(57)【要約】【課題】より最適化を図る。【解決手段】光源は、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射し、センサは、光源から照射された光が対象物体で反射した反射光を受光し、信号処理部は、センサから出力される信号を用いて、少なくとも対象物体までの距離を求める信号処理を施す。そして、対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差が算出され、その誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧が所定の電圧に変換して供給される。本技術は、例えば、TOF方式を利用した距離計測装置に適用できる。【選択図】図１
2018205288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求める信号処理を施す信号処理部と、
前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給する電源と
を備える距離計測装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記対象物体までの距離を利用したアプリケーションを実行することにより得られるアプリケーション処理信号を後段のブロックに出力するとともに、前記誤差算出部に供給し、
前記誤差算出部は、前記アプリケーション処理信号に基づいて前記誤差を算出する
請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記センサの画素ごとに前記対象物体までの距離が求められたデプス信号を前記誤差算出部に供給し、
前記誤差算出部は、前記デプス信号に基づいて前記誤差を算出する
請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項４】
前記センサは、それぞれの画素が受光した光の光量を画素値としたRAW信号を前記信号処理部に供給するとともに、前記誤差算出部に供給し、
前記誤差算出部は、前記RAW信号に基づいて前記誤差を算出する
請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項５】
前記電源は、前記光源に電力を供給する光源用電源、前記センサに電力を供給するセンサ用電源、または、前記信号処理部に電力を供給する信号処理用電源のいずれかである
請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項６】
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求め
る信号処理を施す信号処理部と
を備える距離計測装置の距離計測方法において、
前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出し、
前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給する
ステップを含む距離計測方法。
【請求項７】
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求める信号処理を施す信号処理部と
を備える距離計測装置のプログラムにおいて、
前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出し、
前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項８】
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記光源のピーク電圧を制御する制御部と
を備える距離計測装置。
【請求項９】
前記光源のピーク電圧を低減するのに伴って、前記センサのフレームレートを低下する
請求項８に記載の距離計測装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記光源のピーク電圧を低減するのに伴って、前記センサに供給される電力の電圧を増加するように制御する
請求項８に記載の距離計測装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記光源のピーク電圧を低減するのに伴って、前記センサにおいて画素加算を行うように制御する
請求項８に記載の距離計測装置。
【請求項１２】
複数の前記光源を備え、
前記制御部は、複数の前記光源のピーク電圧を低減する
請求項８に記載の距離計測装置。
【請求項１３】
複数の前記光源により照明光が重なる部分において光量が増加するような照射パターンを形成する
請求項１２に記載の距離計測装置。
【請求項１４】
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと
を備える距離計測装置の距離計測方法において、
前記光源のピーク電圧を制御する
ステップを含む距離計測方法。
【請求項１５】
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと
を備える距離計測装置のプログラムにおいて、
前記光源のピーク電圧を制御する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１６】
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと
を備え、
複数の前記光源、および、少なくとも１つ以上の前記センサが、閉鎖された空間内部に配置され、所定のセンシング範囲のセンシングを行う
距離計測装置。
【請求項１７】
前記光源および前記センサが一組ごとに近傍に配置され、複数の前記光源および前記センサにより前記空間内部におけるセンシング範囲を分割するように、
前記光源および前記センサが配置される
請求項１６に記載の距離計測装置。
【請求項１８】
複数の前記光源が前記センサの近傍に配置されて、前記空間内部において前記光の照射範囲を分割し、
１つの前記センサにより、それらの照射範囲からの反射光を受光するように、
前記光源および前記センサが配置される
請求項１６に記載の距離計測装置。
【請求項１９】
複数の前記光源がそれぞれ測定対象とする前記対象物体の近傍に配置されて、前記空間内部において前記光の照射範囲を分割し、
１つの前記センサにより、それらの照射範囲からの反射光を受光するように、
前記光源および前記センサが配置される
請求項１６に記載の距離計測装置。
【請求項２０】
複数の前記光源のうちの、少なくとも１つの前記光源は、前記センサよりも前記対象物体の近傍に配置される
請求項１９に記載の距離計測装置。
【請求項２１】
１つの前記センサに対して、複数の前記光源を、それぞれ測定対象とする前記対象物体の近傍に配置し、
複数の前記光源は、それぞれ対応する前記対象物体の位置に向かって前記光を照射する
請求項１９に記載の距離計測装置。
【請求項２２】
前記センサから出力される信号を用いて、前記対象物体である人物までの距離を求める信号処理を施す信号処理部をさらに備え、
前記信号処理部は、前記距離に基づいたデプス画像を利用して前記人物が行う特定のジェスチャを検出し、そのジェスチャに対応付けられている指示信号を出力する
請求項２１に記載の距離計測装置。
【請求項２３】
複数の前記光源に対して、時分割で順番に電力を供給し、
前記センサは、複数の前記光源それぞれの前記照射範囲から順番に反射光を検出し、
前記信号処理部が、いずれかの前記照射範囲において前記人物が行うジェスチャの動きの始まりを検出した場合、その照射範囲に光を照射する前記光源に優先的に電力を供給する
請求項２２に記載の距離計測装置。
【請求項２４】
前記センサは、車両内部において前方の略中央に配置されるルームミラーの近傍に配置され、
複数の前記光源は、前記車両に装備される複数の座席の近傍で、それぞれの座席に向かって前記光を照射するように配置される
請求項２１に記載の距離計測装置。
【請求項２５】
前記センサと、前記センサから離れて配置される複数の前記光源とは、それぞれ配線を利用して接続されており、前記配線を介して供給される共通の同期信号を利用して同期する
請求項２１に記載の距離計測装置。
【請求項２６】
前記センサと、前記車両の前方に装備される座席に対して配置される複数の前記光源とは、それぞれ前記配線を利用して接続される一方、
前記車両の前方以外に装備される座席に対して配置される複数の前記光源は、前記センサとは接続されずに、それらの前記光源どうしが前記配線を利用して接続される
請求項２５に記載の距離計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、距離計測装置、距離計測方法、およびプログラムに関し、特に、より最適化を図ることができるようにした距離計測装置、距離計測方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子を利用して撮像される撮像範囲内において、撮像素子からの距離（デプス）を計測するのに、TOF（Time Of Flight）方式が採用されている。TOF方式では、計測の対象となる対象物体に向かって光源から変調光を照射し、その変調光が対象物体で反射した反射光を撮像素子が受光するまでの時間に基づいて、撮像素子から対象物体までの距離を計測することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所望の乗車位置に変調光を照射し、その照射領域を含む撮像領域における変調光に対応する反射光成分のみを画素値とする画像を用いて、乗員を監視する乗員監視装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１１３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、TOF方式を利用した距離計測装置により長距離または広視野の計測を行う場合には、変調光の発光強度を高めることが必要となり、光源に供給する電力を増加させるのに伴って発熱が増大したり、ピーク電力が増加したりすることになる。また、例えば、数10cmといった近距離で使用する距離計測装置の構成を、そのまま長距離の計測に適用した場合には、撮像素子から離れた位置における計測誤差が増加してしまう。このため、距離計測装置として十分な性能を発揮することができず、発熱やピーク電力、計測誤差などの点で、従来よりも最適化を図ることが求められている。
【０００６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より最適化を図ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の側面の距離計測装置は、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求める信号処理を施す信号処理部と、前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出する誤差算出部と、前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給する電源とを備える。
【０００８】
本開示の第１の側面の距離計測方法またはプログラムは、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求める信号処理を施す信号処理部とを備える距離計測装置の距離計測方法またはプログラムにおいて、前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出し、前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給するステップを含む。
【０００９】
本開示の第１の側面においては、光源により、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光が照射され、センサにより、光源から照射された光が対象物体で反射した反射光が受光され、信号処理部により、センサから出力される信号を用いて、少なくとも対象物体までの距離を求める信号処理が施される。そして、対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差が算出され、その誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧が所定の電圧に変換されて供給される。
【００１０】
本開示の第２の側面の距離計測装置は、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、前記光源のピーク電圧を制御する制御部とを備える。
【００１１】
本開示の第２の側面の距離計測方法またはプログラムは、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサとを備える距離計測装置の距離計測方法またはプログラムにおいて、光源のピーク電圧を制御する。
【００１２】
本開示の第２の側面においては、光源により、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光が照射され、センサにより、光源から照射された光が対象物体で反射した反射光が受光される。そして、光源のピーク電圧が制御される。
【００１３】
本開示の第３の側面の距離計測装置は、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサとを備え、複数の前記光源、および、少なくとも１つ以上の前記センサが、閉鎖された空間内部に配置され、所定のセンシング範囲のセンシングを行う。
【００１４】
本開示の第３の側面においては、距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、光源から照射された光が対象物体で反射した反射光を受光するセンサとについて、複数の光源、および、少なくとも１つ以上のセンサが、閉鎖された空間内部に配置され、所定のセンシング範囲のセンシングが行われる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示の第１乃至第３の側面によれば、より最適化を図ることができる。
【００１６】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本技術を適用した距離計測装置の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】発光電力および測距誤差の関係を示す図である。
【図３】フィードバック制御の処理を説明するフローチャートである。
【図４】距離計測装置の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図５】距離計測装置の第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図６】距離を計測する原理について説明する図である。
【図７】第１のピーク電力低減方法について説明する図である。
【図８】第２のピーク電力低減方法について説明する図である。
【図９】距離計測装置の第４の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１０】FPGAが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図９の距離計測装置の変形例を示すブロック図である。
【図１２】第３のピーク電力低減方法について説明する図である。
【図１３】距離計測装置の第５の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１３の距離計測装置の変形例を示すブロック図である。
【図１５】第４のピーク電力低減方法について説明する図である。
【図１６】距離計測装置の第６の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図１７】図１６の距離計測装置の変形例を示すブロック図である。
【図１８】照射パターンについて説明する図である。
【図１９】発光ダイオードおよびTOFセンサの第１の配置例を示す図である。
【図２０】発光ダイオードおよびTOFセンサの第２の配置例を示す図である。
【図２１】発光ダイオードおよびTOFセンサの第３の配置例を示す図である。
【図２２】対象物体までの距離と測距誤差との関係を示す図である。
【図２３】発光ダイオードおよびTOFセンサの第４の配置例を示す図である。
【図２４】第４の配置例の変形例を示す図である。
【図２５】本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
＜距離計測装置の第１の構成例＞
図１は、本技術を適用した距離計測装置の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００２０】
図１において、距離計測装置１１は、距離計測処理ユニット１２および電源ユニット１３を備えて構成され、距離計測処理ユニット１２は、電源ユニット１３から供給される電力で駆動する。例えば、距離計測装置１１は、図１９乃至図２４を参照して後述するような車両に搭載され、車両の乗員を対象とした距離の計測を行って、その距離に基づいたデプス画像を取得する。そして、距離計測装置１１は、デプス画像を利用したアプリケーションによる処理が施された結果得られるアプリケーション処理信号を、アプリケーション処理信号に従った処理を行う後段のブロックに出力する。例えば、デプス画像を利用して乗員のジェスチャを認識するアプリケーションが実行される場合、乗員のジェスチャに対応付けられている指示信号がアプリケーション処理信号として出力され、乗員のジェスチャによる指示に従って車両内の各種の操作が制御される。
【００２１】
距離計測処理ユニット１２は、光変調部２１、発光ダイオード２２、投光レンズ２３、受光レンズ２４、TOFセンサ２５、画像記憶部２６、および信号処理部２７を備えて構成される。
【００２２】
光変調部２１は、発光ダイオード２２から出力される光を、例えば、10MHz程度の高周波で変調させるための変調信号を、発光ダイオード２２に供給する。また、光変調部２１は、発光ダイオード２２の光が変調するタイミングを示すタイミング信号を、TOFセンサ２５および信号処理部２７に供給する。
【００２３】
発光ダイオード２２は、光変調部２１から供給される変調信号に従って、例えば、赤外光などのような不可視域の光を高速で変調させながら発光し、その光を、距離計測装置１１により距離の計測が行われる対象となる対象物体に向かって照射する。なお、本実施の形態では、対象物体に向かって光を照射する光源を、発光ダイオード２２として説明するが、レーザダイオードなど他の光源を用いてもよい。
【００２４】
投光レンズ２３は、発光ダイオード２２から照射される光が所望の照射角度（例えば、後述する図２０に示すような50degや100degなど）となるように、光の配光を調節する狭角のレンズにより構成される。
【００２５】
受光レンズ２４は、距離計測装置１１により距離の計測を行うために撮像される撮像範囲を視野に収める広角のレンズにより構成される。そして、受光レンズ２４は、撮像範囲の画角（例えば、後述する図１９に示すような50degや、図２１に示すような100degなど）で集光した光を、TOFセンサ２５のセンサ面に結像させる。
【００２６】
TOFセンサ２５は、発光ダイオード２２から照射される光の波長域に感度を有する撮像素子により構成され、受光レンズ２４によって結像される光を、センサ面にアレイ状に配置される複数の画素により受光する。図示するように、TOFセンサ２５は、発光ダイオード２２の近傍に配置され、発光ダイオード２２により光が照射される照射範囲を含む撮像範囲からの光を受光する。そして、TOFセンサ２５は、それぞれの画素が受光した光の光量を画素値としたRAW信号を出力する。
【００２７】
画像記憶部２６は、TOFセンサ２５から出力されるRAW信号により構築される画像を記憶する。例えば、画像記憶部２６は、撮像範囲内で変化があったときの最新の画像を記憶したり、撮像範囲内に対象物体が存在していない状態の画像を背景画像として記憶したりすることができる。
【００２８】
信号処理部２７は、TOFセンサ２５から供給されるRAW信号に対して各種の信号処理を施し、上述したようなアプリケーション処理信号を出力する。また、信号処理部２７は、図示するように、無影画像生成部３１、演算処理部３２、出力部３３、および車両制御用コンピュータ３４を備えて構成される。
【００２９】
無影画像生成部３１は、光変調部２１から供給されるタイミング信号に従って、TOFセンサ２５から供給されるRAW信号から環境光の影響を排除する。これにより、無影画像生成部３１は、発光ダイオード２２から照射された光（変調光）に対応する反射光成分のみを画素値とする画像（以下、無影画像と称する）を生成して、演算処理部３２に供給する。また、無影画像生成部３１は、画像記憶部２６に記憶されている背景画像を読み出して、TOFセンサ２５から供給されるRAW信号により構築される画像との差分を求めることで、撮像範囲における対象物体だけの無影画像を生成することができる。
【００３０】
演算処理部３２は、無影画像生成部３１から無影画像が供給されるたびに、無影画像の画素ごとに対象物体までの距離を求める演算を行い、その演算により求められる距離を示すデプス信号を出力部３３に供給する。また、演算処理部３２は、必要に応じて、画像記憶部２６に記憶されている最新の画像を読み出し、その画像を用いて対象物体までの距離を求めてもよい。
【００３１】
出力部３３は、演算処理部３２から供給されるデプス信号に基づいて、被写体までの距離が画素の配置に応じて並べられたデプス画像を生成し、そのデプス画像を車両制御用コンピュータ３４に出力する。
【００３２】
車両制御用コンピュータ３４は、例えば、距離計測装置１１が搭載される車両の各部を電子的に制御するECU（Electronic Control Unit）により構成され、出力部３３から出力されるデプス画像を利用した各種のアプリケーションを実行する。例えば、車両制御用コンピュータ３４は、乗員の手の動きに基づいたジェスチャを検出するアプリケーションを実行し、検出したジェスチャに対応付けられている指示信号を、アプリケーション処理信号として出力することができる。また、車両制御用コンピュータ３４は、例えば、乗員の頭の動きに基づいた居眠りを検出するアプリケーションを実行し、乗員が居眠りしているか否かを示す信号を、アプリケーション処理信号として出力することができる。
【００３３】
また、車両制御用コンピュータ３４から出力されるアプリケーション処理信号は、そのアプリケーション処理信号に基づいた処理を行う後段のブロックに供給される他、電源ユニット１３に供給される。
【００３４】
なお、距離計測装置１１は、車両以外の各種の装置に搭載することができ、それぞれの装置に応じたアプリケーションを実行するアプリケーション実行部を、車両制御用コンピュータ３４に替えて備えることができる。
【００３５】
電源ユニット１３は、メインバッテリ４１、光源用電源４２、TOFセンサ用電源４３、信号処理用電源４４、および誤差算出部４５を備えて構成される。
【００３６】
メインバッテリ４１は、距離計測処理ユニット１２を駆動させるために主に用いられる電力を蓄積しており、光源用電源４２、TOFセンサ用電源４３、および信号処理用電源４４に電力を供給する。図１に示す例では、メインバッテリ４１の出力電圧は１２Ｖに設定されている。
【００３７】
光源用電源４２は、メインバッテリ４１の出力電圧を発光ダイオード２２の定格電圧に変換するDC/DC（Direct Current / Direct Current）コンバータであり、発光ダイオード２２を発光させるのに必要な電力（以下適宜、発光電力と称する）を供給する。図１に示す例では、光源用電源４２は、電圧を１２Ｖから３．３Ｖに変換して、発光ダイオード２２に発光電力を供給する。また、後述するように、光源用電源４２は、誤差算出部４５から出力される誤差信号に従ったフィードバック制御を行うことができる。
【００３８】
TOFセンサ用電源４３は、メインバッテリ４１の出力電圧をTOFセンサ２５の定格電圧に変換するDC/DCコンバータであり、TOFセンサ２５の駆動に必要な電力を供給する。図１に示す例では、TOFセンサ用電源４３は、電圧を１２Ｖから１．８Ｖに変換して、TOFセンサ２５に電力を供給する。
【００３９】
信号処理用電源４４は、メインバッテリ４１の出力電圧を信号処理部２７の定格電圧に変換するDC/DCコンバータであり、信号処理部２７の駆動に必要な電力を供給する。図１に示す例では、信号処理用電源４４は、電圧を１２Ｖから１．２Ｖに変換して、信号処理部２７に電力を供給する。
【００４０】
誤差算出部４５は、車両制御用コンピュータ３４から供給されるアプリケーション処理信号に基づいて、対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出し、測距誤差を示す誤差信号を光源用電源４２に供給する。ここで、計測誤差は、計測結果の時間的な変動（バラツキ）や、単一の測定値に生じる誤差（実際の距離との差）などのことである。
【００４１】
従って、距離計測装置１１では、光源用電源４２は、アプリケーション処理信号に基づいた測距誤差が、後段の処理において許容される所定の許容レベルを維持するように、発光ダイオード２２の発光電力を調整するフィードバック制御を行うことができる。
【００４２】
図２を参照して、発光電力および測距誤差の関係について説明する。
【００４３】
図２において、縦軸は、誤差算出部４５により算出される測距誤差を表しており、横軸は、発光ダイオード２２に供給される発光電力を表している。図２に示す曲線で表されるように、発光電力が増大するのに伴って、測距誤差が減少するような関係となっている。
【００４４】
また、図２には、距離計測装置１１の個体差に応じて、標準的な測距誤差を有する場合の曲線（typ）、最も良好な測距誤差を有する場合の曲線（best）、および最も悪い測距誤差を有する場合の曲線（worst）が示されている。図示するように、測距誤差が許容レベルを維持するためには、最も良好な測距誤差を有する距離計測装置１１における発光電力Ｐｂが最も低くなっている。また、標準的な測距誤差を有する距離計測装置１１における発光電力Ｐｔが次に低く、最も悪い測距誤差を有する距離計測装置１１における発光電力Ｐｗが最も高くなっている。
【００４５】
例えば、距離計測装置１１が有する測距誤差は、それぞれの個体ごとに異なるため、一般的に、最も悪い測距誤差を有する距離計測装置１１でも、測距誤差が許容レベルを維持することができるように、発光電力Ｐｗが発光ダイオード２２に供給される。つまり、どのような距離計測装置１１であっても、発光電力Ｐｗを発光ダイオード２２に供給することで、許容レベル以下の測距誤差を実現することができる。
【００４６】
しかしながら、標準的な測距誤差を有する距離計測装置１１、または、最も良好な測距誤差を有する距離計測装置１１において、発光電力Ｐｗを発光ダイオード２２に供給することは、無駄に電力を消費することになってしまう。そこで、距離計測装置１１が有する測距誤差に応じて、適切な発光電力が発光ダイオード２２に供給されるようなフィードバック制御を行うことで、消費電力の抑制を図ることができる。
【００４７】
従って、距離計測装置１１は、上述したように、光源用電源４２は、アプリケーション処理信号に基づいた測距誤差が許容レベルを維持する程度に、発光ダイオード２２の発光電力を低くするように、発光ダイオード２２に供給する電圧を調整する。これにより、距離計測装置１１の個体差に応じて、発光ダイオード２２に供給する電力の最適化を図ることができ、従来よりも消費電力を抑制することができる。
【００４８】
その結果、距離計測装置１１は、発熱を抑制することができ、例えば、冷却機構を小型にすることができるのに伴って装置全体の小型化を図ることができる。また、距離計測装置１１は、メインバッテリ４１に蓄積されている電力の消費が抑制されるので、メインバッテリ４１による駆動時間の長時間化を図ることができる。
【００４９】
なお、距離計測装置１１は、上述したように、車両制御用コンピュータ３４から誤差算出部４５にアプリケーション処理信号を供給して、アプリケーション処理信号に基づいたフィードバックが行われる構成に限定されることはない。
【００５０】
例えば、距離計測装置１１は、図１の破線の矢印で示すように、TOFセンサ２５から出力されるRAW信号が誤差算出部４５に供給されるように構成することができる。このように構成される距離計測装置１１では、誤差算出部４５が、RAW信号に基づいた測距誤差を算出し、その測距誤差を示す誤差信号を光源用電源４２に供給することで、上述したようなフィードバック制御が行われる。即ち、光源用電源４２は、RAW信号に基づいた測距誤差が許容レベルを維持するように、発光ダイオード２２に供給する発光電力の電圧を調整することができる。
【００５１】
同様に、距離計測装置１１は、図１の二点鎖線の矢印で示すように、演算処理部３２から出力されるデプス信号が誤差算出部４５に供給されるように構成することができる。このように構成される距離計測装置１１では、誤差算出部４５が、デプス信号に基づいた測距誤差を算出し、その測距誤差を示す誤差信号を光源用電源４２に供給することで、上述したようなフィードバック制御が行われる。即ち、光源用電源４２は、デプス信号に基づいた測距誤差が許容レベルを維持するように、発光ダイオード２２に供給する発光電力の電圧を調整することができる。
【００５２】
次に、図３は、距離計測装置１１において実行されるフィードバック制御の処理を説明するフローチャートである。
【００５３】
例えば、距離計測装置１１が起動して、距離計測処理ユニット１２からアプリケーション処理信号が出力されると処理が開始され、ステップＳ１１において、誤差算出部４５は、距離計測処理ユニット１２から出力されるアプリケーション処理信号を取得する。
【００５４】
ステップＳ１２において、誤差算出部４５は、ステップＳ１１で取得したアプリケーション処理信号に基づいて、対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出し、光源用電源４２に供給する。
【００５５】
ステップＳ１３において、光源用電源４２は、ステップＳ１２で供給された測距誤差が許容レベルを維持する程度に、発光ダイオード２２の発光電力を低くするように、発光ダイオード２２に供給する発光電力の電圧を調整するフィードバック制御を行う。
【００５６】
その後、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返して行われる。
【００５７】
以上のように、距離計測装置１１は、発光ダイオード２２に供給する発光電力の電圧を調整するフィードバック制御を行うことにより、消費電力を抑制することができる。
【００５８】
＜距離計測装置の第２の構成例＞
図４は、本技術を適用した距離計測装置の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、図４に示す距離計測装置１１Ａにおいて、図１の距離計測装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
図４に示すように、距離計測装置１１Ａは、距離計測処理ユニット１２および電源ユニット１３Ａを備えて構成されている。そして、距離計測装置１１Ａは、電源ユニット１３Ａにおいて、誤差算出部４５が誤差信号をTOFセンサ用電源４３に出力するように構成されている点で、図１の距離計測装置１１と異なる構成となっている。
【００６０】
即ち、距離計測装置１１Ａでは、TOFセンサ用電源４３が、誤差算出部４５から出力される誤差信号に従ったフィードバック制御を行うように構成されている。例えば、TOFセンサ用電源４３は、測距誤差が許容レベルを維持するように、TOFセンサ２５に供給する電力の電圧を調整することができる。
【００６１】
これにより、距離計測装置１１Ａは、図１の距離計測装置１１と同様に、消費電力を抑制することができ、全体として最適化を図ることができる。
【００６２】
なお、距離計測装置１１Ａでは、図４の破線の矢印で示すように、TOFセンサ２５から出力されるRAW信号が誤差算出部４５に供給されるように構成することができ、RAW信号に基づいた誤差信号に従ったフィードバック制御を行うことができる。同様に、距離計測装置１１Ａでは、図４の二点鎖線の矢印で示すように、演算処理部３２から出力されるデプス信号が誤差算出部４５に供給されるように構成することができ、デプス信号に基づいた誤差信号に従ったフィードバック制御を行うことができる。
【００６３】
＜距離計測装置の第３の構成例＞
図５は、本技術を適用した距離計測装置の第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、図５に示す距離計測装置１１Ｂにおいて、図１の距離計測装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
図５に示すように、距離計測装置１１Ｂは、距離計測処理ユニット１２および電源ユニット１３Ｂを備えて構成されている。そして、距離計測装置１１Ｂは、電源ユニット１３Ｂにおいて、誤差算出部４５が誤差信号を信号処理用電源４４に出力するように構成されている点で、図１の距離計測装置１１と異なる構成となっている。
【００６５】
即ち、距離計測装置１１Ｂでは、信号処理用電源４４が、誤差算出部４５から出力される誤差信号に従ったフィードバック制御を行うように構成されている。例えば、信号処理用電源４４は、測距誤差が許容レベルを維持するように、信号処理部２７に供給する電力の電圧を調整することができる。
【００６６】
これにより、距離計測装置１１Ｂは、図１の距離計測装置１１と同様に、消費電力を抑制することができ、全体として最適化を図ることができる。
【００６７】
なお、距離計測装置１１Ｂでは、図５の破線の矢印で示すように、TOFセンサ２５から出力されるRAW信号が誤差算出部４５に供給されるように構成することができ、RAW信号に基づいた誤差信号に従ったフィードバック制御を行うことができる。同様に、距離計測装置１１Ｂでは、図５の二点鎖線の矢印で示すように、演算処理部３２から出力されるデプス信号が誤差算出部４５に供給されるように構成することができ、デプス信号に基づいた誤差信号に従ったフィードバック制御を行うことができる。
【００６８】
以上のように、距離計測装置１１乃至１１Ｂは、消費される平均電力を低下させることができる結果、発熱を抑制することができ、例えば、装置全体として小型化を図ることができる。
【００６９】
＜ピーク電力の低減＞
図６乃至図１９を参照して、距離計測装置１１におけるピーク電力の低減について説明する。
【００７０】
まず、図６を参照して、距離計測装置１１において距離を計測する原理について説明する。
【００７１】
例えば、発光ダイオード２２から対象物体に向かって照射光が照射され、その照射光が対象物体で反射した反射光は、対象物体までの距離に応じて照射光が照射されたタイミングから時間φだけ遅れてTOFセンサ２５により受光される。このとき、TOFセンサ２５では、発光ダイオード２２が照射光を照射している間隔で受光を行う受光部Ａと、受光部Ａの受光が終了したときから同じ間隔で受光を行う受光部Ｂとにより反射光が受光され、それぞれ電荷が蓄積される。
【００７２】
従って、受光部Ａが蓄積した電荷と、受光部Ｂが蓄積した電荷との比率に基づいて、反射光が受光されるまでの時間φを求めることができ、光の速度に従って、対象物体までの距離を算出することができる。
【００７３】
このように、距離計測装置１１では、発光ダイオード２２が照射光を照射している間だけ、発光ダイオード２２により消費される電力がピークとなる。そして、距離計測装置１１の消費電力を抑制するためにピーク電力を低減すると、TOFセンサ２５において受光される反射光が弱くなるため、TOFセンサ２５のセンサ感度が低下してしまう。そのため、TOFセンサ２５のセンサ感度が低下することを回避して、ピーク電力を抑制することが必要となる。
【００７４】
＜第１のピーク電力低減方法＞
図７を参照して、第１のピーク電力低減方法について説明する。
【００７５】
図７には、発光ダイオード２２が照射光を照射するのに消費される電力ＬＥＤと、TOFセンサ２５の受光部Ａを駆動するために消費される電力ＧＤＡ、およびTOFセンサ２５の受光部Ｂを駆動するために消費される電力ＧＤＢが示されている。
【００７６】
例えば、第１のピーク電力低減方法では、電力ＬＥＤのピーク電力を低減するのに伴って、デプス画像の１フレームを生成するのに必要な時間を延長させる結果、フレームレートが低下する。これにより、１フレームの時間あたりに、TOFセンサ２５の受光部Ａおよび受光部Ｂに蓄積される電荷は、従来と同様となり、TOFセンサ２５のセンサ感度の低下を回避することができる。
【００７７】
このように、距離計測装置１１は、TOFセンサ２５のセンサ感度が低下することなく、ピーク電力の低減を図ることができ、例えば、装置全体として小型化を図ることができる。
【００７８】
＜距離計測装置の第４の構成例＞
まず、図８を参照して、第２のピーク電力低減方法について説明する。
【００７９】
図８には、発光ダイオード２２が照射光を照射するのに消費される電力ＬＥＤと、TOFセンサ２５の受光部Ａを駆動するために消費される電力ＧＤＡ、およびTOFセンサ２５の受光部Ｂを駆動するために消費される電力ＧＤＢが示されている。
【００８０】
例えば、第２のピーク電力低減方法では、電力ＬＥＤのピーク電力を低減するのに伴って、TOFセンサ２５に供給される供給電圧が増加される。このように、TOFセンサ２５の供給電圧を増加することで、TOFセンサ２５の受光部Ａおよび受光部Ｂが反射光を受光するのに応じて蓄積する電荷を増加させることができ、TOFセンサ２５のセンサ感度の低下を回避することができる。
【００８１】
図９は、本技術を適用した距離計測装置の第４の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、図９に示す距離計測装置１１Ｃにおいて、図１の距離計測装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８２】
図９に示すように、距離計測装置１１Ｃは、距離計測処理ユニット１２Ｃ、電源ユニット１３Ｃ、およびFPGA（Field Programmable Gate Array）１４を備えて構成される。距離計測処理ユニット１２Ｃは、アプリケーション処理信号、RAW信号、またはデプス信号が電源ユニット１３Ｃに供給されないように構成され、電源ユニット１３Ｃは、誤差算出部４５を備えない構成となっている点で、図１の距離計測装置１１と異なる構成となっている。
【００８３】
FPGA１４は、設計者が構成を設定することができる集積回路であり、例えば、発光ダイオード２２およびTOFセンサ用電源４３に対する制御を行うようにプログラムすることができる。即ち、距離計測処理ユニット１２Ｃでは、FPGA１４が、照射光を照射するのに消費するピーク電力を抑制するように発光ダイオード２２に対する制御を行うのとともに、TOFセンサ２５の供給電圧を増加するようにTOFセンサ用電源４３に対する制御を行うことができる。
【００８４】
従って、距離計測処理ユニット１２Ｃは、図８を参照して説明したように、TOFセンサ２５のセンサ感度が低下することなく、ピーク電力の低減を図ることができる。
【００８５】
次に、図１０は、図９のFPGA１４が実行する処理を説明するフローチャートである。
【００８６】
例えば、距離計測装置１１Ｃが起動すると処理が開始され、ステップＳ２１において、FPGA１４は、発光ダイオード２２に対して、ピーク電力を抑制するように制御を行う。
【００８７】
ステップＳ２２において、FPGA１４は、TOFセンサ用電源４３に対して、TOFセンサ２５の供給電圧を増加するように制御を行い、処理は終了される。
【００８８】
図１１を参照して、図９の距離計測装置１１Ｃの変形例について説明する。なお、図１１に示す距離計測装置１１Ｃ’において、図９の距離計測装置１１Ｃおよび図１の距離計測装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８９】
図１１に示すように、距離計測装置１１Ｃ’は、図９の距離計測装置１１Ｃに、図１の距離計測装置１１が組み合わされた構成となっている。即ち、距離計測装置１１Ｃ’は、図１の距離計測装置１１と同様に構成された距離計測処理ユニット１２および電源ユニット１３を備えるのに加えて、図９の距離計測装置１１Ｃと同様のFPGA１４を備えて構成されている。
【００９０】
従って、距離計測装置１１Ｃ’は、図９の距離計測装置１１Ｃと同様に、ピーク電力の低減を図ることができるとともに、図１の距離計測装置１１と同様に、誤差信号に従って消費電力を抑制するようなフィードバック制御を行うことができる。これにより、距離計測装置１１Ｃ’は、従来よりも電力に対する最適化を図ることができる。従って、距離計測装置１１Ｃ’は、メインバッテリ４１による駆動時間の長時間化を図るとともに、装置全体の小型化を図ることができる結果、全体として、より最適な構成を実現することができる。
【００９１】
＜距離計測装置の第５の構成例＞
まず、図１２を参照して、第３のピーク電力低減方法について説明する。
【００９２】
図１２には、発光ダイオード２２が照射光を照射するのに消費される電力ＬＥＤと、TOFセンサ２５の受光部Ａを駆動するために消費される電力ＧＤＡ、およびTOFセンサ２５の受光部Ｂを駆動するために消費される電力ＧＤＢが示されている。
【００９３】
例えば、第３のピーク電力低減方法では、電力ＬＥＤのピーク電力を低減するのに伴って、TOFセンサ２５において複数の画素で画素値を加算する画素加算（binning）が行われる。このように、複数の画素で画素値を加算することによって、画素加算後の電荷を、従来と同様とすることができ、TOFセンサ２５のセンサ感度の低下を回避することができる。
【００９４】
図１３は、本技術を適用した距離計測装置の第５の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、図１３に示す距離計測装置１１Ｄにおいて、図１の距離計測装置１１および図９の距離計測装置１１Ｃと共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９５】
図１３に示すように、距離計測装置１１Ｄは、距離計測処理ユニット１２Ｄ、電源ユニット１３Ｄ、およびFPGA１４を備えて構成される。距離計測処理ユニット１２Ｄは、アプリケーション処理信号、RAW信号、またはデプス信号が電源ユニット１３Ｄに供給されないように構成され、電源ユニット１３Ｄは、誤差算出部４５を備えない構成となっている点で、図１の距離計測装置１１と異なる構成となっている。
【００９６】
また、距離計測装置１１Ｄでは、FPGA１４は、発光ダイオード２２およびTOFセンサ２５に対する制御を行うようにプログラムされている。即ち、距離計測処理ユニット１２Ｄでは、FPGA１４が、照射光を照射するのに消費するピーク電力を抑制するように発光ダイオード２２に対する制御を行うのとともに、画素加算を行うようにTOFセンサ２５に対する制御を行うことができる。
【００９７】
従って、距離計測処理ユニット１２Ｄは、TOFセンサ２５のセンサ感度が低下することなく、ピーク電力の低減を図ることができる。
【００９８】
図１４を参照して、図１３の距離計測装置１１Ｄの変形例について説明する。なお、図１１に示す距離計測装置１１Ｄ’において、図１３の距離計測装置１１Ｄおよび図１の距離計測装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１４に示すように、距離計測装置１１Ｄ’は、図１３の距離計測装置１１Ｄに、図１の距離計測装置１１が組み合わされた構成となっている。即ち、距離計測装置１１Ｄ’は、図１の距離計測装置１１と同様に構成された距離計測処理ユニット１２および電源ユニット１３を備えるのに加えて、図１３の距離計測装置１１Ｄと同様のFPGA１４を備えて構成されている。
【０１００】
従って、距離計測装置１１Ｄ’は、図１３の距離計測装置１１Ｄと同様に、ピーク電力の低減を図ることができるとともに、図１の距離計測装置１１と同様に、誤差信号に従って消費電力を抑制するようなフィードバック制御を行うことができる。これにより、距離計測装置１１Ｄ’は、従来よりも電力に対する最適化を図ることができる。従って、距離計測装置１１Ｄ’は、メインバッテリ４１による駆動時間の長時間化を図るとともに、装置全体の小型化を図ることができる結果、全体として、より最適な構成を実現することができる。
【０１０１】
＜距離計測装置の第６の構成例＞
まず、図１５を参照して、第４のピーク電力低減方法について説明する。
【０１０２】
図１５には、発光ダイオード２２が照射光を照射するのに消費される電力ＬＥＤと、TOFセンサ２５の受光部Ａを駆動するために消費される電力ＧＤＡ、およびTOFセンサ２５の受光部Ｂを駆動するために消費される電力ＧＤＢが示されている。
【０１０３】
例えば、第４のピーク電力低減方法では、複数の発光ダイオード２２を使用して、それぞれの発光ダイオード２２のピーク電力を低減する。具体的には、発光ダイオード２２のピーク電力を半減して、２個の発光ダイオード２２を使用することで、それらの発光ダイオード２２から照射される照射光の強度を、従来と同様とすることができ、TOFセンサ２５のセンサ感度の低下を回避することができる。
【０１０４】
図１６は、本技術を適用した距離計測装置の第６の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、図１６に示す距離計測装置１１Ｅにおいて、図１の距離計測装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０５】
図１６に示すように、距離計測装置１１Ｅは、距離計測処理ユニット１２Ｅ、電源ユニット１３Ｅ、およびFPGA１４を備えて構成される。距離計測処理ユニット１２Ｅは、アプリケーション処理信号、RAW信号、またはデプス信号が電源ユニット１３Ｅに供給されないように構成され、電源ユニット１３Ｅは、誤差算出部４５を備えない構成となっている点で、図１の距離計測装置１１と異なる構成となっている。
【０１０６】
そして、距離計測装置１１Ｅは、距離計測処理ユニット１２Ｅが、２個の発光ダイオード２２−１および２２−２、並びに、２個の投光レンズ２３−１および２３−２を備えて構成される。また、距離計測装置１１Ｅでは、FPGA１４は、発光ダイオード２２−１および２２−２に対する制御を行うようにプログラムされている。即ち、距離計測処理ユニット１２Ｅでは、FPGA１４が、照射光を照射するのに消費するピーク電力を抑制するように発光ダイオード２２−１および２２−２に対する制御を行うことができる。これにより、発光ダイオード２２−１および２２−２の照射光が重なった箇所における光量は、従来と同様とすることができ、TOFセンサ２５のセンサ感度の低下を回避することができる。
【０１０７】
従って、距離計測処理ユニット１２Ｅは、TOFセンサ２５のセンサ感度が低下することなく、ピーク電力の低減を図ることができる。
【０１０８】
図１７を参照して、図１６の距離計測装置１１Ｅの変形例について説明する。なお、図１７に示す距離計測装置１１Ｅ’において、図１６の距離計測装置１１Ｅおよび図１の距離計測装置１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０９】
図１７に示すように、距離計測装置１１Ｅ’は、図１６の距離計測装置１１Ｅに、図１の距離計測装置１１が組み合わされた構成となっている。即ち、距離計測装置１１Ｅ’は、図１の距離計測装置１１と同様に構成された距離計測処理ユニット１２および電源ユニット１３を備えるのに加えて、図１６の距離計測装置１１Ｅと同様のFPGA１４を備えて構成されている。
【０１１０】
従って、距離計測装置１１Ｅ’は、図１６の距離計測装置１１Ｅと同様に、ピーク電力の低減を図ることができるとともに、図１の距離計測装置１１と同様に、平均電力を低減させることができ、従来よりも電力に対する最適化を図ることができる。従って、距離計測装置１１Ｅ’は、メインバッテリ４１による駆動時間の長時間化を図るとともに、装置全体の小型化を図ることができる結果、全体として、より最適な構成を実現することができる。
【０１１１】
なお、距離計測装置１１が備える発光ダイオード２２の個数は、図１６の距離計測装置１１Ｅのように２個に限定されることなく、２個以上の発光ダイオード２２を備える構成としてもよい。この場合、例えば、図１８に示すように、２個の発光ダイオード２２から照射される照射光が重なる部分において光量が増加するような照射パターンの不均一性を利用し、ストラクチャライトにより測距精度の向上を図ることができる。
【０１１２】
＜発光ダイオードおよびTOFセンサの配置例＞
図１９乃至図２４を参照して、車両内のような閉所における発光ダイオードおよびTOFセンサの配置例について説明する。
【０１１３】
例えば、従来、乗り物のキャビンや居室など、閉鎖された空間内部で人物や荷物などを対象として距離を計測する場合、比較的に広い視野角を一括してセンシングする必要がある。しかしながら、TOF方式などのようにアクティブな光源を用いた測距センサを使用する場合、例えば、100度以上と広い視野角に対してアクティブな光源を拡散させることになる。その結果、対象物体に照射される光源のパワーが不十分となってしまい、相対的にノイズが増大することで、所望の測距性能を得ることが困難であった。
【０１１４】
そこで、このような閉鎖された空間内部で、より所望の測距性能を得ることができるように発光ダイオードおよびTOFセンサを配置し、より最適化が図られた距離計測装置が求められている。
【０１１５】
図１９には、発光ダイオードおよびTOFセンサの第１の配置例が示されている。
【０１１６】
発光ダイオードおよびTOFセンサの第１の配置例では、複数の発光ダイオード１０３と複数のTOFセンサ１０２とで、それぞれセンシング範囲を分割するように配置が行われる。
【０１１７】
即ち、図１９に示すように、車両１００に搭載される距離計測装置１０１は、車両１００のフロントガラスの内側に配置される２個のTOFセンサ１０２−１および１０２−２、並びに、２個の発光ダイオード１０３−１および１０３−２を備えて構成される。なお、距離計測装置１０１は、TOFセンサ１０２−１および１０２−２、並びに、発光ダイオード１０３−１および１０３−２の他、例えば、図１の距離計測装置１１が備える各ブロックを備えて構成されており、それらのブロックの図示は省略されている。
【０１１８】
TOFセンサ１０２−１および１０２−２は、図１のTOFセンサ２５と同様に、車両１００の閉鎖された空間内部を撮像範囲として、それぞれ撮像範囲からの光を受光する。このとき、TOFセンサ１０２−１および１０２−２のセンサ面に結像される撮像範囲の画角は、図１の受光レンズ２４によって５０degに設定される。
【０１１９】
発光ダイオード１０３−１および１０３−２は、図１の発光ダイオード２２と同様に、車両１００の閉鎖された空間内部に、それぞれ変調された赤外光を照射する。このとき、発光ダイオード１０３−１および１０３−２から照射される赤外光の照射角度は、図１の投光レンズ２３によって５０degに設定される。
【０１２０】
また、TOFセンサ１０２−１の撮像範囲および発光ダイオード１０３−１の照射範囲が略同一に重なり合うとともに、TOFセンサ１０２−２の撮像範囲および発光ダイオード１０３−２の照射範囲が略同一に重なり合うように配置されている。
【０１２１】
そして、第１の配置例では、TOFセンサ１０２−１および発光ダイオード１０３−１によるセンシング範囲と、TOFセンサ１０２−２および発光ダイオード１０３−２によるセンシング範囲とが左右で分割されている。例えば、図示するように、TOFセンサ１０２−１および発光ダイオード１０３−１は、車両１００内の左側半分をセンシング範囲とし、TOFセンサ１０２−２および発光ダイオード１０３−２は、車両１００内の右側半分をセンシング範囲とするように配置される。
【０１２２】
このようにセンシング範囲を分割することで、距離計測装置１０１は、例えば、発光ダイオード１０３およびTOFセンサ１０２の一組で車両１００の右側および左側の広範囲をセンシングとする構成と比較して、測距精度の低下を抑制することができる。
【０１２３】
図２０には、発光ダイオードおよびTOFセンサの第２の配置例が示されている。
【０１２４】
発光ダイオードおよびTOFセンサの第２の配置例では、複数の発光ダイオード１０３で照射範囲を分割し、それらの照射範囲からの反射光を単一のTOFセンサ１０２により受光するように配置が行われる。
【０１２５】
即ち、図２０に示すように、車両１００に搭載される距離計測装置１０１は、車両１００のフロントガラスの内側に配置されるTOFセンサ１０２、並びに、２個の発光ダイオード１０３−１および１０３−２を備えて構成され、発光ダイオード１０３−１および１０３−２はTOFセンサ１０２の近傍に配置される。なお、距離計測装置１０１は、TOFセンサ１０２、並びに、発光ダイオード１０３−１および１０３−２の他、例えば、図１の距離計測装置１１が備える各ブロックを備えて構成されており、それらのブロックの図示は省略されている。
【０１２６】
図示するように、発光ダイオード１０３−１は、例えば、赤外光の照射角度が１００degに設定され、発光ダイオード１０３−２は、例えば、赤外光の照射角度が５０degに設定されている。このように、広範囲で近距離に赤外光を照射する発光ダイオード１０３−１と、狭範囲で遠距離まで赤外光を照射する発光ダイオード１０３−２とで、それぞれ照射範囲が分割されている。そして、これらの両方の照射範囲からの反射光を受光することができるように、TOFセンサ１０２が配置されている。
【０１２７】
このように赤外光の照射範囲を分割することで、距離計測装置１０１は、例えば、発光ダイオード１０３およびTOFセンサ１０２の一組で車両１００の近距離から遠距離までをセンシングとする構成と比較して、測距精度の低下を抑制することができる。
【０１２８】
図２１には、発光ダイオードおよびTOFセンサの第３の配置例が示されている。
【０１２９】
発光ダイオードおよびTOFセンサの第３の配置例では、複数の発光ダイオード１０３で照射範囲を分割し、それぞれ測定の対象とする対象物体の近傍で、それらの照射範囲からの反射光を単一のTOFセンサ１０２により受光するように配置が行われる。
【０１３０】
例えば、車両のように対象物体となる乗員の位置が、運転席および助手席と、後部座席とで予め特定される場合には、運転席および助手席の乗員の近傍に発光ダイオード１０３−１を配置し、後部座席の近傍に発光ダイオード１０３−２を配置することができる。従って、この場合、発光ダイオード１０３−２は、フロントガラスの内側に配置されるTOFセンサ１０２よりも、後部座席の乗員（対象物体）の近傍に配置される。そして、これらの両方の照射範囲からの反射光を受光することができるように、TOFセンサ１０２が配置されている。
【０１３１】
このように赤外光の照射範囲を分割し、かつ、それぞれ対象物体の近傍に配置することで、距離計測装置１０１は、例えば、発光ダイオード１０３およびTOFセンサ１０２の一組で車両１００の近距離から遠距離までをセンシングとする構成と比較して、測距精度の低下を抑制することができる。
【０１３２】
図１９乃至図２１を参照して説明したように、発光ダイオードおよびTOFセンサの配置を最適化することで、図２２に示すように、従来と比較して、TOFセンサ１０２から被写体までの距離が離れていても、測距誤差を抑制することができる。
【０１３３】
＜発光ダイオードを対象物体の近傍に配置する配置例＞
図２３および図２４を参照して、１つのTOFセンサ１０２に対して、複数の発光ダイオード１０３を、それぞれ対象物体の近傍に配置する第４の配置例について説明する。
【０１３４】
例えば、車両１００のような狭く閉ざされた空間の中において、車両に装備される座席によって乗員が座る位置が特定される場合、乗員が座る位置に向かって赤外光を照射するように、それぞれのシートの近傍に発光ダイオード１０３を設置することが好ましい。
【０１３５】
図２３に示す第４の配置例では、TOFセンサ１０２は、車両１００の内部においてフロントガラスの略中央に配置されるルームミラー１０５の近傍であって、車両１００の内部を見渡せる箇所（例えば、ルームミラー１０５の直下）に配置される。そして、４つの発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４が、それぞれ乗員が座るシートの近傍であって、それぞれ対応するシートの前方からシートに向かって赤外光を照射するように配置される。
【０１３６】
即ち、発光ダイオード１０３−１は、運転席に座る乗員の動きを検出するのに必要な範囲にだけ赤外光を照射するように、運転席の近傍に設置される。また、発光ダイオード１０３−２は、助手席に座る乗員の動きを検出するのに必要な範囲にだけ赤外光を照射するように、助手席の近傍に設置される。同様に、発光ダイオード１０３−３および１０３−４は、それぞれ後部座席の左右に座る乗員の動きを検出するのに必要な範囲にだけ赤外光を照射するように、それぞれ後部座席の左右の近傍に設置される。
【０１３７】
このように、対象物体である乗員の位置ごとに赤外光の照射範囲を分割し、かつ、それぞれ対象物体の近傍に発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４を配置することで、発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４が照射する赤外光の光量を抑制することが可能となる。つまり、第４の配置例では、発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４それぞれが乗員の近傍から、乗員が座る狭い範囲に向かってのみ赤外光を照射するため、赤外光の光量を低減させても、その反射光成分をTOFセンサ１０２において十分に検出することができる。
【０１３８】
従って、距離計測装置１０１は、第４の配置例を採用することで、１つの発光ダイオード１０３をTOFセンサ１０２の近傍に配置する構成よりも、全体として、発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４による電力消費を低減することができる。具体的には、TOFセンサ１０２の近傍に配置された発光ダイオード１０３から赤外光を往復させるのに対して、乗員の近傍に配置された発光ダイオード１０３からの反射光を利用することで、消費電力を１／４に抑制することができる。これに伴って、距離計測装置１０１は、例えば、発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４の発熱を低減させることができる。
【０１３９】
また、第４の配置例では、距離計測装置１０１は、発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４それぞれに対して、時分割で順番に電力を供給し、TOFセンサ１０２は、発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４それぞれにより赤外光が照射されるセンシング範囲ごとに順番に、反射光を検出するように構成することができる。従って、車両制御用コンピュータ３４は、それぞれのセンシング範囲ごとに順番に、乗員のジェスチャを検出することができる。
【０１４０】
そして、距離計測装置１０１は、いずれかのセンシング範囲においてイベントの発生（例えば、乗員が行うジェスチャの動きの始まり）が検出されるまで、省電力で間欠的に動作を行い、あるセンシング範囲でイベントの発生が検出されると、そのセンシング範囲に赤外光を照射する発光ダイオード１０３に優先的に電力を供給する。そして、距離計測装置１０１は、そのセンシング範囲におけるイベント（ジェスチャ）を集中的に検出するような適応的な動作を行うことができる。
【０１４１】
ところで、TOFセンサ１０２が出力するRAW信号からデプス画像を生成するためには、TOFセンサ１０２と発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４とを同期させる必要がある。そのため、TOFセンサ１０２から離れた位置に発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４を配置する構成では、配線１０４−１乃至１０４−４を利用して、TOFセンサ１０２と発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４とを接続する必要がある。
【０１４２】
即ち、図２３に示す例では、配線１０４−１を介してTOFセンサ１０２および発光ダイオード１０３−１が接続されており、配線１０４−２を介してTOFセンサ１０２および発光ダイオード１０３−２が接続されている。同様に、配線１０４−３を介してTOFセンサ１０２および発光ダイオード１０３−３が接続されており、配線１０４−４を介してTOFセンサ１０２および発光ダイオード１０３−４が接続されている。
【０１４３】
このように、車両１００の内部に配線１０４−１乃至１０４−４を配設し、TOFセンサ１０２と発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４とを接続して、共通の同期信号を利用することで、それらを同期させることができる。これにより、TOFセンサ１０２が出力するRAW信号から、発光ダイオード１０３−１乃至１０３−４により変調されて照射された赤外光に対応する反射光成分のみを抽出してデプス画像を生成することができる。
【０１４４】
ところで、車両１００の前方側に設置されるTOFセンサ１０２と発光ダイオード１０３−１および１０３−２とを接続する配線１０４−１および１０４−２については、容易に取り回しすることができる。これに対し、車両１００の前方側に設置されるTOFセンサ１０２と、車両１００の後方側に設置される発光ダイオード１０３−３および１０３−４とを接続する配線１０４−３および１０４−４については、取り回しが容易でない状況があることが想定される。
【０１４５】
そこで、例えば、車両１００の前方側に設置されるTOFセンサ１０２と、車両１００の後方側に設置される発光ダイオード１０３−３および１０３−４とを接続させることなく、距離計測装置１０１の実装を簡易化することができる。
【０１４６】
例えば、図２４に示す第４の配置例の変形例では、車両１００の前方側に設置されるTOFセンサ１０２と発光ダイオード１０３−１および１０３−２とは、配線１０４−１および１０４−２を利用して、それぞれ接続されている。これに対し、車両１００の後方側に設置される発光ダイオード１０３−３および１０３−４どうしは、配線１０４−５を介して接続されているが、それらとTOFセンサ１０２とは有線で接続されない構成となっている。
【０１４７】
このように、TOFセンサ１０２と、発光ダイオード１０３−３および１０３−４とが接続されずに離れて配置される構成であっても、TOFセンサ１０２と、発光ダイオード１０３−３および１０３−４のいずれか一方との距離が既知であれば、発光ダイオード１０３−３および１０３−４から同期して照射される赤外光それぞれの反射光の位相差を検出することで、TOFセンサ１０２から出力されるRAW信号に基づいたデプス画像を生成することができる。なお、このような構成においてデプス画像を生成する処理の詳細については、本願出願人により出願済みの特願２０１６−１６２３２０に開示されている。
【０１４８】
なお、TOFセンサ１０２および発光ダイオード１０３が離れた箇所に配置されていて、それらが配線１０４によって接続されていない構成においてデプス画像を取得する方法としては、その他、様々な手法を採用することができる。
【０１４９】
このように、TOFセンサ１０２に対して、発光ダイオード１０３の配置自由度を向上させることで、より対象物体の近傍に発光ダイオード１０３を配置することができ、発光ダイオード１０３の消費電力の抑制を図ることができる。
【０１５０】
ここで、距離計測装置１０１が備える信号処理部２７(図１)では、車両制御用コンピュータ３４が、上述したように、デプス画像を利用して乗員の手の動きに基づいたジェスチャを検出するアプリケーションを実行し、例えば、検出したジェスチャに対応付けられている指示信号が、アプリケーション処理信号として出力される。具体的には、車両制御用コンピュータ３４は、車両１００が実装しているオーディオやエアーコンディショナ、電灯などの車載機器に対する各種の操作（再生や停止、オン／オフなど）を行うためのジェスチャを認識することができる。また、車両制御用コンピュータ３４は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence）を利用してユーザの用件に応じた応答を行うエージェント機能に対して、乗員どうしの会話を妨げることなく、様々な用件の入力を行うためのジェスチャを認識することができる。
【０１５１】
このように、車両制御用コンピュータ３４が、乗員のジェスチャを認識することで、例えば、操作スイッチを利用して各種の操作を行う場合と比較して、運転中に前方に向けるべき視線を妨げることなく、車載機器に対する操作を指示することができる。即ち、操作スイッチを利用する場合には、操作スイッチを目視するために前方から視線を逸らす必要があったのに対し、ジェスチャを利用する場合には、そのように視線を逸らすことなく操作を行うことができる。
【０１５２】
ところで、上述した発光ダイオードおよびTOFセンサの配置例では、車両１００のような閉所について説明したが、距離計測装置１１は、車両１００以外に適用することができる。即ち、ユーザの位置が狭い範囲に限定されるような特定の閉所におけるジェスチャ認識を行うのに、距離計測装置１１を利用することができる。
【０１５３】
例えば、距離計測装置１１を利用することで、ユーザは、リビングのソファなどの特定の場所においてテレビ放送でスポーツを観戦しているときに、画面から視線を逸らすことなく、即ち、画面に対する集中が妨げられることなく、ジェスチャにより様々な操作を行うことができる。また、距離計測装置１１を利用することで、例えば、ユーザが、キッチンにおいて料理を行っていて、手が汚れるような作業中などのように手が塞がっている状況で、機器に対して手を触れることなく、ジェスチャにより様々な操作を行うことができる。同様に、距離計測装置１１を利用することで、例えば、ユーザが、所定の作業場所において組み立て作業などのような細かい作業を行っていて手が塞がっている状況で、機器に対して手を触れることなく、ジェスチャにより様々な操作を行うことができる。
【０１５４】
ところで、距離計測装置１１は、TOFセンサ２５を利用してデプス画像を取得するように構成されており、例えば、複数のカメラを利用して距離を求めるステレオカメラを利用する構成よりも優位である。即ち、ステレオカメラは、色または反射率が類似していて距離が異なるような被写体の弁別が困難である点や、演算量が多いために演算リソースおよび消費電力が増大する点などで、TOFセンサ２５より不利である。また、TOFセンサ２５を利用する構成は、物体の表面に特殊な設計の光パターンを投射し、その被投射パターンの変形を分析するストラクチャードライトを利用する構成よりも、演算量を削減することができる点で優位である。
【０１５５】
図２５は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
【０１５６】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３、およびEEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）２０４は、バス２０５により相互に接続されている。バス２０５には、さらに、入出力インタフェース２０６が接続されており、入出力インタフェース２０６が外部に接続される。
【０１５７】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、ROM２０２およびEEPROM２０４に記憶されているプログラムを、バス２０５を介してRAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。また、コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、ROM２０２に予め書き込んでおく他、入出力インタフェース２０５を介して外部からEEPROM２０４にインストールしたり、更新したりすることができる。
【０１５８】
＜構成の組み合わせ例＞
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求める信号処理を施す信号処理部と、
前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給する電源と
を備える距離計測装置。
（２）
前記信号処理部は、前記対象物体までの距離を利用したアプリケーションを実行することにより得られるアプリケーション処理信号を後段のブロックに出力するとともに、前記誤差算出部に供給し、
前記誤差算出部は、前記アプリケーション処理信号に基づいて前記誤差を算出する
上記（１）に記載の距離計測装置。
（３）
前記信号処理部は、前記センサの画素ごとに前記対象物体までの距離が求められたデプス信号を前記誤差算出部に供給し、
前記誤差算出部は、前記デプス信号に基づいて前記誤差を算出する
上記（１）または（２）に記載の距離計測装置。
（４）
前記センサは、それぞれの画素が受光した光の光量を画素値としたRAW信号を前記信号処理部に供給するとともに、前記誤差算出部に供給し、
前記誤差算出部は、前記RAW信号に基づいて前記誤差を算出する
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（５）
前記電源は、前記光源に電力を供給する光源用電源、前記センサに電力を供給するセンサ用電源、または、前記信号処理部に電力を供給する信号処理用電源のいずれかである
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（６）
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求める信号処理を施す信号処理部と
を備える距離計測装置の距離計測方法において、
前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出し、
前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給する
ステップを含む距離計測方法。
（７）
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記センサから出力される信号を用いて、少なくとも前記対象物体までの距離を求める信号処理を施す信号処理部と
を備える距離計測装置のプログラムにおいて、
前記対象物体までの距離を計測した計測結果に含まれる測距誤差を算出し、
前記誤差に基づいたフィードバック制御を行って、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換して供給する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
（８）
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと、
前記光源のピーク電圧を制御する制御部と
を備える距離計測装置。
（９）
前記光源のピーク電圧を低減するのに伴って、前記センサのフレームレートを低下する
上記（１）から（８）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（１０）
前記制御部は、前記光源のピーク電圧を低減するのに伴って、前記センサに供給される電力の電圧を増加するように制御する
上記（１）から（８）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（１１）
前記制御部は、前記光源のピーク電圧を低減するのに伴って、前記センサにおいて画素加算を行うように制御する
上記（１）から（８）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（１２）
複数の前記光源を備え、
前記制御部は、複数の前記光源のピーク電圧を低減する
上記（１）から（８）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（１３）
複数の前記光源により照明光が重なる部分において光量が増加するような照射パターンを形成する
上記（１２）に記載の距離計測装置。
（１４）
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと
を備える距離計測装置の距離計測方法において、
前記光源のピーク電圧を制御する
ステップを含む距離計測方法。
（１５）
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと
を備える距離計測装置のプログラムにおいて、
前記光源のピーク電圧を制御する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
（１６）
距離を計測する対象となる対象物体に向かって、変調された光を照射する光源と、
前記光源から照射された光が前記対象物体で反射した反射光を受光するセンサと
を備え、
複数の前記光源、および、少なくとも１つ以上の前記センサが、閉鎖された空間内部に配置され、所定のセンシング範囲のセンシングを行う
距離計測装置。
（１７）
前記光源および前記センサが一組ごとに近傍に配置され、複数の前記光源および前記センサにより前記空間内部におけるセンシング範囲を分割するように、
前記光源および前記センサが配置される
上記（１６）に記載の距離計測装置。
（１８）
複数の前記光源が前記センサの近傍に配置されて、前記空間内部において前記光の照射範囲を分割し、
１つの前記センサにより、それらの照射範囲からの反射光を受光するように、
前記光源および前記センサが配置される
上記（１６）に記載の距離計測装置。
（１９）
複数の前記光源がそれぞれ測定の対象とする前記対象物体の近傍に配置されて、前記空間内部において前記光の照射範囲を分割し、
１つの前記センサにより、それらの照射範囲からの反射光を受光するように、
前記光源および前記センサが配置される
上記（１６）に記載の距離計測装置。
（２０）
複数の前記光源のうちの、少なくとも１つの前記光源は、前記センサよりも前記対象物体の近傍に配置される
上記（１９）に記載の距離計測装置。
（２１）
１つの前記センサに対して、複数の前記光源を、それぞれ測定対象とする前記対象物体の近傍に配置し、
複数の前記光源は、それぞれ対応する前記対象物体の位置に向かって前記光を照射する
上記（１９）に記載の距離計測装置。
（２２）
前記センサから出力される信号を用いて、前記対象物体である人物までの距離を求める信号処理を施す信号処理部をさらに備え、
前記信号処理部は、前記距離に基づいたデプス画像を利用して前記人物が行う特定のジェスチャを検出し、そのジェスチャに対応付けられている指示信号を出力する
上記（２１）に記載の距離計測装置。
（２３）
複数の前記光源に対して、時分割で順番に電力を供給し、
前記センサは、複数の前記光源それぞれの前記照射範囲から順番に反射光を検出し、
前記信号処理部が、いずれかの前記照射範囲において前記人物が行うジェスチャの動きの始まりを検出した場合、その照射範囲に光を照射する前記光源に優先的に電力を供給する
上記（２２）に記載の距離計測装置。
（２４）
前記センサは、車両内部において前方の略中央に配置されるルームミラーの近傍に配置され、
複数の前記光源は、前記車両に装備される複数の座席の近傍で、それぞれの座席に向かって前記光を照射するように配置される
上記（２１）から（２３）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（２５）
前記センサと、前記センサから離れて配置される複数の前記光源とは、それぞれ配線を利用して接続されており、前記配線を介して供給される共通の同期信号を利用して同期する
上記（２１）から（２４）までのいずれかに記載の距離計測装置。
（２６）
前記センサと、前記車両の前方に装備される座席に対して配置される複数の前記光源とは、それぞれ前記配線を利用して接続される一方、
前記車両の前方以外に装備される座席に対して配置される複数の前記光源は、前記センサとは接続されずに、それらの前記光源どうしが前記配線を利用して接続される
上記（２５）に記載の距離計測装置。
【０１５９】
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
【符号の説明】
【０１６０】
１１  距離計測装置，  １２  距離計測処理ユニット，  １３  電源ユニット，  １４  FPGA，  ２１  光変調部，  ２２  発光ダイオード，  ２３  投光レンズ，  ２４  受光レンズ，  ２５  TOFセンサ，  ２６  画像記憶部，  ２７  信号処理部，  ３１  無影画像生成部，  ３２  演算処理部，  ３３  出力部，  ３４  車両制御用コンピュータ，  ４１  メインバッテリ，  ４２  光源用電源，  ４３  TOFセンサ用電源，  ４４  信号処理用電源，  ４５  誤差算出部，  １００  車両，  １０１  距離計測装置，  １０２  TOFセンサ，  １０３  発光ダイオード
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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