特許 7431193 測距装置及びその制御方法

(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】2024-02-05

(45)【発行日】2024-02-14

(54)【発明の名称】測距装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/4861 20200101AFI20240206BHJP

   G01S 7/495 20060101ALI20240206BHJP

【ＦＩ】

G01S7/4861

G01S7/495

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021070312

(22)【出願日】2021-04-19

(65)【公開番号】P2022165105

(43)【公開日】2022-10-31

【審査請求日】2023-04-10

(73)【特許権者】

【識別番号】501009849

【氏名又は名称】株式会社日立エルジーデータストレージ

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】今井 猛

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０６０２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９０９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１８８７８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－０１５４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２００８７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００－ ３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物までの距離を照射光が該対象物で反射して戻ってくるまでの飛行時間により測定する測距装置であって、
前記対象物で反射した反射光をイメージセンサで露光し電気信号に変換する受光部と、
前記受光部での前記反射光に対する露光ゲートを制御する露光制御部と、
前記受光部で露光した電荷量を輝度として測定する輝度測定部と、
前記露光制御部と輝度測定部を制御する制御部とを備え、
前記露光制御部は、
前記露光ゲートの周期を制御する露光ゲート周期制御部と、
前記露光ゲートのデューティを制御する露光ゲートデューティ制御部と、
前記露光ゲートのシフト量を制御する露光ゲートシフト制御部を有し、
前記制御部は、
前記露光ゲートシフト制御部により前記露光ゲートのシフト量を変えながら前記輝度測定部により露光した電荷量を輝度として測定し、輝度最大となる前記露光ゲートのシフト量を他の測距装置の発光露光タイミングとし、
前記露光ゲート周期制御部により前記露光ゲートの周期を変えながら前記輝度測定部により露光した電荷量の輝度のばらつきを算出し、ばらつきの有無により前記露光ゲートの周期の値が前記他の測距装置の発光期間であると判定し、
前記露光ゲート周期制御部により前記露光ゲートの周期を変えながら前記輝度測定部により露光した電荷量の輝度のばらつきを算出し、ばらつきが最小となるときの前記露光ゲートの周期の値の１／２が前記他の測距装置の発光周期であると判定することを特徴とする測距装置。

【請求項2】

請求項１に記載の測距装置において、
前記他の測距装置の発光期間が所定の複数の値の何れかであるとわかっており、
前記制御部は、前記露光ゲートの周期を前記所定の複数の値の小さい順からそれぞれ等しい値に設定しながら前記輝度のばらつきを算出し、ばらつき有りと判定した時点での直前の前記露光ゲートの周期の設定値が前記他の測距装置の発光期間であると判定することを特徴とする測距装置。

【請求項3】

請求項２に記載の測距装置において、
前記制御部は、前記露光ゲートの周期を前記所定の複数の値の小さい順からそれぞれ等しい値に設定してもばらつき有りと判定できない場合は、最後の前記露光ゲートの周期の設定値が前記他の測距装置の発光期間であると判定することを特徴とする測距装置。

【請求項4】

請求項１に記載の測距装置において、
前記他の測距装置の発光期間に対する発光周期が所定の複数の値の何れかであるとわかっており、
前記制御部は、前記露光ゲートの周期を前記所定の複数の値のそれぞれの２倍の値に設定しながら前記輝度のばらつきを算出し、ばらつきが最小となるときの前記露光ゲートの周期の値の１／２が前記他の測距装置の発光周期であると判定することを特徴とする測距装置。

【請求項5】

対象物までの距離を照射光が該対象物で反射して戻ってくるまでの飛行時間により測定する測距装置であって、
前記対象物で反射した反射光をイメージセンサで露光し電気信号に変換する受光部と、
前記受光部での前記反射光に対する露光ゲートを制御する露光制御部と、
前記受光部で露光した電荷量を輝度として測定する輝度測定部と、
前記露光制御部と輝度測定部を制御する制御部とを備え、
前記露光制御部は、
前記露光ゲートの周期を制御する露光ゲート周期制御部と、
前記露光ゲートのデューティを制御する露光ゲートデューティ制御部と、
前記露光ゲートのシフト量を制御する露光ゲートシフト制御部を有し、
前記制御部は、前記露光ゲート周期制御部により前記露光ゲートの周期を変えながら前記輝度測定部により露光した電荷量の輝度のばらつきを算出し、該ばらつきの値により他の測距装置の発光露光タイミングと発光期間と発光周期を算出することを特徴とする測距装置。

【請求項6】

請求項５に記載の測距装置において、
前記制御部は、前記露光ゲートの周期を変えながら算出した前記ばらつきの最大値と最小値を検出し、該検出した最大値と最小値から第１の閾値を算出し、該第１の閾値以下のばらつきとなる前記露光ゲートの周期を検出し、該検出した露光ゲートの周期間の間隔を算出し、該算出した間隔のうちの最大値を検出し、その検出した最大値から第２の閾値を算出し、前記露光ゲートの周期の間隔が前記第２の閾値以下となり、かつ前記第１の閾値以下のばらつきに該当する前記露光ゲートの周期の最大値を前記他の測距装置の発光期間とし、前記露光ゲートの周期の間隔が前記第２の閾値以上となり、かつ前記第１の閾値以下のばらつきに該当する前記露光ゲートの周期の最小値の１／２を前記他の測距装置の発光周期とすることを特徴とする測距装置。

【請求項7】

照射光の発光と対象物からの反射光の露光を周期的に繰り返し、所定の露光期間に蓄積された露光量から照射光に対する反射光の時間遅れを算出して前記対象物までの距離を測定する測距装置の制御方法であって、
前記反射光の露光ゲートのシフト量を変えながら前記露光量を輝度として測定し、輝度最大となる前記露光ゲートのシフト量を他の測距装置の発光露光タイミングとし、
前記露光ゲートの周期を変えながら前記露光量の輝度のばらつきを算出し、ばらつきの有無により前記露光ゲートの周期の値が前記他の測距装置の発光期間であると判定し、
前記露光ゲートの周期を変えながら前記露光量の輝度のばらつきを算出し、ばらつきが最小となるときの前記露光ゲートの周期の値の１／２が前記他の測距装置の発光周期であると判定することを特徴とする制御方法。

【請求項8】

請求項７に記載の制御方法において、
前記他の測距装置の発光期間が所定の複数の値の何れかであるとわかっており、
前記露光ゲートの周期を前記所定の複数の値の小さい順からそれぞれ等しい値に設定しながら前記輝度のばらつきを算出し、ばらつき有りと判定した時点での直前の前記露光ゲートの周期の設定値が前記他の測距装置の発光期間であると判定することを特徴とする制御方法。

【請求項9】

請求項８に記載の制御方法において、
前記露光ゲートの周期を前記所定の複数の値の小さい順からそれぞれ等しい値に設定してもばらつき有りと判定できない場合は、最後の前記露光ゲートの周期の設定値が前記他の測距装置の発光期間であると判定することを特徴とする制御方法。

【請求項10】

請求項７に記載の制御方法において、
前記他の測距装置の発光期間に対する発光周期が所定の複数の値の何れかであるとわかっており、
前記露光ゲートの周期を前記所定の複数の値のそれぞれの２倍の値に設定しながら前記輝度のばらつきを算出し、ばらつきが最小となるときの前記露光ゲートの周期の値の１／２が前記他の測距装置の発光周期であると判定することを特徴とする制御方法。

【請求項11】

照射光の発光と対象物からの反射光の露光を周期的に繰り返し、所定の露光期間に蓄積された露光量から照射光に対する反射光の時間遅れを算出して前記対象物までの距離を測定する測距装置の制御方法であって、
前記反射光の露光ゲートのシフト量を変えながら前記露光量の輝度のばらつきを算出し、該ばらつきの値により他の測距装置の発光露光タイミングと発光期間と発光周期を算出することを特徴とする制御方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の制御方法において、
前記露光ゲートの周期を変えながら算出した前記ばらつきの最大値と最小値を検出し、該検出した最大値と最小値から第１の閾値を算出し、該第１の閾値以下のばらつきとなる前記露光ゲートの周期を検出し、該検出した露光ゲートの周期間の間隔を算出し、該算出した間隔のうちの最大値を検出し、その検出した最大値から第２の閾値を算出し、前記露光ゲートの周期の間隔が前記第２の閾値以下となり、かつ前記第１の閾値以下のばらつきに該当する前記露光ゲートの周期の最大値を前記他の測距装置の発光期間とし、前記露光ゲートの周期の間隔が前記第２の閾値以上となり、かつ前記第１の閾値以下のばらつきに該当する前記露光ゲートの周期の最小値の１／２を前記他の測距装置の発光周期とすることを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物までの距離を光の飛行時間により測定する測距装置に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物までの距離を測定して距離画像を得るために、照射光が対象物で反射して戻ってくるまでの飛行時間により距離を測定する方式（ＴＯＦ：Time Of Flight）を用いた測距撮像装置（以下、測距装置）が実用化されている。測距装置では距離測定のため、照射光の発光と反射光の露光を周期的に繰り返し、所定の露光期間に蓄積された露光量から照射光に対する反射光の時間遅れを算出して距離を求める。その際、測定範囲内に同じ発光周期の測距装置が複数台存在すると、お互いの光量を強めあう干渉が発生し正確な距離測定ができなくなる。その場合、測距装置毎に発光周期を変えて干渉を防ぐ必要がある。

【0003】

本技術分野における背景技術として特許文献１がある。特許文献１では、干渉が発生しているかどうかを確認する手段として、発光期間、発光周期の全ての組み合わせ毎の距離ばらつきを測定し、ばらつきが最大となる組み合わせを検出する方法を提示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２１－６０２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、発光期間と発光周期の全ての組み合わせの測定が必要であり時間がかかるという課題がある。

【0006】

本発明の目的は、上記課題を鑑み、干渉する発光周期を検出する時間を短縮可能な測距装置及びその制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、その一例を挙げるならば、対象物までの距離を照射光が該対象物で反射して戻ってくるまでの飛行時間により測定する測距装置であって、露光ゲートシフト制御部により露光ゲートのシフト量を変えながら輝度測定部により露光した電荷量を輝度として測定し、輝度最大となる前記露光ゲートのシフト量を他の測距装置の発光露光タイミングとし、露光ゲート周期制御部により露光ゲートの周期を変えながら輝度測定部により露光した電荷量の輝度のばらつきを算出し、ばらつきの有無により露光ゲートの周期の値が他の測距装置の発光期間であると判定し、露光ゲート周期制御部により露光ゲートの周期を変えながら輝度測定部により露光した電荷量の輝度のばらつきを算出し、ばらつきが最小となるときの露光ゲートの周期の値の１／２が他の測距装置の発光周期であると判定する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、干渉する発光周期を検出する時間を短縮可能な測距装置及びその制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１における測距装置の機能構成図である。

【図2】距離測定の原理を説明する図である。

【図3】干渉時の距離測定への影響を説明する図である。

【図4】実施例１における測距装置間で干渉が生じる条件を説明する図である。

【図5】実施例１における測距装置による距離測定のタイムチャートの例を示す図である。

【図6】実施例１における他の測距装置の発光を測定する全体処理フローチャートである。

【図7】実施例１における測距装置の測定距離範囲が短い場合の発光期間Ｔｏの関係を示す図である。

【図8】実施例１における測距装置の測定距離範囲が長い場合の発光期間Ｔｏの関係を示す図である。

【図9】実施例１における測距装置が有する発光期間とそれに対する発光周期の設定テーブルである。

【図10】実施例１における被測定装置の発光露光期間に対する測定装置の露光期間を説明する図である。

【図11】実施例１における被測定装置の発光露光タイミングの検出フローチャートである。

【図12】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅ＝被測定装置の発光期間Ｔｏの場合の露光量の関係を示す図である。

【図13】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅ＝被測定装置の発光期間Ｔｏ×２の場合の露光量の関係を示す図である。

【図14】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅと被測定装置の発光期間Ｔｏとの関係に応じた露光量のばらつき有り無しを示す図である。

【図15】実施例１における被測定装置の発光期間Ｔｏを検出するフローチャートである。

【図16】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅ＝被測定装置の発光周期Ｔｉ×２の場合の、露光ゲート周期Ｔｅと露光量、及び発光周期Ｔｉとの関係を示す図である。

【図17】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅ＞被測定装置の発光周期Ｔｉ×２の場合の露光量の関係を示す図である。

【図18】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅ＜被測定装置の発光周期Ｔｉ×２の場合の露光量の関係を示す図である。

【図19】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを、判明した被測定装置の発光期間Ｔｏと組み合わせになる発光周期Ｔｉの２倍の値としたときの露光量のばらつきの関係を示す図である。

【図20】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを、判明した被測定装置の発光期間Ｔｏと組み合わせになる発光周期Ｔｉの２倍の値としたときの露光量のばらつきの関係を示す他の図である。

【図21】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを、判明した被測定装置の発光期間Ｔｏと組み合わせになる発光周期Ｔｉの２倍の値としたときの露光量のばらつきの関係を示す他の図である。

【図22】実施例１における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを、判明した被測定装置の発光期間Ｔｏと組み合わせになる発光周期Ｔｉの２倍の値としたときの露光量のばらつきの関係を示す他の図である。

【図23】実施例１における被測定装置の発光周期Ｔｉを検出するフローチャートである。

【図24】実施例２における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを変化させたときの露光量のばらつきを示す図である。

【図25】実施例２における露光量ばらつきが小さくなる露光ゲート周期Ｔｅと、その露光ゲート周期Ｔｅの間隔を示す図である。

【図26】実施例２における自社製品ではない被測定装置の発光期間Ｔｏ、発光周期Ｔｉを検出するフローチャートである。

【図27】実施例２における被測定装置の発光期間Ｔｏと発光周期Ｔｉの判定処理の詳細フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0011】

図１は、本実施例における測距装置の機能構成図である。図１において、測距装置１０では、対象物２４の距離を測定する場合は、パルス状に駆動された発光部２０からのレーザ等の照射光２３が対象物２４に反射し、その反射光２５をＣＣＤセンサ等の受光部２１の２次元上に画素を配置したイメージセンサ２２で露光し電気信号に変換する。信号処理部１７の距離演算部１８では受光部２１からの出力信号から距離値Ｄを演算する。

【0012】

発光制御部１２は発光部２０からの照射光２３の発光を制御する。露光制御部１３は受光部２１での反射光２５に対する露光ゲート周期（以降、露光周期ともいう）を制御する。制御部１１は、発光露光の設定値テーブルを持ち、ユーザーの指示により任意のテーブル内の発光周期、発光デューティ、露光周期、露光デューティ値が選択される。選択された発光露光設定値は、制御部１１から発光制御部１２、露光制御部１３に設定される。

【0013】

そして、測距装置１０の測距範囲内に他の測距装置（被測定装置）２６が存在すると、他の測距装置２６からの照明光またはその反射光が干渉光２７となって測距装置１０の受光部２１に入射することがある。この干渉光２７は、距離演算部１８が演算する距離Ｄに影響を与えることになる。

【0014】

そこで、干渉を防ぐためには測距装置毎に発光周期を変える必要があるので、そのために、他の測距装置２６の発光を測定する。

【0015】

他の測距装置（被測定装置）２６の発光を測定する場合には、詳細は後述するが、制御部１１が発光制御部１２に対して、発光部２０からのレーザ等の照射を止める指示をする。また制御部１１は、露光制御部１３の露光ゲート周期制御部１４に露光ゲートの周期、露光ゲートデューティ制御部１５にデューティ５０％を指示し、被測定装置２６の干渉光２７を測定する。また、制御部１１は露光ゲートシフト制御部１６に対して、露光ゲートの時間シフトの指示を行う。信号処理部１７のＩＲ輝度測定部１９では受光部２１からの出力信号をＩＲ（赤外線）輝度として検出する。制御部１１は露光ゲートの時間シフトにより生じたＩＲ輝度のばらつきを検出する。

【0016】

なお、測距装置１０における、発光部２０や受光部２１を除くハードウェアイメージとしては、一般的なＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理プロセッサと記憶装置で構成され、図１で示す、制御部１１、発光制御部１２、露光制御部１３、信号処理部１７の機能は、記憶装置からそれぞれの機能を実現するプログラムや情報を読み出して、所定の処理をソフトウェア処理にて行なうことで実行される。

【0017】

図２は、距離測定の原理を説明する図である。距離測定は、図２に示すように、照射光２３と反射光２５の時間差ｄＴに基づいて対象物２４までの距離Ｄを、光速をｃとすると、Ｄ＝ｄＴ×ｃ ／２で計算することができる。また、時間差ｄＴは、図２に示すように、１回の照射光（パルス幅Ｔ_０）に対し、露光動作を例えば２つのゲートに分けて行う場合、露光ゲートＳ１とＳ２によりイメージセンサに蓄積される電荷量Ｑ_１、Ｑ_２と、照射光のパルス幅Ｔ_０との比率で求めることができ、ｄＴ＝Ｔ_０×Ｑ_２／（Ｑ_１＋Ｑ_２）となる。これらより距離Ｄは、Ｄ＝Ｔ_０×Ｑ_２／（Ｑ_１＋Ｑ_２）×ｃ／２と計算することができる。

【0018】

図３は、干渉時の距離測定への影響を説明する図である。図３において、他の測距装置２６（他装置）からの干渉光２７である照射光もしくは反射光が露光されると距離Ｄの値に誤差が生じる。すなわち、他装置からの干渉光により、露光ゲートＳ１とＳ２でのイメージセンサに蓄積される電荷量は、それぞれＱ_１＋‘Ｑ_１、Ｑ_２＋‘Ｑ_２となる。

【0019】

このため距離Ｄ’は、Ｄ’＝Ｔ_０×（Ｑ_２＋‘Ｑ_２）／（Ｑ_１＋‘Ｑ_１＋Ｑ_２＋‘Ｑ_２）×ｃ／２ となり、上記の距離Ｄからずれてしまう。

【0020】

図４は、本実施例における測距装置間で干渉が生じる条件を説明する図である。図４において、２台の測距装置１、２の発光露光動作のタイミングを示している。測距装置は、対象物２４へ照射光２３を発光し、その反射光２５を露光する発光露光動作と、イメージセンサ２２で露光した電荷を信号処理部１７に出力するデータ出力動作を交互に実施する。この発光露光動作の期間である発光露光期間とデータ出力動作の期間であるデータ出力期間を１フレームとする。

【0021】

測距装置１の測定範囲内に、他の測距装置２があり、その発光露光周期が同じ場合に干渉が発生するが、その影響は測距装置１と測距装置２のフレームの時間差Ｔｄｉｆにも依存する。すなわち、Ｔｄｉｆが小さく測距装置１と２の発光露光周期が同じで、かつ発光露光期間が重なる場合には干渉の影響が大きく、Ｔｄｉｆが大きく、発光露光期間の重なりが少ない場合は、干渉の影響も小さくなる。

【0022】

また、測距装置の基準クロックに誤差があるため、各測距装置毎の１フレームの時間にはわずかではあるが差が生じる。そのため、時間差Ｔｄｉｆは一定とならないため、発光露光期間の重なりが周期的に変化する。

【0023】

図５は、本実施例における測距装置による距離測定のタイムチャートの例を示す図である。図５において、発光露光期間は、発光と露光ゲートＳ１をβ回繰り返すＳ１期間と、発光と露光ゲートＳ２をβ回繰り返すＳ２期間があり、このＳ１期間とＳ２期間を合わせて１サイクルとし、それをαサイクル分繰り返す構成になっている。

【0024】

このβ回の繰り返し周期が発光露光周期であり、他の測距装置が同じ周期でかつ、前述のＴｄｉｆが小さい場合は干渉が発生する。

【0025】

図６は、本実施例における他の測距装置の発光を測定する全体処理フローチャートである。図６において、まずステップＳ１０において、発光の測定対象となる他の測距装置（以降、被測定装置）の発光を自測距装置（以降、測定装置）で受光するために、被測定装置の発光露光タイミングを検出する。

【0026】

次にステップＳ３０において、検出した発光露光期間内において、被測定装置の発光パルスの発光期間Ｔｏを検出する。この発光期間Ｔｏは測距装置が測定する距離範囲に応じた時間となっている。

【0027】

図７、図８は、本実施例における発光期間Ｔｏと測距装置の測定距離範囲との関係を示す図であり、図７は測定距離範囲が短い場合、図８は測定距離範囲が長い場合を示している。図７、図８に示すように、発光期間Ｔｏが長い程、測距装置の測定可能な距離範囲も長くなる。

【0028】

続いて、図６のステップＳ５０において、検出した発光期間Ｔｏに用いられる発光周期Ｔｉを検出する。発光周期Ｔｉは前述の発光と露光ゲートの繰り返し周期である。干渉を防止するには、この発光周期Ｔｉを測距装置間で異なる値にする必要がある。

【0029】

図９は、本実施例における測距装置が有する発光期間とそれに対する発光周期の設定テーブルである。本実施例では、図９に示すように、発光期間ＴｏがＴｏ_１、Ｔｏ_２、Ｔｏ_３、Ｔｏ_４と４種類あり、それぞれに対応する発光周期ＴｉがＴｉ_１，１～Ｔｉ_１，５、Ｔｉ_２，１～Ｔｉ_２，５、Ｔｉ_３，１～Ｔｉ_３，５、Ｔｉ_４，１～Ｔ_４，５の組み合わせがあるものとする。発光期間Ｔｏは距離の測定範囲で決まり、発光周期Ｔｉは他の測距装置と干渉しないように、重複しない値を選択する必要ある。選択された値は、制御部１１から発光制御部１２と露光制御部１３に設定される。発光制御部１２は、その値に従い発光部２０で発光を実行する。

【0030】

露光制御部１３は、その値に従い受光部２１で露光を実行する。発光周期Ｔｉは発光期間Ｔｏにより取り得る値が決まるので、発光期間Ｔｏを先に検出する。

【0031】

次に、図６のステップＳ１０での被測定装置の発光露光タイミングの検出の詳細について説明する。

【0032】

図１０は、本実施例における被測定装置の発光露光期間に対する測定装置の露光期間を説明する図である。

【0033】

被測定装置の発光を検出するためには、被測定装置の発光露光期間に、測定装置の露光期間を収める必要がある。被測定装置では１フレーム間に発光露光期間とデータ出力期間がある。測定装置にはこの被測定装置の発光露光期間が不明である。そのため例えば被測定装置のデータ出力期間に、測定装置の露光期間が重なる場合、被測定装置からの照射光を受光することができなくなる。

【0034】

測定装置では１フレームに露光期間、データ出力期間、待ち期間を持つ。また測定装置の露光期間は被測定装置の発光露光期間よりも短い期間とする。そのため、本実施例では、測定装置は自身の基準クロックに対して、時間オフセットＴｏｆｓずらしたタイミングで露光を開始し、一例として測定装置はＴｏｆｓを０ｍｓから１ｍｓずつずらしながらＩＲ（赤外線）輝度測定をする。そして、Ｔｏｆｓが３２ｍｓ（１フレーム３３ｍｓから１ｍｓ引いた値）になるまでＩＲ輝度測定し、輝度が最大となるＴｏｆｓを求める。このように、測定装置は、基準クロックから輝度最大となるＴｏｆｓだけずらしたタイミングから露光を開始することで、必ず被測定装置からの照射光を受光することが可能となる。なお、被測定装置の発光露光タイミングの検出は、被測定装置の発光露光期間を検出することとも言える。

【0035】

図１１は、本実施例における被測定装置の発光露光タイミングの検出フローチャートである。図１１において、まずステップＳ１１において露光制御部１３の露光ゲートデューティ制御部１５で測定装置の露光ゲート周期デューティを５０％に設定し、ステップＳ１２において露光ゲート周期制御部１４で露光ゲート周期を１ｍｓに設定する。そして、ステップＳ１３において露光ゲートによる露光動作を開始する。

【0036】

そして、ステップＳ１４からＳ１９により、露光ゲートシフト制御部１６で基準クロックからの時間オフセットＴｏｆｓを０ｍｓから始めて３２ｍｓまで変えＩＲ輝度測定するタイミングをずらし、ＩＲ輝度測定では、ＩＲ輝度測定部１９で１／４フレーム分の繰り返し露光を行い、露光した全電荷量をＩＲ輝度として測定する。

【0037】

そして、ステップＳ２０において、時間オフセット３２ｍｓまで測定後、制御部１１は、ＩＲ輝度最大となる時間オフセットＴｏｆｓを求め、以降の測定の露光開始タイミングとする。

【0038】

次に、図６のステップＳ３０での被測定装置の発光期間Ｔｏの検出の詳細について説明する。

【0039】

図１２、図１３は、本実施例における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅと露光量、及び被測定装置の発光期間Ｔｏとの関係を示す図であり、図１２は露光ゲート周期Ｔｅ＝発光期間Ｔｏの場合、図１３は露光ゲート周期Ｔｅ＝発光期間Ｔｏ×２の場合を示している。

【0040】

図１２に示すように、測定装置の露光ゲートデューティを５０％、露光ゲート周期Ｔｅを被測定装置の発光期間Ｔｏの約数（図では同一）とした場合、位相のずれ（露光ゲートのシフト時間ＴｓのずれＴｓ_１、Ｔｓ_２）があっても全体の露光量に変化はない。例えば、被測定装置の発光期間Ｔｏが１０ｎｓの場合、その約数である１ｎｓ、２ｎｓ、５ｎｓ、１０ｎｓの何れかに測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを設定しても全体の露光量に変化はない。

【0041】

一方、図１３に示すように、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを被測定装置の発光期間Ｔｏより長くすると（図では２倍）、位相ずれに依存した露光量のばらつきが発生する。すなわち、露光量のばらつきが無い場合は、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅは、被測定装置の発光期間Ｔｏと一致している。露光量のばらつきがある場合は、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅは、被測定装置の発光期間Ｔｏと一致していない。よって、このばらつきの差を検出することで、被測定装置の発光期間Ｔｏを検出することができる。

【0042】

図１４は、本実施例における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅと被測定装置の発光期間Ｔｏとの関係に応じた露光量のばらつき有り無しを示す図である。図１４において、被測定装置が例えば自社製品であり、被測定装置の発光期間Ｔｏの設定がＴｏ_１、Ｔｏ_２、Ｔｏ_３、Ｔｏ_４の４つの値の何れかを使用しているとわかっている場合、測定装置の露光ゲート周期ＴｅをＴｏ_１、Ｔｏ_２、Ｔｏ_３、Ｔｏ_４とそれぞれ等しい値にしたときの露光量のばらつきの関係を示す。なお、○：ばらつき無、×：ばらつき有りを示し、発光期間は、Ｔｏ_１＜Ｔｏ_２＜Ｔｏ_３＜Ｔｏ_４の大小関係とする。

【0043】

図１４において、測定装置は露光ゲート周期ＴｅをＴｏ_１から始めてＴｏ_２、Ｔｏ_３、Ｔｏ_４と順に試す中で、ばらつき有りと判定した時点で測定を終了し、その直前の露光ゲート周期Ｔｅの値が、被測定装置の発光期間Ｔｏであると判定することができる。また、ばらつき有と判定できない場合は、最後の露光ゲート周期のＴｅの値が、被測定装置の発光期間Ｔｏであると判定することができる。

【0044】

図１５は、本実施例における被測定装置の発光期間Ｔｏを検出するフローチャートである。図１５は図１４の条件での動作について説明している。図１５において、まずステップＳ３１において露光ゲートデューティ制御部１５で測定装置の露光ゲート周期のデューティを５０％と設定する。そして、ステップＳ３２からＳ３４において初期設定をして、露光ゲート周期制御部１４により露光ゲート周期ＴｅをＴｏ_１と設定して、ステップＳ３５において露光ゲートによる露光動作を開始する。

【0045】

そして、ステップＳ３６からＳ４５により、露光ゲート周期ＴｅはＴｏ_１から最大Ｔｏ_４をまで試す。また、測定装置は、基準クロックから前述で求めた時間オフセットＴｏｆｓ分ずらした時間を露光開始基準時間としている。露光ゲートのシフト時間Ｔｓは、露光ゲートシフト制御部１６により、この露光開始基準時間に対して実際の露光開始タイミングをずらす。このシフト時間ＴｓはステップＳ３８で示すように、本実施例では露光ゲート周期の１／１０としている。ステップＳ３９のＩＲ輝度測定では、１／４フレーム分の繰り返し露光を行い、露光した全電荷量をＩＲ輝度測定部１９でＩＲ輝度として測定する。ステップＳ４２では、制御部１１でＩＲ輝度のばらつきの指標として標準偏差を算出し、ステップＳ４４で前回の露光ゲート周期での標準偏差と比較する。前回よりも今回の標準偏差が基準よりも大きくなった場合は測定を終了し、ステップＳ４７で前回の露光ゲート周期が被測定装置の発光期間Ｔｏと判定する。なお、この前回と今回のＩＲ輝度の標準偏差の比率を比較するための比較値をｋとする。このｋの値は、実際の実験により試行錯誤的に適切な値を予め求めておくものとする。

【0046】

ステップＳ４５により、露光ゲート周期Ｔｅが最大のＴｏ_４であった場合は、ステップＳ４６で最後の露光ゲート周期Ｔｅの値であるＴｏ_４（Ｔｏ_ｍ）が、被測定装置の発光期間Ｔｏであると判定する。

【0047】

次に、図６のステップＳ５０での被測定装置の発光周期Ｔｉの検出の詳細について説明する。

【0048】

図１６、図１７、図１８は、本実施例における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅと露光量、及び被測定装置の発光周期Ｔｉとの関係を示す図であり、図１６は露光ゲート周期Ｔｅ＝発光周期Ｔｉ×２の場合、図１７は露光ゲート周期Ｔｅ＞発光周期Ｔｉ×２の場合、図１８は露光ゲート周期Ｔｅ＜発光周期Ｔｉ×２の場合、を示している。

【0049】

図１６に示すように、測定装置の露光ゲートデューティを５０％、露光ゲート周期Ｔｅを被測定装置の発光周期Ｔｉの２倍とした場合、位相のずれ（露光ゲートのシフト時間Ｔｓ）があっても全体の露光量に変化はない。一方、図１７、図１８に示すように、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを被測定装置の発光周期Ｔｉの２倍より長く、あるいは短くすると、位相ずれに依存した露光量のばらつきが発生する。すなわち、露光量のばらつきが無い場合は、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅの１／２の値は、被測定装置の発光周期Ｔｉと一致している。露光量のばらつきがある場合は、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅの１／２の値は、被測定装置の発光周期Ｔｉと一致していない。よって、このばらつきの差を検出することで、被測定装置の発光周期Ｔｉを検出することができる。

【0050】

測距装置は、干渉を避けるために図９に示すような発光期間Ｔｏとそれに対する発光周期Ｔｉの設定テーブルを複数用意している。測定装置では前述のように被測定装置の発光期間Ｔｏが判明しているので、その発光期間Ｔｏと組みになる発光周期Ｔｉを調べれば良い。

【0051】

図１９～図２２は、本実施例における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを、判明した被測定装置の発光期間Ｔｏと組み合わせになる発光周期Ｔｉの２倍の値としたときの露光量のばらつきの関係を示す。なお、○：ばらつき無、×：ばらつき有りを示す。
図１９は、被測定装置が発光期間Ｔｏ_１、発光周期Ｔｉ_１，１を使用している場合である。
図２０は、被測定装置が発光期間Ｔｏ_２、発光周期Ｔｉ_２，５を使用している場合である。
図２１は、被測定装置が発光期間Ｔｏ_３、発光周期Ｔｉ_３，３を使用している場合である。
図２２は、被測定装置が発光期間Ｔｏ_４、発光周期Ｔｉ_４，２を使用している場合である。
これらの関係から、露光ばらつきが無いと判定したときの、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅの１／２の値が、被測定装置の発光周期Ｔｉであると判定することができる。

【0052】

図２３は、本実施例における被測定装置の発光周期Ｔｉを検出するフローチャートである。図２３において、被測定装置の発光期間Ｔｏは既に判定済でＴｏ_１とする。まずステップＳ５１において露光ゲートデューティ制御部１５で測定装置の露光ゲート周期のデューティを５０％と設定する。そして、ステップＳ５２からＳ５４において初期設定をして、露光ゲート周期制御部１４により露光ゲート周期ＴｅをＴｉ_１，１×２と設定して、ステップＳ５５において露光ゲートによる露光動作を開始する。そして、ステップＳ５６からＳ６３により、露光ゲート周期ＴｅはＴｉ_１，１×２からＴｉ_１，５×２まで試す。

【0053】

また、測定装置は、基準クロックから前述で求めた時間オフセットＴｏｆｓ分ずらした時間を露光開始基準時間としている。

【0054】

露光ゲートのシフト時間Ｔｓは、露光ゲートシフト制御部１６により、この露光開始基準時間に対して実際の露光開始タイミングをずらす。

【0055】

このシフト時間ＴｓはステップＳ５８で示すように、本実施例では露光ゲート周期の１／１０としている。ステップＳ５９のＩＲ輝度測定では、１／４フレーム分の繰り返し露光を行い、露光した全電荷量をＩＲ輝度測定部１９でＩＲ輝度として測定する。ステップＳ６２では、制御部１１でＩＲ輝度のばらつきの指標として標準偏差を算出する。

【0056】

ステップＳ６４で、露光ゲート周期ＴｅをＴｉ_１，５×２まで試したのち、各ＩＲ輝度の標準偏差の大きさを比較し、最小となるときの露光ゲート周期Ｔｅの１／２が被測定装置の発光周期Ｔｉと判定する。

【0057】

以上のように、本実施例によれば、干渉する発光周期を検出する時間を短縮し、測距装置設置時の作業時間を軽減し、設置後の干渉を検出可能な測距装置及びその制御方法を提供することができる。

【実施例2】

【0058】

被測定装置が自社製品ではない場合、発光期間Ｔｏ、発光周期Ｔｉが不明であり、その組み合わせも不明である。本実施例ではその場合でも発光期間、発光周期を検出するための手法について説明する。

【0059】

図２４は、本実施例における測定装置の露光ゲート周期Ｔｅを変化させたときの露光量のばらつきを示す図である。図２４において、測定装置の露光ゲートデューティを５０％とし、露光ゲート周期Ｔｅを１ｎｓから２００ｎｓまで変化させたときの露光量のばらつきを示している。また、測定装置は露光ゲート周期Ｔｅを変えるごとに、前述のシフト時間Ｔｓも変化させ露光ばらつきが発生するようにしている。また、被測定装置の発光期間Ｔｏは１０ｎｓ、発光周期Ｔｉは５０ｎｓとしている。

【0060】

図２４において、図１２で説明したように、破線円（１）で示す、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅが１ｎｓ、２ｎｓ、５ｎｓ、１０ｎｓと被測定装置の発光期間Ｔｏ：１０ｎｓの約数となる場合に露光量ばらつきが小さくなる。また、図１６で説明したように、破線円（２）で示す、測定装置の露光ゲート周期Ｔｅが１００ｎｓ、２００ｎｓと被測定装置の発光周期Ｔｉ：５０ｎｓの偶数倍となる場合に露光量ばらつきが小さくなる。従って、破線円（１）の中の最大となる露光ゲート周期Ｔｅの値が被測定装置の発光期間Ｔｏと一致する。また、破線円（２）の中の最小値が被測定装置の発光周期Ｔｉの２倍の値と一致する。

【0061】

図２５は、本実施例における複数ある露光量ばらつきが小さくなる露光ゲート周期Ｔｅと、露光ゲート周期Ｔｅを１ｎｓから２００ｎｓまで変化させたときの、ばらつきが小さくなる露光ゲート周期Ｔｅのその直前の露光ゲート周期Ｔｅとの間隔を示す図である。測定装置は、例えば間隔の最大値１００ｎｓの１／２の値の５０ｎｓを露光ゲート周期間隔の閾値とすると、間隔が閾値以下かつ露光ゲート周期が最大となる値１０ｎｓが被測定装置の発光期間Ｔｏ、間隔が閾値以上かつ露光ゲート周期が最小となる値１００ｎｓが発光周期Ｔｉの２倍の値なので、被測定装置の発光周期Ｔｉは５０ｎｓと判定することができる。

【0062】

図２６は、本実施例における自社製品ではない被測定装置の発光期間Ｔｏ、発光周期Ｔｉを検出するフローチャートである。図２６において、まずステップＳ７１において測定装置の露光ゲート周期のデューティを５０％と設定する。そして、ステップＳ７２からＳ７４において初期設定をして、ステップＳ７５において露光ゲートによる露光動作を開始する。そして、ステップＳ７６からＳ８３により、測定装置の露光ゲート周期を１ｎｓから２００ｎｓまで試す。

【0063】

また、測定装置は、基準クロックから前述で求めた時間オフセットＴｏｆｓ分ずらした時間を露光開始基準時間としている。

【0064】

露光ゲートのシフト時間Ｔｓは、この露光開始基準時間に対して実際の露光開始タイミングをずらす。

【0065】

このシフト時間ＴｓはステップＳ７８で示すように、本実施例では露光ゲート周期の１／１０としている。ステップＳ７９のＩＲ輝度測定では、１／４フレーム分の繰り返し露光を行い、露光した全電荷量をＩＲ輝度として測定する。ステップＳ８２では、ＩＲ輝度のばらつきの指標として標準偏差を算出する。

【0066】

ステップＳ８４で、露光ゲート周期Ｔｅを２００ｎｓまで試したのち、被測定装置の発光期間Ｔｏと発光周期Ｔｉを判定する。ステップＳ８４の被測定装置の発光期間Ｔｏと発光周期Ｔｉの判定処理の詳細フローチャートを図２７に示す。

【0067】

図２７において、まずステップＳ９１において、ＩＲ輝度の標準偏差σ_１～σ_２００のうちの最大値と最小値を検出する。そして、ステップＳ９２において、その最大値と最小値の１／４の値を閾値１とする。なお、本実施例では１／４としたが、最適値は実際の状況に合わせて試行誤的に求める。そして、ステップＳ９３において、閾値１以下の標準偏差となる露光ゲート周期を検出し、ステップＳ９４において、その露光ゲート周期間の間隔を算出する。そして、ステップＳ９５において、その間隔のうちの最大値を検出し、ステップＳ９６において、その１／２の値を閾値２とする。なお、本実施例では１／２としたが、最適値は実際の状況に合わせて試行誤的に求める。

【0068】

そして、ステップＳ９７において、露光ゲート周期の間隔が閾値２以下となり、かつ閾値１以下の標準偏差に該当する露光ゲート周期の最大値を検出し、その値を被測定装置の発光期間Ｔｏとする。また、ステップＳ９８において、露光ゲート周期の間隔が閾値２以上となり、かつ閾値１以下の標準偏差に該当する露光ゲート周期の最小値を検出し、その値の１／２を被測定装置の発光周期Ｔｉとする。

【0069】

以上のように、本実施例によれば、被測定装置が自社製品ではない場合、発光期間、発光周期が不明であるが、その場合でも発光期間、発光周期を検出することができる。

【0070】

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0071】

１０：測距装置、１１：制御部、１２：発光制御部、１３：露光制御部、１４：露光ゲート周期制御部、１５：露光ゲートデューティ制御部、１６：露光ゲートシフト制御部、１７：信号処理部、１８：距離演算部、１９：ＩＲ輝度測定部、２０：発光部、２１：受光部、２２：イメージセンサ、２３：照射光、２４：対象物、２５：反射光、２６：他の測距装置（被測定装置）、２７：干渉光

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】