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公開番号2024176019
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094206
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 17/89 20200101AFI20241212BHJP(測定;試験)
要約【課題】距離測定精度及び解像度を維持しつつ必要となるメモリ容量を削減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、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複数の画素を有する受光部と、各々が少なくとも1つの画素を含む複数の単位領域から出力される複数の信号を、各々が少なくとも2つの単位領域を含む複数の画素ブロックに対応する複数の信号に変換するビニング処理部と、ビニング処理部から出力される複数の信号に基づき、パルス光が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階級と度数との関係を表す情報を画素ブロックごとに蓄積するデータ蓄積部と、複数の単位領域の各々に対し、対象物からの反射光による信号を含む階級の候補を情報から抽出する反射光判定部と、複数の単位領域の各々に対応する対象物までの距離を、候補に基づいてそれぞれ算出する距離算出部と、を有する。
【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パルス光を検出する複数の画素を有する受光部と、
各々が少なくとも１つの前記画素を含む複数の単位領域から出力される複数の信号を、各々が少なくとも２つの単位領域を含む複数の画素ブロックに対応する複数の信号に変換するビニング処理部と、
前記ビニング処理部から出力される前記複数の信号に基づき、前記パルス光が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階級と前記パルス光を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を前記画素ブロックごとに蓄積するデータ蓄積部と、
前記複数の単位領域の各々に対し、前記対象物からの反射光による信号を含む階級の候補を前記情報から抽出する反射光判定部と、
前記複数の単位領域の各々に対応する前記対象物までの距離を、前記候補に基づいてそれぞれ算出する距離算出部と
を有することを特徴とする測距装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記データ蓄積部は、１フレーム期間のうちの第１期間に、複数回の前記パルス光の発光に応じて前記ビニング処理部から複数回にわたって出力されるパルス信号を前記階級ごとに計数することにより前記情報を生成し、
前記反射光判定部は、前記１フレーム期間のうちの前記第１期間の後の第２期間に、複数回の前記パルス光の発光に応じて前記複数の単位領域から複数回にわたって出力されるパルス信号に基づき、前記候補を抽出する
ことを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
前記反射光判定部は、
前記複数の単位領域のうちの少なくとも１つの単位領域が光を検出した場合に、前記１つの単位領域を含む画素ブロックの出力信号が前記対象物からの反射光による信号を含む可能性があるか否かを判定する第１判定部と、
前記１つの単位領域の出力信号が前記対象物からの反射光による信号を含む可能性があるか否かを判定する第２判定部と、を有し、
前記第１判定部及び前記第２判定部の両方において前記対象物からの反射光による信号を含む可能性があると判定された場合に、前記１つの単位領域が光を検出したタイミングに対応する階級を前記１つの単位領域に対応する前記候補として抽出する
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４】
前記第１判定部及び前記第２判定部は、前記１つの単位領域が光を検出したタイミングに対応する階級が、前記情報を構成する階級のうち度数が所定の閾値以上である階級に該当する場合に、前記出力信号が前記対象物からの反射光による信号を含む可能性があると判定する
ことを特徴とする請求項３記載の測距装置。
【請求項５】
前記距離算出部は、
前記候補について、前記第２判定部において前記対象物からの反射光による信号を含む可能性があると判定された回数をカウントし、
前記候補のうち前記回数が最も多い階級のカウント値が所定の閾値を超えている場合に、前記回数が最も多い階級に対応する距離を、前記１つの単位領域における前記対象物までの距離として算出する
ことを特徴とする請求項３記載の測距装置。
【請求項６】
前記距離算出部は、前記１つの単位領域が光を検出したタイミングに対応する階級が前記候補に含まれていない場合に、前記１つの単位領域が光を検出したタイミングに対応する階級を前記候補に追加する
ことを特徴とする請求項５記載の測距装置。
【請求項７】
前記距離算出部は、前記１つの単位領域が光を検出したタイミングに対応する階級が前記候補に含まれていない場合に、前記１つの単位領域及びその周辺の単位領域の前記カウント値に応じた更新確率で、前記１つの単位領域が光を検出したタイミングに対応する階級を前記候補として選択する
ことを特徴とする請求項５記載の測距装置。
【請求項８】
前記データ蓄積部は、前記複数の画素ブロックから出力される複数の信号を、各々が少なくとも２つの画素ブロックを含む複数の画素ブロック群に対応する複数の信号に基づき、前記情報を前記画素ブロック群ごとに蓄積する
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９】
前記データ蓄積部は、前記複数の単位領域の各々に対応して、前記情報を保持するための第１データ領域と、その単位領域を含む前記画素ブロックを構成する各々の単位領域における前記候補とその度数を保持するための第２データ領域とを含み、前記第１データ領域と前記第２データ領域とは少なくとも一部が重複している
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１０】
前記複数の単位領域の各々は、１つの画素を含む
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 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
測距技術の一つとして、測距対象物体を含む所定範囲に面光源からの光を照射して測距対象物体からの反射光を検出し、面光源の発光タイミングと対象物体からの反射光の検出タイミングとの関係から対象物体までの距離を計測するものがある。この技術は、フラッシュＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）と呼ばれている。
【０００３】
フラッシュＬｉＤＡＲでは、面光源を複数回発光して反射光を積算していくことで測距精度を向上することが行われている。反射光の積算は距離と頻度との関係を表すヒストグラム情報を生成することにより行われるが、処理に必要となるメモリ容量は受光部の画素数の増加に比例して大きくなる。複数の画素まとめて１つの画素として扱う処理、いわゆるビニング処理を行うことにより処理に必要となるメモリ容量を減らすことはできるが、単純なビニング処理では解像度の低下を避けることはできない。
【０００４】
特許文献１には、ビニングした距離ヒストグラムと一部の領域の出力を除いた距離ヒストグラムとの差分を取ることで高解像度の距離を算出する技術が開示されている。特許文献２には、高解像度の画像の輪郭情報を抽出し、抽出した輪郭情報に基づいて低解像度の距離情報を補正することで高解像度の距離情報を推定する技術が開示されている。特許文献３には、ビニングする領域を、当該領域よりも狭い間隔でシフトしていくことで、疑似的に高解像度の測距を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１８０９４１号公報
特開２０１０－０７１９７６号公報
特開２０２０－１１８５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載の技術は、必ずしもメモリ容量の削減と高解像度化を両立できるものとは言えなかった。
【０００７】
本発明の目的は、距離測定精度及び解像度を維持しつつ必要となるメモリ容量を削減しうる測距装置及び測距方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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パルス光を検出する複数の画素を有する受光部と、各々が少なくとも１つの前記画素を含む複数の単位領域から出力される複数の信号を、各々が少なくとも２つの単位領域を含む複数の画素ブロックに対応する複数の信号に変換するビニング処理部と、前記ビニング処理部から出力される前記複数の信号に基づき、前記パルス光が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階級と前記パルス光を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を前記画素ブロックごとに蓄積するデータ蓄積部と、前記複数の単位領域の各々に対し、前記対象物からの反射光による信号を含む階級の候補を前記情報から抽出する反射光判定部と、前記複数の単位領域の各々に対応する前記対象物までの距離を、前記候補に基づいてそれぞれ算出する距離算出部とを有する測距装置が提供される。
【０００９】
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パルス光を検出する複数の画素を有する受光部と、前記複数の画素から出力される複数の第１信号を、空間的な分解能が前記複数の第１信号よりも低い複数の第２信号に変換するビニング処理部と、前記ビニング処理部から出力される前記複数の第２信号に基づき、前記パルス光が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階級と前記パルス光を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を、前記複数の第２信号に対応する複数の第１単位領域ごとに蓄積するデータ蓄積部と、前記複数の第２信号よりも空間的な分解能が高い複数の信号に対応する複数の第２単位領域の各々に対し、前記対象物からの反射光による信号を含む階級の候補を前記情報から抽出する反射光判定部と、前記複数の第２単位領域の各々に対応する前記対象物までの距離を、前記候補に基づいてそれぞれ算出する距離算出部とを有する測距装置が提供される。
【００１０】
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パルス光を検出する複数の画素が出力する信号が入力される入力部と、各々が少なくとも１つの前記画素を含む複数の単位領域から出力される複数の信号を、各々が少なくとも２つの単位領域を含む複数の画素ブロックに対応する複数の信号に変換するビニング処理部と、前記ビニング処理部から出力される前記複数の信号に基づき、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階級と前記パルス光を検出した回数を示す度数との関係を表す情報を前記画素ブロックごとに蓄積するデータ蓄積部と、前記複数の単位領域の各々に対し、前記対象物からの反射光による信号を含む階級の候補を前記情報から抽出する反射光判定部と、前記複数の単位領域の各々に対応する前記対象物までの距離を、前記候補に基づいてそれぞれ算出する距離算出部とを有する情報処理装置が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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