WO2019026589A1 - 測距制御装置および測距システム - Google Patents

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WO2019026589A1
WO2019026589A1 PCT/JP2018/026440 JP2018026440W WO2019026589A1 WO 2019026589 A1 WO2019026589 A1 WO 2019026589A1 JP 2018026440 W JP2018026440 W JP 2018026440W WO 2019026589 A1 WO2019026589 A1 WO 2019026589A1
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light
distance
light source
target
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岩井 浩
哲郎 奥山
柴田 修
雄大 田中
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/74Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means

Definitions

  • the present disclosure relates to a ranging control device and a ranging system that measure the distance to a target.
  • an imaging device of TOF (Time Of Flight) method As a device for measuring the distance to a target, an imaging device of TOF (Time Of Flight) method is known.
  • Such an imaging device has a light source for emitting invisible light and a light receiving unit for receiving reflected light that is invisible light reflected by a target.
  • the distance between the imaging device and the target is measured based on the phase difference between the invisible light emitted from the light source and the reflected light received by the light receiving unit.
  • the intensity of the reflected light received by the light receiving unit decreases.
  • the signal-to-noise ratio (SNR) of the output of the light receiving unit decreases, so that the variation of the measured distance becomes large, which makes it difficult to measure the distance accurately. There is a case.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which the blinking period of the light source is increased when the target is located relatively far. As a result, the accumulated amount of reflected light accumulated in the light receiving portion can be increased by the amount by which the blinking cycle is extended, so that the distance to the target can be increased even when the target is located relatively far. It becomes possible to measure correctly.
  • the present disclosure provides a distance measurement control device and a distance measurement system capable of accurately measuring the distance to a target located within the imaging range of an imaging device while reducing heat generation in the imaging device.
  • a ranging control device is used for an imaging device having a light source that emits invisible light and a light receiving unit that receives reflected light that is invisible light reflected by a target.
  • the ranging control device includes a control unit and a measurement unit.
  • the control unit controls the imaging device so that an imaging condition for measuring the distance from the imaging device to the target is different for each divided range in which the range of the predetermined distance from the imaging device is divided into at least two.
  • the measurement unit measures the distance from the imaging device to the target based on the reflected light.
  • a ranging system includes the above-described ranging control device and an imaging device.
  • the imaging device includes a light source that emits invisible light, and a light receiving unit that receives reflected light that is invisible light reflected by the target.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a distance measuring system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of the light time-of-flight ranging method.
  • FIG. 3 is a schematic view showing emitted light and reflected light.
  • FIG. 4 is a diagram showing each range in the distance measurement control device.
  • FIG. 5A is a view showing emitted light and reflected light in a short range.
  • FIG. 5B is a diagram showing outgoing light and reflected light in the middle distance range.
  • FIG. 5C is a diagram showing the outgoing light and the reflected light in the far distance range.
  • FIG. 6 is a diagram showing distance measurement variation with respect to the measurement distance.
  • FIG. 7 is a diagram showing distance measurement variation with respect to the measurement distance.
  • FIG. 8 is a diagram showing a visual field range in the vertical direction in the distance measurement control device.
  • FIG. 9 is a diagram showing a visual field range in the left and right direction in the distance measurement control device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a distance measuring system 1 according to the present embodiment.
  • the distance measurement system 1 is mounted on a vehicle and measures the distance to a target T located around the vehicle.
  • the ranging system 1 includes an imaging device 10 and a ranging control device 100.
  • the ranging system 1 is described for the target T located at the rear of the vehicle, the target T located at the front, the front side, the side or the rear side other than the rear of the vehicle It may be a target.
  • the vehicle installation position of the distance measurement system 1 be a position corresponding to the position of the target T.
  • the distance measurement system 1 may be respectively rear, front, front, side, or rear side. It is preferable to be installed at a position corresponding to
  • the imaging device 10 is attached, for example, at a position away from the road surface on the back of the vehicle, and includes a light source 11 and a light receiving unit 12.
  • the light source 11 emits pulsed infrared light (which is an example of invisible light of the present disclosure and hereinafter referred to as “emission light”) toward the imaging range of the imaging device 10.
  • the conditions for example, pulse width, amplitude, pulse interval, number of pulses, etc.
  • pulse width, amplitude, pulse interval, number of pulses, etc. are controlled by the distance measurement control device 100.
  • the light receiving unit 12 is, for example, a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) image sensor, receives reflected light which is emitted light reflected by the target T, and transmits infrared image data (hereinafter referred to as “IR image data”) Generate
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • IR image data infrared image data
  • the distance measurement control device 100 is, for example, an electronic control unit (ECU), and an input terminal mounted on a control board to measure the distance from the imaging device 10 to the target T located at the rear of the vehicle. It includes an output terminal, a processor, a program memory and a main memory.
  • ECU electronice control unit
  • the processor executes the program stored in the program memory using the main memory to process various signals received through the input terminal, and various control signals to the light source 11 and the light receiving unit 12 through the output terminal. Send
  • the distance measurement control device 100 functions as a control unit 110 and a distance measurement unit 120 when the processor executes a program.
  • the control unit 110 outputs a control signal to the light source 11 and the light receiving unit 12 in order to control the condition of the pulse of the light emitted from the light source 11 and the light receiving condition of the light receiving unit 12. Accordingly, the light source 11 emits the emitted light toward the imaging range, and the light receiving unit 12 generates IR image data based on the reflected light.
  • the distance measuring unit 120 measures the distance to the target T based on the IR image data generated by the light receiving unit 12 by the light time-of-flight ranging method (hereinafter referred to as TOF method).
  • TOF method the light time-of-flight ranging method
  • Distance measurement by the TOF method will be described.
  • Distance measurement to the target T by the TOF method is realized by the light source 11 and the light receiving unit 12.
  • the distance measuring unit 120 derives the distance Z to the target T shown in FIG. 2 by the TOF method based on the time difference between the light emission timing of the light source 11 and the light reception timing of the reflected light in the light receiving unit 12.
  • the emitted light of the light source 11 includes at least one set of a first pulse Pa and a second pulse Pb in a unit period, as shown in FIG.
  • the pulse interval (that is, the time from the falling edge of the first pulse Pa to the rising edge of the second pulse Pb) is Ga. Also, these pulse amplitudes are equal to each other as Sa, and their pulse widths are equal to each other as Tp.
  • the light receiving unit 12 is controlled by the control unit 110 to perform exposure at a timing based on the emission timing of the first pulse Pa and the second pulse Pb. As a specific example, as illustrated in FIG. 3, the light receiving unit 12 performs the first exposure, the second exposure, and the third exposure on the reflected light reflected by the target T.
  • the first exposure starts simultaneously with the rising of the first pulse Pa, and ends after an exposure time Tx which is set in advance in relation to the light emitted from the light source 11.
  • Such first exposure is intended to receive reflected light for the first pulse Pa.
  • the output OA of the light receiving unit 12 in the first exposure includes a reflected light component S0 hatched in a diagonal grid shape and a background component BG hatched in dots.
  • the amplitude of the reflected light component S0 is smaller than the amplitude of the first pulse Pa.
  • ⁇ t is the time required for the invisible light to reciprocate in the space of the distance Z from the imaging device 10 to the target T.
  • the second exposure starts simultaneously with the falling edge of the second pulse Pb and is performed only for the exposure time Tx, for the purpose of receiving the reflected light for the second pulse Pb.
  • the output OB of the light receiving unit 12 in the second exposure includes not all reflected light components but a partial component S1 (see hatching in the form of a diagonal grid) and a background component BG (see hatching in the dot) .
  • the partial component S1 can be expressed by the following equation (1).
  • the third exposure starts at a timing not including the reflected light components of the first pulse Pa and the second pulse Pb in order to obtain only the invisible light components (background components) unrelated to the reflected light components, and only for the exposure time Tx. To be implemented.
  • the output (output signal, output level) OC of the light receiving unit 12 in the third exposure includes only the background component BG (see the hatched portion of the dot).
  • the distance Z from the imaging device 10 to the target T can be derived from the following equations (2) to (4).
  • C is the speed of light
  • the distance Z is derived by the above method, if the intensity of the reflected light with respect to each of the first pulse Pa and the second pulse Pb is small, the SNR of the outputs OA and OB of the light receiving unit 12 becomes small. Accuracy may decrease. Such a phenomenon may occur when the target T is located relatively far.
  • the frame rate in the imaging device 10 decreases and the heat generation in the imaging device 10 increases.
  • reflection may be achieved by increasing the blinking cycle of the light source 11 or by lengthening the lighting time per one blink.
  • the light intensity may be too high.
  • the outputs OA and OB of the light receiving unit 12 are saturated, and there is a possibility that the distance information in the distance measurement may be lost.
  • control unit 110 divides the range from imaging device 10 to a predetermined distance (for example, 50 m) to obtain three divided ranges.
  • the three divided ranges are a short range as an example of the third range, a middle range as an example of the first range, and a long range as an example of the second range.
  • FIG. 4 the structure which measures the distance in the back of the vehicle V by which the ranging system 1 was mounted is illustrated. Further, an imaging device 10 (not shown) is provided at the position P0 in FIG. 4, that is, at the rear end of the vehicle V.
  • the short distance range is a range closer to the imaging device 10 than the middle distance range and the far distance range, and, for example, between the position P0 of the imaging device 10 and the position P1 separated by the distance D1 (for example, 10 m) It is a range.
  • the middle distance range is a range between the position P1 and the position P2 separated by the distance D2.
  • the distance D2 is a distance (for example, 30 m) which is three times the distance D1 in the present embodiment.
  • the far range is a range located farther from the imaging device 10 than the short range and the middle range, and is a range between the position P2 and the position P3 separated by the distance D1. That is, the far range is as wide as the short range.
  • the control unit 110 performs control to make the imaging condition in the imaging device 10 different for each division range so that the measurement of the optimum distance according to the division range can be performed.
  • FIG. 5A is a view showing emitted light and reflected light in a short range.
  • FIG. 5B is a diagram showing outgoing light and reflected light in the middle distance range.
  • FIG. 5C is a diagram showing the outgoing light and the reflected light in the far distance range.
  • the emitted light is the light emitted from the light source 11, and the reflected light is the light which is the reflected light from the target T and returned to the light receiving unit 12. . Therefore, the reflected light is delayed in time with respect to the outgoing light. Moreover, in FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C, the emitted light and reflected light in 1 frame in each range are shown.
  • Examples of the imaging condition in the imaging device 10 include the number of pulses of emitted light. In the far distance range, the intensity of the reflected light decreases, so that, for example, the amount of attenuation of the reflected light component S0 and the partial component S1 in FIG. 3 increases.
  • the number of pulses of emitted light is increased, for example, the number of pulses in a unit period in FIG. 3 increases.
  • one exposure control is performed in the first exposure, the second exposure, and the third exposure, and the exposure control is performed multiple times in a unit cycle. Then, by adding the reflected light component S0 or the partial component S1 in each exposure control for each exposure control, it is possible to suppress the decrease in the intensity of the reflected light.
  • the control unit 110 controls the pulse number of the outgoing light at the time of distance measurement in the middle distance range among the division ranges, and the pulse number of the outgoing light at the distance measurement in long distance range.
  • the light source 11 is controlled to be less than the above.
  • the number of pulses in the middle range is 100
  • the number of pulses in the far range is 200.
  • the number of pulses of the emitted light at the time of distance measurement in the middle distance range becomes smaller than the number of pulses of the emitted light at the time of distance measurement in the long distance range. That is, in the distance measurement in the far distance range, the number of pulses is larger than that in the middle distance range, so that the intensity of the reflected light in the distance measurement in the long distance range can be suppressed, and the SNR is consequently reduced. Can be suppressed. Therefore, when target T is located in a long distance range, it can control that distance variation becomes large.
  • the number of pulses is made smaller than in the far range, so the number of pulses in the whole can be reduced. Therefore, the amount of heat generation in the imaging device 10 can be reduced as compared with the configuration in which the number of pulses is increased in all the ranges in accordance with the long distance range.
  • the control unit 110 controls the number of pulses of the emitted light at the time of distance measurement in the short range among the division ranges, and the number of pulses of the emitted light at the time of distance measurement in the middle distance range.
  • the light source 11 is controlled to be less than the above.
  • the number of pulses in the short range is ten.
  • the number of pulses is reduced compared to other ranges, so that the intensity of the reflected light in the light receiving unit 12 can be suppressed from becoming too high.
  • FIG. 6 is a diagram showing the distance measurement variation ⁇ with respect to the measurement distance. Curves L1 and L2 in FIG. 6 indicate distance measurement variation ⁇ when the pulse widths are different, and the pulse width of the curve L2 is half of the pulse width of the curve L1.
  • the control unit 110 controls the light source 11 so as to make the pulse width of the emitted light at the time of distance measurement in the long distance range and the near distance range smaller than the pulse width of the emitted light at the time of distance measurement in the middle distance range.
  • the width of the range is set according to the pulse width. That is, by setting the far-distance range in which the measurement accuracy tends to decrease to a width corresponding to a relatively small pulse width, it is possible to perform more accurate distance measurement.
  • the short range and the long range are set to the distance D1
  • the middle range is set to the distance D2 which is about three times the distance D1. Therefore, as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, the pulse width is set to 3T0 in the middle distance range when T0 is in the short distance range and in the far distance range.
  • the distance measuring unit 120 measures the distance from the light source 11 to the target T based on the emitted light and the reflected light for each of the division ranges. Specifically, the distance measurement unit 120 changes the timing of measurement of the partial component S1 for each division range.
  • the range is from the position P0 to the position P1, and there is no range outside the measurement object until the reflected light returns after the invisible light is emitted from the light source 11. Therefore, in the short distance range, the timing of the measurement of the partial component S1 in FIG. 3 is set to the falling timing of the second pulse Pb, and the distance measurement is performed.
  • the timing of the measurement of the partial component S1 in FIG. 3 is set to the pulse width in the short distance range, that is, the timing shifted by the time corresponding to T0. Do.
  • the processing time can be reduced as a whole by reducing the number of pulses in the short range compared to other ranges.
  • a predetermined distance which is a distance corresponding to a range to be measured is 50 m
  • a short distance range is 10 m
  • an intermediate distance range is 30 m
  • a long distance range is 10 m.
  • the pulse width is the pulse width T0 of the near distance range and the far distance range. It is set to 5T0 which is 5 times.
  • the light receiving unit in the case of uniformly measuring the entire predetermined distance is set to 100, which is the number according to the middle distance range in the present embodiment.
  • the pulse width in the short range is T0
  • the number of pulses is 10
  • the pulse width in the middle distance range is 3T0
  • the number of pulses is 100
  • the pulse width in the long distance range is T0, Is 200 pieces.
  • the light reception time is increased by only 10T0 as compared with the case where the entire predetermined distance is uniformly measured, and the difference with the entire light reception time can be reduced. That is, the light reception time can be reduced as a whole by reducing the number of pulses in the short range as compared with other ranges.
  • the processing time can be reduced as a whole, it is possible to suppress a decrease in the frame rate as a whole.
  • FIG. 7 is a diagram showing distance measurement variation with respect to the measurement distance. Curves L3, L4, and L5 in FIG. 7 indicate distance measurement variations when the reflected light component S0 is made different. Also, the reflected light component S0 increases in the order of the curves L3, L4, and L5.
  • the ranging variation decreases as the reflected light component S0 increases. For this reason, in the far distance range or the like, the measurement accuracy in the long distance range can be improved by making the reflected light component S0 larger than the middle distance range.
  • the reflected light component S0 can be increased, for example, by increasing the number of times of exposure, reducing the F value of the lens in the light receiving unit 12, and increasing the intensity of the emitted light.
  • the pulse number of the emitted light is adjusted in the said embodiment, this indication is not limited to this, For example, you may make it adjust the output of emitted light. In this case, for example, when the number of pulses is increased, the output of the emitted light may be increased, and when the number of pulses is decreased, the output of the emitted light may be controlled to be reduced.
  • this indication is not limited to this, You may be a structure which has a 1st light source and a 2nd light source as a light source. Further, in this case, the first light source and the second light source may be set to have different viewing angles.
  • the viewing angle in the second light source is set to be smaller than the viewing angle in the first light source.
  • a point O in FIGS. 8 and 9 indicates the position of the imaging device 10.
  • the range between the solid line A1 and the solid line A2 is the visual field range in the vertical direction of the first light source (the viewing angle is about 40 °), and the broken line B1 and the broken line B2 The range between them is the vertical viewing range (viewing angle is about 10 °) in the second light source.
  • the range surrounded by the solid line is the viewing range in the left-right direction (the viewing angle is 180 °) of the first light source
  • the range surrounded by the broken line is the viewing range in the left-right direction of the second light source ( The viewing angle is 120 °).
  • the first light source can emit light in a wider range in the vertical and horizontal directions.
  • the second light source can emit light further in the vertical and horizontal directions. Therefore, for example, it becomes possible to set the first light source as the light source for the short range and the second light source as the light source for the middle range and the far range.
  • control unit 110 turns off the first light source (hereinafter referred to as "OFF") and turns on the second light source (hereinafter referred to as "ON”) at the time of distance measurement in the far distance range and the middle distance range.
  • OFF first light source
  • ON second light source
  • control the first light source and the second light source to be Since it is not necessary to consider the target T in the visual field range in the short distance range when performing distance measurement on the target T in the long distance range and the middle distance range, the portion outside the broken line is illuminated There is no need to Therefore, in the present embodiment, power consumption of the light source 11 can be reduced by turning off the first light source when performing distance measurement in the long distance range and the middle distance range.
  • the order of measurement of each range is not mentioned in the above embodiment, it may be appropriately set according to the purpose of distance measurement in the distance measurement system 1 or the like.
  • the control unit 110 can measure by the distance measurement unit 120 in the order of the long distance range, the middle distance range, and the short distance range.
  • the light source 11 may be controlled.
  • the control unit 110 may control the light source 11 so that the distance measurement unit 120 can perform measurement in order of the far distance range, the middle distance range, the far distance range, and the short distance range.
  • the imaging device 10 front, front, side, rear, rear of the vehicle
  • the setting of the measurement order of each range may be set in advance, for example, at the time of factory shipment, or may be changed as appropriate.
  • the short range is set to 10 m
  • the middle range is set to 30 m
  • the long range is set to 10 m
  • the present disclosure is not limited to this. Also good.
  • the near range may be set to 20 m
  • the middle range to 20 m
  • the far range to 10 m.
  • predetermined distance is set to three division ranges in the above embodiment, the present disclosure is not limited to this, and at least two or more division ranges may be used.
  • all or part of the distance measurement control device 100, the control unit 110, and the distance measurement unit 120 can be realized as software, hardware, or software in cooperation with hardware. Further, all or part of the distance measurement control device 100, the control unit 110, and the distance measurement unit 120 can be realized as a physical circuit such as a dedicated integrated circuit (IC) or a large-scale integration (LSI). .
  • IC dedicated integrated circuit
  • LSI large-scale integration
  • any of the above-described embodiments is merely an example of embodying the present disclosure, and the technical scope of the present disclosure should not be interpreted in a limited manner by these. That is, the present disclosure can be implemented in various forms without departing from the scope or main features of the present disclosure.
  • the ranging control device of the present disclosure is a ranging control device and a ranging system capable of accurately measuring the distance to a target located within the imaging range of the imaging device while reducing heat generation in the imaging device. It is useful.

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Abstract

測距制御装置は、不可視光を出射する光源と、物標で反射された不可視光である反射光を受光する受光部と、を有する撮像装置に用いられる。測距制御装置は、制御部と、計測部と、を有する。制御部は、撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、撮像装置から物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように撮像装置を制御する。計測部は、反射光に基づいて、撮像装置から物標までの距離を計測する。

Description

測距制御装置および測距システム
 本開示は、物標までの距離を計測する測距制御装置および測距システムに関する。
 従来、物標までの距離を計測するための装置として、TOF(Time Of Flight)方式の撮像装置が知られている。このような撮像装置は、不可視光を出射する光源と、物標で反射した不可視光である反射光を受光する受光部とを有する。
 そして、光源から出射された不可視光と、受光部で受光された反射光の位相差等に基づいて撮像装置と物標までの距離が計測される。当該撮像装置では、物標までの距離が遠くなると、受光部で受光する反射光の強度が小さくなる。反射光の強度が小さいと、受光部の出力のSNR(Signal-to-Noise Ratio)が小さくなるので、計測される距離のバラツキが大きくなり、ひいては距離の計測を正確に行うことが困難になる場合がある。
 例えば、特許文献1には、比較的遠くに物標が位置する場合、光源の点滅周期を大きくする構成が開示されている。これにより、点滅周期が延びた分だけ、その間に受光部に蓄積される反射光の蓄積量を多くできるので、比較的遠くに物標が位置する場合であっても、物標までの距離の計測を正確に行うことが可能となる。
特開平9-229675号公報
 本開示は、撮像装置における発熱を低減しつつ、撮像装置の撮像範囲内に位置する物標までの距離を正確に計測することが可能な測距制御装置および測距システムを提供する。
 本開示の一態様に係る測距制御装置は、不可視光を出射する光源と、物標で反射された不可視光である反射光を受光する受光部と、を有する撮像装置に用いられる。測距制御装置は、制御部と、計測部と、を有する。制御部は、撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、撮像装置から物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように撮像装置を制御する。計測部は、反射光に基づいて、撮像装置から物標までの距離を計測する。
 本開示の別の一態様に係る測距システムは、上記の測距制御装置と、撮像装置と、を有する。撮像装置は、不可視光を出射する光源と、物標で反射された不可視光である反射光を受光する受光部と、を有する。
 本開示によれば、撮像装置における発熱を低減しつつ、撮像装置の撮像範囲内に位置する物標までの距離を正確に計測することができる。
図1は、本実施の形態に係る測距システムを示すブロック図である。 図2は、光飛行時間測距法の概要を示す図である。 図3は、出射光と反射光を示す模式図である。 図4は、測距制御装置における各レンジを示す図である。 図5Aは、近距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。 図5Bは、中距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。 図5Cは、遠距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。 図6は、計測距離に対する測距バラツキを示す図である。 図7は、計測距離に対する測距バラツキを示す図である。 図8は、測距制御装置における上下方向の視野範囲を示す図である。 図9は、測距制御装置における左右方向の視野範囲を示す図である。
 本開示の実施の形態の説明に先立ち、従来の技術における問題点を簡単に説明する。特許文献1に記載の構成では、光源の点滅周期を大きくする一方で点滅一回当たりの点灯時間を長くするので、撮像装置における発熱が大きくなるという問題が生じる。また、比較的近い位置にも物標が存在すると、受光部のダイナミックレンジによっては、光源の点滅周期を大きくすること、または、点滅一回当たりの点灯時間を長くすることにより、受光部に対する反射光の強度が大きくなり過ぎる場合がある。反射光の強度が大きくなり過ぎると、受光部の出力が飽和してしまい、距離計測における距離情報が欠落してしまうおそれがあった。
 以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る測距システム1を示すブロック図である。
 図1に示すように、測距システム1は、車両に搭載され、当該車両の周辺に位置する物標Tまでの距離を計測する。測距システム1は、撮像装置10と、測距制御装置100とを有する。以下、測距システム1は、車両の後方に位置する物標Tを対象として説明をするが、車両の後方以外、つまり、前方、前側方、側方又は後側方に位置する物標Tを対象としても良い。なお、測距システム1の車両設置位置は物標Tの位置に対応した位置とすることが好ましい。例えば、後方、前方、前側方、側方又は後側方に位置する物標Tを対象とする場合は、測距システム1は、それぞれ、後方、前方、前側方、側方、又は後側方に対応する位置に設置されることが好ましい。
 撮像装置10は、例えば、車両の背面上で、路面から離れた位置等に取り付けられ、光源11と、受光部12とを有する。
 光源11は、撮像装置10の撮像範囲に向けてパルス状の赤外光(本開示の不可視光の一例であり、以下、「出射光」という)を出射する。光源11の出射光のパルスの条件(例えば、パルス幅、振幅、パルス間隔、パルス数等)は、測距制御装置100により制御される。
 受光部12は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサであり、物標Tで反射された出射光である反射光を受光し、赤外画像データ(以下、「IR画像データ」という)を生成する。受光部12の受光条件(例えば、露光時間、露光タイミング、露光回数等)は、測距制御装置100により制御される。
 測距制御装置100は、例えばECU(Electronic Control Unit)であって、撮像装置10から車両の後方に位置する物標Tまでの距離を計測するために、制御基板上に実装された入力端子、出力端子、プロセッサ、プログラムメモリおよびメインメモリを含む。
 プロセッサは、プログラムメモリに格納されたプログラムを、メインメモリを用いて実行して、入力端子を介して受け取った各種信号を処理するとともに、出力端子を介して光源11および受光部12に各種制御信号を送信する。
 測距制御装置100は、プロセッサがプログラムを実行することで、制御部110および距離計測部120として機能する。
 制御部110は、光源11の出射光のパルスの条件や受光部12の受光条件を制御すべく、光源11および受光部12に制御信号を出力する。これにより、光源11が出射光を撮像範囲に向けて出射するとともに、受光部12が反射光に基づくIR画像データを生成する。
 距離計測部120は、光飛行時間測距法(以下、TOF方式という)により、受光部12が生成したIR画像データに基づいて、物標Tまでの距離を計測する。
 ここで、TOF方式による測距について説明する。TOF方式による物標Tまでの測距は、光源11、受光部12により実現される。
 距離計測部120は、光源11の発光タイミングと、受光部12における反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて、TOF方式により、図2に示す物標Tまでの距離Zを導出する。
 以下、より具体的な測距の一例について説明する。光源11の出射光は、図3に示すように、単位周期において、第一パルスPaと、第二パルスPbとを少なくとも一組含む。これらのパルス間隔(即ち、第一パルスPaの立下りエッジから第二パルスPbの立ち上がりエッジの時間)はGaである。また、これらのパルス振幅は互いに等しくSaとし、これらのパルス幅は互いに等しくTpとする。
 受光部12は、第一パルスPaおよび第二パルスPbの出射タイミングに基づくタイミングで露光するように制御部110により制御される。具体例を挙げると、受光部12は、図3に例示するように、物標Tで反射された反射光に対し、第一露光、第二露光および第三露光を行う。
 具体的には、第一露光は、第一パルスPaの立ち上りと同時に始まり、光源11の出射光との関係で予め設定される露光時間Tx後に終了する。このような第一露光は、第一パルスPaに対する反射光を受光することを目的としている。
 第一露光による受光部12の出力OAは、斜格子状のハッチングを付した反射光成分S0と、ドットのハッチングを付した背景成分BGと、を含む。反射光成分S0の振幅は、第一パルスPaの振幅よりも小さい。
 ここで、第一パルスPaおよびその反射光成分S0の各立ち上がりエッジの時間差をΔtとする。Δtは、撮像装置10から物標Tまでの距離Zの空間を、不可視光が往復するのに要する時間である。
 第二露光は、第二パルスPbに対する反射光の受光を目的に、第二パルスPbの立ち下りエッジと同時に始まり、露光時間Txの間だけ実施される。
 第二露光による受光部12の出力OBは、全ての反射光成分ではなく部分的な成分S1(斜格子状のハッチング部分を参照)と、背景成分BG(ドットのハッチング部分を参照)とを含む。なお、部分的な成分S1は、次の式(1)で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 第三露光は、反射光成分と無関係な不可視光成分(背景成分)だけを得るために、第一パルスPaおよび第二パルスPbの反射光成分を含まないタイミングで始まり、露光時間Txの間だけ実施される。
 第三露光による受光部12の出力(出力信号、出力レベル)OCは、背景成分BG(ドットのハッチング部分を参照)だけを含む。
 上記のような出射光と反射光との関係から、撮像装置10から物標Tまでの距離Zは、下式(2)~(4)から導出出来る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ここでCは光速である。
 ところで、上記方法で距離Zを導出する場合、第一パルスPaおよび第二パルスPbのそれぞれに対する反射光の強度が小さいと、受光部12の出力OA,OBのSNRが小さくなり、導出した距離Zの精度が低下する可能性がある。このような現象は物標Tが比較的遠い位置に位置するような場合に起こり得る。
 例えば、特許文献1に記載の構成のように、比較的遠くに物標Tが位置する場合、光源11の点滅周期を大きくすることが考えられる。このようにすることで、点滅周期が延びた分だけ、その間に受光部12に蓄積される反射光の蓄積量を多くできるので、比較的遠くに物標Tが位置する場合であっても、物標Tまでの距離の計測を正確に行うことが可能となる。
 しかしながら、光源11の点滅周期を大きくする一方で点滅一回当たりの点灯時間を長くするので、撮像装置10におけるフレームレートが低下するとともに、撮像装置10における発熱が大きくなるという問題が生じる。また、比較的近い位置にも物標Tが存在すると、撮像装置10におけるダイナミックレンジによっては、光源11の点滅周期を大きくすること、または、点滅一回当たりの点灯時間を長くすることにより、反射光の強度が大きくなり過ぎる場合がある。反射光の強度が大きくなり過ぎてしまうと、受光部12の出力OA,OBが飽和してしまうので、距離計測における距離情報が欠落してしまうおそれがあった。
 そこで、本実施の形態では、制御部110は、撮像装置10から所定距離(例えば、50m)までのレンジを分割して、3つの分割レンジとする。3つの分割レンジは、図4に示すように、第3レンジの一例としての近距離レンジ、第1レンジの一例としての中距離レンジ、及び、第2レンジの一例としての遠距離レンジである。
 なお、図4では、測距システム1が搭載された車両Vの後方における距離計測を行う構成を例示している。また、図4における位置P0、つまり、車両Vの後端部に撮像装置10(図示せず)が設けられている。
 近距離レンジは、中距離レンジ及び遠距離レンジよりも撮像装置10に近いレンジであり、例えば、撮像装置10の位置P0と、距離D1(例えば、10m)だけ離れた位置P1と、の間の範囲である。中距離レンジは、位置P1と、距離D2だけ離れた位置P2と、の間の範囲である。距離D2は、本実施の形態では、距離D1の3倍となる距離(例えば、30m)である。
 遠距離レンジは、近距離レンジおよび中距離レンジよりも撮像装置10から遠くに位置するレンジであり、位置P2と、距離D1だけ離れた位置P3と、の間の範囲である。つまり、遠距離レンジは、近距離レンジと同じ広さである。
 制御部110は、分割レンジに応じた、最適な距離の計測ができるように撮像装置10における撮像条件を分割レンジ毎に異ならせる制御を行う。図5Aは、近距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。図5Bは、中距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。図5Cは、遠距離レンジにおける出射光と反射光を示す図である。
 なお、図5A、図5B及び図5Cでは、出射光は、光源11から出射された光であり、反射光は、出射光が物標Tで反射されて受光部12に戻ってきた光である。そのため、反射光は、出射光に対して時間的に遅れている。また、図5A、図5B及び図5Cでは、各レンジにおける1フレーム内での出射光および反射光を示している。
 撮像装置10における撮像条件としては、例えば、出射光のパルス数が挙げられる。遠距離レンジになると、反射光の強度が小さくなるので、例えば図3における反射光成分S0および部分的な成分S1の減衰量が大きくなる。
 しかし、出射光のパルス数を増やすと、例えば、図3における単位周期内におけるパルス数が増大する。その結果、第一露光、第二露光及び第三露光で1回の露光制御とし、単位周期内において当該露光制御が複数回行われることとなる。そして、各露光制御における、反射光成分S0や部分的な成分S1を、露光制御毎にそれぞれ加算することにより、反射光の強度が小さくなることが抑制される。
 そこで、図5Bおよび図5Cに示すように、制御部110は、分割レンジのうち、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数を、遠距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数よりも少なくするように光源11を制御する。例えば、中距離レンジにおけるパルス数は、100個であり、遠距離レンジにおけるパルス数は200個である。
 このようにすることで、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数が、遠距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数よりも少なくなる。すなわち、遠距離レンジにおける距離計測において、パルス数が中距離レンジよりも多くなるので、遠距離レンジの距離計測における反射光の強度が小さくなることを抑制することができ、ひいてはSNRが低下することを抑制することができる。従って、遠距離レンジに物標Tが位置する場合において、距離バラツキが大きくなることを抑制することができる。
 また、中距離レンジにおいて、遠距離レンジよりもパルス数を少なくするようにしているので、全体におけるパルス数を少なくすることができる。そのため、遠距離レンジに合わせて全てのレンジにおいてパルス数を増大させる構成と比較して、撮像装置10における発熱量を低減することができる。
 また、パルス数を多くすると、近距離レンジにおいて、反射光の強度が大きくなり過ぎてしまうので、受光部12の出力OA,OBが飽和してしまい、ひいては距離計測における距離情報が欠落してしまうおそれがある。
 そこで、図5Aおよび図5Bに示すように、制御部110は、分割レンジのうち、近距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数を、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス数よりも少なくするように光源11を制御する。例えば、近距離レンジにおけるパルス数は10個である。
 これにより、近距離レンジにおいては、パルス数を他のレンジと比べて少なくするため、受光部12における反射光の強度が大きくなり過ぎることを抑制することができる。その結果、受光部12の出力OA,OBが飽和することを抑制し、ひいては距離計測における距離情報が欠落してしまうことを抑制することができる。
 また、撮像装置10における撮像条件としては、出射光のパルス幅が挙げられる。一般に、測距バラツキσを示す式としては以下の式(5)が知られている。図6は、計測距離に対する測距バラツキσを示す図である。図6における曲線L1,L2は、パルス幅を異ならせた場合における測距バラツキσを示しており、曲線L2のパルス幅は、曲線L1のパルス幅の半分としたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 この式(5)や図6に示す結果からすれば、パルス幅を大きくすると測距バラツキσが大きくなることが確認できる。そこで、制御部110は、遠距離レンジ及び近距離レンジの距離計測時における出射光のパルス幅を、中距離レンジの距離計測時における出射光のパルス幅よりも小さくするように光源11を制御する。
 このようにすることで、距離計測における計測精度の落ちる遠距離レンジにおける測距バラツキσを小さくすることができる。
 また、パルス幅に応じてレンジの広さが設定される。つまり、計測精度が低下しやすい遠距離レンジを、比較的小さいパルス幅に対応した広さに設定することにより、より正確な距離計測を行うことが可能となる。
 本実施の形態では、図4に示すように、近距離レンジおよび遠距離レンジが距離D1に設定され、中距離レンジが距離D1の約3倍である距離D2に設定される。そのため、図5A、図5Bおよび図5Cに示すように、パルス幅は、近距離レンジおよび遠距離レンジにおいてT0とした場合、中距離レンジにおいては3T0に設定される。
 距離計測部120は、分割レンジ毎に出射光及び反射光に基づいて、光源11から物標Tまでの距離を計測する。具体的には、距離計測部120は、分割レンジ毎に部分的な成分S1の計測のタイミングを変更する。
 近距離レンジの場合、位置P0から位置P1までの範囲であり、光源11から不可視光が出射されてから反射光が戻ってくるまでに、計測対象外のレンジがない。そのため、近距離レンジにおいては、図3における部分的な成分S1の計測のタイミングを、第二パルスPbの立ち下がりのタイミングに設定して距離計測を行う。
 中距離レンジの場合、近距離レンジの部分については、計測対象から外れるので、出射光及び反射光が近距離レンジの部分を通過する時間を考慮した計測をする必要がある。具体的には、中距離レンジの場合、図3における部分的な成分S1の計測のタイミングを、近距離レンジにおけるパルス幅、つまり、T0に相当する時間だけずらしたタイミングに設定して距離計測を行う。
 遠距離レンジの場合、近距離レンジ及び中距離レンジの部分については計測対象から外れるので、出射光及び反射光が近距離レンジ及び中距離レンジの部分を通過する時間を考慮した計測をする必要がある。具体的には、遠距離レンジの場合、図3における部分的な成分S1の計測のタイミングを、近距離レンジにおけるパルス幅及び中距離レンジにおけるパルス幅、つまり、T0+3T0=4T0に相当する時間だけずらしたタイミングに設定して距離計測を行う。
 このようにすることで、中距離レンジ及び遠距離レンジにおいて、計測対象から外れたレンジを考慮した距離計測を行うことができるので、各レンジ内に位置する物標Tの計測精度を向上させることができる。
 以上のような本実施の形態によれば、撮像装置10における発熱を低減しつつ、撮像装置10の撮像範囲内に位置する物標Tまでの距離を正確に計測することができる。
 また、近距離レンジにおけるパルス数を他のレンジと比較して少なくすることにより、全体として処理時間を少なくすることができる。
 この理由を以下に述べる。例えば、測距対象とするレンジに対応する距離である所定距離を50mとし、近距離レンジを10m、中距離レンジを30m、遠距離レンジを10mに設定した場合について考える。所定距離全体を一律に距離計測する場合、所定距離が近距離レンジ及び遠距離レンジの5倍の広さになることを考慮すると、パルス幅は、近距離レンジ及び遠距離レンジのパルス幅T0の5倍である5T0に設定される。
 また、所定距離全体を一律に距離計測する場合のパルス数を、本実施の形態における中距離レンジに合わせた数である100個に設定すると、所定距離全体を一律に距離計測する場合における受光部12で受光に要する受光時間は、5T0×100=500T0となる。
 それに対し、本実施の形態では、近距離レンジのパルス幅がT0、パルス数が10個、中距離レンジのパルス幅が3T0、パルス数が100個、遠距離レンジのパルス幅がT0、パルス数が200個である。全体の受光時間は、T0×10+3T0×100+T0×200=510T0となる。
 このことから、本実施の形態では、所定距離全体を一律に距離計測する場合と比較して、受光時間が10T0多いだけとなり、全体の受光時間との差を少なくすることが可能となる。つまり、近距離レンジにおけるパルス数を他のレンジと比較して少なくすることにより、全体として受光時間を少なくすることができる。
 また、各レンジにおいてパルス数やパルス幅を一律に設定した場合、具体的には、パルス幅が3T0、パルス数を100個に設定すると、3つのレンジで3T0×100×3=900T0となり、処理時間が増大し、ひいてはフレームレートの低下が想定される。
 しかし、本実施の形態では、全体として処理時間を少なくすることができるので、全体としてフレームレートが低下することを抑制することができる。
 なお、上記実施の形態では、撮像装置10における撮像条件として出射光のパルス数やパルス幅を例示したが、本開示はこれに限定されず、反射光成分S0としても良い。図7は、計測距離に対する測距バラツキを示す図である。図7における曲線L3,L4,L5は、反射光成分S0を異ならせた場合における測距バラツキを示している。また、反射光成分S0は、曲線L3,L4,L5の順に大きくなっている。
 上記の式(5)及び図7に示す結果からすれば、反射光成分S0を大きくすると、測距バラツキが小さくなることが確認できる。このため、遠距離レンジ等においては、中距離レンジよりも反射光成分S0を大きくするようにすることで、遠距離レンジにおける計測精度を向上させることができる。反射光成分S0は、例えば、露光回数を増やす、受光部12におけるレンズのF値を小さくする、出射光の強度を強くすることにより、大きくすることが可能となる。
 また、上記実施の形態では、出射光のパルス数を調整していたが、本開示はこれに限定されず、例えば、出射光の出力を調整するようにしても良い。この場合、例えば、パルス数を大きくする際には、出射光の出力を上げ、パルス数を小さくする際には、出射光の出力を下げるように制御すれば良い。
 また、上記実施の形態では、光源11を1つ有する構成であったが、本開示はこれに限定されず、光源として、第1光源と第2光源とを有する構成であっても良い。また、この場合において、第1光源及び第2光源は、視野角が互いに異なるように設定されていても良い。
 図8及び図9に示す例では、第2光源における視野角が第1光源における視野角よりも小さくなるように設定される。図8及び図9における点Oは、撮像装置10の位置を示している。
 具体的には、図8に示す例では、実線A1と実線A2との間の範囲が第1光源における上下方向の視野範囲(視野角が約40°)であり、破線B1と破線B2との間の範囲が第2光源における上下方向の視野範囲(視野角が約10°)である。図9に示す例では、実線で囲まれた範囲が第1光源における左右方向の視野範囲(視野角が180°)であり、破線で囲まれた範囲が第2光源における左右方向の視野範囲(視野角が120°)である。
 このようにすることで、第1光源により、上下方向及び左右方向において、より広範囲に亘って照射することができる。一方、第2光源により、上下方向及び左右方向において、より遠方まで照射することができる。そのため、例えば、第1光源を近距離レンジ用の光源とし、第2光源を中距離レンジ及び遠距離レンジ用の光源とすることが可能となる。
 また、制御部110は、遠距離レンジ及び中距離レンジの距離計測時に第1光源をオフ(以下、「OFF」とする。)にするとともに第2光源をオン(以下、「ON」とする。)にするように第1光源及び第2光源を制御する。遠距離レンジ及び中距離レンジの範囲内の物標Tにおける距離計測を行う際において、近距離レンジにおける視野範囲の物標Tのことを考慮しなくて良いため、破線よりも外側の部分を照射する必要がない。そのため、本実施の形態では、遠距離レンジ及び中距離レンジの距離計測を行うときに、第1光源をOFFにすることで、光源11の消費電力を削減することができる。
 また、上記実施の形態では、各レンジの計測順について言及されていないが、測距システム1における距離計測の目的等に応じて適宜設定しても良い。例えば、比較的遠くに位置する物標Tまでの距離の計測を迅速に行いたい場合、制御部110は、遠距離レンジ、中距離レンジ、近距離レンジの順に距離計測部120により計測できるように光源11を制御するようにしても良い。
 また、遠距離レンジにおける計測精度を上げたいような場合、遠距離レンジの計測頻度を多くするようにしても良い。例えば、制御部110は、遠距離レンジ、中距離レンジ、遠距離レンジ、近距離レンジの順に距離計測部120により計測できるように光源11を制御しても良い。
 また、撮像装置10の向き(車両の前方、前側方、側方、後側方、後方)に応じて、遠距離レンジ、中距離レンジ、近距離レンジの計測頻度や計測順の組み合わせを制御可能にしても良い。また、各レンジの計測順等の設定は、工場出荷時等、予め設定されていても良いし、適宜変更できるようにしても良い。
 また、上記実施の形態では、近距離レンジを10m、中距離レンジを30m、遠距離レンジを10mに設定していたが、本開示はこれに限定されず、各レンジの距離を適宜変更しても良い。例えば、近距離レンジを20m、中距離レンジを20m、遠距離レンジを10mのように設定しても良い。
 また、上記実施の形態では、所定距離を3つの分割レンジとしていたが、本開示はこれに限定されず、少なくとも2つ以上の分割レンジであれば良い。
 また、上記実施の形態の測距制御装置100、制御部110、距離計測部120の全部または一部は、ソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアとして実現することもできる。また、測距制御装置100、制御部110、距離計測部120の全部または一部は、専用のIC(integrated circuit)、LSI(large-scale integration)などの物理的な回路として実現することもできる。
 その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
 本開示の測距制御装置は、撮像装置における発熱を低減しつつ、撮像装置の撮像範囲内に位置する物標までの距離を正確に計測することが可能な測距制御装置及び測距システムとして有用である。
 1 測距システム
 10 撮像装置
 11 光源
 12 受光部
 100 測距制御装置
 110 制御部
 120 距離計測部
 BG 背景成分
 OA、OB、OC 出力
 Pa 第一パルス
 Pb 第二パルス
 S0 反射光成分
 S1 部分的な成分
 T 物標
 V 車両

Claims (8)

  1.  不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部と、を有する撮像装置に用いられる測距制御装置であって、
     前記撮像装置から所定距離のレンジが少なくとも2つに分割された分割レンジ毎に、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測するための撮像条件が異なるように前記撮像装置を制御する制御部と、
     前記反射光に基づいて、前記撮像装置から前記物標までの距離を計測する距離計測部と、
     を備える測距制御装置。
  2.  前記撮像条件は、前記不可視光のパルス数の条件を含み、
     前記制御部は、前記分割レンジのうち、第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数が、前記第1レンジよりも前記光源から遠い第2レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数よりも少なくなるように前記光源を制御する、
     請求項1に記載の測距制御装置。
  3.  前記撮像条件は、前記不可視光のパルス幅の条件を含み、
     前記制御部は、
     前記第2レンジが前記第1レンジよりも狭い場合、
     前記第2レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅が、前記第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅よりも小さくなるように前記光源を制御する、
     請求項2に記載の測距制御装置。
  4.  前記制御部は、
     前記分割レンジのうち、前記第1レンジよりも前記光源に近い第3レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数が、前記第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数よりも少なくなるように前記光源を制御する、
     請求項2に記載の測距制御装置。
  5.  前記撮像条件は、前記不可視光のパルス幅の条件を含み、
     前記制御部は、
     前記第3レンジが前記第1レンジよりも狭い場合、
     前記第3レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅が、前記第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス幅よりも小さくなるように前記光源を制御する、
     請求項4に記載の測距制御装置。
  6.  前記光源は、第1光源および第2光源を有し、
     前記制御部は、前記第2光源から出射される前記不可視光の視野角が、前記第1光源から出射される前記不可視光の視野角よりも小さくなるように前記第1光源および前記第2光源を制御する、
     請求項1に記載の測距制御装置。
  7.  前記撮像条件は、前記不可視光のパルス数の条件を含み、
     前記制御部は、
     前記分割レンジのうち、第1レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数が、前記第1レンジよりも前記光源から遠い第2レンジの距離計測時における前記不可視光のパルス数よりも少なくなるように前記光源を制御し、
     前記第2レンジの距離計測時に前記第1光源をオフにするとともに前記第2光源をオンにするように前記第1光源および前記第2光源を制御する、
     請求項6に記載の測距制御装置。
  8.  請求項1~7の何れか1項に記載の測距制御装置と、
     不可視光を出射する光源と、物標で反射された前記不可視光である反射光を受光する受光部と、を有する撮像装置と、
     を備える測距システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US20220350024A1 (en) * 2019-07-04 2022-11-03 Brookman Technology, Inc. Distance image capturing device and distance image capturing method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0882679A (ja) * 1994-09-13 1996-03-26 Nissan Motor Co Ltd 車両用レーダ装置
JP2008046047A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Fujifilm Corp 距離画像作成方法及び距離画像センサ、及び撮影装置
WO2014207983A1 (ja) * 2013-06-27 2014-12-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 距離測定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0882679A (ja) * 1994-09-13 1996-03-26 Nissan Motor Co Ltd 車両用レーダ装置
JP2008046047A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Fujifilm Corp 距離画像作成方法及び距離画像センサ、及び撮影装置
WO2014207983A1 (ja) * 2013-06-27 2014-12-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 距離測定装置

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