WO2022004317A1 - 測定装置 - Google Patents

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WO2022004317A1
WO2022004317A1 PCT/JP2021/021985 JP2021021985W WO2022004317A1 WO 2022004317 A1 WO2022004317 A1 WO 2022004317A1 JP 2021021985 W JP2021021985 W JP 2021021985W WO 2022004317 A1 WO2022004317 A1 WO 2022004317A1
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WO
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point
unit
distance
coordinates
space
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Application number
PCT/JP2021/021985
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩希 岡田
Original Assignee
京セラ株式会社
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Publication date
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Priority to EP21832169.3A priority patent/EP4177564A4/en
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Definitions

  • This disclosure relates to a measuring device.
  • the measuring device identifies a first point (P1) and a second point (P2), which are two points for measuring the size of the measurement target in the space where the measurement target exists. ..
  • the measuring device relates the first space coordinates and the second space coordinates indicating the positions of the first point and the second point in the space to the distances from the reference position to each of the first point and the second point. Calculated based on the distance information (d1, d2).
  • the measuring device calculates the distance between the first point and the second point based on the first space coordinates and the second space coordinates.
  • a length measurement error may occur due to variations in the focal distance measurement information of the interchangeable lens. Further, when the subject is tilted with respect to the optical axis of the lens, the position on the sensor that detects the reflected light from the subject changes due to the change in the distance between the camera and the subject. As a result, length measurement error may occur. Reduction of length measurement error is required.
  • the electromagnetic wave detection device 10 includes an irradiation system 111, a light receiving system 110, and a control unit 14.
  • the electromagnetic wave detection device 10 functions as a distance measuring device.
  • the electromagnetic wave detection device 10 is described as including one irradiation system 111 and one light receiving system 110.
  • the number of each of the irradiation system 111 and the light receiving system 110 is not limited to one, and may be two or more.
  • each irradiation system 111 and each light receiving system 110 are associated with each other.
  • the irradiation system 111 includes an irradiation unit 12 and a deflection unit 13.
  • the light receiving system 110 includes an incident unit 15, a separation unit 16, a first detection unit 20, a second detection unit 17, a switching unit 18, and a first rear-stage optical system 19.
  • the control unit 14 includes an image information acquisition unit 141, a reflection intensity information acquisition unit 142, an irradiation control unit 143, a light reception control unit 144, a calculation unit 145, and a corresponding information calculation unit 146. A detailed description of each functional block of the electromagnetic wave detection device 10 will be described later.
  • the broken line connecting each functional block indicates the flow of control signals or information to be communicated.
  • the communication indicated by the broken line may be wired communication or wireless communication.
  • the solid arrow indicates a beam-shaped electromagnetic wave.
  • the target ob is the subject of the electromagnetic wave detection device 10.
  • the subject may include an object such as a road, a median strip, a sidewalk, a roadside tree, a vehicle, or the like, or may include a person. Further, the target ob is not limited to one.
  • the electromagnetic wave detection device 10 is configured to be able to identify the subject by acquiring an image including the subject and detecting the reflected wave reflected by the subject.
  • the electromagnetic wave detection device 10 functions as a distance measuring device by including a calculation unit 145 for measuring the distance to the target ob.
  • the irradiation system 111 irradiates the space where the target ob exists with an electromagnetic wave.
  • the irradiation system 111 irradiates the electromagnetic wave irradiated by the irradiation unit 12 toward the space where the target ob exists via the deflection unit 13.
  • the irradiation system 111 may have a configuration in which the irradiation unit 12 directly irradiates the target ob with an electromagnetic wave.
  • the irradiation unit 12 irradiates at least one of infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, and radio waves. In the present embodiment, the irradiation unit 12 irradiates infrared rays. Further, in the present embodiment, the irradiation unit 12 irradiates a beam-shaped electromagnetic wave having a narrow width, for example, a spreading angle of 0.5 °. Further, the irradiation unit 12 irradiates the electromagnetic wave in a pulse shape.
  • the irradiation unit 12 may include, for example, an LED (Light Emitting Diode) as an electromagnetic wave irradiation element.
  • the irradiation unit 12 may be configured to include, for example, an LD (Laser Diode) as an electromagnetic wave irradiation element.
  • the irradiation unit 12 switches between irradiation and stopping of electromagnetic waves based on the control of the control unit 14.
  • the irradiation unit 12 may form an LED array or an LD array in which a plurality of electromagnetic wave irradiation elements are arranged in an array, and may simultaneously irradiate a plurality of beams.
  • the deflection unit 13 outputs the electromagnetic wave irradiated by the irradiation unit 12 in a plurality of different directions, and changes the irradiation position of the electromagnetic wave irradiated to the space where the target ob exists.
  • the output in a plurality of different directions may be performed by reflecting the electromagnetic wave from the irradiation unit 12 while changing the direction of the deflection unit 13.
  • the deflection unit 13 scans the target ob in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction with the electromagnetic wave irradiated by the irradiation unit 12.
  • the deflection unit 13 may reflect all of the plurality of beams output from the LD array and output them in the same direction. That is, the irradiation system 111 may have one deflection unit 13 with respect to the irradiation unit 12 having one or a plurality of electromagnetic wave irradiation elements.
  • the deflection unit 13 is configured so that at least a part of the irradiation region, which is a space for outputting electromagnetic waves, is included in the detection range of electromagnetic waves in the light receiving system 110. Therefore, at least a part of the electromagnetic wave radiated to the space where the target ob exists through the deflection unit 13 can be reflected by at least a part of the target ob and detected in the light receiving system 110.
  • the electromagnetic wave reflected by the irradiation wave at at least a part of the target ob is referred to as a reflected wave.
  • the irradiation wave is an electromagnetic wave emitted from the irradiation system 111 toward a plurality of directions in the space where the target ob exists.
  • the deflection unit 13 may include, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, a polygon mirror, a galvano mirror, or the like. In the present embodiment, the deflection unit 13 includes a MEMS mirror.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the deflection unit 13 changes the direction of reflecting electromagnetic waves based on the control of the control unit 14. Further, the deflection unit 13 may have an angle sensor such as an encoder. The deflection unit 13 may output the angle detected by the angle sensor to the control unit 14 as direction information for reflecting electromagnetic waves. In such a configuration, the control unit 14 can calculate the irradiation position of the electromagnetic wave based on the direction information acquired from the deflection unit 13. Further, the control unit 14 can also calculate the irradiation position based on the drive signal input to change the direction in which the electromagnetic wave is reflected by the deflection unit 13.
  • the "electromagnetic wave including the reflected wave” means an electromagnetic wave including the reflected wave at the target ob and incident on the light receiving system 110. That is, in order to distinguish it from the irradiation wave, the electromagnetic wave incident on the light receiving system 110 may be referred to as an "electromagnetic wave including a reflected wave".
  • the electromagnetic wave including the reflected wave may include not only the reflected wave in which the electromagnetic wave radiated from the irradiation system 111 is reflected by the target ob, but also external light such as sunlight or light reflected by the external light in the target ob.
  • the incident portion 15 is an optical system having at least one optical member, and forms an image of an object ob as a subject.
  • the optical member includes at least one such as a lens, a mirror, a diaphragm and an optical filter.
  • the separation unit 16 is provided between the incident unit 15 and the primary image formation position, which is the image formation position by the incident unit 15, of the image of the target ob separated from the incident unit 15 at a predetermined position.
  • the separation unit 16 separates the electromagnetic wave including the reflected wave according to the wavelength, and separates the electromagnetic wave so as to travel in the first direction D1 or the second direction D2.
  • the separation unit 16 may separate the electromagnetic wave including the reflected wave into the reflected wave and the electromagnetic wave excluding the reflected wave.
  • the electromagnetic wave excluding the reflected wave may include light such as visible light.
  • the separation unit 16 reflects a part of the electromagnetic wave including the reflected wave in the first direction D1 and transmits another part in the second direction D2.
  • the separation unit 16 reflects the visible light reflected by the target ob from the incident electromagnetic waves such as sunlight in the first direction D1. Further, the separation unit 16 transmits the infrared rays emitted by the irradiation unit 12 among the incident electromagnetic waves reflected by the target ob in the second direction D2.
  • the separation unit 16 may transmit a part of the incident electromagnetic wave in the first direction D1 and reflect another part of the electromagnetic wave in the second direction D2.
  • the separation unit 16 may refract a part of the incident electromagnetic wave in the first direction D1 and another part of the electromagnetic wave in the second direction D2.
  • the separation unit 16 may include, for example, a half mirror, a beam splitter, a dichroic mirror, a cold mirror, a hot mirror, a metasurface, a deflection element, a prism, and the like.
  • the second detection unit 17 is provided on the path of the electromagnetic wave traveling from the separation unit 16 in the first direction D1.
  • the second detection unit 17 is provided at the image formation position or the vicinity of the image formation position of the target ob in the first direction D1.
  • the second detection unit 17 detects the electromagnetic wave traveling in the first direction D1 from the separation unit 16.
  • the second detection unit 17 separates the electromagnetic wave traveling in the first direction D1 from the separation unit 16 so that the first traveling axis is parallel to the first detection axis of the second detection unit 17. It may be arranged with respect to the part 16.
  • the first traveling axis corresponds to the central axis of the electromagnetic wave traveling while radially spreading from the separation portion 16 toward the first direction D1.
  • the first traveling axis is represented as an axis in which the optical axis of the incident portion 15 is extended to the separating portion 16 and bent so as to be parallel to the first direction D1 in the separating portion 16.
  • the first detection axis passes through the center of the detection surface of the second detection unit 17 and is represented as an axis perpendicular to the detection surface.
  • the second detection unit 17 may be arranged so that the distance between the first traveling axis and the first detection axis is equal to or less than the first interval threshold value. Further, the second detection unit 17 may be arranged so that the first traveling axis and the first detection axis coincide with each other. In the present embodiment, the second detection unit 17 is arranged so that the first traveling axis and the first detection axis coincide with each other.
  • the second detection unit 17 is separated so that the first angle formed by the first traveling axis with respect to the detection surface of the second detection unit 17 is equal to or less than the first angle threshold value or a predetermined angle. It may be arranged with respect to the part 16. In the present embodiment, the second detection unit 17 is arranged so that the first angle is 90 °.
  • the second detection unit 17 is a passive sensor.
  • the second detection unit 17 further specifically includes an element array.
  • the second detection unit 17 includes an image pickup element such as an image sensor or an imaging array, captures an image of an electromagnetic wave imaged on the detection surface, and generates image information of a space including the imaged target ob.
  • the second detection unit 17 is configured to capture an image of visible light more specifically.
  • the second detection unit 17 transmits the generated image information as a signal to the control unit 14.
  • the second detection unit 17 may be configured to capture an image other than visible light, such as an image of infrared rays, ultraviolet rays, and radio waves.
  • the switching unit 18 is provided on the path of the electromagnetic wave traveling in the second direction D2 from the separation unit 16.
  • the switching unit 18 is provided at the primary image formation position of the target ob or in the vicinity of the primary image formation position in the second direction D2.
  • the switching unit 18 is provided at the imaging position.
  • the switching unit 18 has a working surface as on which an electromagnetic wave that has passed through the incident unit 15 and the separation unit 16 is incident.
  • the working surface as is composed of a plurality of switching elements se arranged along a two-dimensional shape.
  • the working surface as causes an action on an electromagnetic wave such as reflecting an electromagnetic wave or transmitting an electromagnetic wave in at least one of a first state and a second state described later.
  • the switching unit 18 can switch between the first state in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is advanced in the third direction D3 and the second state in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is advanced in the fourth direction D4 for each switching element se.
  • the first state is the first reflection state in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is reflected in the third direction D3.
  • the second state is the second reflection state in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is reflected in the fourth direction D4.
  • the switching unit 18 further specifically includes a reflecting surface that reflects electromagnetic waves for each switching element se.
  • the switching unit 18 switches between the first reflection state and the second reflection state for each switching element se by arbitrarily changing the direction of each reflection surface for each switching element se.
  • the switching unit 18 includes, for example, a digital micromirror device (DMD: Digital Micro-mirror Device).
  • DMD Digital Micro-mirror Device
  • the DMD can switch the reflective surface to an inclined state of + 12 ° or ⁇ 12 ° with respect to the working surface as for each switching element se. ..
  • the working surface as is parallel to the plate surface of the substrate on which the minute reflective surface in the DMD is placed.
  • the switching unit 18 switches between the first state and the second state for each switching element se based on the control of the control unit 14. For example, as shown in FIG. 2, the switching unit 18 can advance the electromagnetic wave incident on the switching element se1 in the third direction D3 by switching a part of the switching element se1 to the first state. Further, the switching unit 18 can advance the electromagnetic wave incident on the switching element se2 in the fourth direction D4 by switching another part of the switching element se2 to the second state. The switching unit 18 can switch the state of each switching element at the same time. More specifically, the control unit 14 detects the direction in which the electromagnetic wave is irradiated or the position where the electromagnetic wave is irradiated, based on the direction information from the deflection unit 13.
  • the switching element se1 according to the irradiation direction or the irradiation position of the detected electromagnetic wave is set to the first state, and the other switching elements se1 are set to the second state, so that the reflected wave from the target ob is selectively selected. Proceed in the third direction D3. Of the electromagnetic waves that have passed through the separation unit 16, electromagnetic waves other than the reflected waves from the target ob travel in the fourth direction D4, and therefore do not enter the first detection unit 20.
  • the first rear-stage optical system 19 is provided in the third direction D3 from the switching unit 18.
  • the first post-stage optical system 19 includes, for example, at least one of a lens and a mirror.
  • the first post-stage optical system 19 forms an image of the target ob as an electromagnetic wave whose traveling direction is switched by the switching unit 18.
  • the first detection unit 20 detects the reflected wave.
  • the first detection unit 20 is arranged at a position where electromagnetic waves traveling through the first rear-stage optical system 19 after traveling in the third direction D3 by the switching unit 18 can be detected.
  • the first detection unit 20 detects an electromagnetic wave that has passed through the first rear-stage optical system 19, that is, an electromagnetic wave that has traveled in the third direction D3, and outputs a detection signal.
  • the first detection unit 20, together with the switching unit 18, travels from the separation unit 16 to the second direction D2, and the traveling direction of the electromagnetic wave is switched to the third direction D3 by the switching unit 18.
  • the axis may be arranged with respect to the separation unit 16 so as to be parallel to the second detection axis of the first detection unit 20.
  • the second traveling axis corresponds to the central axis of the electromagnetic wave propagating while spreading radially, which travels from the switching unit 18 in the third direction D3.
  • the second traveling axis is represented as an axis in which the optical axis of the incident portion 15 is extended to the switching portion 18 and bent so as to be parallel to the third direction D3 in the switching portion 18.
  • the second detection axis passes through the center of the detection surface of the first detection unit 20 and is represented as an axis perpendicular to the detection surface.
  • the first detection unit 20 may be arranged together with the switching unit 18 so that the distance between the second traveling axis and the second detection axis is equal to or less than the second interval threshold value.
  • the second interval threshold may be the same value as the first interval threshold, or may be a different value.
  • the first detection unit 20 may be arranged so that the second traveling axis and the second detection axis coincide with each other. In the present embodiment, the first detection unit 20 is arranged so that the second traveling axis and the second detection axis coincide with each other.
  • the second angle formed by the second traveling axis and the detection surface of the first detection unit 20 is equal to or less than the second angle threshold value or a predetermined angle. It may be arranged with respect to the separation portion 16 so as to be.
  • the second angle threshold value may be the same value as the first angle threshold value or may be a different value.
  • the first detection unit 20 is arranged so that the second angle is 90 ° as described above.
  • the first detection unit 20 is an active sensor that detects the reflected wave of the electromagnetic wave emitted from the irradiation unit 12 toward the target ob.
  • the first detection unit 20 includes a single element such as an APD (Avalanche Photo-Diode), a PD (Photo-Diode), or a ranging image sensor. Further, the first detection unit 20 may include an element array such as an APD array, a PD array, a ranging imaging array, or a ranging image sensor.
  • the first detection unit 20 transmits the detection information indicating that the reflected wave from the subject has been detected to the control unit 14 as a signal. More specifically, the first detection unit 20 detects electromagnetic waves in the infrared band.
  • the first detection unit 20 is used as a detection element for measuring the distance to the target ob.
  • the first detection unit 20 is an element constituting the distance measuring sensor and only needs to be able to detect electromagnetic waves, and does not need to be imaged on the detection surface. Therefore, the first detection unit 20 does not have to be provided at the secondary image formation position which is the image formation position by the first rear-stage optical system 19. That is, in this configuration, if the first detection unit 20 is at a position where electromagnetic waves from all angles of view can be incident on the detection surface, the first detection unit 20 travels in the third direction D3 by the switching unit 18 and then first. It may be arranged anywhere on the path of the electromagnetic wave traveling through the subsequent optical system 19.
  • the electromagnetic wave detection device 10 aligns the optical axis of the reflected wave for measuring the distance between the predetermined position on the image and the position.
  • the optical axis of the image information acquisition unit 141 for acquiring an image and the optical axis of the light receiving system 110 for receiving the reflected wave of the electromagnetic wave for acquiring the distance information coincide with each other.
  • the image information acquisition unit 141 is also referred to as an image pickup unit.
  • the configuration for acquiring the distance information including the light receiving system 110 is also referred to as a distance measuring unit. It can be said that the image pickup unit and the distance measuring unit share an optical axis.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the detection of electromagnetic waves including reflected waves.
  • the space in which the target ob exists is divided by the number of times per frame in which the irradiation system 111 irradiates the electromagnetic wave, and is divided in a grid pattern.
  • the time required to detect one frame of an electromagnetic wave including a reflected wave is longer than the time required to acquire an image for one frame by an image sensor or the like.
  • the image sensor can acquire an image of 1920 ⁇ 1080 pixels in 30 frames per second.
  • the beam-shaped electromagnetic wave emitted from the irradiation unit 12 is reflected by the deflection unit 13 and is incident on one region R in space as an irradiation wave.
  • the irradiation wave is infrared rays.
  • An electromagnetic wave including a reflected wave reflected by the target ob existing in the region R is incident on the incident portion 15.
  • the reflected wave is infrared.
  • the electromagnetic wave including the reflected wave includes visible light reflected by the target ob in which the external light exists in the region R.
  • the separation unit 16 reflects visible light in the first direction D1 among the electromagnetic waves including the reflected wave. The reflected visible light is detected by the second detection unit 17.
  • the separation unit 16 transmits infrared rays in the second direction D2 among the electromagnetic waves including the reflected waves.
  • the infrared rays transmitted through the separation unit 16 are reflected by the switching unit 18 and at least a part thereof travels in the third direction D3.
  • the infrared rays traveling in the third direction D3 pass through the first post-stage optical system 19 and are detected by the first detection unit 20.
  • the irradiation control unit 143 controls the irradiation system 111.
  • the irradiation control unit 143 causes, for example, the irradiation unit 12 to switch between irradiation and stop of electromagnetic waves.
  • the irradiation control unit 143 causes, for example, the deflection unit 13 to change the direction in which the electromagnetic wave is reflected.
  • the light receiving control unit 144 controls the light receiving system 110.
  • the light receiving control unit 144 causes, for example, the switching unit 18 to switch between the first state and the second state for each switching element se.
  • the image information acquisition unit 141 acquires image information of the space in which the target ob exists from the second detection unit 17 that detects electromagnetic waves from the space.
  • the calculation unit 145 calculates the distance to the target ob based on the detection information of the first detection unit 20.
  • the calculation unit 145 can calculate the distance based on the acquired detection information, for example, by a ToF (Time-of-Flight) method.
  • ToF Time-of-Flight
  • the control unit 14 inputs an electromagnetic wave radiation signal to the irradiation unit 12 to irradiate the irradiation unit 12 with a pulsed electromagnetic wave (see the “electromagnetic wave radiation signal” column).
  • the irradiation unit 12 irradiates an electromagnetic wave based on the input electromagnetic wave radiation signal (see the “irradiation unit radiation amount” column).
  • the control unit 14 switches at least a part of the switching element se in the imaging region in the switching unit 18 by the incident unit 15 of the reflected wave in the irradiation region to the first state, and switches the other switching element se to the second state. Switch to. Then, when the first detection unit 20 detects the electromagnetic wave reflected in the irradiation region (see the “electromagnetic wave detection amount” column), the first detection unit 20 notifies the control unit 14 of the detection information.
  • the calculation unit 145 acquires the information of the above signal including the detection information.
  • the calculation unit 145 includes, for example, a time measurement LSI (Large Scale Integrated circuit), from the time T1 when the irradiation unit 12 is irradiated with electromagnetic waves to the time T2 when the detection information is acquired (see the “detection information acquisition” column). Measure the time ⁇ T.
  • the calculation unit 145 calculates the distance to the irradiation position by multiplying the time ⁇ T by the speed of light and dividing by 2.
  • the resolution in the plane direction per frame of the distance measurement information up to the target ob detected by the first detection unit 20 is lower than the resolution of the image of the target ob detected by the second detection unit 17.
  • the reason for this is as follows. First, the resolution of the detection of the electromagnetic wave including the reflected wave for acquiring the distance measurement information is determined by the number of detection points of the distance by the electromagnetic wave in the space including the target ob, that is, the number of points for acquiring the distance measurement information. ..
  • the resolution of the detection of electromagnetic waves refers to the number of laser irradiation points in one scan of the target space (that is, the number of laser irradiation points in the range of the field of view).
  • the image of the target ob detected by the second detection unit 17 is imaged with pixels having a spacing narrower than the spacing of the laser irradiation points due to the improvement in the performance of the image pickup device. Therefore, the resolution of the distance measurement information in the plane direction is lower than the resolution of the image.
  • the resolution of the distance measurement information refers to the resolution in the plane direction per frame. Further, it can be said that the resolution of the ranging unit is lower than the resolution of the imaging unit.
  • the control unit 14 of the electromagnetic wave detection device 10 further includes a length measurement calculation unit 147.
  • the length measurement calculation unit 147 calculates the size of the target ob based on the distance measurement information up to the target ob detected by the first detection unit 20.
  • the electromagnetic wave detection device 10 is also referred to as a measuring device.
  • the target ob is also referred to as a measurement target.
  • the length measuring unit 147 calculates the coordinates of two points included in the target ob based on the distance measuring information and the emission direction of the electromagnetic wave irradiated to acquire the distance measuring information, and 2 The distance between points is calculated as the size of the target ob.
  • a procedure for calculating the size of the target ob shown in FIG. 5 will be described.
  • the target ob is assumed to be a person. Further, for the sake of simplification, the calculation procedure will be described only in the YZ plane along the paper surface without considering the coordinates in the X-axis direction perpendicular to the paper surface.
  • the calculation unit 145 of the control unit 14 is the distance from the origin O where the irradiation system 111 is located to the distance measuring point P1 located at the head of the target ob and from the origin O to the distance measuring point P2 located at the foot of the target ob. And measure the distance. It is assumed that the distance from the origin O to the ranging point P1 is represented by d1. It is assumed that the distance from the origin O to the ranging point P2 is represented by d2. d1 and d2 are also referred to as distance information.
  • the origin O is also referred to as a reference position.
  • the AF points P1 and P2 are also referred to as a first point and a second point, respectively.
  • the AF points P1 and P2 are also referred to as a first AF point and a second AF point, respectively.
  • the information that identifies the ranging points P1 and P2 is also referred to as the first ranging information and the second ranging information, respectively.
  • the irradiation system 111 has an irradiation shaft 111A included in a range in which the irradiation electromagnetic wave can be scanned.
  • the irradiation shaft 111A corresponds to the central axis in the range in which the irradiation electromagnetic wave can be scanned.
  • the XYZ coordinate system is set so that the Z axis coincides with the irradiation axis 111A. Therefore, the irradiation axis 111A is included in the YZ plane.
  • the length measuring unit 147 acquires the distances from the calculation unit 145 to the distance measuring points P1 and P2.
  • the length measuring unit 147 further acquires the angle ( ⁇ 1) formed by the line segment connecting the origin O and the distance measuring point P1 with respect to the irradiation axis 111A from the calculation unit 145 or the irradiation system 111.
  • the angle ⁇ 1 specifies the direction from the origin O in the YZ plane to the ranging point P1. That is, the angle ⁇ 1 can be said to be information regarding the direction.
  • the angle ⁇ 1 is also referred to as angle information regarding the direction to the AF point P1.
  • the angle ⁇ 1 may be acquired based on the direction information acquired from the deflection unit 13.
  • the length measuring unit 147 can calculate the Y coordinate (Y1) and the Z coordinate (Z1) of the ranging point P1 as shown in the following equations (1) and (2) based on d1 and ⁇ 1.
  • the length measuring unit 147 acquires the angle ( ⁇ 2) formed by the line segment connecting the origin O and the distance measuring point P2 with respect to the irradiation axis 111A from the calculation unit 145 or the irradiation system 111. Similar to the distance measuring point P1, the length measuring unit 147 can calculate the Y coordinate (Y2) and the Z coordinate (Z2) of the distance measuring point P2 based on d2 and ⁇ 2.
  • the coordinates of each of the first point and the second point are also referred to as the first space coordinate and the second space coordinate.
  • the size of the target ob is represented by the length from the head to the foot. That is, the length measuring unit 147 can calculate the length of the target ob as the length of the line segment P1P2.
  • the line segment P1P2 included in the target ob exemplified in FIG. 6 intersects the XY plane, that is, the imaging plane.
  • the length measuring unit 147 can calculate the length L of the line segment P1P2 by applying the coordinates of P1 and P2 to the following equation (3) based on the three-square theorem.
  • the electromagnetic wave detection device 10 calculates the size of the target ob based only on the captured image of the target ob, it may differ from the actual size of the target ob for the following reasons.
  • the image pickup surface of the image captured by the electromagnetic wave detection device 10 is a surface perpendicular to the Z axis, that is, a surface parallel to the XY plane.
  • the line segment P1P2 included in the target ob intersects the image pickup surface, the line segment P1P2 is reflected in the image as an orthogonal projection onto the image pickup surface. If the spread in the X-axis direction (depth direction of the paper) is ignored, the line segment appears in the image as an orthogonal projection with respect to the Y-axis.
  • the length of the orthographic projection of the line segment is shorter than the actual length of the line segment.
  • the length of the orthogonal projection of the line segment P1P2 exemplified in FIG. 6 on the Y-axis is Y1-Y2, which is shorter than L calculated by the above equation (3). Therefore, the size of the target ob calculated as the length of the line segment P1P2 based on the image may be different from the size of the actual target ob.
  • the electromagnetic wave detection device 10 calculates the coordinates of the ranging points P1 and P2 included in the target ob. Then, the electromagnetic wave detection device 10 can calculate the length of the line segment P1P2 as the size of the target ob based on the coordinates of P1 and P2. The accuracy of calculating the size of the target ob is higher than the case where it is calculated based only on the image by calculating based on the distance measurement result.
  • the resolution of the distance measurement information up to the target ob is lower than the resolution of the image of the target ob.
  • the resolution of the distance measurement information is low, the deviation between the positions of the distance measurement points P1 and P2 and the contour portion of the target ob becomes large, so that the error in the size of the target ob calculated based on the distance measurement information is also large. Therefore, the length measuring unit 147 can further improve the calculation accuracy of the target ob by correcting the coordinates used for calculating the size of the target ob based on the captured image of the target ob.
  • the end point on the head side of the target ob used for calculating the size of the target ob is corrected from P1 to P1'.
  • the end points on the foot side of the target ob used for calculating the size of the target ob are corrected from P2 to P2'.
  • the positions closest to the positions of the AF points P1 and P2 may be P1'and P2', respectively.
  • P1'and P2' may be arbitrarily designated from the captured image of the target ob by an operation means (not shown).
  • P1'and P2' are not limited to the contour portion in the captured image of the target ob, and may be points that define the distance between the portions of the target ob that are desired to be distanced.
  • the correction from P1 to P1' can be specifically realized as follows.
  • the length measurement calculation unit 147 generates a distance image that maps the distance measurement information to the target ob.
  • the length measuring unit 147 acquires a captured image of the target ob.
  • the length measuring unit 147 detects the contour portion of the target ob based on the captured image.
  • the length measuring unit 147 acquires the end point P1'on the head side located on the same XY plane as P1 corresponding to the distance measuring point P1 from the contour portion, and the position of the distance measuring point P1 in the captured image.
  • the angle ⁇ 1' that the line segment connecting the origin O and the end point P1'forms with respect to the irradiation axis 111A is calculated.
  • the angle ⁇ 1' may be calculated by superimposing the distance image and the captured image.
  • the length measuring unit 147 considers that the angle corresponding to the point where the Y coordinate of the captured image is zero is zero degree, and then sets the Y coordinate of the ranging point P1 and the Y coordinate of the end point P1'.
  • the angle ⁇ 1' can be calculated based on the ratio and the angle formed by the line segment connecting the origin O and the distance measuring point P1 with respect to the irradiation axis 111A.
  • the length measuring unit 147 uses the following equation (4) to determine the length d1'of the line segment connecting the origin O and the end point P1'based on Z1 representing the Z coordinate of the distance measuring point P1 and the angle ⁇ 1'. Calculate with.
  • the length measuring unit 147 calculates the Y coordinate Y1'of the end point P1'based on d1'by the following equation (5).
  • the Z coordinate of the end point P1' is considered to be the same as Z1 which is the Z coordinate of the AF point P1.
  • the coordinates of the end point P1' are specified.
  • the correction from P1 to P1' is realized.
  • the correction from P2 to P2' can be realized in the same manner as the correction from P1 to P1'.
  • the endpoints P1'and P2' are also referred to as the first endpoint and the second endpoint, respectively.
  • the coordinates of the first endpoint and the coordinates of the second endpoint are also referred to as the coordinates of the first endpoint and the coordinates of the second endpoint.
  • the length measuring unit 147 assumes that the Z coordinate of the first end point is the same as the Z coordinate of the first point. That is, the position of the first point and the position of the first end point are the same in the depth direction of the space seen from the origin O of the irradiation system 111.
  • the length measuring unit 147 sets the distance between two points represented by the corrected coordinates of P1'and P2'to the length of the line segment P1'P2' based on the following equation (6). It can be calculated as a size.
  • the length measuring unit 147 can correct the coordinates of the two points at both ends for calculating the length of the line segment based on the captured image. As a result, the calculation accuracy of the size of the target ob is improved.
  • the electromagnetic wave detection device 10 can align the optical axis of the reflected wave used for generating the distance image with the optical axis of the captured image. Therefore, the length measuring unit 147 can make the position error that occurs when the distance image and the captured image are superimposed to zero, or make it close to zero. By being able to superimpose the distance image and the captured image with high accuracy, the length measuring unit 147 combines the information of the angle and distance included in the distance image and the information contained in the captured image to form the end point of the target ob. The coordinates of can be corrected with high accuracy. As a result, the calculation accuracy of the size of the target ob is improved.
  • the length measuring unit 147 has the distance measuring information of the distance measuring point P1 corresponding to the front end of the vehicle as the target ob and the distance measuring point corresponding to the rear end of the vehicle. Acquires the distance measurement information of P2.
  • the distances from the origin O where the irradiation system 111 is located to the distance measuring points P1 and P2 are represented by d1 and d2.
  • the angles formed by the line segments OP1 and OP2 with respect to the irradiation axis 111A are represented by ⁇ 1 and ⁇ 2. If the X coordinates of the AF points P1 and P2 are not zero, the line segments OP1 and OP2 are included in the plane intersecting the YZ plane.
  • the line segment OP1 is located in a plane rotated by an angle represented by ⁇ 3 with respect to the YZ plane.
  • the magnitude of ⁇ 1 is represented in a plane rotated by an angle ⁇ 3 with respect to the YZ plane.
  • the length measuring unit 147 calculates the coordinates (X1, Y1, Z1) of the distance measuring point P1 when the X coordinate is also taken into consideration by the following equations (7) to (9).
  • Z1 d1 ⁇ cos ⁇ 1 (7)
  • X1 d1, sin ⁇ 1, cos ⁇ 3 (8)
  • Y1 d1 ⁇ sin ⁇ 1 ⁇ sin ⁇ 3 (9)
  • the angle ⁇ 1 may be acquired based on the direction information acquired from the deflection unit 13, and the angle ⁇ 3 may be acquired based on the position of the ranging point P1 in the captured image or the ranging image.
  • the length measuring unit 147 can calculate the coordinates of the ranging point P2 in the same manner as the coordinates of the ranging point P1. Further, the length measuring unit 147 applies the coordinates of P1 and P2 to the following equation (10) based on the three-square theorem, thereby setting the size of the target ob (total length of the vehicle) as the length of the line segment P1P2. L can be calculated.
  • the length measuring unit 147 can correct the coordinates used for calculating the size (total length of the vehicle) of the target ob based on the captured image of the target ob.
  • the length measuring unit 147 can, for example, correct the coordinates of the front end of the vehicle as follows.
  • the length measurement unit 147 generates a distance image that maps the distance measurement information to the target ob.
  • the length measuring unit 147 acquires a captured image of the target ob.
  • the length measuring unit 147 detects the end point P1'in front of the target ob located on the same XY plane as P1 based on the captured image, and the positional relationship between the position of the distance measuring point P1 and the end point P1'in the captured image. From this, the angle ⁇ 1 ′ formed by the line segment connecting the origin O and the end point P1 ′ with respect to the irradiation axis 111A is calculated.
  • the length measuring unit 147 considers the angle corresponding to the point where the X coordinate and the Y coordinate of the captured image are zero to be zero degree. Then, the ratio of the distance from the origin (0,0) of the XY plane to the distance measuring point P1 (X1, Y1) and the distance from the origin (0,0) of the XY plane to the end point P1'and the distance measuring point. Based on the fact that the angle of P1 is ⁇ 1, the angle ⁇ 1'at the end point P1'of the captured image can be calculated.
  • the length measuring unit 147 uses the following equation (11) to determine the length d1'of the line segment connecting the origin O and the end point P1'based on Z1 representing the Z coordinate of the distance measuring point P1 and the angle ⁇ 1'. Calculate with.
  • the length measuring unit 147 calculates the X coordinate X1'and the Y coordinate Y1' of the end point P1'based on d1'with the following equations (12) and (13).
  • Y1' d1' ⁇ sin ⁇ 1' ⁇ sin ⁇ 3' (12)
  • X1' d1' ⁇ sin ⁇ 1' ⁇ cos ⁇ 3' (13)
  • the length measuring unit 147 sets the distance between two points represented by the corrected coordinates of P1'and P2'to the length of the line segment P1'P2' based on the following equation (14). It can be calculated as a size.
  • the length measuring unit 147 can correct the coordinates of the two points at both ends for calculating the length of the line segment based on the captured image even when the spread in the X-axis direction is taken into consideration. As a result, the calculation accuracy of the size of the target ob is improved.
  • the length measuring unit 147 can measure not only the overall size of the target ob but also a part of the target included in the captured image.
  • the length measuring unit 147 can measure the diameter of a tire portion of a large vehicle recognized from a photographed image as a target ob. According to this embodiment, even when the image pickup surface of the image captured by the electromagnetic wave detection device 10 is tilted with respect to the tire, the measurement accuracy of the tire diameter can be improved.
  • the length measuring unit 147 may measure various other articles as the target ob.
  • the control unit 14 can analyze the image information acquired by the image information acquisition unit 141 to identify a portion (for example, a tire portion) that requires size measurement.
  • the irradiation control unit 143 controls the irradiation system 111 to measure the distances to the distance measurement points P1 and P2 of the target for size measurement, and the length measurement calculation unit 147 is the line segment P1P2. By calculating the length, the size of the target can be measured.
  • the electromagnetic wave detecting device 10 can find a member of the vehicle that needs to be repaired or replaced and promote maintenance. It is also possible to periodically measure the sizes of tires and the like of a plurality of vehicles and store them in a storage means in association with the vehicle's unique information (identification information such as ID) specified by the image information acquired by the image information acquisition unit 141. good.
  • the length measuring unit 147 can measure the total length of livestock such as fish as a target ob. According to this embodiment, even when the image pickup surface of the image captured by the electromagnetic wave detection device 10 is tilted with respect to the fish which is the target ob, the measurement accuracy of the total length of the fish can be improved.
  • the length measuring unit 147 is not limited to fish, and may measure various other animals such as cows and horses as the target ob.
  • the electromagnetic wave detection device 10 may measure the size at the timing when it recognizes that the livestock to be measured has taken a predetermined posture based on the image information acquired by the image information acquisition unit 141.
  • Measuring the size of livestock is significant in its growth management. Growth management can be easily performed by continuously measuring the size of livestock by the electromagnetic wave detection device 10. By storing the measured livestock size information in the storage means in association with the unique information of the livestock specified by the image information acquired by the image information acquisition unit 141, the growth management of a plurality of livestock may be performed. ..
  • the length measuring unit 147 may execute a size measuring method including the procedure of the flowchart illustrated in FIG.
  • the size measuring method may be realized as a size measuring program to be executed by a processor constituting the length measuring unit 147.
  • the sizing program may be stored on a non-temporary computer-readable medium.
  • the length measuring unit 147 acquires distance measuring information of at least two points included in the target ob (step S1). Specifically, in order to measure the size of the target ob, the length measuring unit 147 selects range-finding points P1 and P2 as two points corresponding to both ends of the target ob, and the range-finding points of each range-finding point are measured. Get information. The length measurement calculation unit 147 acquires the distance from the origin O to the distance measurement point P1 and the distance from the origin O to the distance measurement point P2 as the distance measurement information.
  • the length measuring unit 147 acquires the irradiation directions to the two AF points (step S2). Specifically, the length measuring unit 147 irradiates the direction in which the irradiation system 111 irradiates the ranging point P1 with the electromagnetic wave and the direction in which the irradiation system 111 irradiates the ranging point P2 with the electromagnetic wave. Obtained from system 111.
  • the length measuring unit 147 calculates the coordinates of the two ranging points (step S3).
  • the length measuring unit 147 can calculate the coordinates of each ranging point based on the distance and the direction.
  • the length measuring unit 147 calculates the length between the two ranging points (step S4). After the procedure in step S4 is completed, the length measuring unit 147 ends the execution of the procedure in the flowchart of FIG.
  • the length measuring unit 147 may execute a size measuring method including the procedure of the flowchart illustrated in FIG.
  • the length measuring unit 147 acquires distance measuring information of at least two points included in the target ob (step S11). Specifically, in order to measure the size of the target ob, the length measuring unit 147 selects range-finding points P1 and P2 as two points corresponding to both ends of the target ob, and the range-finding points of each range-finding point are measured. Get information. The length measurement calculation unit 147 acquires the distance from the origin O to the distance measurement point P1 and the distance from the origin O to the distance measurement point P2 as the distance measurement information.
  • the length measuring unit 147 acquires the irradiation directions to the two AF points (step S12). Specifically, the length measuring unit 147 irradiates the direction in which the irradiation system 111 irradiates the ranging point P1 with the electromagnetic wave and the direction in which the irradiation system 111 irradiates the ranging point P2 with the electromagnetic wave. Obtained from system 111.
  • the length measuring unit 147 calculates the coordinates of the two ranging points (step S13).
  • the length measuring unit 147 can calculate the coordinates of each ranging point based on the distance and the direction.
  • the length measuring unit 147 detects two points (P1'and P2') at both ends for measuring the size in the captured image of the target ob (step S14). Specifically, the length measuring unit 147 assumes that each point of the target ob is located on the imaging surface along the XY plane, and detects two points at both ends on the imaging surface.
  • the length measuring unit 147 calculates the angles to the two points at both ends detected in the captured image (step S15). Specifically, the length measuring unit 147 has the distance measuring information, the X coordinate or the Y coordinate in the distance measuring image of the distance measuring point from which the distance measuring information has been acquired, and the X coordinate or Y in the captured image of each point. The angles to the two points at both ends can be calculated based on the coordinates.
  • the length measuring unit 147 calculates the distances to the two points at both ends detected in the captured image (step S16). Specifically, the length measuring unit 147 calculates the distance to each point based on the angle to each point and the Z coordinate of the ranging point close to each point.
  • the length measuring unit 147 calculates the spatial coordinates of the two points at both ends detected in the captured image (step S17). Specifically, the length measuring unit 147 calculates the spatial coordinates (X coordinate, Y coordinate and Z coordinate) of each point based on the distance to each point and the angle to each point.
  • the length measuring unit 147 calculates the length between the two points for which the coordinates have been calculated (step S18). After the procedure in step S18 is completed, the length measuring unit 147 ends the execution of the procedure in the flowchart of FIG.
  • the length measuring unit 147 can also measure the length of the target ob along the direction of the irradiation shaft 111A to which the irradiation system 111 irradiates the electromagnetic wave.
  • the length measuring unit 147 can measure the height of a vehicle by irradiating an electromagnetic wave from the upper surface side of the vehicle with the vehicle located on the road surface as a target ob.
  • the length measuring unit 147 acquires an image of the vehicle and the road surface on which the vehicle is located as the target ob.
  • the length measuring unit 147 detects a point located in a region presumed to be a road surface and acquires distance measuring information.
  • the length measuring unit 147 calculates the coordinates of at least two points located in the region estimated to be the road surface based on the distance measuring information.
  • the length measuring unit 147 calculates the slope of the road surface and the position of the road surface under the vehicle based on the coordinates of the road surface.
  • the length measuring unit 147 can acquire the distance measuring information of the point located on the upper surface of the vehicle, and can calculate the height of the vehicle based on the calculation result of the slope of the road surface and the position of the road surface.
  • the length measuring unit 147 provides distance measurement information of a plurality of points located in a straight line passing between the road surface and the vehicle when the vehicle located on the road surface is viewed in a plane with respect to the road surface. May be obtained.
  • the points for acquiring distance measurement information are arranged along the Y axis and are specified by the Y coordinate. Further, it is assumed that the distance measurement information of the point is expressed as (y (n), z (n)) by being associated with the Z coordinate at that point. It is assumed that n is a parameter for identifying each point and is a natural number.
  • the length measuring unit 147 may estimate the area of the road surface based on the graph in which the distance measuring information is plotted.
  • the road surface region is presumed to be the region indicated by A1 and A3.
  • B and c can be used to identify road surface information.
  • the road surface is also called a reference surface. The information for specifying the road surface as the reference surface corresponds to the first distance measurement information.
  • the length measuring unit 147 can presume that the region deviating from the equation representing the road surface shown by A2 in FIG. 15 is the region of the upper surface of the vehicle.
  • the length measuring unit 147 can calculate the distance from the road surface of each point on the upper surface of the vehicle based on the coordinates of each point on the upper surface of the vehicle and the formula representing the road surface.
  • the length measuring unit 147 may calculate the maximum value of the calculated distances as the height of the vehicle.
  • the length measuring unit 147 may calculate the height of the vehicle based on, for example, the following equation (15).
  • Maxn is a function for selecting the maximum value.
  • Equation (15) means selecting the maximum value of the distances from the coordinates of each point to the straight line representing the road surface in the YZ plane.
  • the length measuring unit 147 specifies the end point on the side far from the road surface as the reference surface, specifies the spatial coordinates of the end points, and the height of the vehicle is based on the spatial coordinates of the end points and the formula expressing the road surface as the reference surface. Can be said to be calculated.
  • the information for specifying the end point on the side far from the road surface as the reference surface corresponds to the second distance measurement information.
  • the length measuring unit 147 may acquire an image of the vehicle as the target ob from the direction in which the road surface is viewed in a plan view, and may discriminate between the road surface region and the vehicle region based on the image. By doing so, it becomes easy to calculate the formula representing the road surface.
  • the length measuring unit 147 may execute a size measuring method including the procedure of the flowchart illustrated in FIG.
  • the size measuring method may be realized as a size measuring program to be executed by a processor constituting the length measuring unit 147.
  • the sizing program may be stored on a non-temporary computer-readable medium.
  • the length measuring unit 147 acquires an image of the target ob (step S21). Specifically, an image of the vehicle may be acquired from a direction in which the road surface is viewed in a plan view.
  • the length measuring unit 147 detects the road surface from the image of the target ob and measures the distance to at least two points included in the road surface (step S22).
  • the point included in the road surface that is the target for measuring the distance is also called the distance measuring point on the road surface.
  • the length measuring unit 147 calculates the coordinates of the distance measuring points on the road surface (step S23). Since the length measuring unit 147 measures the distance to at least two points in step S22, the coordinates of at least two measuring points can be calculated.
  • the length measuring unit 147 detects the vehicle from the image of the target ob and measures the distance to the point located on the upper surface of the vehicle (step S25).
  • the point located on the upper surface of the vehicle for measuring the distance is also called the distance measuring point of the vehicle.
  • the length measuring unit 147 calculates the coordinates of the distance measuring point of the vehicle (step S26).
  • the length measuring unit 147 calculates the height of the vehicle (step S27). Specifically, the length measuring unit 147 can calculate the distance from the distance measuring point of the vehicle to the line representing the road surface as the height of the vehicle. After the procedure in step S27 is completed, the length measuring unit 147 ends the execution of the procedure in the flowchart of FIG.
  • the electromagnetic wave detection device 10 is configured to irradiate a laser beam and create distance measurement information by Direct ToF that directly measures the time until it returns.
  • the electromagnetic wave detection device 10 is not limited to such a configuration.
  • the electromagnetic wave detection device 10 irradiates electromagnetic waves radially (that is, simultaneously in a plurality of directions) at a constant cycle, and indirectly determines the time until the electromagnetic waves are returned from the phase difference between the irradiated electromagnetic waves and the returned electromagnetic waves.
  • Distance measurement information may be created by Flash ToF to be measured.
  • the electromagnetic wave detection device 10 may create distance measurement information by another ToF method, for example, Phased ToF.
  • the switching unit 18 can switch the traveling direction of the electromagnetic wave incident on the working surface as in two directions, but can switch in three or more directions instead of switching to either of the two directions. It may be there.
  • the first state and the second state are the first reflection state and the fourth reflection state in which the electromagnetic wave incident on the working surface as is reflected in the third direction d3, respectively. It is a second reflection state that reflects in the direction d4, but may be another embodiment.
  • the first state may be a transmission state in which an electromagnetic wave incident on the working surface as is transmitted and travels in the third direction d3.
  • the switching unit 181 having a different configuration instead of the switching unit 18 may include a shutter having a reflecting surface that reflects electromagnetic waves in the fourth direction d4 for each switching element.
  • the transmission state as the first state and the reflection state as the second state can be switched for each switching element by opening and closing the shutter for each switching element.
  • Examples of the switching unit 181 having such a configuration include a switching unit including a MEMS shutter in which a plurality of shutters that can be opened and closed are arranged in an array. Further, the switching unit 181 includes a switching unit including a liquid crystal shutter capable of switching between a reflection state for reflecting electromagnetic waves and a transmission state for transmitting electromagnetic waves according to the liquid crystal orientation. In the switching unit 181 having such a configuration, by switching the liquid crystal orientation of each switching element, the transmission state as the first state and the reflection state as the second state can be switched for each switching element.
  • the light receiving system 110 may further include a second rear-stage optical system and a third detection unit.
  • the second rear-stage optical system is provided in the fourth direction d4 from the switching unit 18 to form an image of the target ob.
  • the third detection unit is provided on the path of the electromagnetic wave traveling in the fourth direction d4 by the switching unit 18 and then traveling via the second rear-stage optical system, and the electromagnetic wave traveling in the fourth direction d4. Is detected.
  • the electromagnetic wave detection device 10 has a configuration in which the second detection unit 17 is a passive sensor and the first detection unit 20 is an active sensor.
  • the electromagnetic wave detection device 10 is not limited to such a configuration.
  • the same effect as that of the above embodiment can be obtained regardless of whether the second detection unit 17 and the first detection unit 20 are both active sensors or passive sensors.
  • a part of the image information acquisition unit 141, the reflection intensity information acquisition unit 142, the irradiation control unit 143, the light receiving control unit 144, the calculation unit 145, and the corresponding information calculation unit 146 are not included in the control unit 14, but are combined with the control unit 14. It may be provided separately.
  • the arithmetic unit 145 may be provided as a control device independent of the control unit 14.
  • Each function of the image information acquisition unit 141, the reflection intensity information acquisition unit 142, the corresponding information calculation unit 146, etc. provided in the control unit 14 does not need to be included in the electromagnetic wave detection device 10, and is provided as a separate device. May be done.
  • two points (P1 and P2, P1'and P2') were used to measure the size of the target ob.
  • the number of points used to measure the size of the target ob is not limited to two, and may be three or more.
  • the size of the target ob may be measured by measuring the length between each point using three or more points and calculating the sum of the measured lengths. If the exact length of the target ob cannot be measured with a straight line between two points, such as when the shape of the target ob is curved, set 3 or more points along the measurement point of the target ob and measure the size. You may do.
  • the present disclosure can be realized as an embodiment including these, and a method, a program, and a memory recording a program substantially corresponding thereto are recorded. It can also be realized as a medium, and it should be understood that these are also included in the scope of the present disclosure.
  • Electromagnetic wave detection device 12 Irradiation unit 13 Deflection unit 14 Control unit 15 Incident unit 16 Separation unit 17 Second detection unit 18, 181 Switching unit 19 First rear optical system 20 First detection unit 110 Light receiving system 111 Irradiation system 141 Image information acquisition unit 142 Reflection intensity information acquisition unit 143 Irradiation control unit 144 Light reception control unit 145 Calculation unit 146 Corresponding information calculation unit 147 Length measurement calculation unit as Action surface D1, D2, D3, D4 First direction, second direction , 3rd direction, 4th direction ob target

Abstract

測定装置は、測定対象が存在する空間において測定対象のサイズを測定するための２の地点である第１地点と第２地点とを特定し、第１地点と第２地点の空間における位置を示す第１空間座標と第２空間座標とを、基準位置から第１地点と第２地点との各々までの距離に関する距離情報に基づき算出し、第１空間座標と第２空間座標とに基づいて、第１地点と第２地点との間の距離を算出する。

Description

測定装置 関連出願へのクロスリファレンス
　本出願は、日本国特許出願２０２０－１１４３７４号（２０２０年７月１日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、測定装置に関する。
　撮像画像において、撮影距離又は撮影レンズの焦点距離等のデータと、ファインダー視野内に設定したスケール長データとに基づいて、被写体の実寸法を算出する構成が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
特開昭６２－２５９００４号公報
　本開示の一実施形態に係る測定装置は、測定対象が存在する空間において前記測定対象のサイズを測定するための２の地点である第１地点（Ｐ１）と第２地点（Ｐ２）を特定する。前記測定装置は、前記第１地点と前記第２地点の前記空間における位置を示す第１空間座標と第２空間座標を、基準位置から前記第１地点と前記第２地点の各々までの距離に関する距離情報（ｄ１、ｄ２）に基づき算出する。前記測定装置は、前記第１空間座標と前記第２空間座標とに基づいて、前記第１地点と前記第２地点との間の距離を算出する。
一実施形態に係る電磁波検出装置の概略構成を示す構成図である。 図１の電磁波検出装置の第１の状態と第２の状態における電磁波の進行方向を説明する図である。 反射波を含む電磁波の検出を説明するための図である。 距離の演算を説明するためのタイミングチャートである。 Ｘ座標を考慮しない場合の対象の測距点の算出を説明する図である。 対象が傾いている場合における距離に基づくサイズの算出結果と画像に基づくサイズの算出結果との差を表す図である。 Ｘ座標を考慮した場合の対象の測距点の算出を説明する図である。 ＸＹ平面における測距点の位置を説明する平面図である。 ＸＹ平面における測距点の位置を説明する斜視図である。 対象として車輪の直径を測定する例を示す図である。 対象として魚の体長を測定する例を示す図である。 測距情報に基づいてサイズを測定する方法の一例を示すフローチャートである。 測距情報に基づいて算出された座標を画像に基づいて補正してサイズを測定する方法の一例を示すフローチャートである。 路面に対して平面視する方向から、路面上の車両の測距情報を取得する構成例を示す図である。 図１４の例で取得した測距情報をプロットしたグラフである。 路面上の車両の高さを測定する方法の一例を示すフローチャートである。
　撮影画像において被写体の実寸法を算出する構成において、交換レンズの焦点測距情報のバラツキに起因する測長誤差が生じることがある。また、被写体がレンズ光軸に対して傾斜している場合に、カメラと被写体との間の距離が変化することによって、被写体からの反射光を検出するセンサ上での位置が変化する。その結果、測長誤差が生じることがある。測長誤差の低減が求められる。
　図１に示されるように、一実施形態に係る電磁波検出装置１０は、照射系１１１と、受光系１１０と、制御部１４とを備える。本実施形態に係る電磁波検出装置１０は測距装置として機能する。本実施形態において、電磁波検出装置１０は、１つの照射系１１１と１つの受光系１１０とを備えるとして説明される。照射系１１１及び受光系１１０それぞれの数は、１つに限られず、２つ以上であってよい。電磁波検出装置１０が複数の照射系１１１及び複数の受光系１１０を備える場合、各照射系１１１と各受光系１１０とが対応づけられる。
　照射系１１１は、照射部１２と、偏向部１３とを備える。受光系１１０は、入射部１５と、分離部１６と、第１の検出部２０と、第２の検出部１７と、切替部１８と、第１の後段光学系１９とを備える。制御部１４は、画像情報取得部１４１と、反射強度情報取得部１４２と、照射制御部１４３と、受光制御部１４４と、演算部１４５と、対応情報算出部１４６とを備える。電磁波検出装置１０の各機能ブロックの詳細な説明は後述される。
　図面において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号又は通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってよいし、無線通信であってよい。また、実線の矢印はビーム状の電磁波を示す。また、図面において、対象ｏｂは、電磁波検出装置１０の被写体である。被写体は、例えば道路、中央分離帯、歩道、街路樹、車両等の物を含んでよいし、人を含んでよい。また対象ｏｂは１つに限られない。
　電磁波検出装置１０は、被写体を含む画像を取得するとともに、被写体で反射した反射波を検出することによって被写体を識別可能に構成される。電磁波検出装置１０は、対象ｏｂまでの距離を計測する演算部１４５を備えることによって測距装置として機能する。
（照射系１１１の構成例）
　照射系１１１は、対象ｏｂが存在する空間に電磁波を照射する。本実施形態において、照射系１１１は、照射部１２が照射する電磁波を、偏向部１３を介して、対象ｏｂが存在する空間に向けて照射する。別の例として、照射系１１１は、照射部１２が電磁波を対象ｏｂに向けて直接に照射する構成であってよい。
　照射部１２は、赤外線、可視光線、紫外線及び電波のうち少なくとも一つを照射する。本実施形態において、照射部１２は赤外線を照射する。また、本実施形態において、照射部１２は、幅の細い、例えば広がり角が０．５°となるビーム状の電磁波を照射する。また、照射部１２は電磁波をパルス状に照射する。照射部１２は、電磁波照射素子として、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含んで構成され得る。また、照射部１２は、電磁波照射素子として、例えばＬＤ（Laser Diode）を含んで構成され得る。照射部１２は、制御部１４の制御に基づいて電磁波の照射及び停止を切替える。ここで、照射部１２は複数の電磁波照射素子をアレイ状に配列させたＬＥＤアレイ又はＬＤアレイを構成し、複数本のビームを同時に照射させてよい。
　偏向部１３は、照射部１２が照射した電磁波を複数の異なる方向に出力させて、対象ｏｂが存在する空間に照射される電磁波の照射位置を変更する。複数の異なる方向への出力は、偏向部１３の向きを変えながら照射部１２からの電磁波を反射することで行ってよい。例えば偏向部１３は、照射部１２が照射した電磁波で一次元方向又は二次元方向に対象ｏｂを走査する。ここで、照射部１２が例えばＬＤアレイとして構成されている場合、偏向部１３はＬＤアレイから出力される複数のビームの全てを反射させて、同一方向に出力させてよい。すなわち、照射系１１１は、１つ又は複数の電磁波照射素子を有する照射部１２に対して１つの偏向部１３を有してよい。
　偏向部１３は、電磁波を出力する空間である照射領域の少なくとも一部が、受光系１１０における電磁波の検出範囲に含まれるように構成されている。したがって、偏向部１３を介して対象ｏｂが存在する空間に照射される電磁波の少なくとも一部は、対象ｏｂの少なくとも一部で反射して、受光系１１０において検出され得る。ここで、照射波が対象ｏｂの少なくとも一部で反射した電磁波を反射波と称する。照射波とは、対象ｏｂが存在する空間の複数の方向に向けて、照射系１１１から照射される電磁波である。
　偏向部１３は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー、ポリゴンミラー、又はガルバノミラー等を含んでよい。本実施形態において、偏向部１３は、ＭＥＭＳミラーを含むとする。
　偏向部１３は、制御部１４の制御に基づいて、電磁波を反射する向きを変える。また、偏向部１３は、例えばエンコーダ等の角度センサを有してよい。偏向部１３は、角度センサで検出された角度を、電磁波を反射する方向情報として制御部１４に出力してよい。このような構成において、制御部１４は、偏向部１３から取得する方向情報に基づいて、電磁波の照射位置を算出し得る。また、制御部１４は、偏向部１３に電磁波を反射する向きを変えさせるために入力する駆動信号に基づいても照射位置を算出し得る。
（受光系１１０の構成例）
　以下の説明において、「反射波を含む電磁波」は、対象ｏｂでの反射波を含んで受光系１１０に入射する電磁波を意味する。つまり、照射波と区別するために、受光系１１０に入射する電磁波は「反射波を含む電磁波」と称されることがある。反射波を含む電磁波は、照射系１１１から照射された電磁波が対象ｏｂで反射した反射波のみならず、太陽光等の外光、又は、外光が対象ｏｂで反射した光等を含み得る。
　入射部１５は、少なくとも１つの光学部材を有する光学系であって、被写体となる対象ｏｂの像を結像させる。光学部材は、例えばレンズ、ミラー、絞り及び光学フィルタ等の少なくとも１つを含む。
　分離部１６は、入射部１５と、入射部１５から所定の位置をおいて離れた対象ｏｂの像の、入射部１５による結像位置である一次結像位置との間に設けられている。分離部１６は、反射波を含む電磁波を波長に応じて分離し、第１の方向Ｄ１又は第２の方向Ｄ２に進行するように分離する。分離部１６は、反射波を含む電磁波を、反射波と、反射波を除く電磁波とに分離してよい。反射波を除く電磁波は、例えば可視光等の光を含んでよい。
　本実施形態において、分離部１６は、反射波を含む電磁波の一部を第１の方向Ｄ１に反射し、別の一部を第２の方向Ｄ２に透過する。本実施形態において、分離部１６は、入射する電磁波のうち、太陽光等の環境光が対象ｏｂで反射した可視光を第１の方向Ｄ１に反射する。また、分離部１６は、入射する電磁波のうち、照射部１２が照射した赤外線が対象ｏｂで反射した赤外線を第２の方向Ｄ２に透過する。別の例として、分離部１６は、入射する電磁波の一部を第１の方向Ｄ１に透過し、電磁波の別の一部を第２の方向Ｄ２に反射してよい。また、分離部１６は、入射する電磁波の一部を第１の方向Ｄ１に屈折させ、電磁波の別の一部を第２の方向Ｄ２に屈折させてよい。分離部１６は、例えば、ハーフミラー、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、コールドミラー、ホットミラー、メタサーフェス、偏向素子又はプリズム等を含んで構成されてよい。
　第２の検出部１７は、分離部１６から第１の方向Ｄ１に進行する電磁波の経路上に設けられている。第２の検出部１７は、第１の方向Ｄ１における対象ｏｂの結像位置又は結像位置の近傍に設けられている。第２の検出部１７は、分離部１６から第１の方向Ｄ１に進行した電磁波を検出する。
　また、第２の検出部１７は、分離部１６から第１の方向Ｄ１に進行する電磁波の第１の進行軸が第２の検出部１７の第１の検出軸に平行となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。第１の進行軸は、分離部１６から第１の方向Ｄ１に向けて放射状に広がりながら進行する電磁波の中心軸に対応する。本実施形態において、第１の進行軸は、入射部１５の光軸を分離部１６まで延ばし、分離部１６において第１の方向Ｄ１に平行になるように折曲げた軸として表される。第１の検出軸は、第２の検出部１７の検出面の中心を通り、検出面に垂直な軸として表される。
　さらに、第２の検出部１７は、第１の進行軸及び第１の検出軸の間隔が第１の間隔閾値以下となるように配置されていてよい。また、第２の検出部１７は、第１の進行軸及び第１の検出軸が一致するように配置されていてよい。本実施形態において、第２の検出部１７は、第１の進行軸及び第１の検出軸が一致するように配置されている。
　また、第２の検出部１７は、第２の検出部１７の検出面に対して第１の進行軸がなす第１の角度が第１の角度閾値以下又は所定の角度となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。本実施形態において、第２の検出部１７は、第１の角度が９０°となるように配置されている。
　本実施形態において、第２の検出部１７は、パッシブセンサであるとする。本実施形態において、第２の検出部１７は、さらに具体的には、素子アレイを含む。例えば、第２の検出部１７は、イメージセンサ又はイメージングアレイ等の撮像素子を含み、検出面において結像した電磁波による像を撮像して、撮像した対象ｏｂを含む空間の画像情報を生成する。
　本実施形態において、第２の検出部１７は、さらに具体的には可視光の像を撮像するように構成されるとする。第２の検出部１７は、生成した画像情報を信号として制御部１４に送信する。第２の検出部１７は、赤外線、紫外線、及び電波の像等の可視光以外の像を撮像するように構成されてよい。
　切替部１８は、分離部１６から第２の方向Ｄ２に進行する電磁波の経路上に設けられている。切替部１８は、第２の方向Ｄ２における対象ｏｂの一次結像位置又は一次結像位置近傍に設けられている。
　本実施形態において、切替部１８は、結像位置に設けられている。切替部１８は、入射部１５及び分離部１６を通過した電磁波が入射する作用面ａｓを有している。作用面ａｓは、２次元状に沿って並ぶ複数の切替素子ｓｅによって構成されている。作用面ａｓは、後述する第１の状態及び第２の状態の少なくともいずれかにおいて、電磁波を反射したり電磁波を透過したりする等の電磁波に対する作用を生じさせる。
　切替部１８は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第３の方向Ｄ３に進行させる第１の状態と、第４の方向Ｄ４に進行させる第２の状態とに、切替素子ｓｅ毎に切替可能である。本実施形態において、第１の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第３の方向Ｄ３に反射する第１の反射状態である。また、第２の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、第４の方向Ｄ４に反射する第２の反射状態である。
　本実施形態において、切替部１８は、さらに具体的には、切替素子ｓｅ毎に電磁波を反射する反射面を含んでいる。切替部１８は、切替素子ｓｅ毎の各々の反射面の向きを任意に変更することにより、第１の反射状態及び第２の反射状態を切替素子ｓｅ毎に切替える。
　本実施形態において、切替部１８は、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micro-mirror Device）を含む。ＤＭＤは、作用面ａｓを構成する微小な反射面を駆動することにより、切替素子ｓｅ毎に反射面を作用面ａｓに対して＋１２°及び－１２°のいずれかの傾斜状態に切替可能である。作用面ａｓは、ＤＭＤにおける微小な反射面を載置する基板の板面に平行である。
　切替部１８は、制御部１４の制御に基づいて、第１の状態及び第２の状態を、切替素子ｓｅ毎に切替える。例えば、図２に示すように、切替部１８は、一部の切替素子ｓｅ１を第１の状態に切替えることによって切替素子ｓｅ１に入射する電磁波を第３の方向Ｄ３に進行させ得る。また、切替部１８は、別の一部の切替素子ｓｅ２を第２の状態に切替えることにより切替素子ｓｅ２に入射する電磁波を第４の方向Ｄ４に進行させ得る。切替部１８は、各切替素子の状態を同時に切り替え得る。より具体的には、制御部１４は偏向部１３からの方向情報に基づいて、電磁波が照射された方向又は電磁波が照射された位置を検出する。そして、検出した電磁波の照射方向又は照射位置に応じた切替素子ｓｅ１を第１の状態とし、それ以外の切替素子ｓｅ１は第２の状態とすることで、対象ｏｂからの反射波を選択的に第３の方向Ｄ３に進行させる。分離部１６を通過した電磁波のうち、対象ｏｂからの反射波以外の電磁波は第４の方向Ｄ４に進行するため、第１の検出部２０には入射しない。
　図１に示すように、第１の後段光学系１９は、切替部１８から第３の方向Ｄ３に設けられている。第１の後段光学系１９は、例えば、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含む。第１の後段光学系１９は、切替部１８において進行方向を切替えられた電磁波としての対象ｏｂの像を結像させる。
　第１の検出部２０は反射波を検出する。第１の検出部２０は、切替部１８による第３の方向Ｄ３に進行した後に第１の後段光学系１９を経由して進行する電磁波を検出可能な位置に配置されている。第１の検出部２０は、第１の後段光学系１９を経由した電磁波、すなわち第３の方向Ｄ３に進行した電磁波を検出して、検出信号を出力する。
　また、第１の検出部２０は、切替部１８とともに、分離部１６から第２の方向Ｄ２に進行して切替部１８により第３の方向Ｄ３に進行方向が切替えられた電磁波の第２の進行軸が、第１の検出部２０の第２の検出軸に平行となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。第２の進行軸は、切替部１８から第３の方向Ｄ３に進行する、放射状に広がりながら伝播する電磁波の中心軸に対応する。本実施形態において、第２の進行軸は、入射部１５の光軸を切替部１８まで延ばし、切替部１８において第３の方向Ｄ３に平行になるように折曲げた軸として表される。第２の検出軸は、第１の検出部２０の検出面の中心を通り、検出面に垂直な軸として表される。
　さらに、第１の検出部２０は、切替部１８とともに、第２の進行軸及び第２の検出軸の間隔が第２の間隔閾値以下となるように配置されていてよい。第２の間隔閾値は、第１の間隔閾値と同じ値であってよいし、異なる値であってよい。また、第１の検出部２０は、第２の進行軸及び第２の検出軸が一致するように配置されていてよい。本実施形態において、第１の検出部２０は、第２の進行軸及び第２の検出軸が一致するように配置されている。
　また、第１の検出部２０は、切替部１８とともに、第２の進行軸と、第１の検出部２０の検出面とのなす第２の角度が第２の角度閾値以下又は所定の角度となるように、分離部１６に対して配置されていてよい。第２の角度閾値は、第１の角度閾値と同じ値であってよいし、異なる値であってよい。本実施形態において、第１の検出部２０は、上記のように、第２の角度が９０°となるように配置されている。
　本実施形態において、第１の検出部２０は、照射部１２から対象ｏｂに向けて照射された電磁波の反射波を検出するアクティブセンサである。第１の検出部２０は、例えばＡＰＤ（Avalanche Photo-Diode）、ＰＤ（Photo-Diode）又は測距イメージセンサ等の単一の素子を含む。また、第１の検出部２０は、ＡＰＤアレイ、ＰＤアレイ、測距イメージングアレイ又は測距イメージセンサ等の素子アレイを含むものであってよい。
　本実施形態において、第１の検出部２０は、被写体からの反射波を検出したことを示す検出情報を信号として制御部１４に送信する。第１の検出部２０は、さらに具体的には、赤外線の帯域の電磁波を検出する。
　また、本実施形態において、第１の検出部２０は、対象ｏｂまでの距離を測定するための検出素子として用いられる。換言すると、第１の検出部２０は、測距センサを構成する素子であって、電磁波を検出できればよく、検出面において結像される必要がない。それゆえ、第１の検出部２０は、第１の後段光学系１９による結像位置である二次結像位置に設けられなくてよい。すなわち、この構成において、第１の検出部２０は、全ての画角からの電磁波が検出面上に入射可能な位置であれば、切替部１８により第３の方向Ｄ３に進行した後に第１の後段光学系１９を経由して進行する電磁波の経路上のどこに配置されてよい。
　以上のような構成を有することにより、電磁波検出装置１０は画像上における所定位置と、当該位置の距離を測定するための反射波の光軸を一致させている。言い換えれば、電磁波検出装置１０において、画像を取得する画像情報取得部１４１の光軸と、距離情報を取得するための電磁波の反射波を受信する受光系１１０の光軸とが一致する。画像情報取得部１４１は、撮像部とも称される。受光系１１０を含む距離情報を取得する構成は、測距部とも称される。撮像部と測距部とは、光軸を共有するともいえる。
　ここで、図３は反射波を含む電磁波の検出を説明するための図である。図３において、対象ｏｂが存在する空間は、照射系１１１が電磁波を照射する１フレームあたりの回数で分割され、格子状に区分されている。一般に、反射波を含む電磁波の１フレーム分の検出に要する時間は、撮像素子等によって１フレーム分の画像が取得される時間より長い。一例として、撮像素子は１９２０×１０８０ピクセルの画像を１秒間に３０フレーム取得可能である。一方、照射した電磁波の反射波を受光しての距離測定に要する時間は、１ポイントで２０μｓ程度かかることがある。したがって、空間からの反射波を受光して測距情報を取得する地点の数（ポイント数）は、１フレームあたりで１９２０×１０８０よりも小さくなる。
　図３の例では、照射部１２から照射されたビーム状の電磁波が偏向部１３で反射されて、照射波として、空間における１つの領域Ｒに入射されている。本実施形態において、照射波は赤外線である。領域Ｒに存在する対象ｏｂで反射した反射波を含む電磁波が、入射部１５に入射される。本実施形態において、反射波は赤外線である。また、反射波を含む電磁波は、外光が領域Ｒに存在する対象ｏｂで反射した可視光を含む。分離部１６は、反射波を含む電磁波のうち可視光を第１の方向Ｄ１に反射する。反射された可視光は第２の検出部１７で検出される。また、分離部１６は、反射波を含む電磁波のうち赤外線を第２の方向Ｄ２に透過する。分離部１６を透過した赤外線は、切替部１８で反射して、少なくとも一部が第３の方向Ｄ３に進行する。第３の方向Ｄ３に進行した赤外線は、第１の後段光学系１９を通って、第１の検出部２０で検出される。
（制御部の構成例）
　照射制御部１４３は、照射系１１１を制御する。照射制御部１４３は、例えば照射部１２に、電磁波の照射及び停止を切替えさせる。照射制御部１４３は、例えば偏向部１３に、電磁波を反射する向きを変えさせる。
　受光制御部１４４は、受光系１１０を制御する。受光制御部１４４は、例えば切替部１８に、第１の状態及び第２の状態を切替素子ｓｅ毎に切替えさせる。
　画像情報取得部１４１は、空間からの電磁波を検出する第２の検出部１７から、対象ｏｂが存在する空間の画像情報を取得する。
　演算部１４５は、第１の検出部２０の検出情報に基づいて、対象ｏｂとの距離を演算する。演算部１４５は、取得した検出情報に基づいて、例えばＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）方式で距離を演算可能である。
　図４に示すように、制御部１４は、照射部１２に電磁波放射信号を入力することにより、照射部１２にパルス状の電磁波を照射させる（“電磁波放射信号”欄参照）。照射部１２は、入力された電磁波放射信号に基づいて電磁波を照射する（“照射部放射量”欄参照）。照射部１２が照射し、かつ、偏向部１３が反射して、対象ｏｂが存在する空間である照射領域に照射された電磁波は、照射領域において反射する。制御部１４は、照射領域の反射波の入射部１５による切替部１８における結像領域の中の少なくとも一部の切替素子ｓｅを第１の状態に切替え、他の切替素子ｓｅを第２の状態に切替える。そして、第１の検出部２０は、照射領域において反射された電磁波を検出するとき（“電磁波検出量”欄参照）、検出情報を制御部１４に通知する。
　演算部１４５は、検出情報を含む上記の信号の情報を取得する。演算部１４５は、例えば、時間計測ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）を含み、照射部１２に電磁波を照射させた時期Ｔ１から、検出情報を取得（“検出情報取得”欄参照）した時期Ｔ２までの時間ΔＴを計測する。演算部１４５は、時間ΔＴに光速を乗算し、かつ、２で除算することにより、照射位置までの距離を算出する。
　第１の検出部２０で検出される対象ｏｂまでの測距情報の１フレームあたりの平面方向の解像度は、第２の検出部１７で検出される対象ｏｂの画像の解像度よりも低い。この理由は以下のとおりである。まず、測距情報を取得するための反射波を含む電磁波の検出の解像度は、対象ｏｂを含む空間における電磁波による距離の検出個所数、すなわち測距情報を取得する地点の数で定まるからである。レーザーによって空間をスキャンする場合には、電磁波の検出の解像度は、対象空間の１回のスキャンにおけるレーザーの照射箇所の数（すなわち、視野の範囲へのレーザーの照射箇所の数）を指す。これに対して、第２の検出部１７で検出される対象ｏｂの画像は、撮像素子の性能の向上によって、レーザーの照射箇所の間隔よりも狭い間隔の画素で撮像される。したがって、測距情報の平面方向の解像度は、画像の解像度よりも低くなる。以下、本明細書において、測距情報の解像度とは、１フレームあたりの平面方向の解像度を指すものとする。また、測距部の解像度は、撮像部の解像度よりも低いともいえる。
（測距情報に基づくサイズの算出）
　本実施形態に係る電磁波検出装置１０の制御部１４は、測長演算部１４７を更に備える。測長演算部１４７は、第１の検出部２０で検出される対象ｏｂまでの測距情報に基づいて対象ｏｂのサイズを算出する。電磁波検出装置１０は、測定装置とも称される。対象ｏｂは、測定対象とも称される。
　具体的には、測長演算部１４７は、測距情報と、測距情報を取得するために照射した電磁波の射出方向とに基づいて、対象ｏｂに含まれる２点の座標を算出し、２点間の距離を対象ｏｂのサイズとして算出する。一例として、図５に示される対象ｏｂのサイズの算出手順が説明される。対象ｏｂは、人物であるとする。また、簡略化のために、紙面に垂直なＸ軸方向の座標を考慮せず、紙面に沿うＹＺ平面内に限定して算出手順が説明される。
　制御部１４の演算部１４５は、照射系１１１が位置する原点Ｏから対象ｏｂの頭部に位置する測距点Ｐ１までの距離と、原点Ｏから対象ｏｂの足に位置する測距点Ｐ２までの距離とを測定する。原点Ｏから測距点Ｐ１までの距離は、ｄ１で表されるとする。原点Ｏから測距点Ｐ２までの距離は、ｄ２で表されるとする。ｄ１及びｄ２は、距離情報とも称される。原点Ｏは、基準位置とも称される。測距点Ｐ１及びＰ２はそれぞれ、第１地点及び第２地点とも称される。測距点Ｐ１及びＰ２はそれぞれ、第１測距点及び第２測距点とも称される。測距点Ｐ１及びＰ２を特定する情報はそれぞれ、第１測距情報及び第２測距情報とも称される。
　ここで、照射系１１１は、照射電磁波をスキャンできる範囲に含まれる照射軸１１１Ａを有する。本実施形態において、照射軸１１１Ａは、照射電磁波をスキャンできる範囲の中心軸に対応する。ＸＹＺ座標系は、Ｚ軸が照射軸１１１Ａに一致するように設定されている。したがって、照射軸１１１Ａは、ＹＺ平面内に含まれる。
　測長演算部１４７は、演算部１４５から、測距点Ｐ１及びＰ２までの距離を取得する。測長演算部１４７は、演算部１４５又は照射系１１１から、原点Ｏと測距点Ｐ１とを結ぶ線分が照射軸１１１Ａに対してなす角度（θ１）を更に取得する。角度θ１は、ＹＺ平面における原点Ｏから測距点Ｐ１への方向を特定する。つまり、角度θ１は、方向に関する情報ともいえる。角度θ１は、測距点Ｐ１への方向に関する角度情報とも称される。角度θ１は偏向部１３から取得した方向情報に基づいて取得してよい。測長演算部１４７は、ｄ１とθ１とに基づいて、以下の式（１）及び（２）に示されるように測距点Ｐ１のＹ座標（Ｙ１）及びＺ座標（Ｚ１）を算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、測長演算部１４７は、演算部１４５又は照射系１１１から、原点Ｏと測距点Ｐ２とを結ぶ線分が照射軸１１１Ａに対してなす角度（θ２）を取得する。測長演算部１４７は、測距点Ｐ１と同様に、測距点Ｐ２のＹ座標（Ｙ２）及びＺ座標（Ｚ２）をｄ２とθ２とに基づいて算出できる。第１地点及び第２地点それぞれの地点の座標は、第１空間座標及び第２空間座標とも称される。
　ここで、対象ｏｂのサイズは、頭部から足までの長さで表される。つまり、測長演算部１４７は、対象ｏｂの長さを線分Ｐ１Ｐ２の長さとして算出できる。図６に例示される対象ｏｂに含まれる線分Ｐ１Ｐ２は、ＸＹ平面、つまり撮像面に交差する。測長演算部１４７は、Ｐ１及びＰ２それぞれの座標を三平方の定理に基づく以下の式（３）に適用することによって、線分Ｐ１Ｐ２の長さＬを算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　電磁波検出装置１０は、対象ｏｂを撮影した画像のみに基づいて、対象ｏｂのサイズを算出する場合、以下の理由によって実際の対象ｏｂのサイズと異なり得る。
　電磁波検出装置１０は、Ｚ軸上に位置する場合、対象ｏｂをＺ軸の正の方向から撮影する。したがって、電磁波検出装置１０が撮影する画像の撮像面は、Ｚ軸に垂直な面、つまりＸＹ平面に平行な面となる。対象ｏｂに含まれる線分Ｐ１Ｐ２が撮像面に交差する場合、線分Ｐ１Ｐ２は、撮像面に対する正射影として画像に写る。Ｘ軸方向（紙面の奥行方向）の広がりが無視される場合、線分は、Ｙ軸に対する正射影として画像に写る。線分の正射影の長さは、線分の実際の長さより短い。具体的には、図６に例示される線分Ｐ１Ｐ２のＹ軸への正射影の長さは、Ｙ１－Ｙ２であり、上述の式（３）で算出されるＬよりも短い。したがって、画像に基づいて線分Ｐ１Ｐ２の長さとして算出された対象ｏｂのサイズは、実際の対象ｏｂのサイズと異なり得る。
　また、仮に、線分Ｐ１Ｐ２が撮像面に平行である場合であっても、電磁波検出装置１０から対象ｏｂまでの距離が短いか長いかによって画像に写る線分の長さが変化する。したがって、画像だけに基づいて線分Ｐ１Ｐ２の真の長さを算出できないことがある。
　以上述べてきたように、本実施形態に係る電磁波検出装置１０は、対象ｏｂに含まれる測距点Ｐ１及びＰ２の座標を算出する。そして、電磁波検出装置１０は、Ｐ１及びＰ２の座標に基づいて、対象ｏｂのサイズとして線分Ｐ１Ｐ２の長さを算出できる。対象ｏｂのサイズの算出精度は、測距結果に基づいて算出されることによって、画像のみに基づいて算出される場合よりも高められる。
（座標の補正による高精度化）
　上述したように、対象ｏｂまでの測距情報の解像度は、対象ｏｂの画像の解像度よりも低い。測距情報の解像度が低い場合、測距点Ｐ１及びＰ２の位置と対象ｏｂの輪郭部分とのずれが大きくなるため、測距情報に基づいて算出される対象ｏｂのサイズの誤差も大きい。したがって、測長演算部１４７は、対象ｏｂのサイズを算出するために用いる座標を、対象ｏｂを撮影した画像に基づいて補正することによって、対象ｏｂの算出精度をより一層高めることができる。
　例えば、図５に示されるように、対象ｏｂのサイズを算出するために用いる、対象ｏｂの頭部の側の端点は、Ｐ１からＰ１’に補正される。また、対象ｏｂのサイズを算出するために用いる、対象ｏｂの足の側の端点は、Ｐ２からＰ２’に補正される。Ｐ１とＰ１’とが大きく離れるほど、又は、Ｐ２とＰ２’とが大きく離れるほど、補正によってサイズの算出精度が大きく向上する。対象ｏｂの撮影画像における輪郭部分のうち、測距点Ｐ１及びＰ２の位置に最も近接する位置が、それぞれＰ１’及びＰ２’とされてよい。Ｐ１’及びＰ２’は、図示しない操作手段によって対象ｏｂの撮影画像から任意に指定されてもよい。Ｐ１’及びＰ２’は対象ｏｂの撮影画像における輪郭部分に限定されず、対象ｏｂのうち測距したい部分の間隔を規定する地点であってよい。
　Ｐ１からＰ１’への補正は、具体的に以下のように実現され得る。測長演算部１４７は、対象ｏｂまでの測距情報をマッピングした距離画像を生成する。測長演算部１４７は、対象ｏｂを撮影した撮像画像を取得する。測長演算部１４７は、撮像画像に基づいて対象ｏｂの輪郭部分を検出する。測長演算部１４７は、輪郭部分の中から測距点Ｐ１に対応し、Ｐ１と同一ＸＹ平面上に位置する頭部の側の端点Ｐ１’を取得し、撮影画像における測距点Ｐ１の位置と端点Ｐ１’の位置関係から原点Ｏと端点Ｐ１’とを結ぶ線分が照射軸１１１Ａに対してなす角度θ１’を算出する。距離画像と撮像画像とを重ね合わせることによって、角度θ１’が算出されてよい。測長演算部１４７は、例えば、撮像画像のＹ座標がゼロである点に対応する角度をゼロ度であるとみなした上で、測距点Ｐ１のＹ座標と端点Ｐ１’のＹ座標との比と、原点Ｏと測距点Ｐ１とを結ぶ線分が照射軸１１１Ａに対してなす角度がθ１であることとに基づいて、角度θ１’を算出できる。
　測長演算部１４７は、測距点Ｐ１のＺ座標を表すＺ１と、角度θ１’とに基づいて、原点Ｏと端点Ｐ１’とを結ぶ線分の長さｄ１’を以下の式（４）で算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　さらに、測長演算部１４７は、ｄ１’に基づいて、端点Ｐ１’のＹ座標Ｙ１’を以下の式（５）で算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　端点Ｐ１’のＺ座標は、測距点Ｐ１のＺ座標であるＺ１と同じであるとみなされるとする。これによって、端点Ｐ１’の座標が特定される。その結果、Ｐ１からＰ１’への補正が実現される。また、Ｐ２からＰ２’への補正は、Ｐ１からＰ１’への補正と同様に実現され得る。端点Ｐ１’及びＰ２’は、それぞれ第１端点及び第２端点とも称される。第１端点及び第２端点それぞれの座標は、第１端点座標及び第２端点座標とも称される。上述したように、測長演算部１４７は、第１端点のＺ座標を第１地点のＺ座標と同じであるとする。つまり、照射系１１１の原点Ｏから見た空間の奥行方向において、第１地点の位置と第１端点の位置とが同一とされる。
　測長演算部１４７は、補正後のＰ１’及びＰ２’の座標で表される２点間の距離を以下の式（６）に基づいて、線分Ｐ１’Ｐ２’の長さを対象ｏｂのサイズとして算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　以上述べてきたように、測長演算部１４７は、線分の長さを算出するための両端の２点の座標を撮像画像に基づいて補正できる。その結果、対象ｏｂのサイズの算出精度が高められる。
　また、上述したように、電磁波検出装置１０は、距離画像を生成するために用いられる反射波の光軸を撮像画像の光軸に一致させることができる。したがって、測長演算部１４７は、距離画像と撮像画像とを重ね合わせたときに生じる位置の誤差をゼロにする、又は、ゼロに近づけることができる。距離画像と撮像画像とを高精度に重ね合わせることができることによって、測長演算部１４７は、距離画像に含まれる角度及び距離の情報と撮像画像に含まれる情報とを組み合わせて、対象ｏｂの端点の座標を高精度で補正することができる。その結果、対象ｏｂのサイズの算出精度が高められる。
（Ｘ軸方向の広がりを考慮したサイズの算出）
　図５及び図６を参照してＸ軸方向（紙面の奥行方向）の広がりを考慮しない場合のサイズの算出方法が説明されてきた。以下、図７、図８及び図９を参照して、Ｘ軸方向の広がりを考慮した場合のサイズの算出方法が説明される。図７、図８及び図９に例示される対象ｏｂは、車両であるとする。測長演算部１４７は、車両の全長（前後の長さ）を測定する。
　図７に示されるように、測長演算部１４７は、対象ｏｂとしての車両の前方の端部に対応する測距点Ｐ１の測距情報と、車両の後方の端部に対応する測距点Ｐ２の測距情報とを取得する。照射系１１１が位置する原点Ｏから測距点Ｐ１及びＰ２までの距離は、ｄ１及びｄ２で表される。線分ＯＰ１及びＯＰ２が照射軸１１１Ａに対してなす角度は、θ１及びθ２で表される。測距点Ｐ１及びＰ２のＸ座標がゼロではない場合、線分ＯＰ１及びＯＰ２は、ＹＺ平面に交差する平面に含まれる。具体的には、図８及び図９に示されるように、線分ＯＰ１は、ＹＺ平面に対してθ３で表される角度だけ回転した平面内に位置する。図９に示されるように、θ１の大きさは、ＹＺ平面に対して角度θ３だけ回転した平面内で表される。
　測長演算部１４７は、図５及び図６の例と異なりＸ座標も考慮した場合の測距点Ｐ１の座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を、以下の式（７）～（９）で算出できる。
Ｚ１＝ｄ１・ｃｏｓθ１　　　（７）
Ｘ１＝ｄ１・ｓｉｎθ１・ｃｏｓθ３　　　（８）
Ｙ１＝ｄ１・ｓｉｎθ１・ｓｉｎθ３　　　（９）
なお、角度θ１は偏向部１３から取得した方向情報に基づいて取得してよく、角度θ３は撮影画像または測距画像における測距点Ｐ１の位置に基づいて取得してよい。
　測長演算部１４７は、測距点Ｐ１の座標と同様に測距点Ｐ２の座標を算出できる。また、測長演算部１４７は、Ｐ１及びＰ２それぞれの座標を三平方の定理に基づく以下の式（１０）に適用することによって、対象ｏｂのサイズ（車両の全長）として、線分Ｐ１Ｐ２の長さＬを算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　さらに、測長演算部１４７は、対象ｏｂを撮影した画像に基づいて、対象ｏｂのサイズ（車両の全長）を算出するために用いる座標を補正できる。測長演算部１４７は、例えば、車両の前方の端部の座標を以下のように補正できる。
　測長演算部１４７は、対象ｏｂまでの測距情報をマッピングした距離画像を生成する。測長演算部１４７は、対象ｏｂを撮影した撮像画像を取得する。測長演算部１４７は、撮像画像に基づいて、Ｐ１と同一ＸＹ平面上に位置する対象ｏｂの前方の端点Ｐ１’を検出し、撮影画像における測距点Ｐ１の位置と端点Ｐ１’の位置関係から、原点Ｏと端点Ｐ１’とを結ぶ線分が照射軸１１１Ａに対してなす角度θ１’を算出する。測長演算部１４７は、例えば、撮像画像のＸ座標及びＹ座標がゼロである点に対応する角度をゼロ度であるとみなす。そして、ＸＹ平面の原点（０，０）から測距点Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）までの距離と、ＸＹ平面の原点（０，０）から端点Ｐ１’までの距離との比と、測距点Ｐ１の角度がθ１であることとに基づいて、撮像画像の端点Ｐ１’における角度θ１’を算出できる。
　測長演算部１４７は、測距点Ｐ１のＺ座標を表すＺ１と、角度θ１’とに基づいて、原点Ｏと端点Ｐ１’とを結ぶ線分の長さｄ１’を以下の式（１１）で算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　さらに、測長演算部１４７は、ｄ１’に基づいて、端点Ｐ１’のＸ座標Ｘ１’及びＹ座標Ｙ１’を以下の式（１２）及び（１３）で算出する。
Ｙ１’＝ｄ１’・ｓｉｎθ１’・ｓｉｎθ３’　　　（１２）
Ｘ１’＝ｄ１’・ｓｉｎθ１’・ｃｏｓθ３’　　　（１３）
　端点Ｐ１’のＺ座標は、測距点Ｐ１のＺ座標であるＺ１と同じであるとみなされるとする。これによって、端点Ｐ１’の座標が特定される。その結果、Ｐ１からＰ１’への補正が実現される。また、Ｐ２からＰ２’への補正は、Ｐ１からＰ１’への補正と同様に実現され得る。
　測長演算部１４７は、補正後のＰ１’及びＰ２’の座標で表される２点間の距離を以下の式（１４）に基づいて、線分Ｐ１’Ｐ２’の長さを対象ｏｂのサイズとして算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　以上述べてきたように、測長演算部１４７は、Ｘ軸方向の広がりを考慮した場合でも、線分の長さを算出するための両端の２点の座標を撮像画像に基づいて補正できる。その結果、対象ｏｂのサイズの算出精度が高められる。
　図１０に示されるように、測長演算部１４７は、対象ｏｂの全体のサイズだけでなく、撮影画像に含まれる対象の一部についてもサイズを測定しうる。一例として、測長演算部１４７は、撮影画像から認識した大型車両のタイヤ部分を対象ｏｂとしてその直径を測定することができる。本実施形態によれば、電磁波検出装置１０による撮像画像の撮像面がタイヤに対して傾いている場合であっても、タイヤの直径の測定精度が高められ得る。測長演算部１４７は、他の種々の物品を対象ｏｂとして測定してもよい。
　制御部１４は、画像情報取得部１４１が取得した画像情報を解析して、サイズ測定が必要な部分（例えばタイヤ部分等）を特定することができる。上述したように、照射制御部１４３は、照射系１１１を制御して、サイズ測定の対象となる対象の測距点Ｐ１、Ｐ２までの距離を測定し、測長演算部１４７が線分Ｐ１Ｐ２の長さを算出することで、対象のサイズを測定することができる。
　例えば大型車両のタイヤが摩耗することは、当該大型車両が従事する作業の支障となる恐れがある。電磁波検出装置１０は、タイヤ等のサイズを継続的に測定することで、修理、交換が必要となる車両の部材を発見し、メンテナンスを促することができる。複数の車両のタイヤ等のサイズを定期的に測定し、画像情報取得部１４１が取得した画像情報によって特定した車両の固有情報（ＩＤ等の識別情報）と関連付けて記憶手段に記憶させる構成としてもよい。
　図１１に示されるように、測長演算部１４７は、魚等の家畜を対象ｏｂとしてその全長を測定することができる。本実施形態によれば、電磁波検出装置１０による撮像画像の撮像面が対象ｏｂである魚に対して傾いている場合であっても、魚の全長の測定精度が高められ得る。測長演算部１４７は、魚に限られず、牛、馬など他の種々の動物を対象ｏｂとして測定してもよい。
　家畜は生物である故に、様々な姿勢を取りうる。電磁波検出装置１０は、画像情報取得部１４１が取得した画像情報によって、測定対象の家畜が所定の姿勢を取ったことを認識したタイミングで、そのサイズの測定を行ってよい。
　家畜の大きさを測定することは、その成長管理において有意である。電磁波検出装置１０によって、継続的に家畜の大きさを測定することにより、成長管理を容易に行うことができる。測定した家畜の大きさの情報を、画像情報取得部１４１が取得した画像情報によって特定した家畜の固有情報と関連付けて記憶手段に記憶させることで、複数の家畜の成長管理を行う構成としてもよい。
（フローチャートの例）
＜測距点の座標を端点としたサイズの算出＞
　測長演算部１４７は、図１２に例示されるフローチャートの手順を含むサイズ測定方法を実行してもよい。サイズ測定方法は、測長演算部１４７を構成するプロセッサに実行させるサイズ測定プログラムとして実現されてもよい。サイズ測定プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
　測長演算部１４７は、対象ｏｂに含まれる少なくとも２点の測距情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、測長演算部１４７は、対象ｏｂのサイズを測定するために、対象ｏｂの両端に対応する２点として、測距点Ｐ１及びＰ２を選択し、各測距点の測距情報を取得する。測長演算部１４７は、測距情報として、原点Ｏから測距点Ｐ１までの距離と、原点Ｏから測距点Ｐ２までの距離とを取得する。
　測長演算部１４７は、２つの測距点への照射方向を取得する（ステップＳ２）。具体的には、測長演算部１４７は、測距点Ｐ１に対して照射系１１１が電磁波を照射した方向と、測距点Ｐ２に対して照射系１１１が電磁波を照射した方向とを、照射系１１１から取得する。
　測長演算部１４７は、２つの測距点の座標を算出する（ステップＳ３）。測長演算部１４７は、距離と方向とに基づいて、各測距点の座標を算出できる。
　測長演算部１４７は、２つの測距点の間の長さを算出する（ステップＳ４）。測長演算部１４７は、ステップＳ４の手順の終了後、図１２のフローチャートの手順の実行を終了する。
＜撮像画像に基づいて補正した端点によるサイズの算出＞
　測長演算部１４７は、図１３に例示されるフローチャートの手順を含むサイズ測定方法を実行してもよい。
　測長演算部１４７は、対象ｏｂに含まれる少なくとも２点の測距情報を取得する（ステップＳ１１）。具体的には、測長演算部１４７は、対象ｏｂのサイズを測定するために、対象ｏｂの両端に対応する２点として、測距点Ｐ１及びＰ２を選択し、各測距点の測距情報を取得する。測長演算部１４７は、測距情報として、原点Ｏから測距点Ｐ１までの距離と、原点Ｏから測距点Ｐ２までの距離とを取得する。
　測長演算部１４７は、２つの測距点への照射方向を取得する（ステップＳ１２）。具体的には、測長演算部１４７は、測距点Ｐ１に対して照射系１１１が電磁波を照射した方向と、測距点Ｐ２に対して照射系１１１が電磁波を照射した方向とを、照射系１１１から取得する。
　測長演算部１４７は、２つの測距点の座標を算出する（ステップＳ１３）。測長演算部１４７は、距離と方向とに基づいて、各測距点の座標を算出できる。
　測長演算部１４７は、対象ｏｂの撮像画像においてサイズを測定する両端の２点（Ｐ１’、Ｐ２’）を検出する（ステップＳ１４）。具体的には、測長演算部１４７は、ＸＹ平面に沿う撮像面上に対象ｏｂの各点が位置すると仮定し、撮像面上において両端の２点を検出する。
　測長演算部１４７は、撮像画像で検出した両端の２点への角度を算出する（ステップＳ１５）。具体的には、測長演算部１４７は、測距情報と、測距情報を取得した測距点の測距画像内におけるＸ座標又はＹ座標と、各点の撮像画像内におけるＸ座標又はＹ座標とに基づいて、両端の２点への角度を算出できる。
　測長演算部１４７は、撮像画像で検出した両端の２点までの距離を算出する（ステップＳ１６）。具体的には、測長演算部１４７は、各点への角度と、各点に近い測距点のＺ座標とに基づいて、各点までの距離を算出する。
　測長演算部１４７は、撮像画像で検出した両端の２点の空間座標を算出する（ステップＳ１７）。具体的には、測長演算部１４７は、各点までの距離と、各点への角度とに基づいて、各点の空間座標（Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標）を算出する。
　測長演算部１４７は、座標を算出した２点の間の長さを算出する（ステップＳ１８）。測長演算部１４７は、ステップＳ１８の手順の終了後、図１３のフローチャートの手順の実行を終了する。
（他の実施形態）
　測長演算部１４７は、照射系１１１が電磁波を照射する照射軸１１１Ａの方向に沿って対象ｏｂの長さを測定することもできる。例えば、測長演算部１４７は、路面上に位置する車両を対象ｏｂとして、車両の上面側から電磁波を照射することによって、車両の高さを測定できる。
　具体的には、測長演算部１４７は、対象ｏｂとして車両と、その車両が位置する路面とを撮影した画像を取得する。測長演算部１４７は、路面と推定される領域に位置する点を検出して測距情報を取得する。測長演算部１４７は、路面と推定される領域に位置する少なくとも２点の座標を測距情報に基づいて算出する。測長演算部１４７は、路面の座標に基づいて、路面の傾斜、及び、車両の下の路面の位置を算出する。測長演算部１４７は、車両の上面に位置する点の測距情報を取得し、路面の傾斜及び路面の位置の算出結果に基づいて、車両の高さを算出できる。
　測長演算部１４７は、例えば図１４に示されるように、路面上に位置する車両を路面に対して平面視したときに路面と車両とを通る直線状に位置する複数の点の測距情報を取得してよい。測距情報を取得する点は、Ｙ軸に沿って並んでおり、Ｙ座標で特定される。また、その点におけるＺ座標と対応付けられることによって、その点の測距情報は、（ｙ（ｎ）,ｚ（ｎ））と表されるとする。ｎは、各点を識別するためのパラメータであり、自然数であるとする。
　測距情報は、図１５に示されるように、ＹＺ平面にプロットされる。測長演算部１４７は、測距情報をプロットしたグラフに基づいて、路面の領域を推定してもよい。図１５において、路面の領域は、Ａ１及びＡ３で示される領域であると推定される。測長演算部１４７は、例えば、領域Ａ１に含まれる少なくとも１点の測距情報と、領域Ａ３に含まれる少なくとも１点の測距情報とに基づいて、路面を表す式ａｙ＋ｂｚ＋ｃ＝０の係数ａ、ｂ及びｃを算出することによって、路面の情報を特定できる。路面は、基準面とも称される。基準面としての路面を特定する情報は、第１測距情報に対応する。
　測長演算部１４７は、図１５においてＡ２で示される、路面を表す式から外れる領域を車両の上面の領域であると推定できる。測長演算部１４７は、車両の上面の各点の座標と、路面を表す式とに基づいて、車両の上面の各点の路面からの距離を算出できる。測長演算部１４７は、算出した距離のうち最大の値を、車両の高さとして算出してよい。測長演算部１４７は、例えば以下の式（１５）に基づいて、車両の高さを算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 ここで、Ｍａｘｎは、最大値を選択する関数である。式（１５）は、ＹＺ平面において各点の座標から路面を表す直線への距離のうち最大の値を選択することを意味している。
　測長演算部１４７は、基準面としての路面から遠い側の端点を特定して端点の空間座標を特定し、端点の空間座標と基準面としての路面を表す式とに基づいて車両の高さを算出するともいえる。基準面としての路面から遠い側の端点を特定する情報は、第２測距情報に対応する。
　測長演算部１４７は、路面を平面視する方向から対象ｏｂとしての車両を撮影した画像を取得し、画像に基づいて路面の領域と車両の領域とを判別してもよい。このようにすることで、路面を表す式の算出が容易になる。
　測長演算部１４７は、図１６に例示されるフローチャートの手順を含むサイズ測定方法を実行してもよい。サイズ測定方法は、測長演算部１４７を構成するプロセッサに実行させるサイズ測定プログラムとして実現されてもよい。サイズ測定プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
　測長演算部１４７は、対象ｏｂの画像を取得する（ステップＳ２１）。具体的には、路面を平面視する方向から車両を撮影した画像を取得してよい。
　測長演算部１４７は、対象ｏｂの画像から路面を検出して路面に含まれる少なくとも２点までの距離を測定する（ステップＳ２２）。路面に含まれる、距離を測定する対象となった点は、路面の測距点とも称される。
　測長演算部１４７は、路面の測距点の座標を算出する（ステップＳ２３）。測長演算部１４７は、ステップＳ２２で少なくとも２点までの距離を測定しているので、少なくとも２つの測距点の座標を算出できる。
　測長演算部１４７は、路面の傾きを算出する（ステップＳ２４）。具体的には、測長演算部１４７は、上述したように、路面を表す式ａｙ＋ｂｚ＋ｃ＝０の係数ａ、ｂ及びｃを算出してよい。路面の傾きは、ａとｂとの比に相当する。
　測長演算部１４７は、対象ｏｂの画像から車両を検出して車両の上面に位置する点までの距離を測定する（ステップＳ２５）。車両の上面に位置する、距離を測定する対象となった点は、車両の測距点とも称される。
　測長演算部１４７は、車両の測距点の座標を算出する（ステップＳ２６）。
　測長演算部１４７は、車両の高さを算出する（ステップＳ２７）。具体的には、測長演算部１４７は、車両の測距点から路面を表す線までの距離を車両の高さとして算出できる。測長演算部１４７は、ステップＳ２７の手順の終了後、図１６のフローチャートの手順の実行を終了する。
（変形例）
　本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び改変を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形及び改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
　上記の実施形態において、電磁波検出装置１０は、上記のように、レーザー光を照射して、返ってくるまでの時間を直接測定するＤｉｒｅｃｔ　ＴｏＦにより測距情報を作成する構成である。しかし、電磁波検出装置１０は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１０は、放射状に（すなわち複数の方向に同時に）電磁波を一定の周期で照射し、照射された電磁波と返ってきた電磁波との位相差から、返ってくるまでの時間を間接的に測定するＦｌａｓｈ　ＴｏＦにより測距情報を作成してよい。また、電磁波検出装置１０は、他のＴｏＦ方式、例えば、Ｐｈａｓｅｄ　ＴｏＦにより測距情報を作成してよい。
　上記の実施形態において、切替部１８は、作用面ａｓに入射する電磁波の進行方向を２方向に切替え可能であるが、２方向のいずれかへの切替えでなく、３以上の方向に切替え可能であってよい。
　上記の実施形態の切替部１８において、第１の状態及び第２の状態は、作用面ａｓに入射する電磁波を、それぞれ、第３の方向ｄ３に反射する第１の反射状態、及び第４の方向ｄ４に反射する第２の反射状態であるが、他の態様であってよい。
　例えば、第１の状態が、作用面ａｓに入射する電磁波を、透過させて第３の方向ｄ３に進行させる透過状態であってよい。上記の切替部１８に代わる別構成の切替部１８１は、さらに具体的には、切替素子毎に電磁波を第４の方向ｄ４に反射する反射面を有するシャッタを含んでいてよい。このような構成の切替部１８１においては、切替素子毎のシャッタを開閉することにより、第１の状態としての透過状態及び第２の状態としての反射状態を切替素子毎に切替え得る。
　このような構成の切替部１８１として、例えば、開閉可能な複数のシャッタがアレイ状に配列されたＭＥＭＳシャッタを含む切替部が挙げられる。また、切替部１８１は、電磁波を反射する反射状態と電磁波を透過する透過状態とを液晶配向に応じて切替え可能な液晶シャッタを含む切替部が挙げられる。このような構成の切替部１８１においては、切替素子毎の液晶配向を切替えることにより、第１の状態としての透過状態及び第２の状態としての反射状態を切替素子毎に切替え得る。
　また、電磁波検出装置１０において、受光系１１０がさらに第２の後段光学系及び第３の検出部を備えてよい。第２の後段光学系は、切替部１８から第４の方向ｄ４に設けられて、対象ｏｂの像を結像させる。第３の検出部は、切替部１８による第４の方向ｄ４に進行した後に第２の後段光学系を経由して進行する電磁波の経路上に設けられて、第４の方向ｄ４に進行した電磁波を検出する。
　また、上記の実施形態において、電磁波検出装置１０は、第２の検出部１７がパッシブセンサであり、第１の検出部２０がアクティブセンサである構成を有する。しかし、電磁波検出装置１０は、このような構成に限られない。例えば、電磁波検出装置１０において、第２の検出部１７及び第１の検出部２０が共にアクティブセンサである構成でも、パッシブセンサである構成でも上記の実施形態と類似の効果が得られる。
　画像情報取得部１４１、反射強度情報取得部１４２、照射制御部１４３、受光制御部１４４、演算部１４５及び対応情報算出部１４６の一部は、制御部１４に含まれるのでなく、制御部１４と別に設けられてよい。例えば、演算部１４５は、制御部１４から独立した制御装置として設けられてよい。
　制御部１４に設けられた、画像情報取得部１４１、反射強度情報取得部１４２、又は対応情報算出部１４６等の各機能は、電磁波検出装置１０に含まれている必要はなく、別装置として設けられてよい。
　上記の実施形態において、対象ｏｂのサイズを測定するために、２の点（Ｐ１とＰ２、Ｐ１’とＰ２’）が用いられた。対象ｏｂのサイズを測定するために用いる点の数は、２つに限られず、３つ以上であってよい。３以上の点を用いてそれぞれの点の間の長さを測定し、測定した長さの和を算出することによって対象ｏｂのサイズを測定してもよい。対象ｏｂの形状が湾曲している等、２点間の直線では対象ｏｂの正確な長さを測定できない場合には、対象ｏｂの測定箇所に沿って３以上の点を設定してサイズの測定をしてもよい。
　上記の実施形態において代表的な例を説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本開示は、上記の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
　また、本開示の解決手段を装置として説明してきたが、本開示は、これらを含む態様としても実現し得るものであり、また、これらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
　１０　電磁波検出装置
　１２　照射部
　１３　偏向部
　１４　制御部
　１５　入射部
　１６　分離部
　１７　第２の検出部
　１８、１８１　切替部
　１９　第１の後段光学系
　２０　第１の検出部
　１１０　受光系
　１１１　照射系
　１４１　画像情報取得部
　１４２　反射強度情報取得部
　１４３　照射制御部
　１４４　受光制御部
　１４５　演算部
　１４６　対応情報算出部
　１４７　測長演算部
　ａｓ　作用面
　Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４　第１の方向、第２の方向、第３の方向、第４の方向
　ｏｂ　対象

Claims (11)

  1. 　測定対象が存在する空間において前記測定対象のサイズを測定するための２の地点である第１地点と第２地点とを特定し、
    　前記第１地点と前記第２地点との前記空間における位置を示す第１空間座標と第２空間座標とを、基準位置から前記第１地点と前記第２地点との各々までの距離に関する距離情報に基づき算出し、
    　前記第１空間座標と前記第２空間座標とに基づいて、前記第１地点と前記第２地点との間の距離を算出する、測定装置。
  2. 　前記基準位置から前記第１地点と前記第２地点との各々への方向に関する角度情報を取得し、
    　前記距離情報と前記角度情報とに基づいて、前記第１空間座標及び前記第２空間座標を算出する、請求項１に記載の測定装置。
  3. 　測定対象が存在する空間において前記測定対象のサイズを測定するための２の地点である第１地点と第２地点とを特定し、
    　前記第１地点と前記第２地点との前記空間における位置を示す第１空間座標と第２空間座標とを、基準位置から前記第１地点と前記第２地点との各々までの距離に関する距離情報に基づき算出し、
    　前記測定対象の画像に基づいて、前記測定対象のサイズを測定するための２の地点である第１端点と第２端点とを特定し、
    　前記第１空間座標と前記第２空間座標とに基づいて、前記第１端点と前記第２端点との前記空間における位置を示す第１端点座標と第２端点座標とを算出し、
    　前記第１端点座標と前記第２端点座標とに基づいて、前記第１端点と前記第２端点との間の距離を算出する、測定装置。
  4. 　前記測定対象の画像における前記第１地点と前記第１端点との位置関係及び前記第２地点と前記第２端点との位置関係に基づいて、前記基準位置から前記第１端点及び前記第２端点の各々への方向に関する角度情報を取得し、
    　前記第１端点座標と前記第２端点座標とを前記角度情報に基づいて算出する、請求項３に記載の測定装置。
  5. 　前記第１空間座標と前記第１端点座標との、前記空間上における奥行方向の位置は同一とする、請求項３又は４に記載の測定装置。
  6. 　前記第１地点及び前記第２地点までの距離に関する情報を取得する測距部と、前記測定対象の画像を取得する撮像部とを有し、
    　前記測距部と前記撮像部とは光軸を共有する、請求項３から５までのいずれか一項に記載の測定装置。
  7. 　前記測距部の解像度は前記撮像部の解像度よりも低い、請求項６に記載の測定装置。
  8. 　前記測定対象の画像に基づき認識した識別情報と、前記第１端点と前記第２端点との間の距離を関連付けて記憶する、請求項３から７までのいずれか一項に記載の測定装置。
  9. 　前記第１地点及び前記第２地点までの距離に関する情報は、前記第１地点及び前記第２地点に対して照射部から照射した電磁波が前記対象で反射した反射波の受信によって取得される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の測定装置。
  10. 　前記測定対象は、前記空間に存在する物体の一部である、請求項１から９までのいずれか一項に記載の測定装置。
  11. 　空間中の地点である第１地点に対して所定の照射角度で電磁波を照射する照射部と、
    　前記照射部が照射した電磁波の反射波を検出する第１の検出部と、
    　前記反射波に基づき、基準位置から前記第１地点までの距離である距離情報を測定する測距部と、
    　前記空間からの電磁波を検出して前記空間の画像を取得する第２の検出部と、
    　前記画像に含まれる地点の前記空間における位置を示す座標情報を、前記距離情報、前記照射角度、前記画像における前記第１地点の位置に基づき算出する制御部と
    を有し、
    　前記第１地点からの入射する電磁波のうち、前記第１の検出部に検出される前記反射波と前記第２の検出部に検出される電磁波とは光軸が一致している、測定装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62259004A (ja) 1986-05-02 1987-11-11 Minolta Camera Co Ltd 測長装置
WO2013146269A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 シャープ株式会社 画像撮像装置、画像処理方法およびプログラム
JP2018200927A (ja) * 2017-05-25 2018-12-20 京セラ株式会社 電磁波検出装置および情報取得システム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8619265B2 (en) * 2011-03-14 2013-12-31 Faro Technologies, Inc. Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker
US9134114B2 (en) * 2013-03-11 2015-09-15 Texas Instruments Incorporated Time of flight sensor binning
JP7091131B2 (ja) * 2018-05-08 2022-06-27 京セラ株式会社 電磁波検出装置及び情報取得システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62259004A (ja) 1986-05-02 1987-11-11 Minolta Camera Co Ltd 測長装置
WO2013146269A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 シャープ株式会社 画像撮像装置、画像処理方法およびプログラム
JP2018200927A (ja) * 2017-05-25 2018-12-20 京セラ株式会社 電磁波検出装置および情報取得システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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