(57)【要約】  取得データのサイズ減少を実現することに寄与する測距装置を提供する。測距装置は、測距光信号生成部と、コリメート部と、ビーム径変更部と、射出方向制御部と、ビーム径変更制御部と、を備える。測距光信号生成部は、対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する。コリメート部は、測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行な光である平行光にする。ビーム径変更部は、コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されている。射出方向制御部は、ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出先を制御する。ビーム径変更制御部は、自装置から外部に射出する出射光の射出方向に応じて、ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御する。
2019098263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、
前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行な光である平行光にするコリメート部と、
前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、
前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出先を制御する射出方向制御部と、
自装置から外部に射出する出射光の射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御するビーム径変更制御部と、
を備える、測距装置。
【請求項２】
前記ビーム径変更部は、前記出射光の射出方向と前記出射光のビーム径を対応付けて保持する記憶領域を備え、
前記ビーム径変更制御部は、
前記ビーム径変更部を制御して前記出射光のビーム径を変更する際、変更対象となる前記出射光の射出方向を示す識別子に基づき前記記憶領域のうち前記変更対象となる出射光のビーム径が保持された領域を特定し、前記特定された領域を変更することで前記変更対象となる出射光のビーム径を変更する、請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記ビーム径変更制御部は、
第１の出射光のビーム径を第１のビーム径に設定し、
前記第１の出射光により物体が検出された場合には、第２の出射光のビーム径を前記第１のビーム径よりも小さい第２のビーム径に設定し、前記第２の出射光により前記物体が検出された領域の再測定が行われるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項１又は２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記ビーム径変更制御部は、
２つの閾値を用いて自装置から所定の範囲内に物体が存在することが検出された場合に、前記第２の出射光のビーム径を前記第１の出射光のビーム径よりも小さく設定し、前記所定の範囲内で検出された物体を含む領域が再測定されるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項３に記載の測距装置。
【請求項５】
前記ビーム径変更制御部は、
前記第１の出射光により測定された物体までの距離と前記第２の出射光により測定された物体までの距離の差分を算出し、前記差分が所定の閾値以上である場合に、前記第２の出射光のビーム径を前記第１の出射光のビーム径よりも小さく設定する、請求項４に記載の測距装置。
【請求項６】
前記ビーム径変更制御部は、
自装置と測定対象物までの距離に基づいて、前記測定対象物にて反射する出射光のビーム径が小さくなるように、前記ビーム径変更部を制御する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項７】
前記ビーム径変更制御部は、
複数の測定データから平面が検出された場合には、前記検出された平面を含む領域を測定するための出射光のビーム径が大きくなるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項８】
検出したい検出対象物の形状を保持する環境情報保持部をさらに備え、
前記ビーム径変更制御部は、前記出射光により物体を検出した場合に前記環境情報保持部を参照し、前記物体を検出した方向に出射する出射光のビーム径が前記検出対象物のサイズよりも小さくなるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項９】
保持する前記検出対象物のサイズがそれぞれ異なる、複数の前記環境情報保持部をさらに備え、
前記ビーム径変更制御部は、保持している前記検出対象物のサイズが大きい順に前記環境情報保持部を参照する、請求項８に記載の測距装置。
【請求項１０】
前記環境情報保持部は、前記検出対象物を構成する部位の位置及びサイズに関する情報をさらに保持し、
前記ビーム径変更制御部は、前記検出対象物を検出したのちに、前記検出対象物を構成する部位のサイズに合わせて前記出射光のビーム径を決定する、請求項８又は９に記載の測距装置。
【請求項１１】
対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、
前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行な光である平行光にするコリメート部と、
前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、
前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出先を変更する射出方向制御部と、
を備える測距装置において、
自装置から外部に射出する出射光の射出方向を取得するステップと、
前記取得された射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御するステップと、
を含む、測距方法。
【請求項１２】
対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、
前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行な光である平行光にするコリメート部と、
前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、
前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出先を変更する射出方向制御部と、
を備える測距装置に搭載されたコンピュータに、
自装置から外部に射出する出射光の射出方向を取得する処理と、
前記取得された射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御する処理と、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１７−２２０９１９号（２０１７年１１月１６日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、測距装置、測距方法及びプログラムに関する。特に、レーザを用いた測距装置、測距方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野にて、レーザを使用したＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）が活用されている。例えば、自動運転の分野では、レーザを使用して障害物までの距離を測定する技術が利用されている。また、土木・建築の分野では、レーザを使用して対象物を３次元スキャンする技術が利用されている。【０００３】
ＬｉＤＡＲ（レーザを利用した測距装置）では、赤外光等によるレーザを出力し、そのレーザが対象物で反射して返ってきた光を検出する。レーザの出力から反射光の検出までに要した時間や、反射光と参照光との位相差といった情報から対象物までの距離が算出される。さらに、レーザの出力部を回転させる、レーザを可動式のミラーで反射させるなどして、ＬｉＤＡＲの周囲３６０°等、ＬｉＤＡＲを基準とした方向を示すデータと紐づいた広範囲の距離データを取得できる。当該取得した距離データに基づいて三次元座標上に点をプロットすることで、ＬｉＤＡＲの周囲の三次元モデルを描くことができる。【０００４】
ＬｉＤＡＲでは、レーザが照射された１つ１つの点に対して、反射光のデータを１つ得ることができる。この１点１点のデータポイントの集合は、点群データ（ポイントクラウド）と呼ばれる形式（フォーマット）により扱うことができる。点群データの各点のフォーマットの一例として、（ｘ、ｙ、ｚ）の三次元直交座標系の座標で表現する例が挙げられる。当該フォーマット（点群データのデータ形式）は、三次元データを取得できるＬｉＤＡＲと相性がよい。【０００５】
ここで、精度の良いＬｉＤＡＲは、レーザの届く範囲（例えば、数十メートル以上）において、センチメートル単位の精度で距離データを取得できる。従って、このような精度の良いＬｉＤＡＲでは、取得データ量が大きくなり、データを処理するために高性能なサーバやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）のようなアクセラレータを必要とする。【０００６】
通常、ＬｉＤＡＲの活用において、ＬｉＤＡＲからネットワーク経由でデータセンタ等の計算資源を備えた設備に測定データを送ることが多い。大量のデータをネットワーク経由で送信する場合、通信遅延が問題となる。とりわけ、ＬｉＤＡＲのデータを使用しつつ、秒オーダのリアルタイム性が求められるサービスを提供するようなアプリケーションの実現は困難となる。一方で、ＬｉＤＡＲに高性能な計算資源を組み合わせ、当該ＬｉＤＡＲで（ローカルで）点群データを処理する構成も考えられるが、システムのサイズ、重量、消費電力の点で適用先に制限がある。【０００７】
特許文献１は、ＬｉＤＡＲ等の装置で取得したデータ（点群データ）に対して、平面を検出し、平面から物体の三次元形状を生成するようにすることで、点群データから三次元形状を生成する際の計算量を削減する技術を開示する。【０００８】
特許文献２には、対象物迄の概略距離に合せて射出するレーザ光線のビーム径を設定するステップと、レーザ光線を測定対象物に向け射出するステップと、が記載されている。さらに、特許文献２には、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光するステップと、受光した反射光に基づき測定対象物迄の距離を測定するステップと、が記載されている。【０００９】
特許文献３には、監視領域の方位方向及び仰角方向の角度幅に応じて、照射するパルスレーザビーム光の拡がり角を変化させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１２／００５１４０号
【特許文献２】特開２０１０−０９１４４５号公報
【特許文献３】特開２００４−３５４２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。【００１２】
上述のように、特許文献１では、点群データを取得した後の処理における処理量を削減している。しかし、点群データの総量自体を削減していないため、点群データを処理する計算資源に点群データを送信することによる遅延は削減されない。従って、特許文献１に開示された技術を適用したとしても、秒単位のリアルタイム性が求められるアプリケーション（サービス、システム）を実現することは難しい。【００１３】
本発明は、取得データのサイズ減少を実現することに寄与する、測距装置、測距方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明乃至開示の第１の視点によれば、対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行な光である平行光にするコリメート部と、前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出先を制御する射出方向制御部と、自装置から外部に射出する出射光の射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御するビーム径変更制御部と、を備える、測距装置が提供される。【００１５】
本発明乃至開示の第２の視点によれば、対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行な光である平行光にするコリメート部と、前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出先を変更する射出方向制御部と、を備える測距装置において、自装置から外部に射出する出射光の射出方向を取得するステップと、前記取得された射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御するステップと、を含む、測距方法が提供される。【００１６】
本発明乃至開示の第３の視点によれば、対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行な光である平行光にするコリメート部と、前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出先を変更する射出方向制御部と、を備える測距装置に搭載されたコンピュータに、自装置から外部に射出する出射光の射出方向を取得する処理と、前記取得された射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御する処理と、を実行させるプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明乃至開示の各視点によれば、取得データのサイズ減少を実現することに寄与する、測距装置、測距方法及びプログラムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態に係る測距装置の一構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るビーム径変更部が備えるテーブルの一例を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る測距装置の一構成例を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る測距装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る測距装置の別の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る測距装置の別の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る測距装置の一構成例を示す図である。
【図９】第３の実施形態に係る環境情報保持部の一例を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る測距装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態に係る環境情報保持部の別の構成例を示す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る測距装置の別の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本願開示の測距装置の具体的構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。
【００２０】
一実施形態に係る測距装置１００は、測距光信号生成部１０１と、コリメート部１０２と、ビーム径変更部１０３と、射出方向制御部１０４と、ビーム径変更制御部１０５と、を備える。測距光信号生成部１０１は、対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する。コリメート部１０２は、測距光信号生成部１０１が生成した測距光信号を平行な光である平行光にする。ビーム径変更部１０３は、コリメート部１０２が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されている。射出方向制御部１０４は、ビーム径変更部１０３によりビーム径が変更された平行光の射出先を制御する。ビーム径変更制御部１０５は、自装置から外部に射出する出射光の射出方向に応じて、ビーム径変更部１０３によるビーム径の変更を制御する。
【００２１】
通常、ＬｉＤＡＲ（測距装置）では、レーザのビーム径を太くすると、物体の細部の形状が捉えられなくなるものの、広い範囲を１つの測定点として測定するため（粗い測定）、点群データとしてはデータ量を削減できる。対して、レーザのビーム径を細くすると、物体の細部の形状まで捉えられるが、狭い範囲を１つの測定点として測定するため（細かい測定）、点群データとしてはデータ量が増加する。このような状況において、上記測距装置１００は、レーザのビーム径を測定データや設置環境に応じて動的に変更可能にすることで、必要最小限にデータの取得量を抑えることができる。つまり、測距装置１００の設置環境が予め判明していれば、測距装置１００を基準とした各出射方向における対象物等の有無等に関する情報が得られる。そのため、特定の方向に関しては、ビーム径を小さくし、あるいは、他の方向に関してはビーム径を大きくすると言った柔軟な対応が行える。また、データの取得量（データの総量）が削減されることで（取得する点群データ量を削減することで）、データの送受信に要する遅延、データ量を削減したことによる処理量の削減が実現できる。その結果、リアルタイム性が求められるアプリケーションに好適な測距装置１００が提供できる。
【００２２】
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２３】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００２４】
図２は、第１の実施形態に係る測距装置１の一構成例を示す図である。図２を参照すると、測距装置１は、測距光信号生成部１０と、コリメート部１１と、ビーム径変更部１２と、射出方向制御部１３と、ビーム径変更制御部１４と、集光部１５と、光検出部１６と、信号処理部１７と、を含んで構成される。
【００２５】
測距光信号生成部１０は、対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する手段である。つまり、測距光信号生成部１０は、測定に用いるレーザを発振する。測距光信号生成部１０が射出したレーザは、コリメート部１１へ入射される。測距光信号生成部１０は、発振したレーザに対し、振幅、周波数、位相に対して変調をかける構成も考えられる。振幅等の変調を行うか否かは、どのような情報を用いて距離を測定するかに応じて定まる。変調の有無により測距装置１の構成は左右されないため、変調に関する詳細は省略する。
【００２６】
コリメート部１１は、測距光信号生成部１０が生成した測距光信号を平行な光である平行光（コリメート光）にする手段である。つまり、コリメート部１１は、測距光信号生成部１０が発振したレーザを平行光にする。コリメート部１１から出射される平行光は、ビーム径変更部１２に入射される。
【００２７】
ビーム径変更部１２は、コリメート部１１が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されている。即ち、ビーム径変更部１２は、コリメート部１１から入射された平行光のビーム径を変更する手段である。ビーム径変更部１２は、ビームエキスパンダと称される装置と同等の機能によりビーム径を変更できる。ビームエキスパンダを用いると、ビームエキスパンダの仕様の範囲内で、レーザのビーム径を変更できる。
【００２８】
ビーム径変更部１２は、ビーム径変更制御部１４からの制御に応じてビーム径を調整する。具体的には、レーザを測距装置１から出射する際の方向に応じてビーム径が調整される。ビーム径が調整されたレーザは、射出方向制御部１３に入力される。
【００２９】
射出方向制御部１３は、ビーム径変更部１２によりビーム径が変更された平行光の射出先を制御する手段である。つまり、射出方向制御部１３は、測距装置１からのレーザの射出方向を調整する。例えば、ビーム径変更部１２から射出されたビーム径調整済みのレーザを反射させるミラーの向きを変更するといったことで、射出方向制御部１３の機能は実現される。射出方向制御部１３は、レーザを出射した方向に関する情報（例えば、方向に関する識別子）を信号処理部１７に通知する。また、射出方向制御部１３は、次にレーザを出射する方向に関する情報（例えば、方向を示す識別子）をビーム径変更制御部１４に通知する。
【００３０】
なお、信号処理部１７やビーム径変更制御部１４は射出方向制御部１３からの上記通知によらず、レーザの射出方向を時刻等により求めることもできる。例えば、測距装置１が起動してからの基準となる時間の経過時間によりレーザの射出方向が算出できる場合は、ビーム径変更制御部１４や信号処理部１７は、現在時刻からレーザの射出方向を求めることもできる。
【００３１】
ビーム径変更制御部１４は、自装置（測距装置１）から外部に射出する出射光の射出方向に応じて、ビーム径変更部１２によるビーム径の変更を制御する手段である。つまり、ビーム径変更制御部１４は、レーザの出射方向に応じて、ビーム径変更部１２によるビーム径の変更を制御する。ビーム径の変更を制御する方法は、ビーム径変更部１２にレーザを射出する方向とビーム径を対応付けたテーブルを備え、当該テーブルのエントリをビーム径変更制御部１４が書き換えることで実現できる。
【００３２】
図３は、第１の実施形態に係るビーム径変更部１２が備えるテーブルの一例を示す図である。図３に示すテーブルは、ビーム径変更部１２の記憶領域１４０に格納される。図３を参照すると、テーブル（記憶領域１４０）は、水平方向フィールド１４００と、垂直方向フィールド１４０１と、ビーム径フィールド１４０２と、を備えている。
【００３３】
ビーム径変更部１２が備える記憶領域１４０は、出射光の射出方向と出射光のビーム径を対応付けて保持する。より具体的には、記憶領域１４０は、射出方向制御部１３がレーザの出力先の方向を変更可能な範囲で、水平方向と垂直方向とビーム径の組み合わせを保持する。水平方向や垂直方向は、例えば、測距装置１の周囲３６０°（０〜２πラジアン）の範囲である。あるいは、水平方向や垂直方向は、測距装置１の周囲１８０°（０〜πラジアン）の範囲であってもよい。水平方向や垂直方向の範囲は、射出方向制御部１３の仕様に応じて様々な範囲となる。
【００３４】
ビーム径変更制御部１４は、ビーム径変更部１２を制御して出射光のビーム径を変更する際、変更対象となる出射光の射出方向を示す識別子に基づき記憶領域１４０のうち変更対象となる出射光のビーム径が保持された領域を特定する。その後、ビーム径変更制御部１４は、当該特定された領域を変更することで変更対象となる出射光のビーム径を変更する。即ち、ビーム径変更制御部１４は、ビーム（平行光）のビーム径を変更する際、変更対象となる方向（例えば、変更対象となる方向の識別子）に基づき、ビーム径変更部１２の記憶領域１４０を参照する。その後、ビーム径変更制御部１４は、記憶領域１４０の該当する領域（エントリ）のビーム径の設定値を変更する。例えば、図３において、ビーム径変更制御部１４が、射出方向制御部１３から次の射出するビーム方向に関する情報として、「水平方向０ｒａｄ、垂直方向０ｒａｄ」に係る情報（識別子）を取得したものとする。この場合、ビーム径変更制御部１４は、図３に示す記憶領域１４０の１行目のエントリにおけるビーム径フィールド１４０２を書き換える（２ｍｍから他の値に書き換える）。
【００３５】
なお、ビーム径変更制御部１４によるビーム径変更に関し、変更のルールを予め定めておいても良いし、テーブル情報等により管理してもよい。例えば、同じ方向であっても、時間帯によってビーム径が異なる場合には、時刻を入力として、ビーム径の変更量を出力するような関数を予め用意し、ビーム径変更制御部１４は、当該関数により変更後のビーム径を算出してもよい。あるいは、時間帯ごとのテーブル情報を用意し、ビーム径変更制御部１４は、時間に応じて参照するテーブルを切り替えて必要なビーム径を取得してもよい。測距装置１の周辺環境に関するある程度の情報があれば、ビーム径の変更に関する上記ルールやテーブルを作成できる。
【００３６】
なお、上記ビーム径変更制御部１４によるビーム径の変更制御は一例であって、その制御方法を限定する趣旨ではない。例えば、ビーム径変更部１２が、レーザの射出方向に関する情報を射出方向制御部１３から直接取得し、当該情報に基づいてビーム径を変更してもよい。具体的には、ビーム径変更部１２は、次にレーザを射出する方向に基づいて、リアルタイムにビーム径を計算し、当該計算したビーム径を設定してもよい。あるいは、ビーム径変更制御部１４が、次にレーザを射出する方向を取得し、リアルタイムにビーム径を計算し、当該計算したビーム径及び射出方向をビーム径変更部１２に通知（設定）してもよい。つまり、ビーム径変更部１２に記憶領域１４０を設けず（テーブル情報を使用せず）、ビーム径を変更することもできる。
【００３７】
集光部１５は、測距装置１から出射されたレーザの反射光を集光し、集光した反射光を光検出部１６に出射する手段である。何かしらの物体に当たるまでのレーザは平行光であるが、当該物体から反射された反射光は散乱される。集光部１５は、散乱された光を集めるために用いられる。
【００３８】
光検出部１６は、集光部１５から入射された反射光を受光し、電気信号に変換する手段である。当該電気信号は、信号処理部１７に通知される。光検出部１６は、反射光の強度に基づいて電気信号の電圧値を変化させ、信号処理部１７に反射光の強度を通知してもよい。
【００３９】
信号処理部１７は、光検出部１６からの電気信号に対して信号処理を行う手段である。具体的には、信号処理部１７は、射出方向制御部１３から通知された出射方向と、光検出部１６からの電気信号を検知した時刻等に基づいて求めた距離情報により３次元座標上へのマッピング処理等を行う。信号処理部１７が距離情報を得る方法の一例としては、レーザが空間を伝搬した時間に基づき距離を計算することが挙げられる。この場合、射出方向制御部１３は、レーザを出射した時刻を記録する。信号処理部１７は、光検出部１６からの電気信号を検知した時刻を記録する。信号処理部１７は、これら２つの時刻差に光の速度を乗ずることで距離情報を得る。
【００４０】
なお、図２において、ビーム径変更部１２から射出されたレーザを射出方向制御部１３に入射する構成が記載されている。しかし、このことは測距装置１の構成を限定する趣旨ではない。例えば、射出方向制御部１３でレーザの出射方向を変更したのちに、ビーム径変更部１２でレーザのビーム径を変更する、という構成であってもよい。また、測距装置１は、複数のレーザを出力する構成を備えていてもよい。例えば、測距装置１は、測距光信号生成部１０、コリメート部１１、ビーム径変更部１２、射出方向制御部１３、を複数備える構成であってもよい。この場合、測距装置１は、レーザの本数に合わせて複数のビーム径変更制御部１４を備える構成であってもよい。
【００４１】
第１の実施形態に係る測距装置１の効果について説明する。第１の実施形態に係る測距装置１は、レーザのビーム径をレーザの出射方向に応じて調整できるように構成されている。そのため、例えば、測距装置１の周辺環境に関し、ある程度の情報があり、測距装置１を定点観測的に用いる場合には、効果的に所得データ量の削減が実現できる。例えば、測距装置１の周辺環境を考慮し、ビーム径を粗くする方向と細くする方向を記憶領域１４０に設定することで取得データ量の削減が実現できる。
【００４２】
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４３】
第２の実施形態では、測定データに基づいてビーム径を変更する場合について説明する。なお、第２の実施形態に係る測距装置２の動作を説明するにあたり、ビーム径変更部１２が記憶領域１４０を備え、ビーム径変更制御部１４が記憶領域１４０の該当するエントリを書き換えることで、ビーム径の変更が行われる構成を前提とする。但し、当該前提は、本願開示の構成を限定する趣旨ではないことは勿論である。
【００４４】
図４は、第２の実施形態に係る測距装置２の一構成例を示す図である。図４を参照すると、測距装置２は、信号処理部１７からビーム径変更制御部１４への入力を備える点で、測距装置１と相違する。測距装置２では、測定データに基づいてビーム径を制御可能とするために、このような入力を備える。
【００４５】
図５は、第２の実施形態に係る測距装置２の動作の一例を示すフローチャートである。図５を参照しつつ、物体を検出した際にビーム径を小さくするように調整する動作を説明する。
【００４６】
光検出部１６が反射光を検出すると、信号処理部１７は、反射光が入射した方向及び距離などの測定結果をビーム径変更制御部１４に通知する（ステップＳ１０１）。なお、上記測定結果は、方向及び距離に加え、輝度等であってもよい。
【００４７】
ビーム径変更制御部１４は、反射光を検出した方向のビーム径を小さくする（ステップＳ１０３）。具体的には、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径変更部１２が備える記憶領域１４０の該当エントリ（反射光の方向に該当するエントリ）を書き換える。
【００４８】
ビーム径変更部１２は、ビーム径を上記ステップＳ１０３で設定されたビーム径に変更し、射出方向制御部１３に向けてレーザを射出する。射出方向制御部１３は、レーザの射出方向を調整し、測距装置２の外部に射出する。
【００４９】
信号処理部１７は、小さくしたビーム径によるビームにて、反射光が入射した方向及び距離などの再測定を行う（ステップＳ１０５）。当該再測定された結果は、ビーム径変更制御部１４に通知される。
【００５０】
次に、光検出部１６が再び検出した反射光について、ビーム径変更制御部１４は、再測定された測定結果（例えば、距離）と前回の測定結果との差分を算出する。
【００５１】
ビーム径変更制御部１４は、当該差分が予め定められた閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、ステップＳ１０３において、対象物に照射されるレーザのビーム径は小さくなるように調整されている。従って、大きいビーム径のレーザで測定した結果と、当該大きいビーム径のレーザと同等のエリアを小さいビーム径のレーザで測定した結果と、を比較して差分を算出する、とも考えられる。つまり、異なるビーム径による複数の結果（複数の測定結果）が比較され、差分が算出される。
【００５２】
上記差分が閾値以上の場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ分岐）、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径をさらに小さくできるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【００５３】
ビーム径を小さくできる場合（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ分岐）、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径を小さくし、信号処理部１７は反射光の再測定を行う（ステップＳ１０３、ステップＳ１０５）。
【００５４】
ビーム径を小さくできない場合（ステップＳ１０９、Ｎｏ分岐）、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径の調整を終了する。なお、ビーム径をさらに小さくできないケースとは、ビーム径変更部１２が提供するビーム径の倍率の範囲を超えた調整になる場合や、倍率を変更してもビーム径がかえって大きくなってしまう場合などが該当する。
【００５５】
このように、ビーム径変更制御部１４は、最初に出射された平行光（第１の出射光）により測定された物体までの距離と続いて出射された平行光（第２の出射光）により測定された物体までの距離の差分を算出する。その際、ビーム径変更制御部１４は、当該差分が所定の閾値以上である場合に、第２の出射光のビーム径を第１の射出光のビーム径よりも小さく設定する。
【００５６】
上記差分値が閾値よりも小さい場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ分岐）は、ビーム径をさらに小さくしても測定結果が変わらないことを意味するため、ビーム径の調整を終了する。
【００５７】
以上のように、第２の実施形態に係るビーム径変更制御部１４は、初めに出射する平行光（第１の出射光）のビーム径を所定の値（第１のビーム径）に設定する。ビーム径変更制御部１４は、第１の出射光により物体が検出された場合には、続いて出射する平行光（第２の出射光）のビーム径を第１のビーム径よりも小さい第２のビーム径に設定する。その結果、第２の出射光により物体が検出された領域の再測定が行われるようにビーム径変更部１２は制御される。
【００５８】
なお、図５では、直近に照射された２つの出射光による測定結果の差分に基づき、測距装置２から出射する平行光のビーム径を小さくしているが、最初の出射光により測定された距離に基づきビーム径を調整してもよい。具体的には、ビーム径変更制御部１４は、自装置（測距装置２）と測定対象物までの距離に基づいて、測定対象物にて反射する出射光のビーム径が小さくなるように、ビーム径変更部１２を制御してもよい。
【００５９】
［変形例］
続いて、第２の実施形態に係る変形例について説明する。
【００６０】
図６は、第２の実施形態に係る測距装置２の別の動作の一例を示すフローチャートである。図６を参照しつつ、所定距離の範囲内で物体を検出した際にビーム径を小さくするように調節する測距装置２の動作を説明する。なお、図６以降の図面において、図５と同一の処理については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６１】
ビーム径変更制御部１４は、特に詳細に調べたい範囲に関する情報を閾値という形で保持する。より具体的には、ビーム径変更制御部１４は、２つの閾値を用いて自装置（測距装置２）から所定の範囲内に物体が存在するか否かを判断する。つまり、ビーム径変更制御部１４は、信号処理部１７から通知された距離情報に基づいて、物体までの距離が所定の範囲内に含まれるか否か（測定距離が近い方の閾値よりも遠く、遠い方の閾値よりも近いか否か）を判定する（ステップＳ１０２）。
【００６２】
測定距離が所定の範囲内である場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ分岐）、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径を小さくするように調整する（ステップＳ１０３）。
【００６３】
測定距離が所定の範囲外である場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ分岐）、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径の調整を行わない。
【００６４】
このように、ビーム径変更制御部１４は、２つの閾値を用いて自装置（測距装置２）から所定の範囲内に物体が存在することが検出できるか否かを判断する。さらに、ビーム径変更制御部１４は、続いて出射する平行光（第２の出射光）のビーム径を最初に出射した平行光（第１の射出光）のビーム径よりも小さく（狭く）設定する。その結果、所定の範囲内で検出された物体を含む領域が再測定されるようにビーム径変更部１２は制御される。
【００６５】
図７は、第２の実施形態に係る測距装置２の別の動作の一例を示すフローチャートである。図７を参照しつつ、平面を検出した場合に、当該領域を測定する際のビーム径を大きく（広く）するように調整する測距装置２の動作を説明する。
【００６６】
ビーム径変更制御部１４は、信号処理部１７から通知された距離情報に基づいて、当該通知された距離における測定点は近隣の測定点と平面を構成するか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【００６７】
平面を構成すると判定した場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ分岐）、ビーム径変更制御部１４は、平面を検出した方向のビーム径が大きくなるように調整を行う（ステップＳ２０２）。例えば、ビーム径変更制御部１４は、記憶領域１４０の水平方向、垂直方向における所定範囲のビーム径フィールドの値を書き換える。上記動作は、平面を検出した箇所の周辺にも平面が広がっていることを期待し、ビーム径を広げるように制御することで、未測定の領域に関する無駄なデータの取得を防ぐことを可能とする。
【００６８】
平面を構成しないと判定した場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ分岐）、ビーム径変更制御部１４は、処理を終了する。あるいは、平面を構成しないと判定した場合には、ビーム径変更制御部１４は、当該領域を測定するための出射光のビーム径をより狭くしてもよい。
【００６９】
複数の測定点が平面を構成するか否かは、例えば、３点以上の測定点のグループから法線ベクトルを求め、別の測定点からなるグループで求めた法線ベクトルとの比較に基づき行うことができる。具体的には、２つのベクトルが同じ方向であれば、平面を構成すると判定する。なお、ベクトルの比較において多少の曖昧さを許容し、２つのベクトルの方向が一定範囲内か否かに基づいて平面の判定を行ってもよい。法線ベクトルの方向が同じであれば、それらの測定点は同一平面に存在すると捉えることができる。平面部分をビーム径の小さいレーザで細かく測定しても、ビーム径の大きいレーザで測定した結果と大差ない。つまり、平面部分をビーム径の小さいレーザで細かく測定すると、データ量が大きくなるだけであり利点はない。
【００７０】
このように、ビーム径変更制御部１４は、複数の測定データから平面が検出された場合には、検出された平面を含む領域を測定するための出射光のビーム径が大きくなるようにビーム径変更部１２を制御する。その結果、無駄なデータが削減される。
【００７１】
第２の実施形態に係る測距装置２の変形例では、平面部分を検出することで、平面部分をレーザ径の小さいレーザで測定することによる無駄（不要なデータ量）を削除できる。
【００７２】
第２の実施形態の効果について説明する。第２の実施形態に係る測距装置２は、測定結果に基づいてレーザのビーム径を調整するように構成されている。従って、物体を検出した箇所、平面でない箇所等、細かく測定する必要がある箇所に限って詳細なデータを取得できる。換言するならば、無駄なデータを取得しないことで取得データ量の削減が実現される。
【００７３】
［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
図８は、第３の実施形態に係る測距装置３の一構成例を示す図である。図８を参照すると、測距装置３は、図４に示す測距装置２に環境情報保持部２０を加えた構成を備えている。なお、図８には、図４の測距装置２に環境情報保持部２０を加えた構成を図示しているが、測距装置１に環境情報保持部２０を備えた構成としてもよい。
【００７５】
環境情報保持部２０は、測距装置３にて検出したい検出対象物の形状やサイズを保持する手段である。
【００７６】
図９は、第３の実施形態に係る環境情報保持部２０が保持するテーブル情報の一例を示す図である。図９を参照すると、環境情報保持部２０は、検出対象物の縦方向のサイズを保持する縦サイズフィールド２００と、横方向のサイズを保持する横サイズフィールド２０２と、奥行き方向のサイズを保持する奥行きフィールド２０４からなるテーブルを備える。
【００７７】
図１０は、第３の実施形態に係る測距装置３の動作の一例を示すフローチャートである。図１０を参照しつつ、環境情報保持部２０の情報を利用してレーザのビーム径を調整する測距装置３の動作を説明する。
【００７８】
ビーム径変更制御部１４は、信号処理部１７から距離情報の通知があると（即ち、物体を検出したことを検知すると）、環境情報保持部２０を参照する。
【００７９】
その後、ビーム径変更制御部１４は、環境情報保持部２０に保持されているサイズの最小値を超えないように、ビーム径の調整を行う（ステップ３０１）。例えば、図９の例では、縦方向の０．５ｍというサイズが最小のものであるため、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径が０．５ｍを超えないようにビーム径の調整を行う。
【００８０】
このように、ビーム径変更制御部１４は、出射光により物体を検出した場合に環境情報保持部２０を参照し、物体を検出した方向に出射する出射光のビーム径が検出対象物のサイズよりも小さくなるようにビーム径変更部１２を制御する。
【００８１】
あるいは、測距装置３は、保持する検出対象物のサイズがそれぞれ異なる、複数の環境情報保持部２０をさらに備えていてもよい。つまり、検出したい対象物のサイズによって、複数の環境情報保持部２０を備えてもよい。その場合、測距装置３は、複数の測距光信号生成部１０、コリメート部１１、ビーム径変更部１２、射出方向制御部１３と、を備える。
【００８２】
ビーム径変更制御部１４は、保持している検出対象物のサイズが大きい順に環境情報保持部２０を参照し、ビーム径を制御する。具体的には、上記構成において、第１のレーザは、大きいサイズの対象物が保持されている環境情報保持部２０の情報に基づいてビーム径が決定される。さらに、第２のレーザは、それよりもサイズの小さい対象物が保持されている環境情報保持部２０の情報に基づいてビーム径が決定される。さらに、第Ｎ（Ｎは正の整数）番目のレーザは、最も小さいサイズの対象物が保持されている環境情報保持部２０の情報に基づいてビーム径が決定される。測距装置３は、このような構成及び動作であってもよい。
【００８３】
このように複数の環境情報保持部２０を用意するのは、同一の環境情報保持部２０に保持されているサイズの差が大きいと、サイズの小さい対象物に合わせてビーム径が決められてしまい、無駄な測定を行う可能性があるためである。
【００８４】
図１１は、第３の実施形態に係る環境情報保持部２０ｂの別の構成例を示す図である。図１１を参照すると、環境情報保持部２０ｂは、検出したい対象物のサイズに加え、検出したい対象物のなかでさらに検出したい部位の位置とサイズを保持するように構成されている。
【００８５】
例えば、物品を収納する箱と、その箱の取っ手を検出する場合を考えると、対象物のサイズとして箱のサイズを、検出したい部位の位置とサイズとして、取っ手の位置とサイズを環境情報保持部２０ｂに保持する。
【００８６】
なお、図１１に示す位置フィールド２０６は、例えば、対象物の左下を原点とする２次元座標系における検出したい部位の位置を示す。図１１に示すサイズフィールド２０８は、例えば、位置フィールド２０６に示す場所を中心とし、矩形形状にて検出したい部位を表現した場合のサイズを示す。
【００８７】
図１２は、第３の実施形態に係る測距装置３の別の動作の一例を示すフローチャートである。図１２を参照しつつ、対象物の検出部位に合わせてビームの径を調整する測距装置３を説明する。
【００８８】
ビーム径変更制御部１４は、複数の測定点のデータから対象物を検出したかどうかを判定する（ステップ４０１）。
【００８９】
対象物を検出するため、ビーム径変更制御部１４は、ビーム径を対象物のサイズを超えないように制御しつつ、何らかの物体を検出した方向を測定する。その後、ビーム径変更制御部１４は、測定データから平面やエッジを抽出し、当該平面やエッジの大きさが検出したい対象物のサイズと同等か否かを比較する。
【００９０】
対象物を検出した場合（ステップＳ４０１、Ｙｅｓ分岐）には、ビーム径変更制御部１４は、環境情報保持部２０ｂを検出した対象物のサイズに基づき参照し、特に検出したい部位に関する情報を取得する（ステップＳ４０２）。
【００９１】
次に、ビーム径変更制御部１４は、特に検出したい部位のサイズに基づき、検出したい部位のサイズを超えないようにビーム径を変更する（ステップＳ４０３）。その際、ビーム径変更制御部１４は、物体を検出した方向と、特に検出したい部位の位置の情報に基づき、記憶領域１４０のビーム径を変更するエントリを決定する。
【００９２】
図１２に示すフローチャートでは、対象部の特定部位を詳細に測定できるようにビーム径を調整したが、逆に特定部位を詳細に測定しないように、ビーム径を大きくするということも可能である。この場合、図１２のステップＳ４０３にて、ビーム径変更制御部１４は、検出したい部位のサイズを超えるようにビーム径を調整すればよい。例えば、測距装置３を用いて、人が存在するか否かを判断する場合に、上記ビーム径を大きくする対応が有効である。検出した対象物が人であることが分かる程度にはビーム径を細くすることが必要であるが、プライバシー等の問題から顔の特徴が認識できてしまうほど細かく測定することは望ましくないからである。
【００９３】
このように、環境情報保持部２０ｂが、検出対象物を構成する部位の位置及びサイズに関する情報をさらに保持するように構成する。その上で、ビーム径変更制御部１４は、検出対象物を検出したのちに、検出対象物を構成する部位のサイズに合わせて出射光のビーム径を決定してもよい。
【００９４】
第３の実施形態の効果について説明する。第３の実施形態では、測距装置３は、物体を検出した距離と検出したい対象物のサイズに基づいてレーザのビーム径を調整するように構成されている。そのため、対象物を測定するのに必要なサイズのビーム径で対象物を測定できる。その結果、対象物を検出した方向を測定するビーム径の変更回数を削減することができ、取得するデータ量を削減できる。
【００９５】
［具体例］
次に、上記実施形態を実施するための具体例について構成と動作を説明する。なお、当該具体例は、本願開示の１つの実現例を示すものであり、本願開示の実施（実現）は本具体例の構成と動作に限定されない。
【００９６】
図１３は、本願開示の測距装置１ａの具体的構成を示す図である。図１３を参照すると、測距装置１ａは、レーザ光源１０ａと、コリメーターレンズ１１ａと、ビームエキスパンダ入射側レンズ１２ａと、ビームエキスパンダ焦点調整レンズ１２ｂと、ビームエキスパンダ出射側レンズ１２ｃと、を含む。さらに、測距装置１ａは、ミラー１３ａと、角度調整部１３ｂと、ビーム径変更制御部１４ａと、焦点調整部１４ｂと、倍率調整部１４ｃと、集光レンズ１５ａと、受光素子１６ａと、信号処理部１７ａと、を含んで構成される。
【００９７】
図２に示すビーム径変更部１２は、ビームエキスパンダ入射側レンズ１２ａと、ビームエキスパンダ焦点調整レンズ１２ｂと、ビームエキスパンダ出射側レンズ１２ｃと、から構成することができる。
【００９８】
焦点調整部１４ｂは、ビームエキスパンダ焦点調整レンズ１２ｂの位置を調整する。倍率調整部１４ｃは、ビームエキスパンダ出射側レンズ１２ｃの位置を調整する。ビーム径変更制御部１４ａは、焦点調整部１４ｂと倍率調整部１４ｃを制御する。ビーム径変更制御部１４ａが焦点調整部１４ｂ及び倍率調整部１４ｃを制御することにより、ビーム径の変更を行うことができる。
【００９９】
なお、ビームエキスパンダ入射側レンズ１２ａ、ビームエキスパンダ焦点調整レンズ１２ｂ、ビームエキスパンダ出射側レンズ１２ｃ、焦点調整部１４ｂ、倍率調整部１４ｃにより倍率可変式のビームエキスパンダ相当の機能を提供する。但し、上記構成は、上記構成とは異なる方式で実現された倍率可変式のビームエキスパンダにより代替可能である。
【０１００】
図２に示す射出方向制御部１３は、ミラー１３ａと角度調整部１３ｂとから構成することができる。角度調整部１３ｂがミラー１３ａの傾きを変更することで、出射光２２ａの出射方向を調整する。なお、出射方向の制御はミラー１３ａの角度を変更する以外にも、入射光を屈折させるレンズなどでも代替可能である。つまり、出射方向の制御にミラー１３ａと角度調整部１３ｂを用いる構成は例示である。
【０１０１】
図１３に示す具体例の動作について説明する。
【０１０２】
初めに、レーザ光源１０ａが光を発し、コリメーターレンズ１１ａが当該光を平行光にすることで指向性のある光（レーザ）が出射される。
【０１０３】
次に、コリメーターレンズ１１ａから出射されたレーザはビームエキスパンダ入射側レンズ１２ａ、ビームエキスパンダ焦点調整レンズ１２ｂ、ビームエキスパンダ出射側レンズ１２ｃを通してビーム径が調整され、ミラー１３ａに入射される。
【０１０４】
ビームエキスパンダ焦点調整レンズ１２ｂとビームエキスパンダ出射側レンズ１２ｃの位置は、ビーム径変更制御部１４ａの制御のもと、焦点調整部１４ｂと倍率調整部１４ｃによって調整される。
【０１０５】
ミラー１３ａに入射したレーザは反射され、出射光２２ａとして、測距装置１ａの外部へ出射される。出射光２２ａが何らかの物体に当たり、反射した光（反射光２３ａ）の一部は、測距装置１ａに戻ってくる。戻ってきた反射光２３ａは、集光レンズ１５ａにより集光され、受光素子１６ａに入射される。
【０１０６】
受光素子１６ａは、反射光２３ａを検知すると当該事実を示す電気信号を信号処理部１７ａへ伝達する。信号処理部１７ａは、例えば、出射光２２ａの出射方向、出射時刻、受光素子１６ａからの電気信号を検知した時刻に基づき、検出した物体までの距離を算出する。
【０１０７】
上記実施形態にて説明した測距装置の機能は、上述の処理モジュール（例えば、ビーム径変更制御部１４、信号処理部１７等）と図１３に示すハードウェア要素（例えば、集光レンズ１５ａ）により実現される。上記処理モジュールは、例えば、測距装置１等のメモリに格納されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することで実現される。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。即ち、上記処理モジュールが行う機能は、何らかのハードウェアにおいてソフトウェアが実行されることによって実現できればよい。
【０１０８】
また、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、例えば各処理を並行して実行する等、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
【０１０９】
上記の説明により、本発明の産業上の利用可能性は明らかであるが、本発明は、レーザを使用した測距装置を利用するアプリケーションの中でも、リアルタイム性を求めるアプリケーション等に好適に適用可能である。
【０１１０】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［形態１］
上述の第１の視点に係る測距装置のとおりである。
［形態２］
前記ビーム径変更部は、前記出射光の射出方向と前記出射光のビーム径を対応付けて保持する記憶領域を備え、
前記ビーム径変更制御部は、
前記ビーム径変更部を制御して前記出射光のビーム径を変更する際、変更対象となる前記出射光の射出方向を示す識別子に基づき前記記憶領域のうち前記変更対象となる出射光のビーム径が保持された領域を特定し、前記特定された領域を変更することで前記変更対象となる出射光のビーム径を変更する、好ましくは形態１に記載の測距装置。
［形態３］
前記ビーム径変更制御部は、
第１の出射光のビーム径を第１のビーム径に設定し、
前記第１の出射光により物体が検出された場合には、第２の出射光のビーム径を前記第１のビーム径よりも小さい第２のビーム径に設定し、前記第２の出射光により前記物体が検出された領域の再測定が行われるように前記ビーム径変更部を制御する、好ましくは形態１又は２に記載の測距装置。
［形態４］
前記ビーム径変更制御部は、
２つの閾値を用いて自装置から所定の範囲内に物体が存在することが検出された場合に、前記第２の出射光のビーム径を前記第１の出射光のビーム径よりも小さく設定し、前記所定の範囲内で検出された物体を含む領域が再測定されるように前記ビーム径変更部を制御する、好ましくは形態３に記載の測距装置。
［形態５］
前記ビーム径変更制御部は、
前記第１の出射光により測定された物体までの距離と前記第２の出射光により測定された物体までの距離の差分を算出し、前記差分が所定の閾値以上である場合に、前記第２の出射光のビーム径を前記第１の出射光のビーム径よりも小さく設定する、好ましくは形態４に記載の測距装置。
［形態６］
前記ビーム径変更制御部は、
自装置と測定対象物までの距離に基づいて、前記測定対象物にて反射する出射光のビーム径が小さくなるように、前記ビーム径変更部を制御する、好ましくは形態１乃至５のいずれか一に記載の測距装置。
［形態７］
前記ビーム径変更制御部は、
複数の測定データから平面が検出された場合には、前記検出された平面を含む領域を測定するための出射光のビーム径が大きくなるように前記ビーム径変更部を制御する、好ましくは形態１乃至６のいずれか一に記載の測距装置。
［形態８］
検出したい検出対象物の形状を保持する環境情報保持部をさらに備え、
前記ビーム径変更制御部は、前記出射光により物体を検出した場合に前記環境情報保持部を参照し、前記物体を検出した方向に出射する出射光のビーム径が前記検出対象物のサイズよりも小さくなるように前記ビーム径変更部を制御する、好ましくは形態１乃至７のいずれか一に記載の測距装置。
［形態９］
保持する前記検出対象物のサイズがそれぞれ異なる、複数の前記環境情報保持部をさらに備え、
前記ビーム径変更制御部は、保持している前記検出対象物のサイズが大きい順に前記環境情報保持部を参照する、好ましくは形態８に記載の測距装置。
［形態１０］
前記環境情報保持部は、前記検出対象物を構成する部位の位置及びサイズに関する情報をさらに保持し、
前記ビーム径変更制御部は、前記検出対象物を検出したのちに、前記検出対象物を構成する部位のサイズに合わせて前記出射光のビーム径を決定する、好ましくは形態８又は９に記載の測距装置。
［形態１１］
上述の第２の視点に係る測距方法のとおりである。
［形態１２］
上述の第３の視点に係るプログラムのとおりである。
なお、形態１１及び形態１２は、形態１と同様に、形態２〜形態１０のように展開することが可能である。
【０１１１】
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１１２】
１〜３、１ａ、１００  測距装置
１０、１０１  測距光信号生成部
１０ａ  レーザ光源
１１、１０２  コリメート部
１１ａ  コリメーターレンズ
１２、１０３  ビーム径変更部
１２ａ  ビームエキスパンダ入射側レンズ
１２ｂ  ビームエキスパンダ焦点調整レンズ
１２ｃ  ビームエキスパンダ出射側レンズ
１３、１０４  射出方向制御部
１３ａ  ミラー
１３ｂ  角度調整部
１４、１４ａ、１０５  ビーム径変更制御部
１４ｂ  焦点調整部
１４ｃ  倍率調整部
１５  集光部
１５ａ  集光レンズ
１６  光検出部
１６ａ  受光素子
１７、１７ａ  信号処理部
２０、２０ｂ  環境情報保持部
２２ａ  出射光
２３ａ  反射光
２００  縦サイズフィールド
２０２  横サイズフィールド
２０４  奥行きサイズフィールド
２０６  位置フィールド
２０８  サイズフィールド
１４０  記憶領域
１４００  水平方向フィールド
１４０１  垂直方向フィールド
１４０２  ビーム径フィールド
【図１】
2019098263.tif 000003
【図２】
2019098263.tif 000004
【図３】
2019098263.tif 000005
【図４】
2019098263.tif 000006
【図５】
2019098263.tif 000007
【図６】
2019098263.tif 000008
【図７】
2019098263.tif 000009
【図８】
2019098263.tif 000010
【図９】
2019098263.tif 000011
【図１０】
2019098263.tif 000012
【図１１】
2019098263.tif 000013
【図１２】
2019098263.tif 000014
【図１３】
2019098263.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月15日(2020.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、
前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行光にするコリメート部と、
前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、
前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出方向を制御する射出方向制御部と、
自装置から外部に射出する出射光の射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御するビーム径変更制御部と、
を備える、測距装置。
【請求項２】
前記ビーム径変更制御部は、
第１の出射光のビーム径を第１のビーム径に設定し、
前記第１の出射光により物体が検出された場合には、第２の出射光のビーム径を前記第１のビーム径よりも小さい第２のビーム径に設定し、前記第２の出射光により前記物体が検出された領域の再測定が行われるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記ビーム径変更制御部は、
２つの閾値を用いて自装置から所定の範囲内に前記物体が存在することが検出された場合に、前記第２の出射光のビーム径を前記第１の出射光のビーム径よりも小さく設定し、前記所定の範囲内で検出された前記物体を含む領域が再測定されるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記ビーム径変更制御部は、
前記第１の出射光により測定された前記物体までの距離と前記第２の出射光により測定された前記物体までの距離の差分を算出し、前記差分が所定の閾値以上である場合に、前記第２の出射光のビーム径を前記第１の出射光のビーム径よりも小さく設定する、請求項３に記載の測距装置。
【請求項５】
前記ビーム径変更制御部は、
自装置と前記対象物との間の距離に基づいて、前記対象物にて反射する出射光のビーム径が小さくなるように、前記ビーム径変更部を制御する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項６】
前記ビーム径変更制御部は、
複数の測定データから平面が検出された場合には、前記検出された平面を含む領域を測定するための出射光のビーム径が大きくなるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項７】
検出したい前記対象物の形状を予め保持する環境情報保持部をさらに備え、
前記ビーム径変更制御部は、前記出射光により物体を検出した場合に前記環境情報保持部を参照し、前記物体を検出した方向に出射する出射光のビーム径が検出したい前記対象物のサイズよりも小さくなるように前記ビーム径変更部を制御する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項８】
前記環境情報保持部は、検出したい前記対象物を構成する部位の位置及びサイズに関する情報をさらに保持し、
前記ビーム径変更制御部は、検出したい前記対象物を検出したのちに、検出したい前記対象物を構成する部位のサイズに合わせて前記出射光のビーム径を決定する、請求項７に記載の測距装置。
【請求項９】
対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、
前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行光にするコリメート部と、
前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、
前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出方向を変更する射出方向制御部と、
を備える測距装置において、
自装置から外部に射出する出射光の射出方向を取得するステップと、
前記取得された射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御するステップと、
を含む、測距方法。
【請求項１０】
対象物までの距離を測定するための測距光信号を生成する測距光信号生成部と、
前記測距光信号生成部が生成した測距光信号を平行光にするコリメート部と、
前記コリメート部が射出する平行光のビーム径を変更できるように構成されたビーム径変更部と、
前記ビーム径変更部によりビーム径が変更された平行光の射出方向を変更する射出方向制御部と、
を備える測距装置に搭載されたコンピュータに、
自装置から外部に射出する出射光の射出方向を取得する処理と、
前記取得された射出方向に応じて、前記ビーム径変更部によるビーム径の変更を制御する処理と、
を実行させるプログラム。
【国際調査報告】
2019098263.tif 000016
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