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公開番号2025042692
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023149775
出願日2023-09-15
発明の名称測定装置および測定方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 7/481 20060101AFI20250321BHJP(測定;試験)
要約【課題】TOFを用いて十分な解像度やFPSで物体に関する情報を得る。
【解決手段】測定装置1000は、光源部12と、光源部からの照明光を物体の複数点に向けて照射される複数の光に分割する分割手段13と、複数の光の物体への照射を制御する制御手段31と、2次元に配置された複数の光電変換部を有し、複数点からの複数の反射光を検出する検出手段23と、複数の光の照射から光電変換部ごとの反射光の検出までの光飛行時間に基づいて、光電変換部ごとの物体に関する情報を取得する処理手段51、61とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光源部と、
該光源部からの照明光を物体の複数点に向けて照射される複数の光に分割する分割手段と、
前記複数の光の前記物体への照射を制御する制御手段と、
２次元に配置された複数の光電変換部を有し、前記複数点からの複数の反射光を検出する検出手段と、
前記複数の光の照射から前記光電変換部ごとの前記反射光の検出までの光飛行時間に基づいて、前記光電変換部ごとの前記物体に関する情報を取得する処理手段とを有することを特徴とする測定装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記複数の光を前記物体に向けて照射するとともに、前記複数の反射光を前記検出手段に導く光学系を有し、
前記分割手段と前記検出手段は、前記光学系に対して共役の位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記分割手段は、前記照明光を均一な強度を有する前記複数の光に分割することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記分割手段は、複数の光変調部を有し、前記複数の光変調部に入射した前記照明光を前記複数の光に分割することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項５】
前記分割手段は、前記光変調部ごとに光の偏光状態を変調することが可能な液晶パネルであり、
前記制御手段は、前記光変調部を制御することで前記照射を制御することを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記分割手段は、
第１面に反射部を有し、前記第１面とは反対側の第２面に入射した光の一部を透過させて残りを反射する複数の分離部を有する導光体と、
前記光変調部を構成する可動ミラーを複数有するミラーデバイスとを有し、
前記導光体において、前記照明光を前記反射部と前記複数の分離部での反射により伝播させながら前記複数の分離部のそれぞれを透過した光を前記ミラーデバイスに向けて出射させ、
前記複数の分離部のそれぞれからの光を、前記ミラーデバイスの前記複数の可動ミラーで反射して前記複数の光として出射させ、
前記制御手段は、前記可動ミラーを制御することで前記照射を制御することを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【請求項７】
前記光変調部の対角長をＷ１、該光変調部から出射する光の幅をＷ２とするとき、
０．７＜Ｗ２／Ｗ１≦１．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【請求項８】
前記物体に関する情報は、前記物体までの距離であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項９】
前記処理手段は、前記検出手段の前記複数の光電変換部のうち検出される前記反射光の強度および前記光飛行時間のうち少なくとも一方が所定値以上である光電変換部を用いて前記物体に関する情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記光電変換部は、アバランシェフォトダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
（【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、光飛行時間（ＴＯＦ：Time of Flight）を用いて物体に関する情報を取得する技術に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
光源からの光を測距対象である物体に照射し、物体からの反射光を検出することができれば、物体への光の照射から反射光の検出までのＴＯＦを用いて物体までの距離情報を取得することが可能である。このようなＴＯＦを用いる測距装置として、特許文献１には、レーザ光を走査ミラーで偏向させながら物体を２次元走査し、該物体で反射したレーザ光を取得することで、２次元の距離情報を得るものが開示されている。
【０００３】
また、ＴＯＦを用いる測距装置に使用が可能な面発光レーザ光源として、複数の垂直共振面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical cavity surface emitting laser）を２次元状に配置したＶＣＳＥＬアレイがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１２２６８９号公報
特開２０２３－５２２５５９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の測距装置では、レーザ光で物体を２次元走査するために走査の開始から完了までに時間を要し、十分な解像度やフレームレート（ＦＰＳ）が得られない。ＶＣＳＥＬアレイを用いると、複数のレーザ光を物体の複数の位置に同時に照射することはできるが、ＶＣＳＥＬアレイにおけるＶＣＳＥＬの離散的な配置に応じて物体におけるレーザ光の照射位置も離散的になるため、十分な解像度が得られない。
【０００６】
本発明は、ＴＯＦを用いて十分な解像度やＦＰＳで測定対象である物体に関する情報が得られるようにした測定装置および測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての測定装置は、光源部と、該光源部からの照明光を物体の複数点に向けて照射される複数の光に分割する分割手段と、複数の光の物体への照射を制御する制御手段と、２次元に配置された複数の光電変換部を有し、複数点からの複数の反射光を検出する検出手段と、複数の光の照射から光電変換部ごとの反射光の検出までの光飛行時間に基づいて、光電変換部ごとの物体に関する情報を取得する処理手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また本発明の他の一側面としての測定方法は、光源部からの照明光を物体の複数点に向けて照射される複数の光に分割し、複数の光の物体への照射を制御し、２次元に配置された複数の光電変換部により複数点からの複数の反射光を検出し、複数の光の照射から光電変換部ごとの反射光の検出までの光飛行時間に基づいて、光電変換部ごとの物体に関する情報を取得することを特徴とする。なお、上記測定方法に従う処理をコンピュータに実行させるプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＴＯＦを用いて十分な解像度やＦＰＳで測定対象である物体に関する情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例の測定装置の構成を示すブロック図。
実施例における光検出部の画素領域の構成を示す図。
実施例における光検出部の駆動パルスを説明する図。
実施例１の測定装置の構成を示す図。
実施例１において実行される処理を示すフローチャート。
実施例２の測定装置の構成を示す図。
実施例２における分割部の構成を示す図。
実施例２における分割部の構成を示す別の図。
実施例２において実行される処理を示すフローチャート。
物体からの反射光とそれ以外の光の強度と検出時刻を説明する図。
実施例１、２における分割部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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