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公開番号2025112138
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006244
出願日2024-01-18
発明の名称投受光装置、測距装置、測距システムおよびプログラム
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 7/484 20060101AFI20250724BHJP(測定;試験)
要約【課題】測距対象のシーンに合わせた柔軟な撮影を可能とする。
【解決手段】第1の光及び第2の光を投光する投光部と、前記第1の光が物体で反射された第1反射光と、前記第2の光が物体で反射された第2反射光と、を受光する受光部と、前記投光部及び前記受光部を制御する制御部と、を備え、前記第1の光及び前記第2の光は、それぞれ、ピーク領域を持つ光強度の分布を複数有するパターン光であり、投光される領域内の少なくとも一部に、一方のパターン光のピーク領域が他方のパターン光のピーク領域と重複しない部分を含み、前記制御部は、前記第1の光と前記第2の光を異なるタイミングで投光しそれぞれ受光する第1のモード、及び、前記第1の光と前記第2の光を同時に投光し受光する第2のモードを含む複数の投光モードから選択されたモードで、投受光を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の光及び第２の光を投光する投光部と、
前記第１の光が物体で反射された第１反射光と、前記第２の光が物体で反射された第２反射光と、を受光する受光部と、
前記投光部及び前記受光部を制御する制御部と、を備え、
前記第１の光及び前記第２の光は、それぞれ、ピーク領域を持つ光強度の分布を複数有するパターン光であり、投光される領域内の少なくとも一部に、一方のパターン光のピーク領域が他方のパターン光のピーク領域と重複しない部分を含み、
前記制御部は、前記第１の光と前記第２の光を異なるタイミングで投光しそれぞれ受光する第１のモード、及び、前記第１の光と前記第２の光を同時に投光し受光する第２のモードを含む複数の投光モードから選択されたモードで、投受光を行う、投受光装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記物体の動きを示す動き指標が所定の値より大きいときに、前記第２のモードを選択する、請求項１に記載の投受光装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記動き指標が前記所定の値より大きいか否かを判定し、
前記動き指標が前記所定の値より大きいときに、前記第２のモードをユーザに提示する、請求項２に記載の投受光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記動き指標が前記所定の値より大きいか否かを判定し、
前記動き指標が前記所定の値以下のときに、前記第１のモードを選択して投受光を行い、
前記動き指標が前記所定の値より大きいときに、前記第２のモードを選択して投受光を行う、請求項２に記載の投受光装置。
【請求項５】
輝度受光部をさらに備え、
前記選択されたモードで投受光を行う前に、前記輝度受光部で複数回の撮影を行う、請求項１又は請求項２に記載の投受光装置。
【請求項６】
前記輝度受光部による前記複数回の撮影に基づき、前記複数の投光モードから前記モードを選択する、請求項５に記載の投受光装置。
【請求項７】
前記投光部は、
前記第１の光を出射する第１光源と、
前記第１光源と異なる回路で駆動され、前記第２の光を出射する第２光源と、を含む、請求項１に記載の投受光装置。
【請求項８】
前記投光部は、
前記第１の光を投光する第１投光光学系と、
前記第１投光光学系と異なる位置から前記第２の光を投光する第２投光光学系と、を含む、請求項１に記載の投受光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の投受光装置と、
前記投受光装置から前記物体までの距離情報を計算する距離計算部と、
を備え、
前記距離計算部は、
前記第１のモードが選択されたときに、前記第１の光の投受光に基づいて算出した第１の距離情報と、前記第２の光の投受光に基づいて算出した第２の距離情報と、を統合して距離情報を計算し、
前記第２のモードが選択されたときに、前記第１の光と前記第２の光の投受光に基づいて距離情報を計算する、測距装置。
【請求項１０】
物体までの距離を測定する測距システムであって、
第１の光及び第２の光を投光する投光部と、
前記第１の光が前記物体で反射された第１反射光と、前記第２の光が物体で反射された第２反射光と、を受光する受光部と、
前記投光部及び前記受光部を制御する制御部と、
前記測距システムから前記物体までの距離情報を計算する距離計算部と、
を備え、
前記第１の光及び前記第２の光は、それぞれ、ピーク領域を持つ光強度の分布を複数有するパターン光であり、投光される領域内の少なくとも一部に、一方のパターン光のピーク領域が他方のパターン光のピーク領域と重複しない部分を含み、
前記制御部は、前記第１の光と前記第２の光を異なるタイミングで投光しそれぞれ受光する第１のモード、及び、前記第１の光と前記第２の光を同時に投光し受光する第２のモードを含む複数の投光モードから選択されたモードで、投受光を行い、
前記距離計算部は、
前記第１のモードが選択されたときに、前記第１の光の投受光に基づいて算出した第１の距離情報と、前記第２の光の投受光に基づいて算出した第２の距離情報と、を統合して距離情報を計算し、
前記第２のモードが選択されたときに、前記第１の光と前記第２の光の投受光に基づいて距離情報を計算する、測距システム。
（【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、投受光装置、測距装置、測距システムおよびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,600 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には、少なくとも１つの光源とディフューザとを含み、第１照明パターンを投影するように構成されている投光照明器と、第２照明パターンを投影するように構成されているドットパターンプロジェクタと、物体から反射された照明パターンの画像を撮影するように構成されている画像撮影デバイスと、を備える光学距離測定システムが開示されている。
【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、従来の光学測距測定システムによれば、測距対象のシーンに合わせた柔軟な撮影を行うことができないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測距対象のシーンに合わせた柔軟な撮影を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】
第１の光及び第２の光を投光する投光部と、前記第１の光が物体で反射された第１反射光と、前記第２の光が物体で反射された第２反射光と、を受光する受光部と、前記投光部及び前記受光部を制御する制御部と、を備え、前記第１の光及び前記第２の光は、それぞれ、ピーク領域を持つ光強度の分布を複数有するパターン光であり、投光される領域内の少なくとも一部に、一方のパターン光のピーク領域が他方のパターン光のピーク領域と重複しない部分を含み、前記制御部は、前記第１の光と前記第２の光を異なるタイミングで投光しそれぞれ受光する第１のモード、及び、前記第１の光と前記第２の光を同時に投光し受光する第２のモードを含む複数の投光モードから選択されたモードで、投受光を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測距対象のシーンに合わせた柔軟な撮影を可能とする、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投受光装置を備えた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、複数の点状光からなるパターン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、距離画像の例を示す図である。
図１０は、投受光装置の投光系の周囲の断面図である。
図１１は、２つの投光部から照射されるパターン光の関係を示す図である。
図１２は、投光部から照射されるパターン光の例を示す図である。
図１３は、第１のモードにおける距離画像の取得手順を示すフローチャートである。
図１４は、第２のモードにおける距離画像の取得手順を示すフローチャートである。
図１５は、第１のモードで動く人物を撮影して取得した距離画像の例を示す図である。
図１６は、第１の実施の形態の変形例のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１７は、推奨モードの提示の機能構成を示す機能ブロック図である。
図１８は、推奨モードを計算する手順を示すフローチャートである。
図１９は、推奨モードの提示の他の機能構成を示す機能ブロック図である。
図２０は、測距対象のシーンを上から見た平面図である。
図２１は、測距装置（撮像装置）含む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２２は、互いに異なる点状光の位置を持つパターン光の例を示す図である。
図２３は、測距装置の他の構成例を示す図である。
図２４は、第２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２５は、距離画像の例を示す図である。
図２６は、第３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２７は、測距装置の概略構成の一例を示す図である。
図２８は、光学系の配置の一例を示す図である。
図２９は、第２投光ユニットが投光するパターン光の照射範囲を示す図である。
図３０は、第１のモードにおける距離画像の取得手順を示すフローチャートである。
図３１は、測距装置を、使用者の認証を行う電子情報端末に適用した例を示す図である。
図３２は、測距装置を、自立走行システムに適用した例を示す図である。
図３３は、測距装置を、物品検査システムに適用した例を示す図である。
図３４は、測距装置を、稼働機器に適用した例を示す図である。
図３５は、測距装置を、運転支援システムに適用した例を示す図である。
【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、投受光装置、測距装置、測距システムおよびプログラム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投受光装置を備えた測距装置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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