(57)【要約】【課題】外乱光の影響を抑制し、精度の高い測距が可能な測距装置および測距方法を提供する。【解決手段】測距装置は、物体に向けて、波長１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ以下の照明光を出射する光源１１１と、照明光の物体による反射光を検出する検出器１１２とを備え、前記光源から出射する照明光と検出器が検出する反射光との位相差に基づき物体までの距離を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に向けて、中心波長１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ未満の照明光を出射する光源と、
前記照明光の前記物体による反射光を検出する検出器と
を備え、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する測距装置。
【請求項２】
物体に向けて、中心波長１４４０ｎｍ以上１５３０ｎｍ以下の照明光を出射する光源と、
前記照明光の前記物体による反射光を検出する検出器と
を備え、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する測距装置。
【請求項３】
前記照明光の中心波長が、１４４０ｎｍ以上１４９０ｎｍ未満の範囲内である請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
物体に向けて、中心波長１３５０ｎｍ以上１３８０ｎｍ未満の照明光を出射する光源と、
前記照明光の前記物体による反射光を検出する検出器と
を備え、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する測距装置。
【請求項５】
前記光源は、強度変調された前記照明光を出射し、
前記検出器は、複数の画素が２次元に配列された撮像素子であり、
前記位相差に基づき距離画像を生成する、請求項１から４のいずれかに記載の測距装置。
【請求項６】
物体に向けて、中心波長１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ未満の照明光を出射し、
前記照明光の前記物体による反射光を検出器によって検出し、
前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する測距方法。
【請求項７】
物体に向けて、中心波長１４４０ｎｍ以上１５３０ｎｍ以下の照明光を出射し、
前記照明光の前記物体による反射光を検出器によって検出し、
前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する測距方法。
【請求項８】
前記照明光の中心波長が、１４４０ｎｍ以上１４９０ｎｍ未満の範囲内である請求項７に記載の測距方法。
【請求項９】
物体に向けて、中心波長１３５０ｎｍ以上１３８０ｎｍ未満の照明光を出射し、
前記照明光の前記物体による反射光を検出器によって検出し、
前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する測距方法。
【請求項１０】
前記照明光は、強度変調されており、
前記検出器は、複数の画素が２次元に配列された撮像素子であり、
前記位相差に基づき距離画像を生成する、請求項６から９のいずれかに記載の測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行者や障害物等を検知し、それらまでの距離を測定する技術は、自動車等の安全性向上に寄与する重要な技術である。
【０００３】
物体までの距離を測定する技術（以下、測距技術と呼ぶ）の一つに、ＴＯＦ測距技術がある。この技術は、光源を出た照明光が物体で反射され、反射光が検出器に到達するまでに要する時間（飛行時間）を計測することで、物体までの距離を測定する。光の飛行時間（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）を測定するために、照明光には強度変調が加えられる。検出器は、照射光の強度位相と反射光の強度位相との差を検出する機能を有している。この強度位相差が飛行時間に対応するため、測距を行うことができる。
【０００４】
ＴＯＦ測距技術には、ビーム状の照明光を用い、一度に一方向の測距のみを行うライダーと呼ばれる技術と、空間的に広がりのある照明光を用い、一度に複数の方向の測距および物体の撮影を行うＴＯＦイメージセンシング技術とがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１０５５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＴＯＦ測距技術では、照明光による物体からの反射光を検出する。このため、反射光の検出は、照明光以外の他の光源や太陽光等の外乱光の影響を受ける。
【０００７】
本願の限定的ではないある例示的な一実施形態は、外乱光の影響を抑制し、精度の高い測距が可能な測距装置および測距方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の一態様である測距装置は、物体に向けて、中心波長１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ未満の照明光を出射する光源と、前記照明光の前記物体による反射光を検出する検出器とを備え、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示された測距装置および測距方法によれば、照明光の減衰を抑制し、かつ、太陽光などの外乱光の影響を抑制し得ることにより、精度の高い測距が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本願の各実施形態に共通する測距装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は測距装置がイメージセンサである場合の動作を示す模式図であり、（ｂ）は照明光および反射光のタイミングを示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、撮影された画像の例を示す模式図である。
【図３】太陽光の地上でのスペクトル例を示す図である。
【図４】第１の実施形態において、実測した太陽光のスペクトルの一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態において、温度および湿度の異なる２つの条件下でハロゲンランプのスペクトルを室内で測定し、測定結果の差分をパーセントで表した結果を示す図である。
【図６】図４および図５に示す結果をまとめて示す図である。
【図７】（ａ）は、波長１３００ｎｍから１５００ｎｍにおける地上での太陽光の強度を示し、（ｂ）は、同じ波長域における水の吸収係数を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ＴＯＦ測距技術における外乱光が強い場合、相対的に位相差の検出に必要な照明光の強度が弱くなり、照明光を検出する精度が低下する。一般に昼間の太陽光の強度は、ＴＯＦ測距に用いる照明光よりもかなり大きいため、特に、ＴＯＦ測距技術を自動車等に用いる場合、太陽光の影響が顕著となる。
【００１２】
太陽光の影響を抑制するために、太陽光が特異的に弱い波長域（太陽光欠落波長域）を利用する方法が考えられる。これは、太陽光が地表に到達する前に、大気中の水蒸気等により特定の波長域の光だけが吸収されることを利用するものである。この波長域の光は、他の波長域に比べて強度が弱くなるため、ＴＯＦ測距の照明光にこの波長帯域の光を用いれば、晴天時の日中であっても外乱光の影響を小さくできる。
【００１３】
しかしながら、太陽光が特異的に弱い太陽光欠落波長域では、大気中の水蒸気等による吸収が生じるため、測距技術の照明光もその吸収の影響を受ける。つまり、太陽光欠落波長域の光を照明光として用いる場合、光源から出射した照明光も大気中で大きく減衰してしまい、十分な光量の反射光が検出器に到達しない可能性がある。
【００１４】
この問題は、ＴＯＦイメージセンシング技術において特に深刻になる可能性がある。ＴＯＦイメージセンシング技術においては、空間的に広がりのある照明光を用いる必要がある。そのため、水蒸気等による吸収が無い場合でも、遠方の物体からの反射光は弱い。そこに水蒸気等による吸収が加わると、十分な光量の反射光が検出器に到達しない可能性が高いためである。また、ＴＯＦイメージセンシング技術に用いるイメージセンサの各画素は、ライダーに用いる検出器に比べ小さい。そのため、イメージセンサの各画素の感度は、ライダーに用いる検出器の感度より低い。その点からも、ＴＯＦイメージセンシング技術において、照明光の減衰は重要な課題である。
【００１５】
このような課題に鑑み、本願発明者は、外光の影響を抑制し得る波長の照明光を用いる新規な測距装置および測距方法を想到した。本願の測距装置および測距方法の概要は以下の通りである。
【００１６】
本願の一態様である測距装置は、物体に向けて、中心波長１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ未満の照明光を出射する光源と、前記照明光の前記物体による反射光を検出する検出器とを備え、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する。この波長領域では、水蒸気による強い減衰が生じないため、外乱要因を抑制しつつ、照明光の伝搬減衰も抑制することができる。よって、特に精度の高い遠距離測距を実現し得る。
【００１７】
本願の他の一態様である測距装置は、物体に向けて、中心波長１４４０ｎｍ以上１５３０ｎｍ以下の照明光を出射する光源と、前記照明光の前記物体による反射光を検出する検出器とを備え、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する。この波長領域では、水蒸気による強い減衰が生じないため、外乱要因を抑制しつつ、照明光の伝搬減衰も抑制することができる。よって、特に精度の高い遠距離測距を実現し得る。
【００１８】
前記照明光の中心波長が、１４４０ｎｍ以上１４９０ｎｍ未満の範囲内であってもよい。この波長領域では、太陽光はより強く減衰する。このため、太陽光による外乱をより抑制し、更に精度の高い離測距を実現し得る。
【００１９】
本願の他の一態様である測距装置は、物体に向けて、中心波長１３５０ｎｍ以上１３８０ｎｍ未満の照明光を出射する光源と、前記照明光の前記物体による反射光を検出する検出器とを備え、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する。この波長領域の照明光を用いることにより、雨天や、霧が発生している場合でも照明光の減衰を抑制し精度の高い測距が可能な測距装置が実現し得る。
【００２０】
前記光源は、強度変調された前記照明光を出射し、前記検出器は、複数の画素が２次元に配列された撮像素子であり、前記位相差に基づき距離画像（range image）を生成してもよい。各画素が小さい撮像素子を用いる場合でも、Ｓ/Ｎ比を大きくし、かつ、検出すべき照明光の強度を高めることができ、撮像素子を用いて精度の高い距離画像を得ることが可能となる。よって好適に、ＴＯＦイメージセンサを実現し得る。
【００２１】
本願の一態様である測距方法は、物体に向けて、中心波長１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ未満の照明光を出射し、前記照明光の前記物体による反射光を検出器によって検出し、
前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する。
【００２２】
本願の他の一態様である測距方法は、物体に向けて、中心波長１４４０ｎｍ以上１５３０ｎｍ以下の照明光を出射し、前記照明光の前記物体による反射光を検出器によって検出し、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する。
【００２３】
前記照明光の中心波長が、１４４０ｎｍ以上１４９０ｎｍ未満の範囲内であってもよい。
【００２４】
本願の他の一態様である測距方法は、物体に向けて、中心波長１３５０ｎｍ以上１３８０ｎｍ未満の照明光を出射し、前記照明光の前記物体による反射光を検出器によって検出し、前記光源から出射する照明光と前記検出器が検出する反射光との位相差に基づき前記物体までの距離を測定する。
【００２５】
前記照明光は、強度変調されており、前記検出器は、複数の画素が２次元に配列された撮像素子であり、前記位相差に基づき距離画像を生成してもよい。
【００２６】
（測距装置および測距方法の概要）
まず本願の各実施の形態に共通する測距装置および測距方法を説明する。図１は、以下の実施形態に共通する測距装置の構成の概要を模式的に示している。測距装置１０１は、光源１１１、検出器１１２、制御装置１１３および信号処理器１１４とを備える。測距装置１０１はライダー（ＬＩＤＡＲ、Light Detection and Ranging）であってもよいし、イメージセンサであってもよい。また、本願明細書では、可視光および赤外線を含めて「光」と呼ぶ。
【００２７】
信号処理器１１４の一部または全部はハードウエアによって構成されていてもよいし、ソフトウエアにより構成されていてもよい。また、制御装置１１３および信号処理器１１４は、信号処理装置、メモリおよび入出力部を含むマイクロコンピュータ１１５によって構成されていてもよい。また、制御装置１１３あるいは信号処理器１１４は、検出器１１２と同一の半導体素子上に集積化されていてもよい。
【００２８】
まず、測距装置１０１がライダーである場合の構成および動作を説明する。光源１１１は、所定の波長の照明光を出射する。照明光は、例えば、レーザ光であり、パルス波である。検出器１１２は、例えば、フォトダイオードまたはフォトトランジスタによって構成される。検出器１１２は、光源１１１から出射し、物体において反射することによって発生した反射光を検出する。照明光以外の外乱光を検出しないように、反射光の波長を含む帯域の光を選択的に透過するバンドパスフィルタが検出器１１２の受光面に設けられていてもよい。
【００２９】
信号処理器１１４は、光源１１１から出射された照明光と、検出器１１２によって検出された反射光との位相差（時間差）を算出し、出力する。制御装置１１３は、光源１１１から照明光を出射するタイミング、検出器１１２による反射光の検出のタイミング、信号処理器１１４による位相差の検出のタイミングなどを制御する。
【００３０】
位相差をΔｔとし、物体から測距装置１０１までの距離をＬとし、光速をｃとした場合、Δｔ＝２Ｌ／ｃであるから、距離Ｌは、Ｌ＝Δｔ・ｃ／２で求められる。
【００３１】
測距装置１０１がＴＯＦイメージセンサである場合、光源１１１は、周期的に強度が変化する強度変調の照明光を出射する。例えば、照明光は、所定の周期を有するパルス波であってもよいし、正弦波等、強度が周期的に変化する連続波であってもよい。検出器１１２は、複数の画素が２次元に配列された撮像素子である。
【００３２】
図２（ａ）から（ｂ）を参照しながら、測距装置１０１がＴＯＦイメージセンサである場合の動作を説明する。図２（ａ）は測距装置１０１によって物体１５１Ａ、１５１Ｂまでの距離を測定する場合における照明光１５２および反射光１５３Ａ、１５３Ｂを模式的に示す。図２（ｂ）は、照明光１５２および反射光１５３Ａ、１５３Ｂのタイミングチャートである。測距装置１０１の光源１１１から照明光１５２を送信すると、測距装置１０１に近い物体１５１Ａにまず照明光１５２が到達し、反射光１５３Ａが発生する。その後、照明光１５２は遠くの物体１５１Ｂに到達し、反射光１５３Ｂが発生する。図２（ｂ）に示すように、反射光１５３Ａは、照明光１５２に対してΔｔ１の位相差で検出器１１２に到達し、反射光１５３Ｂは、Δｔ２の位相差で検出器１１２に到達する。
【００３３】
検出器１１２は、画素ごとに、反射光１５３Ａおよび反射光１５３Ｂを検出する。照明光１５２に対してΔｔ１の位相差およびΔｔ２の位相差で異なるフレーム画像を生成すれば、図２（ｃ）および（ｄ）に示すように、物体１５１Ａのみが撮影されたフレームと、物体１５１Ｂのみが撮影されたフレームとが得られる。図２（ｃ）に示すフレームに含まれる像は、Ｌ＝Δｔ１・ｃ／２で示される距離にあり、図２（ｄ）に示すフレームに含まれる像は、Ｌ＝Δｔ２・ｃ／２で示される距離にある。このようにして、測距装置１０１は、画素ごとに距離画像を得ることができる。また、図２（ｃ）に示すフレームと図２（ｄ）に示すフレーム等、照明光１５１Ａのパルス周期内で取得されるフレームをすべて合成すれば、測距装置１０１の測距範囲内にあるフレームを重ね合わせ通常の撮影画像の１フレーム分に相当する画像を得ることができる。したがって、測距装置１０１は、測距と画像（静止画および動画）の取得を行うことができる。
【００３４】
以下において、詳細に説明するように、本願の各実施形態の測距装置１０１は照明光として近赤外領域の波長の光を用いる。この領域の波長の光を出射する光源としては、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＰ、ＧａＡｓおよびこれらの混晶からなる化合物半導体レーザやＬＥＤ、Ｓｉラマンレーザ、希土類を添加した光ファイバーを用いたファイバーレーザ、可視光レーザなどを非線形光学素子を用いて近赤外に変換した光源などを用いることができる。
【００３５】
また、検出器としては、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＩｎＰ、ＧａＡｓおよびこれらの混晶からなるフォトダイオードや、フォトトランジスタなどを用いることができる。１ｍの分解能（測定精度）で測距を行うために必要な時間精度は、３．３ナノ秒である。このため、この測定精度を実現するための検出器は３３０ＭＨｚ以上の速度で動作可能な構造を備えている。例えば、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードからなる撮像素子を備えた検出器を用いることができる。なお、必要な測定精度は用途により異なるので、必要な測定精度を満たすことができる速度で動作する検出器を用いればよい。
【００３６】
照明光の波長を除く測距装置１０１全体には、例えば、特開２０００−１２１３３９号公報に開示された装置や特開２００６−８４４４２９号公報に開示された装置を用いてもよい。また、特開２００６−８４４２９号公報に開示された、画素値が距離値となる距離画像センサを用いた撮像装置を用いてもよい。
【００３７】
本願で開示する各実施形態の測距装置の特徴の１つは、上述したように、外光の影響を抑制し得る波長の照明光を用いる点にある。以下、各実施形態を詳細に説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
図３は、米国ＮＲＥＬ（The National Renewable Energy Laboratory）が公開している大気を通過した太陽光のスペクトルを示している。太陽光は可視光および赤外光を含んでおり、上述したように、主として大気中の水蒸気による吸収のため、特定の波長帯域（図中矢印で示す）において、大きく強度が低下する。本願発明者は、太陽光の１２００ｎｍから１６００ｎｍの波長帯域において、太陽光の強度を実際に測定し、強度の低下を詳細に検討した。
【００３９】
図４に太陽光強度の測定結果を示す。このスペクトルは、大阪府において夏の晴天時に測定したものである。測定には、オーシャンオプティクス社製近赤外分光器ＮＩＲＱｕｅｓｔ５１２を用いた。この分光器に、コア径２００μｍの光ファイバーを接続し、ファイバー端面に直射日光を導入して測定を行った。
【００４０】
この分光器では波長ごとに量子効率が異なる。このため、波長ごとの太陽光強度を単純に比較することはできない。しかし、量子効率は波長に対し緩やかに変化するため、傾きが急激に変化している区間については、太陽光の入射光量が変化していると結論づけることができる。
【００４１】
図４から、１２９０ｎｍ以上１５３０ｎｍ以下の波長帯域において、太陽光は減衰していると認められる。また、この範囲内の波長１３５０ｎｍから波長１４９０ｎｍの範囲において、太陽光強度の変化は小さい。この範囲で強度が大きく変化していないのは、太陽光の強度が弱く、分光器の暗電流、迷光およびアンプ等できまる測定限界以下になったためと考えられる。つまり、１３５０ｎｍ以上１４９０ｎｍ以下の波長帯域で太陽光は強く減衰していると認められる。
【００４２】
次に、実験室内において、水蒸気による光の減衰を評価するため、温度および湿度の異なる二つの条件でハロゲンランプのスペクトルを測定した。ハロゲンランプは顕微鏡照明用の物を顕微鏡から取り外して用い、５ｍ離れた位置から反射望遠鏡によりハロゲンランプの光を集光し、光ファイバーに導入、分光を行った。測定に用いた分光器および光ファイバーは太陽光強度測定に用いたものと同じである。
【００４３】
測定は、条件１および条件２で行った。条件１は、室温２９．８℃および湿度６８％であり、条件２は、室温２４．２℃および湿度４３％である。図５は、条件１による測定結果から条件２による測定結果を引いた値をパーセントで表したものである。
【００４４】
暗電流やランプ輝度の変化等の影響により、全波長域において、室温や湿度差によらない差が約１０％生じている。しかし、１３３０ｎｍ以上１４４０ｎｍ以下の波長帯域において、明らかに別の強度変化がみられる。これは、室内の水蒸気量の差により生じたものである。
【００４５】
この範囲外の波長における水蒸気の影響がゼロであるとは判断できない。しかし、測定精度を考慮すると、この範囲外の波長における水蒸気の影響はノイズと同程度であり、１３３０ｎｍ以上１４４０ｎｍ以下の波長帯域における水蒸気の影響よりも小さいと判断できる。よって、１３３０ｎｍ以上１４４０ｎｍ以下の波長帯域において、水蒸気による光の強い減衰が認められると言える。
【００４６】
水蒸気が大気圧に占める割合は、条件１において２．８％であり、条件２において１．３％である。つまり図５に示す強度変化は、大気圧比で１．５％の水蒸気による影響である。気温が高くなると、飽和水蒸気圧が上昇し、水蒸気が大気圧に占める割合は上昇する。気温４０℃および湿度１００％では、水蒸気が大気圧に占める割合は７．３％にまで達する。この温度及び湿度を条件３とすると、条件３と条件１とにおける水蒸気量の差は、条件２と条件１とにおける水蒸気量の差の４倍に達する。このため、条件３においては１３３０ｎｍ以上１４４０ｎｍ以下の波長帯域において、光の減衰がより大きくなると考えられる。
【００４７】
吸収体を通過する光の強度は、ランバートベール則に従う。このため、水蒸気を含む環境を透過する光は、距離に対して指数関数的に減衰する。また、気温の上昇による飽和蒸気圧の増大および湿度の上昇に伴い、光は水蒸気によって強く減衰する。
【００４８】
しかし、水蒸気による光の減衰は、水分子の共鳴吸収によるものであるため、条件３における温度程度であっても共鳴吸収が生じる波長はあまり変化しないと考えられる。つまり、本実施形態の測距装置を車両に用いた場合における使用環境温度程度においては、水蒸気による太陽光の強い減衰が認められる範囲はほとんど変化しないと考えられる。
【００４９】
これに対し、１３３０ｎｍ以上１４４０ｎｍ以下の範囲外の波長の光は、この範囲内の波長の光に比べて、水蒸気による吸収が少ない。したがって、この範囲外の波長の光を照明光として用いれば、より遠くの物体にまで十分な強度で照射することが可能であり、大きな強度で反射光を検出することが可能である。また、気温および湿度の上昇の影響を受けにくい。
【００５０】
以上の結果から、太陽光の実測スペクトルにおける太陽光欠落波長域と、測距装置の実使用環境における水蒸気による光の吸収の強い波長帯域とは、重なっているが、完全には一致しないことが分かった。図６にこれらの結果をまとめて示す。太陽光の減衰が認められる範囲、太陽光の強い減衰が認められる範囲、水蒸気による強い減衰が認められる範囲の３つの範囲の重なり方から、１２００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長帯域は、以下の７つの領域に区分することができる。
【００５１】
（１）領域１（１２００ｎｍ以上１２９０ｎｍ未満）
この領域では、太陽光の減衰も水蒸気による強い減衰も認められない。このため、この領域の波長の光を照明光として用いたＴＯＦ測距測距装置は、太陽光の影響を強く受ける。
【００５２】
（２）領域２（１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ未満）
この領域では、太陽光の減衰が認められ、かつ、水蒸気による強い減衰が認められない。この領域では、太陽光が減衰している分だけ外乱光が少ない。また、水蒸気による減衰が認められないため、照明光が減衰しにくい。したがって、領域１に比べ外乱光に起因するノイズの減少が期待でき、ＴＯＦ測距の精度向上が期待できる。この効果は近距離測距でも遠距離測距でも期待できる。
【００５３】
（３）領域３（１３３０ｎｍ以上１３５０ｎｍ未満）
この領域では、太陽光の減衰が認められるが、水蒸気による強い減衰も認められる。この範囲では、外乱光起に起因するノイズの減少が期待できるが、水蒸気による減衰が存在する。このため、近距離のＴＯＦ測距には適するが、長距離のＴＯＦ測距には適さない。
【００５４】
（４）領域４（１３５０ｎｍ以上１４４０ｎｍ未満）
この領域では、太陽光の強い減衰が認められるが、水蒸気による強い減衰も認められる。この領域では、外乱光に起因するノイズの強い減少が期待できる。そのためＴＯＦ測距精度の向上が期待できる。ただし、水蒸気による照明光の減衰も存在するため、遠距離の測距には向かず、近距離のＴＯＦ測距に適している。
【００５５】
（５）領域５（１４４０ｎｍ以上１４９０ｎｍ未満）
この領域では、太陽光の強い減衰が認められ、かつ、水蒸気による強い減衰が認められない。この領域では、外乱光に起因するノイズの強い減少が期待でき、かつ、照明光の減衰が少ない。よって、近距離のみならず、遠距離のＴＯＦ測距にも適している。つまり、ＴＯＦ測距に最も適した領域である。また、この領域は、網膜損傷の恐れの低いアイセーフと呼ばれる領域でもある。そのため、高輝度の光源を用いることが可能となり、その点からもＴＯＦ測距に適している。特に、検出器１１２として撮像素子を用いるＴＯＦイメージセンサにあっては、空間的に広がりのある照明光を用いることで、広がりによる光強度の減衰が生じるため、水蒸気による減衰が抑制され且つ高輝度の光源を用いることができる領域５ではきわめて有効である。
【００５６】
（６）領域６（１４９０ｎｍ以上１５３０ｎｍ未満）
この領域では、領域２と同様、太陽光の減衰が認められ、かつ、水蒸気による強い減衰が認められない。この領域では、太陽光が減衰している分だけ外乱光が少ない。また、水蒸気による減衰が認められないため、照明光が減衰しにくい。したがって、領域１に比べ外乱光に起因するノイズの減少が期待でき、ＴＯＦ測距の精度向上が期待できる。この効果は近距離測距でも遠距離測距でも期待できる。
【００５７】
（７）領域７（１５３０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下）
この領域では、領域１と同様、太陽光の減衰も水蒸気による強い減衰も認められない。このため、この領域の波長の光を照明光として用いたＴＯＦ測距測距装置は、太陽光の影響を強く受ける。
【００５８】
以上の結果から、本実施形態の測距装置において、照明光は、１２９０ｎｍ以上１３３０ｎｍ未満の中心波長を有していることが好ましい。この波長帯域において太陽光は、有意に減衰するため、外乱要因を抑制し得る。また、この波長帯域では水蒸気による強い減衰が生じない。よって、外乱要因を抑制しつつ照明光の伝播減衰を抑制することができ、精度の高い測距を実現し得る。このため、特に、測距装置がＴＯＦイメージセンサである場合、空間的に広がりのある照明光を用いても、照明光の伝播減衰を抑制できる。また、各画素が小さい撮像素子を用いる場合でも、Ｓ/Ｎ比を大きくし、かつ、検出すべき照明光の強度を高めることができ、撮像素子を用いて精度の高い距離画像を得ることが可能となる。よって好適に、ＴＯＦイメージセンサを実現し得る。
【００５９】
また、照明光は、１４４０ｎｍ以上１５３０ｎｍ以下の中心波長を有していることがより好ましい。この波長領域では、水蒸気による強い減衰が生じないため、外乱要因を抑制しつつ、照明光の伝搬減衰も抑制することができる。よって、特に精度の高い遠距離測距を実現し得る。
【００６０】
さらに、照明光は、１４４０ｎｍ以上１４９０ｎｍ未満の中心波長を有していることがさらに好ましい。この波長領域では、太陽光はより強く減衰する。このため、太陽光による外乱をより抑制し、更に精度の高い離測距を実現し得る。
【００６１】
照明光の波長帯域幅は、本実施形態では特に制限はない。しかし、水蒸気の共鳴吸収による光の減衰は、狭い帯域で生じるため、照明光の波長帯域も狭い方が好ましい。例えば、波長帯域幅は１０ｎｍ以下であり、好ましくは１ｎｍ以下である。
【００６２】
（第２の実施形態）
本実施形態のＴＯＦ測距装置は、雨天でも高い測定精度を有する。図８（ａ）は、波長１３００ｎｍから１５００ｎｍにおける地上での太陽光の強度を示し、（ｂ）は、同じ波長域における水の吸収係数を示している。
【００６３】
図８（ａ）に示すように、地上での太陽光は、波長１３５０ｎｍ以上１４１０ｎｍ以下の範囲において、強く減衰する。一方、水の吸収は、１３８０ｎｍ以上で顕著になり、１４５０ｎｍ程度において最も大きくなる。したがって、光源が出射する照明光の波長を１３５０ｎｍ以上１３８０ｎｍ以下の範囲にすることによって、雨天や、霧が発生している場合でも照明光の減衰を抑制し精度の高い測距が可能な測距装置が実現し得る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本願に開示された測距装置および測距方法は、種々の用途に用いられるライダー、距離画像
イメージセンサなどの測距装置に好適に用いられる。また、車載用の距離画像イメージセンサなど屋外で使用される測距装置に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６５】
１０１            測距装置
１１１            光源
１１２            検出器
１１３            制御装置
１１４            信号処理器
１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ      物体
１５２            照明光
１５３、１５３Ａ、１５３Ｂ      反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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