(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定処理を行う距離測定装置であって、
前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度を取得し、前記距離及び前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出する算出手段と、
算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更する変更手段と、
を備え、
前記距離測定処理が終了するまで、前記算出手段による算出と前記変更手段による変更とを繰り返すことを特徴とする、距離測定装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフトするシフト量を算出し、
前記変更手段は、前記シフト量に基づき、前記中心をシフトすることを特徴とする、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記変更手段は、
算出された前記幅が前記レーザ光を偏向する走査ミラーの最大稼働角度範囲に相当する前記レーザ光の最大走査角度範囲を超えているか、或いは、前記測定対象が前記走査角度範囲内に存在しなくなった場合、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定する
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記変更手段は、
前記走査角度範囲が前記最大走査角度範囲に設定された場合であって、かつ、前記測定範囲内のサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度を超える場合には、前記レーザ光の発光タイミングをより粗となるように制御するか、或いは、前記最大走査角度範囲での測定結果を間引く
ことを特徴とする、請求項３に記載の距離測定装置。
【請求項５】
コンピュータに、距離測定処理を実行させるプログラムであって、
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査した距離測定装置が測定範囲内で検知した測定対象のデータを取得し、
前記データに基づき、前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度を算出し、
前記距離及び前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出し、
算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更し、
前記距離測定処理が終了するまで、前記走査角度範囲の幅の算出と前記走査角度範囲の変更とを繰り返す、
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。
【請求項６】
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定処理を行う距離測定装置であって、
前記走査角度範囲より広い画角を撮像する撮像手段と、
前記距離測定装置から前記レーザ光の走査により計測された前記測定対象までの距離と、前記撮像手段が撮像した前記画角の映像とに基づいて、前記測定対象までの方位角度を算出し、前記距離と前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出する算出手段と、
算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更する変更手段と、
を備え、
前記距離測定処理が終了するまで、前記算出手段による算出と前記変更手段による変更とを繰り返すことを特徴とする、距離測定装置。
【請求項７】
コンピュータに、距離測定処理を実行させるプログラムであって、
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査した距離測定装置が測定範囲内で検知した測定対象までの距離を取得し、
前記走査角度範囲より広い画角を撮像したカメラからの映像を取得し、
前記距離と前記映像とに基づいて、前記測定対象までの方位角度を算出し、前記距離と前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出し、
算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更し、
前記距離測定処理が終了するまで、前記走査角度範囲の幅の算出と前記走査角度範囲の変更とを繰り返す、
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、レーザレーダ装置とも呼ばれる、走査型の距離測定装置が提案されている。距離測定装置は、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（または、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、距離測定装置は、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】
レーザ光が、ミラーで偏向されて走査角度範囲を走査する、例えばラスタ走査を行うので、距離測定装置からある距離にある地点における測定範囲内では、レーザ光によるサンプリング点（または、測距点）の間隔（以下、「サンプリング密度」とも言う）は一定である。測定範囲内のレーザ光によるサンプリング密度は、距離測定装置からの距離が短くなる程、より密となり、距離測定装置からの距離が遠くなる程、より粗となる。これは、測定範囲内のサンプリング点の数は一定であるが、距離測定装置からの距離が遠くなる程、測定範囲が広くなり、距離測定装置からの距離が短くなる程、測定範囲が狭くなるからである。
【０００４】
距離測定装置は、例えば人間などの生体、車両などの物体の検知にも適用可能である。距離測定装置は、例えば体操選手、バスケット選手などのスポーツ選手を検知することで、スポーツ選手のフォーム（例えば、体操演技のフォーム、バスケットのシュートのフォームなど）などを測定することもできる。スポーツ選手のフォームまたは動きは、このように距離測定装置により測定されたフォームに基づいて解析可能である。
【０００５】
距離測定装置から測定対象までの距離が遠い場合、測定範囲は広くなり、例えば遠くの体操選手の演技を検知するには適している。しかし、レーザ光によるサンプリング密度が粗となるため、高分解能の測定を行うことは難しい。一方、距離測定装置から測定対象までの距離に応じて測定範囲の大きさ及びサンプリング密度が異なるため、高精度の測定を安定して行うことは難しい。例えば、測定対象までの距離が短く測定範囲が狭い場合、サンプリング密度が密であっても、測定対象が測定範囲外に移動すると、測定対象までの距離を測定できなくなり、測定精度が低下してしまう。
【０００６】
一方、距離測定装置からの距離が遠い場合に高分解能の測定を行うためにサンプリング密度を密に設定すると、距離測定装置からの距離が短い場合のサンプリング密度が非常に密となる。この場合、発光周波数が非常に高くなることから、レーザ光源の発光回数が増大し、消費電力が大きくなる。この結果、レーザ光源の発熱などが発生して、発光が不安定になりやすい。従って、測定範囲が広い場合に高分解能の測定を行うことは難しい。
【０００７】
上記の如く、測定精度が測定対象までの距離に依存するので、高精度の測定を安定して行うことは難しい。さらに、測定対象までの距離に応じて測定精度が異なると、距離測定装置の測定結果に基づき、測定対象の動きを正確に解析したり、測定対象の動きに追従したりすることが難しい。
【０００８】
このため、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求とがある。本発明者らは、特に測定対象の動きを解析したり、測定対象の動きに追従したりする場合、これらの要求の両方を満たすことが望ましいことを見出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−１１９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の距離測定装置では、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことは難しい。
【００１１】
そこで、１つの側面では、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことのできる距離測定装置、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】
【００１２】
１つの案によれば、レーザ光により走査角度範囲を２次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定処理を行う距離測定装置であって、前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度を取得し、前記距離及び前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出する算出手段と、算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更する変更手段と、を備え、前記距離測定処理が終了するまで、前記算出手段による算出と前記変更手段による変更とを繰り返す距離測定装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
一態様によれば、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例における距離測定装置の一例を示す図である。
【図２】図１に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】コンピュータの一例を示すブロック図である。
【図４】第１実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図５】第２実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図６】第３実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図７】第４実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図８】第５実施例における演算回路の一例を示す機能ブロック図である。
【図９】第５実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１０】第６実施例における距離測定装置の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。
【図１２】第６実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１３】センサ本体の筐体の一例を示す図である。
【図１４】床演技が行われる床と走査角度範囲を説明する模式図である。
【図１５】２．３ｍの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図である。
【図１６】１７ｍの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図である。
【図１７】測定対象の測定範囲と走査角度範囲を異なる距離について説明する模式図である。
【図１８】分解能を一定にするための走査角度範囲と距離との関係を示す図である。
【図１９】カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心が一致する場合を説明する図である。
【図２０】カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心がずれている場合を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
開示の距離測定装置、距離測定方法及びプログラムによれば、レーザ光により走査角度範囲を２次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する。距離測定装置から測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定、または、一定以上となるように測定範囲の大きさを変更する。
【００１６】
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】
【００１７】
（第１実施例）
図１は、第１実施例における距離測定装置の一例を示す図である。図１に示す距離測定装置は、センサ本体１−１と、コンピュータ４とを有する。センサ本体１−１は、投光ユニット２と、受光ユニット３と、演算回路５−１とを有する。
【００１８】
投光ユニット２は、センサ駆動制御回路２１、レーザ駆動回路２２、レーザ光源の一例であるレーザダイオード２３、例えば２次元ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーで形成された２軸の走査ミラー２４、２軸のミラーコントローラ２５、及び投光レンズ２６を有する。センサ駆動制御回路２１は、レーザダイオード２３の発光タイミングを示す発光タイミング信号をレーザ駆動回路２２に供給する。レーザ駆動回路２２は、発光タイミング信号が示す発光タイミングで、レーザダイオード２３を発光させる。また、センサ駆動制御回路２１は、走査ミラー２４を２軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ２５に供給する。ミラーコントローラ２５は、駆動制御信号に従って走査ミラー２４を２軸で駆動する駆動信号を出力し、周知の駆動部（図示せず）により走査ミラー２４を駆動する。走査ミラー２４のミラー角度は、周知の検出部（図示せず）により検出され、ミラー角度を示す角度信号がミラーコントローラ２５に供給される。図１では説明の便宜上、走査ミラー２４が、上記の駆動部及び検出部を含む形で図示されている。ミラーコントローラ２５は、角度信号に従って、走査ミラー２４のミラー角度を表すミラー角度データを生成して演算回路５−１に供給する。これにより、レーザダイオード２３から出射されたレーザ光は、走査ミラー２４で偏向されて、投光レンズ２６を介して走査角度範囲を走査する、例えばラスタ走査を行う。
【００１９】
このようなラスタ走査により、センサ本体１−１からある距離だけ離れた位置では、レーザ光（または、レーザパルス）が測定範囲を走査する。この測定範囲は、レーザ光がセンサ本体１−１からある距離だけ離れた位置において、走査角度範囲の一端から他端までを、例えば水平面（または、地面）と略平行に移動する距離に相当する幅と、当該レーザ光が例えば最下点から最上点までを、水平面とは垂直な方向に移動する距離に相当する高さを有する。つまり、測定範囲は、センサ本体１−１から一定距離だけ離れた位置でレーザ光により走査される領域全体を言う。従って、レーザ光の発光タイミングが一定であると、センサ本体１−１からの距離が短くなる程、測定範囲は狭くなり、測定範囲内のサンプリング密度がより密となる。これに対し、レーザ光の発光タイミングが一定であると、センサ本体１−１からの距離が長くなる程、測定範囲は広くなり、測定範囲内のサンプリング密度がより粗となる。
【００２０】
受光ユニット３は、受光レンズ３１、光検出器３２、及び距離計測回路３３を有する。測定対象１００からの反射光は、受光レンズ３１を介して光検出器３２で検出される。光検出器３２は、検出した反射光を表す受光信号を距離計測回路３３に供給する。距離計測回路３３は、投光ユニット２からレーザ光を出射してから、レーザ光が測定対象１００で反射されて受光ユニット３へ戻ってくるまでの往復時間（ＴＯＦ：Time Of Flight）ΔＴを計測することで、測定対象１００までの距離を光学的に計測し、計測した距離を示す距離データを演算回路５−１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から求めることができる。
【００２１】
図２は、図１に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。演算回路５−１は、例えばプロセッサにより形成可能である。プロセッサが、メモリに格納されたプログラムを実行することで、図２に示す各モジュール５１〜５４の機能を実行する。この例では、演算回路５−１は、３次元データ及び距離画像生成モジュール５１、距離計測モジュール５２、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３、及び画像処理及び対象抽出モジュール５４を有する。演算回路５−１は、測定された測定対象までの距離と検知された測定対象の方位とに応じて、サンプリング密度が一定以上となるように測定範囲を変更する変更手段の一例である。測定範囲の変更は、測定範囲の大きさを広げたり狭めたりすることを意味する。測定範囲の大きさは、走査角度範囲の幅を広げることで広がり、走査角度範囲の幅を狭めることで狭められる。
【００２２】
３次元データ及び距離画像生成モジュール５１は、ミラー角度データと、距離データとを入力し、距離データから距離画像を生成し、距離画像とミラー角度データから３次元データを生成する、距離画像生成手段の一例である。また、３次元データ及び距離画像生成モジュール５１は、ミラー角度データから、レーザ光の投光角度を示す投光角度データを生成する。距離画像は、ラスター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画像である。３次元データは、距離値と投光角度データを用いて変換することで生成可能である。３次元データは、コンピュータ４に出力可能である。また同様に、距離画像もコンピュータ４に出力可能である。
【００２３】
画像処理及び対象抽出モジュール５４は、ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象１００が存在する場合に、この距離画像から測定対象１００を抽出する、対象抽出手段の一例である。距離画像から測定対象１００を抽出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により測定対象１００を抽出可能である。例えば、測定対象１００が人間であれば、距離画像から人間が取り得る姿勢などの形状を検知することで、測定対象１００を抽出することができる。また、対象指定の別例として、取得された距離画像または３次元像をディスプレイに表示し、その画面の所望の位置をマウス等で指定（クリック）または範囲を指定する抽出方法もある。画像処理及び対象抽出モジュール５４は、投光角度データと、距離データと、抽出された測定対象１００のデータ（以下、「対象データ」とも言う）を距離計測モジュール５２に供給し、対象データを走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３に供給する。
【００２４】
距離計測モジュール５２は、抽出された対象データから、測定対象１００の重心位置までの距離を算出し、投光角度データと抽出された対象データから、測定対象１００の例えば重心位置までの方位角度を算出する、距離及び方位算出手段の一例である。測定対象１００の重心を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。また、測定対象１００までの方位角度を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。
【００２５】
走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、測定対象１００の重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ４から入力している所望のサンプリング間隔（即ち、サンプリング密度）となり、測定対象１００が走査角度範囲の中心付近で検知されるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、設定値をセンサ駆動制御回路２１に供給して次の測定に進む。走査角度範囲をシフトすることで、走査角度範囲の中心をシフトして、走査角度範囲がカバーする領域を変更することができる。このように、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、走査ミラー２４を２軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ２５に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路２１に設定する、設定手段の一例である。演算回路５−１は、上記の如き処理を繰り返すことで、測定対象１００までの距離が変わっても、レーザ光によるサンプリング点（または、測距点）の間隔（即ち、サンプリング間隔）が一定以上の計測を行うことが可能となる。サンプリング間隔は、以下「サンプリング密度」とも言う。
【００２６】
ただし、測定距離が短くなり、走査角度範囲が最大走査角度範囲（即ち、走査ミラー２４の最大稼働角度範囲）を超える場合は、最大走査角度範囲で測定を行うことができる。また、走査角度範囲のシフト量が大きくなり、走査角度範囲の片側が最大稼働角度範囲の対応する側（即ち、稼働限界）を超える場合には、最大稼働角度範囲の稼働限界の位置を優先させてシフト量を小さくすることができる。これらの制御は、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３で行うことができる。これにより、過度な駆動による走査ミラー２４の破損を防ぐことが可能である。
【００２７】
走査角度範囲内に測定対象１００が存在しなくなった場合、画像処理及び対象抽出モジュール５４は、対象データを出力しない。この場合、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、走査角度範囲を例えば最大走査角度範囲にリセットし、最大走査角度範囲による走査を行うようにしても良い。
【００２８】
コンピュータ４は、例えば図３に示す構成を有しても良い。図３は、コンピュータの一例を示すブロック図である。図３に示すコンピュータ４は、バス４０を介して互いに接続されたプロセッサ４１と、メモリ４２と、入力装置４３と、表示装置４４と、インタフェース（または、通信装置）４５とを有する。プロセッサ４１は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）などで形成可能であり、メモリ４２に記憶されたプログラムを実行して、コンピュータ４全体の制御を司る。メモリ４２は、例えば半導体記憶装置、磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体などの、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体により形成可能である。メモリ４２は、プロセッサ４１が実行する距離測定プログラムを含む各種プログラム、各種データなどを記憶する。
【００２９】
入力装置４３は、ユーザ（または、オペレータ）により操作される、例えばキーボードなどで形成可能であり、プロセッサ４１にコマンド及びデータを入力するのに用いられる。表示装置４４は、ユーザに対するメッセージ、距離測定処理の測定結果などを表示する。インタフェース４５は、コンピュータ４を他のコンピュータなどと通信可能に接続する。この例では、コンピュータ４は、インタフェース４５を介して演算回路５−１に接続されている。
【００３０】
なお、コンピュータ４は、当該コンピュータ４の構成要素がバス４０を介して接続されたハードウェア構成に限定されるものではない。コンピュータ４には、例えば汎用コンピュータを用いても良い。
【００３１】
また、コンピュータ４の入力装置４３及び表示装置４４は、省略可能である。また、コンピュータ４のインタフェース４５をさらに省略したモジュール、半導体チップなどの場合、センサ本体１の出力（即ち、演算回路５−１の出力）は、バス４０に接続されても、プロセッサ４１に直接接続されても良い。例えばコンピュータ４を半導体チップなどで形成した場合、半導体チップなどは、センサ本体１内に設けられていても良い。コンピュータ４は、例えば演算回路５−１を含んでも良い。この場合、コンピュータ４（即ち、プロセッサ４１及びメモリ４２）は、測定された測定対象までの距離と検知された測定対象の方位とに応じて、サンプリング密度が一定以上となるように測定範囲を変更する変更手段の一例を形成する。
【００３２】
図４は、第１実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図４において、ステップＳ１では、コンピュータ４が、距離測定処理を開始し、サンプリング間隔（サンプリング密度）を含む設定データを設定する。ステップＳ２では、コンピュータ４が、センサ本体１−１による測定を開始する。
【００３３】
ステップＳ３では、演算回路５−１の３次元データ及び距離画像生成モジュール５１が、センサ本体１−１からの測定データを取得する。取得する測定データには、距離計測回路３３からの距離データと、ミラーコントローラ３５からのミラー角度データが含まれる。従って、ステップＳ３では、３次元データ及び距離画像生成モジュール５１が、距離データから３次元データを生成し、３次元データから距離画像を生成し、ミラー角度データから投光角度データを生成する。３次元データは、必要に応じてコンピュータ４へ出力可能である。
【００３４】
ステップＳ４では、演算回路５−１の画像処理及び対象抽出モジュール５４が、ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象１００が存在するか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ５へ進み、判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ６へ進む。ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象１００が存在するか否かは、周知の方法で判定できる。
【００３５】
ステップＳ５では、画像処理及び対象抽出モジュール５４から対象データが出力されないので、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、走査角度範囲を最大走査角度範囲にリセットし、処理は後述するステップＳ９へ進む。ステップＳ６では、演算回路５−１の画像処理及び対象抽出モジュール５４が、ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象１００が存在する場合に、この距離画像から測定対象１００を抽出し、抽出された測定対象１００の対象データを求める。
【００３６】
ステップＳ７では、演算回路５−１の距離計測モジュール５２が、抽出された対象データ及び投光角度データから、測定対象１００の重心位置までの距離及び方位角度を算出し、必要に応じて記憶する。
【００３７】
ステップＳ８では、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、ステップＳ７で算出または記憶された、測定対象１００の重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ４から入力している所望のサンプリング密度となるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。ステップＳ９では、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、走査ミラー２４を２軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ２５に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路２１に設定する。具体的には、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、算出された走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値をセンサ駆動制御回路２１に供給する。なお、ステップＳ５において走査角度範囲をリセットしている場合には、ステップＳ９では、リセットされた走査角度範囲に基づいてミラー駆動条件を設定する。
【００３８】
ステップＳ１０では、コンピュータ４が、距離測定処理の終了したか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ３へ戻り、判定結果がＹＥＳであると処理は終了する。従って、ステップＳ１０の判定結果がＹＥＳとなるまで上記の如き処理を繰り返すことで、測定対象１００までの距離が変わっても、サンプリング間隔が一定以上の計測を行うことが可能となる。
【００３９】
本実施例によれば、測定対象までの距離が変動しても、測定範囲内で、一定、または、一定以上のサンプリング密度で測定対象までの距離を測定できる。これにより、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことが可能となる。
【００４０】
（第２実施例）
第２実施例における距離測定装置は、図１乃至図３と共に説明した上記第１実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。本実施例では、走査角度範囲内に測定対象１００が存在しなくなった場合、過去の測定結果から測定対象１００が存在するであろう位置（または、存在範囲）を予測して、この予測に応じて走査角度範囲を決定する。過去の測定結果とは、走査角度範囲内に測定対象１００が存在しなくなる前に測定した、例えば測定対象１００の重心位置の測定結果である。予測方法は、例えば走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、距離計測モジュール５２が記憶している、走査角度範囲内に測定対象１００が存在しなくなる直前の数回分（例えば、３回分）の測定結果による測定対象１００の重心位置を数式化（例えば、線形予測）して、測定対象１００の重心位置を予測する。３回分の測定結果による測定対象１００の重心座標Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を、時系列順に例えばＧ1（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ１）、Ｇ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、Ｇ３（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とし、時間に対する重心座標の関係Ｇ（ｔ）＝（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）を最小二乗法などで算出する。この予測結果を利用して、走査角度範囲とシフト量を決定することができる。予測した位置で測定を行い、走査角度範囲内で測定対象１００が存在しない場合は、走査角度範囲を最大走査角度範囲にリセットし、センサ本体１−１の最大走査角度範囲で走査を行う。
【００４１】
図５は、第２実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図５中、図４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。図５において、ステップＳ１１では、演算回路５−１の画像処理及び対象抽出モジュール５４が、予測による測定であったか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ５へ進み、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ１２へ進む。予測による測定であるか否かは、例えばコンピュータ４からの設定データに含まれる予測測定設定に基づいて判定可能である。ステップＳ１２では、演算回路５−１の画像処理及び対象抽出モジュール５４が、距離計測モジュール５２に記憶されている、走査角度範囲内に測定対象１００が存在しなくなる直前の数回分（例えば、３回分）の測定結果による測定対象１００の重心位置を数式化（例えば、線形予測）して測定対象１００の重心位置を予測する。ステップＳ１２の後、処理はステップＳ８進む。この場合、ステップＳ８では、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、測定対象１００の予測された重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ４から入力している所望のサンプリング密度となるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。
【００４２】
本実施例によれば、上記第１実施例で得られる効果に加え、過去の測定結果から測定対象の位置（または、存在範囲）を予測することで、走査角度範囲内に測定対象が存在しなくなった場合にも対応することができる。
【００４３】
（第３実施例）
第３実施例における距離測定装置は、図１乃至図３と共に説明した上記第１実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。本実施例では、数回分（例えば３回分）の測定結果から測定対象１００が存在するであろう位置（または、存在範囲）を常時予測して、この予測に応じて走査角度範囲を決定する。測定結果とは、例えば測定対象１００の重心位置の測定結果である。予測方法は、上記第２実施例の場合と同様に、例えば走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、走査角度範囲内に測定対象１００が存在しなくなる直前の数回分（例えば、３回分）の測定結果による測定対象１００の重心位置を数式化（例えば、線形予測）して、測定対象１００の重心位置を予測する。この予測結果を利用して、走査角度範囲とシフト量を決定することができる。予測した位置で測定を行い、走査角度範囲内で測定対象１００が存在しない場合は、走査角度範囲を最大走査角度範囲にリセットし、センサ本体１−１の最大走査角度範囲で走査を行う。
【００４４】
図６は、第３実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図６中、図４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。図６において、ステップＳ２０では、演算回路５−１の３次元データ及び距離画像生成モジュール５１が図４に示すステップＳ３と同様の処理を実行すると共に、演算回路５−１の画像処理及び対象抽出モジュール５４が図４に示すステップＳ４及びステップＳ６と同様の処理を実行すし、例えば３回分の測定結果を記憶する。ステップＳ２１では、演算回路５−１の画像処理及び対象抽出モジュール５４が、３回分の測定結果による測定対象１００の重心位置を数式化（例えば、線形予測）して測定対象１００の重心位置を予測し、処理はステップＳ８進む。この場合、ステップＳ８では、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、測定対象１００の予測された重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ４から入力している所望のサンプリング密度となるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。ステップＳ１０は、ステップＳ９の後に実行される。ステップＳ１０の判定結果がＮＯであると、処理はステップＳ３へ進む。また、ステップＳ７の後、処理はステップＳ２１へ戻る。さらに、ステップＳ５の後、処理はステップＳ２２へ進む。
【００４５】
ステップＳ５の後、処理はステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、走査ミラー２４を２軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ２５に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路２１に設定する。具体的には、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、算出された走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値をセンサ駆動制御回路２１に供給する。なお、ステップＳ５において走査角度範囲をリセットしている場合には、ステップＳ２２では、リセットされた走査角度範囲に基づいてミラー駆動条件を設定する。ステップＳ２２の後、処理はステップＳ２０へ戻る。
【００４６】
本実施例によれば、上記第１実施例で得られる効果に加え、過去の測定結果から測定対象の範囲を常時予測することで、走査角度範囲内に測定対象が存在しなくなった場合にも対応することができる。
【００４７】
（第４実施例）
第４実施例における距離測定装置は、図１乃至図３と共に説明した上記第１実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。本実施例では、測定対象１００までの距離が短くなり、走査角度範囲が最大走査角度範囲（即ち、走査ミラー２４の最大稼働角度範囲）であっても所望のサンプリング密度を超える閾値より密である場合に、レーザダイオード２３の発光タイミング（または、発光間隔）を変更して最大走査角度範囲で測定を行う。具体的には、走査角度範囲が最大走査角度範囲であっても所望のサンプリング密度を超える閾値より密であると、レーザダイオード２３の発光タイミングをより粗となるように調整して、この最大走査角度範囲で測定を行うことで、所望のサンプリング密度を保つようにする。
【００４８】
図７は、第４実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図７中、図４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。図７において、ステップＳ８の後、処理はステップＳ３１へ進む。ステップＳ３１では、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、ステップＳ８で算出された走査角度範囲が、最大走査角度範囲（即ち、走査ミラー２４の最大稼働角度範囲）を超えているか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ３２へ進み、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ９へ進む。ステップＳ３２では、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、走査角度範囲を最大走査角度範囲に設定し、この最大走査角度範囲でのサンプリング密度が所望のサンプリング密度となるように、レーザダイオード２３の発光タイミングを変更（即ち、より粗となるように調整）する。ステップＳ３２の後、処理はステップＳ９Ａへ進む。この場合、ステップＳ９Ａでは、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、走査ミラー２４を２軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ２５に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路２１に設定する。また、ステップＳ９Ａでは、演算回路５−１の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３が、レーザダイオード２３を調整された発光タイミングで発光させる発光タイミング信号をレーザ駆動回路２２へ供給するためのレーザ駆動条件を、センサ駆動制御回路２１に設定する。具体的には、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、設定された走査角度範囲（この場合、最大走査角度範囲）及び走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値と、発光タイミングの設定値とをセンサ駆動制御回路２１に供給する。
【００４９】
本実施例によれば、上記第１実施例で得られる効果に加え、最大走査角度範囲で所望のサンプリング密度より密となるような場合であっても、発光タイミングを調整することで、所望のサンプリング密度を保つことができる。
【００５０】
（第５実施例）
第５実施例における距離測定装置は、図１及び図３と共に説明した上記第１実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。
【００５１】
図８は、第５実施例における演算回路の一例を示す機能ブロック図である。図８中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施例では、図１において、演算回路５−１の代わりに、図８に示す演算回路５−２を用いる。図８に示す演算回路５−２は、データ出力モジュール５５を有する。本実施例では、測定対象１００までの距離が短くなり、走査角度範囲が最大走査角度範囲（即ち、走査ミラー２４の最大稼働角度範囲）であっても所望のサンプリング密度を超える閾値より密である場合に、最大走査角度範囲で測定を行い、分解能が高くなった分だけデータ出力モジュール５５内で測定結果を間引いてからコンピュータ４へ出力する。分解能が高くなった分は、例えば走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３から得られる分解能データにより知ることができる。具体的には、分解能が高くなった分だけ３次元データを間引いてから、コンピュータ４へ出力する。演算回路５−２は、測定された測定対象までの距離と検知された測定対象の方位とに応じて、サンプリング密度が一定以上となるように測定範囲を変更する変更手段の一例である。
【００５２】
図９は、第５実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図９中、図４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。図９において、ステップＳ３１の判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ４１へ進み、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ４２へ進む。ステップＳ４１では、演算回路５−２のデータ出力モジュール５５が、分解能データに基づいてデータ出力間隔を変更する（粗にする）ことで、分解能が高くなった分だけ３次元データを間引くようにして、処理はステップＳ４２へ進む。ステップＳ４２では、演算回路５−２のデータ出力モジュール５５が、３次元データをコンピュータ４へ出力する。この場合、コンピュータ４へ出力される３次元データは、処理がステップＳ４１からステップＳ４２へ進んだ場合のみ、データ出力モジュール５５において間引かれたものである。
【００５３】
本実施例によれば、上記第１実施例で得られる効果に加え、最大走査角度範囲で所望のサンプリング密度より密となるような場合であっても、分解能が高くなった分だけ出力データ（例えば、３次元データ）を間引くことで、出力される測定結果は所望のサンプリング密度を保つことができる。
【００５４】
（第６実施例）
図１０は、第６実施例における距離測定装置の一例を示す図である。図１０中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１０に示すセンサ本体１−２は、カメラ６を有する。カメラ６は、走査角度範囲より広い画角を撮像する撮像手段の一例である。カメラ６は、カメラレンズ６Ａ及び撮像素子（図示せず）などを有する周知の構成を有し、センサ本体１−２の最大走査角度範囲より広い画角を有することが望ましい。カメラ６の画角がセンサ本体１−２の最大走査角度範囲より広くすることで、測定対象１００がセンサ本体１−２の走査角度範囲外へずれた場合でも、測定対象１００を抽出できる可能性が高くなる。カメラ６が撮影した映像を表す映像信号は、例えば１フレーム単位で演算回路５−３に入力される。本実施例では、カメラ６からの映像信号に基づいて、測定対象１００を抽出する。
【００５５】
図１１は、図１０に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。図１１中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１１に示す演算回路５−３は、図２に示す３次元データ及び距離画像生成モジュール５１の代わりに、３次元データ生成モジュール５１Ａを用いる。３次元データ生成モジュール５１Ａは、ミラー角度データからレーザの投光角度データを算出し、距離データから生成した距離画像とミラー角度データとから３次元データを生成する、３次元データ生成手段の一例である。３次元データ生成モジュール５１Ａは、投光角度データ及び３次元データを距離計測モジュール５２に供給する。また、図１１に示す演算回路５−３は、図２に示す画像処理及び対象抽出モジュール５４の代わりに、画像処理及び対象抽出モジュール５４Ａを用いる。画像処理及び対象抽出モジュール５４Ａは、カメラ６が撮影した映像に測定対象１００が存在する場合、映像信号から測定対象１００を周知の方法で抽出する。映像信号には、カメラレンズ６Ａと撮像素子との関係から、画素（または、ピクセル）毎に角度情報が存在する。そこで、画素毎の角度情報を、レーザ光の走査方向に対応付けることができる。従って、画像処理及び対象抽出モジュール５４Ａは、抽出した測定対象１００の例えば重心の方位角度を算出し、方位角度を示す方位角度データを出力することができる。映像信号のフレーム単位の映像データは、コンピュータ４に出力されても良い。
【００５６】
本実施例では、画像処理及び対象抽出モジュール５４Ａは、映像信号の１フレーム内に測定対象１００が存在する場合に、この距離画像から測定対象１００を抽出する、対象抽出手段の一例である。映像信号の１フレームから測定対象１００を抽出する方法は特に限定されず、例えば測定対象１００が人間であれば、距離画像から人間が取り得る姿勢などの形状を検知することで、測定対象１００を抽出することができる。従って、画像処理及び対象抽出モジュール５４Ａは、方位角度データ及び対象データを距離計測モジュール５２に供給し、対象データを走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３に供給する。
【００５７】
距離計測モジュール５２は、投光角度データと、対象データと、方位角度データから、測定対象１００の重心位置までの距離と、測定対象１００の重心位置までの方位角度を算出する。距離計測モジュール５２は、カメラ６の撮影範囲の中心と、センサ本体１−２の測定範囲の中心とを合わせることで、カメラ６から見た方位角度データを、センサ本体１−２から見た方位角度データに変換する。距離計測モジュール５２は、測定対象１００の重心位置までの距離及び方位角度を算出する、距離及び方位算出手段の一例である。測定対象１００の重心を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。また、測定対象１００までの方位角度を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。
【００５８】
走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、測定対象１００の重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ４から入力している所望のサンプリング間隔（即ち、サンプリング密度）となり、測定対象１００が走査角度範囲の中心付近で検知されるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。走査角度範囲及びシフト量算出モジュール５３は、設定値をセンサ駆動制御回路２１に供給して次の測定に進む。走査角度範囲をシフトすることで、走査角度範囲の中心をシフトして、走査角度範囲がカバーする領域を変更することができる。
【００５９】
図１２は、第６実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図１２中、図４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。図１２において、ステップＳ２の後、ステップＳ３及びステップＳ４１は、並行して実行可能である。ステップＳ３は、３次元データ及び距離データ生成モジュール５１ではなく、３次元データ生成モジュール５１Ａにより実行される。また、ステップＳ３の後、処理はステップＳ７へ進む。ステップＳ４１では、演算回路５−３の画像処理及び対象抽出モジュール５４Ａが、カメラ６からの映像信号を取得する。ステップＳ４１の後、処理はステップＳ４へ進む。従って、ステップＳ４では、演算回路５−１の画像処理及び対象抽出モジュール５４Ａが、取得した映像信号が表す映像内に測定対象１００が存在するか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ５へ進み、判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ６へ進む。
【００６０】
なお、第６実施例のように、カメラ６からの映像信号に基づいて、測定対象１００を抽出する方法は、上記第２乃至第５実施例にも適用可能である。従って、第６実施例のカメラ６を用いた測定対象１００の抽出を、上記第２乃至第５実施例のいずれかの構成と組み合わせることで、上記第２乃至第５実施例と同様の効果が得られることは、言うまでもない。
【００６１】
図１３は、センサ本体の筐体の一例を示す図である。図１３では、説明の便宜上、距離測定装置のセンサ本体１−２が、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）で形成されたコンピュータ４に接続されている例を示す。センサ本体１−２は、筐体１Ａを有し、投光ユニット２、受光ユニット３、演算回路５−３、及びカメラ６は、筐体１Ａ内に収納されている。この例では、カメラレンズ６Ａ、投光ユニット２の投光レンズ２６、及び受光ユニット３の受光レンズ３１が、筐体１Ａの１つの側面に配置されている。
【００６２】
なお、図１に示す距離測定装置の場合、センサ本体１−１にはカメラ６が設けられていないので、筐体１Ａに対応する筐体（図示せず）内には、投光ユニット２、受光ユニット３、及び演算回路５−３が収納される。従って、センサ本体１−１の筐体の１つの側面には、投光ユニット２の投光レンズ２６及び受光ユニット３の受光レンズ３１が配置される。
【００６３】
次に、距離測定処理の一例を、図１４乃至図１６と共に説明する。図１４は、体操の床演技が行われる床と走査角度範囲を説明する模式図である。図１５は、２．３ｍの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図であり、図１６は、１７ｍの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図である。図１５及び図１６中、○印は、サンプリング点（または、測距点）を表す。
【００６４】
この例では、測定対象１００が体操選手であり、体操選手の床演技のフォームを測定する場合を説明する。床演技が行われる床７１の面積は、図１４に示すように１２ｍ×１２ｍであり、対角方向の距離は最大で約１７ｍである。この場合、例えば位置Ｐ２にあるセンサ本体１（Ｐ２）から１７ｍの距離でのサンプリング点の間隔（即ち、サンプリング密度）を例えば２ｃｍにするための走査角度間隔（または、サンプリング角度間隔）は、０．０６７°となる。例えば1走査分の周波数が３０Ｈｚであり、３２０×２４０個のサンプリング点（または、測距点）で、水平方向及び垂直方向に１６０°×１２０°の範囲を測定した場合のレーザ光源の発光周波数は、約２．４ＭＨｚとなる。また、この場合の走査角度間隔は、０．５°となる。図１４中、梨地で示す領域７２は、位置Ｐ１にあるセンサ本体１（Ｐ１）の走査角度範囲に相当する。
【００６５】
しかし、約２．４ＭＨｚの発光周波数で図１５に示すようにサンプリング密度を２ｃｍとして測定する場合の、例えば位置Ｐ１にあるセンサ本体１（Ｐ１）から測定対象１００までの距離は、２．３ｍとなる。また、発光周波数が約２．４ＭＨｚであり、例えば位置Ｐ２にあるセンサ本体１（Ｐ１）から測定対象１００までの距離が１７ｍであると、図１６に示すようにサンプリング密度は約１５ｃｍとなる。図１５及び図１６において、１００Ａは、走査角度範囲で検知された測定対象１００の画像である。この場合の走査角度間隔を０．０６７°にするためには、求められる発光周波数は０．５°／０．０６７°×２．４ＭＨｚ＝約１７．２ＭＨｚとなる。レーザパルス1回に対し、瞬間的に１０Ａ以上の大きな電流が使用されるため、発熱量も発光周波数が高くなると大きくなる。
【００６６】
上記の如く高分解能の測定を行うため、センサ本体１からの距離が遠い場合のサンプリング密度を密に設定すると、消費電力増大による発熱のため、測定が困難となる。
【００６７】
一方、センサ本体から測定対象までの距離に応じて、測定範囲の大きさ及びサンプリング密度が異なる。このため、例えば距離測定装置からの距離が近い場合、測定対象までの距離が遠い場合と比べると測定範囲が狭くなり測定対象が測定範囲外に移動する可能性がある。また、距離測定装置からの距離が遠い場合のサンプリング密度を密に設定すると、上記の如く、消費電力増大による発熱のため、測定が困難となる。
つまり、測定精度が測定対象までの距離に依存するので、高精度の測定を安定して行うことは難しい。さらに、測定対象までの距離に応じて測定精度が異なると、距離測定装置の測定結果に基づき、測定対象の動きを正確に解析したり、測定対象の動きに追従したりすることが難しい。
【００６８】
このため、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求とがある。本発明者らは、特に測定対象の動きを解析したり、測定対象の動きに追従したりする場合、これらの要求の両方を満たすことが望ましいことを見出した。
【００６９】
上記の各実施例は、測定対象までの距離にかかわらず、測定範囲内のサンプリング密度を一定に保つことで、これらの要求の両方を満たすものである。
【００７０】
図１７は、測定対象の測定範囲と走査角度範囲を異なる距離について説明する模式図である。図１７中、（ａ）は、センサ本体１から第１の距離ｄ１にある測定対象１００を第１の走査角度範囲Ａｒ１で走査して、測定範囲８１Ａ内において一定サンプリング密度Ｓｄで検知される測定対象１００の画像１００Ａを示す。図１７中、（ｂ）は、センサ本体１から第１の距離ｄ２（ｄ２＞ｄ１）にある測定対象１００を第２の走査角度範囲Ａｒ２（＜Ａｒ１）で走査して、測定範囲８１Ｂ内において一定サンプリング密度Ｓｄで検知される測定対象１００の画像１００Ａを示す。図１７中、（ｃ）は、センサ本体１から第３の距離ｄ３（＜ｄ１）にある測定対象１００を第３の走査角度範囲Ａｒ３（＞Ａｒ２）で走査して、測定範囲８１Ｃ内において一定サンプリング密度Ｓｄで検知される測定対象１００の画像１００Ａを示す。
【００７１】
図１８は、分解能を一定にするための走査角度範囲と距離との関係を示す図である。図１８中、縦軸は走査角度範囲を任意単位で示し、横軸は測定対象１００までの距離を任意単位で示す。図１８中、ｂｃｍは、例えば図１７（ａ）に示すように、センサ本体１から第１の距離ｄ１にある測定対象１００を第１の走査角度範囲Ａｒ１で走査して、測定範囲８１Ａ内において分解能を一定にするため走査角度範囲と距離の関係を示す。また、ｃｃｍは、例えば図１７（ｂ）に示すように、センサ本体１から第２の距離ｄ２（＞ｄ１）にある測定対象１００を第２の走査角度範囲Ａｒ２（＜Ａｒ１）で走査して、測定範囲８１Ｂ内において分解能を一定にするため走査角度範囲と距離の関係を示す。さらに、ａｃｍは、例えば図１７（ｃ）に示すように、センサ本体１から第３の距離ｄ３（＜ｄ１）にある測定対象１００を第３の走査角度範囲Ａｒ３（＞Ａｒ１）で走査して、測定範囲８１Ｃ内において分解能を一定にするため走査角度範囲と距離の関係を示す。
【００７２】
上記の各実施例では、図１７からもわかるように、測定対象１００までの距離にかかわらず、測定範囲８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ内のサンプリング密度はＳｄであり一定以上に保たれる。このため、図１８に示すように、測定対象１００までの距離にかからわず、測定範囲８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ内の分解能を一定以上に保つことができる。
【００７３】
上記第６実施例の場合、カメラ６の画角は、上述の如く、センサ本体１−２の最大走査角度範囲より広く設定されている。このため、カメラ６が撮影した映像の中心と、センサ本体１−２が走査した測定範囲の中心とは、一致していることが望ましい。
【００７４】
図１９は、カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心が一致する場合を説明する図である。図１９及び後述する図２０において、センサ方位（垂直）とは、例えば地面と平行に設置されたセンサ本体１から見て地面と垂直な方向を示し、センサ方位（水平）とは、センサ本体１から見て地面と平行は方向を示す。図１９に示す例では、カメラ６が撮影した映像９１Ａの中心と、センサ本体１−２が走査した測定範囲８０Ａの中心とは、一致している。また、カメラ６が撮影した映像９１Ａ中、測定対象１００の画像１００Ａは、映像９１Ａの中央部に収まっている。さらに、測定対象１００は、センサ本体１−２が走査した測定範囲８０Ａの中央部で検知されている。
【００７５】
図２０は、カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心がずれている場合を説明する図である。この例では、カメラ６が撮影した映像９１Ｂ中、測定対象１００の画像１００Ａは、映像９１Ｂに収まっているものの、映像９１Ｂの中心から図２０中左方向にずれている。一方、センサ本体１−２の走査角度範囲は、測定対象１００を検知するように既にシフトされており、測定対象１００は、センサ本体１−２が走査した測定範囲８０Ｂの中央部で検知されている。
【００７６】
上記の各実施例によれば、測定対象までの距離が変動しても、測定範囲内で、一定以上のサンプリング密度で測定対象までの距離を測定できる。つまり、測定対象までの距離にかかわらず、測定範囲内の分解能を一定以上に保つことができる。これにより、上記の各実施例によれば、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことが可能となる。また、上記の各実施例によれば、測定対象までの距離にかかわらず、例えば距離測定装置により測定されたフォームに基づいて、例えば上記の例の如くスポーツ選手のフォームまたは動きを正確に解析することができる。さらに、測定対象１００が走査角度範囲の中心付近で検知されるように、走査角度範囲をシフトすることができるので、測定対象１００の動きに追従することが可能となる。
【００７７】
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）
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定装置であって、
前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を変更する変更手段を備えたことを特徴とする、距離測定装置。
（付記２）
前記変更手段は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて、前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフト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）
前記変更手段は、前記レーザ光の最大走査角度範囲でサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度未満であると、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定することを特徴とする、付記１または２記載の距離測定装置。
（付記４）
前記変更手段は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、前記レーザ光の発光タイミングを制御することを特徴とする、付記３記載の距離測定装置。
（付記５）
前記変更手段は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、測定結果を間引くことを特徴とする、付記３記載の距離測定装置。
（付記６）
前記変更手段は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記レーザ光を偏向する走査ミラーのミラー角度データとに基づき、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記１乃至５のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記７）
前記変更手段は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記走査角度範囲より広い画角のカメラにより撮影された映像とに基づいて、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記１乃至５のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記８）
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定方法であって、
距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を変更する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする、距離測定方法。
（付記９）
前記変更する処理は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフトすることを特徴とする、付記８記載の距離測定方法。
（付記１０）
前記変更する処理は、前記レーザ光の最大走査角度範囲でサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度未満であると、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定することを特徴とする、付記８または９記載の距離測定方法。
（付記１１）
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、前記レーザ光の発光タイミングを制御することを特徴とする、付記１０記載の距離測定方法。
（付記１２）
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、測定結果を間引くことを特徴とする、付記１０記載の距離測定方法。
（付記１３）
前記変更する処理は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記レーザ光を偏向する走査ミラーのミラー角度データとに基づき、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記８乃至１２のいずれか１項記載の距離測定方法。
（付記１４）
前記変更する処理は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記走査角度範囲より広い画角のカメラにより撮影された映像とに基づいて、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記８乃至１２のいずれか１項記載の距離測定装置。
（付記１５）
距離測定装置のコンピュータに、距離測定処理を実行させるプログラムであって、
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査した測定範囲内の測定対象を検知し、
前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を変更する、
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）
前記変更する処理は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフトすることを特徴とする、付記１５記載のプログラム。
（付記１７）
前記変更する処理は、前記レーザ光の最大走査角度範囲でサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度未満であると、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定することを特徴とする、付記１５または１６記載のプログラム。
（付記１８）
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、前記レーザ光の発光タイミングを制御することを特徴とする、付記１７記載のプログラム。
（付記１９）
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、測定結果を間引くことを特徴とする、付記１７記載のプログラム。
（付記２０）
前記変更する処理は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記レーザ光を偏向する走査ミラーのミラー角度データとに基づき、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記１５乃至１９のいずれか１項記載のプログラム。
（付記２１）
レーザ光により走査角度範囲を２次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定装置であって、
前記走査角度範囲より広い画角を撮像する撮像手段と、
前記距離測定装置から前記レーザ光の走査により計測された前記測定対象までの距離データと、前記撮像手段により撮像された前記走査角度範囲より広い画角の画像とに基づいて方位角度を算出し、前記走査角度範囲のサンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅及び前記方位角度を変更する変更手段と、
を備えたことを特徴とする、距離測定装置。
【００７８】
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】
【００７９】
１，１−１，１−２      センサ本体
１Ａ      筐体
２      投光ユニット
３      受光ユニット
４      コンピュータ
５−１，５−２，５−３      演算回路
６      カメラ
６Ａ      カメラレンズ
２１      センサ駆動制御回路
２２      レーザ駆動回路
２３      レーザダイオード
２４      走査ミラー
２５      ミラーコントローラ
２６      投光レンズ
３１      受光レンズ
３２      光検出器
３３      距離計測回路
４１      プロセッサ
４２      メモリ
５１      ３次元データ及び距離データ生成モジュール
５１Ａ      ３次元データ生成モジュール
５２      距離計測モジュール
５３      走査角度範囲及びシフト量算出モジュール
５４，５４Ａ      画像処理及び対象抽出モジュール
５５      データ出力モジュール
【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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