TWI292830B - Spatial information detecting system - Google Patents

Description

1彐疋 1292830 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於接受來自照射有已進行了強度調製之 光線的對象空間的光線，偵測有關於對象空間之資訊的 空間資訊偵測系統者。 【先前技術】 以往，利用一種接受來自投射有已進行了強度調製 之光線的對象空間的光線，求取所投射之光線及接受之 光線的調製成份的相位差，被利用於藉以求得存在於對 象空間之物體的距離等的空間資訊的技術。例如國際公 開W096/15626號手冊、國際公開W02004/008175 號手冊所介紹，該技術係使用一種偵測裝置，其基本構 成為具有：一發光源，係將以指定調製周期進行了強度 調製之光線投射於對象空間；一光偵測元件，其具有接 受來自對象空間的光線以生成響應受光光量之電^的光 電變換部；及一評價部，係從發光源所投射之光線及由 光偵測^件所接受之光線之間的變化，來偵測對象空間 之空間資訊。 於對㈣ΓΓΪ係將經過強度調製之光_ 於對象工間’所以’在藉由複數台之偵測裝

之=間來偵測空間資訊的情況，十；J 發光源投射於對象空間疋:二=裝置之 將從之ί光源所投射之光線分離而僅 所以有空間㈣之彳貞測精度降低的問題。、“1 6 !29283〇 【發明内容】 本發^係鐾=上述問題點所提出並完成的發明，立 要目的在於，提供—種即使铺由複 ς 偵測裝置而從共有之對象空間來偵測空間資訊的= 間資訊偵測系統。以度良好地偵測空間資訊之空 台偵:裝ίί明ΐί::訊摘’係必須使用複數 =之;=:自:象=光線以生成響=光 电TTWA尤口 [3，及一評價部，係從發光所 源的投ΐ期間與上述偵 裳置之ί光:方來控制上述複複個偵測 間，及μ、t對象〗的光線以生成電荷的受光期 ^±mn^ I处發光源之光線未被投射於對象空間之 上述投光期間之至少-方的範圍内，取出ί 述個：所生成之電荷的讀出期間的方式，來控制上 迷稷數個彳貞職置之各個域測元件。 』上 式來，藉由設置以投光期間彼此不重複之方 可使^#^道置之發光源的投糾序的時序控制部， 可祀攄夂r衣置投射於對象空間之光線彼此不會干涉， x固偵測裝置來偵測對象空間的空間資訊。 1292830 上述投光期間内：以可；^: ’可將讀出期間設定於 由，時序控制部係以間^定’但從以下之理 間内之方式來控制上、f心广』間設定於上述休止期 元件為較佳。例如，在T用二^f置之各?的光偵測 作為二於;=間中反複開關之構= 立時藉由開關所產生之電‘ $光期間及殯出期間未獨 門= 藉由將讀出期間設定於休= 隨荖門:2 買出期間加以獨立分離，可防止侔 «置::個:上個偵測 該發光源之投光期間的結束時點，係在 另:個時序控制部’而接ί二步= 門二：Π ’係使對應之偵測裝置的發光源的投光期υ 的重稷。另外，以接收上述同步信號之時序控制 :’直到對應之n収置的上述讀出㈣結束為止，等 待發光源之投光期間的開始為較佳。該情況下，在各债 測裝置中’在光偵測元件之電荷的讀出期間的途中，無 投光期間開始的情況，可穩統確保之讀出期間。 ^292830 該模式切換料設定t ^ 式娜部為較佳’ 自發性地投光之主動器4=之 出同步信號的中央控制部，而接收 ； 係使對應之偵測聚置的發光源的投光 制κί夕〔赵：時占序控制部’響應感光部之受光光量來控 :個偵測裝置之各個的投光期間的長度為較 I、、,況下，投光期間係越是感光部之受光光量少之 扣1衣置越設定為較長。例如，可以至少包含設定有短 ί Ϊ期間之短距制制裝置、設定有長投光期間之長 μ用偵測裝置、及設定有比短距離用_裝置之投光 j間更長、且比長距離用偵測裝置之投光期間更短的投 ，期間之中距離用偵測裝置的方式，來構成複數個偵測 衣置。根據該構成，例如，若存在於對象空間之物體的 ，射f未k化的話’來自物體之反射光的受光強度，距 離越遠則越小’因此利用越是遠方之物體則越是增長投 光期間，即可確保光偵測元件之受光光量。另外，在對 象^間中，在等距離之位置上存在有反射率互異之物體 的情况’反射率越小則受光強度越小，因此利用越是反 ^率小之物體則越是增長投光期間，即可確保受光光 ，。如此，藉由響應受光強度以調節投光期間，可擴大 系統整體之時序範圍。 129283〇 :夕卜’各偵測裝置更包含，一設定部，係用以設定 及一判定部，係判定上 定 J㈢之各又光光量是否等於或小於預先設 值，而上述評價部係以使用等於或小於上述臨 大受光光量來偵测對象空間之空間資訊為較 能夕，在光偵測70件所允許之範圍内使用盡可 :二受”量’來偵測所需之空間資訊，所以可實現 之制精度的進—步提高。另外，改變投光期 日以使受光光量變化’所以可擴大各咖^ 調敕關於各偵測裝置，以設置一設定部及-時間 純佳，該設定部仙以設定包含指定次數之投 ^間所構成的單位期間，而時間調整部係響應對象空 :期;則襄置之-中所設定的單 之時間付加於其他之舰裝置之投光期間而予 ㈣/L另外，作為時間調整部之特佳形態，針對上述 nj裝置中以比設定於單位期間之投光期間的次 以徭使受光光量達到指定值的偵測裝置，削減 間之時=受於所削減之次數的投光期 2 予以延長。根據該構成，可獲得有 門 見=之光魏111的制裝置巾所多餘的投光期 在伞括用丨於文光光1少之偵測裝置，同時使各_裝置 件未飽和之光量範_作的效果。簡言之， 胃-文光強度之差異來分配適宜於各_裝置的投光 1292830 期間。 【實施方式】

在以下說明之本發明之實施形態中，作為 明之空間資訊彻j系統的偵測裝置，雖例^計測至上 在於對象空間之物體的距離的測距裝置，但本發明之★ 間資訊並不限於距離。例如，於空間資訊内更“萨： =在於對象㈣之物體的反射率而除去環境光^所 獲传的資訊。另外，以下說明之測距裝置，係藉由攝影 對象空間之影像’生成使至對象空間之各位置的距 應於影像的距離影像。 (偵測裝置之基本構成） 使用於本實施形態之測距裝置，如第一圖所示，具 備有將光投射於對象空間之發光源2 ;及接受來自對象 空間之光線，以提供反映受光光量之輸出的光偵測元件 1。至存在於對象空間之物體0b的距離，係藉由從發光 源2投光於對象空間後而在物體〇b之反射光，至入射於 光偵測元件1的時間「稱為（飛行時間）」所求得。但是， 因為飛行時間非常短，所以，使用從發光源2將以投光 於對象空間之光線強度以一定周期作周期性變化的方式 所調製之強度調製光投射於對象空間，並針對光線之強 度成分求得投受光的相位差，將該相位差換算為飛行時 間的技術。 亦即，如弟一圖所示，從發光源2放射於空間之光 線的強度，係如曲線X般成為正弦波形的分式所調製， 若將由光偵測元件1所接受之光線的受光光量如曲線γ 11 1292830 般作變化時，相位差0相當於飛行時間，所以藉由求取 相=差0，可求得至物體0b的距離。即，若將相位差必 之單位設為〔rad〕，至物體〇b的距離設為L〔M〕，光速 設為c〔M/s〕，強度調製光之角頻率設為ω 的話，則L=0 ι/2ω。 相位差0可使用由曲線χ之複數個時序所求得之曲 線Υ的受光光量來計算。例如，分別將以曲線X之相位 $ 〇〜90度、90〜180度、180〜270度、270〜360度之

時序二求得的曲線Υ的受光光量，設為AO、A1、二、 A3 (第二圖中，以斜線部顯示受光光量AO、A卜A2、 A3)即’各相位之受光光量AO、Al、A2、A3 H Γο隔2度之躺TW _分值。在此，在求取受光光量 物體〇b的ΑΛ、A3之期間，令相位差0不變化（即，至 =0b的距離不變化），且物體〇b之反射率亦無變化。 产，卜在ϋΪ波來調製從發光源2所放射之光線的強 ^Α·守1由光侦測元件1所接受之光線的強度，係 為直冷Γ八+Β所表示。其中’ Α為振幅，Β 初期相位。射## π ’f相製鮮），占為 0-Tan frtt件，例如利用下式可表示相位差必。 Ζ (Α2-Α0)κ(Α1_Α3) ' 中，；iff積分之區間的取法（例如’在上述例子 使符號變化或相差9。度丄=為方 可使用4區間之受光光量1^2一、==^均 射於對象空頻率的調製信號，來調製投 之先線的強度’所以可使用回答速度快速

向）上，分別等間隔地各以多個排列成矩陣狀。 受光光學系5係使從光偵測元件1看對象空間時的 視線方向及各感光部11對應。即，可以受光光學系5之 中心為頂點，將通過受光光學系5而使光線入射於各感 光部11之範圍，視作為設定於每感光部11之頂角小的 圓錐狀視野。因此’若從發光源2所照射，而被存在於 對象空間之物體Ob所反射的反射光入射於感光部11的 1292830 的光源來作為發光源2。例如，可使 體排列於一平面上者、或 、夕個叙光一極 作為發光源2。驅動發^25 雷射及散射透鏡者 時序控制部3所^ # ，係從後述之 :斤徑㈣3所輸出，而從發光源 藉由調製信號所調製。在時序控制部==強 輪出10MHz的正弦波作為調製信號。又 形除正弦波外’亦可為三角波形祕齒狀波 u。ίί測Γ件、1具備有呈規則性排狀複數個感光部 ^ 朝感光部11入射之光線的入射路徑上設置 有受光光學系5。因此，來自對象空間之光線係介由受 ，光學系5入射於感光部η，生成響應於受光光量之電 荷。另外，感光部11係配置於平面格子的格子點上，例 如，於垂直方向（即、縱方向）與水平方向（即，橫方 話，可藉由接受反射光之感光部11的位置，並以受光光 學系5之光轴為基準方向，知道物體〇b之存在方向。 一般，受光光學系5係以使光軸正交之方式配置於 排列有感光部11的平面上，所以，若以受光光學系5之 中心為原點，設定令排列有感光部11之平面的垂直方 向、水平方向及受光光學系5之光軸為3軸之方向的正 交座標系的話，則以球座標表示存在於對象空間之物體 13 129283〇 〇b的位置時的角度（所謂方位 光光學系5亦可相對於排== 之千面，使光軸以90度以外之角度交差地來配置。 ^貫，形態中，如上述，為了求取至物體〇 4取無發絲2投縣 々 化同步之4區間的受光光量α〇、μ、Α23的J度-需要有獲得目的之受光光量n Π 的強度變化的！周^ =又象空間之光線 =，以跨過複數個周期來積集電荷為較佳。在 =:圖所示’設置分別積集由各感光部生^ 控制部12，該時序為將感先部感度 荷積隼部13之聋皮 生之楚何積集於電 控^4之4°並且’該時序係由時序控制部3所 本實施形態所使用之光偵測元件 係將複數個（例如，100χ1〇〇個） ^弟二圖所示， 陣狀且被形成於一片半導體基板上。^ =成矩 方向的各列中共用一體遠病 这先邛11中垂直 被用作為朝向垂，層係 子）的輸送路徑。又，將從各列之中’使用電 電荷而朝水平方向輸送電荷之屬c、Y的—端擷取 設置於半導體基板上。即，半 的水平輸送部Th 及電荷之輸送路徑。 ¥體層係兼用於感光部u 該光偵測元件1係與幀.傳輪 像_器相同’具備有鄰接於排列有感^部 14 1292830 皮遮光之蓄積區域Db’而從攝影區域加傳輸至 取出於外部的構成。從攝影區域Da朝，f f 芡 荷輸送，係在垂直消隱期間一氣進;朝== 二電h ί取!^水平顧輸送〆水平線量的電荷。第-圖所示電 部14，係表現出作為朝半導體層之垂直方向的電 3輪二路ί的功能，同時包含水平輪送部Th的功能。 電荷集積部13不是意味蓄積區域Db，而是表示為 區域Da集積有電荷的功能。換言之，蓄積區域训 被包含於電荷取出部14。 ^是，錢控侧u餘相對·上述受光光量 掸1^2、A3之4 11間中’由時序控制部3來控制以 ^感度，將相當於受光光量AG、A1、A2、A3之電荷 =於電補積部13。在此，因__似於叮方式之 影像憤測器的構成’戶斤以雖限於控制集積電荷之時 序的方法，但在此，藉由於每感光部u設置可廢棄 的廢棄電極，使其具備感度控制部12的功能。亦即，= 對應於所需之受光光量A0、A1、A2、A3之區間，利用 控制以廢棄電荷之方式施加於廢棄電極的施加電壓，在 影區域Da集積僅為所需區間之電荷，並將所集積之電p 輸送給蓄積區域Db。對於廢棄電極之電壓的施加，兩^ 配合對應於受光光量A〇、Al、A2、A3之區間，所二 光偵測元件1係藉由廢棄電壓對光偵測元件丨之導通/畚 止，來重複開關。 但是，在從發光源2投射於對象空間，且由物體〇b 所反射後，入射於光偵測元件1之感光部η的光線的強 度小，所以，即使在強度調製光之調製周期的一周期内， 將相當於上述各區間之受光光量AO、A1、Α2、A3的電 荷集積於電荷集積部13，在各受光光量人0、人1、八21 15 1292830 tit②充周的ί ’距離之測定精度降低。因 實際上將相‘_個周期（例如’1萬周期）， 13後各區域*生叙㈣集積於電荷集積部 電ί取ST/㈣部M而副測元件1取出。“ 所;14而取出電荷之時序，係藉由時序控制部3 在感Iff電荷集積於電荷集積部13之期間（即， 門^、，二―中生成目的之區間的電荷的期間）為受光期 袖一，在上述構成中，當將鄰接之感光部11作成4 、、且來使用時，可由一組所含之4個感光部u，將上 处4區間之區間別的電荷集積於電荷集積部13。即， ^對應於一組之4個感光部11的感度控制部12，對應 =對應於受光光量AG、Al、A2、A3之各期間來^制 的話，可將分別對應於受光光量A〇、A1、A2、A3之 荷集積於4個電荷集積部13。根據此種動作，利用僅 各_人δ又置受光期間及讀出期間，可取出4區間之受光光 1 AO、Α卜Α2、A3，可使用比較短之時間内的資訊 得物體Ob的距離。但是，因為4個感光部u對應^象 空間之一個方向，所以與將1個感光部u對應&對 間之一個方向的情況比較，其分解能降低為'。另二 因為將不同位置之感光部11對應於對象空間之一個方 向，所以各感光部11接受來自不同之物體〇b的反 可能性增高，有關於距離，容易產生誤测定。 、 另一方面，若將一個感光部11對應於對象空 個方向的話，因為分解此增咼，雖可減低相對於靜止 體Ob的距離的誤測定，但因為需要各4次之受光 讀出期間’所以有關於相對移動之物體〇b，容易產生距 16 129283〇 則定。在此，在本實施形態中，採取使用2個感光 出相組:且使<•用各2次之受光期間及讀出期間，取 方田；區間之受光光量八〇、八1、八2、八3的電荷的 ^。即，2次受光期間中的第—次，係取出相當於受光 A1里A3的ΐ2荷的電荷，而第二次係取出相當於受光光量 坪4=^光檢測疋件1輸出之受光輪出，係傳送至作為 距離運算部4，在距離運算部令中接受相當於上 出，AG、A卜A2、A3的電荷的受光輸 否適用於求取上述相位差必的數式、或是否適 心相虽於該數式的表格，來求取相位差必，進一步求取 ^位差彡至物體Qb的距離。距離運算部4係對於對象 ^ ί數個方向來求取距離，所以，可獲得有關對象空 士貝讯，生成使距離值對應於像素距離 (苐1實施形態） 測壯ΐ之空間資訊偵測系統’如第四圖所示，偵 ^ίί ϊο 述構成之測距裝置1Ga〜1Ge。即，各债 離、二〜β: c:刀別具備有發光源2、光偵測元件1及距 j運异。卩4。另外，各偵測裝置1〇a〜1〇c，如上述，具 ί 給調製信號而將強度調製光投射於對象 ς =的日t序控制部3。本實施形態之時序控制部3，係且 ^有以具有從發光源2朝對象空間投射光線之 由發統2朝縣㈣之綠的投射的 置10 式ΐ控制發光源2的功能。即，在各偵測襄 貞測裝置10a〜10c之時序控制部相衣互先 ‘。在本貫施形態中，偵測裝置1〇a〜1〇c中之一么^ =性投光的主動H，其他之制裝置則成為接收^ = 動為的同步㈣而被動性地投光的從動器。即，在第四圖 1292830 l〇c分H作^貞從貝ff/0:成為主動器’而偵測裝置l〇b、 接收崎置10a=;;，而亡動器之谓測裝置10b 終端的從動器之_^二’ f二^同步信號送出至 測裝置10b之同步信號。：^ 〇c J 置瓜〜他之間交付同步 1在各谓測裝 係介由信號線Ls所連接，^l=10a〜10c之間 線路，亦可使用無線傳輸線。疋不疋要使用有線傳輸 10a〜取係構成及動作相同者本』=二各偵測裝置 控Γ3具備有分觀行：器 中之偵测裝置1〇a的模式二邱'之ί偵測震置伽〜他 則在偵測裝置1Ga中，、3=’若選擇主動器時， 動重複指定期間之(=fT;以「定之投 态之偵測装置l〇a自击動祚么尤』間TU。即，主動 期間T11中從發^ 2走^；依每投光周㈣，在投光 未朝對象空間投射光線n間^=發 運算部4取出電荷_出^有=f元件1而於距離 ，部4取出電荷的讀 偵，件1而於距離 刪器相同而為了讀出一晝面詈Ί2'5一般之⑽影像偵 ，荷集積部13的個數及驅動對需要的期間’是由 周期所決定。即，可設定^ =出部14之同步信號的 無關，休止期間Tm匕先#為^^期間與投光期間T11 此，因為設定為讓讀出期間更長。如 111J間T12内，所以即 18 1292830 使η為二畜、同步於調製信號之特定區間的受光光量 tn ι'Μ 2對應的電荷，在受光期間反複進行光^貞 ::邻-入上：？制部12的開關，仍可防止開關時引起 之雜出中的電荷。在本實施形 下說Γ實施形態中致雖將另讀外出期在= 的:成亦可採用使讀咖重複於投二

當在主動器之偵測裝置1〇a中，投光 時，對從動器之偵測裝置1Gb輸出同步信號。H g 接收同步信號而開始偵測裝置1〇b W Τ11 i i- 之杈光期間T21開始為止，生成遲延 測裝置l〇b之投光_ T21結束時，1 所以貞 對從動器之_裝1 10e輸出同步信號，=)圖=署 10c之投光期間T31。從投光期間T21 =偵測衣置 T3i之開始為止的期間亦生成遲延時間Y束f投光期間 偵測裝置l〇a〜10c之構成及動作相同 如士述’各

10b、iOc之投織T2、T3，係 置：|J裝J 光周期T1的T1 = T2 = T3,有關於、』衣置10a之投 = T31，更且，若將偵測裝置1%、'1〇^ / t，Τ11 = Τ21 為Τ22、Τ32,則Τ12 = Τ22 = Τ32。另^止期間分別設 係式。 卜，滿足以下的關 Τ1 = Τ11 + Τ12 Τ2 = Τ21 + Τ22 Τ3 = Τ31 + Τ32 T12^T21 + T31 + 2Td T22^T31 + Tll + 2Td 19 1292830 T32^Tll + T21 + 2Td 藉由滿足上述關係，在主動器之 作的休止期間T12之期間，結束從叙i衣置10a自走動 l〇c的投光期間T2卜131。藉由該動二偵測裝置10b、 裝置10a之投光期間τΐ之期間Γ從戶 主動器之偵测 〜他使光線不會重複地被投射於測裝置⑽ 裝置廳〜K)c係可獨立計測距離，其^可: 複數光線投射於對象空間所產生的各貞&^方，由將 的誤測定。 1貝列衣置10a〜i〇e 在上述例子中，雖使用3台偵測番 ，動器之價測裝置10a的休止期匕比，成 的時間)更長之關“;== 大於4台的偵測裝置。 〜」便用寺於或 又，各偵測裝置l〇a〜10c之休止 尨 更長’但因為使休止期間盘讀出==間係比項出期間 :測裝置相對;此， 咖,分別結束後’亦可=他； 測裝巾，軸在成祕端讀動器之伯 中了ί虛使齡同步信號的功能，但在第四ΐ 之從動1、、的^ί 用作成送出來自成為終端 裝置取1^41=號，並於主動器之偵測 l〇a係不僅斟號±的構成。即，主動器之偵測裝置 序，還擷取來制裝置湯指示投光期間之時 器之4 =主動器之偵測裝置i〇a中，在S動 、、】衣置10b、l〇c中可偵測投光期間結束的情 20 1292830 地設定下—投光期間的時序。即’可確實防止 各偵测衣置l〇a〜l〇c之投光期間的重複。 、 (第2實施形態） 分別iLiJ施形‘態中’說明了於各_裳置咖〜10c 衣置10a〜l〇c分開設置之中央控制部6對 ^ 制^ ί給指示，並藉由來自中央控制部6的指示集中^ 中ϋ則裳置i〇a〜i〇c之投光期間及休止期間。、即^ =央控制部6係集中控制各侧裝置1〇a〜收 j及休止期間，不需要使各偵測裝置10a〜l〇c相互連攜 =吏各偵測裝置1〇a〜1〇c之投光期間相重複。在該才^ 個中央控制部6來控制複數台備測裝置術 福、目,ϋ動作時序’所以若在可連接於中央控制部6中之 心ΐί =〜10。的台數範圍内’可自由且容易地設定 二f/ ^及休止期間。其他之構成及動作與第1實施形態 相同’故而省略重複之說明。 (第3實施形態） + 第1貫施形態中，雖顯示了各偵測裝置10a〜1〇c 成及動作為相同的情況，但在本實施形態中，說明將 則衣^ 1〇之投光期間設定為不同長度的情況。即， =Ϊ實施形態中，將偵測裝置1〇a〜1〇c之投光期間 = 〗、、T31設定為相等’且將休止期間T12、T22、 3^設定為相等，但在本實施形態中，如第七圖所示，以 Hll>T21>T3卜T12<T22<T32之關係的方式，設 疋才又光期間及休止期間。其中，τ11 + τ12 = τ21 + τ22 = 丁31 +丁32，投光周期T1、Τ2、Τ3 。 ，盥 實 施形態相同，滿足町的_心 更 ^、 T12^T21 + T31 + 2Td 21 1292830 T22^T31 + Tll + 2Td T32^Tll + T21 + 2Td 但是，從發光源2投射於對象空間強 若2〇b的反射率一定的話，則i目^ 之受光光量（受光強度之時間積）的話 時間的話，則來自近距離之物體0 卜r曰 較:以，以“ 定二r/同施π =作為近距離用，所以，將偵測裝置l0a 置遠方之物體0b的反射先^，並 近從存在於 之飽和。 夂射先里，防止光偵測元件1 資味3 個制裝置來仙彳處於遠距離之空間 形態中，ί貝矾之偵測變得困難。在此，在本實施 用及近距離用D之偵測裝置分別用作為遠距離用、中距離 二個，定各_元件在未飽和之範圍獲 又、里的叉光期間。例如，利用在遠距離用之 22 1292830 的受ΐ H 縮短成為近距離用之偵測I置 態範圍，其結果可有裝置中有效應用光偵測元件的動 又，在#用^不冋距離之空間資訊。 資訊、處於巾㈣収於遠距離之空間 中距離=以==如，若分別將遠距離' 其讀出期間今Α 月間§又為8Ms、4Ms及2Ms，並牆 資訊所需的最^時間處^此等距離之空間 15) + (2+15、、h成為 59施（=(8+15) + (4 + 序控制部3來控^之 本實施縣 在來自遠距離之受；’例如，如第七圖所示， 受之光量的電荷的餘f f於從遠距離接 從中距離衫之纽’可在對應於 離的受光朗，所期間中開始來自近距 間中，為了獲得處於該等距目間及讀出期 約成為 29Ms( = 8( T1 丨）p ===他i' _ r距離之空間資訊=率=本善發:?提高可= 位期間P1可藉由設定期買位期間Ρ1。單 由時序控制部3來設定單=；；=ΐ °或是，以可 八圖所示，構成為於各_穿=為义〇佳。另外，如第 4,設置將來自光偵測元;衣置」0a〜10c之距離運算部 T1之2周期量的範圍的伴^光輸出保持於投光周期 ㈣的保持部41，於運算部43 μ吏用對 1292830 應於單位期間Pi之投光期間T11、T2卜T31 ，累算值，來運，離的構成。從第七圖可知，二運 异部4设置-判疋部42 ’其在投光期 周 Τ11、1、τ^-疋要含讀出期間），於投光期間Τ11、 Τ2卜Τ31之?-人’將又光光量與 判斷受光光量是否處於光量範圍。 在判定部42巾，在判斷單位期間ρ ^ 光，tu，、™之受光光量 二= 保持部H將加算對應於二次之投光期間τη、T21 Τ31之文光光買的結果用於距離的運算。一 斷單=Γί P1内之前半的一次投光顧τίι 以㈣二％巧讀於光量11圍㈣，則將指示供給 =:上，以下t單位期間P1内之後半的-次投光 二，在判斷單位期間P1之前半的 時_，ϊί jJL / T31之受光光量比光量範圍大 #lf0i?n τί/ 00/ . 、T31，以將受光光量收納於光量範圍内， iitif1 P1之距離的败無效，採用成為更短之 =先期_其他的單位顧，可採用可修正該測定之構 在近距離用或中距離用之偵測裝置i〇b、中， 之饴ί早位期間P1内之各二次之投光期間T21、T31中 峰66千if 一次時，以藉由省略之投光期間T21、T31所產 的延長具有該投光期間T21、T31之遠方側 的方=圍的偵測裝置10a、10b之投光期間丁 11、丁21 測裝i 從時序控制部3内之時間調整部（未圖示）對偵 用之伯、、=罢10b提供指示。圖示之例子，顯示在近距離 衣置10c之前半的投光期間T11中受光光量達到 24 1292830 量範圍的情況，顯示省 之後半的投光期間加，藉由:f用之，裝置i〇c 光期間T21的情況。 、’、衣置〇b之後半的投 T91 ^樣2中距離用之偵測裝£ 1%之前半的投光期門 量範圍的情況，省= τ”、b後+的投光期間T21，可藉由投光期間 3略所產生的剩餘時間來延長遠距離用之偵測穿 光期間τη。又，在欲延長投光期g 光旦貞測衣置10a、1%中’受光光量均處於指定 ，里靶圍内Bt•，不進行投光期間T11、T21之延長。又， ^近距離肢中距離用之_裝置勘、⑽之前 一 光期間T21、T3卜受光光量均滿足指定光量範圍， i延距ΐ用之偵測裝置1〇&之前半的一次投光期間T11 , f光光量未滿足指定光量範圍時，可藉由投光期間Τ2ι、 3、1之削減所產生的剩餘時間的合計來延長遠距離用之 偵測裝置10a之後半的投光期間T11。另外，在省略中距 離用之偵測裝置l〇b之後半的投光周期T21的情況，可依 據需要藉由投光期間T21之省略所產生的剩餘時間來延 長近距離用之偵測裝置l〇c之後半的投光期間T31。 其他之構成及動作與第1實施形態相同，故而省略說 明。又’在上述構成中，在單位期間P1中各設置2次投 ，期間Til、T21、T31，但亦可各設置3次或3次以上之 複數次。另外，上述說明中，在單位期間P1設置2次投 光期間’在各個投光期間中抽出2區間的受光光量A0、 A2 ’所以，若在前半之一次的投光期間，受光光量滿足 指定光量範圍的話，可抽出受光光量AO、A2，因此即使 省略後半之投光期間仍無問題。但是，在投光周期之最初 一周期抽出2區間的受光光量AO、A2，在投光周期之下 25 1292830

一周期抽出另外2區間的受光光量A1、A3，其結果，在 單位期間P1獲得4種類的受光光量A0〜A3的情況，對 於近距離用之偵測裝置l〇c，在單位期間P1需要2次的 投光期間T31。簡言之，在抽出2區間的受光光量A〇、 A2用之前半的投光期間，即使受光光量滿足指定光量範 圍，因為後半之投光期間抽出另外2區間的受光光量Al、 A3，故而無法省略。又，若在單位期間P1設置例如4次 的投光期間的話，因為在二次之投光期間可獲得4種類之 受光光量A0〜A3，所以具有可省略剩餘2次之投光期間 的情況。 在本實施形態中，雖例示了響應至物體〇b的距離而 使光偵測元件1—的受光強度變化的情況，但藉由物體〇b 之反射率的差異而使受光強度變化的情況，亦可採用相同 構成。即，亦可針對存在於大致相同距離範圍之物體〇b， 響應反射率之範圍設置偵測·裝置l〇a〜1〇c。 ’ 曰另外，。在上述例子中，雖可採用響應投光期間之受光 光買，使單位期間P1之投光期間的次數動態變化的 成，但亦可採用預先於每偵測裝置l〇a〜l〇e設定單位 ，P1之投光期間的次數，藉由利用在某偵測裝置中少量 设定投光期間之次數而獲得的剩餘時間，來延長其他 :則f置之投光期間的構成。簡言之，亦可預先固定定 投光期間之次數及長度。 又疋 (第4實施形態） 葬由特徵為..設置長短2種類之投光期間， 部13未飽和之投光期間，由距離運管 短之;=為=7之投光期間為長投光期間，ί 3 ft 另外，長度互異之投光期間可藉由設 26 1292830 定部（未圖示）戶斤設定。+、e 定/變更士投光期間之長5度H可㈣序控制部3來設 在本實施形態之距離運算部 — 光偵測元件！供給受光輸出，從在t 期間而從 期間之影像錢聽投光投光 之受光輸出，選擇Y細保持部仙、叫 送至運算部43的選擇部^持部的受光輸出而輪 長投光期間及短投光期:之4一;^部= =用由選擇部44所選出之受先輪出：畫;： 蚊二4值中比較將=:=ia之受光輪出與 和臨限值時，選擇對應於短投光期間a之保口=超=飽

:持部二匕受光輸出亦超過飽和臨限值時，例 如’兩要進订使感度降低等之其他處理。 1?J 另外，在採用在距離運算部4中蕤由楛椒—奴从嫩& ΪΓΐΪΐ測ί件1輸入之影像信號變換為數位資ί之 ，情況’亦可採用將記憶數 == 資料的構成。 中、擇儲存於記憶體内之數位 在根據第十（A)圖所 :實施形態之空間資訊偵測系統歹先，二明 相當於受光光量A〇、A/之使 何集積於電荷集積部13，在 27 1292830 仏。其次， A2之電彳㈣電錢^受枝量A0、 ^電荷並保持於保持部41b。如在⑽讀出 短投光期間TUb及休止期間Tl2a將^^光期間TUa、 位期間P1，將相當於受光光詈 12b之合計作為單 保持於各保持部41a、41f A2之受光輸出分別 同樣，將下一長投光期間Tu 休止期間T12a、T12b作為一吹丑杈光期間Tllb及 光光量A卜A3之雷科^丨二早位期間P卜將相當於受 此般，在2次之單位!月刀門1 ί於各保持部41a、㈣。如 光量AG All 應於4種類之受光 二可於運算部43進行距離之運算。=持:二二 巧間Tlla之受光輸出保持 將 ‘光期間Tllb之受光輸出保持於 。將對應於短 - :二Π之所有受光輸出保持二二 字保持邛41a所保持之受光輸出中 值進行比較’而該保持部仏係在選擇部4ί Ϊ13:長之受光輸出。飽和臨限值係判 ΪΪΪΐϊίϋ和用的臨限值，若保持部41a所保持 井ί Af Λ二最大值、(在第二圖所示例中，對應於受光 日光輸出成為最大）大於或等於飽和臨限值 的受光輸出求取距離，提高距離之測定精度。 =j保持部41a所保持之4區間之受光輸出中的一個 限值時’將保持部41b所保持之受光輸出中的 Ιίί 限值進行比較。構成為在假定之使用環境 s又疋短投光期間T1 lb以使保持部41b所保持之受光輸 28 1292830 =，和臨限值，而選擇保持部41b時，在幾乎所有 進行距離之運算。該情況，與選擇保持部41a之 度略料i為文光輸出減小，所以可進行距離之測定精 :較2距離測定。又，飽和臨限值與受光輸出之 之母畫素進行，針對使用保持於保持部41a、41b 素的受光輸出而可進行距離運算之晝素，求取該晝 此以H如Λ第1實施形態的說明，在使用複數台（在 主動兄？：之偵測裝置恤、1%的情況，成為 藉由；來白及成為從動器之債測農置1〇b ’係 至成為從動哭二、Ρίίί制裝£伽的同步信號輸送 為攸動益之偵測裝置10b，如第十 =二防Λ偵測裝置10a之長投光期間τη:及丄 =2=3測〇b之長投光期間T2la及短投光期 1 21b的重稷。在此，設定為Tlla= j，、Tllb、T21a、T21b<T12a(=T12ba::^ 相等。各偵測裝置10a:Cb之1T12a、T12b 但在此可假想大致-定的情^出训係比休止期間短， 在侦測裝置10a之長投来划門τ 1彳 ^之結束後，開始偵测裝置⑽ == 止期間T12a、T12b内含有成為從^哭貞;J衣置1如之休 長投光期間T21a或短投1 貞測裝置1沘之 心及短投光期間T11f、=bT1^^投光期間咖、 況。但是，若在偵測裝置1〇a之短 複的情 後，開始偵測裝置l〇b之短投光 ^間Tl〗b之結束 仅尤期間T2lb之情況的話， 29 1292830 在偵測裝置i〇b令對應於長投光 I22,滿期前形成開始短投光期間ib。休止期間 從動益之偵測裝置l〇b中，時序控 與i在成為 T22a、T22b，並以在等待從成為2 °哭=休止期間 ，同步信號後至休止期間T22a、T22^ =震置l〇a 投光期間T21a或短投光期間T2lb ’開始長 用此種構成，-面可防止m地^方式所構成。藉由採 光期間Tm、T21b Tlla、咖及短投 ^ ^ ^ ^ c ^ T12a! Ιι ； ； ® ^ 但在本實施形M假定為大致 t=2b更^， 與其他實施形態相同，故而省略重複之$構成及動作 台二裝置-、 於3台之侦測裝 在依連接順序接受來自成為前月/、上述例子相同， 他之同步信號時，在確Ϊ、了之偵測裝置咖〜 開始投光_。在^若';縣束後，可 的合計短的話\貞測裝置測裝置之投光期間 :控制部6來集中控制複數 中央=部6進行況，只要由 2放射二、二：、八A3内’除從發光源 間的心 二二f:的平均值(A0 + A1+A2 + A3) /4， 30 l29283〇 斷，荷的平均電荷量與適宜設定之飽和臨限值比較，可判 光偵測元件1是否飽和。根據該判斷結果，亦可決定是 採用長投光期間Tlla、T21a及短投光期間Tllb、T21b 之住一電荷量。 另外，亦可取代平均值而採用將4區間之受光光量 、A2、A3中的最大值與飽和臨限值比較的構成。 %境光成分多之環境中，即使受光之光線内所含有的反 成分的比例少，仍有最大值或平均值超過飽和臨限值 、、仏況。在此種情況，具有測距精度降低的可能性。在此， =從光偵測元件1作為受光輸出而取出在未產生飽和程 又之受光期間而集積於光偵測元件i的電荷吏 =受光輸出而求取距離為較佳。在此，反射光成二匕 =稭由光侧元件丨所受光之光線的振幅來評價。有關 ，不是與飽和臨限值比較’錢與評價測定之可靠度的 ΪΙΪ比較。又，娜係可藉由使職魏域分未變化 算獲得的受光光量A°、…、A2、A3，以下式之運 {(A0-A2) 2+ (A1-A3) 2} 〇 · 5/2 在上述各實施形態中，採用與FT方 c 測器相同的構成，但亦可使用與行間.傳輸（IT) 式: 巾^行1 ·傳輸（FIT) *式相同的構成。另外，在 用於電荷之輸送的情況，除採用廢棄電荷之構 j作=度控制部12外，更可採用控制閘極部 1垂將電荷從感光部11 ?丨渡至電荷取出部η 如此，本發明之空間資訊偵測系統，其基 相 J時二控制部3來控制複數台之_裝置的各“I; 序，所以，雖然其應予偵測空間資訊之對象* 在照射於此等之照射部分有局部重複的情況，二 31 1292830 j f t】來偵測處於不同距離之對象物的空間資訊（或反 降卞拖二之對象物的空間資訊）的情況，仍可發揮其有效 ^鬥决二之/在從投光路徑、對象空間不重複之複數對象 空間資訊的情況，即使藉由各個的·裝置以 進行侧，仍不產生投光之域彼此的混合/ 時ί的需依靠本發明之時序控制部3的投光 複之複ί斟备i，虽然在此種從投光路徑、對象空間不重 明之空間it以空間資爾 (產業上之可利用性） 的對如象t貞測農置具有共同 段，其特_=的^=4作=；1地解消此之手 藉此，偵測裝置彼此之門貝,形恶所代表的3， 可藉由各自之_ f置0進？產^干涉，可崎被利用為 間偵測系統。]衣置進仃正確之空㈣貞測的空 【圖式簡單說明】 較佳實施形態方气訊偵測系統的 P圖為同崎置= 視圖 圖為顯示㈣測裝置之光偵氣件的-例的俯 第四圖為顯示本發明之第少 糸統的方塊圖。罘1貝鉍形悲之空間資訊偵測 第五（A)〜間去# 之動作說明圖。 1"為第四圖之空間資訊偵測系統 第六圖為顯示本發明 系統的方塊圖。 弟2貫施形悲之空間資訊偵測 弟七圖為顯示木於明^^ 之弟3實施形態之空間資訊偵測 32 1292830 系統的動作說明圖。 第八圖為顯示第3實施形態之變化例的方塊圖。 第九圖為顯示本發明之第4實施形態之空間資訊偵測 系統的方塊圖。 第十（A)及（B)圖為第九圖之空間資訊偵測系統 之動作說明圖。 【主要元件符號說明】 AO、Al、A2、A3受光光量

Ob物體 ΊΉ水平輸送部

Da攝影區域

Db蓄積區域

Td遲延時間 1光偵測元件 2發光源 3時序控制部 3 a核式切換部 4距離運算部 5受光光學系 ό中央控制部 10a〜10c測距裝置 11感光部 12感度控制部 13電荷積集部 14電荷取出部 41a、41b保持部 42判定部 43運算部 44選擇部 33

Claims (1)

1292830 十、申謗專利範面·· 稷數個偵測裝置，其分別具備^有寸铽為具備有： 一發光源，係將以指定制、有’ 線投射於對象空間； 衣σ功進行了強度調製之d +鄕#光偵測元件，其具有接受來自③ 成響應受光光f之電荷的_^：自對象空間的光線以生 #&了評價部，係從發光源所^射之 ，之光線之間的變化，來心==件 源的投裝置之-個發光 sr二式’來控制上述複數個 有成在义投光期間中感光=Ϊ 光源之光縣被投射，*狀於上述發 期間之至少-方的範_及上述投光 光偵測ΐ件。式，來控制上述複數個偵測裝置之各個 中上2十:ί:請專利範圍第1項之空間資訊偵測系統，i 期間將上述讀出期間設定於上述休： 測元件。式來铨制上述複數個偵測裝置之各個的光偵 中請專利範圍第1項之空間資訊_系統，1 I迷4序控制部，係設於上述複數個偵測裝置之各j固 i上述偵測裝置之一個時序控制部，係在該發光源之浐 的結束時點，將同步信號輸出於上述债测裝置之S 時序控制部，而接收上述同步信號之時序控制部，係 I對應之偵測裝置的發光源的投光期間開始。 ’、 34 1292830 的上述讀出期間^ & : 部’直到對應之偵測裝置 始。 、"為止，專待發光源之投光期間的開 的任一者°#⑹被動性地投光之從動II而發揮功能 中更範圍第1項之空間資訊_系統，i 同m又置^各個的上述時序控制部“ 之Η士皮挑⑻门V4唬的中央控制部，而接收上述同步产辦 開^ 卜係使對應之制裝置的發光源的投光#^ί 中上7·ί序申二 複數個仙各量來㈣上述 中上專利範圍第7項之空間資訊偵測系統，其 越設定為較長 Ο ' ' 中卜9二如：，專利範圍第7項之空間資訊偵測系統，呈 中上述稷數個偵測裝置係至少包含設定有短投光 ^ i距=ΐ測裝置、設定有長投光期間之長距離用偵i裝 ，、f6又疋有比短距離用偵測裝置之投光期間更長、且比 ί=Ξ Ϊ測裝置之投光期間更短的投光期間之中距離 中乂:占如，申請專利範圍第1項之空間資訊偵測系統，其 各偵測裝置中更包含，一設定部，係用以設定長度互 35 1292830 量、及否 ^ v ^ 里疋否荨於或小於預先設疋之臨限 ΐ光量來雜祕之最大受 中有1二範以項2:'訊俱測系統’其 =之環境來剌減上述複數個侧裝置ΐ 削==::r之的次數’將相當於所 投光期間而予以延長。才s彳加於其他之偵測裝置之 其中上述時間；3乾=對1丄間資訊偵測系統， 量達到錢_侧^^錢/少的讀使受光光 ^目當於所削減之次數ϋτ爰之投光期間，同時將 :長達到上述指定值之其他⑽^^ 36