JP5180502B2 - Ranging device and ranging method - Google Patents

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Description

本発明は、測距装置及び測距方法に関するものであり、例えば変調光により照射された被検出物からの反射光の位相の遅れを撮像素子の各画素ごとに検出して被検出物の立体構造を検出する場合に好適な測距装置及び測距方法に関する。   The present invention relates to a distance measuring device and a distance measuring method. For example, a phase delay of reflected light from a detection object irradiated with modulated light is detected for each pixel of an image sensor to detect a three-dimensional object. The present invention relates to a distance measuring device and a distance measuring method suitable for detecting a structure.

被検出物までの距離を測定する方法として、TOF(Time Of Flight)方式の光波測距方法が知られている。   As a method for measuring the distance to an object to be detected, a TOF (Time Of Flight) type light wave distance measuring method is known.

この方式による装置は、図17に示すように、例えばLEDアレイで構成され、強度変調された光(変調光)を出射する光源200と、該光源200から出射された変調光によって照射された被検出物202からの反射光を受光する撮像素子204と、反射光を撮像素子204に結像させる光学系206とを有する。   As shown in FIG. 17, an apparatus using this method is composed of an LED array, for example, and a light source 200 that emits intensity-modulated light (modulated light), and a target that is irradiated by the modulated light emitted from the light source 200. An image sensor 204 that receives reflected light from the detection object 202 and an optical system 206 that forms an image of the reflected light on the image sensor 204 are provided.

光源200から被検出物202に照射される変調光が例えば20MHzの高周波で強度変調されている場合、その波長は15mとなるから、光が7.5mの距離を往復すれば1周期の位相の遅れが生じることになる。   For example, when the modulated light emitted from the light source 200 to the detected object 202 is intensity-modulated at a high frequency of 20 MHz, the wavelength is 15 m. Therefore, if the light reciprocates a distance of 7.5 m, the phase of one cycle is obtained. There will be a delay.

ここで、変調光に対する反射光の位相の遅れについて図18を参照しながら説明する。   Here, the phase delay of the reflected light with respect to the modulated light will be described with reference to FIG.

図18に示すように、変調光Wに対して、反射光Rはφだけ位相遅れが生じている。この位相遅れφを検出するために、変調光Wの1周期に例えば4回だけ等間隔に反射光Rをサンプリングする。例えば変調光Wの位相が0°、90°、180°、270°であるときの反射光Rのサンプリング値をそれぞれA0,A1,A2,A3とすると、位相の遅れφは次式で与えられる。
φ=arctan{(A3−A1)/(A0−A2)}
As shown in FIG. 18, the reflected light R is delayed in phase by φ with respect to the modulated light W. In order to detect this phase delay φ, the reflected light R is sampled at equal intervals, for example, four times in one period of the modulated light W. For example, assuming that the sampling values of the reflected light R when the phase of the modulated light W is 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° are A0, A1, A2, and A3, respectively, the phase delay φ is given by the following equation. .
φ = arctan {(A3-A1) / (A0-A2)}

被検出物202からの反射光は、光学系206を介して撮像素子204の受光面に結像される。撮像素子204の受光面には複数の画素(フォトダイオード)が2次元的に配列されており、各画素について上式による位相遅れφを求めることにより、被検出物202の立体的な構造を検出できる。   The reflected light from the object to be detected 202 is imaged on the light receiving surface of the image sensor 204 via the optical system 206. A plurality of pixels (photodiodes) are two-dimensionally arranged on the light receiving surface of the image sensor 204, and the three-dimensional structure of the detected object 202 is detected by obtaining the phase delay φ according to the above equation for each pixel. it can.

そして、上述の原理を利用した測距装置として、例えば特許文献1が提案されている。   For example, Patent Document 1 has been proposed as a distance measuring device using the above-described principle.

この特許文献1に係る測距装置は、被検出物からの反射光を、撮像素子の電荷掃き出しゲート(オーバーフロードレインゲート:OFDG)あるいは読出しゲートの開閉の位相をずらすことによって、複数のパターンの露光期間にて受光することで測距を行う、というものである。   The distance measuring apparatus according to Patent Document 1 exposes a plurality of patterns by shifting reflected light from an object to be detected by opening / closing phases of a charge sweep gate (overflow drain gate: OFDG) or a read gate of an image sensor. Ranging is performed by receiving light during the period.

具体的に、図20及び図21A〜図21Dを参照しながら説明すると、先ず、第1フレームにおいて、同期信号Saの立ち下がりに基づいて(ステップS1:図21A参照)、光源200から変調光Wが出射され(ステップS2)、該変調光Wによって照射された被検出物202からの反射光Rが撮像素子204に入射される。撮像素子204は、図21Aに示すように、同期信号Saの立ち下がりから時間T1だけ遅れた時点、すなわち、変調光Rの位相が0°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Trの周期が2πとなるように調整される。   Specifically, referring to FIG. 20 and FIGS. 21A to 21D, first, in the first frame, based on the falling edge of the synchronization signal Sa (step S1: see FIG. 21A), the modulated light W from the light source 200 is displayed. Is emitted (step S <b> 2), and the reflected light R from the detected object 202 irradiated by the modulated light W is incident on the image sensor 204. As shown in FIG. 21A, the image sensor 204 is positioned at the center of the first exposure period Tr when it is delayed by a time T1 from the falling edge of the synchronization signal Sa, that is, when the phase of the modulated light R becomes 0 °. Further, the period of each exposure period Tr is adjusted to 2π.

従って、この第1フレームにおいては、変調光Wの位相が0°であるときの反射光Rの光量が光電変換されて撮像素子204に蓄積されることになる(ステップS3)。撮像素子204に蓄積された電荷は、次の第2フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて(ステップS4)、変調光の位相が0°であるときの反射光Rのサンプリング値A0としてバッファメモリに保存される(ステップS5)。この段階で、光源200からの変調光Wの出射が終了する(ステップS6)。   Therefore, in the first frame, the amount of reflected light R when the phase of the modulated light W is 0 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 204 (step S3). The charge accumulated in the image sensor 204 is transferred in the next second frame to be converted into an analog signal, further digitally converted (step S4), and sampling of the reflected light R when the phase of the modulated light is 0 °. The value A0 is stored in the buffer memory (step S5). At this stage, the emission of the modulated light W from the light source 200 is completed (step S6).

その後、次の第3フレームにおいて、同期信号Saの立ち下がりに基づいて(ステップS7:図21B参照)、再び光源200から変調光Wが出射され(ステップS8)、該変調光Wによって照射された被検出物202からの反射光Rが撮像素子204に入射される。撮像素子204は、図21Bに示すように、同期信号Saの立ち下がりから時間T2(>T1)だけ遅れた時点、すなわち、変調光Wの位相が90°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Trの周期が2πとなるように調整される。   Thereafter, in the next third frame, based on the falling edge of the synchronization signal Sa (step S7: see FIG. 21B), the modulated light W is emitted again from the light source 200 (step S8) and irradiated by the modulated light W. Reflected light R from the object to be detected 202 enters the image sensor 204. As shown in FIG. 21B, the image sensor 204 has the first exposure period Tr at the time when it is delayed by the time T2 (> T1) from the falling edge of the synchronization signal Sa, that is, when the phase of the modulated light W becomes 90 °. Adjustment is made so that the center is positioned, and further, the period of each exposure period Tr is adjusted to 2π.

従って、この第3フレームにおいては、変調光Wの位相が90°であるときの反射光Rの光量が光電変換されて撮像素子204に蓄積されることになる(ステップS9)。撮像素子に蓄積された電荷は、次の第4フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて(ステップS10)、変調光Wの位相が90°であるときの反射光Rのサンプリング値A1としてバッファメモリに保存される(ステップS11)。この段階で、光源200からの変調光Wの出射が終了する(ステップS12)。   Accordingly, in the third frame, the light amount of the reflected light R when the phase of the modulated light W is 90 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 204 (step S9). The charge accumulated in the image sensor is transferred in the next fourth frame to be converted into an analog signal, which is further digitally converted (step S10), and the reflected light R is sampled when the phase of the modulated light W is 90 °. The value A1 is stored in the buffer memory (step S11). At this stage, the emission of the modulated light W from the light source 200 ends (step S12).

その後、次の第5フレームにおいて、同期信号Saの立ち下がりに基づいて(ステップS13:図21C参照)、再び光源200から変調光Wが出射され(ステップS14)、該変調光Wによって照射された被検出物202からの反射光Rが撮像素子204に入射される。撮像素子204は、図21Cに示すように、同期信号Saの立ち下がりから時間T3(>T2)だけ遅れた時点、すなわち、変調光Wの位相が180°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Trの周期が2πとなるように調整される。   Thereafter, in the next fifth frame, based on the falling edge of the synchronization signal Sa (step S13: see FIG. 21C), the modulated light W is emitted again from the light source 200 (step S14) and irradiated by the modulated light W. Reflected light R from the object to be detected 202 enters the image sensor 204. As shown in FIG. 21C, the image sensor 204 has the first exposure period Tr at the time when it is delayed by the time T3 (> T2) from the fall of the synchronization signal Sa, that is, when the phase of the modulated light W is 180 °. Adjustment is made so that the center is positioned, and further, the period of each exposure period Tr is adjusted to 2π.

従って、この第5フレームにおいては、変調光Wの位相が180°であるときの反射光Rの光量が光電変換されて撮像素子204に蓄積されることになる(ステップS15)。撮像素子204に蓄積された電荷は、次の第6フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて(ステップS16)、変調光Wの位相が180°であるときの反射光Rのサンプリング値A2としてバッファメモリに保存される(ステップS17)。この段階で、光源200からの変調光Wの出射が終了する(ステップS18)。   Accordingly, in the fifth frame, the light amount of the reflected light R when the phase of the modulated light W is 180 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 204 (step S15). The charge accumulated in the image sensor 204 is transferred in the next sixth frame to be converted into an analog signal, further digitally converted (step S16), and the reflected light R when the phase of the modulated light W is 180 °. The sampling value A2 is stored in the buffer memory (step S17). At this stage, the emission of the modulated light W from the light source 200 ends (step S18).

その後、次の第7フレームにおいて、同期信号Saの立ち下がりに基づいて(ステップS19:図21D参照)、再び光源200から変調光Wが出射され(ステップS20)、該変調光Wによって照射された被検出物202からの反射光Rが撮像素子204に入射される。撮像素子204は、図21Dに示すように、同期信号Saの立ち下がりから時間T4(>T3)だけ遅れた時点、すなわち、変調光Wの位相が270°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Trの周期が2πとなるように調整される。   Thereafter, in the next seventh frame, based on the falling edge of the synchronizing signal Sa (step S19: see FIG. 21D), the modulated light W is emitted again from the light source 200 (step S20), and is irradiated with the modulated light W. Reflected light R from the object to be detected 202 enters the image sensor 204. As shown in FIG. 21D, the image sensor 204 has the first exposure period Tr at the time when it is delayed by the time T4 (> T3) from the falling edge of the synchronization signal Sa, that is, when the phase of the modulated light W becomes 270 °. Adjustment is made so that the center is positioned, and further, the period of each exposure period Tr is adjusted to 2π.

従って、この第7フレームにおいては、変調光Wの位相が270°であるときの反射光Rの光量が光電変換されて撮像素子204に蓄積されることになる(ステップS21)。撮像素子204に蓄積された電荷は、次の第8フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ、さらにデジタル変換されて(ステップS22)、変調光の位相が270°であるときの反射光Rのサンプリング値A3としてバッファメモリに保存される(ステップS23)。この段階で、光源200からの変調光Wの出射が終了する(ステップS24)。   Therefore, in the seventh frame, the light amount of the reflected light R when the phase of the modulated light W is 270 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 204 (step S21). The charge accumulated in the image sensor 204 is transferred in the next eighth frame to be converted into an analog signal, further digitally converted (step S22), and sampling of the reflected light R when the phase of the modulated light is 270 °. The value A3 is stored in the buffer memory (step S23). At this stage, the emission of the modulated light W from the light source 200 ends (step S24).

そして、バッファメモリ内のサンプリング値A0、A1、A2、A3に基づいて、反射光Rの位相遅れφが求められ、さらに、この位相遅れφに基づいて被検出物202までの距離が求められる(ステップS25)。   Then, the phase delay φ of the reflected light R is obtained based on the sampling values A0, A1, A2, A3 in the buffer memory, and the distance to the detected object 202 is obtained based on the phase delay φ ( Step S25).

特許3758618号公報Japanese Patent No. 3758618

ところで、被検出物までの距離が遠い場合においては、演算された距離が無効な値を示すことがあり、このような場合、CPUからの制御信号や使用者の操作入力に従って変調光の波長が変更される場合がある。つまり、外部からの制御信号に基づいて変調光の波長が変更される場合がある。このような場合、通常は、変調光の変更された波長に合わせて露光期間の中心位置を決定することになるが、予め設定された露光期間の周期に対して整数レベルの変化(整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍)であれば、簡単であるが、実数レベルでの変化ともなると、専用のキャリブレーションが必要になるという問題がある。   By the way, when the distance to the object to be detected is long, the calculated distance may show an invalid value. In such a case, the wavelength of the modulated light depends on the control signal from the CPU or the user's operation input. May be changed. That is, the wavelength of the modulated light may be changed based on an external control signal. In such a case, the center position of the exposure period is usually determined in accordance with the changed wavelength of the modulated light. However, a change in an integer level (integer multiple) with respect to a preset period of the exposure period. (Division or multiplication by an integer multiple) is easy, but there is a problem that dedicated calibration is required when the change occurs at the real number level.

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、被検出物までの距離が遠い場合等において、専用のキャリブレーションを行うことなく、被検出物までの距離を正確に測定することができる測距装置及び測距方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and when the distance to the object to be detected is long, the distance to the object to be detected can be accurately measured without performing a dedicated calibration. An object of the present invention is to provide a distance measuring device and a distance measuring method capable of performing the above.

第1の本発明に係る測距装置は、複数の発光開始タイミングにおいてそれぞれ強度変調された変調光を出射する発光手段と、前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光手段と、前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算手段とを有し、前記変調光は、一定の周波数にて強度変調され、前記受光手段は、前記発光開始タイミングの回数と前記周波数にて強度変調された前記変調光における波形の波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させて前記被検出物からの前記反射光を受光する測距装置であって、前記受光手段は、前記受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングする撮像部と、前記発光開始タイミングの回数と前記変調光における前記波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させるタイミング制御部と、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更部と、を有し、前記発光手段は、前記露光タイミング変更部にて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光における前記波長を変更する波長変更部を有し、前記タイミング制御部は、前記発光開始タイミングの回数と、変更された前記変調光における前記波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする。
A distance measuring device according to a first aspect of the present invention includes a light emitting unit that emits modulated light whose intensity is modulated at each of a plurality of light emission start timings, and a light receiving unit that receives reflected light from an object irradiated by the modulated light a means, a calculating means for calculating the distance from the phase difference of the reflected light and the modulated light to said object to be detected, the modulated light is intensity-modulated at a constant frequency, the light receiving means The time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light is changed based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength of the waveform of the modulated light intensity-modulated at the frequency , respectively. a distance measuring apparatus for receiving the reflected light from the object to be detected, the light receiving means, the light quantity of the reflected light at the set exposure time for each constant cycle the light detection start time as a reference An imaging unit that performs sampling, a timing control unit that changes a time length from the light emission start timing to the light reception start point of the reflected light based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength in the modulated light, and an external An exposure timing change unit that changes a cycle of the exposure period based on a control signal from the light source, and the light emitting means modulates the modulation based on the cycle of the exposure period changed by the exposure timing change unit A wavelength changing unit that changes the wavelength of the light, and the timing control unit is configured to determine a time length until the light receiving start time based on the number of times of the light emission start timing and the changed wavelength of the modulated light. characterized Rukoto changing the of.

これにより、被検出物までの距離が遠い場合等において、専用のキャリブレーションを行うことなく、被検出物までの距離を正確に測定することができる。   Thereby, when the distance to the object to be detected is long, the distance to the object to be detected can be accurately measured without performing dedicated calibration.

この場合、変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光における前記波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルが記憶されたメモリを有し、前記波長変更部は、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光における前記波長を変更し、前記タイミング制御部は、前記発光開始タイミングの回数と、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させるようにしてもよい。前記テーブルに対するアクセスは、変更された前記露光期間の周期に対応した識別コードを用いて行ってもよい。 In this case, said wavelength in said modulated light corresponding to the changed cycle length of the exposure period, the information of the light detection start timing has a memory table registered is stored, the wavelength changing unit, said memory Based on the stored information of the table, the wavelength in the modulated light is changed, the timing control unit based on the number of times of the light emission start timing and the information of the table stored in the memory The time length until the light reception start time may be changed. Access to the table may be performed using an identification code corresponding to the changed period of the exposure period.

これにより、波長変更部は、変更された前記露光期間に基づいて前記複数の変調光の各波長を変更する際に、テーブルを参照して波長を変更し、タイミング制御部は、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させる際に、テーブルを参照して前記時間的長さを変化させることができることから、処理時間の短縮を図ることができる。   Thereby, the wavelength changing unit changes the wavelength with reference to the table when changing each wavelength of the plurality of modulated lights based on the changed exposure period, and the timing control unit is configured to change the light reception start time point. When the time length up to is changed, the time length can be changed with reference to the table, so that the processing time can be shortened.

もちろん、変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光における前記波長を演算する波長演算部と、前記波長変更部は、前記変調光における前記波長を、前記波長演算部にて求められた波長に変更し、前記タイミング制御部は、前記発光開始タイミングの回数と、前記波長演算部にて求められた波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させるようにしてもよい。この場合、前記テーブルを格納するためのメモリやメモリ領域を設ける必要がない。 Of course, based on the changed period of the exposure period, the wavelength calculator that calculates the wavelength of the modulated light, and the wavelength changer, the wavelength calculator calculates the wavelength of the modulated light . The timing control unit changes the time length until the light reception start point based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength obtained by the wavelength calculation unit. Also good. In this case, there is no need to provide a memory or memory area for storing the table.

また、第1の本発明において、少なくとも以下の処理を行うように構成してもよい。すなわち、
(1)前記発光手段は、第1回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって変調光を出射し、第2回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって変調光を出射し、
(2)前記受光手段は、前記第1回の発光開始タイミングに基づく第1回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第1反射光を受光し、前記第2回の発光開始タイミングに基づく第2回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第2反射光を受光し、
(3)前記演算手段は、少なくとも前記第1変調光と前記第1反射光の位相差と、前記第2変調光と前記第2反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
In the first aspect of the present invention, at least the following processing may be performed. That is,
(1) The light emitting means emits modulated light over a predetermined period based on the first light emission start timing, emits modulated light over a predetermined period based on the second light emission start timing,
(2) The light receiving unit receives the first reflected light from the detected object irradiated by the modulated light from the first light reception start time based on the first light emission start timing for the predetermined period. And receiving the second reflected light from the detected object irradiated by the modulated light over the predetermined period from the second light reception start time based on the second light emission start timing,
(3) The calculation means is configured to obtain the detection object based on at least a phase difference between the first modulated light and the first reflected light and a phase difference between the second modulated light and the second reflected light. Calculate the distance.

この場合、前記受光手段は、前記第1回の受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第1反射光の光量をサンプリングし、前記第1回の受光開始時点を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第2反射光の光量をサンプリングし、前記演算手段は、前記第1反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第1反射光の位相差とし、前記第2反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第2反射光の位相差としてもよい。   In this case, the light receiving means samples the light amount of the first reflected light during an exposure period set for each predetermined period with the first light reception start time as a reference, and uses the first light reception start time as a reference. The light quantity of the second reflected light is sampled during the exposure period set for each predetermined period, and the calculation means integrates a value obtained by integrating the sampling result of the light quantity of the first reflected light over the predetermined period. The phase difference between the modulated light and the second reflected light may be a value obtained by integrating the sampling results of the light quantity of the second reflected light over the predetermined period.

次に、第2の本発明に係る測距方法は、複数の発光開始タイミングにおいてそれぞれ強度変調された変調光を出射する発光ステップと、前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光ステップと、前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算ステップとを有し、前記変調光は、一定の周波数にて強度変調され、前記受光ステップは、前記発光開始タイミングの回数と前記周波数にて強度変調された前記変調光における波形の波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させて前記被検出物からの前記反射光を受光する測距方法であって、前記受光ステップは、前記受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングする撮像ステップと、前記発光開始タイミングの回数と前記変調光における前記波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させるタイミング制御ステップと、外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更ステップと、を有し、前記発光ステップは、前記露光タイミング変更ステップにて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光における前記波長を変更する波長変更ステップを有し、前記タイミング制御ステップは、前記発光開始タイミングの回数と、変更された前記変調光における前記波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする。
Next, a distance measuring method according to a second aspect of the present invention includes a light emitting step of emitting modulated light whose intensity is modulated at each of a plurality of light emission start timings, and reflected light from an object irradiated with the modulated light. a light receiving step of receiving, and a calculation step of calculating the distance from the phase difference of the modulated light and the reflected light to the object to be detected, the modulated light is intensity-modulated at a constant frequency, the The light receiving step changes the time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength of the waveform in the modulated light intensity-modulated at the frequency. wherein by a distance measuring method for receiving the reflected light from the object to be detected, the light receiving step, set exposure time for each constant cycle the light detection start time as a reference Imaging step of sampling the amount of the reflected light, and the time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength of the modulated light, respectively A timing control step for changing, and an exposure timing changing step for changing a cycle of the exposure period based on a control signal from the outside, wherein the light emission step is changed in the exposure timing changing step. A wavelength changing step of changing the wavelength in the modulated light based on a period of the period, the timing control step based on the number of times of the light emission start timing and the changed wavelength in the modulated light, The time length until the light reception start time is changed .

これにより、被検出物までの距離が遠い場合等において、専用のキャリブレーションを行うことなく、被検出物までの距離を正確に測定することができる。   Thereby, when the distance to the object to be detected is long, the distance to the object to be detected can be accurately measured without performing dedicated calibration.

また、変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光における前記波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルを用い、前記波長変更ステップは、前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光における前記波長を変更し、前記タイミング制御ステップは、前記発光開始タイミングの回数と、前記テーブルの情報に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させるようにしてもよい。前記テーブルに対するアクセスは、変更された前記露光期間の周期に対応した識別コードを用いて行うようにしてもよい。 Moreover, using said wavelength in corresponding to the period of change length of the exposure period the modulated light, a table in which information of light detection start timing is registered, the wavelength changing step, based on the information of the table, the change the wavelength in the modulated light, wherein the timing control step includes a number of the light emission start timing, based on the information of the table may be changed time length until the light detection start time. The table may be accessed using an identification code corresponding to the changed period of the exposure period.

あるいは、変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光における前記波長を演算する波長演算ステップを有し、前記波長変更ステップは、前記変調光における前記波長を、前記波長演算ステップにて求められた波長に変更し、前記タイミング制御ステップは、前記発光開始タイミングの回数と、前記波長演算ステップにて求められた波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させるようにしてもよい。 Alternatively, the wavelength calculating step of calculating the wavelength in the modulated light based on the changed period of the exposure period, the wavelength changing step, the wavelength in the modulated light in the wavelength calculating step The timing is changed to the obtained wavelength, and the timing control step changes the time length until the light reception start time based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength obtained in the wavelength calculation step. It may be.

また、第2の本発明において、少なくとも以下の処理を行うようにしてもよい。すなわち、
(1)前記発光ステップは、第1回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって変調光を出射し、第2回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって変調光を出射し、
(2)前記受光ステップは、前記第1回の発光開始タイミングに基づく第1回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第1反射光を受光し、前記第2回の発光開始タイミングに基づく第2回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記変調光により照射された前記被検出物からの第2反射光を受光し、
(3)前記演算ステップは、少なくとも前記第1変調光と前記第1反射光の位相差と、前記第2変調光と前記第2反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
In the second aspect of the present invention, at least the following processing may be performed. That is,
(1) The light emitting step emits modulated light over a predetermined period based on a first light emission start timing, emits modulated light over a predetermined period based on a second light emission start timing,
(2) The light receiving step receives first reflected light from the detected object irradiated by the modulated light from the first light receiving start time based on the first light emission start timing for the predetermined period. And receiving the second reflected light from the detected object irradiated by the modulated light over the predetermined period from the second light reception start time based on the second light emission start timing,
(3) In the calculation step, based on at least the phase difference between the first modulated light and the first reflected light and the phase difference between the second modulated light and the second reflected light, Calculate the distance.

この場合、前記受光ステップは、前記第1回の受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第1反射光の光量をサンプリングし、前記第1回の受光開始時点を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第2反射光の光量をサンプリングし、前記演算ステップは、前記第1反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第1反射光の位相差とし、前記第2反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第2反射光の位相差としてもよい。   In this case, the light receiving step samples the light quantity of the first reflected light during an exposure period set for each predetermined period with the first light reception start time as a reference, and the first light reception start time as a reference. The amount of the second reflected light is sampled during the exposure period set for each predetermined period, and the calculation step is configured to add a value obtained by integrating the sampling result of the amount of the first reflected light over the predetermined period to the modulated light. The phase difference between the modulated light and the second reflected light may be a value obtained by integrating the sampling results of the light quantity of the second reflected light over the predetermined period.

以上説明したように、本発明に係る測距装置及び測距方法によれば、被検出物までの距離が遠い場合等において、専用のキャリブレーションを行うことなく、被検出物までの距離を正確に測定することができる。   As described above, according to the distance measuring apparatus and the distance measuring method according to the present invention, when the distance to the detected object is long, the distance to the detected object can be accurately determined without performing dedicated calibration. Can be measured.

以下、本発明に係る測距装置及び測距方法の実施の形態例を図1〜図10を参照しながら説明する。   Embodiments of a distance measuring device and a distance measuring method according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

先ず、第1の実施の形態に係る測距装置(以下、第1測距装置10Aと記す)は、図1に示すように、強度変調された変調光12を出射する発光手段14と、変調光12により照射された被検出物16からの反射光18を受光する受光手段20と、変調光12と反射光18の位相差から被検出物16までの距離を算出する演算手段22と、発光開始を示す同期信号Saを発生する同期信号発生部24とを有する。   First, as shown in FIG. 1, a distance measuring device according to the first embodiment (hereinafter referred to as a first distance measuring device 10A) includes a light emitting means 14 that emits intensity-modulated modulated light 12, and a modulated light. A light receiving means 20 for receiving the reflected light 18 from the detected object 16 irradiated by the light 12; a calculating means 22 for calculating a distance to the detected object 16 from the phase difference between the modulated light 12 and the reflected light 18; And a synchronization signal generator 24 for generating a synchronization signal Sa indicating the start.

発光手段14は、発光部26と、該発光部26から出射される光を強度変調して変調光12として出射させる発光制御部28とを有する。変調光12は、同期信号Saの例えば立ち下がり時点t0を基準時として照射開始されるようになっている。一例として、変調光12を出射してから受光手段20にて反射光18を受光する一定期間を1フレームとしたとき、例えば第1フレーム、第3フレーム、第5フレーム等の奇数フレームにおける同期信号Saの例えば立ち下がり時点t0を発光開始タイミングとして変調光12が照射開始されるようになっている。   The light emitting means 14 includes a light emitting unit 26 and a light emission control unit 28 that modulates the intensity of the light emitted from the light emitting unit 26 and emits the modulated light 12. Irradiation of the modulated light 12 is started with, for example, the falling time t0 of the synchronization signal Sa as a reference time. As an example, when a certain period of time when the reflected light 18 is received by the light receiving means 20 after emitting the modulated light 12 is one frame, for example, a synchronization signal in an odd frame such as the first frame, the third frame, or the fifth frame. For example, the irradiation of the modulated light 12 is started at the light emission start timing at the falling time t0 of Sa.

発光部26は、複数のLEDが配列されて構成されている。発光制御部28は、同期信号発生部24からの同期信号Saの入力に基づいて、発光部26を制御して、例えば発光部26から出射される光を例えば発光強度がサイン曲線に沿って強度変調された変調光12として出射させる。   The light emitting unit 26 is configured by arranging a plurality of LEDs. The light emission control unit 28 controls the light emitting unit 26 based on the input of the synchronization signal Sa from the synchronization signal generating unit 24, for example, the light emitted from the light emitting unit 26, for example, the light emission intensity is an intensity along a sine curve. The modulated modulated light 12 is emitted.

受光手段20は、撮像素子30と、反射光18を撮像素子30の受光面に結像させる光学系32と、撮像素子30を駆動するための撮像素子制御部34と、撮像素子30からの撮像信号Sbをアナログの画像信号Scに信号処理するアナログ信号処理部36と、画像信号Scをデジタル変換して画像データDcにするA/D変換部38と、画像データDcが保存されるバッファメモリ40とを有する。   The light receiving means 20 includes an imaging device 30, an optical system 32 that forms an image of the reflected light 18 on the light receiving surface of the imaging device 30, an imaging device control unit 34 for driving the imaging device 30, and imaging from the imaging device 30. An analog signal processing unit 36 that processes the signal Sb into an analog image signal Sc, an A / D conversion unit 38 that digitally converts the image signal Sc into image data Dc, and a buffer memory 40 that stores the image data Dc. And have.

撮像素子制御部34は、入力された同期信号Saの例えば立ち下がり時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において反射光18の光量をサンプリングするように撮像素子30を制御する。   The image sensor control unit 34 controls the image sensor 30 so as to sample the light amount of the reflected light 18 in an exposure period set at regular intervals with reference to, for example, the time point of falling of the input synchronization signal Sa.

具体的には、撮像素子制御部34は、入力された同期信号Saの例えば立ち下がり時点t0に基づいて、一定のパルス幅で、且つ、一定のパルス周期を有する露光パルスを生成する露光パルス生成部100と、前記立ち下がり時点t0に基づいて、読出しパルスや転送パルスを生成する転送パルス生成部102と、露光パルスのパルス幅を露光期間として撮像素子30を駆動し、さらに、読出しパルスや転送パルスに基づいて撮像素子30を駆動する駆動部104とを有する。従って、この例では、露光パルスのパルス幅と露光期間が一致した形態となっている。もちろん、露光パルスをインパルス的なパルス(いわゆるトリガーパルス)にしてもよい。この場合、駆動部104は、トリガーパルスの入力時点から一定の露光期間を設定して撮像素子30を駆動することになる。   Specifically, the image sensor control unit 34 generates an exposure pulse having a constant pulse width and a constant pulse period based on, for example, the falling time t0 of the input synchronization signal Sa. Unit 100, transfer pulse generation unit 102 for generating a read pulse and a transfer pulse based on the falling time t0, and driving the image pickup device 30 using the pulse width of the exposure pulse as an exposure period. And a drive unit 104 that drives the image sensor 30 based on the pulse. Therefore, in this example, the pulse width of the exposure pulse and the exposure period are matched. Of course, the exposure pulse may be an impulse pulse (so-called trigger pulse). In this case, the drive unit 104 drives the image sensor 30 by setting a certain exposure period from the input time of the trigger pulse.

撮像素子30は、図2に示すように、受光部42と、該受光部42に隣接して設けられた水平転送路44とを有する。受光部42は、入射光量に応じた量の電荷に光電変換する画素46(フォトダイオード)が多数マトリクス状に配され、さらにこれら多数の画素46のうち、列方向に配列された画素46に対して共通とされた垂直転送路48が多数本、行方向に配列されている。水平転送路44は、多数本の垂直転送路48に対して共通とされている。   As shown in FIG. 2, the imaging element 30 includes a light receiving unit 42 and a horizontal transfer path 44 provided adjacent to the light receiving unit 42. In the light receiving unit 42, a large number of pixels 46 (photodiodes) that photoelectrically convert charges into an amount corresponding to the amount of incident light are arranged in a matrix, and among the large number of pixels 46, the pixels 46 arranged in the column direction are arranged. A plurality of common vertical transfer paths 48 are arranged in the row direction. The horizontal transfer path 44 is common to a large number of vertical transfer paths 48.

ここで、画素46から電荷を読み出す手順、例えば映像出力で用いられるフレームの概念に基づいて電荷の読出し手順を説明すると、図3A及び図3Bに示すように、例えば第1フレームにおいて、各画素46は、反射光18を受けて電荷を発生し、蓄積していく(露光)。このとき、第1フレーム全体にわたって露光するのではなく、必要なタイミングに露光期間を設定し、各露光期間において露光を行う。この露光期間は、撮像素子制御部34からの制御信号に基づいて撮像素子30に設置された電気光学シャッタあるいはCCD電子シャッタを駆動することで設定される。なお、各画素46に隣接してオーバーフロードレイン領域50が形成され、排出用電極52に所定電圧を印加することで、オーバーフロードレイン領域50の電位ポテンシャルが下がり、画素に蓄積されていた電荷を排出することができるようになっている。   Here, a procedure for reading out charges from the pixels 46, for example, a procedure for reading out charges based on the concept of a frame used in video output will be described. As shown in FIGS. 3A and 3B, for example, each pixel 46 in the first frame is shown in FIG. Receives the reflected light 18 and generates and accumulates charges (exposure). At this time, instead of exposing the entire first frame, an exposure period is set at a necessary timing, and exposure is performed in each exposure period. This exposure period is set by driving an electro-optical shutter or a CCD electronic shutter installed in the image sensor 30 based on a control signal from the image sensor control unit 34. An overflow drain region 50 is formed adjacent to each pixel 46, and by applying a predetermined voltage to the discharge electrode 52, the potential potential of the overflow drain region 50 is lowered, and the charge accumulated in the pixel is discharged. Be able to.

そして、次の第2フレームにおいて電荷転送を行う。具体的には、第2フレームの例えば垂直ブランキング期間において、図4A及び図4Bに示すように、垂直転送路48の1パケット分に対応する垂直転送用電極54に所定電圧を印加することによって、該パケットの電位ポテンシャルが画素46の電位ポテンシャルよりも下がる。これにより、画素46に蓄積されていた電荷は垂直転送路48側に流れ込むこととなる。その後、電位ポテンシャルを元に戻し、水平ブランキング期間において、垂直転送用電極54に転送時電圧を印加することによって、図2に示すように、電荷を水平転送路44に向けて転送する。水平転送路44に電荷が転送されると、水平走査期間において、水平転送用電極に転送時電圧が印加されることによって、電荷が出力部56に向けて転送される。そして、出力部56において、シリーズに電荷の量に応じた電圧信号に変換されて撮像信号Sbとして出力されることになる。   Then, charge transfer is performed in the next second frame. Specifically, in the vertical blanking period of the second frame, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B, a predetermined voltage is applied to the vertical transfer electrode 54 corresponding to one packet of the vertical transfer path 48. , The potential potential of the packet falls below the potential potential of the pixel 46. As a result, the charge accumulated in the pixel 46 flows into the vertical transfer path 48 side. Thereafter, the potential is returned to the original state, and a charge voltage is applied to the vertical transfer electrode 54 in the horizontal blanking period to transfer charges toward the horizontal transfer path 44 as shown in FIG. When the charge is transferred to the horizontal transfer path 44, the transfer voltage is applied to the horizontal transfer electrode in the horizontal scanning period, whereby the charge is transferred toward the output unit 56. Then, in the output unit 56, the voltage signal corresponding to the amount of charge is converted into series and output as the imaging signal Sb.

第2フレームにおける水平ブランキング期間及び水平走査期間が順次繰り返されることによって、各画素46に蓄積されていた電荷が順次垂直転送路48及び水平転送路44を介して出力部56にシリーズに転送され、撮像信号Sbとして出力されることになる。   By sequentially repeating the horizontal blanking period and the horizontal scanning period in the second frame, the charges accumulated in each pixel 46 are sequentially transferred to the output unit 56 via the vertical transfer path 48 and the horizontal transfer path 44. Is output as the imaging signal Sb.

上述した第2フレームにおいては、各画素46での露光を停止するようにしてもよいし、露光を行うようにしてもよい。   In the second frame described above, exposure at each pixel 46 may be stopped, or exposure may be performed.

撮像素子30からの撮像信号Sbは、アナログ信号処理部36においてアナログの画像信号Scに信号処理される。画像信号Scは、A/D変換部38にてデジタル変換されて画像データDcとされる。この画像データDcは、反射光18を必要なタイミング(露光期間)でサンプリングしたサンプリング値が各画素46に対応して配列されたデータ構造を有する。   The image signal Sb from the image sensor 30 is processed into an analog image signal Sc by the analog signal processing unit 36. The image signal Sc is digitally converted into image data Dc by the A / D converter 38. The image data Dc has a data structure in which sampling values obtained by sampling the reflected light 18 at a necessary timing (exposure period) are arranged corresponding to each pixel 46.

そして、バッファメモリ40には、上述したTOF方式に従って4種類の画像データDc(第1画像データDc1〜第4画像データDc4)が保存される。第1画像データDc1は、変調光12の位相が例えば0°であるタイミングで反射光18をサンプリングした際のサンプリング値が各画素46に対応して配列されたデータ構造を有する。同様に、第2画像データDc2、第3画像データDc3、第4画像データDc4は、それぞれ変調光12の位相が例えば90°、180°、270°であるタイミングで反射光18をサンプリングした際のサンプリング値が各画素46に対応して配列されたデータ構造を有する。   The buffer memory 40 stores four types of image data Dc (first image data Dc1 to fourth image data Dc4) in accordance with the above-described TOF method. The first image data Dc1 has a data structure in which sampling values when the reflected light 18 is sampled at a timing when the phase of the modulated light 12 is, for example, 0 ° are arranged corresponding to the pixels 46. Similarly, the second image data Dc2, the third image data Dc3, and the fourth image data Dc4 are obtained when the reflected light 18 is sampled at the timing when the phase of the modulated light 12 is 90 °, 180 °, and 270 °, respectively. The sampling value has a data structure arranged corresponding to each pixel 46.

演算手段22は、第1画像データDc1〜第4画像データDc4に基づいて、各画素46に対応した被検出物16までの距離を算出する距離演算部58を有する。   The calculation means 22 has a distance calculation unit 58 that calculates the distance to the detected object 16 corresponding to each pixel 46 based on the first image data Dc1 to the fourth image data Dc4.

この距離演算部58での演算アルゴリズム、特に、1つの画素46における距離の演算手法について図5を参照しながら説明する。変調光12の軌跡を原点を中心とする円60で考えたとき、反射光18は、変調光12の位相が0°(360°)、90°、180°、270°のとき、それぞれ点P1、P2、P3、P4に位置し、点P1の座標を(A,−B)としたとき、P2の座標は(B,A)、P3の座標は(−A,B)、P4の座標は(−B,−A)となる。   A calculation algorithm in the distance calculation unit 58, in particular, a calculation method of the distance in one pixel 46 will be described with reference to FIG. When the locus of the modulated light 12 is considered as a circle 60 centered on the origin, the reflected light 18 is point P1 when the phase of the modulated light 12 is 0 ° (360 °), 90 °, 180 °, and 270 °, respectively. , P2, P3, P4, and when the coordinates of the point P1 are (A, -B), the coordinates of P2 are (B, A), the coordinates of P3 are (-A, B), and the coordinates of P4 are (-B, -A).

これらの座標は、図5の直角三角形62に変換することができるため、反射光18の変調光12に対する位相遅れφは、以下の式(1)で求めることができる。
φ=arctan{(B−(−B))/(A−(−A))} ……(1)
Since these coordinates can be converted into a right triangle 62 in FIG. 5, the phase delay φ of the reflected light 18 with respect to the modulated light 12 can be obtained by the following equation (1).
φ = arctan {(B − (− B)) / (A − (− A))} (1)

ここで、Aは第2画像データDc2のサンプリング値S2に対応し、−Aは第4画像データDc4のサンプリング値S4に対応し、Bは第3画像データDc3のサンプリング値S3に対応し、−Bは第1画像データDc1のサンプリング値S1に対応することから、(1)式は以下の式(2)に書き換えることができる。
φ=arctan{(S3−S1)/(S2−S4)} ……(2)
Here, A corresponds to the sampling value S2 of the second image data Dc2, -A corresponds to the sampling value S4 of the fourth image data Dc4, B corresponds to the sampling value S3 of the third image data Dc3,- Since B corresponds to the sampling value S1 of the first image data Dc1, equation (1) can be rewritten as the following equation (2).
φ = arctan {(S3-S1) / (S2-S4)} (2)

そして、変調光12の1周期をTとしたとき、変調光12を出射してから反射光18が受光されるまでの遅延時間τは、
τ=T×(φ/2π)
で求めることができる。
When one period of the modulated light 12 is T, the delay time τ from when the modulated light 12 is emitted until the reflected light 18 is received is
τ = T × (φ / 2π)
Can be obtained.

この遅延時間τは、被検出物16までの距離Lの往復距離であり、その間を光速cの速度で進むため、距離Lは、
L=(τ×c)/2
で求めることができる。
This delay time τ is a reciprocating distance of the distance L to the detected object 16, and travels at a speed of light speed c between them, so the distance L is
L = (τ × c) / 2
Can be obtained.

距離演算部58は、上述したアルゴリズムが例えばソフトウエアとして組み込まれており、上述のアルゴリズムが各画素46に対して行われ、各画素46に対応した距離が演算され、その結果、被検出物16の立体的な構造が検出されることになる。   In the distance calculation unit 58, the above-described algorithm is incorporated as software, for example, and the above-described algorithm is performed on each pixel 46, and a distance corresponding to each pixel 46 is calculated. As a result, the detected object 16 The three-dimensional structure is detected.

そして、第1測距装置10Aは、外部からの制御信号に基づいて露光期間Trの周期Tt(図7、図9参照)を変更する露光タイミング変更部64を有し、発光手段14は、露光タイミング変更部64にて変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて変調光12の波長(図7、図9参照)を変更する波長変更部66と、発光開始タイミングの回数と変調光12の波長に基づいて発光開始タイミングから反射光18の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させるタイミング制御部68とを有する。   The first distance measuring device 10A includes an exposure timing changing unit 64 that changes the cycle Tt (see FIGS. 7 and 9) of the exposure period Tr based on a control signal from the outside. A wavelength changing unit 66 that changes the wavelength (see FIGS. 7 and 9) of the modulated light 12 based on the period Tt of the exposure period Tr changed by the timing changing unit 64, the number of times of light emission start timing, and the modulation light 12 And a timing control unit 68 that changes the time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light 18 based on the wavelength.

露光タイミング変更部64は、操作部70からの指示信号(使用者の操作指示による1フレームの時間的長さを短くするか、長くするかの指示信号)や、バッファメモリ40に蓄積されたサンプリング値に基づいて1フレームの時間的長さを短くするか、長くするかを演算する露光タイミング演算部72から指示信号(1フレームの時間的長さを短くするか、長くするかの指示信号)に基づいて、露光期間Trの周期Ttを変更する。   The exposure timing changing unit 64 receives an instruction signal from the operation unit 70 (an instruction signal indicating whether the time length of one frame is shortened or lengthened by a user's operation instruction), or sampling accumulated in the buffer memory 40. An instruction signal from the exposure timing calculation unit 72 that calculates whether to shorten or lengthen the time length of one frame based on the value (instruction signal to shorten or lengthen the time length of one frame) Based on the above, the cycle Tt of the exposure period Tr is changed.

露光期間Trの周期Ttとしては、予め時間的長さの異なる数種の周期Tt(少なくとも2種以上の周期)を用意しておき、1フレームを短くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Trの周期Ttよりも1段階短い周期Ttを選択し、あるいは1フレームを長くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Trの周期Ttよりも1段階長い周期Ttを選択する。   As the period Tt of the exposure period Tr, several kinds of periods Tt (at least two kinds of periods) having different time lengths are prepared in advance, and when an instruction signal for shortening one frame is input, A cycle Tt that is one step shorter than the cycle Tt of the exposure period Tr is selected, or a cycle Tt that is one step longer than the cycle Tt of the current exposure period Tr is selected when an instruction signal for extending one frame is input. To do.

この手法を採用することにより、変更された露光期間Trの周期Ttに合わせて、変調光12の波長λを設定することができるため、予め設定された露光期間Trの周期Ttに対して整数レベル(整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍)で露光期間Trの周期Ttを変化させることができ、回路構成を簡単にすることができる。   By adopting this method, the wavelength λ of the modulated light 12 can be set in accordance with the changed period Tt of the exposure period Tr. Therefore, an integer level with respect to the preset period Tt of the exposure period Tr. The cycle Tt of the exposure period Tr can be changed by (multiplication by an integral multiple or multiplication by an integral multiple), and the circuit configuration can be simplified.

タイミング制御部68は、露光タイミング変更部64にて変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて、発光開始タイミングの回数に応じた撮像素子30での受光開始基準時を変更する受光開始変更部74と、変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて、発光開始タイミングの回数に応じた受光開始基準時から受光開始タイミングまでの遅延時間を補正する遅延時間補正部76と、変更された露光期間Trの周期Ttに対応した波長と受光開始タイミングと遅延時間の情報が登録された情報テーブル78が記憶されたメモリ80とを有する。受光開始変更部74と遅延時間補正部76は撮像素子制御部34内に組み込まれている。つまり、受光開始変更部74は、露光パルス生成部100からの露光パルスを、変更された受光開始基準時まで遅延し、遅延時間補正部76は、補正された遅延時間だけ露光パルスをさらに遅延する。ここで、受光開始変更部74にて設定される発光開始タイミングの基準時から受光開始タイミングの基準時までの遅延時間を第1遅延時間Te、遅延時間補正部76で設定される遅延時間を第2遅延時間Tfと定義する。   The timing control unit 68 changes the light reception start change unit for changing the light reception start reference time in the image sensor 30 according to the number of times of the light emission start timing based on the cycle Tt of the exposure period Tr changed by the exposure timing change unit 64. 74, a delay time correction unit 76 for correcting a delay time from the light reception start reference time to the light reception start timing according to the number of times of the light emission start timing based on the changed cycle Tt of the exposure period Tr, and the changed exposure The memory 80 stores an information table 78 in which information on the wavelength corresponding to the period Tt of the period Tr, light reception start timing, and delay time is registered. The light reception start changing unit 74 and the delay time correcting unit 76 are incorporated in the image sensor control unit 34. That is, the light reception start changing unit 74 delays the exposure pulse from the exposure pulse generating unit 100 until the changed light reception start reference time, and the delay time correcting unit 76 further delays the exposure pulse by the corrected delay time. . Here, the delay time from the reference time of the light emission start timing set by the light reception start change unit 74 to the reference time of the light reception start timing is the first delay time Te, and the delay time set by the delay time correction unit 76 is the first delay time. It is defined as 2 delay time Tf.

なお、上述では受光を主体に説明しているが、電荷転送のタイミングについても、受光開始変更部74及び遅延時間補正部76によって変更されることになる。すなわち、例えば第1フレームにて受光開始タイミングが変更されて受光が開始されたにもかかわらず、次の第2フレームにおける電荷転送のタイミングが変更されていない場合、第1フレームの途中から電荷転送が開始されてしまう等の不都合が生じるからである。なお、電荷転送まで詳細に説明すると、説明が複雑になるため、以下の説明では、撮像素子30での露光を主体に説明し、電荷転送の説明については補足する程度とする。   In the above description, light reception is mainly described. However, the charge transfer timing is also changed by the light reception start changing unit 74 and the delay time correcting unit 76. That is, for example, when the light reception start timing is changed in the first frame and the light reception is started, but the charge transfer timing in the next second frame is not changed, the charge transfer is started from the middle of the first frame. This is because inconveniences such as start of the image occur. In addition, since it will be complicated to explain the details up to charge transfer, in the following description, exposure with the image sensor 30 will be mainly described, and the description of charge transfer will be supplemented.

そして、本実施の形態では、予め用意した複数種の露光期間Trの周期Ttに対応してそれぞれ識別コードを割り当てておき、露光タイミング変更部64にて選択した露光期間Trの周期Ttに対応する識別コードを波長変更部66、受光開始変更部74及び遅延時間補正部76に送信することによって、波長変更部66、受光開始変更部74及び遅延時間補正部76は、現在、変更された露光期間Trの周期Ttを認識することができる。   In this embodiment, an identification code is assigned to each of the plurality of types of exposure periods Tr prepared in advance and corresponds to the period Tt of the exposure period Tr selected by the exposure timing changing unit 64. By transmitting the identification code to the wavelength changing unit 66, the light reception start changing unit 74, and the delay time correcting unit 76, the wavelength changing unit 66, the light receiving start changing unit 74, and the delay time correcting unit 76 are currently changed in the exposure period. The period Tt of Tr can be recognized.

そして、波長変更部66は、変更された露光期間Trの周期Tt(選択された露光期間の周期)とメモリ80に記憶された情報テーブル78の情報に基づいて、変調光12の波長を変更する。   Then, the wavelength changing unit 66 changes the wavelength of the modulated light 12 based on the changed period Tt of the exposure period Tr (selected exposure period) and the information in the information table 78 stored in the memory 80. .

変更後の露光期間Trの周期Ttは、上述したように、露光タイミング変更部64から送信された識別コードにて認識できることから、情報テーブル78に登録される情報としては、例えば図6に示すように、露光期間Trの周期Ttの識別コードと、該識別コードに対応した波長λの情報(波長情報)と、第1遅延時間Teに関連する情報(第1遅延時間関連情報)と、第2遅延時間Tfに関連する情報(第2遅延時間関連情報)が考えられる。   Since the period Tt of the exposure period Tr after the change can be recognized by the identification code transmitted from the exposure timing changing unit 64 as described above, the information registered in the information table 78 is, for example, as shown in FIG. In addition, the identification code of the period Tt of the exposure period Tr, the information of the wavelength λ corresponding to the identification code (wavelength information), the information related to the first delay time Te (first delay time related information), the second Information related to the delay time Tf (second delay time related information) can be considered.

ところで、露光タイミング変更部64にて変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて変調光12の波長(図7、図14B参照)が変更されることになるが、ここで、初期状態の変調光の波長をλ、変更後の変調光の波長をaλ、発光開始タイミングの回数をnとしたとき、第1遅延時間Te及び第2遅延時間Tfは、以下の演算式にて求めることができる。
Te=(a−1)λ+(n−1)λ/4
Tf=(n−1)(a−1)λ/4
Incidentally, the wavelength of the modulated light 12 (see FIGS. 7 and 14B) is changed based on the cycle Tt of the exposure period Tr changed by the exposure timing changing unit 64. Here, the modulation in the initial state is performed. When the wavelength of light is λ, the wavelength of modulated light after change is aλ, and the number of light emission start timings is n, the first delay time Te and the second delay time Tf can be obtained by the following arithmetic expressions. .
Te = (a−1) λ + (n−1) λ / 4
Tf = (n−1) (a−1) λ / 4

従って、情報テーブル78に登録される第1遅延時間関連情報として(a−1)λが登録され、実際の第1遅延時間Teは、受光開始変更部74において、第1遅延時間関連情報に(n−1)λ/4を加算して求めるようにしている。同様に、情報テーブル78に登録される第2遅延時間関連情報として(a−1)λ/4が登録され、実際の第2遅延時間Tfは、遅延時間補正部76において、第2遅延時間関連情報に(n−1)を乗算して求めるようにしている。   Therefore, (a-1) λ is registered as the first delay time related information registered in the information table 78, and the actual first delay time Te is converted into the first delay time related information ( n-1) λ / 4 is added to obtain. Similarly, (a-1) λ / 4 is registered as the second delay time related information registered in the information table 78, and the actual second delay time Tf is related to the second delay time related by the delay time correction unit 76. Information is obtained by multiplying (n-1).

ここで、第1測距装置10Aの処理動作、特に、露光期間Trの周期Ttを変更する前の処理動作について図7を参照しながら説明する。露光期間Trの周期Ttを変更する前であるから、変調光12の波長はλであり、変数a=1となる。従って、上述の演算式から第1遅延時間Teは発光開始タイミングの回数nに応じてλ/4ずつ遅延時間が増加し、第2遅延時間Tfは0となる。露光タイミング変更部64は、情報テーブル78に登録された識別コードのうち、波長情報がλを示し、且つ、第1遅延時間関連情報と第2遅延時間関連情報が共に0である識別コードを、波長変更部66、受光開始変更部74、遅延時間補正部76に送信する。これにより、露光パルスは、受光開始変更部74では発光開始タイミングの回数に応じて遅延されるだけで、遅延時間補正部76での遅延はない。   Here, the processing operation of the first distance measuring device 10A, particularly, the processing operation before changing the cycle Tt of the exposure period Tr will be described with reference to FIG. Since the period Tt of the exposure period Tr is not changed, the wavelength of the modulated light 12 is λ, and the variable a = 1. Accordingly, the first delay time Te increases by λ / 4 according to the number n of light emission start timings, and the second delay time Tf becomes 0 from the above arithmetic expression. Of the identification codes registered in the information table 78, the exposure timing changing unit 64 includes an identification code in which the wavelength information indicates λ and the first delay time related information and the second delay time related information are both 0. The data is transmitted to the wavelength changing unit 66, the light reception start changing unit 74, and the delay time correcting unit 76. As a result, the exposure pulse is only delayed according to the number of light emission start timings in the light reception start changing unit 74, and is not delayed in the delay time correction unit 76.

このことから、変調光12の波長がλである場合、図7に示すように、撮像素子制御部34が、同期信号Saの例えば立ち下がり時点から所定期間Taが経過した時点で最初の露光期間Trを開始し、さらに、各露光期間Trの1周期を変調光12の1波長に合わせることによって、変調光12の位相が0°、90°、180°、270°のうちのいずれかにおける反射光18のサンプリング値が得られるように制御した場合、受光開始変更部74において、発光開始タイミングの回数に基づいて、露光パルスの駆動部への到達時間をλ/4ずつ遅らせることによって、変調光12の位相が0°、90°、180°、270°における反射光18のサンプリング値が得られることとなる。   Therefore, when the wavelength of the modulated light 12 is λ, as shown in FIG. 7, the image sensor control unit 34 performs the first exposure period when a predetermined period Ta elapses from, for example, the falling point of the synchronization signal Sa. By starting Tr, and further adjusting one period of each exposure period Tr to one wavelength of the modulated light 12, the phase of the modulated light 12 is reflected at any one of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. When control is performed so that the sampling value of the light 18 is obtained, the light reception start changing unit 74 delays the arrival time of the exposure pulse to the drive unit by λ / 4 based on the number of light emission start timings, thereby modulating light. The sampling values of the reflected light 18 are obtained when the phase of 12 is 0 °, 90 °, 180 °, 270 °.

次に、第1測距装置10Aの処理動作、特に、露光期間Trの周期Ttを変更する前の処理動作について図7の波形図、図8のフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the processing operation of the first distance measuring device 10A, particularly the processing operation before changing the cycle Tt of the exposure period Tr will be described with reference to the waveform diagram of FIG. 7 and the flowchart of FIG.

先ず、同期信号発生部24は、第1フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS101)。発光制御部28は、同期信号Saの立ち下がり時点t0に基づいて発光部26から変調光12を出射させる(ステップS102)。   First, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the first frame (step S101). The light emission control unit 28 emits the modulated light 12 from the light emitting unit 26 based on the falling time point t0 of the synchronization signal Sa (step S102).

発光部26から出射された変調光12は、被検出物16に照射され、該被検出物16からの反射光18が光学系32を介して撮像素子30に入射される。このとき、発光開始タイミングの回数nが1であることから、受光開始変更部74は、露光パルスに遅延をかけずに駆動部104に出力する(ステップS103)。撮像素子30は、第1フレームの同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間Taだけ遅れた時点、すなわち、変調光12の位相が0°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように調整され、さらに、各露光期間Trの周期が変調光の波長となるように調整されている。   The modulated light 12 emitted from the light emitting unit 26 is applied to the detection object 16, and the reflected light 18 from the detection object 16 is incident on the image sensor 30 via the optical system 32. At this time, since the number n of the light emission start timing is 1, the light reception start changing unit 74 outputs the exposure pulse to the drive unit 104 without delay (step S103). The imaging element 30 is positioned such that the center of the first exposure period Tr is located at a time delayed by the time Ta from the falling time t0 of the synchronization signal Sa of the first frame, that is, when the phase of the modulated light 12 becomes 0 °. Further, the period of each exposure period Tr is adjusted to be the wavelength of the modulated light.

従って、この第1フレームにおいては、変調光12の位相が0°であるときの反射光18の光量が光電変換されて撮像素子30に蓄積されることになる(ステップS104)。その後、同期信号発生部24は、第2フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS105)。このとき、発光開始タイミングの回数nが1であることから、受光開始変更部74は、転送パルス等に遅延をかけずに駆動部104に出力する。撮像素子30に蓄積された電荷は、この第2フレームにおいて転送されてアナログ信号(画像信号)とされ(ステップS106)、さらにデジタル変換されて(ステップS107)、変調光12の位相が0°であるときの反射光18のサンプリング値S1が画素ごとに配列された第1画像データDc1としてバッファメモリ40に保存される(ステップS108)。この段階で、変調光12の出射が終了する(ステップS109)。   Therefore, in the first frame, the amount of the reflected light 18 when the phase of the modulated light 12 is 0 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 30 (step S104). Thereafter, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the second frame (step S105). At this time, since the number n of the light emission start timing is 1, the light reception start changing unit 74 outputs the light to the drive unit 104 without delaying the transfer pulse or the like. The electric charge accumulated in the image pickup device 30 is transferred in the second frame to be converted into an analog signal (image signal) (step S106), further digitally converted (step S107), and the phase of the modulated light 12 is 0 °. The sampling value S1 of the reflected light 18 at a certain time is stored in the buffer memory 40 as the first image data Dc1 arranged for each pixel (step S108). At this stage, the emission of the modulated light 12 ends (step S109).

次に、同期信号発生部24は、第3フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS110)。発光制御部28は、同期信号Saの立ち下がり時t0から変調光12を出射させる(ステップS111)。   Next, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the third frame (step S110). The light emission control unit 28 emits the modulated light 12 from the time t0 when the synchronization signal Sa falls (step S111).

発光部26から出射された変調光12は、被検出物16に照射され、該被検出物16からの反射光18が光学系32を介して撮像素子30に入射される。このとき、発光開始タイミングの回数nが2であることから、受光開始変更部74は、露光パルスに時間λ/4だけ遅延をかけて駆動部104に出力する(ステップS112)。従って、撮像素子30は、発生した第3フレームの同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間Ta+λ/4だけ遅れた時点、すなわち、変調光12の位相が90°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように制御され、さらに、各露光期間Trの周期が変調光の波長λとなるように制御されることになる。   The modulated light 12 emitted from the light emitting unit 26 is applied to the detection object 16, and the reflected light 18 from the detection object 16 is incident on the image sensor 30 via the optical system 32. At this time, since the number n of light emission start timings is 2, the light reception start changing unit 74 delays the exposure pulse by the time λ / 4 and outputs it to the drive unit 104 (step S112). Accordingly, the image sensor 30 detects the first exposure period Tr when the phase of the modulated light 12 becomes 90 °, that is, when the phase of the modulated light 12 is 90 °, which is delayed from the time t0 when the synchronization signal Sa of the generated third frame falls. Is controlled so that the period of each exposure period Tr becomes the wavelength λ of the modulated light.

従って、この第3フレームにおいては、変調光12の位相が90°であるときの反射光18の光量が光電変換されて撮像素子30に蓄積されることになる(ステップS113)。その後、同期信号発生部24は、第4フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS114)。このとき、発光開始タイミングの回数nが2であることから、受光開始変更部74は、転送パルス等に時間λ/4だけ遅延をかけて駆動部104に出力する。撮像素子30に蓄積された電荷は、この第4フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ(ステップS115)、さらにデジタル変換されて(ステップS116)、変調光12の位相が90°であるときの反射光18のサンプリング値S2が画素ごとに配列された第2画像データDc2としてバッファメモリ40に保存される(ステップS117)。この段階で、変調光12の出射が終了する(ステップS118)。   Therefore, in the third frame, the light amount of the reflected light 18 when the phase of the modulated light 12 is 90 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 30 (step S113). Thereafter, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the fourth frame (step S114). At this time, since the number n of light emission start timings is 2, the light reception start changing unit 74 delays the transfer pulse and the like by a time λ / 4 and outputs it to the drive unit 104. The electric charge accumulated in the image pickup device 30 is transferred in the fourth frame to be converted into an analog signal (step S115), further digitally converted (step S116), and reflected when the phase of the modulated light 12 is 90 °. The sampling value S2 of the light 18 is stored in the buffer memory 40 as the second image data Dc2 arranged for each pixel (step S117). At this stage, the emission of the modulated light 12 ends (step S118).

次に、同期信号発生部24は、第5フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS119)。発光制御部28は、同期信号Saの立ち下がり時t0から変調光12を出射させる(ステップS120)。   Next, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the fifth frame (step S119). The light emission control unit 28 emits the modulated light 12 from the time t0 when the synchronization signal Sa falls (step S120).

発光部26から出射された変調光12は、被検出物16に照射され、該被検出物16からの反射光18が光学系32を介して撮像素子30に入射される。このとき、発光開始タイミングの回数nが3であることから、受光開始変更部74は、露光パルスに時間(2λ)/4だけ遅延をかけて駆動部104に出力する(ステップS121)。従って、撮像素子30は、5フレームの同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間Ta+(2λ)/4だけ遅れた時点、すなわち、変調光12の位相が180°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように制御され、さらに、各露光期間Trの周期が変調光12の波長λとなるように制御されることになる。   The modulated light 12 emitted from the light emitting unit 26 is applied to the detection object 16, and the reflected light 18 from the detection object 16 is incident on the image sensor 30 via the optical system 32. At this time, since the number n of light emission start timings is 3, the light reception start changing unit 74 delays the exposure pulse by time (2λ) / 4 and outputs it to the drive unit 104 (step S121). Accordingly, the image pickup device 30 has a first exposure period Tr when the phase of the modulated light 12 becomes 180 °, that is, when it is delayed by the time Ta + (2λ) / 4 from the time t0 when the synchronization signal Sa of 5 frames falls. The center of each exposure period Tr is controlled so that the period of each exposure period Tr becomes the wavelength λ of the modulated light 12.

従って、この第5フレームにおいては、変調光12の位相が180°であるときの反射光18の光量が光電変換されて撮像素子30に蓄積されることになる(ステップS122)。その後、同期信号発生部24は、第6フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS123)。このとき、発光開始タイミングの回数nが3であることから、受光開始変更部74は、転送パルス等に時間(2λ)/4だけ遅延をかけて駆動部104に出力する。撮像素子30に蓄積された電荷は、この第6フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ(ステップS124)、さらにデジタル変換されて(ステップS125)、変調光12の位相が180°であるときの反射光18のサンプリング値S3が画素ごとに配列された第3画像データDc3としてバッファメモリ40に保存される(ステップS126)。この段階で、変調光12の出射が終了する(ステップS127)。   Accordingly, in the fifth frame, the light amount of the reflected light 18 when the phase of the modulated light 12 is 180 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 30 (step S122). Thereafter, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the sixth frame (step S123). At this time, since the number n of the light emission start timing is 3, the light reception start changing unit 74 delays the transfer pulse or the like by time (2λ) / 4 and outputs it to the drive unit 104. The charge accumulated in the image sensor 30 is transferred in the sixth frame to be converted into an analog signal (step S124), further converted into a digital signal (step S125), and reflected when the phase of the modulated light 12 is 180 °. The sampling value S3 of the light 18 is stored in the buffer memory 40 as third image data Dc3 arranged for each pixel (step S126). At this stage, the emission of the modulated light 12 ends (step S127).

次に、同期信号発生部24は、第7フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS128)。発光制御部28は、同期信号Saの立ち下がり時t0から変調光12を出射させる(ステップS129)。   Next, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the seventh frame (step S128). The light emission control unit 28 emits the modulated light 12 from the time t0 when the synchronization signal Sa falls (step S129).

発光部26から出射された変調光12は、被検出物16に照射され、該被検出物16からの反射光18が光学系32を介して撮像素子30に入射される。このとき、発光開始タイミングの回数nが4であることから、受光開始変更部74は、露光パルスに時間(3λ)/4だけ遅延をかけて駆動部104に出力する(ステップS130)。従って、撮像素子30は、第7フレームの同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間Ta+(3λ)/4だけ遅れた時点、すなわち、変調光12の位相が270°となる時点で最初の露光期間Trの中心が位置するように制御され、さらに、各露光期間Trの周期が変調光12の波長λとなるように制御されることになる。   The modulated light 12 emitted from the light emitting unit 26 is applied to the detection object 16, and the reflected light 18 from the detection object 16 is incident on the image sensor 30 via the optical system 32. At this time, since the number n of light emission start timings is 4, the light reception start changing unit 74 delays the exposure pulse by time (3λ) / 4 and outputs it to the drive unit 104 (step S130). Therefore, the image pickup device 30 starts the first exposure period when it is delayed by the time Ta + (3λ) / 4 from the falling time t0 of the synchronization signal Sa of the seventh frame, that is, when the phase of the modulated light 12 becomes 270 °. Control is performed so that the center of Tr is positioned, and further, the period of each exposure period Tr is controlled to be the wavelength λ of the modulated light 12.

従って、この第7フレームにおいては、変調光12の位相が270°であるときの反射光18の光量が光電変換されて撮像素子30に蓄積されることになる(ステップS131)。その後、同期信号発生部24は、第8フレームを示す同期信号Saを出力する(ステップS132)。このとき、発光開始タイミングの回数nが4であることから、受光開始変更部74は、転送パルス等に時間(3λ)/4だけ遅延をかけて駆動部104に出力する。撮像素子30に蓄積された電荷は、この第8フレームにおいて転送されてアナログ信号とされ(ステップS133)、さらにデジタル変換されて(ステップS134)、変調光12の位相が270°であるときの反射光18のサンプリング値S4が画素ごとに配列された第4画像データDc4としてバッファメモリ40に保存される(ステップS135)。この段階で、変調光12の出射が終了する(ステップS136)。   Therefore, in the seventh frame, the light amount of the reflected light 18 when the phase of the modulated light 12 is 270 ° is photoelectrically converted and accumulated in the image sensor 30 (step S131). Thereafter, the synchronization signal generator 24 outputs a synchronization signal Sa indicating the eighth frame (step S132). At this time, since the number n of light emission start timings is 4, the light reception start changing unit 74 delays the transfer pulse or the like by time (3λ) / 4 and outputs it to the drive unit 104. The charge accumulated in the image sensor 30 is transferred in the eighth frame to be converted into an analog signal (step S133), further converted into a digital signal (step S134), and reflected when the phase of the modulated light 12 is 270 °. The sampling value S4 of the light 18 is stored in the buffer memory 40 as the fourth image data Dc4 arranged for each pixel (step S135). At this stage, the emission of the modulated light 12 ends (step S136).

そして、距離演算部58は、バッファメモリ40に保存された第1画像データDc1〜第4画像データDc4に基づいて被検出物16までの距離を演算する(ステップS137)。   Then, the distance calculation unit 58 calculates the distance to the detected object 16 based on the first image data Dc1 to the fourth image data Dc4 stored in the buffer memory 40 (step S137).

次に、第1測距装置10Aの処理動作、特に、露光期間Trの周期Ttを変更した後の処理動作について図6の波形図を参照しながら説明する。   Next, the processing operation of the first distance measuring device 10A, particularly the processing operation after changing the cycle Tt of the exposure period Tr will be described with reference to the waveform diagram of FIG.

先ず、操作部70からの指示信号や、露光タイミング演算部72からの指示信号に基づいて、露光タイミング変更部64において、露光期間Trの周期Ttが変更されると、変更後の露光期間Trの周期Ttに対応した識別コードが波長変更部66、受光開始変更部74及び遅延時間補正部76に送信される。   First, when the cycle Tt of the exposure period Tr is changed in the exposure timing changing unit 64 based on the instruction signal from the operation unit 70 or the instruction signal from the exposure timing calculation unit 72, the exposure period Tr after the change is changed. An identification code corresponding to the period Tt is transmitted to the wavelength changing unit 66, the light reception start changing unit 74, and the delay time correcting unit 76.

波長変更部66は、メモリ80に記憶された情報テーブル78に登録された複数の波長情報のうち、送信された識別コードに対応する波長情報を読み出して発光制御部28に供給する。発光制御部28は、供給された波長情報に基づいて変調光12の波長を変更する。   The wavelength changing unit 66 reads out wavelength information corresponding to the transmitted identification code from among the plurality of wavelength information registered in the information table 78 stored in the memory 80 and supplies the read wavelength information to the light emission control unit 28. The light emission control unit 28 changes the wavelength of the modulated light 12 based on the supplied wavelength information.

受光開始変更部74は、情報テーブル78に登録された複数の第1遅延時間関連情報のうち、識別コードに対応する第1遅延時間関連情報を読み出し、さらに、上述した演算式に基づいて第1遅延時間Teを求め、この第1遅延時間Teだけ露光パルス等を遅延させる。   The light reception start changing unit 74 reads out the first delay time related information corresponding to the identification code among the plurality of first delay time related information registered in the information table 78, and further, based on the above-described arithmetic expression. A delay time Te is obtained, and the exposure pulse or the like is delayed by this first delay time Te.

遅延時間補正部76は、情報テーブル78に登録された複数の第2遅延時間関連情報のうち、識別コードに対応する第2遅延時間関連情報を読み出し、さらに、上述した演算式に基づいて第2遅延時間Tfを求め、この第2遅延時間Tfだけ露光パルス等を遅延させる。   The delay time correction unit 76 reads out the second delay time related information corresponding to the identification code among the plurality of second delay time related information registered in the information table 78, and further, based on the above-described arithmetic expression, the second delay time related information is read out. A delay time Tf is obtained, and the exposure pulse or the like is delayed by the second delay time Tf.

従って、例えば図9に示すように、変更された波長(aλ)の変調光12が出射されることになるが、第1フレームの露光パルスTrは、受光開始変更部74にて第1遅延時間Te(=(a−1)λ)だけ遅延されて駆動部104に入力されることから、同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間(a−1)λ+Taだけ遅れた時点で露光期間が開始され、変調光12の位相が0°となる時点で露光期間Trの中心が位置することになり、その結果、変調光12の位相が0°における反射光18のサンプリング値S1が得られる。   Therefore, for example, as shown in FIG. 9, the modulated light 12 having the changed wavelength (aλ) is emitted, and the exposure pulse Tr of the first frame is received by the light reception start changing unit 74 at the first delay time. Since it is delayed by Te (= (a−1) λ) and input to the drive unit 104, the exposure period starts at a time delayed by time (a−1) λ + Ta from the falling time t0 of the synchronization signal Sa. When the phase of the modulated light 12 becomes 0 °, the center of the exposure period Tr is located. As a result, the sampling value S1 of the reflected light 18 when the phase of the modulated light 12 is 0 ° is obtained.

次に、第3フレーム(n=2)の露光パルスは、受光開始変更部74にて遅延時間Te(=(a−1)λ+λ/4)だけ遅延され、さらに遅延時間補正部76にて第2遅延時間Tf(=(a−1)λ/4)だけ遅延されて駆動部に入力されることから、同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間{(5a/4)−1}λ+Taだけ遅れた時点で露光期間Trが開始され、変調光12の位相が90°となる時点で露光期間Trの中心が位置することになり、その結果、変調光12の位相が90°における反射光18のサンプリング値S2が得られる。   Next, the exposure pulse of the third frame (n = 2) is delayed by a delay time Te (= (a−1) λ + λ / 4) by the light reception start changing unit 74, and further, the delay time correcting unit 76 Since it is delayed by 2 delay time Tf (= (a-1) λ / 4) and inputted to the drive unit, it is delayed by time {(5a / 4) −1} λ + Ta from the falling time t0 of the synchronization signal Sa. The exposure period Tr is started at this point, and the center of the exposure period Tr is located when the phase of the modulated light 12 becomes 90 °. As a result, the phase of the reflected light 18 at the phase of the modulated light 12 is 90 °. A sampling value S2 is obtained.

次に、第5フレーム(n=3)の露光パルスは、受光開始変更部74にて遅延時間Te(=(a−1)λ+(2λ)/4)だけ遅延され、さらに遅延時間補正部76にて第2遅延時間Tf(=2(a−1)λ/4)だけ遅延されて駆動部104に入力されることから、同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間{(3a/2)−1}λ+Taだけ遅れた時点で露光期間Trが開始され、変調光12の位相が180°となる時点で露光期間Trの中心が位置することになり、その結果、変調光12の位相が180°における反射光18のサンプリング値S3が得られる。   Next, the exposure pulse of the fifth frame (n = 3) is delayed by the delay time Te (= (a−1) λ + (2λ) / 4) by the light reception start changing unit 74, and further the delay time correcting unit 76. Is delayed by the second delay time Tf (= 2 (a-1) λ / 4) and input to the drive unit 104, and therefore, the time {(3a / 2) − from the falling time t0 of the synchronization signal Sa. The exposure period Tr is started when 1} λ + Ta is delayed, and the center of the exposure period Tr is positioned when the phase of the modulated light 12 becomes 180 °. As a result, the phase of the modulated light 12 is 180 °. A sampling value S3 of the reflected light 18 is obtained.

次に、第7フレーム(n=4)の露光パルスは、受光開始変更部74にて第1遅延時間Te(=(a−1)λ+(3λ)/4)だけ遅延され、さらに遅延時間補正部76にて第2遅延時間Tf(=3(a−1)λ/4)だけ遅延されて駆動部104に入力されることから、同期信号Saの立ち下がり時点t0から時間{(7a/4)−1}λ+Taだけ遅れた時点で露光期間Trが開始され、変調光12の位相が270°となる時点で露光期間Trの中心が位置することになり、その結果、変調光12の位相が270°における反射光18のサンプリング値S4が得られる。   Next, the exposure pulse of the seventh frame (n = 4) is delayed by the first delay time Te (= (a−1) λ + (3λ) / 4) by the light reception start changing unit 74, and further delay time correction is performed. Since the signal is delayed by the second delay time Tf (= 3 (a-1) λ / 4) by the unit 76 and input to the driving unit 104, the time {(7a / 4) from the time t0 when the synchronization signal Sa falls. ) -1} The exposure period Tr is started when λ + Ta is delayed, and the center of the exposure period Tr is located when the phase of the modulated light 12 reaches 270 °. As a result, the phase of the modulated light 12 is changed. A sampling value S4 of the reflected light 18 at 270 ° is obtained.

このように、周期Ttを変更した後の各露光期間Trの中心時点において、反射光18をサンプリングした場合に、変調光12の規定の4つの位相(180°、90°、0°、270°)でサンプリングすることができ、距離演算部58での距離演算を高精度に行わせることができる。   In this way, when the reflected light 18 is sampled at the central point of each exposure period Tr after the period Tt is changed, the prescribed four phases (180 °, 90 °, 0 °, 270 °) of the modulated light 12 are obtained. ) And the distance calculation by the distance calculation unit 58 can be performed with high accuracy.

また、第1測距装置10Aにおいては、露光タイミング変更部64において、各露光期間Trの周期Ttを変更し、波長変更部66において、変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて変調光12の波長を変更し、受光開始変更部74において、変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて撮像素子30での受光開始タイミングを変更し、遅延時間補正部76において、受光開始タイミングの遅延時間を補正するようにしているため、露光期間Trの周期Ttに合わせて、変調光12の波長を設定することができ、その結果、予め設定された露光期間Trの周期Ttに対して整数レベル(整数倍の分周、あるいは整数倍の逓倍)で露光タイミングを変化させることができ、回路構成を簡単にすることができる。もちろん、被検出物16までの距離が遠い場合においても、キャリブレーションが不要で、且つ、被検出物16までの距離を正確に測定することができる。   In the first distance measuring apparatus 10A, the exposure timing changing unit 64 changes the cycle Tt of each exposure period Tr, and the wavelength changing unit 66 changes the modulated light 12 based on the changed cycle Tt of the exposure period Tr. , The light reception start changing unit 74 changes the light reception start timing in the image sensor 30 based on the changed period Tt of the exposure period Tr, and the delay time correction unit 76 uses the delay time of the light reception start timing. Therefore, the wavelength of the modulated light 12 can be set in accordance with the cycle Tt of the exposure period Tr. As a result, an integer level (with respect to the preset cycle Tt of the exposure period Tr) The exposure timing can be changed by dividing by an integral multiple or multiplying by an integral multiple, and the circuit configuration can be simplified. Of course, even when the distance to the detected object 16 is long, calibration is not required and the distance to the detected object 16 can be measured accurately.

この場合、露光期間Trの周期Ttの識別コードに対応した変調光12の波長情報、第1遅延時間関連情報及び第2遅延時間関連情報が登録された情報テーブル78を使用し、該情報テーブル78の情報に基づいて、変調光12の波長、受光開始タイミングを変更し、さらに、受光開始タイミングの遅延時間を補正するようにしたので、変更された露光期間Trの周期Ttに基づく変調光12の波長、第1遅延時間Te及び第2遅延時間Tfを複雑な演算を用いることなく、情報テーブル78に対するアクセスにて簡単に求めることができるため、処理時間の短縮を図ることができる。   In this case, an information table 78 in which the wavelength information of the modulated light 12 corresponding to the identification code of the period Tt of the exposure period Tr, the first delay time related information, and the second delay time related information is registered is used. Based on the information, the wavelength of the modulated light 12 and the light reception start timing are changed, and further, the delay time of the light reception start timing is corrected, so that the modulation light 12 based on the changed period Tt of the exposure period Tr is changed. Since the wavelength, the first delay time Te, and the second delay time Tf can be easily obtained by accessing the information table 78 without using complicated calculations, the processing time can be shortened.

次に、第2の実施の形態に係る測距装置(以下、第2測距装置10Bと記す)を図10を参照しながら説明する。   Next, a distance measuring apparatus according to the second embodiment (hereinafter referred to as a second distance measuring apparatus 10B) will be described with reference to FIG.

この第2測距装置10Bは、図10に示すように、上述した第1測距装置10Aとほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。   As shown in FIG. 10, the second distance measuring device 10B has substantially the same configuration as the first distance measuring device 10A described above, but differs in the following points.

先ず、露光タイミング変更部64は、初期段階の露光期間Trの周期Ttが予め設定され、露光期間Trの周期Ttを短くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Trの周期Ttを1/m(m:整数)分だけ短くし、露光期間Trの周期Trを長くする指示信号が入力された場合に、現在の露光期間Trの周期Ttを1/m(m:整数)分だけ長くする。   First, the exposure timing changing unit 64 sets the cycle Tt of the current exposure period Tr when the cycle Tt of the initial exposure period Tr is preset and an instruction signal for shortening the cycle Tt of the exposure period Tr is input. When an instruction signal for shortening the period Tr of the exposure period Tr is input by shortening it by 1 / m (m: integer), the period Tt of the current exposure period Tr is set by 1 / m (m: integer). Lengthen.

そして、第2測距装置10Bは、変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて、変調光12の波長を演算する波長演算部82と、第1遅延時間Teを演算する第1遅延演算部84と、第2遅延時間Tfを演算する第2遅延演算部86とが設置されている。   The second distance measuring device 10B includes a wavelength calculation unit 82 that calculates the wavelength of the modulated light 12 based on the changed period Tt of the exposure period Tr, and a first delay calculation unit that calculates the first delay time Te. 84 and a second delay calculation unit 86 for calculating the second delay time Tf.

波長演算部82は、変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて、変調光12の波長を演算する。演算にて得られた波長の情報は、発光制御部28に供給される。第1遅延演算部84は、変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて、上述した第1遅延時間Teの演算式に基づいて第2遅延時間Teを演算する。演算にて得られた第1遅延時間Teは、受光開始変更部74に供給される。第2遅延演算部86は、変更された露光期間Trの周期Ttに基づいて、上述した第2遅延時間Tfの演算式に基づいて第2遅延時間Tfを演算する。演算にて得られた第2遅延時間Tfは、遅延時間補正部76に供給される。受光開始変更部74、遅延時間補正部76は、上述した第1測距装置10Aと同様であるため、その重複説明を省略する。   The wavelength calculator 82 calculates the wavelength of the modulated light 12 based on the changed period Tt of the exposure period Tr. The wavelength information obtained by the calculation is supplied to the light emission control unit 28. The first delay calculation unit 84 calculates the second delay time Te based on the above-described calculation formula of the first delay time Te based on the changed cycle Tt of the exposure period Tr. The first delay time Te obtained by the calculation is supplied to the light reception start changing unit 74. The second delay calculator 86 calculates the second delay time Tf based on the above-described calculation formula of the second delay time Tf based on the changed cycle Tt of the exposure period Tr. The second delay time Tf obtained by the calculation is supplied to the delay time correction unit 76. The light reception start changing unit 74 and the delay time correcting unit 76 are the same as those in the first distance measuring device 10A described above, and thus redundant description thereof is omitted.

従って、この第2測距装置10Bにおいても、第1測距装置10Aと同様に、距離演算部58での距離演算を高精度に行わせることができ、上述したようなキャリブレーションは不要となる。特に、この第2測距装置10Bでは、情報テーブル78を格納するためのメモリ80やメモリ領域を設ける必要がない。   Therefore, also in the second distance measuring device 10B, as in the first distance measuring device 10A, the distance calculation by the distance calculation unit 58 can be performed with high accuracy, and the calibration as described above is unnecessary. . In particular, in the second distance measuring device 10B, there is no need to provide a memory 80 or a memory area for storing the information table 78.

なお、本発明に係る測距装置及び測距方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   It should be noted that the distance measuring device and the distance measuring method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

第1測距装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a 1st distance measuring device. 撮像素子の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of an image pick-up element. 図3A及び図3Bは、撮像素子での電荷蓄積状態を示す説明図である。3A and 3B are explanatory diagrams showing a charge accumulation state in the image sensor. 図4A及び図4Bは、撮像素子での電荷転送状態を示す説明図である。4A and 4B are explanatory diagrams illustrating a charge transfer state in the image sensor. 撮像素子からの撮像信号に基づくサンプリング値によって反射光の位相遅れを求める原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle which calculates | requires the phase delay of reflected light with the sampling value based on the imaging signal from an image sensor. 情報テーブルの内訳を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the breakdown of an information table. 露光期間の周期を変更する前における変調光と露光期間との関係を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the relationship between the modulated light and the exposure period before changing the period of an exposure period. 露光期間の周期を変更する前における第1測距装置での処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the 1st ranging apparatus before changing the period of an exposure period. 露光期間の周期を変更した後における変調光と露光期間との関係を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the relationship between the modulated light after changing the period of an exposure period, and an exposure period. 第2測距装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a 2nd ranging device. TOF(Time Of Flight)方式の光波測距方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the light wave ranging method of TOF (Time Of Flight) system. 変調光に対する反射光の位相の遅れを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the delay of the phase of the reflected light with respect to modulated light. 従来例に係る測距装置での処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the distance measuring device which concerns on a prior art example. 図14Aは従来例に係る測距装置での第1フレームにおける変調光、反射光、同期信号及び露光期間の関係を示す波形図であり、図14Bは同じく第3フレームでの関係を示す波形図であり、図14Cは同じく第5フレームでの関係を示す波形図であり、図14Dは同じく第7フレームでの関係を示す波形図である。FIG. 14A is a waveform diagram showing the relationship among the modulated light, reflected light, synchronization signal, and exposure period in the first frame in the distance measuring apparatus according to the conventional example, and FIG. 14B is a waveform diagram showing the relationship in the third frame. 14C is a waveform diagram showing the relationship in the fifth frame, and FIG. 14D is a waveform diagram showing the relationship in the seventh frame.

符号の説明Explanation of symbols

10A、10B…第1測距装置、第2測距装置
12…変調光 14…発光手段
16…被検出物 18…反射光
20…受光手段 22…演算手段
24…同期信号発生部 26…発光部
28…発光制御部 30…撮像素子
32…光学系 34…撮像素子制御部
36…アナログ信号処理部 38…A/D変換部
40…バッファメモリ 58…距離演算部
64…露光タイミング変更部 66…波長変更部
68…タイミング制御部 74…受光開始変更部
76…遅延時間補正部 78…情報テーブル
80…メモリ 82…波長演算部
84…第1遅延演算部 86…第2遅延演算部
100…露光パルス生成部 102…転送パルス生成部
104…駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A, 10B ... 1st distance measuring device, 2nd distance measuring device 12 ... Modulated light 14 ... Light emission means 16 ... Detected object 18 ... Reflected light 20 ... Light receiving means 22 ... Calculation means 24 ... Synchronization signal generation part 26 ... Light emission part DESCRIPTION OF SYMBOLS 28 ... Light emission control part 30 ... Image pick-up element 32 ... Optical system 34 ... Image pick-up element control part 36 ... Analog signal processing part 38 ... A / D conversion part 40 ... Buffer memory 58 ... Distance calculating part 64 ... Exposure timing change part 66 ... Wavelength Change unit 68 ... Timing control unit 74 ... Light reception start change unit 76 ... Delay time correction unit 78 ... Information table 80 ... Memory 82 ... Wavelength calculation unit 84 ... First delay calculation unit 86 ... Second delay calculation unit 100 ... Exposure pulse generation Unit 102 ... Transfer pulse generation unit 104 ... Drive unit

Claims (12)

複数の発光開始タイミングにおいてそれぞれ強度変調された変調光を出射する発光手段と、
前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光手段と、
前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算手段とを有し、
前記変調光は、一定の周波数にて強度変調され、
前記受光手段は、前記発光開始タイミングの回数と前記周波数にて強度変調された前記変調光における波形の波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させて前記被検出物からの前記反射光を受光する測距装置であって、
前記受光手段は、
前記受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングする撮像部と、
前記発光開始タイミングの回数と前記変調光における前記波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させるタイミング制御部と、
外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更部と、を有し、
前記発光手段は、前記露光タイミング変更部にて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光における前記波長を変更する波長変更部を有し、
前記タイミング制御部は、前記発光開始タイミングの回数と、変更された前記変調光における前記波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする測距装置。
A light emitting means for emitting modulated light whose intensity is modulated at each of a plurality of light emission start timings;
A light receiving means for receiving reflected light from the object irradiated by the modulated light;
Anda calculating means for calculating a distance to the object based on the phase difference of the reflected light and the modulated light,
The modulated light is intensity-modulated at a constant frequency,
The light receiving means sets the time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength of the waveform of the modulated light intensity-modulated at the frequency. A ranging device that receives the reflected light from the object to be detected by changing ,
The light receiving means is
An imaging unit that samples the amount of the reflected light in an exposure period set at regular intervals with the light reception start time as a reference;
A timing control unit for changing a time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength in the modulated light; and
An exposure timing changing unit that changes the period of the exposure period based on a control signal from the outside,
The light emitting means includes a wavelength changing unit that changes the wavelength in the modulated light based on the period of the exposure period changed by the exposure timing changing unit,
The timing controller includes a number of the light emission start timing, based on the wavelength of the modified the modulated light, the distance measuring apparatus according to claim Rukoto varying the time length of up to the light detection start time.
請求項記載の測距装置において、
変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光における前記波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルが記憶されたメモリを有し、
前記波長変更部は、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光における前記波長を変更し、
前記タイミング制御部は、前記発光開始タイミングの回数と、前記メモリに記憶された前記テーブルの情報に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする測距装置。
The distance measuring device according to claim 1 ,
A said wavelength in said modulated light corresponding to the changed cycle length of the exposure period, the memory information of the light detection start timing is registered table is stored,
Wherein the wavelength changing unit, based on the information of the table stored in the memory, to modify the wavelength of the modulated light,
The distance measuring device is characterized in that the timing control unit changes the time length until the light reception start time based on the number of times of the light emission start timing and the information of the table stored in the memory.
請求項記載の測距装置において、
前記テーブルに対するアクセスは、変更された前記露光期間の周期に対応した識別コードを用いて行うことを特徴とする測距装置。
The distance measuring device according to claim 2 , wherein
The distance measuring apparatus is characterized in that the table is accessed using an identification code corresponding to the changed period of the exposure period.
請求項記載の測距装置において、
変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光における前記波長を演算する波長演算部と、
前記波長変更部は、前記変調光における前記波長を、前記波長演算部にて求められた波長に変更し、
前記タイミング制御部は、前記発光開始タイミングの回数と、前記波長演算部にて求められた前記波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする測距装置。
The distance measuring device according to claim 1 ,
Based on the changed period of the exposure period, a wavelength calculation unit that calculates the wavelength in the modulated light;
Wherein the wavelength changing section may change the wavelength of the modulated light, to a wavelength obtained by the wavelength calculation unit,
The timing controller includes a number of the light emission start timing, based on the wavelength determined by the wavelength calculating unit, the distance measuring apparatus characterized by varying the time length of up to the light detection start time .
請求項1記載の測距装置において、
少なくとも以下の処理を行うことを特徴とする測距装置。
(1)前記発光手段は、第1回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって第1変調光を出射し、第2回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって第2変調光を出射し、
(2)前記受光手段は、前記第1回の発光開始タイミングに基づく第1回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記第1変調光により照射された前記被検出物からの第1反射光を受光し、前記第2回の発光開始タイミングに基づく第2回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記第2変調光により照射された前記被検出物からの第2反射光を受光し、
(3)前記演算手段は、少なくとも前記第1変調光と前記第1反射光の位相差と、前記第2変調光と前記第2反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
The distance measuring device according to claim 1,
A distance measuring device that performs at least the following processing.
(1) The light emitting means emits first modulated light over a predetermined period based on the first light emission start timing, and emits second modulated light over a predetermined period based on the second light emission start timing,
(2) The light receiving means is a first reflected light from the detected object irradiated by the first modulated light from the first light reception start time based on the first light emission start timing over the predetermined period. And receiving the second reflected light from the detected object irradiated by the second modulated light over the predetermined period from the second light reception start time based on the second light emission start timing,
(3) The calculation means is configured to obtain the detection object based on at least a phase difference between the first modulated light and the first reflected light and a phase difference between the second modulated light and the second reflected light. Calculate the distance.
請求項記載の測距装置において、
前記受光手段は、前記第1回の受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第1反射光の光量をサンプリングし、前記第1回の受光開始時点を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第2反射光の光量をサンプリングし、
前記演算手段は、前記第1反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第1反射光の位相差とし、前記第2反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第2反射光の位相差とすることを特徴とする測距装置。
The distance measuring device according to claim 5 , wherein
The light receiving means samples the light quantity of the first reflected light during an exposure period set for every predetermined period with the first light reception start time as a reference, and the constant with respect to the first light reception start time. Sampling the amount of the second reflected light in the exposure period set for each cycle;
The calculation means sets a value obtained by integrating the sampling results of the light quantity of the first reflected light over the predetermined period as a phase difference between the modulated light and the first reflected light, and the sampling result of the light quantity of the second reflected light A distance measuring apparatus characterized in that a value integrated over a predetermined period is used as a phase difference between the modulated light and the second reflected light.
複数の発光開始タイミングにおいてそれぞれ強度変調された変調光を出射する発光ステップと、
前記変調光により照射された被検出物からの反射光を受光する受光ステップと、
前記変調光と前記反射光の位相差から前記被検出物までの距離を算出する演算ステップとを有し、
前記変調光は、一定の周波数にて強度変調され、
前記受光ステップは、前記発光開始タイミングの回数と前記周波数にて強度変調された前記変調光における波形の波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させて前記被検出物からの前記反射光を受光する測距方法であって、
前記受光ステップは、
前記受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記反射光の光量をサンプリングする撮像ステップと、
前記発光開始タイミングの回数と前記変調光における前記波長に基づいて前記発光開始タイミングから前記反射光の受光開始時点までの時間的長さをそれぞれ変化させるタイミング制御ステップと、
外部からの制御信号に基づいて前記露光期間の周期を変更する露光タイミング変更ステップと、を有し、
前記発光ステップは、前記露光タイミング変更ステップにて変更された前記露光期間の周期に基づいて前記変調光における前記波長を変更する波長変更ステップを有し、
前記タイミング制御ステップは、前記発光開始タイミングの回数と、変更された前記変調光における前記波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする測距方法。
A light emission step of emitting modulated light whose intensity is modulated at each of a plurality of light emission start timings;
A light receiving step for receiving reflected light from the object irradiated by the modulated light;
Anda calculation step of calculating a distance to the object based on the phase difference of the reflected light and the modulated light,
The modulated light is intensity-modulated at a constant frequency,
In the light receiving step, the time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light is determined based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength of the waveform in the modulated light intensity-modulated at the frequency. A ranging method for receiving the reflected light from the object to be detected by changing ,
The light receiving step includes
An imaging step of sampling the amount of the reflected light in an exposure period set at regular intervals with the light reception start time as a reference;
A timing control step of changing a time length from the light emission start timing to the light reception start time of the reflected light based on the number of times of the light emission start timing and the wavelength in the modulated light;
An exposure timing change step for changing the period of the exposure period based on a control signal from the outside,
The light emitting step has a wavelength changing step of changing the wavelength in the modulated light based on the period of the exposure period changed in the exposure timing changing step,
The timing control step is characterized in that the time length until the light reception start time is changed based on the number of times of the light emission start timing and the changed wavelength of the modulated light .
請求項記載の測距方法において、
変更された前記露光期間の周期に対応した前記変調光における前記波長と、受光開始タイミングの情報が登録されたテーブルを用い、
前記波長変更ステップは、前記テーブルの情報に基づいて、前記変調光における前記波長を変更し、
前記タイミング制御ステップは、前記発光開始タイミングの回数と、前記テーブルの情報に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする測距方法。
The distance measuring method according to claim 7 ,
Using said wavelength in said modulated light corresponding to the changed cycle length of the exposure period, a table in which information of light detection start timing is registered,
Wherein the wavelength changing step, based on the information of the table, and change the wavelength of the modulated light,
The timing control step is characterized in that the time length until the light reception start time is changed based on the number of times of the light emission start timing and the information in the table.
請求項記載の測距方法において、
前記テーブルに対するアクセスは、変更された前記露光期間の周期に対応した識別コードを用いて行うことを特徴とする測距方法。
The distance measuring method according to claim 8 , wherein
The distance measuring method is characterized in that the access to the table is performed using an identification code corresponding to the changed period of the exposure period.
請求項記載の測距方法において、
変更された前記露光期間の周期に基づいて、前記変調光における前記波長を演算する波長演算ステップを有し、
前記波長変更ステップは、前記変調光における前記波長を、前記波長演算ステップにて求められた波長に変更し、
前記タイミング制御ステップは、前記発光開始タイミングの回数と、前記波長演算ステップにて求められた前記波長に基づいて、前記受光開始時点までの時間的長さを変化させることを特徴とする測距方法。
The distance measuring method according to claim 7 ,
Based on the changed cycle length of the exposure period, it has a wavelength calculation step of calculating the wavelength in the modulated light,
In the wavelength changing step, the wavelength in the modulated light is changed to the wavelength obtained in the wavelength calculating step,
Wherein the timing control step, the distance measuring method of the number of times of the light emission start timing, based on the wavelength determined by the wavelength calculation step, and changing the time length of up to the light detection start time .
請求項記載の測距方法において、
少なくとも以下の処理を行うことを特徴とする測距方法。
(1)前記発光ステップは、第1回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって第1変調光を出射し、第2回の発光開始タイミングに基づいて所定期間にわたって第2変調光を出射し、
(2)前記受光ステップは、前記第1回の発光開始タイミングに基づく第1回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記第1変調光により照射された前記被検出物からの第1反射光を受光し、前記第2回の発光開始タイミングに基づく第2回の受光開始時点から前記所定期間にわたって、前記第2変調光により照射された前記被検出物からの第2反射光を受光し、
(3)前記演算ステップは、少なくとも前記第1変調光と前記第1反射光の位相差と、前記第2変調光と前記第2反射光の位相差とに基づいて、前記被検出物までの距離を演算する。
The distance measuring method according to claim 7 ,
A distance measuring method characterized by performing at least the following processing.
(1) The light emitting step emits the first modulated light over a predetermined period based on the first light emission start timing, and emits the second modulated light over a predetermined period based on the second light emission start timing;
(2) In the light receiving step, the first reflected light from the detected object irradiated by the first modulated light from the first light receiving start time based on the first light emission start timing for the predetermined period. And receiving the second reflected light from the detected object irradiated by the second modulated light over the predetermined period from the second light reception start time based on the second light emission start timing,
(3) In the calculation step, based on at least the phase difference between the first modulated light and the first reflected light and the phase difference between the second modulated light and the second reflected light, Calculate the distance.
請求項11記載の測距方法において、
前記受光ステップは、前記第1回の受光開始時点を基準として一定周期ごとに設定された露光期間において前記第1反射光の光量をサンプリングし、前記第1回の受光開始時点を基準として前記一定周期ごとに設定された露光期間において前記第2反射光の光量をサンプリングし、
前記演算ステップは、前記第1反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第1反射光の位相差とし、前記第2反射光の光量のサンプリング結果を前記所定期間にわたって積算した値を前記変調光と前記第2反射光の位相差とすることを特徴とする測距方法。
The distance measuring method according to claim 11 ,
The light receiving step samples the light quantity of the first reflected light during an exposure period set for each predetermined period with the first light reception start time as a reference, and the constant with respect to the first light reception start time. Sampling the amount of the second reflected light in the exposure period set for each cycle;
The calculation step uses a value obtained by integrating the sampling results of the light quantity of the first reflected light over the predetermined period as a phase difference between the modulated light and the first reflected light, and uses the sampling result of the light quantity of the second reflected light as the phase difference. A distance measuring method characterized in that a value integrated over a predetermined period is used as a phase difference between the modulated light and the second reflected light.
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