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公開番号2024057740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164599
出願日2022-10-13
発明の名称距離情報取得装置及び距離情報取得方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/4863 20200101AFI20240418BHJP(測定;試験)
要約【課題】ノイズの影響を低減してより精度の高い距離情報を取得しうる距離情報取得装置を提供する。
【解決手段】距離情報取得装置は、光電変換部を有し、発光部から発せられ測定対象領域にある対象物によって反射されたパルス光を検出する受光部と、受光部により検出した情報に基づいて対象物までの距離に関する情報を取得する信号処理部と、を有する。受光部は、対象物により反射されて受光部に入射するパルス光の数をカウントするカウント部を有し、カウント部は、パルス光が発光部から射出されてから受光部で検出されるまでの時間に応じて定められた複数の距離範囲の各々におけるパルス光の数をカウントし、パルス光のカウント値が2以上の所定値以上の場合に、パルス光が検出されたことを表す1ビット信号を出力する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換部を有し、発光部から発せられ測定対象領域にある対象物によって反射された前記パルス光を検出する受光部と、
前記受光部により検出した情報に基づいて前記対象物までの距離に関する情報を取得する信号処理部と、を有し、
前記受光部は、前記対象物により反射されて前記受光部に入射する前記パルス光の数をカウントするカウント部を有し、
前記カウント部は、前記パルス光が前記発光部から射出されてから前記受光部で検出されるまでの時間に応じて定められた複数の距離範囲の各々における前記パルス光の数をカウントし、前記パルス光のカウント値が２以上の所定値以上の場合に、前記パルス光が検出されたことを表す１ビット信号を出力するように構成されている
ことを特徴とする距離情報取得装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記信号処理部は、複数ビットのメモリを有し、前記カウント部から出力される複数の前記１ビット信号の値を距離範囲ごとに累計することにより得た複数ビット信号の各々を前記メモリに格納するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の距離情報取得装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記複数ビット信号の値が最も大きい距離範囲を、前記対象物の測距結果として決定する
ことを特徴とする請求項２記載の距離情報取得装置。
【請求項４】
前記受光部は、前記パルス光の検出を許容する検出期間を切り替えることにより、前記複数の距離範囲の各々に対応する前記パルス光を時分割で検出するように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離情報取得装置。
【請求項５】
前記１ビット信号の各々は、マイクロフレームを構成し、
同じ距離範囲に対して取得された複数の前記マイクロフレームは、サブフレームを構成し、
互いに異なる距離範囲に対して取得された複数の前記マイクロフレームにより構成された複数の前記サブフレームは、１つの距離画像の生成に用いられる測距フレームを構成する
ことを特徴とする請求項４記載の距離情報取得装置。
【請求項６】
前記検出期間の間に前記光電変換部から前記カウント部に入力される信号の各々は、マイクロフレームを構成し、
同じ距離範囲に対して取得された複数の前記マイクロフレームを前記カウント部で処理することにより得られる前記１ビット信号は、サブフレームを構成し、
互いに異なる距離範囲に対して取得された複数の前記マイクロフレームから得られた複数の前記サブフレームは、１つの距離画像の生成に用いられる測距フレームを構成する
ことを特徴とする請求項４記載の距離情報取得装置。
【請求項７】
前記測距フレームに基づいて前記対象物までの距離を示す距離画像を生成する距離画像生成部を更に有する
ことを特徴とする請求項５記載の距離情報取得装置。
【請求項８】
前記カウント部は、前記所定値をＮとして、Ｎ進カウンタで構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離情報取得装置。
【請求項９】
前記光電変換部は、ＳＰＡＤを含み、
前記カウント部は、前記光電変換部から出力される光子検知パルスをカウントする
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離情報取得装置。
【請求項１０】
前記受光部は、各々が前記光電変換部及び前記カウント部を含む複数の画素を有し、
前記信号処理部は、前記複数の画素の各々に対し、前記対象物までの距離に関する情報を取得する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離情報取得装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離情報取得装置及び距離情報取得方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
光を用いて対象物までの距離を測定する測距方式の一つとして、光飛行時間計測法（ＴＯＦ（Time of Flight）方式）と呼ばれる測距手法が知られている。ＴＯＦ方式は、対象物へ向けた光の射出から対象物により反射された光の検出までの時間に基づき対象物までの距離を計測する方法である。特許文献１には、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）素子を用いた光子検出センサにＴＯＦ方式を適用し、対象物までの距離を計測する測距装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の測距方法では、所定の周波数で繰り返し発光する短パルスレーザ光を物体に向けて照射し、レーザ光の照射とＳＰＡＤセンサによる検出とを同期させて物体からの反射光の検出を行う。すなわち、ＳＰＡＤセンサにレーザ光の発光タイミングと関連付けて特定の露光期間（以下、ゲーティング期間と称する）を設定し、当該露光期間における光子検出を行う。そして、このゲーティング期間を順次シフトしていき、複数のゲーティング期間の各々に対応する信号を取得する。この結果をヒストグラムメモリへと記録していき、ヒストグラムピークから物体までの距離を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許出願公開第２０１７／００５２０６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、各ゲーティング期間の間に外乱光の入射やＳＰＡＤセンサのノイズが発生した場合に、これらノイズが本来の信号としてそのままヒストグラムに加算され、測距精度が低下することがあった。
【０００６】
本発明の目的は、ノイズの影響を低減してより精度の高い距離情報を取得しうる距離情報取得装置及び距離情報取得方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書の一開示によれば、光電変換部を有し、発光部から発せられ前記測定対象領域にある対象物によって反射された前記パルス光を検出する受光部と、前記受光部により検出した情報に基づいて前記対象物までの距離に関する情報を取得する信号処理部と、を有し、前記受光部は、前記対象物により反射されて前記受光部に入射する前記パルス光の数をカウントするカウント部を有し、前記カウント部は、前記パルス光が前記発光部から射出されてから前記受光部で検出されるまでの時間に応じて定められた複数の距離範囲の各々における前記パルス光の数をカウントし、前記パルス光のカウント値が２以上の所定値以上の場合に、前記パルス光が検出されたことを表す１ビット信号を出力するように構成されている距離情報取得装置が提供される。
【０００８】
また、本明細書の他の一開示によれば、光電変換素子を有し、光子の入射に応じてパルス信号を出力する光電変換部と、前記光電変換部から出力される前記パルス信号の数をカウントするカウント部と、を有し、前記カウント部は、前記パルス信号のカウント値が２以上の所定値以上の場合に、前記パルス信号を受信したことを表す１ビット信号を出力するように構成されている光電変換装置が提供される。
【０００９】
また、本明細書の更に他の一開示によれば、対象物に照射した光を検出したタイミングに基づいて前記対象物に関する距離情報を取得する距離情報取得法であって、測定対象領域にパルス光を照射し、前記測定対象領域にある前記対象物によって反射された前記パルス光を検出し、前記パルス光が射出されてから検出されるまでの時間に応じて定められた複数の距離範囲の各々における前記パルス光の数をカウントし、前記パルス光のカウント値が２以上の所定値以上の場合に、前記パルス光が検出されたことを表す１ビット信号を出力し、複数の前記１ビット信号の値を対応する距離範囲ごとに累計して複数ビット信号を算出し、前記複数ビット信号の値が最も大きい距離範囲を、前記対象物の測距結果として決定する距離情報取得方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光を用いて対象物までの距離を測定する距離情報取得装置及び距離情報取得方法において、ノイズの影響を低減してより精度の高い距離情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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