JPWO2018181250A1 - 距離画像生成装置及び距離画像生成方法 - Google Patents

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Abstract

距離画像生成装置（１０）は、対象物に向けてパルス光を発する発光部（１１）と、パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間にパルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部（１２）と、受光部（１２）で受光された反射光の光量に基づいて、複数の受光素子のそれぞれについて対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出部（１３）と、生成された距離画像に基づいて、発光部（１１）がパルス光を発する発光回数、及び、受光部（１２）が反射光を受光する露光回数を決定し、決定した発光回数だけ発光部（１１）がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部（１２）が反射光を受光するように、発光部（１１）及び受光部（１２）を制御する光量調整部（１４）とを備え、距離算出部（１３）は、受光部（１２）で受光された露光回数分の反射光の光量に基づいて距離を算出する。

Description

本発明は、距離画像生成装置及び距離画像生成方法に関し、特に、パルス光及び反射光の光量を調整する機能を有する距離画像生成装置に関する。
近年、ロボティクス、自動車、セキュリティ、アミューズメント等の多くの分野において、リアルタイムに距離画像を得る距離画像センサ（つまり、距離画像生成装置）が注目されてきている。ここで、距離画像とは、対象物の空間における３次元情報であり、対象物（つまり、被写体）までの距離を示す画素値で構成される。
距離画像を得るための測距の方法として、近赤外光等によるパルス光を発してから、対象物からの反射光を受光するまでの光の飛行時間を利用して距離画像を得るＴｉｍｅ−Ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ（以下、単に「ＴＯＦ」ともいう）方式が用いられる。ここで、ＴＯＦ方式の測距に必要な発光量は、対象物との距離及び対象物の反射率によって変動するため、事前に必要な発光量を知ることはできない。そのため、従来、ＴＯＦ方式の測距に必要な発光量の調整について、様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１には、発光素子を発光させ、受光素子により受光した反射光の光量が測距に適した光量より大きい場合に順次発光量を減らし、反射光の光量が測距に適した光量より小さい場合に順次発光量を増やすことによって、事前に発光素子の発光量を測距に適した光量に設定する方法が開示されている。
また、特許文献２には、発光量を調整する光量調整手段を備え、光量調整手段により、被写体や距離によってパルス光の強度（つまり、ワット数）を調整する方法が開示されている。
特開昭６０−０６４２８３号公報 特開２０１１−１７９９９７号公報
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、一つの発光素子と一つの受光素子からなる距離計測器においては有効であるが、一つの発光素子に対して複数の受光素子が設けられている場合には、それら複数の受光素子での受光量を適切な値に設定することができない。そのために、一つの発光素子と複数の受光素子とから距離画像を生成する距離画像生成装置に適用することができないという問題がある。
また、特許文献２に開示された技術は、距離画像生成装置に適用することはできるが、パルス光の強度を調整する専用の光源ドライバが必要となり、距離画像生成装置のコストアップにつながるという問題がある。あるいは、専用の光源ドライバを使わない場合にはパルス光の強度を調整するアナログ制御が必要となり、発光量の調整が困難になるという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡易に測距に必要な発光量を調整できる距離画像生成装置及び距離画像生成方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る距離画像生成装置は、対象物に向けてパルス光を発する発光部と、前記パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間に前記パルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部と、前記受光部で受光された前記反射光の光量に基づいて、前記複数の受光素子のそれぞれについて前記対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出部と、前記距離算出部で生成された前記距離画像に基づいて、前記発光部が前記パルス光を発する発光回数、及び、前記受光部が前記反射光を受光する露光回数を決定し、決定した前記発光回数だけ前記発光部が前記パルス光を発し、かつ、決定した前記露光回数だけ前記受光部が前記反射光を受光するように、前記発光部及び前記受光部を制御する光量調整部とを備え、前記距離算出部は、前記受光部で受光された前記露光回数分の前記反射光の光量に基づいて、前記距離を算出する。
また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る距離画像生成方法は、距離画像生成装置によって距離画像を生成する距離画像生成方法であって、前記距離画像生成装置は、対象物に向けてパルス光を発する発光部と、前記パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間に前記パルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部とを備え、前記距離画像生成方法は、前記受光部で受光された前記反射光の光量に基づいて、前記複数の受光素子のそれぞれについて前記対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出ステップと、前記距離算出ステップで生成された前記距離画像に基づいて、前記発光部が前記パルス光を発する発光回数、及び、前記受光部が前記反射光を受光する露光回数を決定し、決定した前記発光回数だけ前記発光部が前記パルス光を発し、かつ、決定した前記露光回数だけ前記受光部が前記反射光を受光するように、前記発光部及び前記受光部を制御する光量調整ステップとを含み、前記距離算出ステップでは、前記受光部で受光された前記露光回数分の前記反射光の光量に基づいて、前記距離を算出する。
なお、本発明は、距離画像生成装置及び距離画像生成方法として実現できるだけでなく、距離画像生成方法をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現したりすることもできる。
本発明により、従来よりも簡易に測距に必要な発光量を調整できる距離画像生成装置及び距離画像生成方法が提供される。
図１は、実施の形態に係る距離画像生成装置の構成を示すブロック図である。 図２Ａは、実施の形態に係る距離画像生成装置の全体時間一定モードを説明する図である。 図２Ｂは、実施の形態に係る距離画像生成装置の時間間隔一定モードを説明する図である。 図３は、図１に示された距離算出部による距離の算出方法を説明する図である。 図４は、図１に示された光量調整部が発光回数及び露光回数を決定するのに用いる複数の距離範囲を説明する図である。 図５は、図１に示された光量調整部が用いる、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する設定回数の例を示す図である。 図６は、実施の形態に係る距離画像生成装置の動作を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態の変形例１に係る距離画像生成装置の動作を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態の変形例２に係る距離画像生成装置の動作を示すフローチャートである。 図９Ａは、実施の形態の変形例３における光量調整部が用いる、予め定めた複数の距離のそれぞれに対応する設定回数の例を示す図である。 図９Ｂは、実施の形態の変形例３に係る距離画像生成装置の動作を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
図１は、実施の形態に係る距離画像生成装置１０の構成を示すブロック図である。距離画像生成装置１０は、ＴＯＦ方式によって距離画像を生成する装置であり、発光部１１、受光部１２、距離算出部１３、及び、光量調整部１４を備える。
発光部１１は、対象物に向けてパルス光を発する光源であり、例えば、赤外光を発するレーザー素子又はＬＥＤである。
受光部１２は、発光部１１におけるパルス光の発光期間と関連づけられた露光期間にパルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成されるセンサであり、例えば、２次元状に配置されたフォトダイオードで構成され、各フォトダイオードでの受光量を示すデジタル値を出力するイメージセンサである。
距離算出部１３は、受光部１２で受光された反射光の光量に基づいて、複数の受光素子のそれぞれについて対象物までの距離を算出することで距離画像（つまり、フレーム）を生成する回路であり、例えば、受光部１２から出力されたデータ等を一時的に保持するＲＡＭ、プログラムが格納されたＲＯＭ、プログラムを実行するプロセッサ等で構成される信号処理回路である。なお、距離算出部１３は、フレームごとに、受光部１２で受光された露光回数分の反射光の光量に基づいて、各受光素子での距離を算出することを繰り返す。
光量調整部１４は、距離算出部１３で生成された距離画像に基づいて、発光部１１がパルス光を発する発光回数、及び、受光部１２が反射光を受光する露光回数を決定し、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御することによって、必要な発光量を調整する回路であり、例えば、ＲＡＭ、プログラムが格納されたＲＯＭ、プログラムを実行するプロセッサ等で構成される信号処理回路である。
より詳しくは、光量調整部１４は、距離画像を用いて対象物までの代表距離を算出し、算出した代表距離に基づいて、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する複数の設定回数から選択した一つを、発光回数及び露光回数として決定する。なお、代表距離は、例えば、距離画像が示す対象物までの一つの距離、又は、複数の距離の平均値、中央値、最小値、最大値、又は、最頻値が用いられる。対象物までの複数の距離は、例えば、距離画像が示す全ての距離、又は、距離画像が示す全ての距離のうち、距離画像生成装置１０の測距可能な範囲として予め定められた距離レンジに入る距離、若しくは、距離画像における２次元空間の中心における距離から一定範囲内に入る距離等によって特定される。
また、光量調整部１４は、第１フレームの距離画像（具体的には、代表距離の算出）に基づいて、第１フレームよりも後続の第２フレーム（本実施の形態では、第１フレームの直後の第２フレーム）における発光回数及び露光回数を決定し、発光部１１及び受光部１２を制御することを、フレームごとに繰り返す。その際に、距離画像の生成と、発光回数及び露光回数の決定とは、パイプライン的に、かつ、並行して処理する。例えば、第２フレームの距離画像の生成と、第１フレームの距離画像に基づく発光回数及び露光回数の決定とを並行して処理する。
なお、本実施の形態では、図３を用いて後述する測距の原理により、発光回数と露光回数とは同一であるので、発光回数及び露光回数は、一つの数値で表現され得る。
なお、光量調整部１４による発光部１１及び受光部１２の制御方法として、２種類のいずれかが選択される。一つは、全体時間を一定にし、連続して発するパルス光の時間間隔を調整する方法（以下、この方法を「全体時間一定モード」ともいう）である。図２Ａは、実施の形態に係る距離画像生成装置１０の全体時間一定モードを説明する図である。ここには、パルス光が発せられるタイミング（つまり、発光期間のタイミング）が示されている。なお、図２Ａでは、説明の便宜上、発光期間に関連づけられた露光期間の図示は省略されている。図２Ａに示されるように、全体時間一定モードでは、光量調整部１４は、予め定めた一定時間内に、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御する。つまり、光量調整部１４は、発光量を小さくするときには、発するパルス光の時間間隔を広くし、一方、発光量を大きくするときは、発するパルス光の時間間隔を狭くする。
もう一つは、連続して発するパルス光の時間間隔を一定にし、全体時間を調整する方法（以下、この方法を「時間間隔一定モード」ともいう）である。図２Ｂは、実施の形態に係る距離画像生成装置１０の時間間隔一定モードを説明する図である。ここには、パルス光が発せられるタイミング（つまり、発光期間のタイミング）が示されている。なお、図２Ｂでは、説明の便宜上、発光期間に関連づけられた露光期間の図示は省略されている。図２Ｂに示されるように、時間間隔一定モードでは、光量調整部１４は、予め定めた一定時間間隔で、発光回数だけ発光部１１がパルス光を発することを繰り返し、かつ、一定時間間隔で、露光回数だけ受光部１２が反射光を受光することを繰り返すように、発光部１１及び受光部１２を制御する。つまり、光量調整部１４は、発光量を小さくするときには、一定の時間間隔で発するパルス光の全体時間を小さく（つまり、パルス光の個数を少なく）し、一方、発光量を大きくするときは、一定の時間間隔で発するパルス光の全体時間を長く（つまり、パルス光の個数を多く）する。
なお、全体時間一定モード及び時間間隔一定モードの選択は、ユーザからの指示等に基づいて予め設定される。
図３は、図１に示された距離算出部１３による距離の算出方法を説明する図である。ここでは、発光期間と露光期間との関連づけ（つまり、タイミング）が異なる２種類の発光及び露光のセット（２種類のうちの一方を「Ａ０露光」、他方を「Ａ１露光」と呼ぶ）のタイミングが示されている。
Ａ０露光では、発光部１１は、固定の発光期間Ｔｐをもつパルス光を発する。受光部１２は、この発光期間に関連づけられた露光期間（ここでは、発光期間Ｔｐの開始タイミングから発光期間Ｔｐの終了タイミングよりも遅い所定のタイミングまでの期間）において反射光を受光する（この受光量をＡ０とする）。
Ａ１露光では、発光部１１は、Ａ０露光と同じ発光期間Ｔｐをもつパルス光を発する。受光部１２は、この発光期間に関連づけられた露光期間（ここでは、発光期間Ｔｐの終了タイミングから一定時間が経過するまでの期間）において反射光を受光（ここでは、時間Δｔにおいて受光）する（この受光量をＡ１とする）。
距離算出部１３は、以下の式１に従って、距離Ｚを算出する。
Ｚ＝ｃ×（Ｔｐ／２）×（Ａ１／Ａ０） 式１
ここで、ｃは、光速である。
なお、上記式１は、以下のようにして導出される。つまり、距離Ｚは、光の飛行時間であるので、図３における時間Δｔを用いて、以下の式２で表される。
Ｚ＝ｃ×（Δｔ／２） 式２
上記式２は、右辺に（Ｔｐ／Ｔｐ）を乗じることにより、以下の式３のように変形できる。
Ｚ＝ｃ×（Ｔｐ／２）×（Δｔ／Ｔｐ） 式３
上記式３の右辺の（Δｔ／Ｔｐ）のうち、ΔｔをＡ１に置き換え、かつ、ＴｐをＡ０に置き換えることができるので、その置き換えをすることで、上記式１が導出される。
なお、距離算出部１３は、発光期間、及び、複数のパルス光に対する、発光期間に関連づけられた露光期間における複数の反射光の光量を用いて、対象物までの距離を算出する。つまり、距離算出部１３は、上記式１におけるＡ０として、１フレームごとに決定した露光回数分のＡ０露光における受光量Ａ０の合計を用い、上記式１におけるＡ１として、１フレームごとに決定した露光回数分のＡ１露光における受光量Ａ１の合計を用いる。これにより、フレームごとに、距離を算出する。
なお、本実施の形態では、光量調整部１４は、発光回数及び露光回数の決定においては、図３に示される発光（つまり、２回の発光）及び露光（つまり、２回の露光）を、「１回の発光回数及びの露光回数」（つまり、１セット）として取り扱うことで、最終的な発光回数及び露光回数を決定する。
図４は、図１に示された光量調整部１４が発光回数及び露光回数を決定するのに用いる複数の距離範囲を説明する図である。ここでは、距離画像生成装置１０から対象物までの距離として、最近距離である２０ｃｍ未満、最近距離から７０ｃｍまで、７０ｃｍから最遠距離である１２０ｃｍまで、最遠距離以上の距離範囲が示されている。なお、最近距離とは、典型的には、距離画像生成装置１０によって測距できる最小の距離であるが、そのような最小の距離に対してオフセットを加算又は減算した値であってもよい。また、最遠距離とは、典型的には、距離画像生成装置１０によって測距できる最大の距離であるが、そのような最大の距離に対してオフセットを加算又は減算した値であってもよい。
本実施の形態では、光量調整部１４は、図５に示されるように、決定する発光回数及び露光回数として、図４に示される４種類の距離範囲のそれぞれに対応させた設定値を用いる。つまり、光量調整部１４は、直前のフレームの距離画像を用いて対象物までの代表距離を算出し、算出した代表距離に基づいて、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する複数の設定回数から選択した一つを、次のフレームにおける発光回数及び露光回数として決定する。
図５は、図１に示された光量調整部１４が用いる、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する設定回数の例を示す図である。第１レンジ（最近距離である２０ｃｍ未満）、第２レンジ（最近距離から７０ｃｍまで）、第３レンジ（７０ｃｍから最遠距離である１２０ｃｍまで）、第４レンジ（最遠距離以上）について、それぞれ、設定回数（つまり、決定する発光回数及び露光回数）として、２００回、３００回、５００回、７００回が定められている。なお、これらの複数の設定回数のうちの最小値（つまり、第１レンジの設定回数）は、測定する距離範囲の最近を測定するのに適した値（つまり、２００回）に設定されている。また、これらの複数の設定回数のうちの最大値（つまり、第４レンジの設定回数）は、測定する距離範囲の最遠を測定するのに適した値（つまり、７００回）に設定されている。また、これらの設定回数は、データテーブルとして、光量調整部１４に記憶されていてもよい。
次に、以上のように構成された本実施の形態に係る距離画像生成装置１０の動作について説明する。
図６は、実施の形態に係る距離画像生成装置１０の動作（つまり、距離画像生成方法）を示すフローチャートである。
まず、光量調整部１４は、距離画像が生成されていない初期状態では、複数の距離範囲うちの最近の距離範囲に対応する設定回数を、発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ１）。具体的には、光量調整部１４は、第１レンジに対応する設定回数（ここでは、２００回）を発光回数及び露光回数の初期値として決定（つまり、初期化）する。
次に、光量調整部１４は、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御することで、１フレームの動作を開始する（Ｓ２）。具体的には、初回では、光量調整部１４による制御の下で、発光部１１が２００回のパルス光を発し、受光部１２が２００回の露光によって反射光を受光することで、図３に示されるＡ０露光及びＡ１露光が２００回繰り返される。そして、距離算出部１３により、受光部１２で受光された反射光の光量に基づいて、上記式１に従って、複数の受光素子のそれぞれについて対象物までの距離を算出することで距離画像（つまり、フレーム）が生成される。
続いて、光量調整部１４は、距離算出部１３が生成した距離画像を用いて対象物までの代表距離Ｘを算出する（Ｓ３）。例えば、光量調整部１４は、距離画像における２次元空間の中心における距離を代表距離Ｘとして、算出する。
そして、光量調整部１４は、算出した代表距離Ｘに基づいて、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する複数の設定回数から選択した一つを、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ４〜Ｓ１０）。
具体的には、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第１レンジの距離範囲に属するか（つまり、２０ｃｍ未満であるか）否かを判断し（Ｓ４）、代表距離Ｘが第１レンジの距離範囲に属する場合には（Ｓ４でＹｅｓ）、第１レンジの設定回数（つまり、２００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ５）。
一方、代表距離Ｘが第１レンジの距離範囲に属さない場合には（Ｓ４でＮｏ）、続いて、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第２レンジの距離範囲に属するか（つまり、２０ｃｍ以上で、かつ、７０ｃｍ未満であるか）否かを判断し（Ｓ６）、代表距離Ｘが第２レンジの距離範囲に属する場合には（Ｓ６でＹｅｓ）、第２レンジの設定回数（つまり、３００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ７）。
一方、代表距離Ｘが第２レンジの距離範囲に属さない場合には（Ｓ６でＮｏ）、続いて、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第３レンジの距離範囲に属するか（つまり、７０ｃｍ以上で、かつ、１２０ｃｍ未満であるか）否かを判断し（Ｓ８）、代表距離Ｘが第３レンジの距離範囲に属する場合には（Ｓ８でＹｅｓ）、第３レンジの設定回数（つまり、５００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ９）。
一方、代表距離Ｘが第３レンジの距離範囲に属さない場合には（Ｓ８でＮｏ）、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第４レンジの距離範囲に属する（つまり、１２０ｃｍ以上である）と判断し、第４レンジの設定回数（つまり、７００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ１０）。
このようにして１フレームの動作が終了すると（Ｓ１１）、次のフレームについて、同様の動作が行われる（Ｓ２〜Ｓ１０）。つまり、光量調整部１４は、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御することで、１フレームの動作を開始する（Ｓ２）。そして、光量調整部１４は、距離算出部１３が生成した距離画像を用いて対象物までの代表距離Ｘを算出する（Ｓ３）。さらに、光量調整部１４は、算出した代表距離Ｘに基づいて、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する複数の設定回数から選択した一つを、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ４〜Ｓ１０）。
なお、上記フレームごとの動作（Ｓ２〜Ｓ１１）は、光量調整部１４がユーザからの停止指示を受け付けるまで、繰り返される。
以上のように、本実施の形態に係る距離画像生成装置１０は、対象物に向けてパルス光を発する発光部１１と、パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間にパルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部１２と、受光部１２で受光された反射光の光量に基づいて、複数の受光素子のそれぞれについて対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出部１３と、距離算出部１３で生成された距離画像に基づいて、発光部１１がパルス光を発する発光回数、及び、受光部１２が反射光を受光する露光回数を決定し、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御する光量調整部１４とを備え、距離算出部１３は、受光部１２で受光された露光回数分の反射光の光量に基づいて、距離を算出する。
これにより、発光部１１がパルス光を発する発光回数、及び、受光部１２が反射光を受光する露光回数を調整することによって発光部１１の発光量が調整されるので、パルス光の強度を調整するための専用の光源ドライバやアナログ制御が不要となり、従来よりも簡易に測距に必要な発光量を調整できる距離画像生成装置１０が実現される。
また、光量調整部１４は、距離画像を用いて対象物までの代表距離を算出し、算出した代表距離に基づいて、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する複数の設定回数から選択した一つを、発光回数及び露光回数として決定する。
これにより、対象物までの代表距離に依存して適切に発光量が調整され得る。
また、光量調整部１４は、距離画像が生成されていない初期状態では、複数の距離範囲うちの最近の距離範囲に対応する設定回数を、発光回数及び露光回数として決定する。
これにより、対象物が距離画像生成装置１０の近くにある場合に、短時間で発光回数及び露光回数が設定される。
また、複数の設定回数のうちの最小値は、測定する距離範囲の最近を測定するのに適した値に設定されている。
これにより、発光回数及び露光回数の決定処理において、測距できる最小の距離を測定するのに必要な回数よりも小さな回数が発光回数及び露光回数として設定されてしまう不具合の発生が抑制される。
また、複数の設定回数のうちの最大値は、測定する距離範囲の最遠を測定するのに適した値に設定されている。
これにより、発光回数及び露光回数の決定処理において、測距できる最大の距離を測定するのに必要な回数よりも大きな回数が発光回数及び露光回数として設定されてしまう不具合の発生が抑制される。
また、光量調整部１４は、発光部１１及び受光部１２の制御方法の一つ（全体時間一定モード）として、予め定めた一定時間内に、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御する。
これにより、対象物が移動している場合であっても、フレームごとに、発光及び露光に要する全体時間が変化しないので、移動体に対して、安定した距離計測が繰り返される。
また、光量調整部１４は、発光部１１及び受光部１２の制御方法の別の一つ（時間間隔一定モード）として、予め定めた一定時間間隔で、発光回数だけ発光部１１がパルス光を発することを繰り返し、かつ、一定時間間隔で、露光回数だけ受光部１２が反射光を受光することを繰り返すように、発光部１１及び受光部１２を制御する。
これにより、対象物までの距離が小さい場合には、各フレームにおいて、短い時間で発光及び露光が完了し、距離画像が生成される。
また、距離算出部１３は、フレーム周期で、距離画像の生成を繰り返し、光量調整部１４は、第１フレームの距離画像に基づいて、第１フレームよりも後続の第２フレームにおける発光回数及び露光回数を決定し、発光部１１及び受光部１２を制御することを、フレームごとに繰り返す。
これにより、フレームごとに対象物までの距離が測定されて後続のフレームにおける発光回数及び露光回数が決定することが繰り返されるので、対象物が移動する場合であっても、対象物までの距離の変化に応じた適切な発光量による測距が行われる。
また、発光部１１は、固定の発光期間をもつパルス光を発し、距離算出部１３は、発光期間、及び、複数のパルス光に対する、発光期間に関連づけられた露光期間における複数の反射光の光量を用いて、対象物までの距離を算出する。
これにより、複数の反射光の光量を用いて対象物までの距離が算出されるので、発光回数及び露光回数に依存することなく、同じアルゴリズム（つまり、式１）による高速な距離算出が可能になる。
また、本実施の形態に係る距離画像生成方法は、距離画像生成装置１０によって距離画像を生成する方法であって、距離画像生成装置１０は、対象物に向けてパルス光を発する発光部１１と、パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間にパルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部１２とを備え、距離画像生成方法は、受光部１２で受光された反射光の光量に基づいて、複数の受光素子のそれぞれについて対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出ステップ（Ｓ３）と、距離算出ステップで生成された距離画像に基づいて、発光部１１がパルス光を発する発光回数、及び、受光部１２が反射光を受光する露光回数を決定し、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御する光量調整ステップ（Ｓ４〜Ｓ１０、Ｓ２）とを含み、距離算出ステップ（Ｓ２）では、受光部１２で受光された露光回数分の反射光の光量に基づいて、距離を算出する。
これにより、発光部１１がパルス光を発する発光回数、及び、受光部１２が反射光を受光する露光回数を調整することによって発光部１１の発光量が調整されるので、パルス光の強度を調整するための専用の光源ドライバやアナログ制御が不要となり、従来よりも簡易に測距に必要な発光量を調整できる距離画像生成方法が実現される。
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１に係る距離画像生成装置について説明する。本変形例に係る距離画像生成装置は、基本的に、上記実施の形態に係る距離画像生成装置１０と同様の構成を備える。ただし、本変形例では、光量調整部１４は、発光回数及び受光回数の決定において、図５に示された複数の距離範囲に対応する複数の設定回数に加えて、代表距離が所定の条件を満たす場合に、予め定めた上限回数又は下限回数を、発光回数及び露光回数として決定する。より詳しくは、光量調整部１４は、代表距離が第１レンジの距離範囲に属し、かつ、受光部１２の飽和を検出した場合に、予め定めた下限回数を発光回数及び露光回数として決定し、一方、代表距離が第４レンジの距離範囲に属し、かつ、受光部１２からの出力信号が閾値よりも大きくないことを検出した場合に、予め定めた上限回数を発光回数及び露光回数として決定する。なお、受光部１２の飽和とは、受光部１２が受光可能な最大の受光量を超える光を受光した状態をいう。
図７は、実施の形態の変形例１に係る距離画像生成装置の動作を示すフローチャートである。上記実施の形態のフローチャートに対して、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５が追加されている。以下、上記実施の形態と同じステップには、同じ符号を付して説明を省略し、異なる箇所だけ説明する。
ステップＳ４において、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第１レンジの距離範囲に属すると判断し（Ｓ４でＹｅｓ）、第１レンジの設定回数（つまり、２００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定した（Ｓ５）後に、受光部１２が飽和したか否かを判断する（Ｓ１２）。具体的には、光量調整部１４は、直前のステップＳ２でのＡ０露光における受光量Ａ０の合計値が受光部１２の飽和に対応する第１閾値を超えているか否かを判断する。
そして、飽和したと判断した場合には（Ｓ１２でＹｅｓ）、光量調整部１４は、予め定めた下限回数を、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ１３）。予め定めた下限回数は、例えば、距離を算出できる最低の回数、具体的には、１回である。
一方、飽和していないと判断した場合には（Ｓ１２でＮｏ）、光量調整部１４は、発光回数及び露光回数の変更をしない。つまり、第１レンジの設定回数（つまり、２００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する。
また、ステップＳ８において、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第３レンジの距離範囲に属さないと判断した場合に（Ｓ８でＮｏ）、受光部１２からの出力信号が閾値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１４）。具体的には、光量調整部１４は、直前のステップＳ２でのＡ０露光における受光量Ａ０の合計値が受光部１２の最低感度に対応する第２閾値を超えているか否かを判断する。
そして、受光部１２からの出力信号が閾値よりも大きいと判断した場合には（Ｓ１４でＹｅｓ）、光量調整部１４は、上記実施の形態と同様に、第４レンジの設定回数（つまり、７００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ１０）。
一方、受光部１２からの出力信号が閾値よりも大きくないと判断した場合には（Ｓ１４でＮｏ）、光量調整部１４は、予め定めた上限回数を、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ１５）。予め定めた上限回数は、例えば、１フレームにおいて可能な発光及び露光の最大回数である。
以上のように、本変形例に係る距離画像生成装置では、光量調整部１４は、代表距離が所定の条件を満たす場合に、予め定めた上限回数又は下限回数を、発光回数及び露光回数として決定する。具体的には、光量調整部１４は、所定の条件を満たす場合として、代表距離が複数の距離範囲うちの最近の距離範囲よりも小さく、かつ、反射光の光量が第１閾値を超える場合に、下限回数を、発光回数及び露光回数として決定する。
これにより、対象物が距離画像生成装置に極めて近い等のために受光部１２が飽和している場合に、複数の距離範囲に対応した設定回数とは異なる下限回数が発光回数及び露光回数として決定されるので、上記実施の形態に比べ、より幅広い距離範囲で精度の高い距離画像が生成される。
また、光量調整部１４は、所定の条件を満たす場合として、代表距離が複数の距離範囲うちの最遠の距離範囲よりも大きく、かつ、反射光の光量が第２閾値よりも小さい場合に、上限回数を、発光回数及び露光回数として決定する。
これにより、対象物が距離画像生成装置から極めて遠い等のために受光部１２からの出力信号が小さい場合に、複数の距離範囲に対応した設定回数とは異なる上限回数が発光回数及び露光回数として決定されるので、上記実施の形態に比べ、より幅広い距離範囲で精度の高い距離画像が生成される。
（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２に係る距離画像生成装置について説明する。本変形例に係る距離画像生成装置は、基本的に、上記実施の形態に係る距離画像生成装置１０と同様の構成を備える。ただし、本変形例は、上記実施の形態の変形例１をさらに変形したものに相当する。つまり、本変形例では、上記実施の形態の変形例１での処理に加えて、光量調整部１４は、距離画像が生成されていない初期状態では、複数の距離範囲うちの最遠の距離範囲に対応する設定回数を、発光回数及び露光回数として決定する。つまり、上記実施の形態及び変形例１では、光量調整部１４は、複数の距離範囲うちの最近の距離範囲に対応する設定回数を、発光回数及び露光回数の初期値として決定したが、本変形例では、逆に、最遠の距離範囲に対応する設定回数を、発光回数及び露光回数の初期値として決定する。
図８は、実施の形態の変形例２に係る距離画像生成装置の動作を示すフローチャートである。上記実施の形態の変形例１のフローチャートに対して、最初のステップＳ１ａだけが異なる。以下、上記実施の形態及び上記変形例１と同じステップには、同じ符号を付して説明を省略し、異なる箇所だけ説明する。
初期化において、光量調整部１４は、距離画像が生成されていない初期状態では、複数の距離範囲うちの最遠の距離範囲に対応する設定回数を、発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ１ａ）。具体的には、光量調整部１４は、第４レンジに対応する設定回数（ここでは、７００回）を発光回数及び露光回数の初期値として決定（つまり、初期化）する。以下の処理は、上記変形例１と同じである。
以上のように、本変形例に係る距離画像生成装置では、光量調整部１４は、距離画像が生成されていない初期状態では、複数の距離範囲うちの最遠の距離範囲に対応する設定回数を、発光回数及び露光回数として決定する。
これにより、対象物が距離画像生成装置１０から遠い位置にある場合に、短時間で発光回数及び露光回数が設定される。
（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３に係る距離画像生成装置について説明する。本変形例に係る距離画像生成装置は、基本的に、上記実施の形態に係る距離画像生成装置１０と同様の構成を備える。ただし、本変形例では、光量調整部１４は、発光回数及び露光回数の決定に際して、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応させた設定回数を用いるのではなく、予め定めた複数の距離のそれぞれに対応させた設定回数を用いる。以下、上記実施の形態と異なる点だけを説明する。
図９Ａは、実施の形態の変形例３における光量調整部１４が用いる、予め定めた複数の距離のそれぞれに対応する設定回数の例を示す図であり、上記実施の形態における図５に対応する。本変形例では、複数の距離範囲を区切る境界となる距離、つまり、最近距離である２０ｃｍ、７０ｃｍ、１２０ｃｍについて、それぞれ、設定回数（つまり、決定する発光回数及び露光回数）として、２００回、４００回、７００回が定められている。光量調整部１４は、これらの設定回数を用いて、代表距離Ｘに対応する発光回数及び露光回数を決定する。
図９Ｂは、実施の形態の変形例３に係る距離画像生成装置の動作を示すフローチャートである。上記実施の形態のフローチャートに対して、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９及びＳ１０を、それぞれ、Ｓ５ａ、Ｓ７ａ、Ｓ９ａ及びＳ１０ａに置き換えたものに相当する。以下、上記実施の形態と同じステップには、同じ符号を付して説明を省略し、異なる箇所だけ説明する。
光量調整部１４は、代表距離Ｘが第１レンジの距離範囲に属する（つまり、２０ｃｍ未満である）と判断した場合に（Ｓ４でＹｅｓ）、２０ｃｍに対応する設定回数（つまり、２００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ５ａ）。
また、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第２レンジの距離範囲に属する（つまり、２０ｃｍ以上で、かつ、７０ｃｍ未満である）と判断した場合に（Ｓ６でＹｅｓ）、２０ｃｍに対応する設定回数（つまり、２００回）と７０ｃｍに対応する設定回数（つまり、４００回）を用いて、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数を決定する（Ｓ７ａ）。具体的には、光量調整部１４は、下記式４に示されるように、代表距離Ｘに応じて、２００回と４００回とを比例配分して得られる設定回数を、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する。
設定回数＝２００＋（４００−２００）×（Ｘ−２０）／（７０−２０） 式４
また、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第３レンジの距離範囲に属する（つまり、７０ｃｍ以上で、かつ、１２０ｃｍ未満である）と判断した場合に（Ｓ８でＹｅｓ）、７０ｃｍに対応する設定回数（つまり、４００回）と１２０ｃｍに対応する設定回数（つまり、７００回）を用いて、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数を決定する（Ｓ９ａ）。具体的には、光量調整部１４は、下記式５に示されるように、代表距離Ｘに応じて、４００回と７００回とを比例配分して得られる設定回数を、次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する。
設定回数＝４００＋（７００−４００）×（Ｘ−７０）／（１２０−７０） 式５
一方、代表距離Ｘが第３レンジの距離範囲に属さない場合には（Ｓ８でＮｏ）、光量調整部１４は、代表距離Ｘが第４レンジの距離範囲に属する（つまり、１２０ｃｍ以上である）と判断し、１２０ｃｍに対応する設定回数（つまり、７００回）を次のフレームでの測距のための発光回数及び露光回数として決定する（Ｓ１０ａ）。
以上のように、本変形例に係る距離画像生成装置は、対象物に向けてパルス光を発する発光部１１と、パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間にパルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部１２と、受光部１２で受光された反射光の光量に基づいて、複数の受光素子のそれぞれについて対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出部１３と、距離算出部１３で生成された距離画像に基づいて、発光部１１がパルス光を発する発光回数、及び、受光部１２が反射光を受光する露光回数を決定し、決定した発光回数だけ発光部１１がパルス光を発し、かつ、決定した露光回数だけ受光部１２が反射光を受光するように、発光部１１及び受光部１２を制御する光量調整部１４とを備え、距離算出部１３は、受光部１２で受光された露光回数分の反射光の光量に基づいて、距離を算出する。
これにより、発光部１１がパルス光を発する発光回数、及び、受光部１２が反射光を受光する露光回数を調整することによって発光部１１の発光量が調整されるので、パルス光の強度を調整するための専用の光源ドライバやアナログ制御が不要となり、従来よりも簡易に測距に必要な発光量を調整できる距離画像生成装置１０が実現される。
また、光量調整部１４は、距離画像を用いて対象物までの代表距離を算出し、算出した代表距離に基づいて、予め定めた複数の距離のそれぞれに対応する複数の設定回数から選択した少なくとも一つを用いて特定した設定回数を、発光回数及び露光回数として決定する。
これにより、対象物までの代表距離に依存して適切に発光量が調整され得る。
また、複数の設定回数のうちの最小値は、測定する距離範囲の最近（ここでは、２０ｃｍ）を測定するのに適した値（ここでは、２００回）に設定されている。
これにより、発光回数及び露光回数の決定処理において、測距できる最小の距離を測定するのに必要な回数よりも小さな回数が発光回数及び露光回数として設定されてしまう不具合の発生が抑制される。
また、複数の設定回数のうちの最大値は、測定する距離範囲の最遠（ここでは、１２０ｃｍ）を測定するのに適した値（ここでは、７００回）に設定されている。
これにより、発光回数及び露光回数の決定処理において、測距できる最大の距離を測定するのに必要な回数よりも大きな回数が発光回数及び露光回数として設定されてしまう不具合の発生が抑制される。
以上、本発明に係る距離画像生成装置及び距離画像生成方法について、実施の形態及びその変形例１〜３に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び変形例に施したものや、実施の形態及び変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、上記実施の形態及び変形例では、ＴＯＦによる測距方法として、図３に示される２回露光による方式が用いられたが、これに限られない。例えば、１個の反射光のうち、発光パルスの終了タイミングよりも前の期間における反射光の光量と、発光パルスの終了タイミングよりも後の期間における反射光の光量とを用いることで距離を算出する１回露光による方式であってもよい。
また、図５に示される複数の距離範囲の個数や具体値、各設定回数、図３に示される複数の距離の個数や具体値、各設定回数は、一例であり、これらの数値に限定されない。
また、上記実施の形態及び変形例では、発光回数及び露光回数の初期値は、最近又は最遠の距離範囲又は距離に対応する設定回数が用いられたが、これらに限定されない。例えば、最近の距離範囲又は距離に対応する設定回数と、最遠の距離範囲又は距離に対応する設定回数との間の値であってもよい。これにより、対象物と距離画像生成装置１０との距離が最近距離と最遠距離との間である場合に、短時間で発光回数及び露光回数が設定される。
また、上記実施の形態及び変形例では、光量調整部１４による発光回数及び露光回数の決定において、代表距離Ｘと比較する基準の距離範囲又は距離として、最近の距離範囲又は距離から最遠の距離範囲又は距離に向けて比較を繰り返したが、比較の順序は、このような方向に限られず、最遠の距離範囲又は距離から最近の距離範囲又は距離に向けて比較を繰り返してもよい。これにより、対象物と距離画像生成装置との距離が比較的大きい場合に、短い時間で発光回数及び露光回数が決定され得る。
また、上記実施の形態及び変形例では、第１フレームで得られた代表距離に基づいて、第１フレームの直後の第２フレームでの発光回数及び露光回数が決定されたが、このような時間間隔に限られず、例えば、第１フレームで得られた代表距離に基づいて第１フレームの２つ後の第３フレームでの発光回数及び露光回数が決定されてもよい。このような時間間隔は、発光回数及び露光回数の決定に要する処理負荷に応じて、決定されればよい。
また、上記実施の形態及び変形例では、一つのフレームで得られた代表距離に基づいて、発光回数及び露光回数が決定されたが、二つ以上のフレームで得られた代表距離に基づいて、発光回数及び露光回数が決定されてもよい。これにより、対象物との距離が変化した場合に、決定される発光回数及び露光回数の変化が緩やかになる。
本発明は、距離画像生成装置として、特に、簡易に測距に必要な発光量を調整できる距離画像生成装置及び距離画像センサとして、利用できる。
１０ 距離画像生成装置
１１ 発光部
１２ 受光部
１３ 距離算出部
１４ 光量調整部

Claims (14)

  1. 対象物に向けてパルス光を発する発光部と、
    前記パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間に前記パルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部と、
    前記受光部で受光された前記反射光の光量に基づいて、前記複数の受光素子のそれぞれについて前記対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出部と、
    前記距離算出部で生成された前記距離画像に基づいて、前記発光部が前記パルス光を発する発光回数、及び、前記受光部が前記反射光を受光する露光回数を決定し、決定した前記発光回数だけ前記発光部が前記パルス光を発し、かつ、決定した前記露光回数だけ前記受光部が前記反射光を受光するように、前記発光部及び前記受光部を制御する光量調整部とを備え、
    前記距離算出部は、前記受光部で受光された前記露光回数分の前記反射光の光量に基づいて、前記距離を算出する
    距離画像生成装置。
  2. 前記光量調整部は、前記距離画像を用いて前記対象物までの代表距離を算出し、算出した前記代表距離に基づいて、予め定めた複数の距離範囲のそれぞれに対応する複数の設定回数から選択した一つを、前記発光回数及び前記露光回数として決定する
    請求項１記載の距離画像生成装置。
  3. 前記光量調整部は、さらに、前記代表距離が所定の条件を満たす場合に、予め定めた上限回数又は下限回数を、前記発光回数及び前記露光回数として決定する
    請求項２記載の距離画像生成装置。
  4. 前記光量調整部は、前記所定の条件を満たす場合として、前記代表距離が前記複数の距離範囲うちの最近の距離範囲よりも小さく、かつ、前記反射光の光量が第１閾値を超える場合に、前記下限回数を、前記発光回数及び前記露光回数として決定する
    請求項３記載の距離画像生成装置。
  5. 前記光量調整部は、前記所定の条件を満たす場合として、前記代表距離が前記複数の距離範囲うちの最遠の距離範囲よりも大きく、かつ、前記反射光の光量が第２閾値よりも小さい場合に、前記上限回数を、前記発光回数及び前記露光回数として決定する
    請求項３記載の距離画像生成装置。
  6. 前記光量調整部は、前記距離画像が生成されていない初期状態では、前記複数の距離範囲うちの最近の距離範囲に対応する前記設定回数を、前記発光回数及び前記露光回数として決定する
    請求項２〜５のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  7. 前記光量調整部は、前記距離画像が生成されていない初期状態では、前記複数の距離範囲うちの最遠の距離範囲に対応する前記設定回数を、前記発光回数及び前記露光回数として決定する
    請求項２〜５のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  8. 前記複数の設定回数のうちの最小値は、測定する距離範囲の最近を測定するのに適した値に設定されている
    請求項２〜５のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  9. 前記複数の設定回数のうちの最大値は、測定する距離範囲の最遠を測定するのに適した値に設定されている
    請求項２〜５のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  10. 前記光量調整部は、予め定めた一定時間内に、決定した前記発光回数だけ前記発光部が前記パルス光を発し、かつ、決定した前記露光回数だけ前記受光部が前記反射光を受光するように、前記発光部及び前記受光部を制御する
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  11. 前記光量調整部は、予め定めた一定時間間隔で、前記発光回数だけ前記発光部が前記パルス光を発することを繰り返し、かつ、前記一定時間間隔で、前記露光回数だけ前記受光部が前記反射光を受光することを繰り返すように、前記発光部及び前記受光部を制御する
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  12. 前記距離算出部は、フレーム周期で、前記距離画像の生成を繰り返し、
    前記光量調整部は、第１フレームの前記距離画像に基づいて、前記第１フレームよりも後続の第２フレームにおける前記発光回数及び前記露光回数を決定し、前記発光部及び前記受光部を制御することを、フレームごとに繰り返す
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  13. 前記発光部は、固定の発光期間をもつパルス光を発し、
    前記距離算出部は、前記発光期間、及び、複数の前記パルス光に対する、前記発光期間に関連づけられた露光期間における複数の前記反射光の光量を用いて、前記対象物までの距離を算出する
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の距離画像生成装置。
  14. 距離画像生成装置によって距離画像を生成する距離画像生成方法であって、
    前記距離画像生成装置は、
    対象物に向けてパルス光を発する発光部と、
    前記パルス光の発光期間と関連づけられた露光期間に前記パルス光に対応する反射光を受光する複数の受光素子で構成される受光部とを備え、
    前記距離画像生成方法は、
    前記受光部で受光された前記反射光の光量に基づいて、前記複数の受光素子のそれぞれについて前記対象物までの距離を算出することで距離画像を生成する距離算出ステップと、
    前記距離算出ステップで生成された前記距離画像に基づいて、前記発光部が前記パルス光を発する発光回数、及び、前記受光部が前記反射光を受光する露光回数を決定し、決定した前記発光回数だけ前記発光部が前記パルス光を発し、かつ、決定した前記露光回数だけ前記受光部が前記反射光を受光するように、前記発光部及び前記受光部を制御する光量調整ステップとを含み、
    前記距離算出ステップでは、前記受光部で受光された前記露光回数分の前記反射光の光量に基づいて、前記距離を算出する
    距離画像生成方法。
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