JP5743390B2 - 測距装置、及び測距方法 - Google Patents
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Description
本発明は、前記測距装置であって、前記第1の撮像条件下における測距精度を解析して、前記測距精度が所定値より小さくなる精度低下距離を特定する測距精度解析部をさらに備え、前記撮像条件設定部は、前記精度低下距離以上遠くにある被写体がある場合は、前記第1の撮像条件より明るい輝度情報を得ることができる第2の撮像条件を設定し、前記撮像制御部は、前記光源及び前記撮像部を制御して、前記第1の撮像条件及び前記第2の撮像条件で前記被写体を撮像してもよい。
本発明は、前記測距装置であって、前記第1の撮像条件で撮像されて変換された前記距離情報と、前記第2の撮像条件で撮像されて変換された前記距離情報とを合成する距離情報合成部をさらに備えてもよい。
本発明は、前記測距装置であって、前記撮像条件設定部は、前記精度低下距離以上遠くにある前記被写体のうち、最も距離が近い被写体の反射光を受光する画素の画素値が第2閾値となるように、前記第2の撮像条件を設定してもよい。
本発明は、前記測距装置であって、前記閾値変更部は、前記距離変化の度合いに応じて前記第2閾値を変更してもよい。
Q1=k/z2 ・・・ (1)
と表すことができる。ここで、zは光源から被写体までの距離、kは、撮像条件、被写体の反射率、レンズ40の透過率、撮像素子44の光電変換率等で決まる係数とする。(1)式を変形すると、
z=(k/Q1)1/2 ・・・(2)
となる。また、図5に示すように、発光終了と同時のタイミングで露光を開始することで、照射光が被写体で反射して戻ってくるまでの遅延時間Tdの期間反射光で露光され得られる電荷量Q2を測定する。光の遅延時間Tdは、
Td=2z/c ・・・(3)
で表すことできる。cは光速を表す。光強度測定用の露光タイミングの露光時間をTsとすると、露光タイミングで蓄積される電荷量Q2は、Q1との比で表すことができ、
Q2=Q1×Td/Ts ・・・(4)となる。
(4)式に(1)式、(3)式を代入すると、
Q2=2/(Ts×c) ×k/z ・・・(5)
となる。したがって、電荷量Q2は距離zに依存して減衰することがわかる。また(4)式に(3)式を代入すると、
Q2=Q1×2z/(Ts×c)となり、変形して、
z=(Ts×c)/2 × Q2/Q1 ・・・(6)
となり、蓄積電荷量Q1とQ2の比により、被写体までの距離が測定できる。
Δz1/ΔQ1=k1/2×(−1/2)×Q1 -3/2
に(1)式を代入して、
Δz1/ΔQ1=k1/2×(−1/2)×(k/z2)-3/2
=−1/(2k) ×z3となる。
したがって、
|Δz1/ΔQ1|=(1/2)×k-1×z3 ・・・(7)
となる。
|Δz1|=(1/2)×k-1×z3×|ΔQ1| ・・・(8)
となる。ΔQ1は、撮像素子44から出力される蓄積電荷量Q1の揺らぎ量であり、たとえば、光ショットノイズ、回路起因ノイズ、量子化ノイズ等で発生する揺らぎ量の総和である。
z=2/(Ts×c)×k/Q2 ・・・(9)
となる。(9)式をQ2で微分して、
Δz2/ΔQ2=−2k/(Ts×c)×1/Q2 2
=−2k/(Ts×c)×1/(k/z×2/(Ts×c))2
=−2k/(Ts×c)×(z×Ts×c)2/(2k)2
=−(1/2)×Ts×c×k-1×z2
したがって、
|Δz2/ΔQ2|=(1/2)×Ts×c×k-1×z2 ・・・(10)
となる。揺らぎ量ΔQ2の間の傾きを線形近似して距離の測定誤差Δz2を求めると、
|Δz2|=(1/2)×Ts×c×k-1×z2×|ΔQ2| ・・・(11)
となる。
Δz3=c×ΔTs ・・・(12)
となる。
Δz=(|Δz1|2+|Δz2|2+|Δz3|2)1/2 ・・・(13)
となる。
(1)ステップS8で推定した距離を跨って被写体が移動している場合に、単に第1の撮像条件で得られた画像距離データと、第2の撮像条件で得られた画像距離データとを、合成してしまうと、合成画像距離データに被写体の不連続性が生じてしまう。つまり、被写体の距離データが不連続となってしまう。したがって、第1の撮像条件で得られた画像距離データの被写体の距離データと、第2の撮像条件で得られた画像距離データの被写体の距離データとを重み付けして合成してもよい。これにより、滑らかな被写体の距離データを得ることができる。
14…撮像部 16…画像距離データ変換部
18…制御部 20…画像距離データ合成部
22…画像距離データ出力部 30…光源
32…駆動部 40…レンズ
42…絞り 44…撮像素子
46…ユニット回路 50…撮像条件設定部
52…撮像制御部 54…測距精度解析部
Claims (8)
- 光を発光する光源と、
前記光源により発光されて、被写体で反射された反射光を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像することにより得られた画素の画素値を、被写体までの距離を示す距離情報に変換する距離情報変換部と、
前記距離情報に基づいて、最も距離が近い被写体の反射光を受光する画素の画素値が第1閾値となるように、第1の撮像条件を設定する撮像条件設定部と、
前記光源及び前記撮像部を制御して、前記第1の撮像条件で前記被写体を撮像させる撮像制御部と、
被写体の距離変化の度合いを算出する距離変化算出部と、
前記距離変化の度合いに応じて前記第1閾値を変更する閾値変更部と、
を備え、
前記撮像部は2次元に配列された複数の画素を有しており、
前記距離情報変換部は、前記撮像部が撮像することにより得られた前記複数の画素値のそれぞれを距離情報に変換して1枚の画像距離データを得、
前記距離変化算出部は、複数枚の前記画像距離データを比較して、被写体の距離変化の度合いを算出することを特徴とする測距装置。 - 請求項1に記載の測距装置であって、
前記第1の撮像条件下における測距精度を解析して、前記測距精度が所定値より小さくなる精度低下距離を特定する測距精度解析部をさらに備え、
前記撮像条件設定部は、前記精度低下距離以上遠くにある被写体がある場合は、前記第1の撮像条件より明るい輝度情報を得ることができる第2の撮像条件を設定し、
前記撮像制御部は、前記光源及び前記撮像部を制御して、前記第1の撮像条件及び前記第2の撮像条件で前記被写体を撮像させることを特徴とする測距装置。 - 請求項2に記載の測距装置であって、
前記第1の撮像条件で撮像されて変換された前記距離情報と、前記第2の撮像条件で撮像されて変換された前記距離情報とを合成する距離情報合成部をさらに備えることを特徴とする測距装置。 - 請求項2または3に記載の測距装置であって、
前記撮像条件設定部は、前記精度低下距離以上遠くにある前記被写体のうち、最も距離が近い被写体の反射光を受光する画素の画素値が第2閾値となるように、前記第2の撮像条件を設定することを特徴とする測距装置。 - 請求項4に記載の測距装置であって、
前記閾値変更部は、前記距離変化の度合いに応じて前記第2閾値を変更することを特徴とする測距装置。 - 請求項4または5に記載の測距装置であって、
前記第2閾値と画素飽和値との差は、前記第1閾値と画素飽和値の差よりも大きくすることを特徴とする測距装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記被写体は、前記撮像部の所定の領域で撮像された被写体であることを特徴とする測距装置。 - 測距装置が被写体の距離を測定する測距方法であって、
光源により光を発光する発光工程と、
前記光源により発光されて、被写体で反射された反射光を撮像部が撮像する撮像工程と、
距離情報変換部が、撮像することにより得られた画素の画素値を、被写体までの距離を示す距離情報に変換する距離情報変換工程と、
距離変化算出部が、被写体の距離変化の度合いを算出する距離変化算出工程と、
閾値変更部が、前記距離変化の度合いに応じて第1閾値を変更する閾値変更工程と、
撮像条件設定部が、前記距離情報に基づいて、最も距離が近い被写体の反射光を受光する画素の画素値が前記第1閾値となるように、第1の撮像条件を設定する撮像条件設定工程と、
撮像制御部が、前記光源及び前記撮像部を制御して前記第1の撮像条件で前記被写体を撮像させる撮像制御工程と、
を備え、
前記撮像部は2次元に配列された複数の画素を有しており、
前記距離情報変換工程は、前記撮像部が撮像することにより得られた前記複数の画素値のそれぞれを距離情報に変換して1枚の画像距離データを得、
前記距離変化算出工程は、複数枚の前記画像距離データを比較して、被写体の距離変化の度合いを算出することを特徴とする測距方法。
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