(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の距離測定装置の投光領域が互いに干渉する場合であっても、誤検出を抑制する。【解決手段】距離測定装置は、複数の２次元走査型レーザセンサを制御する制御部を備え、各センサは、戻り光を受光する多分割受光素子３３を含み、制御部は、複数のセンサのうち、隣り合うセンサの各投光系が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、隣り合うセンサの各受光系の多分割受光素子が戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光するレーザ光の投光方向に対応した多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、隣り合うセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、測定対象が、隣り合うセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする。【選択図】図１
2019045288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の２次元走査型レーザセンサと、
前記複数の２次元走査型レーザセンサを制御する制御部とを備え、
各２次元走査型レーザセンサは、測定対象を走査するレーザ光を投光する投光系と、前記測定対象で反射された前記レーザ光の戻り光を受光する多分割受光素子を含み前記測定対象までの距離に応じた信号を出力する受光系とを有し、
前記制御部は、
前記複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、
前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系の前記多分割受光素子が前記戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光する前記レーザ光の投光方向に対応した前記多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記測定対象が、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とすることを特徴とする、距離測定装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を走査するタイミングを一致させ、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサ間では前記レーザ光を逆方向に水平走査することで、前記重複領域を特定エリアに限定することを特徴とする、請求項１記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記重複領域において、前記一方のセンサから前記交点までの距離と比較して、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が遠い場合は、前記受光時間の短い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とし、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が近い場合は、前記受光時間の長い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とすることを特徴とする、請求項１又は２記載の距離測定装置。
【請求項４】
複数の２次元走査型レーザセンサの各々が、投光系から測定対象を走査するレーザ光を投光し、多分割受光素子を含む受光系により前記測定対象で反射された前記レーザ光の戻り光を受光して前記測定対象までの距離に応じた信号を出力し、
コンピュータが、前記複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光する前記レーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、
前記コンピュータが、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系の前記多分割受光素子が前記戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光する前記レーザ光の投光方向に対応した前記多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記コンピュータが、前記測定対象が、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
ことを特徴とする、距離測定方法。
【請求項５】
投光系から測定対象を走査するレーザ光を投光し、多分割受光素子を含む受光系により前記測定対象で反射された前記レーザ光の戻り光を受光して前記測定対象までの距離に応じた信号を出力する、複数の２次元走査型レーザセンサの出力に基づいて前記測定対象までの距離を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光する前記レーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、
前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系の前記多分割受光素子が前記戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光する前記レーザ光の投光方向に対応した前記多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記測定対象が、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定装置、距離測定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いて測定対象までの距離を測定する、走査型の距離測定装置が提案されている。このような距離測定装置は、レーザセンサとも呼ばれ、例えば一定のタイミングで発光するレーザ光源からのレーザ光（又は、レーザパルス）を、例えばＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）ミラーで２次元走査して照射する投光ユニットを有する。また、レーザセンサは、投光ユニットによるレーザ光の走査に対し、測定対象からの反射光を光検出器で検出し、走査位置毎に測定対象までの距離を算出する受光ユニットを有する。
【０００３】
レーザセンサは、例えば人間等の生体、車両等の物体を含む、各種測定対象の検出にも適用可能である。レーザセンサは、例えばラスタ走査されたサンプル順に、各測距点における距離値を配列した距離画像を出力しても良い。この場合、レーザセンサは、距離画像を用いて、例えば体操選手、バスケット選手等のスポーツ選手を検出して、スポーツ選手のフォーム（例えば、体操演技のフォームや、バスケットのシュートのフォーム）等を測定することができる。スポーツ選手のフォーム又は動作は、このようにレーザセンサにより測定された距離画像に基づいて解析可能である。例えば、レーザセンサにより体操選手のフォーム又は動作を測定した場合、解析したフォーム又は動作に基づいて体操演技の採点等を行うこともできる。
【０００４】
体操演技の採点等を行う場合、体操選手の動きを正確に計測するため、高画角、高分解能及び高フレームレートで体操選手の動きを計測することが望ましい。しかし、レーザパルスの発光間隔には限界があるため、高画角の計測と、高分解能の計測と、高フレームレートの計測とは、互いにトレードオフの関係にある。このため、単一のレーザセンサを用いた測定の場合は、例えば高画角、高分解能及び高フレームレートで体操選手の動きを計測することは難しい。
【０００５】
そこで、複数のレーザセンサを用いて、複数の異なる方向から同じ測定対象を測定するシステムが提案されている。レーザセンサが、レーザ光を回転ミラーを含む回転機構で１次元走査する投受光同軸構造を有する場合、投光したレーザ光と同じ方向からの反射光を受光する。このため、回転ミラーの回転角度が、他のレーザセンサが投光するレーザ光の誤検出が発生する角度範囲内にあるときは、回転ミラーの回転速度を調整することが提案されている。このように回転ミラーの回転速度を調整することにより、他のレーザセンサが投光したレーザ光を、自レーザセンサが投光したレーザ光の反射光と誤検出してしまうことを抑制できる。
【０００６】
一方、レーザセンサが、レーザ光を回転ミラーを含む回転機構を用いずに２次元走査する投受光分離構造を有する場合、受光ユニットは、投光ユニットが投光するレーザ光の投光領域（又は、走査範囲）を全て検出する。このため、複数の異なる方向から同じ測定対象を測定する場合、複数のレーザセンサが投光するレーザ光の投光領域が互いに干渉する。例えば、第１のレーザセンサと第２のレーザセンサが隣り合うように配置されており、互いの投光領域が重複すると、第１のレーザセンサが投光したレーザ光が測定対象で反射された戻り光と、第２のレーザセンサが投光したレーザ光が測定対象で反射された戻り光とを識別することは難しい。このため、例えば第１のレーザセンサでは、第２のレーザセンサが投光したレーザ光が測定対象で反射された戻り光を、第１のレーザセンサが投光したレーザ光が測定対象で反射された戻り光と誤検出してしまう。このように、２次元走査する投受光分離構造を有する複数のレーザセンサを用いる場合、複数のレーザセンサが１次元走査する投受光同軸構造を有する場合と比較すると、誤検出を抑制することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３２９３９６号公報
【特許文献２】特開２０１４−５２２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、投受光分離構造を有する複数のレーザセンサの投光領域が互いに干渉する場合、例えば１つのレーザセンサが、他のレーザセンサが投光したレーザ光が測定対象で反射された戻り光を、当該１つのレーザセンサが投光したレーザ光が測定対象で反射された戻り光と誤って検出してしまう。このような誤検出を抑制することは難しい。
【０００９】
そこで、１つの側面では、複数のレーザセンサの投光領域が互いに干渉する場合であっても、誤検出を抑制可能な距離測定装置、距離測定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】
【００１０】
１つの案によれば、複数の２次元走査型レーザセンサと、前記複数の２次元走査型レーザセンサを制御する制御部とを備え、各２次元走査型レーザセンサは、測定対象を走査するレーザ光を投光する投光系と、前記測定対象で反射された前記レーザ光の戻り光を受光する多分割受光素子を含み前記測定対象までの距離に応じた信号を出力する受光系とを有し、前記制御部は、前記複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系の前記多分割受光素子が前記戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光する前記レーザ光の投光方向に対応した前記多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、前記測定対象が、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする距離測定装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
一態様によれば、複数のレーザセンサの投光領域が互いに干渉する場合であっても、誤検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施例におけるセンサの一例を示す模式図である。
【図２】多分割受光素子の一例を模式的に示す正面図である。
【図３】隣り合うセンサの走査方向の一例を説明する模式図である。
【図４】レーザ光の交点より遠い測定対象の一例の計測を説明する模式図である。
【図５】レーザ光の交点より遠い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。
【図６】レーザ光の交点より近い測定対象の一例の計測を説明する模式図である。
【図７】レーザ光の交点より近い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。
【図８】第１実施例における距離測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第１実施例における制御装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１０】隣り合うセンサの走査方向の一例を説明する模式図である。
【図１１】レーザ光の交点より遠い測定対象の一例の計測を説明する模式図である。
【図１２】レーザ光の交点より遠い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。
【図１３】レーザ光の交点より近い測定対象の一例の計測を説明する模式図である。
【図１４】レーザ光の交点より近い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。
【図１５】第２実施例における距離測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】第２実施例における制御装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１７】第３実施例における距離測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
開示の距離測定装置、距離測定方法及びプログラムでは、受光系に多分割受光素子を備えた複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して、隣り合う２次元走査型レーザセンサ間でレーザ光を逆方向に水平走査する。また、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系が戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光するレーザ光の投光方向に対応した受光部の位置との関係に基づいて、隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする。測定対象が、隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系がレーザ光を投光してから測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする。
【００１４】
以下に、開示の距離測定装置、距離測定方法及びプログラムの各実施例を図面と共に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、一実施例におけるセンサの一例を示す模式図である。図１に示すセンサ１は、２次元走査型レーザセンサの一例であり、投光系（又は、投光ユニット）２と、受光系（又は、受光ユニット）３を有する。説明の便宜上、図１ではセンサ１の制御系（又は、制御部）の図示は省略する。投光系２は、光源の一例であるレーザダイオード２１と、コリメートレンズ２２と、周知の方法で２軸に駆動される走査ミラー２３と、投光レンズ２４を有する。レーザダイオード２１が発光するレーザ光（又は、レーザパルス）は、コリメートレンズ２２を介して、周知の方法で２軸に駆動される走査ミラー２３により反射され、投光レンズ２４を介して測定の対象となる測定対象１００を２次元で走査（以下、「２次元走査」とも言う）する。
【００１６】
受光系３は、受光レンズ３１と、集光レンズ３２と、光検出器の一例である多分割受光素子３３を有する。測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光は、受光レンズ３１及び集光レンズ３２を介して多分割受光素子３３により受光される。
【００１７】
図２は、多分割受光素子の一例を模式的に示す正面図である。図２に示す多分割受光素子３３は、この例では９分割されているので、多分割受光素子３３は、９個のマトリクス状に配置された受光部（又は、受光エリア）３３−１〜３３−９を有する。集光レンズ３２は、測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光により、多分割受光素子３３の受光部３３−１〜３３−９上に、特定のサイズを有するビームスポットＳＰを形成する。この例では、各受光部３３−１〜３３−９は同じサイズを有する略矩形であり、梨地で示すビームスポットＳＰは略円形（この例では楕円形）である。また、ビームスポットＳＰのサイズ（即ち、面積）は、各受光部３３−１〜３３−９のサイズ（即ち、面積）よりも大きい。ビームスポットＳＰのサイズは、受光レンズ３１及び集光レンズ３２の設計に応じて決定可能である。なお、多分割受光素子３３の分割数は９分割に限定されない。
【００１８】
センサ１の投光系２は、後述するようにレーザ光を走査方向に水平走査して、予め決定された投光領域（又は、走査範囲）を走査する。このため、センサ１の投光系２が投光して測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光は、センサ１の受光系３の多分割受光素子３３の特定の領域内の受光部により受光される。つまり、投光系２が投光するレーザ光は、多分割受光素子３３の受光部のうち、レーザ光の投光方向に対応した位置の受光部により受光される。言い換えると、センサ１において、他のセンサからのレーザ光、或いは、他のセンサが投光したレーザ光が測定対象１００で反射された戻り光を受光する多分割受光素子３３の受光部を予め推定することができる。測定対象１００を測定する際には、他のセンサからのレーザ光を受光すると推定された受光部を除外した、多分割受光素子３３の受光部のうち指向性を確保している特定の領域内の受光部により、センサ１が投光して測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光を受光することができる。
【００１９】
これにより、センサ１は、指向性を確保している特定の領域内の受光部により測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光を受光して、当該受光部から出力される受光信号から、測定対象１００までの距離を測定できる。つまり、指向性を確保している特定の領域以外の領域内の受光部により受光されたレーザ光は、センサ１が投光して測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光ではなく、他のセンサが投光したレーザ光（他のセンサが投光したレーザ光が測定対象１００で反射された戻り光を含む）であると判断できる。従って、隣り合うセンサの各受光系３の多分割受光素子３３が戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系２が投光するレーザ光の投光方向に対応した多分割受光素子３３の受光部の位置との関係に基づいて、隣り合うセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とすることができる。
【００２０】
ただし、後述する図３に示すように、センサ１の投光領域と、隣り合う他のセンサの投光領域とが重複する重複領域を設ける場合には、重複領域内の測定対象１００で反射されて受光するレーザ光が、センサ１から投光され測定対象１００で反射された戻り光であるか、或いは、他のセンサから投光され測定対象１００で反射された戻り光であるかを識別することは難しい。そこで、重複領域から受光するレーザ光については、図４以降と説明する方法で、センサ１から投光され測定対象１００で反射された戻り光と、計測対象外とするべき、他のセンサから投光され測定対象１００で反射された戻り光とを識別する。
【００２１】
図３は、隣り合うセンサの走査方向の一例を説明する模式図である。図３において、隣り合うセンサ１−１，１−２は、図１に示すセンサ１と同様の構成を有する。センサ１−１は、レーザ光を矢印で示す走査方向ｓ１に水平走査して、投光領域（又は、走査範囲）１１−１を走査する。一方、センサ１−２は、レーザ光を矢印で示す走査方向ｓ２に水平走査して、投光領域（又は、走査範囲）１１−２を走査する。センサ１−１によるレーザ光の走査方向ｓ１と、センサ１−２によるレーザ光の走査方向ｓ２とは、互いに逆方向である。複数のセンサを有する距離測定装置では、要求される計測距離範囲において、未検出領域を無くすため、センサ同士が干渉する重複領域を設ける。このため、センサ１−１の投光領域１１−１と、センサ１−２の投光領域１１−２は、梨地で示す重複領域１２で重複する。
【００２２】
各センサ１−１，１−２が投光するレーザ光は、測定対象１００を２次元走査するので、図３では紙面と平行な方向へ水平走査（又は、主走査）すると共に、紙面と垂直な方向へ垂直走査（又は、副走査）する。これにより、各センサ１−１，１−２が投光するレーザ光は、水平方向へ一定角度の投光領域を走査すると共に、垂直方向へ一定角度の投光領域を走査する。
【００２３】
なお、この例では、距離測定装置が測定対象１００の一例である体操選手（図示せず）のフォーム又は動作を測定するため、図３には踏切板、跳馬、マット等が示されているが、距離測定装置を利用する環境は体操選手のフォーム又は動作を測定する環境に限定されない。
【００２４】
隣り合うセンサ１−１，１−２の配置は、測定対象１００を計測するのに適した所望の投光領域を水平走査可能に設定され、この例では、隣り合うセンサ１−１，１−２は一定間隔離れている。説明の便宜上、隣り合うセンサ１−１，１−２の夫々の中心を通る第１の仮想線と平行で、測定対象１００の中心を通る第２の仮想線に対する、一方のセンサ１−１の中心から第１の仮想線の垂線方向に沿った距離と、他方のセンサ１−２の中心から第１の仮想線の垂線方向に沿った距離は等しいが、互いに異なる距離であっても良い。
【００２５】
図４は、レーザ光の交点より遠い測定対象の一例の計測を説明する模式図であり、図５は、レーザ光の交点より遠い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。図４及び図５において、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この例では、図４及び図５において、センサ１−１，１−２を同期して、レーザダイオード２１が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期することで、レーザ光を互いに逆の走査方向ｓ１，ｓ２に水平走査するように制御して、レーザ光の投光領域１１−１，１１−２が重複する重複領域(又は、誤検出領域)１２を特定のエリアに限定する。
【００２６】
図４に示すように、重複領域１２において、センサ１−１からの距離が、センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３までの距離より遠く、斜線部Ａ内の重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−１が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−１，１−２で検出される。センサ１−１がレーザ光を投光してから当該センサ１−１が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔａと、センサ１−１がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔｂは、Ｔａ＞Ｔｂなる関係を満たす。
【００２７】
同様に、図５に示すように、重複領域１２において、センサ１−２からの距離が、レーザ光の交点１３までの距離より遠く、斜線部Ｂ内の重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−２が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−２，１−１で検出される。センサ１−２がレーザ光を投光してから当該センサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔｂと、センサ１−２がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−１が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔａは、Ｔａ＜Ｔｂなる関係を満たす。
【００２８】
このように、センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３より遠い測定対象１００の場合、受光時間が短い方のセンサが誤検出する。
【００２９】
図６は、レーザ光の交点より近い測定対象の一例の計測を説明する模式図であり、図７は、レーザ光の交点より近い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。図６及び図７において、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３０】
図６に示すように、重複領域１２において、センサ１−１からの距離が、センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３までの距離より近く、斜線部Ｃ内の重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−２が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−２，１−１で検出される。センサ１−２がレーザ光を投光してから当該センサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔｂと、センサ１−２がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−１が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔａは、Ｔａ＞Ｔｂなる関係を満たす。
【００３１】
同様に、図７に示すように、重複領域１２において、センサ１−２からの距離が、レーザ光の交点１３までの距離より近く、斜線部Ｄ内の重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−１が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−１，１−２で検出される。センサ１−１がレーザ光を投光してから当該センサ１−１が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔａと、センサ１−１がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔｂは、Ｔａ＜Ｔｂなる関係を満たす。
【００３２】
このように、センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３より近い測定対象１００の場合、受光時間が長い方のセンサが誤検出をする。
【００３３】
従って、隣り合うセンサ１−１，１−２の位置と、投光するレーザ光の交点１３と、測定対象１００からの戻り光を各センサ１−１，１−２が受光するまでの受光時間とに基づいて、隣り合う一方のセンサ１−１（又は、センサ１−２）において他方のセンサ１−２（又は、センサ１−１）が投光するレーザ光の誤検出であるか否かを判断することが可能となる。
【００３４】
図８は、第１実施例における距離測定装置の構成の一例を示すブロック図である。図８に示す距離測定装置４０−１は、センサ１−１，１−２と、制御装置５とを有する。各センサ１−１，１−２は、投光系２と、受光系３と、制御系４とを備えた同じ構成を有する。説明の便宜上、図８では投光系２のレーザダイオード２１及び走査ミラー２３以外の部分の図示を省略し、受光系３の多分割受光素子３３以外の部分の図示を省略するが、投光系２と受光系３は例えば図１と同様の構成を有する。投光系２の走査ミラー２３は、例えば２次元ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）ミラーで形成されていても良い。
【００３５】
制御系４は、例えばセンサ制御に電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を含むマイクロコントローラ等により形成可能である。この例では、制御系４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、制御回路４２と、レーザ駆動回路４３と、ミラー駆動回路４４と、ミラー角度検出回路４５と、受光素子選択回路４６と、受光回路４７と、時間計測回路４８とを有する。説明の便宜上、図８ではＣＰＵ４１が実行するプログラム及び各種データを格納するメモリの図示は省略するが、メモリは例えば制御回路４２に含まれていても良い。
【００３６】
制御装置５は、例えば同期制御にＥＣＵを含むマイクロコントローラ等により形成可能である。制御装置５は、センサ１−１，１−２を制御する制御部の一例である。具体的には、制御装置５は、隣り合うセンサ１−１，１−２の各投光系２が投光するレーザ光の発光タイミングと走査タイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、隣り合うセンサ１−１，１−２の各受光系３の多分割受光素子３３が戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系２が投光するレーザ光の投光方向に対応した多分割受光素子３３の受光部の位置との関係に基づいて、隣り合うセンサ１−１，１−２のうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、測定対象１００が、隣り合うセンサ１−１，１−２のレーザ光の投光領域１１−１，１１−２が重複する重複領域１２内に位置する場合は、隣り合うセンサ１−１，１−２の位置と、各投光系２が投光するレーザ光の交点１３と、各受光系３が計測する各投光系２がレーザ光を投光してから測定対象１００からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする制御部の一例である。この例では、制御装置５は、ＣＰＵ５１と、ＣＰＵ５１が実行するプログラム及び各種データを格納するメモリ５２と、同期パルス生成回路５３と、ＧＤＣ（Graphic Display Controller）５４を有する。制御装置５には、利用者がコマンド、データ等を入力するためのキーボード等の入力装置５５と、利用者に距離測定処理の結果、メッセージ等をＧＤＣ５４を介して表示する表示装置５６とが接続されていても良い。距離測定処理の結果は、例えばラスタ走査されたサンプル順に、各測距点における距離値を配列した距離画像であっても良い。
【００３７】
制御装置５は、センサ１−１，１−２を同期して、レーザダイオード２１が発光する発光タイミングと走査タイミングを同期することで、例えば図４乃至図７に示すようにレーザ光を互いに逆の走査方向ｓ１，ｓ２に水平走査するように制御して、レーザ光の投光領域１１−１，１１−２が重複する重複領域１２を特定のエリアに限定する制御部の一例でもある。
【００３８】
メモリ５２が格納するプログラムには、距離測定プログラムが含まれる。ＣＰＵ５１は、距離測定プログラムを実行することで、投光系２から測定対象１００を走査するレーザ光を投光し、多分割受光素子３３を含む受光系３で測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光を受光して測定対象１００までの距離に応じた信号を出力するセンサ１−１，１−２の出力に基づいて、測定対象１００までの距離を測定する距離測定処理を実行する。制御装置５の同期パルス生成回路５３は、距離測定処理を開始したＣＰＵ５１からの信号に応答して、センサ１−１，１−２を同期して、レーザダイオード２１が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期することで、レーザ光を互いに逆の走査方向ｓ１，ｓ２に水平走査するように制御する同期パルスを生成してセンサ１−１，１−２に供給する。同期パルスは、各センサ１−１，１−２のＣＰＵ４１及び制御回路４２に供給される。
【００３９】
各センサ１−１，１−２において、ＣＰＵ４１は、同期パルスに基づいて、当該ＣＰＵ４１が属するセンサ全体の制御を司る。また、各センサ１−１，１−２において、制御回路４２は、ＣＰＵ４１の制御下で、同期パルスに基づいてレーザ駆動回路４３と、ミラー駆動回路４４と、受光素子選択回路４６と、時間計測回路４８の動作タイミングを制御する。これにより、各センサ１−１，１−２において、投光系２のレーザダイオード２１がレーザ駆動回路４３により駆動されて発光するタイミングと、投光系２の走査ミラー２３がミラー駆動回路４４により周知の方法で２軸に駆動されて、レーザ光を互いに逆の走査方向ｓ１，ｓ２に水平走査するタイミングが同期される。走査ミラー２３のミラー角度は、ミラー角度検出回路４５により周知の方法で検出され、ミラー角度を示す角度信号が制御回路４２に供給される。これにより、レーザダイオード２１から出射されたレーザ光は、図１に示すコリメートレンズ２２を介して走査ミラー２３で偏向されて、図１に示す投光レンズ２４を介して投光領域１１−１，１１−２を走査する、例えばラスタ走査を行う。レーザ光は、水平走査方向及び垂直走査方向へラスタ走査を行うことで、フレーム単位で走査を行うことができる。投光レンズ２４は、投光領域（即ち、走査範囲の角度）を拡大する拡大レンズを含んでも良い。
【００４０】
なお、この例では、レーザ光の水平走査方向及び垂直走査方向が、各センサ１−１，１−２間で一致するように、センサ１−１，１−２が同期されている。例えば、図４乃至図７において、レーザ光の水平走査方向は各図の紙面と平行な方向であり、レーザ光の垂直走査方向は各図の紙面と垂直な方向である。また、各センサ１−１，１−２のレーザ光のパルス間隔は、同じに設定されている。更に、各センサ１−１，１−２のレーザ光の垂直走査方向の位相は、制御装置５から各センサ１−１，１−２に入力される同期パルスに基づいて調整可能である。
【００４１】
各センサ１−１，１−２において、受光系３の多分割受光素子３３は、レーザ光を図１に示す受光レンズ３１及び集光レンズ３２を介して受光する。受光素子選択回路４６は、多分割受光素子３３の受光部（又は、受光エリア）のうち、指向性を確保している特定の領域内に限定された受光部から出力される受光信号を選択して受光回路４７に供給する。多分割受光素子３３が例えば図２に示すように９分割されている場合、９個の受光部（又は、受光エリア）３３−１〜３３−９が検出したレーザ光を表す受光信号のうち、受光素子選択回路４６により選択された受光部から出力される受光信号が多分割受光素子３３から出力される。指向性を確保している特定の領域は、センサ１−１，１−２を設置する際に予め制御回路４２又は受光素子選択回路４６に設定可能である。指向性を確保している特定の領域は、センサ１−１，１−２に直接設定しても、例えば入力装置５５からの設定に応じて、制御装置５からセンサ１−１，１−２に設定されても良い。
【００４２】
各センサ１−１，１−２の投光領域１１−１，１１−２は、予め決まっている。このため、センサ１−１の多分割受光素子３３の受光部３３−１〜３３−９のうち、センサ１−１が投光したレーザ光が投光領域１１−１内の測定対象１００で反射された戻り光を受光する受光部は、特定することができる。同様に、センサ１−２の多分割受光素子３３の受光部３３−１〜３３−９のうち、センサ１−２が投光したレーザ光が投光領域１１−２内の測定対象１００で反射された戻り光を受光する受光部は、特定することができる。各センサ１−１，１−２では、多分割受光素子３３のうち、このように特定されて指向性を確保している特定の領域内の受光部により、各センサ１−１，１−２が投光して測定対象１００により反射されたレーザ光の戻り光を受光することができる。各センサ１−１，１−２では、指向性を確保している特定の領域内の受光部が測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光を受光して受光信号を出力するので、受光信号から、測定対象１００までの距離を測定できる。つまり、指向性を確保している特定の領域以外の受光部により受光されたレーザ光は、各センサ１−１，１−２が投光して測定対象１００で反射されたレーザ光の戻り光ではなく、他のセンサが投光したレーザ光（他のセンサが投光したレーザ光が測定対象１００で反射された戻り光を含む）であると判断する。
【００４３】
なお、図８に示す例では、受光素子選択回路４６により選択された受光部から出力される受光信号が多分割受光素子３３から出力されて受光回路４７に供給される。しかし、選択された受光部から出力される受光信号は、受光回路４７において受光素子選択回路４６により選択するようにしても良い。
【００４４】
各センサ１−１，１−２において、時間計測回路４８は、制御回路４２の制御下で投光系２からレーザ光を投光してから、レーザ光が測定対象１００で反射されて受光系３へ戻ってくるまでの往復時間（ＴＯＦ：Time  Of  Flight）で表される受光時間ΔＴを計測してＣＰＵ４１に供給する。ＣＰＵ４１は、計測した受光時間ΔＴに基づき、測定対象１００までの距離を計測し、計測した距離を示す距離データを制御装置５のＣＰＵ５１に供給する。ここで、光速をｃ（約３０万ｋｍ／ｓ）で表すと、測定対象１００までの距離は、例えば（ｃ×ΔＴ）／２から算出することができる。なお、各センサ１−１，１−２は、測定対象１００までの距離に応じた信号を出力すれば良い。従って、距離データを制御装置５のＣＰＵ５１で求める場合には、各センサ１−１，１−２のＣＰＵ４１は、時間計測回路４８が計測した受光時間ΔＴを制御装置５のＣＰＵ５１に供給すれば良い。
【００４５】
図９は、第１実施例における制御装置の動作の一例を説明するフローチャートである。図９に示す誤検出除外処理は、距離測定処理に含まれ、例えばＣＰＵ５１により実行可能である。
【００４６】
図９に示すステップＳ１では、ＣＰＵ５１が、各センサ１−１，１−２から１フレームのデータ取得する。ステップＳ２では、ＣＰＵ５１が、例えば図４乃至図７においてセンサ１−１の投光領域１１−１と、センサ１−２の投光領域１１−２とが重複する重複領域１２内に測定対象１００があるか否か判定する。各センサ１−１，１−２の投光領域１１−１，１１−２は予め決まっており、重複領域１２はセンサ１−１，１−２を設置する際にこれらのセンサ１−１，１−２の位置により決まる。このため、ＣＰＵ５１は、各センサ１−１，１−２の投光方向（又は、投光領域１１−１，１１−２の走査タイミング）と、各センサ１−１，１−２から測定対象１００までの距離に基づき、測定対象１００が重複領域１２内にあるか否かを判定することができる。ステップＳ２の判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ３へ進み、ステップＳ２の判定結果がＮＯであると誤検出除外処理は終了する。ステップＳ３では、ＣＰＵ５１が、重複領域１２内の全ての計測データを確認する。
【００４７】
ステップＳ４では、ＣＰＵ５１が、隣り合うセンサ１−１，１−２から測定対象１００までの距離が、例えば図４及び図５に示すように各センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３までの距離よりも遠いか否かを判定する。各センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３は、センサ１−１，１−２を設置する際にこれらのセンサ１−１，１−２の位置と、センサ１−１，１−２の投光方向（又は、投光領域１１−１，１１−２の走査タイミング）により決まる。従って、各センサ１−１，１−２から交点１３までの距離は、センサ１−１，１−２の位置を基準に決まる。ステップＳ４の判定結果がＮＯであると処理はステップＳ５へ進み、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ６へ進む。ステップＳ５では、ＣＰＵ５１が、隣り合うセンサ１−１，１−２から測定対象１００までの距離が、例えば図６及び図７に示すように各センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３までの距離よりも近いか否かを判定する。ステップＳ５の判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ７へ進み、ステップＳ５の判定結果がＮＯであると誤検出除外処理は終了する。
【００４８】
ステップＳ６では、ＣＰＵ５１が、センサ１−１，１−２のうち、受光時間の短い方のセンサによる検出が誤検出であると判断し、処理はステップＳ８へ進む。一方、ステップＳ７では、ＣＰＵ５１が、センサ１−１，１−２のうち、受光時間の長い方のセンサによる検出が誤検出であると判断し、処理はステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、ＣＰＵ５１が、誤検出を行ったと判断されたセンサから取得したデータをクリアして計測対象外とすることで、誤検出除外処理は終了する。従って、距離測定処理には、誤検出を行っていないセンサから取得した１フレームのデータを用いることができる。距離測定処理は、誤検出を行っていないセンサから取得した各フレームのデータに基づき、例えばラスタ走査されたサンプル順に、各測距点における距離値を配列した距離画像を求めても良い。
【００４９】
このように、隣り合うセンサ１−１，１−２から測定対象１００までの距離が、各センサ１−１，１−２が出力するレーザ光の交点１３までの距離よりも遠ければ受光時間の短い方のセンサによる検出が誤検出であると判断し、交点１３までの距離よりも近ければ受光時間の長い方のセンサによる検出が誤検出であると判断し、誤検出を行ったと判断されたセンサから取得したデータをクリアして計測対象外とする。なお、隣り合うセンサ１−１，１−２から測定対象１００までの距離が、各センサ１−１，１−２が出力するレーザ光の交点１３までの距離より遠くも近くもない場合、即ち、測定対象１００が交点１３上に存在する場合には、誤検出除外処理は終了するので、データは両方とも有効とみなされ、クリアされない。
【００５０】
図１０は、隣り合うセンサの走査方向の一例を説明する模式図である。図１０において、距離測定装置の隣り合うセンサ１−１，１−２，１−３は、図１に示すセンサ１と同様の構成を有し、この例では略一直線上に配置されている。センサ１−１は、レーザ光を矢印で示す走査方向ｓ１に水平走査して、投光領域（又は、走査範囲）１１−１を走査する。一方、センサ１−２は、レーザ光を矢印で示す走査方向ｓ２に水平走査して、投光領域（又は、走査範囲）１１−２を走査する。更に、センサ１−３は、レーザ光を矢印で示す走査方向ｓ１に水平走査して、投光領域（又は、走査範囲）１１−３を走査する。センサ１−１によるレーザ光の走査方向ｓ１と、センサ１−２によるレーザ光の走査方向ｓ２とは、互いに逆方向である。又、センサ１−２によるレーザ光の走査方向ｓ２と、センサ１−３によるレーザ光の走査方向ｓ１とは、互いに逆方向である。複数のセンサを有する距離測定装置では、要求される計測距離範囲において、未検出領域を無くすため、センサ同士が干渉する重複領域を設ける。このため、センサ１−１の投光領域１１−１と、センサ１−２の投光領域１１−２は、重複領域１２で重複する。同様に、センサ１−２の投光領域１１−２と、センサ１−３の投光領域１１−３は、重複領域１２で重複する。
【００５１】
各センサ１−１，１−２，１−３が投光するレーザ光は、測定対象１００を２次元走査するので、図１０では紙面と平行な方向へ水平走査（又は、主走査）すると共に、紙面と垂直な方向へ垂直走査（又は、副走査）する。これにより、各センサ１−１，１−２，１−３が投光するレーザ光は、水平方向へ一定角度の投光領域を走査すると共に、垂直方向へ一定角度の投光領域を走査する。
【００５２】
なお、この例では、距離測定装置が測定対象１００の一例である体操選手（図示せず）のフォーム又は動作を測定するため、図１０には踏切板、跳馬、マット等が示されているが、距離測定装置を利用する環境は体操選手のフォーム又は動作を測定する環境に限定されない。
【００５３】
隣り合うセンサ１−１，１−２，１−３の配置は、測定対象１００を計測するのに適した所望の投光領域を水平走査可能に設定され、この例では、隣り合うセンサ１−１，１−２，１−３は一定間隔離れている。しかし、隣り合うセンサ１−１，１−２間の間隔と、隣り合うセンサ１−２，１−３間の間隔は、等しくなくても良い。説明の便宜上、隣り合うセンサ１−１，１−２，１−３の夫々の中心を通る第１の仮想線と平行で、測定対象１００の中心を通る第２の仮想線に対する、センサ１−１の中心から第１の仮想線の垂線方向に沿った距離と、センサ１−２の中心から第１の仮想線の垂線方向に沿った距離と、センサ１−３の中心から第１の仮想線の垂線方向に沿った距離は等しいが、互いに異なる距離であっても良い。
【００５４】
図１１は、レーザ光の交点より遠い測定対象の一例の計測を説明する模式図であり、図１２は、レーザ光の交点より遠い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。図１１及び図１２において、図１０と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この例では、図１１及び図１２において、センサ１−１，１−２，１−３を同期して、レーザダイオード２１が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期することで、レーザ光を互いに逆の走査方向ｓ１，ｓ２，ｓ１に水平走査するように制御して、レーザ光の投光領域１１−１，１１−２，１１−３が重複する重複領域(又は、誤検出領域)１２を特定のエリアに限定する。
【００５５】
図１１に示すように、重複領域１２において、センサ１−１からの距離が、センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３までの距離より遠く、重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−１が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−１，１−２で検出される。センサ１−１がレーザ光を投光してから当該センサ１−１が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔａと、センサ１−１がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔｂは、Ｔａ＞Ｔｂなる関係を満たす。
【００５６】
同様に、図１２に示すように、重複領域１２において、センサ１−２からの距離が、レーザ光の交点１３までの距離より遠く、重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−２が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−２，１−３で検出される。センサ１−２がレーザ光を投光してから当該センサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔｂと、センサ１−２がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−３が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔｃは、Ｔｂ＞Ｔｃなる関係を満たす。
【００５７】
このように、センサ１−１，１−２，１−３が投光するレーザ光の交点１３より遠い測定対象１００の場合、隣り合う２つのセンサ間では、受光時間が短い方のセンサが誤検出を行っている。
【００５８】
図１３は、レーザ光の交点より近い測定対象の一例の計測を説明する模式図であり、図１４は、レーザ光の交点より近い測定対象の他の例の計測を説明する模式図である。図１３及び図１４において、図１０と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５９】
図１３に示すように、重複領域１２において、センサ１−１からの距離が、センサ１−１，１−２が投光するレーザ光の交点１３までの距離より近く、重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−１が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−１，１−２で検出される。センサ１−１がレーザ光を投光してから当該センサ１−１が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔａと、センサ１−１がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔｂは、Ｔａ＜Ｔｂなる関係を満たす。
【００６０】
同様に、図１４に示すように、センサ１−２からの距離が、重複領域１２において、レーザ光の交点１３までの距離より近く、重複領域１２に測定対象１００が位置する場合、センサ１−２が投光する太い実線で示すレーザ光が測定対象１００に当たる。測定対象１００で反射された破線で示すレーザ光の戻り光は、夫々のセンサ１−２，１−３で検出される。センサ１−２がレーザ光を投光してから当該センサ１−２が反射されたレーザ光の戻り光を検出するまでの受光時間Ｔｂと、センサ１−２がレーザ光を投光してから隣り合うセンサ１−３が反射されたレーザ光の戻り光を誤検出するまでの受光時間Ｔｃは、Ｔｂ＜Ｔｃなる関係を満たす。
【００６１】
このように、センサ１−１，１−２，１−３が投光するレーザ光の交点１３より近い測定対象１００の場合、隣り合う２つのセンサ間では、受光時間が長い方のセンサが誤検出を行っている。
【００６２】
従って、隣り合うセンサ１−１，１−２，１−３の位置と、投光するレーザ光の交点１３と、各センサ１−１，１−２，１−３が測定対象１００からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、隣り合う一対のセンサ１−１，１−２及び隣り合う一対のセンサ１−２，１−３の各対について、一方のセンサが他方のセンサが投光したレーザ光の誤検出を行っているか否かを判断することが可能となる。
【００６３】
図１５は、第２実施例における距離測定装置の構成の一例を示すブロック図である。図１５中、図８と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１５に示す距離測定装置４０−２は、センサ１−１〜１−Ｎ（Ｎは３以上の自然数）と、制御装置５とを有する。各センサ１−１〜１−Ｎは、投光系２と、受光系３と、制御系４とを備えた同じ構成を有する。図１０乃至図１４と共に説明した例では、Ｎ＝３であるが、ＮはＮ＝３に限定されるものではなく、Ｎは奇数であっても偶数であっても良い。制御装置５は、センサ１−１〜１−Ｎを制御する制御部の一例である。具体的には、制御装置５は、センサ１−１〜１−Ｎのうち、隣り合うセンサの各対の各投光系２が投光するレーザ光の発光タイミングと走査タイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、隣り合うセンサの各対の各受光系３の多分割受光素子３３が戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系２が投光するレーザ光の投光方向に対応した多分割受光素子３３の受光部の位置との関係に基づいて、隣り合うセンサの各対のうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、測定対象１００が、隣り合うセンサの各対のレーザ光の投光領域が重複する重複領域１２内に位置する場合は、隣り合うセンサの各対の位置と、各投光系２が投光するレーザ光の交点１３と、各受光系３が計測する各投光系２がレーザ光を投光してから測定対象１００からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする制御部の一例である。
【００６４】
制御装置５は、センサ１−１〜１−Ｎを同期して、隣り合うセンサ間では、レーザダイオード２１が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期することで、例えば図１０乃至図１４に示すようにレーザ光を互いに逆の走査方向ｓ１，ｓ２に水平走査するように制御して、レーザ光の投光領域が重複する重複領域１２を特定のエリアに限定する制御部の一例でもある。
【００６５】
図１６は、第２実施例における制御装置の動作の一例を説明するフローチャートである。図１６に示す誤検出除外処理は、距離測定処理に含まれ、例えばＣＰＵ５１により実行可能である。図１６中、図９と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。本実施例では、ＣＰＵ５１が、破線ＳＴで囲んだステップＳ１〜Ｓ８の処理を、隣り合うセンサ１−ｉ，１−ｉ＋１（ｉ＝１〜Ｎ−１）の対と、隣り合うセンサ１−ｉ＋１，１−ｉ＋２の対の夫々に対して実行する。
【００６６】
例えばＮ＝３であれば、隣り合うセンサ１−１，１−２と、隣り合うセンサ１−２，１−３の各対について、測定対象１００までの距離が、センサ１−１，１−２の対及びセンサ１−２，１−３の対が出力するレーザ光の交点１３までの距離よりも遠ければ、各対において受光時間の短い方のセンサによる検出が誤検出であると判断し、交点よりも近ければ、各対において受光時間の長い方のセンサによる検出が誤検出であると判断し、誤検出を行ったと判断されたセンサから取得したデータをクリアすることで計測体操外とする。なお、隣り合うセンサ１−１，１−２と、隣り合うセンサ１−２，１−３の各対について、測定対象１００までの距離が、センサ１−１，１−２の対及びセンサ１−２，１−３の対が出力するレーザ光の交点１３までの距離より遠くも近くもない場合、即ち、測定対象１００が交点１３上に存在する場合には、誤検出除外処理は終了するので、データは両方とも有効とみなされ、クリアされない。
【００６７】
図１７は、第３実施例における距離測定装置の構成の一例を示すブロック図である。図１７中、図１５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１７に示す距離測定装置４０−３は、センサ１−１〜１−Ｎ（Ｎは３以上の自然数）を有する。各センサ１−１〜１−Ｎは、投光系２と、受光系３と、制御系４とを備えた同じ構成を有する。図１０乃至図１４と共に説明した例では、Ｎ＝３である。また、センサ１−１〜１−Ｎのうち、１つのセンサ（例えば、センサ１−１）が上記第２実施例の制御装置５の動作を実行するマスタとして機能し、残りのセンサ（例えば、センサ１−２〜１−Ｎ）が上記第２実施例の各センサの動作を実行するスレーブとして機能する。なお、マスタのセンサ１−１の制御系４のＣＰＵ４１を、スレーブのセンサ１−２〜１−Ｎの制御系４のＣＰＵ４１より高機能（又は、高性能）としても良い。
【００６８】
第３実施例におけるマスタセンサ１−１の制御系４の動作は、第２実施例における制御装置５の動作と同様で良い。具体的には、マスタセンサ１−１の制御系４のＣＰＵ４１の動作は、第２実施例における制御装置５のＣＰＵ５１の動作と同様で良い。また、マスタセンサ１−１の制御系４のＣＰＵ４１又は制御回路４２により、第２実施例における制御装置５の同期パルス生成回路５３の動作を実行可能である。マスタセンサ１−１の制御系４は、センサ１−１〜１−Ｎを制御する制御部の一例である。具体的には、マスタセンサ１−１の制御系４は、センサ１−１〜１−Ｎのうち、隣り合うセンサの各対の各投光系２が投光するレーザ光の発光タイミングと走査タイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、隣り合うセンサの各対の各受光系３の多分割受光素子３３が戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系２が投光するレーザ光の投光方向に対応した多分割受光素子３３の受光部の位置との関係に基づいて、隣り合うセンサの各対のうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、測定対象１００が、隣り合うセンサの各対のレーザ光の投光領域が重複する重複領域１２内に位置する場合は、隣り合うセンサの各対の位置と、各投光系２が投光するレーザ光の交点１３と、各受光系３が計測する各投光系２がレーザ光を投光してから測定対象１００からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする制御部の一例である。
【００６９】
マスタセンサ１−１の制御系４は、センサ１−１〜１−Ｎを同期し、隣り合うセンサ間では、レーザダイオード２１が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期することで、例えば図１０乃至図１４に示すようにレーザ光を互いに逆の走査方向ｓ１，ｓ２に水平走査するように制御して、レーザ光の投光領域が重複する重複領域１２を特定のエリアに限定する制御部の一例でもある。
【００７０】
本実施例によれば、センサ１−１〜１−Ｎとは別体の制御装置５を省略可能となる。
【００７１】
上記の各実施例によれば、同時に計測を行う複数の２次元走査型レーザセンサの投光領域が互いに干渉する場合であっても、測定対象が隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系がレーザ光を投光してから測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とすることで、誤検出を抑制することができる。例えば、距離測定装置により体操選手のフォーム又は動作を測定した場合、解析したフォーム又は動作に基づいて体操演技の採点等を行うこともできる。
【００７２】
体操演技の採点等を行う場合、体操選手の動きを正確に計測するため、高画角、高分解能及び高フレームレートで体操選手の動きを計測することが望ましいが、上記の各実施例によれば、互いにトレードオフの関係にある高画角の計測と、高分解能の計測と、高フレームレートの計測とを同時に実現可能となる。
【００７３】
なお、上記の各実施例において、隣り合う複数の２次元走査型レーザセンサは、一直線上に配置されていても、或いは、一曲線上に配置されていても良い。また、隣り合う複数の２次元走査型レーザセンサは、複数の互いに平行な仮想線上に配置されていても良い。つまり、隣り合う複数の２次元走査型レーザセンサは、１又は複数の互いに平行な仮想線上に配置されていても良く、仮想線は直線であっても曲線であっても良い。つまり、隣り合う複数の２次元走査型レーザセンサの配置は、所望の投光領域を水平走査可能であれば、特に限定されない。
【００７４】
また、上記の各実施例において、距離測定装置４０−１，４０−２，４０−３は、例えば距離画像を求めて測定対象１００となる物体を検出する物体検出システムを形成しても良い。
【００７５】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の２次元走査型レーザセンサと、
前記複数の２次元走査型レーザセンサを制御する制御部とを備え、
各２次元走査型レーザセンサは、測定対象を走査するレーザ光を投光する投光系と、前記測定対象で反射された前記レーザ光の戻り光を受光する多分割受光素子を含み前記測定対象までの距離に応じた信号を出力する受光系とを有し、
前記制御部は、
前記複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、
前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系の前記多分割受光素子が前記戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光する前記レーザ光の投光方向に対応した前記多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記測定対象が、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とすることを特徴とする、距離測定装置。
（付記２）
前記制御部は、前記複数の２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を走査するタイミングを一致させ、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサ間では前記レーザ光を逆方向に水平走査することで、前記重複領域を特定エリアに限定することを特徴とする、付記１記載の距離測定装置。
（付記３）
前記制御部は、前記重複領域において、前記一方のセンサから前記交点までの距離と比較して、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が遠い場合は、前記受光時間の短い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とし、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が近い場合は、前記受光時間の長い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とすることを特徴とする、付記１又は２記載の距離測定装置。
（付記４）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、１又は複数の互いに平行な仮想線上に配置されており、前記仮想線は直線又は曲線であることを特徴とする、付記１記載の距離測定装置。
（付記５）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、隣り合う第１のセンサ及び第２のセンサを含み、
前記制御部は、前記測定対象が、前記第１及び第２のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第１及び第２のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第１及び第２のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とすることを特徴とする、付記１乃至４のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記６）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、第１のセンサ、第２のセンサ及び第３のセンサを含み、
前記制御部は、
前記測定対象が、前記第１及び第２のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第１及び第２のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第１及び第２のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記測定対象が、前記第２及び第３のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第２及び第３のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第２及び第３のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
ことを特徴とする、付記１乃至４のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記７）
前記制御部は、前記複数の２次元走査型レーザセンサとは別体であることを特徴とする、付記１乃至６のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記８）
前記制御部は、前記複数の２次元走査型レーザセンサのいずれか１つの２次元走査型レーザセンサに含まれることを特徴とする、付記１乃至６のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記９）
複数の２次元走査型レーザセンサの各々が、投光系から測定対象を走査するレーザ光を投光し、多分割受光素子を含む受光系により前記測定対象で反射された前記レーザ光の戻り光を受光して前記測定対象までの距離に応じた信号を出力し、
コンピュータが、前記複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光する前記レーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、
前記コンピュータが、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系の前記多分割受光素子が前記戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光する前記レーザ光の投光方向に対応した前記多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記コンピュータが、前記測定対象が、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
ことを特徴とする、距離測定方法。
（付記１０）
前記コンピュータが、前記複数の２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を走査するタイミングを一致させ、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサ間では前記レーザ光を逆方向に水平走査することで、前記重複領域を特定エリアに限定することを特徴とする、付記８又は９記載の距離測定方法。
（付記１１）
前記コンピュータが、前記重複領域において、前記一方のセンサから前記交点までの距離と比較して、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が遠い場合は、前記受光時間の短い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とし、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が近い場合は、前記受光時間の長い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とすることを特徴とする、付記９記載の距離測定方法。
（付記１２）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、１又は複数の互いに平行な仮想線上に配置されており、前記仮想線は直線又は曲線であることを特徴とする、付記９記載の距離測定方法。
（付記１３）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、隣り合う第１のセンサ及び第２のセンサを含み、
前記コンピュータが、前記測定対象が、前記第１及び第２のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第１及び第２のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第１及び第２のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とすることを特徴とする、付記９乃至１２のいずれか１項記載の距離測定方法。
（付記１４）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、第１のセンサ、第２のセンサ及び第３のセンサを含み、
前記コンピュータが、
前記測定対象が、前記第１及び第２のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第１及び第２のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第１及び第２のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記測定対象が、前記第２及び第３のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第２及び第３のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第２及び第３のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
ことを特徴とする、付記９乃至１２のいずれか１項記載の距離測定方法。
（付記１５）
投光系から測定対象を走査するレーザ光を投光し、多分割受光素子を含む受光系により前記測定対象で反射された前記レーザ光の戻り光を受光して前記測定対象までの距離に応じた信号を出力する、複数の２次元走査型レーザセンサの出力に基づいて前記測定対象までの距離を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記複数の２次元走査型レーザセンサのうち、隣り合う２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光する前記レーザ光を発光するタイミングと走査するタイミングを同期して逆方向に水平走査するように制御し、
前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの各受光系の前記多分割受光素子が前記戻り光を受光する受光部の位置と、各投光系が投光する前記レーザ光の投光方向に対応した前記多分割受光素子の受光部の位置との関係に基づいて、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記測定対象が、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記一方のセンサにおける前記他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
（付記１６）
前記複数の２次元走査型レーザセンサの各投光系が投光するレーザ光を走査するタイミングを一致させ、前記隣り合う２次元走査型レーザセンサ間では前記レーザ光を逆方向に水平走査することで、前記重複領域を特定エリアに限定する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１５記載のプログラム。
（付記１７）
前記重複領域において、前記一方のセンサから前記交点までの距離と比較して、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が遠い場合は、前記受光時間の短い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とし、前記一方のセンサから前記測定対象までの距離の方が近い場合は、前記受光時間の長い方の受光系を有する前記他方のセンサが検出するレーザ光を計測対象外とする、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１５又は１６記載のプログラム。
（付記１８）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、隣り合う第１のセンサ及び第２のセンサを含み、
前記測定対象が、前記第１及び第２のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第１及び第２のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第１及び第２のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１５乃至１７のいずれか１項記載のプログラム。
（付記１９）
前記複数の２次元走査型レーザセンサは、第１のセンサ、第２のセンサ及び第３のセンサを含み、
前記コンピュータが、
前記測定対象が、前記第１及び第２のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第１及び第２のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第１及び第２のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とし、
前記測定対象が、前記第２及び第３のセンサのレーザ光の投光領域が重複する重複領域内に位置する場合は、前記第２及び第３のセンサの位置と、各投光系が投光するレーザ光の交点と、各受光系が計測する各投光系が前記レーザ光を投光してから前記測定対象からの戻り光を受光するまでの受光時間とに基づいて、前記第２及び第３のセンサのうち一方のセンサにおける他方のセンサが投光したレーザ光を計測対象外とする、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１５乃至１７のいずれか１項記載のプログラム。
【００７６】
以上、開示の距離測定装置、距離測定方法及びプログラムを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１，１−１〜１−Ｎ      センサ
２      投光系
３      受光系
４      制御系
５      制御装置
１１−１，１１−２，１１−３      投光領域
１２      重複領域
１３      交点
３３      多分割受光素子
４０−１，４０−２，４０−３      距離測定装置
４１，５１      ＣＰＵ
５２      メモリ
【図１】
2019045288.tif 000003
【図２】
2019045288.tif 000004
【図３】
2019045288.tif 000005
【図４】
2019045288.tif 000006
【図５】
2019045288.tif 000007
【図６】
2019045288.tif 000008
【図７】
2019045288.tif 000009
【図８】
2019045288.tif 000010
【図９】
2019045288.tif 000011
【図１０】
2019045288.tif 000012
【図１１】
2019045288.tif 000013
【図１２】
2019045288.tif 000014
【図１３】
2019045288.tif 000015
【図１４】
2019045288.tif 000016
【図１５】
2019045288.tif 000017
【図１６】
2019045288.tif 000018
【図１７】
2019045288.tif 000019