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公開番号2024105147
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-06
出願番号2023009736
出願日2023-01-25
発明の名称撮像装置、測距装置、測距システムおよび測距方法
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G01S 17/87 20200101AFI20240730BHJP(測定;試験)
要約【課題】より精度の高い距離画像を生成可能とする。
【解決手段】拡散光を投光する第1投光部と、構造化光を投光する第2投光部と、前記拡散光および前記構造化光を受光する受光部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
拡散光を投光する第１投光部と、
構造化光を投光する第２投光部と、
前記拡散光および前記構造化光を受光する受光部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記受光部は、
前記第１投光部から対象物へ照射された拡散光の第１の反射光を受光する第１受光部と、
前記第２投光部から対象物へ照射された構造化光の第２の反射光を受光する第２受光部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記受光部は、前記第１投光部から対象物へ照射された拡散光の第１の反射光と、前記第２投光部から対象物へ照射された構造化光の第２の反射光と、を受光する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記受光部は、当該撮像装置の周囲３６０度を撮像可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
ＴｏＦ（Time of Flight）方式で距離情報を検出する測距装置において、
請求項１ないし４の何れか一項に記載の撮像装置と、
前記第１投光部から対象物へ照射された拡散光の第１の反射光の検出信号と前記第２投光部から対象物へ照射された構造化光の第２の反射光の検出信号とに基づき距離情報を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする測距装置。
【請求項６】
前記制御部は、複数の点の前記距離情報を出力し、
前記複数の点の数は、前記第２の反射光の検出信号より測距値が算出された点の数よりも大きい、
ことを特徴とする請求項５に記載の測距装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１の反射光の検出信号に基づいて、前記対象物までの間の距離を示す距離情報を計算する距離計算部と、
前記第１の反射光の検出信号より算出した距離画像と、前記第２の反射光の検出信号より算出した距離画像とを用いて、前記距離情報を補正する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値算出部で算出された補正値を用い、前記第１の反射光の検出信号より算出した距離情報の補正を行う距離補正部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の測距装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２投光部から前記対象物へ照射された光の第２の反射光のみが得られている場合、前記第２の反射光の検出信号より算出した距離情報を用いて補間を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載の測距装置。
【請求項９】
ＴｏＦ（Time of Flight）方式で距離情報を検出する測距システムにおいて、
対象物に向けて拡散光を投光する第１投光部と、
前記対象物に向けて前記第１投光部とは異なるタイミングで構造化光を投光する第２投光部と、
前記第１投光部から前記対象物へ照射された光の第１の反射光と、前記第２投光部から前記対象物へ照射された光の第２の反射光とを受光する受光部と、
前記第１の反射光の検出信号より算出した距離情報を、前記第２の反射光の検出信号によって補正する制御部と、
を備えることを特徴とする測距システム。
【請求項１０】
ＴｏＦ（Time of Flight）方式で距離情報を検出する測距装置における測距方法であって、
対象物に向けて拡散光を投光する第１投光ステップと、
前記対象物に向けて前記第１投光ステップとは異なるタイミングで構造化光を投光する第２投光ステップと、
前記第１投光ステップで前記対象物へ照射された光の第１の反射光と、前記第２投光ステップで前記対象物へ照射された光の第２の反射光とを受光する受光ステップと、
前記第１の反射光の検出信号より算出した距離情報を、前記第２の反射光の検出信号によって補正する制御ステップと、
を含むことを特徴とする測距方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、測距装置、測距システムおよび測距方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、対象物までの測距の手法の一つに、ＴｏＦ（Time of Flight）方式と呼ばれる手法が知られている。ＴｏＦ方式を用いた測距装置であるＴｏＦカメラは、所定の照射パターンにより強度変調された赤外光による測距光を対象物に向けて照射した後、対象物によって反射された測距光を赤外線用の撮像素子で受光する。そして、ＴｏＦカメラは、照射パターンにより照射から受光までの時間差を画素ごとに検出、距離を算出する。ＴｏＦカメラは、算出した距離値を画素ごとにビットマップ状に集めて、“距離画像”として保存する。
【０００３】
特許文献１および特許文献２には、スポット状の光を投射するＴｏＦ方式を用いた測距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】
しかしながら、従来のＴｏＦ方式を用いた測距装置によれば、照射した光が複数回の反射した光路でセンサに入ることでマルチパス干渉と呼ばれる距離が遠く計算されてしまう現象が起き、測距精度が低下する課題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より精度の高い距離画像を生成可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、拡散光を投光する第１投光部と、構造化光を投光する第２投光部と、前記拡散光および前記構造化光を受光する受光部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より精度の高い距離画像を生成可能とすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１の実施の形態にかかる測距装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図２は、スポット光を例示的に示す図である。
図３は、測距原理を説明するためのタイミングチャートである。
図４は、ＴｏＦカメラでマルチパス干渉によるノイズが発生する原理を示す図である。
図５は、測距制御部の機能構成を示す機能ブロック図である。
図６は、測距装置の投光系および受光系を示す図である。
図７は、測距装置の設置例を示す図である。
図８は、マルチパス干渉の影響を例示的に示す図である。
図９は、補正値算出の手法を例示的に示す図である。
図１０は、測距装置における測距処理の流れを示すフローチャートである。
図１１は、距離画像の例を示す図である。
図１２は、測距システムのシステム構成を示すブロック図である。
図１３は、第２の実施の形態にかかる測距装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１４は、測距装置の投光系および受光系を示す図である。
図１５は、測距装置の各光学要素の他の配置例を示す図である。
図１６は、第３の実施の形態にかかる測距装置の投光系および受光系を示す図である。
図１７は、距離画像の例を示す図である。
図１８は、第４の実施の形態にかかるＴｏＦカメラでの飽和画素を例示的に示す図である。
図１９は、飽和画素を低減する撮影処理の流れを示すフローチャートである。
図２０は、拡散光結果でスポット光の制御を切り替えた際の取得画像例を示す図である。
図２１は、第５の実施の形態にかかる測距装置の構成を示す外観斜視図である。
図２２は、測距装置の概略構成の一例を示す図である。
図２３は、光学系の配置の一例を示す図である。
図２４は、全天球撮像装置を適用した場合に特有のマルチパス干渉を例示的に示す図である。
図２５は、全天球撮像装置を適用した場合にマルチパス干渉を低減する撮影シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、撮像装置、測距装置、測距システムおよび測距方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる測距装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。撮像装置としても機能する測距装置１００は、測距装置１００から対象物までの測距を行う。測距装置１００は、光を照射してから反射光を受光するまでの時間に基づき対象物までの距離を算出するＴｏＦ（Time of Flight）カメラである。
（【００１１】以降は省略されています）

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