(57)【要約】【課題】異常の有無を逐次確認することができる距離画像測定装置を提供する。【解決手段】光源２１と、画像センサ２２と、筐体１０と、窓１２と、飛行時間に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部とを備えた距離画像測定装置１であって、鏡面が投射光の光軸に対して傾斜している調光ミラー３１を備え、調光ミラー３１は、外部物体検出状態と、投射光を反射する程度が外部物体検出状態よりも抑制された低反射状態とが可能であり、調光ミラーを、外部物体検出状態と低反射状態とに切り替える切り替え部と、装置内部においてミラーよりも投射光が進行した方向に配置され、投射光を反射する内部基準部材３３とを備え、基準内部反射光に基づいて距離算出部が算出した距離が正常範囲か否かを判断することで、距離画像測定装置が観測視野に存在する物体を検出する機能に異常があるか否かを判断する異常判断部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投射する光源（２１）と、
前記光源が投射した光である投射光が物体で反射して生じた反射光を受光する画像センサ（２２）と、
前記光源と前記画像センサを収容する筐体（１０）と、
前記筐体に設けられ、前記投射光と前記反射光が通過する窓（１２）と、
前記光源から前記投射光が投射されてから前記画像センサが前記反射光を受光するまでの時間である飛行時間に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出部（４１）とを備えた距離画像測定装置であって、
前記投射光を前記窓の方向に反射するとともに、前記窓から入射する反射光を前記画像センサに向かう方向に反射するために、鏡面が前記投射光の光軸に対して傾斜しているミラー（３１、１３１）を備え、
前記ミラーは、前記投射光の光路上に位置し、前記画像センサの受光面のうち、観測視野に存在する物体を検出するために必要な領域である視野対応領域に存在する全部の画素に装置外部からの反射光が検出されるように、前記投射光と前記反射光を反射することができる外部物体検出状態と、前記投射光を反射する程度が前記外部物体検出状態よりも抑制された低反射状態とが可能であり、
前記ミラーを、前記外部物体検出状態と前記低反射状態とに切り替える切り替え部（４２、１４２）と、
装置内部において前記ミラーよりも前記投射光が進行した方向に配置され、前記投射光を反射する内部基準部材（３３、２３３）とを備え、
前記投射光が前記内部基準部材により反射されて生じた前記反射光である基準内部反射光が、前記画像センサの前記視野対応領域に存在する全部の画素により検出できるようになっており、
前記画像センサの前記視野対応領域により受光された前記基準内部反射光に基づいて前記距離算出部が算出した距離が正常範囲か否かを判断することで、距離画像測定装置が前記観測視野に存在する物体を検出する機能に異常があるか否かを判断する異常判断部（４３）を備える、距離画像測定装置。
【請求項２】
前記内部基準部材は、前記投射光を反射する面が前記投射光の光軸に対して傾斜して配置されている、請求項１に記載の距離画像測定装置。
【請求項３】
前記ミラーは、鏡面状態と透過状態とを切替可能な調光ミラー（３１）であり、
前記切り替え部（４２）は、前記鏡面状態とすることで前記ミラーを前記外部物体検出状態とし、前記透過状態とすることで前記ミラーを前記低反射状態とする、請求項１または２に記載の距離画像測定装置。
【請求項４】
前記外部物体検出状態は、前記ミラー（１３１）が、前記投射光と前記反射光を装置外部に向けて反射する位置になっている状態であり、
前記低反射状態は、前記ミラーが、前記外部物体検出状態になっている位置から移動して前記内部基準部材に前記投射光が投射される光路上にない位置にある状態であり、
前記切り替え部（１４２）は、前記ミラーを、前記外部物体検出状態になっている位置と前記投射光の光路上にない位置との間で移動させる、請求項１または２に記載の距離画像測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
距離画像測定装置に関し、特に、光の投受光により距離を測定する距離画像測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源が投射光を投射してから、投射光が物体で反射して生じた反射光が画像センサにより受光されるまでの時間である飛行時間に基づいて、その物体までの距離を測定する距離画像測定装置が知られている。この距離画像測定装置は、光の飛行時間に基づいて物体までの距離を測定することから、Time of Flight方式（以下、ＴｏＦ方式）の距離画像測定装置と言われる。
【０００３】
ＴｏＦ方式で距離を測定する装置として、他に、パルスレーザ光を投射光とし、反射光を画像センサではなく１つの受光素子により受光する装置も知られている（たとえば特許文献１）。特許文献１に記載された装置は、筐体内において、回転ミラーから見てレーザ光透過板とは反対方向に反射部材を配置し、その反射部材を経由する投受光経路の経路長が既知であることを利用して、距離算出に用いる補正データを生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０３８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＴｏＦ方式距離画像測定装置は、高速に三次元画像を得ることができるという特徴がある。そこで、ＴｏＦ方式距離画像測定装置によりロボットの周辺を監視し、ロボットに人が近づいた場合にロボットを緊急停止させるなど、ＴｏＦ方式距離画像測定装置をセキュリティ用途に利用することが検討されている。
【０００６】
セキュリティ用途にＴｏＦ方式距離画像測定装置を用いる場合、高い信頼性が要求される。具体的には、光源から投射光が投光されていること、その投射光が、画像センサが備える複数の画素のうち、設定された視野の光を検出する全部の画素により受光されていることを逐次確認する必要がある。さらに、距離を算出する演算装置も正常に距離を算出できていることも、逐次確認する必要がある。
【０００７】
特許文献１では、投受光経路の経路長が既知である反射部材に向けて投射光を投射したときの飛行時間から補正データを生成している。補正データが生成できることは、光源がパルスレーザ光を発光できていること、および、そのパルスレーザ光を受光素子が検出できていることが確認できたことになる。すなわち、投光系および受光系が正常であることが確認できたことになる。また、補正データを用いることにより正確に距離を算出できるようになる。
【０００８】
そこで、セキュリティ用途に用いるＴｏＦ方式距離画像測定装置でも、特許文献１に開示されている技術を用いて、異常の有無を逐次判断できるかを検討する。前述したように、セキュリティ用途にＴｏＦ方式距離画像測定装置を用いる場合、投射光が、画像センサが備える複数の画素のうち、設定された視野の光を検出する全部の画素により受光されていることを逐次確認する必要がある。したがって、単純に特許文献１の技術を利用すると、画像センサの視野を全部塞ぐ反射部材を配置する必要がある。しかし、当然、視野を全部塞いでしまっては、装置外部にある物体の距離を測定することはできない。よって、どのようにして、逐次、装置の異常の有無を確認できるようにするかが問題になる。
【０００９】
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、異常の有無を逐次確認することができる距離画像測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
上記目的を達成するための請求項１に係る距離画像測定装置は、
光を投射する光源（２１）と、
光源が投射した光である投射光が物体で反射して生じた反射光を受光する画像センサ（２２）と、
光源と画像センサを収容する筐体（１０）と、
筐体に設けられ、投射光と反射光が通過する窓（１２）と、
光源から投射光が投射されてから画像センサが反射光を受光するまでの時間である飛行時間に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部（４１）とを備えた距離画像測定装置であって、
投射光を窓の方向に反射するとともに、窓から入射する反射光を画像センサに向かう方向に反射するために、鏡面が投射光の光軸に対して傾斜しているミラー（３１、１３１）を備え、
ミラーは、投射光の光路上に位置し、画像センサの受光面のうち、観測視野に存在する物体を検出するために必要な領域である視野対応領域に存在する全部の画素に装置外部からの反射光が検出されるように、投射光と反射光を反射することができる外部物体検出状態と、投射光を反射する程度が外部物体検出状態よりも抑制された低反射状態とが可能であり、
ミラーを、外部物体検出状態と低反射状態とに切り替える切り替え部（４２、１４２）と、
装置内部においてミラーよりも投射光が進行した方向に配置され、投射光を反射する内部基準部材（３３、２３３）とを備え、
投射光が内部基準部材により反射されて生じた反射光である基準内部反射光が、画像センサの視野対応領域に存在する全部の画素により検出できるようになっており、
画像センサの視野対応領域により受光された基準内部反射光に基づいて距離算出部が算出した距離が正常範囲か否かを判断することで、距離画像測定装置が観測視野に存在する物体を検出する機能に異常があるか否かを判断する異常判断部（４３）を備える。
【００１２】
この距離画像測定装置は、ミラーと内部基準部材とを備えている。ミラーは、外部物体検出状態では、画像センサの視野対応領域に存在する全部の画素に装置外部からの反射光が検出されるように、投射光と反射光を反射することができる。したがって、外部物体検出状態では、観測視野内において装置外部に存在する物体までの距離を測定することができる。
【００１３】
また、ミラーが低反射状態になっていると、投射光は内部基準部材により反射される。内部基準部材により反射されて生じた反射光は、画像センサの視野対応領域に存在する全部の画素により受光可能である。内部基準部材は、装置内部に配置されており、配置位置は既知である。よって、光源から投射された投射光が内部基準部材で反射して画像センサの視野対応領域により検出された場合に距離算出部により算出される距離の正常範囲は予め設定しておくことができる。
【００１４】
したがって、ミラーを低反射状態としたときに、画像センサの視野対応領域に存在している画素により検出された反射光に基づいて距離算出部が算出した距離を、予め設定した正常範囲と比較することで、画像センサの視野対応領域に存在する画素など、観測視野に存在する物体を検出する要素に異常があるかどうかを判断することができる。
【００１５】
また、内部基準部材は、装置内部のミラーよりも投射光が進行した方向において、投射光を反射するように配置されていればよいので、内部基準部材の配置の自由度が高い。したがって、装置の設計が容易になる。
【００１６】
請求項２に係る距離画像測定装置では、内部基準部材は、投射光を反射する面が投射光の光軸に対して傾斜して配置されている。
【００１７】
異常の一態様として、値の固着がある。複数の画素について値の固着が生じていると、複数の画素が検出した反射光の実際の飛行時間は相互に異なっていても、算出される距離は、画素によらず同じになってしまう場合が多いと考えられる。
【００１８】
この請求項２のように、内部基準部材の投射光を反射する面が投射光の光軸に対して傾斜していると、光源から内部基準部材を経由して画像センサの視野対応領域に存在する複数の画素に至るまでの光路長およびそれに対応する飛行時間は、画素の位置に応じて連続的に変化する。したがって、各画素に対応した正常範囲が連続的に変化する。値の固着が生じている場合には、複数の画素について算出した距離が同じになることが多いので、請求項２のようにすれば、値の固着が生じていることを検出しやすい。
【００１９】
外部物体検出状態と低反射状態とを切り替える方法として、請求項３のようにミラーとして調光ミラーを備える方法と、請求項４のように、ミラーを移動させる方法がある。
【００２０】
請求項３に係る距離画像測定装置では、
ミラーは、鏡面状態と透過状態とを切替可能な調光ミラー（３１）であり、
切り替え部（４２）は、鏡面状態とすることでミラーを外部物体検出状態とし、透過状態とすることでミラーを低反射状態とする。
【００２１】
請求項４に係る距離画像測定装置では、
外部物体検出状態は、ミラー（１３１）が、投射光と反射光を装置外部に向けて反射する位置になっている状態であり、
低反射状態は、ミラーが、外部物体検出状態になっている位置から移動して内部基準部材に投射光が投射される光路上にない位置にある状態であり、
切り替え部（１４２）は、ミラーを、外部物体検出状態になっている位置と投射光の光路上にない位置との間で移動させる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の距離画像測定装置１の構成を示す図である。
【図２】図１の制御部４０が備える機能を示す図である。
【図３】調光ミラー３１が低反射状態になったときの光路を説明する図である。
【図４】制御部４０が実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の距離画像測定装置１００の構成を示す図である。
【図６】図５の制御部１４０が備える機能を示す図である。
【図７】ミラー１３１が内部反射位置にある状態を示す図である。
【図８】変形例１の内部基準部材２３３を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の距離画像測定装置１の構成を示す図である。距離画像測定装置１は、筐体１０を備えており、その筐体１０の内部に、投受光部２０と、偏向部３０と、制御部４０とが収容されている。
【００２４】
筐体１０は、遮光材料で構成されているが、一部に開口１１が形成されており、その開口１１に窓１２が取り付けられている。窓１２は光源２１が投射する投射光Ｌｐ、および、その投射光Ｌｐが物体で反射して生じた反射光Ｌｒが通過できる光透過性である。
【００２５】
投受光部２０は、光源２１と画像センサ２２とを備えている。これら光源２１と画像センサ２２は同一の基板２３に固定されている。距離画像測定装置１は、ＴｏＦ方式で物体までの距離を測定するので、光源２１は、物体に照射するための光である投射光Ｌｐを投射する。投射光Ｌｐには種々の波長の光を用いることができる。たとえば、投射光Ｌｐは９４０ｎｍなどの赤外光である。光源２１は、パルス状に投射光Ｌｐを投射することができる。光源２１は、たとえばＬＥＤである。図１では光源２１は画像センサ２２を挟んで２つ設けられている。ただし、光源２１の数は、１つ、あるいは、３つ以上でもよい。
【００２６】
画像センサ２２は、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサなど、ＴｏＦ方式で距離を測定する際に用いられるイメージセンサを用いることができる。画像センサ２２は、複数の画素を備えており、各画素がどの方向からの反射光Ｌｒを受光するかは、設計時に決定することができる。画像センサ２２が反射光Ｌｒを検出する角度が画角であり、水平方向画角と垂直方向画角により視野を規定することができる。光源２１は、視野の全範囲に投射光Ｌｐを投射できるようになっている。なお、図１には示していないが、投射光Ｌｐを拡散させるレンズおよび反射光Ｌｒを集光するレンズを設けてもよい。
【００２７】
観測視野は、画像センサ２２が検出可能な視野のうち、実際に物体検出に用いる視野である。観測視野は、画像センサ２２が検出可能な視野全部でもよいし、その一部でもよい。観測される範囲は、投受光部２０から遠くなるほど広くなる。
【００２８】
偏向部３０は、調光ミラー３１と、支持柱３２と、内部基準部材３３とを備えている。本実施形態の調光ミラー３１は、エレクトロクロミック方式であり、制御部４０により制御されて、投受光部２０側の面である上面が鏡面になる状態と、その面が投射光Ｌｐおよび反射光Ｌｒを透過する状態とに切り替え可能である。調光ミラー３１が投射光Ｌｐおよび反射光Ｌｒを透過する状態は、厳密には、調光ミラー３１は投射光Ｌｐおよび反射光Ｌｒの大部分は透過するが、一部は反射する。調光ミラー３１が投射光Ｌｐおよび反射光Ｌｒの大部分を透過する透過状態が低反射状態である。
【００２９】
調光ミラー３１の上面は平面であり、上面が鏡面になっている状態では、調光ミラー３１は、投射光Ｌｐを窓１２の方向に反射し、また、装置外部から窓１２を通過して調光ミラー３１に反射光Ｌｒを画像センサ２２の方向に反射する。画像センサ２２に、装置外部からの反射光Ｌｒが受光されることで、装置外部の物体を検出することができる。調光ミラー３１の上面が鏡面になっている状態を、以下、鏡面状態と記載する。鏡面状態では、外部物体を検出できることから、外部物体検出状態と言うこともできる。
【００３０】
投射光Ｌｐおよび反射光Ｌｒのこのように反射するため、調光ミラー３１は、投射光Ｌｐの光路上に位置し、調光ミラー３１の鏡面は、投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜している。傾斜している状態は、鏡面と投射光Ｌｐの光軸とのなす角が９０度ではないことを意味する。なお、調光ミラー３１の上面を凹面としてもよい。
【００３１】
支持柱３２は、調光ミラー３１と筐体１０とを連結しており、調光ミラー３１を筐体１０に固定する。支持柱３２が調光ミラー３１に連結している部分は、調光ミラー３１の側面の上端と、側面の下端である。
【００３２】
内部基準部材３３は、調光ミラー３１よりも投射光Ｌｐが進行した方向に配置されている。調光ミラー３１が低反射状態になっていると、図３に示すように、内部基準部材３３に投射光Ｌｐが照射される。
【００３３】
内部基準部材３３は、投射光Ｌｐが照射される面が、投射光Ｌｐを拡散反射するようになっている。また、内部基準部材３３において、投射光Ｌｐが照射される面は、投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜している。内部基準部材３３で投射光Ｌｐが拡散反射されて生じた反射光Ｌｒの一部は、画像センサ２２の方向に向かう。
【００３４】
内部基準部材３３の大きさは、投射光Ｌｐが内部基準部材３３材により反射されて生じた反射光Ｌｒである基準内部反射光が、画像センサ２２の視野対応領域に存在する全部の画素により検出できる大きさになっている。換言すれば、内部基準部材３３の大きさは、画像センサ２２の観測視野の全部になる大きさになっている。視野対応領域は、画像センサ２２の受光面において観測視野内の各方向からの反射光Ｌｒを受光する領域である。
【００３５】
制御部４０は、投受光部２０の制御と、調光ミラー３１の制御とを行う。制御部４０は、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータにより実現できる。ＲＯＭには、汎用的なコンピュータを制御部４０として機能させるためのプログラムが格納されている。ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、制御部４０は、図２に示すように、距離算出部４１、反射状態切り替え部４２、異常判断部４３としての機能を実行する。
【００３６】
距離算出部４１は、装置外部であって観測視野内にある物体までの距離を逐次算出する。そして、その距離を画像で示した三次元距離画像を逐次生成する。詳しくは、周期的に光源２１から投射光Ｌｐを投射させ、また、画像センサ２２の画素のうち視野対応領域に存在する画素が反射光Ｌｒを受光した時点を決定する。なお、前述したように、各画素がどの方向からくる反射光Ｌｒを受光するかは設計時に決定できる。したがって、観測視野を決めれば、その観測視野内で画像センサ２２に受光される反射光Ｌｒが画像センサ２２の受光面のどの領域に受光されるかは、予め決定しておくことができる。画像センサ２２の受光面において、観測視野内の各方向からの反射光Ｌｒを受光する領域が視野対応領域である。
【００３７】
光源２１が投射光Ｌｐを投射してから視野対応領域に存在する各画素が反射光Ｌｒを受光するまでの時間が飛行時間であり、飛行時間に光速を乗じて反射光Ｌｒが生じた物体までの距離を算出する。視野対応領域に存在する各画素について、この距離を算出した結果を表した画像が三次元距離画像である。
【００３８】
また、距離算出部４１は、三次元距離画像を作成した後、三次元距離画像内の複数の物体間の距離を逐次決定してもよい。そして、三次元距離画像が示す物体までの距離、あるいは、物体間の距離から、人とロボットとが接近しすぎている状況などを判断し、所定の警告条件が成立した場合に警告を出力する。
【００３９】
本実施形態の距離画像測定装置１は、このようなセキュリティ用途に用いるため、異常判断部４３により、装置の異常の有無を周期的に自ら確認する。異常判断部４３は、観測視野の全領域において、距離が正しく測定できている場合に異常なしとし、観測視野の一部にでも、反射光Ｌｒを検出できない部分がある場合や、反射光Ｌｒは検出できたが距離が正しく算出できない場合には、装置が異常であるとする。
【００４０】
異常判断部４３が異常判断を行う際には、反射状態切り替え部４２により調光ミラー３１を低反射状態とする。これにより、投射光Ｌｐは、調光ミラー３１を透過して、内部基準部材３３に照射される。
【００４１】
内部基準部材３３は装置内部に固定されていることから、投射光Ｌｐが内部基準部材３３で反射して画像センサ２２の視野対応領域に存在する各画素に受光される場合の光路長は予め算出しておくことができる。したがって、内部基準部材３３で反射して画像センサ２２の視野対応領域に存在する各画素に受光される反射光Ｌｒの飛行時間やその飛行時間から算出できる距離の正常範囲も予め設定しておくことができる。
【００４２】
異常判断部４３は、調光ミラー３１を低反射状態にした後、実際に光源２１から投射光Ｌｐを投射することで、内部基準部材３３で反射して画像センサ２２の視野対応領域に存在する各画素に受光される反射光Ｌｒをもとに距離を算出する。そして、算出したこの距離が正常範囲かどうかを確認することで、距離画像測定装置１に異常があるかどうかを確認する。
【００４３】
このように、内部基準部材３３で反射して生じた反射光Ｌｒは、距離画像測定装置１に異常があるかどうかを確認することができる反射光Ｌｒであることから、以下、この反射光Ｌｒを基準内部反射光とする。
【００４４】
図４を用いて、制御部４０が実行する処理をさらに説明する。なお、図４において、ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１、Ｓ４、Ｓ５は距離算出部４１が実行し、Ｓ２、Ｓ６、Ｓ７は異常判断部４３が実行し、Ｓ３、Ｓ８は反射状態切り替え部４２が実行する。
【００４５】
Ｓ１では、通常測定処理を実行する。通常測定処理は、調光ミラー３１を鏡面状態として、投射光Ｌｐを投射し、画像センサ２２の視野対応領域に存在する全部の画素が検出した反射光Ｌｒをもとに三次元距離画像を生成する処理である。さらに、通常測定処理では、生成した三次元距離画像をもとに警告条件が成立するか否かを判断し、警告条件が成立した場合には警告を出力する。
【００４６】
Ｓ２では、異常確認タイミングになったか否かを判断する。異常確認タイミングは、予め設定されており、一定周期とすることができる。Ｓ２の判断結果がＮＯであればＳ１に戻り、通常測定処理を継続する。一方、Ｓ２の判断結果がＹＥＳになった場合にはＳ３に進む。
【００４７】
Ｓ３では、調光ミラー３１を低反射状態にする。Ｓ４では、光源２１から投射光Ｌｐを投射させ、画像センサ２２により反射光Ｌｒを受光する。Ｓ３で調光ミラー３１を低反射状態にしているので、ここで受光する反射光Ｌｒは、投射光Ｌｐが内部基準部材３３で反射して生じた基準内部反射光である。
【００４８】
Ｓ５では、Ｓ４を実行することで算出できる飛行時間に基づいて内部基準部材３３の距離を算出するとともに、その距離をもとに、内部基準部材３３の空間位置を決定する。内部基準部材３３の空間位置を決定する処理は、装置外部の三次元距離画像を生成する際の処理と同様である。
【００４９】
Ｓ６では、Ｓ５で決定した内部基準部材３３の空間位置が正常範囲にあるか否かを判断する。この正常範囲は、内部基準部材３３の位置を基準として、許容される誤差を加えた範囲である。内部基準部材３３の空間位置は、内部基準部材３３までの距離と方位、内部基準部材３３の形状と大きさにより規定される。したがって、内部基準部材３３の空間位置が正常範囲にあるか否かを判断することにより、算出した内部基準部材３３の距離が正常範囲かどうかも判断していることになる。Ｓ５で決定した内部基準部材３３の空間位置が正常範囲にない場合には、距離画像測定装置１は正常ではなく、何らかの異常があることになる。そこで、Ｓ７に進み、異常通知を行う。
【００５０】
一方、Ｓ６の判断において、Ｓ５で決定した内部基準部材３３の空間位置が正常範囲にあると判断した場合はＳ８に進む。Ｓ８では、調光ミラー３１を鏡面状態に戻す。その後、Ｓ１へ戻る。
【００５１】
［第１実施形態のまとめ］
第１実施形態の距離画像測定装置１は、調光ミラー３１と内部基準部材３３とを備えている。調光ミラー３１が低反射状態になっていると、投射光Ｌｐが内部基準部材３３に投射され、それにより生じた基準内部反射光は、調光ミラー３１を透過して画像センサ２２の受光面の視野対応領域により検出される。
【００５２】
調光ミラー３１は装置内に固定されていることから、基準内部反射光が画像センサ２２の視野対応領域により検出された場合に算出される距離の正常範囲を予め設定しておくことができる。
【００５３】
そこで、画像センサ２２の視野対応領域に存在している画素により検出された基準内部反射光に基づいて距離算出部４１が算出した距離を、予め設定した正常範囲と比較する（Ｓ６）。これにより、画像センサ２２の視野対応領域に存在する画素など、距離画像測定装置１において、観測視野に存在する物体を検出する要素に異常があるかどうかを、距離画像測定装置１が自ら判断することができる。
【００５４】
また、調光ミラー３１を鏡面状態に切り替えれば（Ｓ８）、投射光Ｌｐは調光ミラー３１で反射され装置外部に投射される。また、装置外部で生じた反射光Ｌｒも調光ミラー３１で反射され画像センサ２２により受光される。したがって、観測視野の全範囲に渡り、装置外部の物体までの距離を測定することもできる。
【００５５】
さらに、内部基準部材３３は、装置内部の調光ミラー３１よりも投射光Ｌｐが進行した方向において、投射光Ｌｐを反射するように配置されていればよいので、内部基準部材３３の配置の自由度が高い。したがって、装置の設計が容易になる。
【００５６】
また、本実施形態では、内部基準部材３３は投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜して配置されている。したがって、内部基準部材３３内において位置を傾斜方向に沿って変化させた場合、その位置までの距離が連続的に変化する。一方、値の固着が生じている場合には、複数の画素について算出した距離が同じになることが多いので、本実施形態のようにすれば、値の固着が生じていることを検出しやすい。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
【００５８】
図５に第２実施形態の距離画像測定装置１００の構成を示す。距離画像測定装置１００は、偏向部１３０および制御部１４０の構成が、第１実施形態の偏向部３０と相違する。偏向部１３０は、ミラー１３１を備えている。このミラー１３１は、調光機能がないミラーである。ミラー１３１の大きさは、第１実施形態の調光ミラー３１と同じである。
【００５９】
ミラー１３１の下端には回転軸１３２が取り付けられている。ミラー駆動部１３４は、
回転軸１３２をその軸周りに回転させるものである。ミラー駆動部１３４は、具体的には、モータと、回転軸１３２の回転位置を検出するエンコーダとを備えた構成とすることができる。回転軸１３２が回転すると、ミラー１３１も回転軸１３２を回転中心として回転移動する。
【００６０】
図６に制御部１４０が備える機能を示す。制御部１４０は、第１実施形態の制御部４０が備えていた反射状態切り替え部４２に代えて、ミラー位置切り替え部１４２を備える。ミラー位置切り替え部１４２は、ミラー駆動部１３４を制御することで、ミラー１３１の位置を、図５に示す位置と、図７に示す位置とに切り替える。図５に示すミラー１３１の位置は、第１実施形態の調光ミラー３１と同じ位置であり、投射光Ｌｐを装置外部へ向かう方向に偏向し、装置外部からの反射光Ｌｒを画像センサ２２の方向に偏向する。ミラー１３１のこの位置を外部反射位置とする。ミラーが外部反射位置になっている状態では、装置外部の物体が検出できることから、ミラー１３１が外部反射位置になっている状態は外部物体検出状態である。
【００６１】
図７に示す位置では、投射光Ｌｐが内部基準部材３３に照射されるのを阻害しない位置である。ミラー１３１が図７に示す位置にあると、基準内部反射光が生じる。ミラー１３１のこの位置を内部反射位置とする。また、ミラー１３１が内部反射位置にあると、ミラー１３１は投射光Ｌｐを反射しないので、ミラー１３１が内部反射位置にある状態が低反射状態である。
【００６２】
第１実施形態では、調光ミラー３１の反射状態を鏡面状態と低反射状態に切り代えていたのに対して、第２実施形態では、ミラー１３１の位置を、外部反射位置と内部反射位置とに切り替える。これにより、第２実施形態でも、外部物体検出状態と低反射状態との切り替えが可能である。したがって、第１実施形態と同じ効果が得られる。
【００６３】
以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【００６４】
＜変形例１＞
第１実施形態では、調光ミラー３１と内部基準部材３３とは離れて配置されていたが、図８に示すように、内部基準部材２３３の上面と調光ミラー３１の下面とを接触させてもよい。このようにすれば、内部基準部材２３３を、調光ミラー３１を支持する支持部材としても利用できる。
【００６５】
＜変形例２＞
実施形態では、内部基準部材３３の上面は投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜していた。しかし、内部基準部材３３の上面が、投射光Ｌｐの光軸に垂直になっていてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１：距離画像測定装置    １０：筐体    １１：開口    １２：窓    ２０：投受光部    ２１：光源    ２２：画像センサ    ２３：基板    ３０：偏向部    ３１：調光ミラー    ３２：支持柱    ３３：内部基準部材    ４０：制御部    ４１：距離算出部    ４２：反射状態切り替え部    ４３：異常判断部    １００：距離画像測定装置    １３０：偏向部    １３１：ミラー    １３２：回転軸    １３４：ミラー駆動部    １４０：制御部    １４２：ミラー位置切り替え部    ２３３：内部基準部材    Ｌｐ：投射光    Ｌｒ：反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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