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公開番号2024175962
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094109
出願日2023-06-07
発明の名称測距装置及び測距方法
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 17/18 20200101AFI20241212BHJP(測定;試験)
要約【課題】距離情報の取得に要する時間を短縮しうる測距装置及び測距方法を提供する。
【解決手段】測距装置は、発光部から発せられ対象物によって反射された光を含む光信号を検出してパルス信号に変換する受光部と、発光部の発光のごとに、受光部を、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階級に対応して設定された複数の露光期間のうちのいずれかに設定する露光期間制御部と、発光部の複数回の発光を含む所定のフレーム期間の間に受光部から出力される信号に基づいて、階級とパルス信号を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を生成する情報生成部と、情報における度数のピークを判定するピーク判定部と、を有する。露光期間制御部は、第1フレーム期間に取得した情報に度数のピークが検出された場合は、次の第2フレーム期間において、ピークが検出された階級に対応する期間により近い期間から順に露光期間に設定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
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光を含む光信号を検出してパルス信号に変換する受光部と、
前記発光部の発光のごとに、前記受光部を、前記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階級に対応して設定された複数の露光期間のうちのいずれかに設定する露光期間制御部と、
前記発光部の複数回の発光を含む所定のフレーム期間の間に前記受光部から出力される信号に基づいて、前記階級と前記パルス信号を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を生成する情報生成部と、
前記情報における度数のピークを判定するピーク判定部と、を有し、
前記露光期間制御部は、第１フレーム期間に取得した前記情報に度数のピークが検出された場合は、前記第１フレーム期間の次の第２フレーム期間において、前記ピークが検出された階級に対応する期間により近い期間から順に前記露光期間に設定する
ことを特徴とする測距装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第２フレーム期間では、前記ピークに対応するピークが検出された階級で測定を停止し、以降の階級における測定を行わずに次のフレーム期間に移行する
ことを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
前記露光期間制御部は、前記第１フレーム期間に取得した前記情報に度数のピークが検出されなかった場合は、前記第２フレーム期間において、前記複数の階級に対応する複数の期間を順に前記露光期間に設定する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項４】
前記ピーク判定部は、前記ピークが検出された前記階級に対応する時間情報に基づいて前記対象物までの距離情報を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項５】
前記対象物に対する相対的な移動速度を示す速度情報を取得する速度情報取得部を更に有し、
前記露光期間制御部は、前記速度情報を考慮して、前記ピークが検出された階級に対応する期間を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項６】
前記露光期間制御部は、前のフレーム期間に取得した前記情報に度数のピークが検出されたフレーム期間が所定フレーム数連続した場合は、次のフレーム期間において、前記複数の階級に対応する複数の期間を順に前記露光期間に設定する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項７】
前記受光部は、各々が複数の画素を含む複数の領域を有し、
前記露光期間制御部は、前記複数の領域の各々に独立して前記露光期間を設定し、
前記情報生成部は、前記複数の領域に対応する複数の前記情報を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項８】
前記フレーム期間は、複数のサブフレームを含み、
前記複数のサブフレームの各々は、前記発光部の複数回の発光を含み、前記複数回の発光に対して同じ露光期間が設定されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項９】
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光を含む光信号を検出してパルス信号に変換する受光部と、
前記発光部の発光のごとに、前記受光部を、前記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階級に対応して設定された複数の露光期間のうちのいずれかに設定する露光期間制御部と、
前記発光部の複数回の発光を含む所定のフレーム期間の間に前記受光部から出力される信号に基づいて、前記階級と前記パルス信号を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を生成する情報生成部と、
前記対象物に関する距離情報を外部から取得する距離情報取得部と、を有し、
前記露光期間制御部は、前記距離情報取得部が取得した距離情報に対応する期間により近い期間から順に前記露光期間に設定する
ことを特徴とする測距装置。
【請求項１０】
移動体であって、
請求項１又は９記載の距離情報取得装置と、
前記距離情報取得装置が取得した距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
（【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、測距装置及び測距方法に関する。
続きを表示（約 2,200 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（ゲーティング期間）を設定し、当該露光期間における光子検出を行う。そして、この露光期間を順次シフトしていき、複数の露光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に記載の技術では、露光期間を順次シフトしながら測定を行うことで測距範囲の奥行き方向に沿ったヒストグラム情報を取得するため、ヒストグラム情報の生成に時間を要し、フレームレートが低下することがあった。
【０００６】
本発明の目的は、露光期間を順次シフトしながら測定を行うことにより測距範囲の奥行き方向に沿った距離情報を取得する測距装置及び測距方法において、距離情報の取得に要する時間を短縮するための技術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、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光を含む光信号を検出してパルス信号に変換する受光部と、前記発光部の発光のごとに、前記受光部を、前記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階級に対応して設定された複数の露光期間のうちのいずれかに設定する露光期間制御部と、前記発光部の複数回の発光を含む所定のフレーム期間の間に前記受光部から出力される信号に基づいて、前記階級と前記パルス信号を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を生成する情報生成部と、前記情報における度数のピークを判定するピーク判定部と、を有し、前記露光期間制御部は、第１フレーム期間に取得した前記情報に度数のピークが検出された場合は、前記第１フレーム期間の次の第２フレーム期間において、前記ピークが検出された階級に対応する期間により近い期間から順に前記露光期間に設定する測距装置が提供される。
【０００８】
また、本明細書の他の一開示によれば、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光を含む光信号を検出してパルス信号に変換する受光部と、前記発光部の発光のごとに、前記受光部を、前記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階級に対応して設定された複数の露光期間のうちのいずれかに設定する露光期間制御部と、前記発光部の複数回の発光を含む所定のフレーム期間の間に前記受光部から出力される信号に基づいて、前記階級と前記パルス信号を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を生成する情報生成部と、前記対象物に関する距離情報を外部から取得する距離情報取得部と、を有し、前記露光期間制御部は、前記距離情報取得部が取得した距離情報に対応する期間により近い期間から順に前記露光期間に設定する測距装置が提供される。
【０００９】
また、本明細書の更に他の一開示によれば、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光を含む光信号を検出し、検出した信号に基づいて前記対象物までの距離を算出する測距方法であって、前記発光部の発光のごとに、受光部を、前記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階級に対応して設定された複数の露光期間のうちのいずれかに設定し、前記受光部により検出した信号をパルス信号に変換し、前記発光部の複数回の発光を含む所定のフレーム期間の間に前記受光部から出力される信号に基づいて、前記階級と前記パルス信号を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を生成し、第１フレーム期間に取得した前記情報に度数のピークが検出された場合は、前記第１フレーム期間の次の第２フレーム期間において、前記ピークが検出された階級に対応する期間により近い期間から順に前記露光期間に設定する測距方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、露光期間を順次シフトしながら測定を行うことにより測距範囲の奥行き方向に沿った距離情報を取得する測距装置及び測距方法において、距離情報の取得に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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