(57)【要約】【課題】計測される距離を較正するための較正情報をより簡便に生成することが可能とする。【解決手段】少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む互いに状態の異なる測距光を出射する発光部と、前記第１の光成分を反射する反射部と、前記反射部により反射された前記第１の光成分と、前記反射部と異なる測距対象物より反射された前記第２の光成分とを区別して受光する受光部と、前記発光部により前記測距光が出射されたタイミングと、前記受光部により受光された前記第１の光成分の位相と、の関係に基づいて、前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成する較正情報生成部と、前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相と、前記較正情報とに基づき、較正された前記距離を算出する算出部と、を備える、光測距装置が提供される。【選択図】図１
2020085477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む、互いに状態の異なる測距光を出射する発光部と、
前記第１の光成分を反射する反射部と、
前記反射部により反射された前記第１の光成分と、前記反射部と異なる測距対象物より反射された前記第２の光成分とを区別して受光する受光部と、
前記発光部により前記測距光が出射されたタイミングと、前記受光部により受光された前記第１の光成分の位相と、の関係に基づいて、前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成する較正情報生成部と、
前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相と、前記較正情報とに基づき、較正された前記距離を算出する算出部と、
を備える、光測距装置。
【請求項２】
前記第１の光成分の偏光方向と、前記第２の光成分の偏光方向とは、互いに異なった状態にあり、
前記受光部は、前記第１の光成分の偏光方向を有する光成分を受光する第１の受光要素と、前記第２の光成分の偏光方向を有する光成分を受光する第２の受光要素と、を有する、請求項１に記載の光測距装置。
【請求項３】
前記第１の光成分の波長と前記第２の光成分の波長とが互いに異なり、
前記受光部は、前記第１の光成分の波長を有する光成分を受光する第１の受光要素と、前記第２の光成分の波長を有する光成分を受光する第２の受光要素と、を有する、請求項１に記載の光測距装置。
【請求項４】
前記第１の光成分の波長と前記第２の光成分の波長とは、共に可視光帯域に属する波長である、請求項３に記載の光測距装置。
【請求項５】
前記第１の光成分の波長は赤外帯域に属する波長であり、前記第２の光成分の波長は可視光帯域に属する波長である、請求項３に記載の光測距装置。
【請求項６】
前記反射部は、前記第１の光成分のみを選択的に反射する、請求項１に記載の光測距装置。
【請求項７】
前記発光部から出射された前記測距光を拡散する拡散部を、更に備える、請求項１に記載の光測距装置。
【請求項８】
前記拡散部は、前記測距光が通過する経路において、前記反射部の下流側に設けられ、前記第２の光成分を選択的に拡散させる、請求項７に記載の光測距装置。
【請求項９】
前記発光部は、出射されるタイミングが異なる複数の測距光を出射し、
前記較正情報生成部は、前記発光部により出射された前記複数の測距光の各々が出射されたタイミングと、前記複数の測距光の各々に対応する前記受光部により受光された前記複数の第１の光成分の各々の位相と、の関係に基づいて、前記較正情報を生成する、請求項１に記載の光測距装置。
【請求項１０】
少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む、互いに状態の異なる測距光を出射することと、
前記第１の光成分を反射することと、
前記反射された第１の光成分と、測距対象物より反射された前記第２の光成分とを区別して受光することと、
前記測距光が出射されたタイミングと、前記受光された第１の光成分の位相と、の関係に基づいて、前記受光された第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成することと、
前記受光された第２の光成分の位相と、前記較正情報とに基づき、較正された前記距離を算出することと、
を含む、光測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光測距装置及び光測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物に向けて出射される測距光と、当該測定対象物で反射され、受光部により受光した測距光と、の位相差に基づいて、測定対象物までの距離を計測するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）センサを有する光測距装置がある。かかる光測距装置では、測距値の真値（Ｇｒｏｕｎｄ  Ｔｒｕｔｈ）と、計測された距離（Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ）との間に様々な誤差要因に起因する測定誤差が生じる。そのため、光測距装置では、一般的にキャリブレーション（較正）を実施することで、かかる測定誤差が修正されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００２０６８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
計測された距離の較正を行うためには、測距値の真値と光測距装置により計測された距離との間の対応関係を調べる必要がある。光測距装置は、較正のための光を所定の経路を通過するように出射し、当該光を受光部により受光することにより距離を計測し、得られた距離を用いて、距離を較正するための情報を生成する。
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、距離の較正を行うために用いられる受光部に入射する光と、測定対象物までの距離を計測するために用いられる受光部に入射する測距光と、が干渉しないように、当該２つの受光部の間に遮光板などを設けて、計測された距離を較正するための較正情報を生成する必要がある。このため、光を受光するモジュールの構造が複雑になる他、かかるモジュールを製造するためのコストが高くなる。
【０００６】
そこで、本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、計測される距離を較正するための較正情報をより簡便に生成することが可能な光測距装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む、互いに状態の異なる測距光を出射する発光部と、前記第１の光成分を反射する反射部と、前記反射部により反射された前記第１の光成分と、前記反射部と異なる測距対象物より反射された前記第２の光成分とを区別して受光する受光部と、前記発光部により前記測距光が出射されたタイミングと、前記受光部により受光された前記第１の光成分の位相と、の関係に基づいて、前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成する較正情報生成部と、前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相と、前記較正情報とに基づき、較正された前記距離を算出する算出部と、を備える、光測距装置が提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む、互いに状態の異なる測距光を出射することと、前記第１の光成分を反射することと、前記反射された第１の光成分と、測距対象物より反射された前記第２の光成分とを区別して受光することと、前記測距光が出射されたタイミングと、前記受光された第１の光成分の位相と、の関係に基づいて、前記受光された第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成することと、前記受光された第２の光成分の位相と、前記較正情報とに基づき、較正された前記距離を算出することと、を含む、光測距方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る光測距システム１を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る受光部１２０の測距光が受光される受光面１３０を示す図である。
【図３】処理部４００の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】発光部１１０により出射される測距光の強度と受光部１２０により受光される第１及び第２の光成分の露光量とのタイミングチャート図である。
【図５】測距光と第１及び第２の光成分とのＩＱ図である。
【図６】較正情報である較正テーブル４４１を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る光測距装置１０の処理例について説明するための図である。
【図８】第１の変形例に係る光測距システム２の構成を示す図である。
【図９】第１の変形例に係る受光部１２１の受光面１４０を示す図である。
【図１０】第１の変形例に係る受光部１２１の受光面１５０の一例を示す図である。
【図１１】第２の変形例に係る光測距システム３の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
１．１．光測距装置の構成
１．２．処理例
１．３．効果
２．第１の変形例
３．第２の変形例
４．補足
【００１２】
＜１．第１の実施形態＞
ＴＯＦ方式には、出射した測距光が測定対象物で反射して戻ってくるまでの時間から測定対象物までの距離を算出する直接ＴＯＦ方式と、出射した測距光と、測定対象物で反射した測距光と、の位相差から測定対象物までの距離を算出する間接ＴＯＦ方式と、がある。本実施形態では、間接ＴＯＦ方式による光測距装置について説明する。
【００１３】
［１．１．光測距装置の構成］
まず、図１〜３を参照して、本開示の第１の実施形態に係る光測距装置１０の概略構成について説明する。図１は第１の実施形態に係る光測距システム１を示す構成図である。光測距システム１は、光測距装置１０と測距対象物１５とを含む。なお、図１では、光測距装置１０の構成を分かりやすくするために、光測距装置１０の大きさを光測距装置１０と測距対象物１５との間の距離に比べて大きく描いている。しかし、光測距装置１０と測距対象物１５との間の距離は、光測距装置１０の大きさと比べて長い距離であってもよい。
【００１４】
光測距装置１０は、少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む、互いに状態の異なる測距光を出射し、第１の光成分を反射し、反射された第１の光成分と、測距対象物１５により反射された第２の光成分とを区別して受光する機能を有する。さらに、光測距装置１０は、出射された測距光の位相と、受光された第１の光成分の位相と、に基づいて、受光部１２０により受光された第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成し、受光された第２の光成分の位相を用いて距離を算出し、較正情報に基づき、距離を較正する機能を有する。これらの光測距装置１０が有する機能は、光測距装置１０が備える発受光部１００、反射部２００、拡散部３００及び処理部４００が協働することにより実現される。
【００１５】
（発受光部）
発受光部１００は、上記第１の光成分及び第２の光成分を少なくとも含む測距光を出射する機能と、反射部２００により反射された第１の光成分と、測距対象物１５により反射された第２の光成分とを区別して受光する機能と、を有する。発受光部１００が有する機能は、発受光部１００が備える発光部１１０及び受光部１２０により実現される。なお、図１に示す破線の矢印は、測距光が通過する経路（すなわち、測距光の光路）を示す。また、発受光部１００と測距対象物１５との間の距離はｄである。ここで、第１の光成分は、較正情報を生成するために用いられる光成分である。また、第２の光成分は、当該較正情報に基づいて較正された距離ｄを処理部４００が算出するために用いられる光成分である。
【００１６】
発光部１１０は、互いに状態の異なる少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む測距光を出射する機能を有する。発光部１１０は、光を出射する各種の公知の光源等により構成される。かかる光源は、特に限定されるものではないが、例えば、各種の発光ダイオードや半導体レーザ等に代表される各種のレーザ光源などを用いることが簡便である。発光部１１０は、処理部４００からの制御信号を受けて測距光を出射する。発光部１１０が出射する測距光に含まれる光成分は、赤外線波長帯域、可視光線波長帯域又は紫外線波長帯域などの波長帯域に含まれる波長を有する光であってもよいし、これらのいずれの波長帯域よりも波長が長い波長帯域、又は、これらのいずれの波長帯域よりも波長が短い波長帯域に含まれる波長を有する光であってもよい。ここで、第１の実施形態では、第１の光成分と第２の光成分とは、光の状態の一例として、偏光方向が互いに異なった状態である。より詳細には、第１の実施形態では、第１の光成分の偏光方向と第２の光成分の偏光方向とは、互いに直交した状態にある。
【００１７】
発光部１１０により出射された第１の光成分は、反射部２００により反射される。また、発光部１１０により出射された第２の光成分は、拡散部３００により拡散され、測距対象物１５により反射される。受光部１２０は、反射部２００により反射された第１の光成分と、測距対象物１５により反射された第２の光成分と、を、互いに区別して受光する機能を有する。受光部１２０は、各種のフォトダイオード、又は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等といった各種の撮像素子などのような、各種の公知の受光素子を備える。受光部１２０は、第１の光成分又は第２の光成分を受光することにより取得した情報（例えば、受光した光成分の強度に関する情報）を、処理部４００に伝達する。当該情報を用いることで、第１の光成分の位相又は第２の光成分の位相などの位相情報を特定することができる。
【００１８】
ここで、図２を用いて第１の実施形態に係る受光部１２０の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る受光部１２０が測距光を受光する面である受光面１３０を示す図である。受光面１３０には、第１の受光要素１３１と第２の受光要素１３２とが設けられている。第１の受光要素１３１及び第２の受光要素１３２は、それぞれフォトダイオードであってもよいし、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサ等といった各種の撮像素子の画素であってもよい。ここで、第１の受光要素１３１は、第１の光成分を受光する機能を有する。また、第２の受光要素１３２は、第２の光成分を受光する機能を有する。
【００１９】
第１の受光要素１３１又は第２の受光要素１３２の円の内側に示された直線の方向は、それぞれ第１の光成分の偏光方向又は第２の光成分の偏光方向に対応している。受光部１２０は、このような第１の受光要素１３１及び第２の受光要素１３２を備えることにより、第１の光成分と第２の光成分とを互いに区別して受光することができる。つまり、１つの受光部１２０が、計測された距離を較正のために用いられる光成分と、距離を算出するために用いられる光成分と、を互いに区別して受光することができる。このため、第１の実施形態に係る光測距装置１０では、較正のための受光要素と、距離を算出するための受光要素との間に、遮蔽板などを設ける必要がない。従って、受光部１２０を、より簡便に実現することができる。また、本実施形態では、受光部１２０にかかるコストが低減され、その結果、光測距装置１０にかかるコストも低減される。
【００２０】
さらに、第１の実施形態では、第１の光成分の偏光方向と第２の光成分の偏光方向とが直交している。このため、例えば、受光部１２０の第１の受光要素１３１が第２の光成分をノイズとして受光することに起因する較正精度の低下が抑止される。また、受光部１２０の第２の受光要素１３２が第１の光成分をノイズとして受光することに起因する、算出される距離の精度の低下が抑止される。
【００２１】
本実施形態では、第１の光成分の偏光方向と第２の光成分の偏光方向とが直交している。これに限らず、第１の光成分の偏光方向と、第２の光成分の偏光方向とは、互いに直交している状態でなくとも、互いに異なった状態であればよい。例えば、第２の光成分の偏光方向が、第１の光成分の偏光方向と直交する方向から少し異なる場合には、第２の光成分は主に第２の受光要素１３２に受光される。このため、受光部１２０は、第１の光成分と第２の光成分とを区別して受光することができる。
【００２２】
また、第１の光成分の偏光方向と、第２の光成分の偏光方向とが直交していなくても、受光部１２０は、受光される第１の光成分と第２の光成分との混ざり具合から、第１の光成分と第２の光成分とを区別することができる。より具体的には、例えば、第２の光成分の偏光方向が、第１の光成分の偏光方向と４５°異なる場合について説明する。この場合、第２の光成分は、第１の受光要素１３１と第２の受光要素１３２とに均等に受光される。一方、第１の光成分は、第１の受光要素１３１に受光される。このため、第１の受光要素１３１は、第１の光成分と第２の光成分とを受光する。一方、第２の受光要素１３２には、第２の光成分が受光される。従って、第２の受光要素１３２により、受光される第２の光成分の位相を特定することができる。さらに、第１の受光要素１３１により受光された光成分から、第２の受光要素１３２に受光される第２の光成分と同等の強度の光成分を差し引くことにより、第１の受光要素１３１に受光される第１の光成分の位相が分かる。このように、受光部１２０は、第１の光成分の偏光方向と第２の光成分の偏光方向とが異なっていれば、第１の光成分と第２の光成分とを区別して受光することができる。この結果、受光部１２０を、より簡便に実現することができる。
【００２３】
なお、受光部１２０は、測距光を集光するためのレンズ等の各種の光学素子、又は、当該レンズ及び受光面１３０を保護するためのホルダー等を備えてもよい。
【００２４】
（反射部）
反射部２００は、発光部１１０から出射された測距光のうち、当該反射部２００に到達した測距光を反射する機能を有する。より具体的には、反射部２００は、反射部２００に到達した測距光のうち、当該測距光に含まれる第１の光成分を反射する機能を有する。反射部２００は、光を反射することが可能なミラーなどの光学素子により構成されてもよいし、第１の光成分が有する波長の反射率が相対的に高い材質で構成された各種の部材であってもよい。反射部２００は、当該反射率が相対的に高い材質で構成された切り欠き状の鏡体であってもよい。また、反射部２００の形状は、測距光を反射できる形状であれば、いかなる形状であってもよい。例えば、反射部２００は、板状反射板、凸面反射板又は多面反射板などであってもよい。反射部２００の形状は、発光部１１０と受光部１２０との位置関係、受光部１２０が有する受光要素の位置又は数等に応じて適宜決定される。
【００２５】
また、反射部２００は、所定の状態の第１の光成分のみを選択的に反射してもよい。例えば、反射部２００は、所定の偏光状態を有する第１の光成分を選択的に反射してもよい。また、反射部２００は、所定の波長領域の第１の光成分を選択的に反射してもよい。反射部２００が第１の光成分を選択的に反射することにより、受光部１２０は、第１の光成分とそれ以外の光成分とをより精度よく区別して受光することができる。これにより、処理部４００により算出される較正後の距離ｄの精度を、より一層向上させることができる。
【００２６】
（拡散部）
拡散部３００は、発光部１１０により出射された測距光を拡散する機能を有する。拡散部３００として、ガラス等で構成される各種の公知の拡散板を用いることができる。拡散部３００が測距光を拡散することにより、測距光がより確実に測距対象物１５に到達するようになり、光測距装置１０がより容易に距離ｄを計測し易くなる。第１の実施形態では、拡散部３００は、発光部１１０により出射された測距光が通過する経路において、反射部２００の下流側に設けられている。拡散部３００により拡散された測距光は、測距対象物１５に反射され、受光部１２０により受光される。
【００２７】
拡散部３００は、第２の光成分を選択的に拡散してもよい。例えば、拡散部３００は、第２の光成分の偏光方向を選択的に透過するフィルタを設けることにより、当該第２の光成分を選択的に拡散することができる。この場合、第２の光成分が選択的に測距対象物１５により反射され、受光部１２０により受光される。これにより、受光部１２０は、第２の光成分と他の光成分とを、より精度よく区別して受光することができる。
【００２８】
（処理部）
次に、処理部４００の構成及び機能について図３を参照して説明する。図３は、処理部４００の構成を示す機能ブロック図である。処理部４００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の各種の公知の演算処理装置、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の各種の公知の記憶装置により構成される。
【００２９】
処理部４００は、発受光部１００の動作を制御する機能を有する。さらに、処理部４００は、発光部１１０により出射された測距光の位相と、受光部１２０により受光された第１の光成分の位相と、に基づいて、較正情報を生成する機能を有する。さらに、処理部４００は、受光部１２０により受光された第２の光成分の位相を用いて距離を算出し、較正情報に基づき距離を較正する機能を有する。処理部４００が有する機能は、処理部４００が備える制御部４１０、取得部４２０、記憶部４３０、較正情報生成部４４０及び算出部４５０がそれぞれ適切に稼働することで実現される。
【００３０】
制御部４１０は、発受光部１００の動作を制御する機能を有する。より具体的には、制御部４１０は、発光部１１０が測距光を出射する動作、並びに、受光部１２０が第１の光成分及び第２の光成分を受光する動作を制御する。例えば、制御部４１０は、発光部１１０が測距光を出射するタイミング、発光部１１０が出射する測距光に含まれる光成分の波長、偏光方向又は強度などの測距光の出射条件を表す情報を、発光部１１０に送信する。制御部４１０が発受光部１００を制御する内容を表す情報は、較正情報生成部４４０又は算出部４５０に伝達される。
【００３１】
また、制御部４１０は、受光部１２０が第１又は第２の光成分を受光するタイミングである受光タイミングを決定するための受光信号を、受光部１２０に送信する。受光部１２０は、当該受光信号を受信すると受光を開始する。さらに、制御部４１０は、発光部１１０が測距光を出射するタイミングである出射タイミングを制御するための発光信号を、発光部１１０に送信する。発光部１１０は、発光信号を受信すると測距光を出射する。制御部４１０は、出射タイミングと受光タイミングとが同時になるように、発光信号と受光信号とを、それぞれ発光部１１０と受光部１２０とに送信してもよい。さらに、制御部４１０は、出射タイミングが受光タイミングよりも遅延するように発光信号と受光信号とをそれぞれ発光部１１０と受光部１２０とに送信してもよい。これにより、制御部４１０は、受光タイミングを、出射タイミングから所望の遅延時間分だけ、遅延させることができる。
【００３２】
取得部４２０は、発受光部１００又は制御部４１０から情報を取得する機能を有する。より具体的には、取得部４２０は、受光部１２０が受光した第１の光成分又は第２の光成分の受光に関わる各種の情報を取得する。当該情報は、例えば、第１の光成分又は第２の光成分を受光したタイミングに関する情報であってもよいし、当該第１の光成分又は第２の光成分の位相もしくは強度などの情報であってもよい。取得部４２０は、取得した情報を記憶部４３０に伝達する。
【００３３】
記憶部４３０は、処理部４００において取得又は生成された情報を記憶する機能を有する。記憶部４３０が有する機能は、記憶部４３０が備える位相記憶部４３１、較正記憶部４３２及び距離記憶部４３３により実現される。
【００３４】
位相記憶部４３１は、受光部１２０が受光した第１の光成分及び第２の光成分の位相である第１の位相及び第２の位相を記憶する機能を有する。
【００３５】
較正記憶部４３２は、較正情報生成部４４０が生成する較正情報を記憶する機能を有する。当該較正情報は、計測された位相と測距値の真値に対応する位相との関係を示す情報である。当該較正情報は、算出部４５０が、較正された距離ｄを算出するために用いられる。
【００３６】
較正情報生成部４４０は、発光部１１０から出射される測距光の遅延値と受光部１２０により受光される第１の光成分の位相とに基づいて、較正情報を生成する機能を有する。較正情報生成部４４０が生成した較正情報は、較正記憶部４３２に記憶される。
【００３７】
算出部４５０は、第２の位相と、較正情報とに基づいて、較正された距離ｄを算出する。より具体的には、算出部４５０は、第２の位相から遅延位相を差し引くことで算出された位相と、較正情報と、に基づいて、較正された距離ｄを算出する。これにより、測定誤差が取り除かれた距離ｄが算出される。ここで、測定誤差には、真値に対して一定の値のずれを表すオフセット誤差、真値の大きさに比例する誤差及び真値に対して周期的に変化する誤差であるサイクリック誤差とが含まれる。特に、サイクリック誤差は、本実施形態のような間接ＴＯＦ方式では避けられない誤差である。しかしながら、本実施形態では、上記のような較正処理が実施されることで、かかるオフセット誤差及びサイクリック誤差が取り除かれて、較正後の距離ｄが算出される。
【００３８】
ここで、図４〜６を参照して、処理部４００が、発受光部１００に測距光を出射又は受光させてから、較正された距離を算出するプロセスをより詳細に説明する。図４は、発光部１１０により出射される測距光の強度と受光部１２０により受光される第１及び第２の光成分の露光量のタイミングチャート図である。
【００３９】
ここでは、一例として、制御部４１０が発光部１１０にパルス幅Ｔの矩形波の測距光を出射させる場合について説明する。なお、ここでは周期を２Ｔとしたが、周期はパルス幅Ｔと関係のない任意の値であって良い。
【００４０】
図４には、上から順に発光部１１０が出射する測距光、受光部１２０が受光する第１の光成分及び第２の光成分のタイミングチャートが示されている。制御部４１０は、時刻ｔｓｎから遅延時間Ｔｎだけ遅延させた時刻ｔｎに発光部１１０から測距光を出射させる。ここで、ｔｓｎは受光部１２０が受光信号を制御部４１０が受信した時刻である。つまり、発光部１１０は、受光部１２０が受光信号を受信する時刻ｔｓｎよりも遅延時間Ｔｎだけ遅延した時刻ｔｎに測距光を出射する。
【００４１】
第１の光成分が発光部１１０により出射されから反射部２００により反射されて受光部１２０により受光されるまでに時間がかかる。このため、第１の光成分が受光部１２０により受光される時刻ｔａｎは時刻ｔｎよりも遅く、時刻ｔｓｎから第１の受光時間Ｔａｎだけ遅れた時刻ｔａｎに第１の光成分は受光部１２０により受光される。また、第２の光成分が発光部１１０により出射されてから測距対象物１５により反射されて受光部１２０により受光されるまでに時間がかかるため、時刻ｔｓｎから第２の受光時間Ｔｂｎだけ遅れた時刻ｔｂｎに第２の光成分は受光部１２０により受光される。
【００４２】
ここで、遅延時間Ｔｎ、第１の受光時間Ｔａｎ及び第２の受光時間Ｔｂｎはそれぞれ位相として表現される。より具体的には、周期２Ｔを２πとして各時間を位相として表現される。つまり、遅延時間Ｔｎを遅延位相θｎ＝πＴｎ／Ｔ、第１の受光時間Ｔａｎを第１の位相θａｎ＝πＴａｎ／Ｔ、第２の受光時間Ｔｂｎを第２の位相θｂｎ＝πＴｂｎ／Ｔとして表現される。受光部１２０は、例えば公知の電荷振り分け法などにより、第１の位相及び第２の位相を計測する。
【００４３】
発光部１１０により出射される測距光と、受光部１２０により受光される第１及び第２の光成分とを複素ベクトルにより示したＩＱ図が図５である。測距光に対応するベクトルＶｎは遅延位相θｎ、第１の光成分に対応するベクトルＶａｎは第１の位相θａｎ、第２の光成分に対応するベクトルＶｂｎは第２の位相θｂｎを有する。なお、ここでは簡単のため、各ベクトルの大きさを同じ大きさにしている。
【００４４】
受光部１２０は、第１の位相θａｎ及び第２の位相θｂｎを計測する。さらに、受光部１２０は、第１の位相θａｎ及び第２の遅延位相θｂｎを、取得部４２０を介して記憶部４３０に伝達する。制御部４１０は、遅延位相θｎを記憶部４３０に伝達する。
【００４５】
制御部４１０は、遅延位相θｎを順々に変更して発光部１１０に測距光を発光させる。受光部１２０は、遅延位相θｎが異なる測距光の各々に対応する第１の位相θａｎ及び第２の位相θｂｎを計測する。遅延位相θｎ、第１の位相θａｎ及び第２の位相θｂｎは、位相記憶部４３１により記憶される。較正情報生成部４４０は、遅延位相θｎ及び第１の位相θａｎに基づいて、較正情報を生成する。
【００４６】
ここで、較正情報生成部４４０が生成する較正情報の具体例について図６を用いて説明する。図６は、較正情報の具体例である較正テーブル４４１を示す図である。較正テーブル４４１には、遅延位相θｎと第１の位相θａｎとが示されている。
【００４７】
ここで、較正テーブル４４１がどのようにして較正された距離ｄの算出に用いられるのかについて説明する。ここで、ｎは、１番〜ｘ番のｘ個の数値をとり得る。つまり、較正テーブル４４１には、遅延位相と第１の位相とがそれぞれｘ個入力されている。なお、θｎは、０〜２πの値をとり得る。また、添え字の番号が隣り合う遅延位相θｎ同士の値の差分を例えば２π／ｘであり得る。
【００４８】
ここで、遅延値θｎを変更することは、発受光部１００にとって距離ｄを変更することに対応する。例えば、制御部４１０が、遅延値θｎをΔθだけ遅らせる。これは、距離ｄをｃＴΔθ／２πだけ長くすることに対応する。従って、較正テーブル４１１は、距離ｄを遅延位相θｎに対応する距離だけ変化させた場合の第１の位相θａｎを表している。また、第１の光成分が発光部１１０から出射されてから反射部２００反射されて受光部１２０に受光されるまでに、第１の光成分が通過する経路は予め分かっている。このため、較正テーブル４１１を用いることにより、計測された位相と距離ｄの真値に対応する位相との関係が分かる。
【００４９】
算出部４５０は、上述の較正テーブル４１１を用いることにより、較正された距離ｄを算出することができる。より具体的には、算出部４５０は、第２の位相θｂｎと遅延位相θｎの差分を算出する。さらに、算出部４５０は、当該算出した差分と較正テーブル４１１とに基づいて較正された距離ｄを算出する。較正された距離ｄは距離記憶部４３３に記憶される。
【００５０】
［１．２．処理例］
次に、図７を参照して、第１の実施形態に係る光測距装置１０の処理例について説明する。
【００５１】
まず、制御部４１０が、ｎ＝０として遅延位相θ０を設定する（ステップＳ１０２）。ここで、遅延位相θ０は例えば０（ｒａｄ）であり得る。制御部４１０は、設定した遅延位相θ０の情報を位相記憶部４３１に伝達し、位相記憶部４３１は当該遅延位相θ０を記憶する。
【００５２】
次に、制御部４１０が、発光部１１０に測距光を出射させる（ステップＳ１０４）。より具体的には、制御部４１０は、受光部１２０に受光信号を送信し、受光部１２０が当該受光信号を受信する時刻よりも遅延時間Ｔｎだけ遅れた時刻に発光部１１０に測距光を出射させるように、発光信号を発光部１１０に送信する。当該測距光に含まれる第１の光成分の一部は反射部２００により反射される。また、当該測距光に含まれる第２の光成分の一部は測距対象物１５により反射される。
【００５３】
次に、受光部１２０は、第１の光成分及び第２の光成分を受光する（ステップＳ１０６）。当該第１の光成分は、ステップＳ１０４において反射部２００により反射された第１の光成分である。また、当該第２の光成分は、ステップＳ１０４において測距対象物１５により反射された第２の光成分である。
【００５４】
次に、受光部１２０は、ステップＳ１０６において受光した第１の光成分及び第２の光成分の位相情報を生成する（ステップＳ１０８）。より具体的には、受光部１２０は、受光した第１の光成分及び第２の光成分に基づいて、第１の位相θａｎ及び第２の位相θｂｎを位相情報として生成する。受光部１２０は、生成した位相情報を、取得部４２０を介して位相記憶部４３１に伝達する。位相記憶部４３１は、当該位相情報を記憶する。
【００５５】
次に、較正情報生成部４４０は、位相記憶部４３１に記憶された位相情報に基づいて、位相情報を較正情報生成部４４０が有する較正テーブルに入力する（ステップＳ１１０）。より具体的には、較正情報生成部４４０は、遅延位相θｎと第１の位相θａｎとを対応付けるように、較正テーブルに第１の位相θａｎを入力する。
【００５６】
次に、較正情報生成部４４０は、較正記憶部４３２に作成済みの較正テーブルがあるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。作成済みの較正テーブルがあると判定された場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進む。一方、作成済みの較正テーブルがないと判定された場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、ステップＳ１１８に進む。
【００５７】
ステップＳ１１２において作成済みの較正テーブルがあると判定されると、次に、算出部４５０は、第２の位相θｂｎから遅延位相θｎを差し引く（ステップＳ１１４）。
【００５８】
次に、算出部４５０は、ステップＳ１１４において算出された較正前の距離を、較正記憶部４３２により記憶された較正テーブル４４１に基づいて較正する（ステップＳ１１６）。これにより、較正された距離ｄが算出される。算出された当該距離ｄは、距離記憶部４３３に記憶される。
【００５９】
次に、制御部４１０が、ｎに１を加算して新たな遅延位相θｎ＋１を設定する（ステップＳ１１８）。制御部４１０は、例えば、前回の遅延位相θｎにπ／１０だけ加算した値を新たな遅延位相θｎ＋１として設定してもよい。
【００６０】
次に、制御部４１０が、ステップＳ１１８において設定された新たな遅延位相θｎ＋１が２πを超えたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。新たな遅延位相θｎ＋１が２πを超えたと判定された場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、図７の処理は終了する。このとき、制御部４１０は、新たな遅延位相θｎ＋１が２πを超えたことを較正情報生成部４４０に伝達する。すると、較正情報生成部４４０は、生成した較正テーブル４４１により、較正記憶部４３２に記憶された較正テーブル４４１を更新する。
【００６１】
一方、新たな遅延位相θｎ＋１が２πを超えていないと判定された場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。
【００６２】
以上、第１の実施形態に係る光測距装置１０の処理について説明した。
【００６３】
［１．３．効果］
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、発光部１１０が第１の光成分と第２の光成分とを含む測距光を出射する（ステップＳ１０４）。受光部１２０は、これらの第１の光成分と第２の光成分とを区別して受光する（ステップＳ１０６）。較正情報生成部４４０は、遅延位相θｎと第１の位相θａｎとの関係に基づいて、較正情報を生成する（ステップＳ１１０）。さらに、算出部４５０は、第２の位相θｂｎと較正情報とに基づいて較正された距離ｄを算出する（ステップＳ１１４及びＳ１１６）。
【００６４】
このようにして本実施形態の光測距装置１０は、１つの受光部１２０により、較正された距離ｄを算出することができる。従って、本実施形態の光測距装置１０は、例えば較正情報を生成するための受光部を、較正前距離を算出するための受光部とは別に設ける必要がない。従って、本実施形態によれば、計測される距離ｄを較正するための較正情報をより簡便に生成することが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態に係る制御部４１０は、遅延位相θｎを変更することにより、発受光部１００と測距対象物１５との間の距離を疑似的に変更して較正情報を生成した。このため、本実施形態に係る光測距装置１０によれば、較正情報を生成するために測距対象物１５又は発受光部１００の位置を変更させる必要がない。このため、光測距装置１０は、より容易に較正情報を生成し、較正された距離を算出することができる。
【００６６】
＜２．第１の変形例＞
次に、第１の変形例について図８〜１０を用いて説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は省略する。
【００６７】
図８は、第１の変形例に係る光測距システム２の構成を示す図である。光測距装置１１は、光測距装置１０と同様に、発受光部１０１、反射部２０１、拡散部３０１及び処理部４０１とを備える。第１の実施形態では、第１の光成分と第２の光成分との状態の違いは、これらの光成分の偏光方向である。第１の変形例では、第１の光成分と第２の光成分との状態の違いは、これらの光成分の波長である。つまり、第１の変形例では、第１の光成分の波長と第２の光成分の波長とが互いに異なる。さらに、受光部１２１は、第１の光成分の波長の波長を有する光成分を受光する第１の受光要素と第２の光成分の波長を有する光成分を受光する第２の受光要素を有してもよい。
【００６８】
例えば、発光部１１１が出射する第１の光成分の波長と第２の光成分の波長とは、共に可視光波長帯域の波長であり得る。この場合、第１の光成分及び第２の光成分とは視認され得る。このため、発光部１１１が測距光を出射していることを目視により認識することが可能になる。
【００６９】
図９は、第１の変形例に係る受光部１２１の受光面１４０の一例を示す図である。受光部１２１は、受光面１４０に照射される第１の光成分及び第２の光成分とを受光する。受光面１４０には、第１の受光要素１４１と第２の受光要素１４２ａ及び１４２ｂとが設けられている。ここで、第１の光成分は、波長が６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の赤色の光成分である。さらに、第２の光成分は、波長が４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの青色の光成分及び波長が４９５ｎｍ〜５７０ｎｍの緑色の光成分を含む。
【００７０】
例えば、第１の受光要素１４１は、第１の光成分である赤色の光成分を受光する。また、第２の受光要素１４２ａは、第２の光成分に含まれる青色の光成分を受光する。さらに、第２の受光要素１４２ｂは、第２の光成分に含まれる緑色の光成分を受光する。このように、第１の受光要素１４１及び第２の受光要素１４２は互いに異なる波長を有する光成分を受光するため、受光部１２１は第１の光成分と第２の光成分とを区別して受光することができる。
【００７１】
また、受光部１２１における第１の受光要素１４１と第２の受光要素１４２との配置方法は図９の例に限られない。他には、図１０のように受光面１５０に第１の受光要素１５１と第２の受光要素１５２を配置してもよい。図１０は、第１の変形例に係る受光部１２１の受光面１５０の一例を示す図である。図１０に示す受光面１５０には、第１の受光要素１５１が受光面１５０の左端に設けられている。一方、第２の受光要素１５２は、第１の受光要素１５１が設けられていない受光面１５０に全体的に設けられている。より具体的には、第２の受光要素１５２は、青色の光成分を受光する第２の受光要素１５２ａと緑色の光成分を受光する第２の受光要素１５２ｂとが互い違いになるように、受光面１５０に設けられている。
【００７２】
さらに、第１の光成分の波長は可視光波長帯域の波長であり、第２の光成分の波長は赤外波長帯域の波長であってもよい。これにより、測距対象物１５に反射される第２の光成分は視認されないため、光測距装置１１のユーザは、測距対象物１５に反射される第２の光成分を気にすることがなくなる。
【００７３】
＜３．第２の変形例＞
次に、第２の変形例について図１１を用いて説明する。ここでは、第２の変形例が第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は省略する。
【００７４】
図１１は、第２の変形例に係る光測距システム３の構成を示す図である。第２の変形例に係る光測距装置１２では、第１の実施形態に係る光測距装置１０と比べて、反射部２０２と拡散部３０２との位置関係が異なる。より具体的には、第２の変形例では、反射部２０２は、発光部１１０から出射される測距光が通過する経路において、拡散部３０２の下流側に設けられている。従って、反射部２０２は、拡散部３０２に拡散された測距光を反射する。
【００７５】
第２の変形例では、発光部１１０は、第１の実施形態と同様に、偏光方向が互いに異なる第１の光成分と第２の光成分とを含む測距光を出射する。反射部２０２は、第１の光成分が有する偏光方向をもつ光成分のみを選択的に反射する。従って、反射部２０２は、測距光に含まれる光成分のうち、第１の光成分のみを選択的に反射する。
【００７６】
＜４．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７７】
また、本明細書の画像処理装置の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、光測距装置１０の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【００７８】
例えば、第１の変形例では、第１の光成分の波長及び第２の光成分の波長が可視光帯域に属する波長である場合には、第１の光成分を赤色の光成分、第２の光成分を青色及び緑色の光成分として例示したが、本技術はかかる例に限定されない。第１の光成分の波長及び第２の光成分の波長は、可視光帯域に属する波長であり、かつ、第１の光成分の波長と第２の光成分の波長が異なっていればいかなる波長であってもよい。
【００７９】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００８０】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む互いに状態の異なる測距光を出射する発光部と、
前記第１の光成分を反射する反射部と、
前記反射部により反射された前記第１の光成分と、前記反射部と異なる測距対象物より反射された前記第２の光成分とを区別して受光する受光部と、
前記発光部により前記測距光が出射されたタイミングと、前記受光部により受光された前記第１の光成分の位相と、の関係に基づいて、前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成する較正情報生成部と、
前記受光部により受光された前記第２の光成分の位相と、前記較正情報とに基づき、較正された前記距離を算出する算出部と、
を備える、光測距装置。
（２）
前記第１の光成分の偏光方向と、前記第２の光成分の偏光方向とは、互いに異なった状態にあり、
前記受光部は、前記第１の光成分の偏光方向を有する光成分を受光する第１の受光要素と、前記第２の光成分の偏光方向を有する光成分を受光する第２の受光要素と、を有する、前記（１）に記載の光測距装置。
（３）
前記第１の光成分の波長と前記第２の光成分の波長とが互いに異なり、
前記受光部は、前記第１の光成分の波長を有する光成分を受光する第１の受光要素と、前記第２の光成分の波長を有する光成分を受光する第２の受光要素と、を有する、前記（１）又は（２）に記載の光測距装置。
（４）
前記第１の光成分の波長と前記第２の光成分の波長とは、共に可視光帯域に属する波長である、前記（３）に記載の光測距装置。
（５）
前記第１の光成分の波長は赤外帯域に属する波長であり、前記第２の光成分の波長は可視光帯域に属する波長である、前記（３）に記載の光測距装置。
（６）
前記反射部は、前記第１の光成分のみを選択的に反射する、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の光測距装置。
（７）
前記発光部から出射された前記測距光を拡散する拡散部を、更に備える、前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の光測距装置。
（８）
前記拡散部は、前記測距光が通過する経路において、前記反射部の下流側に設けられ、前記第２の光成分を選択的に拡散させる、前記（７）に記載の光測距装置。
（９）
前記発光部は、出射されるタイミングが異なる複数の測距光を出射し、
前記較正情報生成部は、前記発光部により出射された前記複数の測距光の各々が出射されたタイミングと、前記複数の測距光の各々に対応する前記受光部により受光された前記複数の第１の光成分の各々の位相と、の関係に基づいて、前記較正情報を生成する、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の光測距装置。
（１０）
少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を含む、互いに状態の異なる測距光を出射することと、
前記第１の光成分を反射することと、
前記反射された第１の光成分と、測距対象物より反射された前記第２の光成分とを区別して受光することと、
前記測距光が出射されたタイミングと、前記受光された第１の光成分の位相と、の関係に基づいて、前記受光された第２の光成分の位相から定まる距離を較正するための較正情報を生成することと、
前記受光された第２の光成分の位相と、前記較正情報とに基づき、較正された前記距離を算出することと、
を含む、光測距方法。
【符号の説明】
【００８１】
１０          光測距装置
１００      発受光部
１１０    発光部
１２０    受光部
１３１  第１の受光要素
１３２  第２の受光要素
２００      反射部
３００      拡散部
４００      処理部
４１０    制御部
４３０    記憶部
４４０    較正情報生成部
４５０    算出部
【図１】
2020085477.tif 000003
【図２】
2020085477.tif 000004
【図３】
2020085477.tif 000005
【図４】
2020085477.tif 000006
【図５】
2020085477.tif 000007
【図６】
2020085477.tif 000008
【図７】
2020085477.tif 000009
【図８】
2020085477.tif 000010
【図９】
2020085477.tif 000011
【図１０】
2020085477.tif 000012
【図１１】
2020085477.tif 000013