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特許7417859距離補正情報の算出方法、測距装置、移動体及びステレオカメラ装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-11
(45)【発行日】2024-01-19
(54)【発明の名称】距離補正情報の算出方法、測距装置、移動体及びステレオカメラ装置
(51)【国際特許分類】
G01C 3/00 20060101AFI20240112BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20240112BHJP
G01S 7/497 20060101ALI20240112BHJP
G01S 17/87 20200101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
G01C3/00 120
G01C3/06 110V
G01C3/06 120Q
G01C3/06 130
G01C3/06 140
G01S7/497
G01S17/87
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2020049592
(22)【出願日】2020-03-19
(65)【公開番号】P2021148643
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2023-01-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
(72)【発明者】
【氏名】川崎 俊之
(72)【発明者】
【氏名】村本 峻介
(72)【発明者】
【氏名】小南 康男
(72)【発明者】
【氏名】野口 慎二
【審査官】續山 浩二
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／２０８０１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０２８４６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５０２５８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１９４０７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２５６５０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０５７８９７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７５４３５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１６９５８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６２１９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０４２９５４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１５２５８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２２５１１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｃ ３／００
Ｇ０１Ｃ ３／０６
Ｇ０１Ｓ ７／４９７
Ｇ０１Ｓ １７／８７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象物との間に光透過部材が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、
前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、
前記規定距離は、前記距離補正情報を用いた距離補正を行わないときの前記測距装置による測定誤差が略最大となる距離を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項2】
請求項１に記載の距離補正情報の算出方法において、測定対象物との間に前記光透過部材が配置されない状態で前記測距装置により該測定対象物との距離を測定するときの測定誤差情報又は該測定誤差情報から得られる第２の距離補正情報を取得する取得工程を有し、
前記算出工程では、前記実測誤差情報と前記取得工程で取得した測定誤差情報又は前記第２の距離補正情報とに基づいて、前記距離補正情報を算出することを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項3】
測定対象物との間に光透過部材が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、
予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、
前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程と、
測定対象物との間に前記光透過部材が配置されない状態で前記測距装置により該測定対象物との距離を測定するときの測定誤差情報又は該測定誤差情報から得られる第２の距離補正情報を取得する取得工程とを有し、
前記算出工程では、前記実測誤差情報と前記取得工程で取得した測定誤差情報又は前記第２の距離補正情報とに基づいて、前記距離補正情報を算出することを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離補正情報の算出方法において、前記実測工程では、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定し、
前記算出工程では、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記距離補正情報を算出することを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項5】
請求項４に記載の距離補正情報の算出方法において、前記測距装置は、光量が周期的に変動する照射光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光と該照射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を導出するものであり、
前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
ただし、ｎは自然数である。
【請求項6】
測定対象物との間に光透過部材が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、
予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、
前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、
前記実測工程では、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定し、
前記算出工程では、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記距離補正情報を算出し、
前記測距装置は、光量が周期的に変動する照射光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光と該照射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を導出するものであり、
前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項7】
光量が周期的に変動する照射光を照射したときの測定対象物の反射光を受光し、該照射光と該反射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定した実測距離を得る実測工程と、
前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、
前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
ただし、ｎは自然数である。
【請求項8】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の距離補正情報の算出方法において、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との誤差値の平均値を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項9】
測定対象物との間に光透過部材が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、
予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、
前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、
前記実測工程では、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定し、
前記算出工程では、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記距離補正情報を算出し、
前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との誤差値の平均値を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項10】
請求項４乃至９のいずれか１項に記載の距離補正情報の算出方法において、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との誤差値間における差分の絶対値の平均値を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項11】
測定対象物との間に光透過部材が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、
予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、
前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、
前記実測工程では、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定し、
前記算出工程では、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記距離補正情報を算出し、
前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との誤差値間における差分の絶対値の平均値を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項12】
請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の距離補正情報の算出方法において、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との誤差値を線形近似した直線近似誤差情報を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項13】
請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の距離補正情報の算出方法において、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との誤差値を曲線近似した曲線近似誤差情報を含むことを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の距離補正情報の算出方法において、前記曲線近似誤差情報は、前記照射光及び前記反射光が光透過部材を透過する時の光の速度変化に応じて位相が修正されたものであることを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項15】
測定対象物との間に光透過部材が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、
予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、
前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、
前記実測工程では、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定し、
前記算出工程では、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記距離補正情報を算出し、
前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との誤差値を曲線近似した曲線近似誤差情報を含み、
前記曲線近似誤差情報は、前記照射光及び前記反射光が光透過部材を透過する時の光の速度変化に応じて位相が修正されたものであることを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項16】
請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の距離補正情報の算出方法において、
前記曲線近似誤差情報は、前記誤差値を正弦曲線で近似したものであることを特徴とする距離補正情報の算出方法。
【請求項17】
光量が周期的に変動する照射光を照射したときの測定対象物の反射光を受光し、該照射光と該反射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を測定する測距装置であって、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定した実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて得られる距離補正情報を用いて、測定距離を補正する補正手段を有し、
前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする測距装置。
ただし、ｎは自然数である。
【請求項18】
請求項１７に記載の測距装置を備えることを特徴とする移動体。
【請求項19】
請求項１８に記載の移動体において、当該移動体は、荷役車両であり、
前記測距装置は、前記荷役車両の外部に配置されることを特徴とする移動体。
【請求項20】
画像測距部の校正を実施するための光測距部を有し、画像測距部と光測距部のカバーガラスを共通としたステレオカメラ装置であって、
前記光測距部として、請求項１７に記載の測距装置を用いることを特徴とするステレオカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、距離補正情報の算出方法、測距装置、移動体及びステレオカメラ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで測定対象物との距離を測定する測距装置が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、ステレオカメラの校正（キャリブレーション）を実施するために、測定対象物に近赤外光（照射光）を照射してから、測定対象物で反射光を受光するまでの時間（Time of Flight：ＴＯＦ法）に基づいて測定対象物との距離を測定する測距装置（ＴｏＦセンサ）を備えたステレオカメラ装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のＴｏＦセンサ等の測距装置は、当該測距装置と測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下で使用される場合の測定距離の誤差が大きいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、本発明は、測定対象物との間に光透過部材が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、前記規定距離は、前記距離補正情報を用いた距離補正を行わないときの前記測距装置による測定誤差が略最大となる距離を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下での使用が想定されていない測距装置を用いて当該状況下での測距を行う場合に、誤差の少ない測定距離を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態におけるステレオカメラ装置の外観を示す斜視図。
【図2】同ステレオカメラ装置の概略構成を示す説明図。
【図3】一般的なステレオカメラの測距原理と校正方法とを示す模式図。
【図4】一般的なステレオカメラの測距原理と校正方法とを示す模式図。
【図5】実施形態におけるステレオカメラ装置のカメラの測距原点と光測距部の測距原点との位置関係を示すＺＸ平面図。
【図6】同ステレオカメラ装置のカメラの測距原点と光測距部の測距原点との位置関係を示すＺＹ平面図。
【図7】同ステレオカメラ装置の機能ブロック図。
【図8】同ステレオカメラ装置の校正方法を示すフローチャート。
【図9】１０個の光測距部を用い、測定対象物との間に光透過部材が配置されていない状況下で、距離１ｍ～１０ｍまでの１ｍごとの距離に配置した測定対象物までの距離を光測距部により測定したときの平均誤差を示すグラフ。
【図10】１０個の光測距部を用い、測定対象物との間に光透過部材（厚さ１ｍｍのガラス）が配置した状況下で、距離１ｍ～１０ｍまでの１ｍごとの距離に配置した測定対象物までの距離を光測距部により測定したときの平均誤差を示すグラフ。
【図11】校正例１における光測距部の校正方法を示すフローチャート。
【図14】校正例２における光測距部の校正方法を示すフローチャート。
【図15】１０個の光測距部により得られる測定距離を、校正例２における誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差を示すグラフ。
【図16】１０個の光測距部により得られる測定距離を、校正例３における誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差を示すグラフ。
【図17】実施形態における建設車両としてのブルドーザを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明に係る測距装置における距離補正情報の算出方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0009】
まず、本実施形態の測距装置を搭載したステレオカメラ装置１００の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態におけるステレオカメラ装置１００の外観を示す斜視図である。
図２は、本実施形態におけるステレオカメラ装置１００の概略構成を示す説明図である。
本実施形態のステレオカメラ装置１００は、主に、カメラ１０Ａ，１０Ｂと、測距装置としての光測距部２０と、保持部材３０と、装置筐体４０と、制御部５０とを備えている。ステレオカメラ装置１００は、カメラ１０Ａ，１０Ｂにより撮像した測定対象物の画像データ（撮像画像）に基づいて制御部５０が画像処理や距離測定処理などを行い、測定対象物との距離を取得（測距）する画像測距部を有する。なお、ステレオカメラ装置１００は、３つ以上のカメラを用いて距離測定処理を行うものであってもよい。一方、光測距部２０は、画像測距部の校正（キャリブレーション）を実施するために、測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで測定対象物との距離を測定する。
図１は、本実施形態におけるステレオカメラ装置１００の外観を示す斜視図である。
図２は、本実施形態におけるステレオカメラ装置１００の概略構成を示す説明図である。
本実施形態のステレオカメラ装置１００は、主に、カメラ１０Ａ，１０Ｂと、測距装置としての光測距部２０と、保持部材３０と、装置筐体４０と、制御部５０とを備えている。ステレオカメラ装置１００は、カメラ１０Ａ，１０Ｂにより撮像した測定対象物の画像データ（撮像画像）に基づいて制御部５０が画像処理や距離測定処理などを行い、測定対象物との距離を取得（測距）する画像測距部を有する。なお、ステレオカメラ装置１００は、３つ以上のカメラを用いて距離測定処理を行うものであってもよい。一方、光測距部２０は、画像測距部の校正（キャリブレーション）を実施するために、測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで測定対象物との距離を測定する。
【0010】
本実施形態のステレオカメラ装置１００は、図２に示すように、衝突物などに対する堅牢性、塵や埃などに対する防塵性、雨などに対する防水性等を確保するために、保護部材としての外装ケース１０１の内部に構成要素が配置されている。この外装ケース１０１には、カメラ１０Ａ，１０Ｂで撮像するためのカメラ用開口部１０１ａと、光測距部２０で測距するための光測距用開口部１０１ｂとが設けられている。そして、外装ケース１０１には、２つのカメラ用開口部１０１ａ及び光測距用開口部１０１ｂを塞ぐように、光透過部材としてのカバーガラス１０２が設けられている。
【0011】
カバーガラス１０２は、２つのカメラ用開口部１０１ａ及び光測距用開口部１０１ｂを塞ぐ寸法をもった１枚の板ガラスで構成されているが、２枚以上の板ガラスによって構成されていてもよい。ただし、カバーガラス１０２が１枚の板ガラスで構成されていることで、外装ケースの強度向上に寄与するともに、２つのカメラ用開口部１０１ａ及び光測距用開口部１０１ｂをそれぞれ塞ぐガラス部分間の位置合わせ精度の向上に寄与する。
【0012】
本実施形態のステレオカメラ装置１００は、測定対象物との距離が変化する物体に設置される。ここで、ステレオカメラ装置１００が設置される物体とは、車両、船舶、鉄道等の移動体、あるいはＦＡ（Factory Automation）用途の場合には建物などの固定物である。また、測定対象物とは、他の移動体や人物や動物、あるいはステレオカメラ装置１００が移動体に設置される場合には移動体の進行方向にある固定物などが挙げられる。特に、本実施形態のステレオカメラ装置１００は、構成部品が外装ケース１０１及びカバーガラス１０２によって保護され、堅牢性、防塵性、防水性等が確保されているので、移動体などの外部に設置される用途に特に好適である。特に、外装ケース１０１やカバーガラス１０２の仕様に合わせて、ブルドーザーなどの建設機械や荷役車両などのように、建設現場や工場内などの塵や埃などの多い状況下での使用にも耐えうるものである。
【0013】
カメラ１０Ａ，１０Ｂは、撮像素子１１Ａ，１１Ｂと、撮像素子基板１２Ａ，１２Ｂと、カメラレンズ１３Ａ，１３Ｂと、カメラ筐体１４Ａ，１４Ｂと、をそれぞれ備える。
【0014】
撮像素子１１Ａ，１１Ｂは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサまたはＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサなどの、光電変換素子によるイメージセンサである。撮像素子１１Ａ，１１Ｂは、カメラレンズ１３Ａ，１３Ｂを透過した測定対象物からの被写体光を受光して撮像する。ここで、撮像素子１１Ａ，１１Ｂは、図２に示すように、光測距部２０の両側に配置される。
【0015】
撮像素子基板１２Ａ，１２Ｂは、撮像素子１１Ａ，１１Ｂを搭載する基板であり、撮像素子１１Ａ，１１Ｂの動作を制御する撮像素子制御回路によって構成されている。
【0016】
カメラレンズ１３Ａ，１３Ｂは、撮像レンズとして機能し、測定対象物からの被写体光を通過させ、被写体光の入射方向や入射角などの状態を制御して、撮像素子１１Ａ，１１Ｂに測定対象物の像を結像させる。
【0017】
カメラ筐体１４Ａ，１４Ｂは、装置筐体４０の一部を構成し、撮像素子基板１２Ａ，１２Ｂとカメラレンズ１３Ａ，１３Ｂとを含むカメラ１０Ａ，１０Ｂの構成要素を収容する。
【0018】
制御部５０は、装置筐体４０に搭載される基板によって構成される。制御部５０は、画像処理部５１と、視差演算部５２と、校正演算部５３と、距離演算部５４とを有する。
【0019】
画像処理部５１は、撮像素子１１Ａ，１１Ｂからの信号に応じて画像を生成する。画像処理部５１は、予め求められるステレオカメラのパラメータをもとに、カメラ１０Ａ，１０Ｂそれぞれの撮像画像の歪みなどを補正する画像処理も行う。
【0020】
視差演算部５２は、画像処理部５１で生成されたカメラ１０Ａ，１０Ｂの撮像画像をもとに、測定対象物の視差ｄ０を算出する。ここで、視差計算には、例えば周知のパターンマッチング手法を利用する。視差計算では、画像測距部と測定対象物との距離が互いに異なる２以上の位置についての視差が算出される。
【0021】
校正演算部５３は、ステレオカメラ装置１００から異なる２以上の位置にある校正用ターゲットとの距離Ｚの情報を光測距部２０から取得する。校正演算部５３は、測定で得られた２組以上の視差ｄ０および距離Ｚの関係から、後述する式（６）によりＢｆ値およびΔｄを決定する。校正は、算出されたＢｆ値とΔｄをメモリ等に保持することで完了する。
【0022】
距離演算部５４は、視差演算部５２からの視差ｄ０と校正により求められたＢｆ値およびΔｄを入力して、後述の式（６）により被写体との距離Ｚを算出する。
【0023】
光測距部２０は、測定対象物に照射光（電磁波）を照射してから、測定対象物からの反射光を受光するまでの時間（Time of Flight：ＴＯＦ法）に基づいて測定対象物との距離を測定するＴｏＦセンサで構成される。光測距部２０は、光源２１と、光源基板２２と、投光レンズ２３と、受光素子２４と、受光素子基板２５と、受光レンズ２６と、光測距部筐体２７と、光測距制御部６０とを備える。
【0024】
光源２１は、測定対象物に向けて照射される照射光を出射する。ここで、光源２１は、例えばレーザダイオードにより構成される。本実施形態の光源２１は、波長領域が８００ｎｍ～９５０ｎｍの近赤外光を照射光として用いる。
【0025】
光源基板２２は、光源２１を搭載し、光源２１を駆動する基板である。光源基板２２は、車両から供給される電圧を規定の電圧まで昇圧する駆動回路を有し、光源２１を発光させる発振信号を生成する。光源２１からは、発振信号に応じて、パルス幅が数ナノ秒から数百ナノ秒程度の短パルス光が周期的に放出される。また、光源基板２２は、光測距制御部６０から発光制御信号を受けて光源２１に所定の変調電流を印加する。
【0026】
投光レンズ２３は、光源２１から照射された光を透過させ、照射光の照射方向や照射角などの状態を制御する。投光レンズ２３は、光源２１から出射される光を平行光（ほぼ平行光も含む）にコリメートする。このため、光測距部２０は、検出対象の微小領域に対しても距離測定を行うことができる。
【0027】
受光素子２４は、光源２１から照射された光のうち、測定対象物で反射された光（以下「反射光」という。）を、受光レンズ２６を介して受光して電気的信号に変換し、電気的信号を光測距制御部６０に送信する。ここで、反射光は、光源２１から照射された照射光である近赤外光が測定対象物で反射されたもの（反射波）である。また、受光素子２４は、シリコンＰＩＮ（P-Intrinsic-N）フォトダイオードや、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）などの各種フォトダイオードを用いることができる。
【0028】
受光素子基板２５は、受光素子２４を搭載する基板である。受光素子基板２５は、受光した信号を増幅させる受光信号増幅回路を有する。受光信号増幅回路は、受光素子２４から出力される電気信号を増幅し、受光信号として光測距制御部６０に送出する。
【0029】
受光レンズ２６は、反射光を通過させ、反射光の入射方向や入射角などの状態を制御する。
【0030】
光測距部筐体２７は、光源２１と受光素子２４とを含む光測距部２０の構成要素を収容する。
【0031】
光測距制御部６０は、装置筐体４０に搭載される基板によって構成される。光測距制御部６０は、発光制御部６１と、時間計測部６２と、補正情報算出部６３と、記憶部６４と、距離補正部６５とを有する。
【0032】
発光制御部６１は、光源２１の発光制御を行う。時間計測部６２は、駆動回路で信号を生成した時から開始された時間の計測を、反射光を変換した信号を生成した時に停止させて、照射された信号が受光されるまでの時間を計測する。
【0033】
また、補正情報算出部６３は、光測距部２０による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する。記憶部６４は、距離補正情報の算出に必要な各種情報や、補正情報算出部６３が算出した距離補正情報などを記憶する。距離補正部６５は、記憶部６４に記憶されている距離補正情報を用いて、時間計測部６２が計測した時間から計算される測定距離を補正し、補正後の測定距離を出力する。
【0034】
光測距部２０は、光測距部筐体２７とは別の装置筐体４０に光測距制御部６０を搭載することにより、光測距部筐体２７のサイズを小さくすることができる。このため、光測距部２０は、光測距部筐体２７を画像測距部の複数のカメラ１０Ａ，１０Ｂの間に設けることができる。なお、光測距制御部６０は、制御部５０と共通の基板によって構成してもよい。この場合、光測距制御部６０の基板を制御部５０の基板と共通化することで、より低コストのステレオカメラ装置１００を実現することができる。
【0035】
光測距部２０では、光源２１の照射時刻と反射光の受光時刻との時間差から測定対象物との距離を計算することができる。
詳しく説明すると、発光制御部６１により変調されて光源２１から照射された光は、投光レンズ２３を介して微小な広がり角を有する光ビームとなる。光測距部２０から照射された光ビームは、保持部材３０の取付面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に出射される。光測距部２０から出射された光ビームは、測定対象物に照射される。測定対象物に照射された光ビームは、測定対象物の反射点において一様な方向に散乱して反射される散乱光となる。散乱光のうち、測定対象物に照射された光ビームと同様の光路を経て反射する光成分のみが、光源２１とほぼ同軸に配置された受光レンズ２６を介して受光素子２４に反射光として入光することになる。受光素子２４に入光された反射光は、受光素子２４によって受光信号として検出される。
詳しく説明すると、発光制御部６１により変調されて光源２１から照射された光は、投光レンズ２３を介して微小な広がり角を有する光ビームとなる。光測距部２０から照射された光ビームは、保持部材３０の取付面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に出射される。光測距部２０から出射された光ビームは、測定対象物に照射される。測定対象物に照射された光ビームは、測定対象物の反射点において一様な方向に散乱して反射される散乱光となる。散乱光のうち、測定対象物に照射された光ビームと同様の光路を経て反射する光成分のみが、光源２１とほぼ同軸に配置された受光レンズ２６を介して受光素子２４に反射光として入光することになる。受光素子２４に入光された反射光は、受光素子２４によって受光信号として検出される。
【0036】
保持部材３０は、カメラ１０Ａ，１０Ｂの少なくとも撮像素子１１Ａ，１１Ｂと、光測距部２０の少なくとも光源２１または受光素子２４とを保持する共通の部材である。カメラ１０Ａ，１０Ｂと光測距部２０とを共通の保持部材３０で保持することにより、光源２１からの光照射方向において、カメラ１０Ａ，１０Ｂと光測距部２０との測距原点の距離を高い精度で位置決めすることができる。ここで、測距原点の位置とは、カメラ１０Ａ，１０Ｂと光測距部２０との距離取得の原点（基準点）となる位置である。カメラ１０Ａ，１０Ｂの測距原点は、例えば、撮像素子１１Ａ，１１Ｂの撮像面である。また、光測距部２０の測距原点は、例えば、受光素子２４の受光面である。
【0037】
保持部材３０に取り付けられる光測距部筐体２７には、光源２１を搭載する光源基板２２と、受光素子２４を搭載する受光素子基板２５とが備えられる。保持部材３０に対する光測距部２０の取り付け位置は、カメラ１０Ａとカメラ１０Ｂとの間に配置することにより、ステレオカメラ装置１００の装置構成を小型化することができる。なお、保持部材３０に対する光測距部２０の取り付け位置は、上述のカメラ１０Ａとカメラ１０Ｂとの間に限定されない。また、保持部材３０は、カメラ筐体１４Ａ，１４Ｂと光測距部筐体２７とを介して、撮像素子１１Ａ，１１Ｂと受光素子２４とを保持するように構成することができる。
【0038】
次に、一般的なステレオカメラによる測距原理と校正方法について説明する。
図３及び図４は、一般的なステレオカメラの測距原理と校正方法とを示す模式図である。
図３及び図４では、カメラ１０Ａ，１０Ｂにより校正用対象物（校正用ターゲット）Ｔを撮像した際の校正用ターゲットＴ上の特徴点ｋとカメラ１０Ａ，１０Ｂ上の撮像素子１１Ａ，１１Ｂの特徴点ｊとの関係を示している。なお、図３及び図４において、校正用ターゲットＴの面に沿って水平方向をＸ軸方向とし、校正用ターゲットＴの面に沿って垂直方向をＹ軸方向とする。
図３及び図４は、一般的なステレオカメラの測距原理と校正方法とを示す模式図である。
図３及び図４では、カメラ１０Ａ，１０Ｂにより校正用対象物（校正用ターゲット）Ｔを撮像した際の校正用ターゲットＴ上の特徴点ｋとカメラ１０Ａ，１０Ｂ上の撮像素子１１Ａ，１１Ｂの特徴点ｊとの関係を示している。なお、図３及び図４において、校正用ターゲットＴの面に沿って水平方向をＸ軸方向とし、校正用ターゲットＴの面に沿って垂直方向をＹ軸方向とする。
【0039】
ここで、ステレオカメラ装置１００におけるカメラ１０Ａ，１０Ｂ間距離（基線長）をＢ０、カメラ１０Ａ，１０Ｂの焦点距離をｆ０、カメラ１０Ａ，１０Ｂの光学中心１５Ａ，１５Ｂ（ステレオカメラ装置１００の設置位置）と校正用ターゲットＴとの距離をＺとする。この場合、校正用ターゲットＴ上の特徴点ｋが（ａ，ｂ，０）の位置にあるとき、一方のカメラ１０Ａにおける特徴点の理想位置（ｉ０，ｊ０）は、図３及び図４から、以下の式（１）と式（２）によって定まる。
【0040】
【数1】
【0041】
【数2】
【0042】
また、他方のカメラ１０Ｂにおける特徴点の理想位置（ｉ０’，ｊ０’）は、以下の式（３）と式（４）によって定まる。
【0043】
【数3】
【0044】
【数4】
【0045】
そして、式（１）と式（３）より、距離Ｚは、以下の式（５）より求めることができる。
【0046】
【数5】
【0047】
以上説明したように、カメラ１０Ａ，１０Ｂの視差ｄ０から、前記式（５）によりステレオカメラ装置１００の設置位置から校正用ターゲットＴとの距離Ｚを算出することができる。ただし、カメラ１０Ａ，１０Ｂにおいては、焦点距離や基線長の設計値と実測値との間で誤差が生じる。また、カメラ１０Ａ，１０Ｂの撮像素子の理想位置からのずれなどの要因により、測定される視差には誤差が含まれる。そのため、これらの誤差を考慮してステレオカメラ装置１００により高精度な測距を実現したい場合、距離Ｚは、以下の式（６）より求めることが望ましい。なお、以下の式（６）において、実際の基線長をＢ、実際の焦点距離をｆ、測定された視差をｄ０、視差のオフセットをΔｄとする。
【0048】
【数6】
【0049】
前記式（６）を用いて距離Ｚを求める場合、Ｂｆ値（Ｂとｆの積）とΔｄとを事前に得る必要があり、そのためのステレオカメラ装置１００の校正を行う必要がある。
【0050】
図５は、ステレオカメラ装置１００のカメラ１０Ａ，１０Ｂの測距原点と光測距部２０の測距原点との位置関係を示すＺＸ平面図である。
図６は、ステレオカメラ装置１００のカメラ１０Ａ，１０Ｂの測距原点と光測距部２０の測距原点との位置関係を示すＺＹ平面図である。
図５に示すように、ステレオカメラ装置１００の校正を行うには、カメラ１０Ａ，１０Ｂの前方に校正用ターゲットＴを配置し、視差ｄ０を測定する。校正用ターゲットＴについて、Ｚ軸方向（測定方向）において設置位置を異ならせた２組以上の視差ｄ０と距離Ｚとを得ることにより、前記式（６）から、Ｂｆ値とΔｄを求めることができる。
図６は、ステレオカメラ装置１００のカメラ１０Ａ，１０Ｂの測距原点と光測距部２０の測距原点との位置関係を示すＺＹ平面図である。
図５に示すように、ステレオカメラ装置１００の校正を行うには、カメラ１０Ａ，１０Ｂの前方に校正用ターゲットＴを配置し、視差ｄ０を測定する。校正用ターゲットＴについて、Ｚ軸方向（測定方向）において設置位置を異ならせた２組以上の視差ｄ０と距離Ｚとを得ることにより、前記式（６）から、Ｂｆ値とΔｄを求めることができる。
【0051】
このように校正用ターゲットＴとの距離を測定して校正を行う方法では、ステレオカメラ装置１００から校正用ターゲットＴまでの距離Ｚを正確に把握しておくことが、ステレオカメラ装置１００の校正精度の向上に不可欠である。そのため、本実施形態におけるステレオカメラ装置１００には、カメラ１０Ａ，１０Ｂと共通の保持部材３０によって光測距部２０を保持し、この光測距部２０によりステレオカメラ装置１００から校正用ターゲットＴとの距離Ｚを測定することで、当該距離Ｚを正確に把握する。
【0052】
詳しく説明すると、先に説明したように、ステレオカメラ装置１００は、画像測距部のカメラ１０Ａ，１０Ｂと光測距部２０とが共通の保持部材３０に取り付けられる。つまり、ステレオカメラ装置１００は、保持部材３０により、カメラ１０Ａ，１０Ｂと光測距部２０とのＺ軸方向（測定方向）の相対的な位置が予め調整された上で固定されている。ここで、制御部５０の測距原点１５Ａ，１５Ｂと光測距部２０の測距原点２８との差ΔＺは既知である。したがって、図５及び図６に示すように、ステレオカメラ装置１００は、光測距部２０による測定距離Ｌ１と既知の値ΔＺとから、画像測距部と校正用ターゲットＴとの間の距離Ｚ（＝Ｌ１－ΔＺ）を算出することができる。
【0053】
ここで、ステレオカメラ装置１００では、基線長Ｂおよび視差オフセットΔｄ以外は校正済みであるため、カメラ１０Ａ，１０Ｂの撮像領域内における校正用ターゲットＴ上の撮像位置を問わず、視差ｄ０は一定となる。つまり、ステレオカメラ装置１００の校正を行う場合に、校正用ターゲットＴは、カメラ１０Ａとカメラ１０Ｂとが同時に撮像することのできる特徴点Ｔ１を１点以上有していればよい。なお、画像測距部と校正用ターゲットＴとの間の距離Ｚを正確に測定することを考慮すると、光測距部２０のレーザ光照射位置と校正用ターゲットＴとは、一致することが望ましい。
【0054】
図７は、ステレオカメラ装置１００の機能ブロック図である。
図８は、ステレオカメラ装置１００の校正方法を示すフローチャートである。
本実施形態においては、ステレオカメラ装置１００の校正を、ステレオカメラ装置１００の工場出荷前における製品検査時に行う例で説明するが、ステレオカメラ装置１００を移動体などに設置した後の使用時に行うようにしてもよい。
図８は、ステレオカメラ装置１００の校正方法を示すフローチャートである。
本実施形態においては、ステレオカメラ装置１００の校正を、ステレオカメラ装置１００の工場出荷前における製品検査時に行う例で説明するが、ステレオカメラ装置１００を移動体などに設置した後の使用時に行うようにしてもよい。
【0055】
まず、ステレオカメラ装置１００の校正を行うにあたり、ステレオカメラ装置１００の測定方向前方に校正用ターゲットＴを設置する（Ｓ１）。次に、光測距部２０から照射される光ビームが校正用ターゲットＴの特徴点Ｔ１を照射するように、ステレオカメラ装置１００を所定の位置に設置する（Ｓ２）。
【0056】
光測距部２０では、光源２１から校正用ターゲットＴに光ビームを照射した後、受光素子２４が校正用ターゲットＴからの反射光を受光する。光測距部２０では、時間計測部６２が、光ビームを照射してから反射光を受光するまでの時間を計測し、その計測結果に基づいて光測距部２０の測距原点２８と校正用ターゲットＴとの間の距離Ｌ１を測定する（Ｓ３）。距離演算部５４は、光測距部２０による測定距離Ｌ１と既知の値ΔＺとから、画像測距部と校正用ターゲットＴとの間の距離Ｚを算出する（Ｓ４）。
【0057】
一方、画像測距部では、カメラ１０Ａ，１０Ｂを用いて校正用ターゲットＴの特徴点Ｔ１を撮像する（Ｓ５）。撮像された特徴点Ｔ１の画像は、画像処理部５１で画像処理されて補正後の画像データ（補正画像）が生成される。視差演算部５２は、生成された補正画像から校正用ターゲットＴの視差ｄ０を算出する（Ｓ６）。ステレオカメラ装置１００では、処理ステップＳ３～Ｓ６の処理により、制御部５０の校正に必要なＺとｄ０との関係を得ることができる。
【0058】
ステレオカメラ装置１００では、校正演算部５３により視差ｄ０と距離Ｚとの関係に基づいてＢｆ値とΔｄを決定するために、視差ｄ０と距離Ｚとの値を２組以上得る必要がある。そのため、処理ステップＳ３～Ｓ６の処理を２回以上繰り返したか否かを確認する（Ｓ７）。
【0059】
処理ステップＳ３～Ｓ６の処理を２回以上繰り返していない場合（Ｓ７のＮｏ）には、ステレオカメラ装置１００と校正用ターゲットＴとの間の距離Ｚが異なる２点以上について、処理ステップＳ３～Ｓ６の処理を繰り返す。一方、処理ステップＳ３～Ｓ６の処理を２回以上繰り返している場合（Ｓ７のＹｅｓ）、校正演算部５３は、２組以上の視差ｄ０と距離Ｚとの関係に基づいてＢｆ値とΔｄを算出して（Ｓ８）、校正を終了する。
【0060】
なお、本実施形態では、光測距部２０により測距した測定距離Ｌ１に基づいて校正演算部５３が算出したＢｆ値とΔｄを距離演算部５４に入力することで、ステレオカメラ装置１００の校正を行うが、校正方法はこれに限られるものではない。例えば、光測距部２０により測距した測定距離Ｌ１を画像処理部５１に入力し、画像処理部５１が生成する補正画像を測定距離Ｌ１に基づいて修正することで、ステレオカメラ装置１００の校正を行うこともできる。また、光測距部２０により測距した測定距離Ｌ１を視差演算部５２に入力し、視差演算部５２により算出される視差値を測定距離Ｌ１に基づいて修正することで、ステレオカメラ装置１００の校正を行うこともできる。
【0061】
次に、本発明の特徴部分である光測距部２０についての校正について説明する。
本実施形態のステレオカメラ装置１００の校正方法においては、上述したとおり、ステレオカメラ装置１００から校正用ターゲットＴまでの距離Ｚを正確に把握しておくことが、ステレオカメラ装置１００の校正精度の向上に不可欠である。ところが、本実施形態のステレオカメラ装置１００の構成要素である画像測距部及び光測距部２０は、図１及び図２に示すように、外装ケース１０１の内部に収容され、照射光及び反射光の光路上の外装ケース部分にはカバーガラス１０２が配置されている。
本実施形態のステレオカメラ装置１００の校正方法においては、上述したとおり、ステレオカメラ装置１００から校正用ターゲットＴまでの距離Ｚを正確に把握しておくことが、ステレオカメラ装置１００の校正精度の向上に不可欠である。ところが、本実施形態のステレオカメラ装置１００の構成要素である画像測距部及び光測距部２０は、図１及び図２に示すように、外装ケース１０１の内部に収容され、照射光及び反射光の光路上の外装ケース部分にはカバーガラス１０２が配置されている。
【0062】
本実施形態の光測距部２０は、測定対象物との間にカバーガラス１０２のような光透過部材が配置される状況下での使用が想定されていない。そのため、このようなカバーガラス１０２が配置される状況下で光測距部２０が使用された場合、照射光や反射光がカバーガラス１０２を透過する際の光の速度変動などに起因して、光測距部２０による測定距離Ｌ１に誤差が生じる。特に、本実施形態のカバーガラス１０２は、例えば１ｍｍ以上の厚みをもつ強化ガラスであることから、透過時の光速度変動が大きく、光測距部２０による測定距離Ｌ１の誤差が大きい。
【0063】
図９は、１０個の光測距部２０を用い、測定対象物との間に光透過部材が配置されていない状況下で、距離１ｍ～１０ｍまでの１ｍごとの距離に配置した測定対象物までの距離を光測距部２０により測定したときの平均誤差（％）を示すグラフである。
図１０は、１０個の光測距部２０を用い、測定対象物との間に光透過部材（厚さ１ｍｍのガラス）が配置した状況下で、距離１ｍ～１０ｍまでの１ｍごとの距離に配置した測定対象物までの距離を光測距部２０により測定したときの平均誤差（％）を示すグラフである。
図９及び図１０からわかるとおり、測定対象物との間に光透過部材（厚さ１ｍｍのガラス）が配置した状況下では、測定誤差が大きくなっている。また、測定誤差が最大となる距離がシフトしている。
図１０は、１０個の光測距部２０を用い、測定対象物との間に光透過部材（厚さ１ｍｍのガラス）が配置した状況下で、距離１ｍ～１０ｍまでの１ｍごとの距離に配置した測定対象物までの距離を光測距部２０により測定したときの平均誤差（％）を示すグラフである。
図９及び図１０からわかるとおり、測定対象物との間に光透過部材（厚さ１ｍｍのガラス）が配置した状況下では、測定誤差が大きくなっている。また、測定誤差が最大となる距離がシフトしている。
【0064】
そこで、本実施形態においては、ステレオカメラ装置１００の校正を行う前段階で、まず、測定対象物との間にカバーガラス１０２が配置される状況下で光測距部２０の校正を行い、この状況下における光測距部２０の測距精度を高める。具体的には、この状況下で生じる誤差を補正するための距離補正情報を補正情報算出部６３によって算出し、算出した距離補正情報を記憶部６４に記憶する。そして、ステレオカメラ装置１００の校正を行う際には、距離補正部６５において、時間計測部６２が計測した時間から計算される測定距離を記憶部６４内の距離補正情報によって補正し、補正後の測定距離（校正後の測定距離）を校正演算部５３へ出力する。
【0065】
〔校正例１〕
以下、距離補正情報を算出して光測距部２０の校正を行う一例（以下「校正例１」という。）について説明する。
本校正例１は、予め決められた１つの規定距離に配置される校正用ターゲットＴ（校正用対象物）との間にカバーガラス１０２（光透過部材）が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定して実測距離を得て、この実測距離と当該規定距離との誤差を示す実測誤差情報に基づいて、光測距部２０の距離補正情報を算出する。
以下、距離補正情報を算出して光測距部２０の校正を行う一例（以下「校正例１」という。）について説明する。
本校正例１は、予め決められた１つの規定距離に配置される校正用ターゲットＴ（校正用対象物）との間にカバーガラス１０２（光透過部材）が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定して実測距離を得て、この実測距離と当該規定距離との誤差を示す実測誤差情報に基づいて、光測距部２０の距離補正情報を算出する。
【0066】
図１１は、本校正例１における光測距部２０の校正方法を示すフローチャートである。
本校正例１では、まず、ステレオカメラ装置１００の測定方向前方の予め決められた規定距離に、校正用ターゲットＴを設置する（Ｓ１１）。次に、光測距部２０から照射される光ビームが校正用ターゲットＴを照射するように、ステレオカメラ装置１００を所定の位置に設置する（Ｓ１２）。これにより、校正用ターゲットＴとの間にカバーガラス１０２が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定することができる。
本校正例１では、まず、ステレオカメラ装置１００の測定方向前方の予め決められた規定距離に、校正用ターゲットＴを設置する（Ｓ１１）。次に、光測距部２０から照射される光ビームが校正用ターゲットＴを照射するように、ステレオカメラ装置１００を所定の位置に設置する（Ｓ１２）。これにより、校正用ターゲットＴとの間にカバーガラス１０２が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定することができる。
【0067】
ここで、規定距離の選定方法について説明する。
光測距部２０では、上述したとおり、光源２１から所定パルス幅のパルス光（繰り返しパルス光）を周期的に照射し、校正用ターゲットＴで反射して戻ってきた反射光を受光素子２４で受光する。ここで、本実施形態の光測距部２０では、照射光として繰り返しパルス光を用いているため、パルス光の周期に応じて、図９及び図１０に示したように、距離に対応する測定誤差が周期的に変動する。
光測距部２０では、上述したとおり、光源２１から所定パルス幅のパルス光（繰り返しパルス光）を周期的に照射し、校正用ターゲットＴで反射して戻ってきた反射光を受光素子２４で受光する。ここで、本実施形態の光測距部２０では、照射光として繰り返しパルス光を用いているため、パルス光の周期に応じて、図９及び図１０に示したように、距離に対応する測定誤差が周期的に変動する。
【0068】
具体的には、例えばパルス光の周期が２０ナノ秒である場合、光速を３×１０８ｍ／ｓとしたとき、２０ナノ秒×３×１０８ｍ／ｓ＝６ｍの周期で、距離に対応する測定誤差が変動する。そして、この測定誤差の変動は、図１０に示すように、１／２周期に対応する３ｍの距離で最大となり、１周期に対応する６ｍの距離で最小となり、３／２周期に対応する９ｍの距離で再び最大となる。
【0069】
本校正例１においては、最小誤差時における誤差が解消されるような距離補正情報を算出するものである。そこで、本校正例１では、規定距離を６ｍに設定し、処理ステップＳ１１において校正用ターゲットＴを６ｍの距離に設置して、この距離における光測距部２０による距離を測定して実測距離Ｌ６を取得する（Ｓ１３）。
【0070】
なお、校正の方針によっては、例えば、最大誤差時における誤差が解消されるような距離補正情報を算出する場合もあり得る。この場合には、誤差が最大となり得る１／２周期に対応する３ｍの距離や３／２周期に対応する９ｍの距離を規定距離に設定し、この規定距離における光測距部２０による距離を測定して実測距離を取得してもよい。
【0071】
本校正例１では、このようにして６ｍの規定距離における実測距離Ｌ６を取得したら、現在の誤差補正情報を記憶部６４から読み出す（Ｓ１４）。そして、実測距離Ｌ６を用いて現在の誤差補正情報を修正して、新たな誤差補正情報を算出する（Ｓ１５）。
【0072】
ここで、現在の誤差補正情報は、例えば、測定対象物との間に光透過部材（カバーガラス１０２）が配置されていない状況下で生じる測定誤差を補正するための初期誤差補正情報である。この初期誤差補正情報は、例えば、図９のグラフに示される１０個の光測距部２０における距離に応じた測定誤差の情報について、１０個の光測距部２０の間の平均値をとり、その平均値をキャンセルする情報を用いることができる。このような初期誤差補正情報は、予め記憶部６４に記憶されており、距離補正部６５は、通常、時間計測部６２が計測した時間から計算される測定距離を補正する際に、この初期誤差補正情報を用いて補正した測定距離を校正演算部５３へ出力する。
【0073】
図１２は、図１０に示すグラフと同じ条件で１０個の光測距部２０により得られる測定距離を初期誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差を示すグラフである。
図１０と図１２とを比較すると、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１２）は、補正を行わない場合の誤差（図１０）よりも小さくなっていることがわかる。ただし、測定対象物との間に光透過部材（カバーガラス１０２）が配置されている状況下であるため、いまだおおきな誤差が残っている。
図１０と図１２とを比較すると、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１２）は、補正を行わない場合の誤差（図１０）よりも小さくなっていることがわかる。ただし、測定対象物との間に光透過部材（カバーガラス１０２）が配置されている状況下であるため、いまだおおきな誤差が残っている。
【0074】
そこで、本校正例１においては、この初期誤差補正情報を、測定対象物との間にカバーガラス１０２が配置されている状況下で測定した実測距離Ｌ６で修正し、修正後の初期誤差補正情報を新たな誤差補正情報として算出する。具体的には、光測距部２０により６ｍの距離における実測距離Ｌ６と規定距離（６ｍ）との差分を求め、その差分だけ初期誤差補正情報の全体をシフトさせた誤差補正情報を算出する。
【0075】
図１３は、図１２に示すグラフと同じ条件で１０個の光測距部２０により得られる測定距離を、本校正例１における誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差を示すグラフである。
図１２と図１３とを比較すると、本校正例１で算出した誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１３）は、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の誤差（図１２）よりも小さくなっていることがわかる。
図１２と図１３とを比較すると、本校正例１で算出した誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１３）は、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の誤差（図１２）よりも小さくなっていることがわかる。
【0076】
〔校正例２〕
次に、距離補正情報を算出して光測距部２０の校正を行う他の例（以下「校正例２」という。）について説明する。
本校正例２は、初期誤差補正情報を用いず、予め決められた２つの規定距離に配置される校正用ターゲットＴ（校正用対象物）との間にカバーガラス１０２（光透過部材）が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定して実測距離を得て、この実測距離と当該規定距離との誤差を示す実測誤差情報に基づいて、光測距部２０の距離補正情報を算出する。
次に、距離補正情報を算出して光測距部２０の校正を行う他の例（以下「校正例２」という。）について説明する。
本校正例２は、初期誤差補正情報を用いず、予め決められた２つの規定距離に配置される校正用ターゲットＴ（校正用対象物）との間にカバーガラス１０２（光透過部材）が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定して実測距離を得て、この実測距離と当該規定距離との誤差を示す実測誤差情報に基づいて、光測距部２０の距離補正情報を算出する。
【0077】
図１４は、本校正例２における光測距部２０の校正方法を示すフローチャートである。
本校正例２では、まず、ステレオカメラ装置１００の測定方向前方の予め決められた第一規定距離（３ｍ）に、校正用ターゲットＴを設置する（Ｓ２１）。次に、光測距部２０から照射される光ビームが校正用ターゲットＴを照射するように、ステレオカメラ装置１００を所定の位置に設置する（Ｓ２２）。その後、光測距部２０により、校正用ターゲットＴとの間にカバーガラス１０２が配置された状態での距離測定を行って実測距離Ｌ３を取得し（Ｓ２３）、この実測距離Ｌ３と規定距離（３ｍ）との誤差ΔＬ３を算出する（Ｓ２４）。
本校正例２では、まず、ステレオカメラ装置１００の測定方向前方の予め決められた第一規定距離（３ｍ）に、校正用ターゲットＴを設置する（Ｓ２１）。次に、光測距部２０から照射される光ビームが校正用ターゲットＴを照射するように、ステレオカメラ装置１００を所定の位置に設置する（Ｓ２２）。その後、光測距部２０により、校正用ターゲットＴとの間にカバーガラス１０２が配置された状態での距離測定を行って実測距離Ｌ３を取得し（Ｓ２３）、この実測距離Ｌ３と規定距離（３ｍ）との誤差ΔＬ３を算出する（Ｓ２４）。
【0078】
続いて、本校正例２では、ステレオカメラ装置１００の測定方向前方の予め決められた第二規定距離（８ｍ）に、校正用ターゲットＴを設置する（Ｓ２５）。次に、光測距部２０から照射される光ビームが校正用ターゲットＴを照射するように、ステレオカメラ装置１００を所定の位置に設置する（Ｓ２６）。その後、光測距部２０により、校正用ターゲットＴとの間にカバーガラス１０２が配置された状態での距離測定を行って実測距離Ｌ８を取得し（Ｓ２７）、この実測距離Ｌ８と規定距離（８ｍ）との誤差ΔＬ８を算出する（Ｓ２８）。
【0079】
本校正例２では、以上のようにして２つの規定距離（３ｍ、８ｍ）についての誤差ΔＬ３，ΔＬ８を求めた後、これらの誤差ΔＬ３，ΔＬ８を直線補間する誤差近似直線を求め、これを誤差補正情報として算出する（Ｓ２９）。
【0080】
図１０に示したように、測定対象物との間にカバーガラス１０２を配置した状況下における距離に応じた測定誤差は、誤差のピークである３ｍと９ｍとの間ではおおよそ線形に近い波形を示すので、線形補間により得られる誤差近似直線によって近似することが可能である。したがって、本校正例２によって算出される誤差補正情報を用いれば、誤差のピーク間において、測定対象物との間にカバーガラス１０２を配置したことによる誤差を小さくすることができる。
【0081】
ここで、本校正例２における２つの規定距離の選定方法について説明する。
本校正例２では、上述した校正例１の場合とは異なり、パルス光の周期が３３．３ナノ秒である。そのため、光速を３×１０８ｍ／ｓとしたとき、３３．３ナノ秒×３×１０８ｍ／ｓ＝約１０ｍの周期で、距離に対応する測定誤差が変動する。そして、本校正例２においては、誤差のピークが３ｍの距離で現れることから、誤差のピークは３ｍと８ｍとなる。そのため、本校正例２においては、３ｍと８ｍの距離における実測距離Ｌ３，Ｌ８を測定し、その誤差ΔＬ３，ΔＬ８を求め、これらの誤差ピーク間を線形補間して誤差近似直線を得ている。
本校正例２では、上述した校正例１の場合とは異なり、パルス光の周期が３３．３ナノ秒である。そのため、光速を３×１０８ｍ／ｓとしたとき、３３．３ナノ秒×３×１０８ｍ／ｓ＝約１０ｍの周期で、距離に対応する測定誤差が変動する。そして、本校正例２においては、誤差のピークが３ｍの距離で現れることから、誤差のピークは３ｍと８ｍとなる。そのため、本校正例２においては、３ｍと８ｍの距離における実測距離Ｌ３，Ｌ８を測定し、その誤差ΔＬ３，ΔＬ８を求め、これらの誤差ピーク間を線形補間して誤差近似直線を得ている。
【0082】
図１５は、１０個の光測距部２０により得られる測定距離を、本校正例２における誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差を示すグラフである。
図１２と図１５とを比較すると、パルス光の周期が異なるので直接の比較はできないものの、本校正例２で算出した誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１５）は、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の誤差（図１２）よりも小さくなっていることがわかる。
図１２と図１５とを比較すると、パルス光の周期が異なるので直接の比較はできないものの、本校正例２で算出した誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１５）は、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の誤差（図１２）よりも小さくなっていることがわかる。
【0083】
〔校正例３〕
次に、距離補正情報を算出して光測距部２０の校正を行う更に他の例（以下「校正例３」という。）について説明する。
本校正例３も、上述した校正例２と同様に、初期誤差補正情報を用いず、予め決められた２つの規定距離に配置される校正用ターゲットＴ（校正用対象物）との間にカバーガラス１０２（光透過部材）が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定して実測距離を得て、この実測距離と当該規定距離との誤差を示す実測誤差情報に基づいて、光測距部２０の距離補正情報を算出する。
次に、距離補正情報を算出して光測距部２０の校正を行う更に他の例（以下「校正例３」という。）について説明する。
本校正例３も、上述した校正例２と同様に、初期誤差補正情報を用いず、予め決められた２つの規定距離に配置される校正用ターゲットＴ（校正用対象物）との間にカバーガラス１０２（光透過部材）が配置された状態で、光測距部２０により校正用ターゲットＴとの距離を測定して実測距離を得て、この実測距離と当該規定距離との誤差を示す実測誤差情報に基づいて、光測距部２０の距離補正情報を算出する。
【0084】
ただし、本校正例３では、誤差ピーク間を、線形補間ではなく、曲線近似で補間して誤差近似曲線を得る。すなわち、本校正例３では、上述した校正例２と同様にして２つの規定距離（３ｍ、８ｍ）についての誤差ΔＬ３，ΔＬ８を求めた後、これらの誤差ΔＬ３，ΔＬ８を曲線近似して誤差近似曲線を求め、これを誤差補正情報として算出する。
【0085】
図１０に示したように、測定対象物との間にカバーガラス１０２を配置した状況下における距離に応じた測定誤差の波形は、全体的に見て、正弦波形（サインカーブ）に近い波形を示している。したがって、距離に応じた測定誤差の波形に近い正弦波形を特定することで、測定対象物との間にカバーガラス１０２を配置したことによる誤差を小さくできる誤差補正情報を得ることができる。
【0086】
ここで、本校正例３における誤差補正情報の算出方法について説明する。
本校正例３における誤差補正情報は、以下の式（７）により表される。
本校正例３における誤差補正情報は、以下の式（７）により表される。
【0087】
【数7】
【0088】
ここで、レベル補正項は、距離に応じた測定誤差の波形全体をシフトさせる量に相当する。本校正例３では、レベル補正項を、誤差ピークである３ｍの距離における測定誤差ΔＬ３と８ｍの距離における測定誤差ΔＬ８との平均値（＝（ΔＬ３＋ΔＬ８）／２）を用いる。
【0089】
また、振幅補正項は、距離に応じた測定誤差の波形の振幅を小さくする量に相当する。本校正例３では、振幅補正項を、誤差ピークである３ｍの距離における測定誤差ΔＬ３と８ｍの距離における測定誤差ΔＬ８との差分の絶対値の平均値（＝｜ΔＬ３－ΔＬ８｜／２）を用いる。
【0090】
また、位相補正項θ０は、カバーガラス１０２の厚さｄｇと屈折率ｎとから計算される位相補正成分である。この位相補正項θ０は、システム固有の補正値に、カバーガラス１０２の介在によるズレ分が加算された形で補正を行う。カバーガラス１０２の介在時におけるズレ分は、カバーガラス１０２の厚さｄｇが１ｍｍであり、屈折率ｎが１．４であるとすると、カバーガラス１０２の通過時の距離差は、ｄｇ×（ｎ－１）＝０．４ｍｍとなる。これを位相差に換算すると、距離差（＝０．４ｍｍ）×２×Δθ＝５．０３×１０－４ｒａｄ の位相差が発生する。これにシステム固有の位相差を足した数値が位相補正項θ０となる。
【0091】
また、距離定数Δθは、距離を位相差に変換する定数である。光速ｃを３×１０８ｍ／ｓとしたとき、パルス光のパルス幅ｄｐが３３．３ナノ秒とすると、距離定数Δθは、以下の式（８）より得られる。
【0092】
【数8】
【0093】
そして、ｃ×ｄｐ／２＝約５ｍに相当する間隔を取る必要があるため、本校正例３では、３ｍの距離における測定誤差ΔＬ３と８ｍの距離における測定誤差ΔＬ８とを実測している。
【0094】
図１６は、１０個の光測距部２０により得られる測定距離を、本校正例３における誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差を示すグラフである。
図１２と図１６とを比較すると、パルス光の周期が異なるので直接の比較はできないものの、本校正例３で算出した誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１６）は、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の誤差（図１２）よりも小さくなっていることがわかる。
図１２と図１６とを比較すると、パルス光の周期が異なるので直接の比較はできないものの、本校正例３で算出した誤差補正情報を用いて補正した場合の補正後の測定距離の誤差（図１６）は、初期誤差補正情報を用いて補正した場合の誤差（図１２）よりも小さくなっていることがわかる。
【0095】
次に、本実施形態におけるステレオカメラ装置１００を搭載する移動体としての建設車両について説明する。
図１７は、本実施形態における建設車両としてのブルドーザ５００を示す模式図である。
本実施形態のブルドーザ５００には、リーフ５０１の後方の外壁にステレオカメラ装置１００が装着されている。また、本実施形態のブルドーザ５００には、ピラー５０２の側方の外壁にもステレオカメラ装置１００が装着されている。これらのステレオカメラ装置１００により、ブルドーザ５００の後方や側方に存在する人や障害物などの距離を把握できるので、衝突の危険等を判断する危険判断処理などの各種情報処理を実行することができる。
図１７は、本実施形態における建設車両としてのブルドーザ５００を示す模式図である。
本実施形態のブルドーザ５００には、リーフ５０１の後方の外壁にステレオカメラ装置１００が装着されている。また、本実施形態のブルドーザ５００には、ピラー５０２の側方の外壁にもステレオカメラ装置１００が装着されている。これらのステレオカメラ装置１００により、ブルドーザ５００の後方や側方に存在する人や障害物などの距離を把握できるので、衝突の危険等を判断する危険判断処理などの各種情報処理を実行することができる。
【0096】
なお、ステレオカメラ装置１００の取付位置は、上述の位置に限定されるものではない。例えば、ブルドーザ５００の進行方向前方の車両外の状況を検知することができる位置にステレオカメラを取り付ければ、ブルドーザ５００の動力制御、ブレーキ制御、操舵力制御、ディスプレイの表示制御など、ブルドーザ５００の各種機構の制御を行うことが可能となる。
【0097】
本実施形態においては、ステレオカメラで構成される画像測距部の校正（キャリブレーショ）を行うために用いられるＴｏＦセンサ等の光測距部２０の測距誤差を校正する例について説明したが、測距装置としての光測距部２０の用途はこれに限られない。例えば、光測距部２０のみで距離を測定する装置はもとより、ステレオカメラ以外の他の距離検出器、例えば、ＬＩＤＥＲ（Laser Imaging Detection and Ranging：レーザーレーダー）や、超音波レーダーなどの他の測距装置の校正を行うための距離検出器に用いられる場合でも、同様に適用することができる。
【0098】
なお、ステレオカメラのような画像測距部は、自発光を持たない受光型の距離検出器であるため、環境光などの外乱の影響を受けて測距誤差が大きくなることがある。したがって、このような画像測距部の校正のための測距装置として、本実施形態のような自発光型で環境光の影響が少ない光測距部２０を用いることは、当該画像測距部の環境光の外乱による距離誤差の変動を抑制できるうえで有効である。
【0099】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、測定対象物との間に光透過部材（例えばカバーガラス１０２）が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光（例えば繰り返しパルス光）の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置（例えば光測距部２０）における距離補正情報の算出方法であって、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物（例えば校正用ターゲットＴ）との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有することを特徴とするものである。
近年、測距装置は多種多様な場面で利用されることが多くなり、その利用環境によっては、防水性、防塵性、堅牢性などの機能を確保するために、測距装置が外装ケース内に配置される場合がある。この場合、測距装置からの照射光を外装ケース外へ射出し、かつ、測定対象物からの反射光を外装ケース内の測距装置へ入射させることが必要となるため、照射光及び反射光の光路上の外装ケース部分に、光透過部材を配置することが求められる。
従来の測距装置では、測距装置と測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下で測距装置が使用された場合、照射光や反射光が光透過部材を透過する際の速度変動などに起因して、測定距離に誤差が生じる。
本態様においては、このような誤差を補正するための距離補正情報を算出するため、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材を配置した状態で、測距装置により当該校正用対象物との距離を測定する。そして、この測定により得られる光透過部材を配置した状態での実測距離と規定距離との誤差を示す実測誤差情報を得る。この実測誤差情報は、照射光や反射光が光透過部材を透過する際の速度変動などに起因した誤差を示すものである。したがって、この実測誤差情報に基づいて算出される距離補正情報を用いて測距装置の測定距離を補正すれば、測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下での使用が想定されていない測距装置を用いて当該状況下での測距を行う場合に、誤差の少ない測定距離を得ることができる。
［第１態様］
第１態様は、測定対象物との間に光透過部材（例えばカバーガラス１０２）が配置される状態で、該測定対象物に照射した照射光（例えば繰り返しパルス光）の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距装置（例えば光測距部２０）における距離補正情報の算出方法であって、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物（例えば校正用ターゲットＴ）との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離を得る実測工程と、前記実測工程で得た前記実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有することを特徴とするものである。
近年、測距装置は多種多様な場面で利用されることが多くなり、その利用環境によっては、防水性、防塵性、堅牢性などの機能を確保するために、測距装置が外装ケース内に配置される場合がある。この場合、測距装置からの照射光を外装ケース外へ射出し、かつ、測定対象物からの反射光を外装ケース内の測距装置へ入射させることが必要となるため、照射光及び反射光の光路上の外装ケース部分に、光透過部材を配置することが求められる。
従来の測距装置では、測距装置と測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下で測距装置が使用された場合、照射光や反射光が光透過部材を透過する際の速度変動などに起因して、測定距離に誤差が生じる。
本態様においては、このような誤差を補正するための距離補正情報を算出するため、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材を配置した状態で、測距装置により当該校正用対象物との距離を測定する。そして、この測定により得られる光透過部材を配置した状態での実測距離と規定距離との誤差を示す実測誤差情報を得る。この実測誤差情報は、照射光や反射光が光透過部材を透過する際の速度変動などに起因した誤差を示すものである。したがって、この実測誤差情報に基づいて算出される距離補正情報を用いて測距装置の測定距離を補正すれば、測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下での使用が想定されていない測距装置を用いて当該状況下での測距を行う場合に、誤差の少ない測定距離を得ることができる。
【0100】
［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記規定距離は、前記距離補正情報を用いた距離補正を行わないときの前記測距装置による測定誤差が略最大となる距離を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合において、その誤差変動の誤差ピークにおける測定誤差の実測誤差情報を得ることができる。これにより、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
第２態様は、第１態様において、前記規定距離は、前記距離補正情報を用いた距離補正を行わないときの前記測距装置による測定誤差が略最大となる距離を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合において、その誤差変動の誤差ピークにおける測定誤差の実測誤差情報を得ることができる。これにより、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0101】
［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、測定対象物との間に前記光透過部材が配置されない状態で前記測距装置により該測定対象物との距離を測定するときの測定誤差情報又は該測定誤差情報から得られる第２の距離補正情報（例えば初期誤差補正情報）を取得する取得工程と、前記算出工程では、前記実測誤差情報と前記取得工程で取得した測定誤差情報又は前記第２の距離補正情報とに基づいて、前記距離補正情報を算出することを特徴とするものである。
測定対象物との間に前記光透過部材が配置されない状態で前記測距装置により該測定対象物との距離を測定するときの測定誤差情報は、既知の情報である場合が多い。よって、本態様においては、既知の情報を利用して距離補正情報を算出できるので、簡易に距離補正情報を算出することが可能である。
第３態様は、第１又は第２態様において、測定対象物との間に前記光透過部材が配置されない状態で前記測距装置により該測定対象物との距離を測定するときの測定誤差情報又は該測定誤差情報から得られる第２の距離補正情報（例えば初期誤差補正情報）を取得する取得工程と、前記算出工程では、前記実測誤差情報と前記取得工程で取得した測定誤差情報又は前記第２の距離補正情報とに基づいて、前記距離補正情報を算出することを特徴とするものである。
測定対象物との間に前記光透過部材が配置されない状態で前記測距装置により該測定対象物との距離を測定するときの測定誤差情報は、既知の情報である場合が多い。よって、本態様においては、既知の情報を利用して距離補正情報を算出できるので、簡易に距離補正情報を算出することが可能である。
【0102】
［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記実測工程では、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定し、前記算出工程では、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報ΔＬ３，ΔＬ８に基づいて、前記距離補正情報を算出することを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記実測工程では、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定し、前記算出工程では、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報ΔＬ３，ΔＬ８に基づいて、前記距離補正情報を算出することを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0103】
［第５態様］
第５態様は、第４態様において、前記測距装置は、光量が周期的に変動する照射光（例えば繰り返しパルス光）を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光と該照射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を導出するものであり、前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする距離補正情報のものである。ただし、ｎは自然数である。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
第５態様は、第４態様において、前記測距装置は、光量が周期的に変動する照射光（例えば繰り返しパルス光）を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光と該照射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を導出するものであり、前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする距離補正情報のものである。ただし、ｎは自然数である。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0104】
［第６態様］
第６態様は、光量が周期的に変動する照射光（例えば繰り返しパルス光）を照射したときの測定対象物の反射光を受光し、該照射光と該反射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定した実測距離Ｌ３，Ｌ８を得る実測工程と、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報ΔＬ３，ΔＬ８に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする距離補正情報のものである。ただし、ｎは自然数である。
本態様によれば、測定対象物との間に光透過部材が配置されているか否かにかかわらず、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
第６態様は、光量が周期的に変動する照射光（例えば繰り返しパルス光）を照射したときの測定対象物の反射光を受光し、該照射光と該反射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を測定する測距装置における距離補正情報の算出方法であって、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定した実測距離Ｌ３，Ｌ８を得る実測工程と、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報ΔＬ３，ΔＬ８に基づいて、前記測距装置による測定距離を補正するための距離補正情報を算出する算出工程とを有し、前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とする距離補正情報のものである。ただし、ｎは自然数である。
本態様によれば、測定対象物との間に光透過部材が配置されているか否かにかかわらず、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形に沿った適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0105】
［第７態様］
第７態様は、第４乃至第６態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８の平均値（＝（ΔＬ３＋ΔＬ８）／２）を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の全体にわたって誤差を小さくできる誤差補正情報を算出することが可能となる。
第７態様は、第４乃至第６態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８の平均値（＝（ΔＬ３＋ΔＬ８）／２）を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の全体にわたって誤差を小さくできる誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0106】
［第８態様］
第８態様は、第４乃至第７態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８間における差分の絶対値の平均値（＝｜ΔＬ３－ΔＬ８｜／２）を含むことを特徴とする距離補正情報のものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の誤差ピークにおける誤差を小さくできる誤差補正情報を算出することが可能となる。
第８態様は、第４乃至第７態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８間における差分の絶対値の平均値（＝｜ΔＬ３－ΔＬ８｜／２）を含むことを特徴とする距離補正情報のものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の誤差ピークにおける誤差を小さくできる誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0107】
［第９態様］
第９態様は、第４乃至第８態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８を線形近似した直線近似誤差情報を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の中で線形に近い波形をもつ範囲についての誤差を小さくできる誤差補正情報を簡易に算出することが可能となる。
第９態様は、第４乃至第８態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８を線形近似した直線近似誤差情報を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の中で線形に近い波形をもつ範囲についての誤差を小さくできる誤差補正情報を簡易に算出することが可能となる。
【0108】
［第１０態様］
第１０態様は、第４乃至第８態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８を曲線近似した曲線近似誤差情報を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形についての誤差を小さくできる適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
第１０態様は、第４乃至第８態様のいずれかにおいて、前記実測誤差情報は、前記実測工程で得た前記少なくとも２つの規定距離についての実測距離Ｌ３，Ｌ８とそれぞれの前記規定距離との誤差値ΔＬ３，ΔＬ８を曲線近似した曲線近似誤差情報を含むことを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形についての誤差を小さくできる適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0109】
［第１１態様］
第１１態様は、第１０態様において、前記曲線近似誤差情報は、前記誤差値を正弦曲線で近似したものであることを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形が正弦曲線に近いときの誤差を小さくできる適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
第１１態様は、第１０態様において、前記曲線近似誤差情報は、前記誤差値を正弦曲線で近似したものであることを特徴とするものである。
これによれば、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形が正弦曲線に近いときの誤差を小さくできる適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0110】
［第１２態様］
第１２態様は、第１０又は第１１態様において、前記曲線近似誤差情報は、前記照射光及び前記反射光が光透過部材を透過する時の光の速度変化に応じて位相が修正されたものであることを特徴とするものである。
これによれば、測距装置と測定対象物との間に配置される光透過部材の影響で、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の位相がずれる場合でも、測定誤差を小さくできる適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
第１２態様は、第１０又は第１１態様において、前記曲線近似誤差情報は、前記照射光及び前記反射光が光透過部材を透過する時の光の速度変化に応じて位相が修正されたものであることを特徴とするものである。
これによれば、測距装置と測定対象物との間に配置される光透過部材の影響で、距離に応じた測定誤差が周期的に変動する場合の測定誤差波形の位相がずれる場合でも、測定誤差を小さくできる適切な誤差補正情報を算出することが可能となる。
【0111】
［第１３態様］
第１３態様は、測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距部（例えば光測距部２０）と、前記測距部と前記測定対象物との間に配置される光透過部材（例えばカバーガラス１０２）とを備えた測距装置（例えば、ステレオカメラ装置１００における光測距部２０とカバーガラス１０２とで構成される装置部分）であって、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて得られる距離補正情報を用いて、測定距離を補正する補正手段（例えば距離補正部６５）を有することを特徴とするものである。
これによれば、測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下での使用が想定されていない測距部を用いて当該状況下での測距を行う場合に、誤差の少ない測定距離を得ることのできる測距装置を実現できる。
第１３態様は、測定対象物に照射した照射光の反射光を受光することで該測定対象物との距離を測定する測距部（例えば光測距部２０）と、前記測距部と前記測定対象物との間に配置される光透過部材（例えばカバーガラス１０２）とを備えた測距装置（例えば、ステレオカメラ装置１００における光測距部２０とカバーガラス１０２とで構成される装置部分）であって、予め決められた規定距離に配置される校正用対象物との間に光透過部材が配置される状態で前記測距装置により該校正用対象物との距離を測定した実測距離と前記規定距離との実測誤差情報に基づいて得られる距離補正情報を用いて、測定距離を補正する補正手段（例えば距離補正部６５）を有することを特徴とするものである。
これによれば、測定対象物との間に光透過部材が配置される状況下での使用が想定されていない測距部を用いて当該状況下での測距を行う場合に、誤差の少ない測定距離を得ることのできる測距装置を実現できる。
【0112】
［第１４態様］
第１４態様は、光量が周期的に変動する照射光を照射したときの測定対象物の反射光を受光し、該照射光と該反射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を測定する測距装置であって、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定した実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて得られる距離補正情報を用いて、測定距離を補正する補正手段を有し、前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とするものである。
これによれば、測定対象物との間に光透過部材が配置されているか否かにかかわらず、誤差の少ない測定距離を得ることのできる測距装置を実現できる。
第１４態様は、光量が周期的に変動する照射光を照射したときの測定対象物の反射光を受光し、該照射光と該反射光との位相差に基づいて測定対象物との距離を測定する測距装置であって、互いに異なる少なくとも２つの規定距離に配置される校正用対象物との距離を前記測距装置により測定した実測距離とそれぞれの前記規定距離との実測誤差情報に基づいて得られる距離補正情報を用いて、測定距離を補正する補正手段を有し、前記少なくとも２つの規定距離は、前記照射光の周期のｎ／２に相当する距離分だけ離れた２つの距離を含むことを特徴とするものである。
これによれば、測定対象物との間に光透過部材が配置されているか否かにかかわらず、誤差の少ない測定距離を得ることのできる測距装置を実現できる。
【0113】
［第１５態様］
第１５態様は、移動体（例えばブルドーザ５００）であって、第１３又は第１４態様の測距装置を備えることを特徴とするものである。
移動体では、通常、距離不明の測定対象物の位置が移動体に対して刻々と変化するので、移動体に搭載される測距装置においてキャリブレーションを行うことが困難であり、測定した距離が正しいかどうかを当該測距装置で自ら判断することが難しい。特に、路上を直線的に走る乗用車等の車両と異なり、建設機械車両などは、前進、後退、回転を頻繁に繰り返すため、キャリブレーションを行うことが困難である。本態様によれば、このような移動体においても、距離測定値を補正して、誤差の少ない測定距離を取得することが可能である。
第１５態様は、移動体（例えばブルドーザ５００）であって、第１３又は第１４態様の測距装置を備えることを特徴とするものである。
移動体では、通常、距離不明の測定対象物の位置が移動体に対して刻々と変化するので、移動体に搭載される測距装置においてキャリブレーションを行うことが困難であり、測定した距離が正しいかどうかを当該測距装置で自ら判断することが難しい。特に、路上を直線的に走る乗用車等の車両と異なり、建設機械車両などは、前進、後退、回転を頻繁に繰り返すため、キャリブレーションを行うことが困難である。本態様によれば、このような移動体においても、距離測定値を補正して、誤差の少ない測定距離を取得することが可能である。
【0114】
［第１６態様］
第１６態様は、第１５態様において、当該移動体は、荷役車両であり、前記測距装置は、前記荷役車両の外部に配置されることを特徴とするものである。
これによれば、誤差の少ない測定距離を取得できる荷役車両を提供できる。
第１６態様は、第１５態様において、当該移動体は、荷役車両であり、前記測距装置は、前記荷役車両の外部に配置されることを特徴とするものである。
これによれば、誤差の少ない測定距離を取得できる荷役車両を提供できる。
【0115】
［第１７態様］
第１７態様は、ステレオカメラ装置であって、画像測距部の校正を実施するための光測距部を有し、画像測距部と光測距部のカバーガラスを共通としたことを特徴とするものである。
これによれば、画像測距部と光測距部のそれぞれの光路上に配置されるカバーガラス間の位置合わせ精度が向上し、画像測距部及び光測距部のそれぞれの測定距離の精度を高めやすい。
第１７態様は、ステレオカメラ装置であって、画像測距部の校正を実施するための光測距部を有し、画像測距部と光測距部のカバーガラスを共通としたことを特徴とするものである。
これによれば、画像測距部と光測距部のそれぞれの光路上に配置されるカバーガラス間の位置合わせ精度が向上し、画像測距部及び光測距部のそれぞれの測定距離の精度を高めやすい。
【符号の説明】
【0116】
１０Ａ，１０Ｂ：カメラ
１１Ａ，１１Ｂ：撮像素子
１２Ａ，１２Ｂ：撮像素子基板
１３Ａ，１３Ｂ：カメラレンズ
１４Ａ，１４Ｂ：カメラ筐体
２０ ：光測距部
２１ ：光源
２２ ：光源基板
２３ ：投光レンズ
２４ ：受光素子
２５ ：受光素子基板
２６ ：受光レンズ
２７ ：光測距部筐体
３０ ：保持部材
４０ ：装置筐体
５０ ：制御部
５１ ：画像処理部
５２ ：視差演算部
５３ ：校正演算部
５４ ：距離演算部
６０ ：光測距制御部
６１ ：発光制御部
６２ ：時間計測部
６３ ：補正情報算出部
６４ ：記憶部
６５ ：距離補正部
１００ ：ステレオカメラ装置
１０１ ：外装ケース
１０１ａ ：カメラ用開口部
１０１ｂ ：光測距用開口部
１０２ ：カバーガラス
５００ ：ブルドーザ
５０１ ：リーフ
５０２ ：ピラー
１１Ａ，１１Ｂ：撮像素子
１２Ａ，１２Ｂ：撮像素子基板
１３Ａ，１３Ｂ：カメラレンズ
１４Ａ，１４Ｂ：カメラ筐体
２０ ：光測距部
２１ ：光源
２２ ：光源基板
２３ ：投光レンズ
２４ ：受光素子
２５ ：受光素子基板
２６ ：受光レンズ
２７ ：光測距部筐体
３０ ：保持部材
４０ ：装置筐体
５０ ：制御部
５１ ：画像処理部
５２ ：視差演算部
５３ ：校正演算部
５４ ：距離演算部
６０ ：光測距制御部
６１ ：発光制御部
６２ ：時間計測部
６３ ：補正情報算出部
６４ ：記憶部
６５ ：距離補正部
１００ ：ステレオカメラ装置
１０１ ：外装ケース
１０１ａ ：カメラ用開口部
１０１ｂ ：光測距用開口部
１０２ ：カバーガラス
５００ ：ブルドーザ
５０１ ：リーフ
５０２ ：ピラー
【先行技術文献】
【特許文献】
【0117】
【文献】特許第６４２７９８４号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】