to absorption by water vapor molecules is remarkable. Also, at 730 [nm], wavelength attenuation due to absorption by oxygen molecules is remarkable.

赤外線を用いた測距技術としては、太陽光の減衰、レンズ透過率、イメージセンサ分光感度の3要素が特に重要である。本実施形態においては、近赤外光を照射するレーザーダイオードであって、これらのバランスが取れた、850[nm]及び940[nm]波長帯のレーザーダイオード光を用いる場合の一例について説明する。850[nm]波長帯のレーザーダイオード光は屋内における測距において用いられ、940[nm]波長帯のレーザーダイオード光は屋外における測距において用いられる。 Three factors, ie, sunlight attenuation, lens transmittance, and image sensor spectral sensitivity, are particularly important for distance measurement technology using infrared rays. In the present embodiment, a laser diode that irradiates near-infrared light will be described as an example of using laser diode light in a well-balanced 850 [nm] and 940 [nm] wavelength band. Laser diode light in the 850 [nm] wavelength band is used for indoor distance measurement, and laser diode light in the 940 [nm] wavelength band is used for outdoor distance measurement.

撮像装置10は、940[nm]波長帯のレーザーダイオード光を照射する光源として第1レーザーダイオード121を備える。また、撮像装置10は、850[nm]波長帯のレーザーダイオード光を照射する光源として第2レーザーダイオード122を備える。 The imaging device 10 includes a first laser diode 121 as a light source that emits laser diode light in the 940 [nm] wavelength band. The imaging device 10 also includes a second laser diode 122 as a light source that emits laser diode light in the 850 [nm] wavelength band.

940[nm]を第1波長とも記載する。また、940[nm]の波長を有する照射光を、第1照射光とも記載する。換言すれば、第1レーザーダイオード121とは、第1波長を有する光である第1照射光を照射する第1光源である。 940 [nm] is also described as the first wavelength. Further, the irradiation light having a wavelength of 940 [nm] is also referred to as first irradiation light. In other words, the first laser diode 121 is a first light source that emits first irradiation light, which is light having a first wavelength.

850[nm]を第2波長とも記載する。また、850[nm]の波長を有する照射光を、第2照射光とも記載する。換言すれば、第2レーザーダイオード122とは、第2波長を有する光である第2照射光を照射する第2光源である。第1波長と第2波長とは異なる波長である。また、第1波長の波長帯は第2波長の波長帯に比べて太陽光の減衰が顕著であることが望ましい。 850 [nm] is also described as a second wavelength. Also, the irradiation light having a wavelength of 850 [nm] is also referred to as the second irradiation light. In other words, the second laser diode 122 is a second light source that emits second irradiation light, which is light having a second wavelength. The first wavelength and the second wavelength are different wavelengths. In addition, it is desirable that the wavelength band of the first wavelength is significantly attenuated by sunlight as compared to the wavelength band of the second wavelength.

画像撮像部140は、レンズ110に入射した光のうち可視光を用いて画像を撮像する。画像撮像部140は、可視光反射ダイクロイック膜141と、赤外カットフィルタ142と、センサ143と、反射面145とを備える。 The image capturing unit 140 captures an image using visible light out of the light incident on the lens 110 . The image capturing unit 140 includes a visible light reflecting dichroic film 141 , an infrared cut filter 142 , a sensor 143 and a reflecting surface 145 .

可視光反射ダイクロイック膜141は、可視光を反射し、近赤外域以上の波長光(すなわち、赤外光)を透過する。
レンズ110に入射した光Lは、可視光反射ダイクロイック膜141により、可視光VLを反射し、赤外光ILを透過させる。レンズ110の光軸を光軸OAと記載する。可視光反射ダイクロイック膜141により反射した可視光VLは、反射面145に反射し、赤外カットフィルタ142を介し、センサ143に入射する。
The visible-light reflecting dichroic film 141 reflects visible light and transmits light of wavelengths in the near-infrared region or higher (that is, infrared light).
Of the light L incident on the lens 110, the visible light VL is reflected by the visible light reflecting dichroic film 141, and the infrared light IL is transmitted. An optical axis of the lens 110 is described as an optical axis OA. The visible light VL reflected by the visible light reflecting dichroic film 141 is reflected by the reflecting surface 145 and enters the sensor 143 via the infrared cut filter 142 .

可視光VLと、赤外光(すなわち、第1反射光及び第2反射光)とは、レンズ110と可視光反射ダイクロイック膜141との間で、略同一の光軸を通る。略同一の範囲とは、例えば共通のレンズにより、光路が形成される範囲であってもよい。 Visible light VL and infrared light (that is, first reflected light and second reflected light) pass through substantially the same optical axis between lens 110 and visible light reflecting dichroic film 141 . The substantially identical range may be, for example, a range in which an optical path is formed by a common lens.

赤外カットフィルタ142は、可視光VLのうち、赤外光を遮断する。
センサ143は、赤外カットフィルタ142を介して入射した可視光VLを検出する。センサ143は、複数の画素144を備える。センサ143は、具体的には、RGB各色画素がベイヤー配列により配置されたイメージセンサであってもよい。
The infrared cut filter 142 blocks infrared light out of the visible light VL.
The sensor 143 detects visible light VL incident through the infrared cut filter 142 . Sensor 143 comprises a plurality of pixels 144 . Specifically, the sensor 143 may be an image sensor in which RGB pixels are arranged in a Bayer array.

なお、センサ143を第3検出部とも記載し、可視光反射ダイクロイック膜141を可視光反射膜とも記載する。第3検出部は、可視光を検出する。可視光反射膜は、レンズ110に入射した可視光VLを反射することにより、センサ143に導く。また、可視光反射膜は、レンズ110に入射した光Lのうち、赤外光である第1反射光及び第2反射光を透過させる。可視光反射膜は、レンズ110に入射した光Lのうち、赤外光を透過させることにより、第1反射光をセンサ153に、第2反射光をセンサ163に導く。
また、可視光反射膜は、レンズ110とハーフミラー130との間の光路上に設けられる。
Note that the sensor 143 is also referred to as a third detection section, and the visible light reflecting dichroic film 141 is also referred to as a visible light reflecting film. The third detector detects visible light. The visible light reflecting film reflects the visible light VL incident on the lens 110 to guide it to the sensor 143 . In addition, the visible light reflecting film transmits the first reflected light and the second reflected light, which are infrared light, out of the light L incident on the lens 110 . The visible light reflecting film transmits the infrared light out of the light L incident on the lens 110 , thereby guiding the first reflected light to the sensor 153 and the second reflected light to the sensor 163 .
Also, the visible light reflecting film is provided on the optical path between the lens 110 and the half mirror 130 .

測距部150は、ハーフミラー130と、バンドパスフィルタ152と、センサ153と、バンドパスフィルタ162と、センサ163とを備える。センサ153及びセンサ163を、ToFセンサとも記載する。 Distance measuring unit 150 includes half mirror 130 , bandpass filter 152 , sensor 153 , bandpass filter 162 , and sensor 163 . The sensors 153 and 163 are also described as ToF sensors.

可視光反射ダイクロイック膜141を透過した赤外光は、測距部150において、ハーフミラー130により透過光と反射光の二つの光路に分光される。ハーフミラー130とは、例えば、誘電体ハーフミラーであってもよい。 Infrared light transmitted through the visible light reflecting dichroic film 141 is split into two optical paths of transmitted light and reflected light by the half mirror 130 in the distance measuring unit 150 . Half mirror 130 may be, for example, a dielectric half mirror.

ハーフミラー130は、レンズ110とセンサ153との間の光路上であって、レンズ110とセンサ163との間の光路上に設けられる。また、第1反射光及び第2反射光は、レンズ110とハーフミラー130との間で、略同一の光軸を通る。略同一の範囲とは、例えば共通のレンズにより、光路が形成される範囲であってもよい。 Half mirror 130 is provided on the optical path between lens 110 and sensor 153 and on the optical path between lens 110 and sensor 163 . Also, the first reflected light and the second reflected light pass through substantially the same optical axis between the lens 110 and the half mirror 130 . The substantially identical range may be, for example, a range in which an optical path is formed by a common lens.

なお、ハーフミラー130は、入射する一部の光を透過させ、他の一部の光を反射する光学部材であればよい。ハーフミラー130は、第1レーザーダイオード121から出射した光が対象物Tに反射した光の一部を透過させることにより、第1反射光をセンサ153に導く。また、ハーフミラー130は、第2レーザーダイオード122から出射した光が対象物Tに反射した光の一部を反射させることにより、第2反射光をセンサ163に導く。 Note that the half mirror 130 may be an optical member that transmits a part of the incident light and reflects the other part of the light. The half mirror 130 guides the first reflected light to the sensor 153 by transmitting part of the light emitted from the first laser diode 121 and reflected by the target T. The half mirror 130 also reflects part of the light emitted from the second laser diode 122 and reflected by the object T, thereby guiding the second reflected light to the sensor 163 .

ハーフミラー130により、透過光と反射光の二つの光路に分光された光は、それぞれの光路に配置されたToFセンサにより受光される。具体的には、ハーフミラー130を透過した光はセンサ153により受光され、ハーフミラー130により反射した光はセンサ163により受光される。 The light split into two optical paths of transmitted light and reflected light by the half mirror 130 is received by a ToF sensor arranged on each optical path. Specifically, light transmitted through the half mirror 130 is received by the sensor 153 , and light reflected by the half mirror 130 is received by the sensor 163 .

それぞれのToFセンサの前(すなわち、ハーフミラー130と、それぞれのToFセンサとの間の光路上)には、所定の狭帯域の波長を有する光のみを通過させる光学バンドパスフィルタが配置される。具体的には、センサ153の前には、バンドパスフィルタ152が配置される。バンドパスフィルタ152は、940[nm]狭帯域のみを通過させる。また、センサ163の前には、バンドパスフィルタ162が配置される。バンドパスフィルタ162は、850[nm]狭帯域のみを通過させる。 In front of each ToF sensor (that is, on the optical path between the half mirror 130 and each ToF sensor), an optical bandpass filter is arranged to pass only light having a predetermined narrow band of wavelengths. Specifically, a bandpass filter 152 is placed in front of the sensor 153 . The bandpass filter 152 passes only the narrow band of 940 [nm]. A bandpass filter 162 is arranged in front of the sensor 163 . The bandpass filter 162 passes only the 850 [nm] narrow band.

なお、センサ153を第1検出部とも記載する。第1検出部は、第1レーザーダイオード121により第1照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第1反射光を検出する。
また、センサ163を第2検出部とも記載する。第2検出部は、第2レーザーダイオード122により第2照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第2反射光を検出する。
Note that the sensor 153 is also referred to as a first detection section. The first detection unit detects the first reflected light, which is the reflected light of the object T irradiated with the first irradiation light from the first laser diode 121 .
Moreover, the sensor 163 is also described as a second detection unit. The second detection unit detects the second reflected light, which is the light reflected by the object T irradiated with the second irradiation light from the second laser diode 122 .

なお、ハーフミラー130による透過光と反射光の分光比率を使用条件によって変更させることにより、850[nm]帯、940[nm]帯ともに最適な信号検出ができるようにすることができる。 By changing the spectral ratio of the transmitted light and the reflected light by the half mirror 130 according to the conditions of use, it is possible to perform optimum signal detection in both the 850 [nm] band and the 940 [nm] band.

[実施形態1の変形例1]
図3は、実施形態1の変形例1に係る撮像装置の断面の一例を示す模式図である。同図を参照しながら、撮像装置10の変形例1である撮像装置10Aの構成の一例について説明する。撮像装置10Aは、ハーフミラー130を有さず、切替式バンドパスフィルタ172を更に備える点において、撮像装置10とは異なる。撮像装置10Aは、切替式バンドパスフィルタ172を備えることにより、2つのToFセンサを備えることを要せず、1つのToFセンサにより、第1反射光及び第2反射光の両方を検出する。撮像装置10Aの説明において、撮像装置10と同様の構成については同様の符号を付すことにより、説明を省略する場合がある。
[Modification 1 of Embodiment 1]
3 is a schematic diagram illustrating an example of a cross section of an imaging device according to Modification 1 of Embodiment 1. FIG. An example of the configuration of an imaging device 10A, which is the first modification of the imaging device 10, will be described with reference to the same drawing. The imaging device 10A differs from the imaging device 10 in that it does not have the half mirror 130 and further includes a switchable bandpass filter 172 . By including the switchable bandpass filter 172, the imaging apparatus 10A does not need to include two ToF sensors, and detects both the first reflected light and the second reflected light using one ToF sensor. In the description of the imaging device 10A, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the imaging device 10, and the description may be omitted.

可視光VL、及び赤外光ILは、レンズ110に入射する。ここで、可視光VL及び赤外光ILは、共通の光軸OAによりレンズ110に入射する。
レンズ110に入射した光Lは、可視光反射ダイクロイック膜141に入射する。反射ダイクロイック膜141は、入射した可視光VLを反射し、センサ143に導く。また、反射ダイクロイック膜141は、入射した赤外光ILを透過させ、切替式バンドパスフィルタ172に導く。
Visible light VL and infrared light IL enter lens 110 . Here, the visible light VL and the infrared light IL enter the lens 110 along a common optical axis OA.
The light L incident on the lens 110 is incident on the visible light reflecting dichroic film 141 . The reflective dichroic film 141 reflects the incident visible light VL and guides it to the sensor 143 . Also, the reflective dichroic film 141 transmits the incident infrared light IL and guides it to the switchable bandpass filter 172 .

切替式バンドパスフィルタ172は、バンドパスフィルタ152の機能と、バンドパスフィルタ162の機能とを併せ持つ。切替式バンドパスフィルタ172は、時分割により両機能のうちいずれか一方の機能に切り替える。すなわち、切替式バンドパスフィルタ172は、940[nm]狭帯域のみを通過させる期間と、850[nm]狭帯域のみを通過させる期間とを、排他的に有する。 The switchable bandpass filter 172 has both the function of the bandpass filter 152 and the function of the bandpass filter 162 . The switchable bandpass filter 172 switches to one of the two functions by time division. That is, the switchable bandpass filter 172 exclusively has a period for passing only the 940 [nm] narrow band and a period for passing only the 850 [nm] narrow band.

具体的には、切替式バンドパスフィルタ172は、フィルタを回転させる回転構造を有していてもよい。この場合、フィルタは円盤状の形状を有しており、一の半円部に940[nm]狭帯域のみを通過させるフィルタを有し、他の半円部に850[nm]狭帯域のみを通過させるフィルタを有していてもよい。切替式バンドパスフィルタ172は、当該円盤を回転させ、光軸をいずれか一方のフィルタに合わせることにより、940[nm]狭帯域のみを通過させる期間と、850[nm]狭帯域のみを通過させる期間とを、排他的に切り替えてもよい。 Specifically, the switched bandpass filter 172 may have a rotating structure that rotates the filter. In this case, the filter has a disk-like shape, and has a filter that passes only a 940 [nm] narrow band in one semicircular portion, and a filter that passes only a narrow band of 850 [nm] in the other semicircular portion. It may have a filter that allows it to pass. By rotating the disk and aligning the optical axis with one of the filters, the switchable bandpass filter 172 passes only the 940 [nm] narrow band and the 850 [nm] narrow band. The period may be switched exclusively.

また、切替式バンドパスフィルタ172は、フィルタをスライドさせるスライド構造を有していてもよい。この場合、フィルタは矩形型の形状を有しており一方の側に940[nm]狭帯域のみを通過させるフィルタを有し、他方の側に850[nm]狭帯域のみを通過させるフィルタを有していてもよい。切替式バンドパスフィルタ172は、当該矩形型のフィルタをスライドさせ、光軸をいずれか一方のフィルタに合わせることにより、940[nm]狭帯域のみを通過させる期間と、850[nm]狭帯域のみを通過させる期間とを、排他的に切り替えてもよい。 Also, the switchable bandpass filter 172 may have a slide structure for sliding the filter. In this case, the filter has a rectangular shape and has a filter on one side that passes only the 940 [nm] narrow band, and a filter that passes only the 850 [nm] narrow band on the other side. You may have By sliding the rectangular filter and aligning the optical axis with one of the filters, the switchable bandpass filter 172 has a period for passing only the 940 [nm] narrow band and a period for passing only the 850 [nm] narrow band. You may switch exclusively with the period which passes through.

[実施形態1の変形例2]
図4は、実施形態1の変形例2に係る撮像装置の断面の一例を示す模式図である。同図を参照しながら、撮像装置10の変形例2である撮像装置10Bの構成の一例について説明する。撮像装置10Bは、画像撮像部140を有しない点において撮像装置10とは異なる。すなわち、撮像装置10Bは、イメージセンサを有しない測距センサである。撮像装置10Bの説明において、撮像装置10と同様の構成については同様の符号を付すことにより、説明を省略する場合がある。
[Modification 2 of Embodiment 1]
4 is a schematic diagram illustrating an example of a cross section of an imaging device according to Modification 2 of Embodiment 1. FIG. An example of the configuration of an imaging device 10B, which is a modification 2 of the imaging device 10, will be described with reference to FIG. The image pickup device 10B differs from the image pickup device 10 in that it does not have an image pickup section 140 . That is, the imaging device 10B is a ranging sensor that does not have an image sensor. In the description of the imaging device 10B, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the imaging device 10, and the description may be omitted.

レンズ110に入射した光Lは、ハーフミラー130により、透過光と反射光の二つの光路に分光される。透過光はセンサ153に入射し、反射光はセンサ163に入射する。ハーフミラー130とセンサ153との間の光路上には、940[nm]狭帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ152が備えられる。また、ハーフミラー130とセンサ163との間の光路上には、850[nm]狭帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ162が備えられる。 The light L incident on the lens 110 is split by the half mirror 130 into two optical paths of transmitted light and reflected light. Transmitted light enters sensor 153 and reflected light enters sensor 163 . A bandpass filter 152 that passes only a 940 [nm] narrow band is provided on the optical path between the half mirror 130 and the sensor 153 . A band-pass filter 162 that passes only a narrow band of 850 [nm] is provided on the optical path between the half mirror 130 and the sensor 163 .

[実施形態1の変形例3]
図5は、実施形態1の変形例3に係る撮像装置について説明するための図である。同図を参照しながら、撮像装置10の変形例3である撮像装置10Cの構成の一例について説明する。撮像装置10Cは、イメージセンサ及び1つのToFセンサを有する。撮像装置10Cは、可視光反射ダイクロイック膜141及びハーフミラー130を有しない点において撮像装置10とは異なる。撮像装置10Cの説明において、撮像装置10と同様の構成については同様の符号を付すことにより、説明を省略する場合がある。
[Modification 3 of Embodiment 1]
FIG. 5 is a diagram for explaining an imaging device according to Modification 3 of Embodiment 1. FIG. An example of the configuration of an imaging device 10C, which is a third modified example of the imaging device 10, will be described with reference to FIG. The imaging device 10C has an image sensor and one ToF sensor. The imaging device 10C differs from the imaging device 10 in that it does not have the visible light reflecting dichroic film 141 and the half mirror 130 . In the description of the imaging device 10C, the same reference numerals are assigned to the same configurations as those of the imaging device 10, and the description may be omitted.

図5(A)は、撮像装置10Cを正面視した正面図である。撮像装置10Cは、基板180を備える。基板180は、赤外カットフィルタ部181と、バンドパスフィルタ部182とを備える。赤外カットフィルタ部181は、レンズ110に入射した光のうち、赤外光を遮断し、可視光を透過させる。バンドパスフィルタ部182は、レンズ110に入射した光のうち、所定の波長を有する光を透過させ、所定の波長を有する光以外の光を遮断する。 FIG. 5A is a front view of the imaging device 10C viewed from the front. The imaging device 10C has a substrate 180 . The substrate 180 includes an infrared cut filter section 181 and a bandpass filter section 182 . The infrared cut filter portion 181 cuts off infrared light and transmits visible light out of the light incident on the lens 110 . The band-pass filter section 182 transmits light having a predetermined wavelength out of the light incident on the lens 110, and blocks light other than light having a predetermined wavelength.

撮像装置10Cは、不図示のスライド機構を有し、レンズ110及び筐体112と、基板180との相対位置をy軸方向(スライド方向DIR)に可変させる。撮像装置10Cは、スライド機構を有することにより、レンズ110に入射した光を、赤外カットフィルタ部181、又はバンドパスフィルタ部182のいずれか一方に入射させる。赤外カットフィルタ部181に入射した光はRGBセンサに、バンドパスフィルタ部182に入射した光はToFセンサに、それぞれ入射する。 The imaging device 10C has a slide mechanism (not shown), and changes the relative positions of the lens 110, the housing 112, and the substrate 180 in the y-axis direction (slide direction DIR). The imaging device 10</b>C has a slide mechanism so that the light incident on the lens 110 enters either the infrared cut filter section 181 or the bandpass filter section 182 . The light incident on the infrared cut filter section 181 enters the RGB sensor, and the light incident on the bandpass filter section 182 enters the ToF sensor.

図5(B)は、撮像装置10Cを平面視した平面図である。同図に示す一例において、スライド機構は、レンズ110に入射した光を赤外カットフィルタ部181に入射させる位置に位置する。同図に示すように、レンズ110及び筐体112と、基板180との相対位置がスライド方向DIRに沿って可変することにより、レンズ110に入射した光の光軸が赤外カットフィルタ部181からバンドパスフィルタ部182に可変する。 FIG. 5B is a plan view of the imaging device 10C. In the example shown in the figure, the slide mechanism is located at a position where the light incident on the lens 110 is incident on the infrared cut filter section 181 . As shown in the figure, by varying the relative positions of the lens 110 and the housing 112 and the substrate 180 along the slide direction DIR, the optical axis of the light incident on the lens 110 is shifted from the infrared cut filter section 181 to the infrared cut filter section 181. It is changed to the bandpass filter section 182 .

図5(C)は、撮像装置10Cを側面視した側面図である。同図には、x-z平面であって、赤外カットフィルタ部181を横切る断面が図示されている。同図に示すように、レンズ110及び筐体112と、基板180に備えられた赤外カットフィルタ部181の光軸は一致する。また、バンドパスフィルタ部182を横切る断面については図示しないが、同様に、レンズ110及び筐体112と、基板180に備えられたバンドパスフィルタ部182の光軸は一致する。 FIG. 5C is a side view of the imaging device 10C viewed from the side. In the same drawing, a cross section that is on the xz plane and crosses the infrared cut filter portion 181 is illustrated. As shown in the figure, the optical axis of the lens 110 and housing 112 coincides with that of the infrared cut filter section 181 provided on the substrate 180 . Also, although a cross section across the bandpass filter section 182 is not shown, similarly, the optical axis of the lens 110 and the housing 112 coincides with that of the bandpass filter section 182 provided on the substrate 180 .

[実施形態1の変形例4]
図6は、実施形態1の変形例4に係る撮像装置について説明するための図である。同図を参照しながら、撮像装置10の変形例4である撮像装置10Dの構成の一例について説明する。撮像装置10Dは、イメージセンサ及び1つのToFセンサを有する。撮像装置10Dは、可視光反射ダイクロイック膜141及びハーフミラー130を有しない点において撮像装置10とは異なる。また、撮像装置10Dは、可視光反射ダイクロイック膜141及びハーフミラー130を有しない点において撮像装置10Cと同様である。一方、撮像装置10Dは、撮像装置10Cが有するスライド機構に代えて、回転機構を有する点において、撮像装置10Cとは異なる。撮像装置10Dの説明において、撮像装置10Cと同様の構成については同様の符号を付すことにより、説明を省略する場合がある。
[Modification 4 of Embodiment 1]
FIG. 6 is a diagram for explaining an imaging device according to Modification 4 of Embodiment 1. FIG. An example of the configuration of an imaging device 10D, which is a fourth modified example of the imaging device 10, will be described with reference to FIG. The imaging device 10D has an image sensor and one ToF sensor. The imaging device 10</b>D differs from the imaging device 10 in that it does not have the visible light reflecting dichroic film 141 and the half mirror 130 . Also, the imaging device 10D is similar to the imaging device 10C in that it does not have the visible light reflecting dichroic film 141 and the half mirror 130 . On the other hand, the imaging device 10D differs from the imaging device 10C in that it has a rotating mechanism instead of the sliding mechanism of the imaging device 10C. In the description of the imaging device 10D, the same reference numerals may be given to the same components as those of the imaging device 10C, and the description thereof may be omitted.

図6(A)から図6(C)は、いずれも撮像装置10Dを正面視した正面図である。撮像装置10Dは、基板190を備える。基板190は、赤外カットフィルタ部191と、バンドパスフィルタ部192とを備える。赤外カットフィルタ部191は、レンズ110に入射した光のうち、赤外光を遮断し、可視光を透過させる。バンドパスフィルタ部192は、レンズ110に入射した光のうち、所定の波長を有する光を透過させ、所定の波長を有する光以外の光を遮断する。 FIGS. 6A to 6C are all front views of the imaging device 10D viewed from the front. The imaging device 10D includes a substrate 190. As shown in FIG. The substrate 190 includes an infrared cut filter section 191 and a bandpass filter section 192 . The infrared cut filter portion 191 cuts off infrared light and transmits visible light out of the light incident on the lens 110 . The band-pass filter unit 192 transmits light having a predetermined wavelength out of the light incident on the lens 110, and blocks light other than light having a predetermined wavelength.

撮像装置10Dは、不図示の回転機構を有し、回転中心Cを中心に基板190を回転させる。撮像装置10Dは、基板190を時計回りCW、又は反時計回りCCW(不図示)に回転させることにより、レンズ110に入射した光の光軸を、赤外カットフィルタ部191、又はバンドパスフィルタ部192に可変させる。 The imaging device 10D has a rotation mechanism (not shown) and rotates the substrate 190 around the rotation center C. As shown in FIG. By rotating the substrate 190 clockwise CW or counterclockwise CCW (not shown), the imaging device 10D shifts the optical axis of the light incident on the lens 110 to the infrared cut filter section 191 or the bandpass filter section. 192.

図6(A)には、レンズ110に入射した光が赤外カットフィルタ部191に入射する位置に位置する、図6(B)は、撮像装置10Dにより基板190が時計回りCWに90度回転した場合の一例である。同図に示す位置において、レンズ110に入射した光は、赤外カットフィルタ部191及びバンドパスフィルタ部192のいずれにも入射しない。図6(C)は、図6(B)に示す位置から、更に90度、撮像装置10Dにより基板190が時計回りCWに回転した場合の一例である。同図に示す位置において、レンズ110に入射した光は、バンドパスフィルタ部192に入射する。 In FIG. 6A, the position where the light incident on the lens 110 is incident on the infrared cut filter portion 191 is shown, and in FIG. This is an example of a case where At the position shown in the figure, the light that has entered the lens 110 does not enter either the infrared cut filter section 191 or the bandpass filter section 192 . FIG. 6(C) is an example in which the substrate 190 is further rotated clockwise CW by 90 degrees from the position shown in FIG. 6(B). Light incident on the lens 110 at the position shown in the figure enters the bandpass filter section 192 .

なお、基板190のうち半面を赤外カットフィルタ部191とし、残り反面をバンドパスフィルタ部192とすることにより、図6(B)に示したような、レンズ110に入射した光が赤外カットフィルタ部191及びバンドパスフィルタ部192のいずれにも入射しない状態を防ぐこともできる。 In addition, by setting half of the substrate 190 as an infrared cut filter portion 191 and the other side as a band pass filter portion 192, the light incident on the lens 110 as shown in FIG. It is also possible to prevent a state in which the light enters neither the filter section 191 nor the bandpass filter section 192 .

[実施形態1のまとめ]
以上説明した実施形態によれば、撮像装置10は、第1レーザーダイオード(第1光源)121を備えることにより第1波長を有する光である第1照射光を対象物Tに照射し、第2レーザーダイオード(第2光源)122を備えることにより第2波長を有する光である第2照射光を対象物Tに照射し、センサ(第1検出部)153を備えることにより第1照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第1反射光を検出し、センサ(第2検出部)163を備えることにより第2照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第2反射光を検出する。また、撮像装置10は、ハーフミラー(光学部材)130を備えることによりレンズ110に入射した光をセンサ153及びセンサ163に分光する。また、撮像装置10は、ハーフミラー130とセンサ153との間の光路上にバンドパスフィルタ152を備えることにより940[nm]狭帯域のみをセンサ153に通過させ、ハーフミラー130とセンサ163との間の光路上にバンドパスフィルタ162を備えることにより850[nm]狭帯域のみをセンサ163に通過させる。
[Summary of Embodiment 1]
According to the embodiment described above, the imaging device 10 includes the first laser diode (first light source) 121 to irradiate the object T with the first irradiation light, which is the light having the first wavelength, and the second irradiation light. By providing the laser diode (second light source) 122, the object T is irradiated with the second irradiation light, which is light having the second wavelength, and by providing the sensor (first detection unit) 153, the first irradiation light is applied to the target. The sensor (second detection unit) 163 is provided to detect the first reflected light that is the light irradiated and reflected by the object T, and the second irradiation light that is irradiated to the object T and the reflected light is detected. Detect reflected light. In addition, the imaging device 10 includes the half mirror (optical member) 130 to split the light incident on the lens 110 to the sensors 153 and 163 . In addition, the imaging device 10 includes a bandpass filter 152 on the optical path between the half mirror 130 and the sensor 153 to allow only the 940 [nm] narrow band to pass through the sensor 153. By providing a bandpass filter 162 on the optical path between, only the 850 [nm] narrow band is passed to the sensor 163 .

したがって、本実施形態によれば、撮像装置10は、屋内用途向き特徴を備えた850[nm]のToFカメラと、屋外用途向き特徴を備えた940[nm]のToFカメラの測距データが同時に得られるため、互いの弱い条件下で得られたデータを補完することができる。よって、撮像装置10は、異なる複数の環境であっても、精度よく対象物までの距離を測距することができる。 Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10 simultaneously captures the ranging data of the 850 [nm] ToF camera with the indoor use feature and the 940 [nm] ToF camera with the outdoor use feature. Therefore, data obtained under mutually weak conditions can be complemented. Therefore, the imaging device 10 can accurately measure the distance to the object even in a plurality of different environments.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10が備えるハーフミラー130は、レンズ110と、センサ153及びセンサ163との間の光路上に設けられ、第1反射光及び第2反射光は、レンズ110とハーフミラー130との間で、略同一の光軸を通る。したがって、本実施形態によれば、第1反射光及び第2反射光それぞれの光路を備えることを要せず、撮像装置10を小型化することができる。 Further, according to the embodiment described above, the half mirror 130 included in the imaging device 10 is provided on the optical path between the lens 110 and the sensors 153 and 163, and the first reflected light and the second reflected light are , pass through substantially the same optical axis between the lens 110 and the half mirror 130 . Therefore, according to this embodiment, it is not necessary to provide optical paths for the first reflected light and the second reflected light, and the imaging device 10 can be miniaturized.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10は、センサ(第3検出部)143を備えることにより可視光を検出し、可視光反射ダイクロイック膜(可視光反射膜)141を備えることにより、赤外光をセンサ153及びセンサ163に導き、可視光をセンサ143に導く。したがって、撮像装置10によれば、RGB画像と、測距情報とを得ることができる。よって、撮像装置10は、取得したRGB画像と、測距情報とを合成することにより、精度の高い3D画像を得ることができる。 Further, according to the embodiment described above, the imaging device 10 detects visible light by including the sensor (third detection unit) 143, and detects visible light by including the visible light reflecting dichroic film (visible light reflecting film) 141. , infrared light to sensors 153 and 163 and visible light to sensor 143 . Therefore, according to the imaging device 10, an RGB image and distance measurement information can be obtained. Therefore, the imaging device 10 can obtain a highly accurate 3D image by synthesizing the acquired RGB image and the ranging information.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10が備える可視光反射ダイクロイック膜141は、レンズ110とハーフミラー130との間の光路上に設けられる。すなわち、撮像装置10によれば、入射した光をまず可視光と赤外光とに分け、その後、赤外光を、更に2つの赤外光に分光する。したがって、本実施形態によれば、容易に、RGB画像と測距情報を得ることができる。 Further, according to the embodiments described above, the visible light reflecting dichroic film 141 included in the imaging device 10 is provided on the optical path between the lens 110 and the half mirror 130 . That is, according to the imaging device 10, incident light is first divided into visible light and infrared light, and then the infrared light is further divided into two infrared lights. Therefore, according to this embodiment, it is possible to easily obtain an RGB image and distance measurement information.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において可視光は、レンズ110と可視光反射ダイクロイック膜141との間で、第1反射光及び第2反射光と略同一の光軸を通る。したがって、撮像装置10によれば、同一光軸上で得られるRGB画像と、測距情報とを合成することにより、精度の高い3D画像を、リアルタイムで得ることができる。 Further, according to the embodiments described above, visible light passes through substantially the same optical axis as the first reflected light and the second reflected light between the lens 110 and the visible light reflecting dichroic film 141 in the imaging device 10. . Therefore, according to the imaging device 10, a highly accurate 3D image can be obtained in real time by synthesizing the RGB image obtained on the same optical axis and the ranging information.

[同一光軸による効果]
次に、図7から図11を参照しながら、光軸を同一にした場合における効果について、詳細に説明する。
[Effect of same optical axis]
Next, with reference to FIGS. 7 to 11, the effect of making the optical axes the same will be described in detail.

まず、図7及び図8を参照しながら、画素数及び画角が同一又は既知である場合の効果について説明する。
図7は、実施形態1に係る撮像装置において、RGBセンサとToFセンサの画素数及び画角が同一である場合の効果について説明するための図である。
同図に示す一例において、撮像装置10は、同一画素数であって、かつ同一画角(イメージサイズ)のRGBセンサとToFセンサを備える。具体的には、RGBセンサ及びToFセンサは、いずれも640画素×480画素である。また、RGBセンサとToFセンサとは、同一光軸である。
First, with reference to FIGS. 7 and 8, the effect when the number of pixels and the angle of view are the same or known will be described.
7A and 7B are diagrams for explaining the effect when the number of pixels and the angle of view of the RGB sensor and the ToF sensor are the same in the imaging device according to the first embodiment.
In the example shown in the figure, the imaging device 10 includes an RGB sensor and a ToF sensor having the same number of pixels and the same angle of view (image size). Specifically, the RGB sensor and the ToF sensor are both 640 pixels×480 pixels. Also, the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis.

図7(A)は、RGBセンサにより取得されたRGBデータの一例である。また、図7(B)は、ToFセンサにより取得されたDepthデータの一例である。Depthデータとは、例えば撮像装置10から対象物Tまでの距離情報を含む。具体的には、Depthデータは、2次元画像情報に含まれる複数の各ピクセルに対応する距離情報を含んでいてもよい。図7(C)は、取得されたRGBデータとDepthデータに基づいて生成された3D点群データの一例である。
本実施形態において、のRGBセンサとToFセンサの画素数及び画角は同一であるため、撮像装置10は、取得したRGBデータとDepthデータの画素数合わせ、及び画角合わせの処理をすることを要しない。さらに、RGBセンサとToFセンサは同一の光軸を有するため、RGBデータとDepthデータは、視差やFoV差が無い。したがって、撮像装置10は、画角合わせのための視差補正やFoV差による周辺画角制限処理をすることを要しない。よって、本実施形態によれば、撮像装置10は、RGBデータとDepthデータを補正することなく(すなわち、無加工で)、3D点群データを生成することができる。
FIG. 7A is an example of RGB data acquired by an RGB sensor. FIG. 7B is an example of depth data acquired by the ToF sensor. Depth data includes distance information from the imaging device 10 to the object T, for example. Specifically, the depth data may include distance information corresponding to each of multiple pixels included in the two-dimensional image information. FIG. 7C is an example of 3D point cloud data generated based on the acquired RGB data and depth data.
In the present embodiment, since the number of pixels and angle of view of the RGB sensor and the ToF sensor are the same, the imaging device 10 performs processing for matching the number of pixels and angle of view of the acquired RGB data and depth data. don't need it. Furthermore, since the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis, there is no parallax or FoV difference between the RGB data and the depth data. Therefore, the image pickup apparatus 10 does not need to perform parallax correction for adjusting the angle of view or restrict the peripheral angle of view by the FoV difference. Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10 can generate 3D point cloud data without correcting RGB data and depth data (that is, without processing).

図8は、実施形態1に係る撮像装置において、RGBセンサとToFセンサの画素数及び画角合わせパラメータが既知である場合の効果について説明するための図である。
同図に示す一例において、RGBセンサとToFセンサの画素数及び画角は異なる。具体的には、RGBセンサの画素数は、1280画素×960画素である。また、ToFセンサの画素数は、640画素×480画素である。また、RGBセンサとToFセンサとは、同一光軸である。
8A and 8B are diagrams for explaining the effect when the number of pixels of the RGB sensor and the ToF sensor and the angle-of-view matching parameter are known in the imaging apparatus according to the first embodiment.
In the example shown in the figure, the number of pixels and the angle of view of the RGB sensor and the ToF sensor are different. Specifically, the number of pixels of the RGB sensor is 1280 pixels×960 pixels. Also, the number of pixels of the ToF sensor is 640 pixels×480 pixels. Also, the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis.

図8(A)は、RGBセンサにより取得されたRGBデータの一例である。図8(B)は、Depthデータが取得された画角に応じてトリミングされたRGBデータの一例である。図8(C)は、Depthデータの画素数に応じてリサイズされたRGBデータの一例である。図8(D)は、ToFセンサにより取得されたDepthデータの一例である。図8(E)は、加工されたRGBデータと、取得されたDepthデータに基づいて生成された3D点群データの一例である。 FIG. 8A is an example of RGB data acquired by an RGB sensor. FIG. 8B is an example of RGB data trimmed according to the angle of view from which the depth data was acquired. FIG. 8C is an example of RGB data resized according to the number of pixels of depth data. FIG. 8D is an example of depth data acquired by the ToF sensor. FIG. 8E is an example of 3D point cloud data generated based on the processed RGB data and the acquired depth data.

図8(A)から図8(C)に示すように、RGBセンサとToFセンサの画素数及び画角が異なる場合、小さい画素数のデータに、大きい画素数のデータを合わせこむ。具体的には、本実施形態において、ToFセンサの画素数よりもRGBセンサの画素数の方が大きいため、まず、RGBデータをトリミングし、次にリサイズする。 As shown in FIGS. 8A to 8C, when the RGB sensor and the ToF sensor have different numbers of pixels and different angles of view, data with a large number of pixels are combined with data with a small number of pixels. Specifically, in this embodiment, since the number of pixels of the RGB sensor is larger than the number of pixels of the ToF sensor, the RGB data are first trimmed and then resized.

すなわち、RGBセンサとToFセンサの画素数、画角が異なっていても、広い画角のセンサ側データを、他方の狭い画角へトリミングする比率パラメータや画素数を合わせるためのリサイズ比率パラメータが事前に分かっていれば、撮像装置10は、取得したRGBデータとDepthデータの画素数合わせ、画角合わせを容易にすることができる。また、RGBセンサとToFセンサは同一光軸のため、視差やFoV差が無い。したがって、撮像装置10は、画角合わせのための視差補正やFoV差による周辺画角制限処理をすることを要しない。よって、本実施形態によれば、撮像装置10は、RGBデータとDepthデータから、容易に3D点群データを生成することができる。 That is, even if the number of pixels and the angle of view of the RGB sensor and the ToF sensor are different, the ratio parameter for trimming the sensor side data with a wide angle of view to the narrower angle of view of the other sensor and the resizing ratio parameter for matching the number of pixels are set in advance. If this is known, the imaging apparatus 10 can easily match the number of pixels and the angle of view of the acquired RGB data and depth data. Further, since the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis, there is no parallax or FoV difference. Therefore, the image pickup apparatus 10 does not need to perform parallax correction for adjusting the angle of view or restrict the peripheral angle of view by the FoV difference. Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10 can easily generate 3D point cloud data from RGB data and depth data.

なお、RGBセンサとToFセンサは同一光軸のため、レンズ110が有するレンズ特性に起因する歪曲補正、周辺光量落ち補正、色収差補正等の処理が必要な場合であっても、撮像装置10は、RGBデータとDepthデータに、同じ補正データを適用することができる。すなわち、RGBデータとDepthデータに、それぞれ異なる補正データを適用することを要しないため、撮像装置10は、容易にデータを補正することができる。
もっとも、可視光と赤外光での特性に相関はあるが、差異がある場合等は、相関に応じた補正をすることを要する場合もある。
Since the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis, even if processing such as distortion correction, peripheral light falloff correction, and chromatic aberration correction due to the lens characteristics of the lens 110 is required, the imaging device 10 The same correction data can be applied to RGB data and depth data. That is, since it is not necessary to apply different correction data to the RGB data and the depth data, the imaging device 10 can easily correct the data.
Although there is a correlation between the characteristics of visible light and infrared light, if there is a difference, it may be necessary to perform correction according to the correlation.

なお、RGBセンサとToFセンサは同一光軸のため、撮像装置10は、RGBセンサにより得られた画像周波数情報と、ToFセンサにより得られた被写体の距離情報を統合して、より正確なフォーカス合わせやエッジ検出をすることもできる。 Since the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis, the imaging device 10 integrates the image frequency information obtained by the RGB sensor and the distance information of the subject obtained by the ToF sensor to achieve more accurate focusing. and edge detection.

なお、本実施形態によれば、夜間などの暗時や、影になる暗部で、RGBセンサからの情報が十分に得られない場合であっても、撮像装置10は、ToFセンサから得られた距離情報に基づき、3Dデータを生成することができる。 Note that, according to the present embodiment, even when information cannot be sufficiently obtained from the RGB sensor in a dark time such as nighttime or in a shadowy dark area, the imaging device 10 can detect the information obtained from the ToF sensor. 3D data can be generated based on the distance information.

次に、図9から図11を参照しながら、レンズ特性に起因する様々な補正を、ToFカメラについて適用する場合の一例について、説明する。本実施形態によれば、RGBセンサとToFセンサとは同一光軸であるため、レンズ特性に起因する様々な補正を、ToFカメラについて適用することができる。更に、ToFセンサにより得られた距離情報を併用することにより、従来のRGBカメラのエッジ検出によるフォーカス合わせの精度を改善することができる。
なお、図9から図11に示す一例において、撮像装置10は、同一画素数であって、かつ同一画角(イメージサイズ)のRGBセンサとToFセンサを備え、RGBセンサとToFセンサとは、同一光軸である場合の一例について説明する。
Next, an example of applying various corrections due to lens characteristics to a ToF camera will be described with reference to FIGS. 9 to 11. FIG. According to this embodiment, since the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis, various corrections due to lens characteristics can be applied to the ToF camera. Furthermore, by using the distance information obtained by the ToF sensor together, it is possible to improve the accuracy of focusing by edge detection of the conventional RGB camera.
9 to 11, the imaging device 10 includes an RGB sensor and a ToF sensor having the same number of pixels and the same angle of view (image size). An example in the case of the optical axis will be described.

図9は、実施形態1に係る撮像装置において、歪曲補正値の共有化について説明するための図である。同図を参照しながら、歪曲補正値の共有化について説明する。
図9(A)は、RGBセンサにより取得されたRGBデータの一例である。同図に示すRGBデータは、樽型歪曲している。図9(B)は、RGBセンサにより取得されたRGBデータを、樽歪曲補正した場合の一例である。図9(C)は、ToFセンサにより取得されたToFデータの一例である。同図に示すToFデータは、RGBデータと同様に樽型歪曲している。図9(D)は、ToFセンサにより取得されたToFデータを、樽歪曲補正した場合の一例である。
なお、ToFデータとは、ToFセンサにより取得されたDepthデータの一例である。
FIG. 9 is a diagram for explaining sharing of distortion correction values in the imaging apparatus according to the first embodiment. Sharing of the distortion correction value will be described with reference to FIG.
FIG. 9A is an example of RGB data acquired by an RGB sensor. The RGB data shown in the figure is barrel-distorted. FIG. 9B is an example of the case where the RGB data acquired by the RGB sensor is subjected to barrel distortion correction. FIG. 9C is an example of ToF data acquired by the ToF sensor. The ToF data shown in the figure is barrel distorted like the RGB data. FIG. 9D is an example of the case where the ToF data acquired by the ToF sensor is subjected to barrel distortion correction.
Note that ToF data is an example of depth data acquired by a ToF sensor.

RGBセンサとToFセンサとは同一光軸であるため、図9に示す一例のように、RGBデータ及びToFデータは、同様に樽型歪曲しており、RGBセンサにより得られたレンズの歪曲情報から演算した歪曲補正データを、そのままToFデータの歪曲補正に適用することができる。すなわち、本実施形態によれば、RGBデータ及びToFデータは、補正値を共有化することができる。よって、本実施形態によれば、容易に補正することができる。 Since the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis, the RGB data and the ToF data are similarly barrel-distorted, as in the example shown in FIG. The calculated distortion correction data can be directly applied to distortion correction of ToF data. That is, according to this embodiment, RGB data and ToF data can share correction values. Therefore, according to this embodiment, correction can be easily performed.

図10は、実施形態1に係る撮像装置において、周辺光量落ち補正データの共有化について説明するための図である。同図を参照しながら、周辺光量落ち補正データの共有化について説明する。
図10(A)は、RGBセンサにより取得されたRGBデータの一例である。同図に示すRGBデータは、周辺光量が落ちている(十分でない)。図10(B)は、RGBセンサにより取得されたRGBデータを、周辺光量落ち補正した場合の一例である。同図に示すRGBデータは、周辺光量が補正されている。図10(C)は、図10(A)に示すデータのA-A’断面におけるRGB各色の光量を縦軸に、画像の横方向の座標(ピクセル)を横軸に示す。図10(D)は、図10(B)に示すデータのA-A’断面におけるRGB各色の光量を縦軸に、画像の横方向の座標(ピクセル)を横軸に示す。
FIG. 10 is a diagram for explaining sharing of peripheral light falloff correction data in the imaging apparatus according to the first embodiment. The sharing of peripheral light falloff correction data will be described with reference to FIG.
FIG. 10A is an example of RGB data acquired by an RGB sensor. The RGB data shown in FIG. FIG. 10B is an example of the RGB data obtained by the RGB sensor corrected for peripheral light falloff. In the RGB data shown in the figure, the amount of peripheral light is corrected. In FIG. 10C, the vertical axis represents the amount of light of each color of RGB in the AA′ section of the data shown in FIG. 10A, and the horizontal axis represents the horizontal coordinates (pixels) of the image. In FIG. 10D, the vertical axis represents the amount of light of each color of RGB in the AA′ section of the data shown in FIG. 10B, and the horizontal axis represents the horizontal coordinates (pixels) of the image.

図10に示す一例のように、本実施形態によれば、RGBセンサとToFセンサとは、同一光軸であるため、撮像装置10は、RGBセンサにより得られたレンズの周辺光量落ち情報から演算した周辺光量落ち補正データを、そのままToFデータの周辺光量落ち補正にも利用することができる。
もっとも、可視光と赤外光の周辺光量落ち特性に相関はあるが差異がある場合等は、相関に応じた補正をすることを要する場合もある。
As in the example shown in FIG. 10, according to the present embodiment, the RGB sensor and the ToF sensor have the same optical axis. The resulting peripheral light falloff correction data can be used as it is for the peripheral light falloff correction of the ToF data.
However, if there is a correlation but there is a difference between the peripheral light falloff characteristics of visible light and infrared light, it may be necessary to perform correction according to the correlation.

ここで、従来技術のような2眼カメラでは、RGBデータとToFデータとは、周辺光量落ち補正データが異なるため、各々のレンズ特性に合わせて補正量を変えなければならなかった。本実施形態によれば、RGBデータ及びToFデータに、同一の、又は対応する補正データを適用することができるため、容易にRGBデータ及びToFデータを補正することができる。 Here, in a conventional twin-lens camera, the RGB data and the ToF data have different peripheral light falloff correction data, so the amount of correction had to be changed according to the characteristics of each lens. According to this embodiment, the same or corresponding correction data can be applied to the RGB data and the ToF data, so the RGB data and the ToF data can be easily corrected.

図11は、実施形態1に係る撮像装置において、色収差補正データの共有化について説明するための図である。同図を参照しながら、色収差補正データの共有化について説明する。
図11(A)は、左エッジが赤、右エッジがシアンの色収差が発生しているRGBデータの一例である。図11(B)は、左エッジがシアン、右エッジが赤の色収差が発生しているRGBデータの一例である。図11(C)の上段は、図11(A)の左右エッジ波形、図11(C)の下段は、図11(B)の左右エッジ波形の一例である。図11(D)は、倍率色収差補正処理を行った後のRGBデータの一例である。図11(E)は、倍率差補正処理を行った後のToFデータの一例である。
11 is a diagram for explaining sharing of chromatic aberration correction data in the imaging apparatus according to the first embodiment; FIG. The sharing of chromatic aberration correction data will be described with reference to FIG.
FIG. 11A is an example of RGB data in which chromatic aberration occurs with red on the left edge and cyan on the right edge. FIG. 11B is an example of RGB data in which chromatic aberration occurs with cyan on the left edge and red on the right edge. The upper part of FIG. 11(C) is an example of the left and right edge waveforms of FIG. 11(A), and the lower part of FIG. 11(C) is an example of the left and right edge waveforms of FIG. 11(B). FIG. 11D is an example of RGB data after performing the chromatic aberration of magnification correction process. FIG. 11E is an example of ToF data after performing the magnification difference correction process.

撮像装置10は、RGBデータから得られたレンズ110の倍率色収差情報に基づき、倍率色収差補正データを演算する。撮像装置10は、得られた倍率色収差補正データを、ToFデータの像の倍率差補正にも適用する。特に、撮像装置10は、ToFカメラで使用する近赤外に近いRchの倍率色収差補正データをそのままToFデータの倍率差補正に利用する。また、撮像装置10は、Rchの色収差補正データから相関のある近赤外領域の倍率差補正量を推定し、適用してもよい。 The imaging apparatus 10 calculates chromatic aberration of magnification correction data based on the chromatic aberration of magnification information of the lens 110 obtained from the RGB data. The imaging apparatus 10 also applies the obtained magnification chromatic aberration correction data to the magnification difference correction of the image of the ToF data. In particular, the image capturing apparatus 10 uses the magnification chromatic aberration correction data of the Rch close to the near-infrared used in the ToF camera as it is for the magnification difference correction of the ToF data. Further, the imaging apparatus 10 may estimate and apply a correction amount of magnification difference in a correlated near-infrared region from Rch chromatic aberration correction data.

また、撮像装置10は、ToFデータから得られる距離情報から、背景と距離差のある被写体のエッジを検出する。撮像装置10は、RGBデータから得られる信号に基づき、輝度差や周波数差のある被写体のエッジを検出する。撮像装置10は、これらを併用して、よりエッジ検出の精度を上げて、カメラのフォーカス合わせに用いることができる。 Also, the imaging device 10 detects an edge of the subject having a distance difference from the background from the distance information obtained from the ToF data. The imaging device 10 detects edges of a subject having luminance differences and frequency differences based on signals obtained from RGB data. The imaging apparatus 10 can use these together to improve the accuracy of edge detection and use them for camera focusing.

また、撮像装置10は、Rch倍率色収差補正データを、ToFデータにも用いることにより、RGBデータとToFデータの像の倍率差を補正する。撮像装置10は、RGBデータとToFデータの像の倍率差を補正することにより、3Dデータ生成時に像を正確に重ねることができ、エッジ部の距離ずれの発生を抑止することができる。 Further, the imaging apparatus 10 corrects the difference in magnification between the RGB data and the ToF data by using the Rch magnification chromatic aberration correction data for the ToF data as well. By correcting the magnification difference between the images of the RGB data and the ToF data, the imaging apparatus 10 can accurately superimpose the images when generating 3D data, and can suppress the occurrence of distance shifts at edges.

[実施形態2]
次に、実施形態2について説明する。本実施形態に係る撮像装置10は、第1レーザーダイオード(第1光源)121を備えることにより第1波長を有する光である第1照射光を照射し、センサ(第1検出部)153を備えることにより第1照射光が対象物により反射した光である第1反射光を検出する。また、撮像装置10は、第2レーザーダイオード(第2光源)122を備えることにより第1波長とは異なる第2波長を有する光である第2照射光を照射し、センサ(第2検出部)163を備えることにより第2照射光が対象物により反射した光である第2反射光を検出する。
ここで、第1照射光及び第1反射光と、第2照射光及び第2反射光とは互いに波長が異なるため、互いに干渉する場合がある。実施形態2においては、波長の異なる光同士が干渉することを抑止しようとするものである。
[Embodiment 2]
Next, Embodiment 2 will be described. The imaging device 10 according to the present embodiment includes a first laser diode (first light source) 121 to irradiate a first irradiation light, which is light having a first wavelength, and a sensor (first detection unit) 153. As a result, the first reflected light, which is the light reflected by the object, is detected. In addition, the imaging device 10 includes a second laser diode (second light source) 122 to irradiate the second irradiation light, which is light having a second wavelength different from the first wavelength, and detect the sensor (second detection unit). 163 detects the second reflected light, which is the light reflected by the object.
Here, since the first irradiation light and the first reflected light have different wavelengths from the second irradiation light and the second reflected light, they may interfere with each other. In the second embodiment, it is intended to suppress interference between light beams having different wavelengths.

なお、実施形態2に係る説明において、図2を参照しながら説明した撮像装置10を用いる場合の一例について説明する。しかしながら、実施形態2に係る制御方法は、撮像装置10に適用される場合の一例に限定されるものではなく、撮像装置10Aから撮像装置10Dについても同様に適用可能である。 In addition, in the description according to the second embodiment, an example in which the imaging device 10 described with reference to FIG. 2 is used will be described. However, the control method according to the second embodiment is not limited to the case where it is applied to the imaging device 10, and is similarly applicable to the imaging devices 10A to 10D.

図12は、実施形態2に係る異なる2つの波長の近赤外光の干渉について説明するための図である。同図を参照しながら、異なる2つの波長の近赤外光の干渉について説明する。
同図には、RGBカメラが受光する可視光(Rch、Gch、Bch)、及びToFカメラが受光する赤外光(850nm、940nm)の出力について、横軸を波長[nm]、縦軸を相対出力として示す。また同図には、IRカットフィルタ(赤外カットフィルタ142)、940nmバンドパスフィルタ(バンドパスフィルタ152)、及び850nmバンドパスフィルタ(バンドパスフィルタ162)が遮断可能な波長についても、同様に示す。
FIG. 12 is a diagram for explaining interference of near-infrared light of two different wavelengths according to the second embodiment. Interference of near-infrared light with two different wavelengths will be described with reference to this figure.
In the same figure, the output of visible light (Rch, Gch, Bch) received by the RGB camera and infrared light (850 nm, 940 nm) received by the ToF camera is plotted with the horizontal axis representing the wavelength [nm] and the vertical axis representing the relative wavelength [nm]. shown as output. The figure also shows wavelengths that can be blocked by an IR cut filter (infrared cut filter 142), a 940 nm bandpass filter (bandpass filter 152), and an 850nm bandpass filter (bandpass filter 162). .

一般的なToFカメラに用いられている850[nm]と940[nm]のバンドパスフィルタは150[nm]程度の帯域幅を持っている場合が多い。図12に示す940nmバンドパスフィルタ、及び850nmバンドパスフィルタを適用することにより、可視光領域の影響を除去することができる。 Bandpass filters of 850 [nm] and 940 [nm] used in general ToF cameras often have a bandwidth of about 150 [nm]. By applying the 940 nm band-pass filter and the 850 nm band-pass filter shown in FIG. 12, the influence of the visible light region can be removed.

しかしながら、850[nm]と940[nm]の近赤外光が同時に発光された場合、互いに他の波長の赤外光の干渉を完全に除去できない。具体的には、範囲Aにおいて、850[nm]と940[nm]の近赤外光が互いに干渉している。 However, when near-infrared light of 850 [nm] and 940 [nm] are emitted at the same time, interference between infrared light of other wavelengths cannot be completely eliminated. Specifically, in range A, near-infrared light of 850 [nm] and 940 [nm] interfere with each other.

このような干渉を防ぐためには、ToFカメラに用いる汎用的なバンドパスフィルタではなく、100[nm]以内で急峻に遮断できる狭帯域のバンドパスフィルタを用いることが有効である。しかしながら、100[nm]以内で急峻に遮断できる狭帯域のバンドパスフィルタは高価である。そこで、第2の実施形態において、撮像装置10は、レーザーダイオードの発光タイミング、及びセンサの露光タイミングを制御することにより、互いの波長の干渉を抑止する。 In order to prevent such interference, it is effective to use a narrow-band band-pass filter that can sharply cut off within 100 [nm] instead of a general-purpose band-pass filter used in ToF cameras. However, a narrow-band bandpass filter that can sharply cut off light within 100 [nm] is expensive. Therefore, in the second embodiment, the imaging device 10 controls the light emission timing of the laser diode and the exposure timing of the sensor to suppress mutual wavelength interference.

図13は、実施形態2に係るレーザー光の照射と露光の動作期間の一例を示すタイミングチャートである。同図を参照しながら、レーザーダイオードの発光動作を行う期間、及びセンサの露光動作を行う期間の一例について説明する。同図には、“940nm LD発光期間”として、第1レーザーダイオード121の発光動作を行う期間を示す。“940nm ToF露光期間”として、センサ153の露光動作を行う期間を示す。“850nm LD発光期間”として、第2レーザーダイオード122の発光動作を行う期間を示す。“850nm ToF露光期間”として、センサ163の露光動作を行う期間を示す。
横軸には時間を、縦軸には、発光又は露光が、オン又はオフの期間のいずれであるかを示す。ハイレベルはオンを、ローレベルはオフを示す。同様に、横軸を時間としてフレームパルスタイミングを示す。なお、同図に示したオン又はオフの期間は、レーザーダイオードの発光動作を行う期間又はセンサの露光動作を行う期間を示しており、実際の制御信号は、当該期間の中で複数回のスイッチング動作を繰り返してもよい。具体的には、実際のオン期間において、LD発光期間とToF露光期間はそれぞれが細かい複数の制御パルスで構成されており、LD発光期間とToF露光期間は必ずしも同位相ではない場合がある。
FIG. 13 is a timing chart showing an example of operation periods of laser light irradiation and exposure according to the second embodiment. An example of the period during which the laser diode performs the light emission operation and the period during which the sensor performs the exposure operation will be described with reference to FIG. In the figure, the period during which the first laser diode 121 performs the light emission operation is shown as "940 nm LD light emission period". A “940 nm ToF exposure period” indicates a period during which the sensor 153 performs an exposure operation. A period during which the second laser diode 122 emits light is indicated as "850 nm LD light emission period". “850 nm ToF exposure period” indicates the period during which the sensor 163 performs the exposure operation.
The horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates whether the emission or exposure is on or off. A high level indicates ON and a low level indicates OFF. Similarly, the frame pulse timing is shown with the horizontal axis representing time. Note that the ON or OFF period shown in the figure indicates the period during which the laser diode emits light or the sensor performs the exposure operation. Actions may be repeated. Specifically, in the actual ON period, the LD light emission period and the ToF exposure period each consist of a plurality of fine control pulses, and the LD light emission period and the ToF exposure period may not always be in the same phase.

図13(A)は、第1の干渉防止策の一例を説明するためのタイミングチャートである。まず、第1の干渉防止策の詳細について説明する。第1の干渉防止策では、共通のフレームパルスタイミングVDに基づいて、940[nm]用ToFセンサの発光及び露光と、850[nm]用ToFセンサの発光及び露光とを制御する。フレームパルスタイミングVDは、周期t11を有する。 FIG. 13A is a timing chart for explaining an example of the first interference prevention measure. First, the details of the first interference prevention measure will be described. In the first interference prevention measure, the light emission and exposure of the 940 [nm] ToF sensor and the light emission and exposure of the 850 [nm] ToF sensor are controlled based on the common frame pulse timing VD. The frame pulse timing VD has a period t11.

第1レーザーダイオード(第1光源)121が第1照射光を照射し、センサ(第1検出部)153が第1反射光を検出する期間である期間t12を、第1期間と記載する。第2レーザーダイオード(第2光源)122が第2照射光を照射し、センサ(第2検出部)163が第2反射光を検出する期間である期間t13を第2期間と記載する。
第1期間に行われる処理と、第2期間に行われる処理とは、それぞれ異なるフレームにおいて行われる。すなわち、第1期間と第2期間とは重複しない。
A period t12 during which the first laser diode (first light source) 121 emits the first irradiation light and the sensor (first detection unit) 153 detects the first reflected light is referred to as a first period. A period t13 during which the second laser diode (second light source) 122 emits the second irradiation light and the sensor (second detection unit) 163 detects the second reflected light is referred to as a second period.
The processing performed in the first period and the processing performed in the second period are performed in different frames. That is, the first period and the second period do not overlap.

具体的には、850[nm]レーザーダイオード発光、及び850[nm]用ToFセンサ露光を偶数フレームに行い、940[nm]レーザーダイオード発光、及び940[nm]用ToFセンサ露光を奇数フレームに行うことにより、交互にレーザーダイオード発光とToFセンサ露光の動作タイミングを制御する。換言すれば、第1期間と第2期間は、所定の周期で交互に到来する。詳細には、第1期間とは、所定の周期t11のうち奇数周期内の期間である。また、第2期間とは、所定の周期t11のうち偶数期間内の期間である。
なお、第1期間と第2期間とを入れ替えてもよい。具体的には、850[nm]レーザーダイオード発光、及び850[nm]用ToFセンサ露光を奇数フレームに行い、940[nm]レーザーダイオード発光、及び940[nm]用ToFセンサ露光を偶数フレームに行ってもよい。
Specifically, 850 [nm] laser diode emission and 850 [nm] ToF sensor exposure are performed in even-numbered frames, and 940 [nm] laser diode emission and 940 [nm] ToF sensor exposure are performed in odd-numbered frames. Thus, the operation timings of laser diode emission and ToF sensor exposure are alternately controlled. In other words, the first period and the second period alternately arrive at a predetermined cycle. Specifically, the first period is a period within an odd-numbered period of the predetermined period t11. Also, the second period is a period within an even-numbered period of the predetermined period t11.
Note that the first period and the second period may be interchanged. Specifically, 850 [nm] laser diode emission and 850 [nm] ToF sensor exposure are performed in odd-numbered frames, and 940 [nm] laser diode emission and 940 [nm] ToF sensor exposure are performed in even-numbered frames. may

上述したように第1の干渉防止策では、交互にレーザーダイオード発光とToFセンサ露光の動作タイミングを制御することにより、近赤外光の干渉を防ぐ。第1の干渉防止策によれば、2波長間のレーザーダイオード発光タイミング制御、ToFセンサの露光タイミング制御を共通の同期系で管理できるメリットがある。一方、第1の干渉防止策によれば、測距フレームレートがそれぞれ半分になってしまうといった課題がある。第2の干渉防止策は、第1の干渉防止策による課題を解決するものである。 As described above, in the first interference prevention measure, interference of near-infrared light is prevented by alternately controlling the operation timings of laser diode emission and ToF sensor exposure. According to the first interference prevention measure, there is an advantage that the laser diode emission timing control between two wavelengths and the exposure timing control of the ToF sensor can be managed by a common synchronization system. On the other hand, according to the first interference prevention measure, there is a problem that the ranging frame rate is halved. The second anti-interference measure solves the problem caused by the first anti-interference measure.

図13(B)は、第2の干渉防止策の一例を説明するためのタイミングチャートである。次に、第2の干渉防止策の詳細について説明する。第2の干渉防止策では、940[nm]用ToFセンサ用のフレームパルスタイミングVD1と、850[nm]用ToFセンサ用のフレームパルスタイミングVD2とにそれぞれ基づいた制御を行う。フレームパルスタイミングVD1は周期t21を有し、フレームパルスタイミングVD2は周期t24を有する。周期t21を第1周期と、周期t24を第2周期と記載する。 FIG. 13B is a timing chart for explaining an example of the second interference prevention measure. Next, details of the second anti-interference measure will be described. In the second interference prevention measure, control is performed based on the frame pulse timing VD1 for the 940 [nm] ToF sensor and the frame pulse timing VD2 for the 850 [nm] ToF sensor. The frame pulse timing VD1 has a period t21 and the frame pulse timing VD2 has a period t24. A period t21 is described as a first period, and a period t24 is described as a second period.

第1レーザーダイオード(第1光源)121が第1照射光を照射し、センサ(第1検出部)153が第1反射光を検出する期間である期間t22を、第1期間と記載する。第2レーザーダイオード(第2光源)122が第2照射光を照射し、センサ(第2検出部)163が第2反射光を検出する期間である期間t25を第2期間と記載する。
第2の干渉防止策において、第1期間は、第1周期内の期間である。また、第2期間は、第2周期内の期間である。換言すれば、第1期間はフレームパルスタイミングVD1に基づいた期間であり、第2期間はフレームパルスタイミングVD2に基づいた期間である。第1期間に行われる処理と第2期間に行われる処理とが、同一タイミングに重複して行われると、異なる波長を有する光が干渉してしまう。したがって、第1期間と第2期間とは重複しないよう制御される。
A period t22 during which the first laser diode (first light source) 121 emits the first irradiation light and the sensor (first detection unit) 153 detects the first reflected light is referred to as a first period. A period t25 during which the second laser diode (second light source) 122 emits the second irradiation light and the sensor (second detection unit) 163 detects the second reflected light is referred to as a second period.
In the second anti-interference measure, the first period is a period within the first period. Also, the second period is a period within the second cycle. In other words, the first period is based on the frame pulse timing VD1, and the second period is based on the frame pulse timing VD2. If the processing performed in the first period and the processing performed in the second period overlap at the same timing, light beams having different wavelengths interfere with each other. Therefore, the first period and the second period are controlled so as not to overlap.

また、第2の干渉防止策において、第1周期と第2周期とは位相が異なる。具体的には、フレームパルスタイミングVD2は、フレームパルスタイミングVD1より半周期遅れていてもよい。換言すれば、第1周期と第2周期との位相差は、半周期(180度)であってもよい。また、第1周期である周期t21と、第2周期である周期t24とは、同一の周期であってもよい。 Also, in the second anti-interference measure, the first period and the second period have different phases. Specifically, the frame pulse timing VD2 may be delayed by half a cycle from the frame pulse timing VD1. In other words, the phase difference between the first period and the second period may be half a period (180 degrees). Also, the period t21 as the first period and the period t24 as the second period may be the same period.

第2の干渉防止策において、レーザーダイオード照射光を照射しセンサが反射光を検出する期間は、フレームパルス周期の半分以下の期間であってもよい。具体的には、第1周期内における第1期間は、第1周期の半分以下であってもよく、第2周期内における第2期間は、第2周期の半分以下であってもよい。 In the second interference prevention measure, the period during which the laser diode irradiation light is emitted and the reflected light is detected by the sensor may be less than or equal to half the frame pulse period. Specifically, the first period within the first period may be less than or equal to half the first period, and the second period within the second period may be less than or equal to half the second period.

上述したように第2の干渉防止策では、850[nm]レーザーダイオード発光及び850[nm]用ToFセンサ露光と、940[nm]レーザーダイオード発光及び940[nm]用ToFセンサ露光をハーフフレームずらすことにより、互いの波長の近赤外光の干渉を防ぐ。
第2の干渉防止策によれば、第1の干渉防止策のように測距フレームレートが半分になってしまうことがなく、測距フレームレートを保つことができる。もっとも、第2の干渉防止策によれば、制御、信号処理ともに同期回路が複雑になるデメリットがある。また、第2の干渉防止策によれば、長距離測距のためにレーザーダイオード発光期間を長くするとインターバル期間が短くなり2波長間の干渉が避けられなくなる。なお、発光期間を長くしたため干渉が生じてしまうような場合には、フレームレートを落とす等の調整が有効である。
As described above, in the second interference prevention measure, the 850 [nm] laser diode emission and 850 [nm] ToF sensor exposure and the 940 [nm] laser diode emission and 940 [nm] ToF sensor exposure are shifted by half a frame. Thereby, interference of near-infrared light of each wavelength is prevented.
According to the second interference prevention measure, unlike the first interference prevention measure, the ranging frame rate is not halved, and the ranging frame rate can be maintained. However, according to the second anti-interference measure, there is a demerit that the synchronizing circuit becomes complicated for both control and signal processing. According to the second interference prevention measure, if the laser diode emission period is lengthened for long distance measurement, the interval period is shortened and interference between two wavelengths cannot be avoided. If interference occurs due to the lengthening of the light emission period, it is effective to make adjustments such as lowering the frame rate.

他の実施形態として、850[nm]及び940[nm]それぞれの中心波長±40[nm]程度で急峻に減衰する狭帯域バンドパスフィルタを用いれば、上述のような制御工夫が無くとも、互いの波長の近赤外光の干渉を限りなく無くすことができる。 As another embodiment, if a narrow-band bandpass filter that sharply attenuates at about ±40 [nm] of the center wavelength of each of 850 [nm] and 940 [nm] is used, mutual , the interference of near-infrared light with a wavelength of can be eliminated as much as possible.

[実施形態2のまとめ]
以上説明した実施形態によれば、撮像装置10は、第1レーザーダイオード(第1光源)121を備えることにより第1波長を有する光である第1照射光を対象物Tに照射し、第2レーザーダイオード(第2光源)122を備えることにより第2波長を有する光である第2照射光を対象物Tに照射し、センサ(第1検出部)153を備えることにより第1照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第1反射光を検出し、センサ(第2検出部)163を備えることにより第2照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第2反射光を検出する。また、撮像装置10において、第1レーザーダイオード121が第1照射光を照射しセンサ153が第1反射光を検出する第1期間と、第2レーザーダイオード122が第2照射光を照射しセンサ163が第2反射光を検出する第2期間とは重複しない。
したがって、本実施形態によれば、撮像装置10は、異なる波長のレーザー光の反射光を互いに干渉することなく照射及び受光することができる。
[Summary of Embodiment 2]
According to the embodiment described above, the imaging device 10 includes the first laser diode (first light source) 121 to irradiate the object T with the first irradiation light, which is the light having the first wavelength, and the second irradiation light. By providing the laser diode (second light source) 122, the object T is irradiated with the second irradiation light, which is light having the second wavelength, and by providing the sensor (first detection unit) 153, the first irradiation light is applied to the target. The sensor (second detection unit) 163 is provided to detect the first reflected light that is the light irradiated and reflected by the object T, and the second irradiation light that is irradiated to the object T and the reflected light is detected. Detect reflected light. In the imaging device 10, a first period in which the first laser diode 121 emits the first irradiation light and the sensor 153 detects the first reflected light, and a second period in which the second laser diode 122 emits the second irradiation light and the sensor 163 detects the first reflected light. does not overlap with the second period for detecting the second reflected light.
Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10 can irradiate and receive reflected laser beams of different wavelengths without interfering with each other.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、第1期間とは所定の周期のうち奇数周期内の期間であり、第2期間とは所定の周期のうち偶数期間内の期間である。したがって、撮像装置10は、フレーム交互にレーザーダイオード発光とToFセンサ露光の動作タイミングを制御することにより、容易に互いの波長の近赤外光の干渉を防ぐことができる。また、撮像装置10は、フレーム交互にレーザーダイオード発光とToFセンサ露光の動作タイミングを制御するため、発光期間及び露光期間が長くなったとしても、互いに干渉し合うことがない。 Further, according to the embodiments described above, in the imaging apparatus 10, the first period is a period within an odd-numbered period of the predetermined period, and the second period is a period of an even-numbered period within the predetermined period. be. Therefore, the imaging apparatus 10 can easily prevent interference of near-infrared light of each wavelength by controlling the operation timing of laser diode emission and ToF sensor exposure alternately in frames. In addition, since the imaging device 10 controls the operation timings of the laser diode emission and the ToF sensor exposure in alternate frames, even if the emission period and the exposure period become longer, they do not interfere with each other.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、第1期間は、第1周期内の期間であり、第2期間は、第1周期とは位相が異なる第2周期内の期間である。すなわち、撮像装置10によれば、異なる波長の光を発光及び露光するタイミングを、それぞれのフレームパルスタイミングに基づいて行うことにより干渉を防ぐ。したがって、本実施形態によれば、撮像装置10は、フレームレートを落とすことなく、互いの波長の近赤外光の干渉を防ぐことができる。 Further, according to the embodiment described above, in the imaging device 10, the first period is a period within the first period, and the second period is a period within the second period whose phase is different from that of the first period. be. In other words, according to the imaging apparatus 10, interference is prevented by performing timings for emitting and exposing light of different wavelengths based on respective frame pulse timings. Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10 can prevent interference between near-infrared light beams having different wavelengths without lowering the frame rate.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、第1周期と第2周期とは、同一の周期であり、第1周期と第2周期の位相差は半周期である。したがって、本実施形態によれば、撮像装置10は、ハーフフレームずれたタイミングにおいて、異なる波長の光を発光及び露光することにより、容易に互いの波長の近赤外光の干渉を防ぐことができる。また、撮像装置10は、ハーフフレームずれたタイミングにおいて、異なる波長の光を発光及び露光することにより、それぞれの波長を有する光の発光期間及び露光期間が長くなったとしても、干渉しづらくすることができる。 Further, according to the embodiments described above, in the imaging device 10, the first period and the second period are the same period, and the phase difference between the first period and the second period is a half period. Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10 emits and exposes light of different wavelengths at timings that are shifted by half a frame, thereby easily preventing interference between near-infrared light of different wavelengths. . In addition, the imaging device 10 emits and exposes light of different wavelengths at timings that are shifted by half a frame, thereby making it difficult for interference to occur even if the light emission period and exposure period of light having respective wavelengths become long. can be done.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、第1周期内における第1期間は第1周期の半分以下であり、第2周期内における第2期間は、第2周期の半分以下である。したがって、本実施形態によれば、第1期間と第2期間とは重複しないため、異なる波長を有する光の干渉を防ぐことができる。 Further, according to the embodiments described above, in the imaging apparatus 10, the first period within the first period is half or less than the first period, and the second period within the second period is half or less than the second period. is. Therefore, according to the present embodiment, since the first period and the second period do not overlap, it is possible to prevent interference between lights having different wavelengths.

なお、図3を参照しながら説明した撮像装置10Aによれば、850[nm]と940[nm]の同時測距をすることはできないが、実施形態2において説明した2つのレーザーダイオード発光の同期制御、及び2つのToFセンサ露光の同期制御は不要である。したがって、撮像装置10Aによれば、2波長間のレーザーダイオード光干渉が発生することなく、両波長の良いところを得ることができる。 Incidentally, according to the imaging device 10A described with reference to FIG. 3, simultaneous ranging of 850 [nm] and 940 [nm] cannot be performed, but synchronization of two laser diode emissions described in the second embodiment is possible. No control and synchronous control of the two ToF sensor exposures is required. Therefore, according to the imaging device 10A, the advantages of both wavelengths can be obtained without causing laser diode light interference between the two wavelengths.

[実施形態3]
次に、実施形態3について説明する。本実施形態に係る撮像装置10は、第1レーザーダイオード(第1光源)121を備えることにより第1波長を有する光である第1照射光を照射し、センサ(第1検出部)153を備えることにより第1照射光が対象物により反射した光である第1反射光を検出する。第1波長とは、例えば940[nm]であって、屋外における測距で用いられる。
また、撮像装置10は、第2レーザーダイオード(第2光源)122を備えることにより第1波長とは異なる第2波長を有する光である第2照射光を照射し、センサ(第2検出部)163を備えることにより第2照射光が対象物により反射した光である第2反射光を検出する。第2波長とは、例えば850[nm]であって、屋内における測距で用いられる。
[Embodiment 3]
Next, Embodiment 3 will be described. The imaging device 10 according to the present embodiment includes a first laser diode (first light source) 121 to irradiate a first irradiation light, which is light having a first wavelength, and a sensor (first detection unit) 153. As a result, the first reflected light, which is the light reflected by the object, is detected. The first wavelength is, for example, 940 [nm] and is used for outdoor distance measurement.
In addition, the imaging device 10 includes a second laser diode (second light source) 122 to irradiate the second irradiation light, which is light having a second wavelength different from the first wavelength, and detect the sensor (second detection unit). 163 detects the second reflected light, which is the light reflected by the object. The second wavelength is, for example, 850 [nm] and is used for indoor distance measurement.

図14は、実施形態3において撮像装置が解決しようとする課題について説明するための図である。まず、同図を参照しながら、実施形態3において解決しようとする課題について説明する。
第1レーザーダイオード121、及び第2レーザーダイオード122は、レンズ110の前面周囲に、レンズ110を取り囲むように複数個ずつ配置される。同図に示す一例においては、第1レーザーダイオード121として、第1レーザーダイオード121-1と、第1レーザーダイオード121-2とが配置され、第2レーザーダイオード122として、第2レーザーダイオード122-1と、第2レーザーダイオード122-2とがレンズ110を取り囲むように配置される。
14A and 14B are diagrams for explaining a problem to be solved by the imaging device according to the third embodiment. FIG. First, the problems to be solved in the third embodiment will be described with reference to the same figure.
A plurality of first laser diodes 121 and a plurality of second laser diodes 122 are arranged around the front surface of the lens 110 so as to surround the lens 110 . In the example shown in the figure, a first laser diode 121-1 and a first laser diode 121-2 are arranged as the first laser diode 121, and a second laser diode 122-1 is arranged as the second laser diode 122. , and a second laser diode 122 - 2 are arranged to surround the lens 110 .

940[nm]の波長を有する光を照射する第1レーザーダイオード121は、屋外向け遠距離用として用いられる。850[nm]の波長を有する光を照射する第2レーザーダイオード122は、屋内向け近距離用として用いられる。
ここで、レンズ110の光軸OAと、レーザーダイオード照射軸(レーザー光BM11-2及びレーザー光BM12-2)との角度差による距離誤差が問題となる。近距離測距時における、距離誤差による影響を抑止するためには、できるだけ光軸OAに近い位置に光源を配置することが好適である。
The first laser diode 121 that emits light having a wavelength of 940 [nm] is used for outdoor long-distance use. The second laser diode 122, which emits light having a wavelength of 850 [nm], is used for short distance indoor use.
Here, the distance error due to the angle difference between the optical axis OA of the lens 110 and the laser diode irradiation axis (laser beam BM11-2 and laser beam BM12-2) becomes a problem. In order to suppress the influence of the distance error during short distance measurement, it is preferable to arrange the light source at a position as close to the optical axis OA as possible.

特に対象物Tが近距離に存在する場合、距離誤差による影響は顕著である。また、屋内においては、屋外における場合と比べて、近距離に存在する対象物Tまでの距離を測距する場合が多い。したがって、近距離用に用いられる第2レーザーダイオード122は、距離誤差による影響を軽減するため、できるだけ光軸OAに近い位置に光源を配置することが好適である。
したがって、屋内用に用いられる第2レーザーダイオード(第2光源)122は、屋外用に用いられる第1レーザーダイオード(第1光源)121よりも、光軸OAに近い位置(レンズ外周円近傍)に配置されることが好適である。
Especially when the object T exists at a short distance, the influence of the distance error is remarkable. Also, indoors, compared to outdoors, the distance to an object T existing at a short distance is often measured. Therefore, the second laser diode 122 used for short distances is preferably arranged as close to the optical axis OA as possible in order to reduce the influence of the distance error.
Therefore, the second laser diode (second light source) 122 for indoor use is positioned closer to the optical axis OA (near the outer circumference of the lens) than the first laser diode (first light source) 121 for outdoor use. is preferably arranged.

しかしながら、被写体が大きい場合、被写体側面にはレーザーダイオード照射の影が発生し、測距ができない領域が大きくなってしまうという問題が生じる。図14においては、範囲AR1及び範囲AR2が、レーザーダイオード照射の影となり、測距ができないという問題が生じる。実施形態3においては、このような測距ができない範囲が発生することを抑止しようとするものである。 However, when the subject is large, a shadow of the laser diode irradiation is generated on the side of the subject, and a problem arises in that the area in which the range cannot be measured becomes large. In FIG. 14, the range AR1 and the range AR2 are shadowed by the laser diode irradiation, which causes a problem that distance measurement cannot be performed. In the third embodiment, it is intended to prevent the occurrence of such a range in which distance measurement cannot be performed.

図15は、実施形態3に係る屋内における測距の一例を示す図である。同図を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置10Eの機能構成と、その効果について説明する。撮像装置10Eの説明において、撮像装置10が備える機能と同様の構成については、同様の符号を付すことにより説明を省略する場合がある。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of indoor distance measurement according to the third embodiment. The functional configuration and effects of the imaging device 10E according to the present embodiment will be described with reference to the same drawing. In the description of the imaging device 10E, the same reference numerals are assigned to the same functions as those of the imaging device 10, and the description thereof may be omitted.

同図に示すように、撮像装置10Eは、第1レーザーダイオード121と、第2レーザーダイオード122とを、光軸OAに交わる面S上に備える。すなわち、第1レーザーダイオード(第1光源)121及び第2レーザーダイオード(第2光源)122は、いずれも光軸OAに交わる面上に配置される。また、面Sは、光軸OAに直交する。すなわち、第1レーザーダイオード(第1光源)121及び第2レーザーダイオード(第2光源)122は、いずれも光軸OAに直交する面上に配置される。 As shown in the figure, the imaging device 10E includes a first laser diode 121 and a second laser diode 122 on a plane S intersecting the optical axis OA. That is, both the first laser diode (first light source) 121 and the second laser diode (second light source) 122 are arranged on a plane intersecting the optical axis OA. Also, the surface S is orthogonal to the optical axis OA. That is, the first laser diode (first light source) 121 and the second laser diode (second light source) 122 are both arranged on a plane perpendicular to the optical axis OA.

撮像装置10Eは、光軸OAに近い位置に備えられた850[nm]レーザーダイオードに加えて、光軸から遠い位置においても更に850[nm]レーザーダイオードを備える点において、撮像装置10とは異なる。具体的には、撮像装置10Eは、第2レーザーダイオード122-5と、第2レーザーダイオード122-6と更に備える。 The imaging device 10E differs from the imaging device 10 in that in addition to the 850 [nm] laser diode provided at a position near the optical axis OA, an 850 [nm] laser diode is also provided at a position far from the optical axis. . Specifically, the imaging device 10E further includes a second laser diode 122-5 and a second laser diode 122-6.

撮像装置10Eは、光軸に近い位置に加えて、更に光軸から遠い位置においても850[nm]レーザーダイオードを備えることにより、照射影の発生を少なくすることができる。具体的には、第2レーザーダイオード122-5は、レーザー光BM15を照射することにより、範囲AR1における照射影の発生を抑止し、第2レーザーダイオード122-6は、レーザー光BM16を照射することにより、範囲AR2における照射影の発生を抑止する。撮像装置10Eは、照射影の発生を少なくすることができるため、被写体側面についても測距することができる。 The imaging device 10E can reduce the occurrence of irradiation shadows by providing 850 [nm] laser diodes not only at positions near the optical axis but also at positions far from the optical axis. Specifically, the second laser diode 122-5 irradiates the laser beam BM15 to suppress the generation of irradiation shadows in the range AR1, and the second laser diode 122-6 irradiates the laser beam BM16. suppresses the generation of irradiation shadows in the range AR2. Since the imaging device 10E can reduce the occurrence of irradiation shadows, it is possible to perform distance measurement on the sides of the subject as well.

なお、撮像装置10Eは、2箇所(すなわち、光軸の近傍と遠方それぞれの箇所)に配置されたレーザーダイオードそれぞれについて発光制御を行う。撮像装置10Eは、ToFセンサで受信した2種類の距離データ(第2レーザーダイオード122-1及び第2レーザーダイオード122-2により得られた距離データと、第2レーザーダイオード122-5及び第2レーザーダイオード122-6により得られた距離データ)を合成することにより、最適化された距離データを生成することができる。また、撮像装置10Eは、ToFセンサにおける信号飽和を防ぐため、それぞれのレーザーダイオードから照射される照射光の発光強度を弱くすることが好適である。 Note that the imaging device 10E performs light emission control for each of the laser diodes arranged at two locations (that is, locations near and far from the optical axis). The imaging device 10E receives two types of distance data (distance data obtained by the second laser diode 122-1 and the second laser diode 122-2, and distance data obtained by the second laser diode 122-5 and the second laser diode 122-5) received by the ToF sensor. Optimized range data can be generated by combining the range data obtained by diode 122-6). Also, in order to prevent signal saturation in the ToF sensor, the imaging device 10E preferably weakens the emission intensity of the irradiation light emitted from each laser diode.

図16は、実施形態3に係る屋外における測距の一例を示す図である。同図を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置10Eの、屋外における測距の一例について説明する。屋外における測距では、撮像装置10Eは、第1レーザーダイオード121を用いる。第1レーザーダイオード121は、第2レーザーダイオード122より外側に配置される。第1レーザーダイオード121は中長距離用の測距に用いられるため、対象物Tまでの距離は長く、レンズ光軸OAとレーザーダイオード照射軸(レーザー光BM21-2及びレーザー光BM22-2)の角度差による距離誤差影響が少ない。また、対象物Tまでの距離が長いため、レーザーダイオード照射の影も、近距離よりも少ない。 FIG. 16 is a diagram illustrating an example of outdoor distance measurement according to the third embodiment. An example of outdoor distance measurement of the imaging device 10E according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In outdoor distance measurement, the imaging device 10E uses the first laser diode 121 . The first laser diode 121 is arranged outside the second laser diode 122 . Since the first laser diode 121 is used for middle- and long-range distance measurement, the distance to the object T is long, and the distance between the lens optical axis OA and the laser diode irradiation axis (laser beam BM21-2 and laser beam BM22-2) is large. Distance error effect due to angle difference is small. Also, since the distance to the object T is long, the shadow of the laser diode irradiation is also smaller than in the short distance.

なお、撮像装置10Eは、被写体までの距離が長くなるほどToFセンサが受光する信号強度が下がるため、第1レーザーダイオード121の発光強度を強くすることが好適である。 In the imaging device 10E, the intensity of the signal received by the ToF sensor decreases as the distance to the subject increases, so it is preferable to increase the emission intensity of the first laser diode 121.

図17は、実施形態3に係る光源の配置の一例を示す模式図である。同図を参照しながら、第1レーザーダイオード121及び第2レーザーダイオード122の配置の一例について説明する。
同図には、撮像装置10Eを正面視した場合におけるレンズ110と複数のレーザーダイオード120との位置関係を示す。
17 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of light sources according to the third embodiment; FIG. An example of the arrangement of the first laser diode 121 and the second laser diode 122 will be described with reference to FIG.
The figure shows the positional relationship between the lens 110 and the plurality of laser diodes 120 when the imaging device 10E is viewed from the front.

撮像装置10Eは、複数の第1レーザーダイオード121と、複数の第2レーザーダイオード122とを備える。図17に示す一例においては、4個の第1レーザーダイオード121と、8個の第2レーザーダイオード122とを備える。
複数の第1レーザーダイオード121は、光軸OAを中心とする第1の円C1の円周上に配置される。複数の第2レーザーダイオード122は、第2の円C2及び第3の円C3の円周上に配置される。第1の円C1は、第2の円C2及び第3の円C3とは異なる半径を有する円である。また、第1の円C1、第2の円C2及び第3の円C3は、いずれも共通の光軸OAを中心とする同心円である。
The imaging device 10</b>E includes a plurality of first laser diodes 121 and a plurality of second laser diodes 122 . In one example shown in FIG. 17, four first laser diodes 121 and eight second laser diodes 122 are provided.
A plurality of first laser diodes 121 are arranged on the circumference of a first circle C1 centered on the optical axis OA. A plurality of second laser diodes 122 are arranged on the circumference of the second circle C2 and the third circle C3. The first circle C1 is a circle having a different radius than the second circle C2 and the third circle C3. The first circle C1, the second circle C2 and the third circle C3 are all concentric circles centered on the common optical axis OA.

複数の第2レーザーダイオード122のうち一部である第2レーザーダイオード122-1から第2レーザーダイオード122-4は、第2の円C2の円周上に配置される。また、複数の第2レーザーダイオード122のうち他の一部である第2レーザーダイオード122-5から第2レーザーダイオード122-8は、第3の円C3の円周上に配置される。第3の円C3とは、第1の円C1及び第2の円C2のいずれとも異なる半径を有する円であって、第1の円C1及び第2の円C2と光軸OAを中心とする同心円である。 The second laser diodes 122-1 to 122-4, which are a part of the plurality of second laser diodes 122, are arranged on the circumference of the second circle C2. Further, the second laser diodes 122-5 to 122-8, which are the other part of the plurality of second laser diodes 122, are arranged on the circumference of the third circle C3. The third circle C3 is a circle having a radius different from that of the first circle C1 and the second circle C2, and is centered on the optical axis OA between the first circle C1 and the second circle C2. Concentric circles.

図18は、実施形態3の変形例に係る光源の配置の一例を示す模式図である。同図を参照しながら、第1レーザーダイオード121及び第2レーザーダイオード122の配置の変形例について説明する。
変形例においては、複数の第1レーザーダイオード121と、複数の第2レーザーダイオード122のうち一部の第2レーザーダイオード122とが、同一の円の円周上に備えられる点において、図17を参照しながら説明した一例とは異なる。
同図に示す一例において、第2レーザーダイオード122については、図17を参照しながら説明した一例と同様であるため、同様の符号を付すことにより説明を省略する場合がある。一方、第1レーザーダイオード121については、配置が異なるため、第1レーザーダイオード121-nA(nは1から4の自然数)として記載する。
18 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of light sources according to a modification of the third embodiment; FIG. A modification of the arrangement of the first laser diode 121 and the second laser diode 122 will be described with reference to this figure.
17 in that the plurality of first laser diodes 121 and a portion of the second laser diodes 122 of the plurality of second laser diodes 122 are provided on the same circle. It differs from the example described with reference.
In the example shown in FIG. 17, the second laser diode 122 is the same as the example described with reference to FIG. 17, so the description may be omitted by assigning the same reference numerals. On the other hand, the first laser diode 121 is described as a first laser diode 121-nA (n is a natural number from 1 to 4) because its arrangement is different.

第1レーザーダイオード121-1Aから第1レーザーダイオード121-4Aは、第2レーザーダイオード122-1から第2レーザーダイオード122-4と同一の円の円周上に配置される。換言すれば、変形例においては、第1の円C1及び第2の円C2は、同一の円である。 The first laser diodes 121-1A to 121-4A are arranged on the same circle as the second laser diodes 122-1 to 122-4. In other words, in the variant, the first circle C1 and the second circle C2 are the same circle.

第1レーザーダイオード121-1Aから第1レーザーダイオード121-4Aは、角度A1ごとに配置される。角度A1とは、90度である。第2レーザーダイオード122-1から第2レーザーダイオード122-4は、角度A2ごとに配置される。角度A2とは、90度である。
また、第1レーザーダイオード121-1Aから第1レーザーダイオード121-4Aは、第2レーザーダイオード122-1から第2レーザーダイオード122-4の間に配置される。第1レーザーダイオード121-1Aから第1レーザーダイオード121-4Aと、第2レーザーダイオード122-1から第2レーザーダイオード122-4とは、それぞれ角度A3ごとに配置される。角度A2とは、45度である。
The first laser diodes 121-1A to 121-4A are arranged at every angle A1. The angle A1 is 90 degrees. The second laser diodes 122-1 to 122-4 are arranged at angles A2. The angle A2 is 90 degrees.
Also, the first laser diodes 121-1A to 121-4A are arranged between the second laser diodes 122-1 to 122-4. The first laser diodes 121-1A to 121-4A and the second laser diodes 122-1 to 122-4 are arranged at angles A3. The angle A2 is 45 degrees.

[実施形態3のまとめ]
以上説明した実施形態によれば、撮像装置10Eは、第1レーザーダイオード(第1光源)121を備えることにより第1波長を有する光である第1照射光を対象物Tに照射し、第2レーザーダイオード(第2光源)122を備えることにより第2波長を有する光である第2照射光を対象物Tに照射し、センサ(第1検出部)153を備えることにより第1照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第1反射光を検出し、センサ(第2検出部)163を備えることにより第2照射光が対象物Tに照射され、反射した光である第2反射光を検出する。また、撮像装置10において、第2レーザーダイオード122は、第1レーザーダイオード121よりも光軸OAに近い位置に配置される。第2レーザーダイオード122は、屋内における測距用に用いられる光源である。
したがって、本実施形態によれば、撮像装置10Eは、屋内において近距離に配置された対象物Tまでの距離を測距する場合、レンズ110の光軸OAと、レーザーダイオード照射軸との角度差を小さくすることができる。よって、撮像装置10Eは、レンズ110の光軸OAと、レーザーダイオード照射軸との角度差による距離誤差を低減することができる。
[Summary of Embodiment 3]
According to the embodiment described above, the imaging device 10E includes the first laser diode (first light source) 121 to irradiate the object T with the first irradiation light, which is the light having the first wavelength, and the second irradiation light. By providing the laser diode (second light source) 122, the object T is irradiated with the second irradiation light, which is light having the second wavelength, and by providing the sensor (first detection unit) 153, the first irradiation light is applied to the target. The sensor (second detection unit) 163 is provided to detect the first reflected light that is the light irradiated and reflected by the object T, and the second irradiation light that is irradiated to the object T and the reflected light is detected. Detect reflected light. Also, in the imaging device 10 , the second laser diode 122 is arranged at a position closer to the optical axis OA than the first laser diode 121 . The second laser diode 122 is a light source used for indoor distance measurement.
Therefore, according to the present embodiment, when the imaging device 10E measures the distance to the object T placed at a short distance indoors, the angle difference between the optical axis OA of the lens 110 and the laser diode irradiation axis is can be made smaller. Therefore, the imaging device 10E can reduce the distance error due to the angular difference between the optical axis OA of the lens 110 and the laser diode irradiation axis.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、第1レーザーダイオード121及び第2レーザーダイオード122は、いずれもレンズ110の光軸OAに交わる面上に配置される。また、第1レーザーダイオード121及び第2レーザーダイオード122からそれぞれ照射された光は、いずれも同一光軸でレンズ110に入射する。
したがって、本実施形態によれば、センサ153及びセンサ163は、同一のレンズ110を共有することができる。
Further, according to the embodiments described above, in the imaging device 10 , both the first laser diode 121 and the second laser diode 122 are arranged on the plane intersecting the optical axis OA of the lens 110 . Lights emitted from the first laser diode 121 and the second laser diode 122 are incident on the lens 110 along the same optical axis.
Therefore, according to this embodiment, sensor 153 and sensor 163 can share the same lens 110 .

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、第1レーザーダイオード121及び第2レーザーダイオード122は、いずれもレンズ110の光軸OAに直交する面上に配置される。したがって、対象物Tが光軸OA上に存在している場合、第1レーザーダイオード121から対象物Tまでの距離と、第2レーザーダイオード122から対象物Tまでの距離とは、互いに同一である。
よって、本実施形態によれば、撮像装置10Eは、対象物Tまでの距離を精度よく測距することができる。
Moreover, according to the embodiments described above, in the imaging device 10 , both the first laser diode 121 and the second laser diode 122 are arranged on the surface of the lens 110 perpendicular to the optical axis OA. Therefore, when the object T exists on the optical axis OA, the distance from the first laser diode 121 to the object T and the distance from the second laser diode 122 to the object T are the same. .
Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10E can measure the distance to the target object T with high accuracy.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、複数の第1レーザーダイオード121は、レンズ110の光軸OAを中心とする第1の円C1の円周上に配置され、複数の第2レーザーダイオード122は、第1の円C1とは異なる半径を有する円であって、レンズ110の光軸OAを中心とする同心円である第2の円C2の円周上に配置される。したがって、対象物Tが光軸OA上に存在している場合、複数の第1レーザーダイオード121それぞれから対象物Tまでの距離は互いに同一であり、複数の第2レーザーダイオード122それぞれから対象物Tまでの距離は互いに同一である。
よって、本実施形態によれば、撮像装置10Eは、対象物Tまでの距離を精度よく測距することができる。
Further, according to the embodiment described above, in the imaging device 10, the plurality of first laser diodes 121 are arranged on the circumference of the first circle C1 centered on the optical axis OA of the lens 110, and the plurality of The second laser diode 122 is arranged on the circumference of a second circle C2 which is a circle having a radius different from that of the first circle C1 and which is concentric with the optical axis OA of the lens 110 as the center. Therefore, when the object T exists on the optical axis OA, the distances from each of the plurality of first laser diodes 121 to the object T are the same, and the distances from each of the plurality of second laser diodes 122 to the object T are the same. are the same distance to each other.
Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10E can measure the distance to the target object T with high accuracy.

また、以上説明した実施形態によれば、撮像装置10において、複数の第2レーザーダイオード122のうち一部は、第2の円C2の円周上に配置され、複数の第2レーザーダイオード122のうち他の一部は、第1の円C1及び第2の円C2のいずれとも異なる半径を有する円であって、レンズ110の光軸OAを中心とする同心円である第3の円C3の円周上に配置される。すなわち、本実施形態によれば、屋内において近距離に存在する対象物Tまでの距離を測距する第2レーザーダイオード122は、レンズ110の光軸OAに近い位置と、遠い位置とにそれぞれ配置される。
したがって、本実施形態によれば、撮像装置10Eは、レーザー光による対象物Tの影の影響を抑止して、精度よく測距することができる。
Further, according to the embodiment described above, in the imaging device 10, some of the plurality of second laser diodes 122 are arranged on the circumference of the second circle C2, and the plurality of second laser diodes 122 The other part is a third circle C3 which is a circle having a radius different from that of both the first circle C1 and the second circle C2 and which is concentric with the optical axis OA of the lens 110. placed on the circumference. That is, according to this embodiment, the second laser diode 122 for measuring the distance to the object T existing at a short distance indoors is arranged at a position close to the optical axis OA of the lens 110 and a position far from it. be done.
Therefore, according to the present embodiment, the imaging device 10E can suppress the influence of the shadow of the target object T caused by the laser beam and accurately measure the distance.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、また、上述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. You may combine suitably each embodiment which carried out.

10…撮像装置、110…レンズ、120…レーザーダイオード、121…第1レーザーダイオード、122…第2レーザーダイオード、130…ハーフミラー、140…画像撮像部、141…可視光反射ダイクロイック膜、142…赤外カットフィルタ、143…センサ、144…画素、145…反射面、150…測距部、152…バンドパスフィルタ、153…センサ、162…バンドパスフィルタ、163…センサ、172…切替式バンドパスフィルタ、173…センサ、T…対象物、BM…レーザー光、L…光、VL…可視光、IL…赤外光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Imaging device, 110... Lens, 120... Laser diode, 121... First laser diode, 122... Second laser diode, 130... Half mirror, 140... Image pickup unit, 141... Visible light reflecting dichroic film, 142... Red Outer cut filter 143 Sensor 144 Pixel 145 Reflective surface 150 Ranging section 152 Bandpass filter 153 Sensor 162 Bandpass filter 163 Sensor 172 Switchable bandpass filter , 173...sensor, T...object, BM...laser light, L...light, VL...visible light, IL...infrared light

Claims (5)

第1波長を有する光である第1照射光を照射する第1光源と、
前記第1波長とは異なる第2波長を有する光である第2照射光を照射する第2光源と、
前記第1照射光が対象物に照射され、反射した光である第1反射光を検出する第1検出部と、
前記第2照射光が前記対象物に照射され、反射した光である第2反射光を検出する第2検出部とを備え、
前記第1光源が前記第1照射光を照射し、前記第1検出部が前記第1反射光を検出する第1期間と、前記第2光源が前記第2照射光を照射し、前記第2検出部が前記第2反射光を検出する第2期間とは重複しない
撮像装置。
a first light source that emits first irradiation light that is light having a first wavelength;
a second light source that emits second irradiation light that is light having a second wavelength different from the first wavelength;
a first detection unit that detects the first reflected light, which is the reflected light of the object irradiated with the first irradiation light;
A second detection unit that detects the second reflected light that is the light reflected by the second irradiation light applied to the object,
a first period in which the first light source irradiates the first irradiation light and the first detection unit detects the first reflected light; and a period in which the second light source irradiates the second irradiation light and the second period An imaging device that does not overlap with a second period in which a detection unit detects the second reflected light.
前記第1期間と前記第2期間は、所定の周期で交互に到来する期間である
請求項1に記載の撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein the first period and the second period are periods that alternate in a predetermined cycle.
前記第1期間は、第1周期内の期間であり、
前記第2期間は、前記第1周期とは位相が異なる第2周期内の期間である
請求項1に記載の撮像装置。
The first period is a period within the first cycle,
The imaging device according to claim 1, wherein the second period is a period within a second period that is out of phase with the first period.
前記第1周期と前記第2周期の位相差は、半周期である
請求項3に記載の撮像装置。
The imaging device according to claim 3, wherein the phase difference between the first period and the second period is a half period.
第1波長を有する光である第1照射光を照射する第1照射工程と、
前記第1波長とは異なる第2波長を有する光である第2照射光を照射する第2照射工程と、
前記第1照射光が対象物に照射され、反射した光である第1反射光を第1検出部により検出する第1検出工程と、
前記第2照射光が前記対象物に照射され、反射した光である第2反射光を第2検出部により検出する第2検出工程とを有し、
前記第1照射工程により前記第1照射光を照射し、前記第1検出工程により前記第1反射光を検出する第1期間と、前記第2照射工程により前記第2照射光を照射し、前記第2検出工程により前記第2反射光を検出する第2期間とは重複しない
撮像方法。
A first irradiation step of irradiating a first irradiation light that is light having a first wavelength;
a second irradiation step of irradiating a second irradiation light that is light having a second wavelength different from the first wavelength;
a first detection step of detecting the first reflected light, which is the reflected light of the object irradiated with the first irradiation light, by a first detection unit;
a second detection step of detecting the second reflected light, which is the reflected light of the object irradiated with the second irradiation light, by a second detection unit;
A first period for irradiating the first irradiation light in the first irradiation step and detecting the first reflected light in the first detection step, and irradiating the second irradiation light in the second irradiation step, An imaging method that does not overlap with a second period in which the second reflected light is detected by a second detection step.
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