CN108063937A - 摄像装置和摄像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及摄像装置和摄像方法。提供一种能够使用多个摄像部进行多个摄像并能够更正确地测定这些摄像部与对象物之间的距离的摄像装置。本发明的摄像装置是具有多个摄像部的摄像装置(100)，具备发出参照光的一个距离测定用的发光部(107)以及拍摄所述参照光的反射光并共有摄像定时的多个摄像部(103(103A、103B))。

Description

摄像装置和摄像方法
技术领域
本发明涉及一种利用TOF(Time Of Flight：飞行时间)方式的摄像装置和摄像方法。
背景技术
近年来，作为取代立体摄像机方式的三维距离测定，利用测量发出的红外线经对象物体反射后直到由摄像机观测到为止的时间并基于该时间获取到物体的距离的Time ofFlight(TOF)方式的距离测定装置(TOF摄像机)受到关注，TOF摄像机的需求也高涨。
专利文献1：日本特表2009-516157号公报
专利文献2：日本特表2016-502657号公报
发明内容
发明要解决的问题
基于TOF摄像机的距离测定的原理可知，多个TOF摄像机相互近距离地配置或配置在相向的位置处，在各自的发光部发出参照光的情况下，有时从一个TOF摄像机发出的参照光的反射光影响另一个TOF摄像机的摄像部而无法进行正确的距离测定。
由此，例如假设要同时使用多个TOF摄像机将较广的摄影范围分割来进行摄影，由于彼此的反射光对摄像产生影响，从而无法获取较广的摄影范围的稳定性高的图像数据。
另外，为了使装置确保如在功能安全方面要求的较高的故障检测能力，一般在该装置中使用如下的结构：将输入部-逻辑部-输出部形成为两个***，并且进行彼此***的相互监视。更具体地说，如图9所示那样存在使用如下方法的情况：装置10具备包括输入部11A、逻辑部12A以及输出部13A的***15A和包括输入部11B、逻辑部12B以及输出部13B的***15B，通过逻辑部12A和逻辑部12B相互监视彼此的***，来确保较高的故障检测能力。在此，在装置10中存在如下情况：***15A和***15B均是利用TOF方式的距离测定装置，两个输入部11A和11B均是TOF摄像机。这两个输入部11A和11B彼此位于近距离的位置，在各自的发光部发出参照光的情况下，导致从一个TOF摄像机发出的参照光的反射光影响到另一个TOF摄像机的摄像部。
由此，即使上述装置10例如为了降低由于摄像机故障所致的漏拍摄、摄像机的错误动作的未检测而具备多个TOF摄像机，也无法提高距离测定的稳定性。
参照图10详细记述使用邻接或接近的多个TOF摄像机时的反射光的影响。如图10所示，设为TOF摄像机20A具备TOF图像传感器21A、镜头22A以及发光部25A，TOF摄像机20B具备TOF图像传感器21B、镜头22B以及发光部25B。在该情况下，从TOF摄像机20A的发光部25A发出的参照光A1和从TOF摄像机20B的发光部25B发出的参照光B1分别由对象物反射(在本例中，以对象物30进行说明)。参照光A1的反射光A2入射至TOF摄像机20A的TOF图像传感器21A和TOF摄像机20B的TOF图像传感器21B两方。同样地，参照光B1的反射光B2入射至TOF摄像机20A的TOF图像传感器21A和TOF摄像机20B的TOF图像传感器21B两方。
此外，以后在不需要进行区分时，有时将TOF摄像机20A和TOF摄像机20B统称为“TOF摄像机20”。同样地，有时将TOF图像传感器21A和TOF图像传感器21B统称为“TOF图像传感器21”。同样地，有时将镜头22A和镜头22B统称为“镜头22”。同样地，有时将发光部25A和发光部25B统称为“发光部25”。另外，在本说明书中，还将“TOF图像传感器21”称为“摄像部21”。
在该情况下，例如在TOF摄像机20A中，除了从TOF摄像机20A发出的参照光A1的反射光A2以外，甚至从TOF摄像机20B发出的参照光B1的反射光B2也入射至TOF摄像机20A的摄像部21A，由于该反射光B2的影响而无法正确地测定从TOF摄像机20A到对象物30的距离。同样地，在TOF摄像机20B中，除了从TOF摄像机20B发出的参照光B1的反射光B2以外，甚至从TOF摄像机20A发出的参照光A1的反射光A2也入射至TOF摄像机20B的摄像部21B，由于该反射光A2的影响而无法正确地测定从TOF摄像机20B到对象物30的距离。
使用图11详细记述上述的从TOF摄像机的发光部发出的参照光的反射光对由与该TOF摄像机不同的TOF摄像机测定出的距离产生影响的理由。
关于TOF摄像机的通常的距离测定原理进行说明，因此在图11的左侧示出发光脉冲1a、反射光脉冲1b以及定时互不相同的、相位为0°的摄像定时信号1c和相位为180°的摄像定时信号1d的脉冲波形。
发光脉冲1a是由发光部25发出的参照光的脉冲波形。发光脉冲1a的山形的宽度为T0。另外，反射光脉冲1b是参照光经对象物30反射并入射至摄像部21的反射光的脉冲波形。反射光向摄像部21入射的定时、即反射光脉冲1b的脉冲上升的定时相比于发光脉冲1a的脉冲上升的定时延迟Td。在TOF摄像机20中，将该时间差Td乘以光的速度得到的值估算为TOF摄像机20与对象物30之间的往复距离。通过以下的方法计算该Td的值。
作为摄像定时信号，设为使用相位为0°的摄像定时信号1c和相位为180°的摄像定时信号1d。另外，设为摄像定时信号1c的脉冲的山形的起始端与发光脉冲1a的脉冲的山形的起始端一致。摄像定时信号1c和摄像定时信号1d的相位彼此相差180°，因此摄像定时信号1c的脉冲的山形的结束端与摄像定时信号1d的脉冲的山形的起始端一致。
在此，在基于摄像定时信号1c进行摄像时因接收反射光脉冲1b而蓄积的电荷为Q1、在基于摄像定时信号1d进行摄像时因接收反射光脉冲1b而蓄积的电荷为Q2时，根据Q1与Q2的比率计算上述Td。此外，Q1和Q2一般是减去因稳定的干扰光而蓄积的电荷量得到的电荷。
此外，在图11中，将发光的波形设为矩形状的脉冲波，但是实际上不只是矩形状，还已知采用了正弦波状的波形的TOF摄像机。另外，基于摄像定时的观点，还已知一种TOF摄像机，其为了提高精度、扩大测定距离，不仅在相位为0°和180°的定时进行摄像，还在相位为90°和270°的定时进行摄像。
另一方面，在图11的右侧示出如图10中所说明的那样由于两个TOF摄像机位于近距离的位置因此从一方的TOF摄像机发出的参照光的反射光对另一方的TOF摄像机的摄像部产生影响的情况下的发光脉冲2a、反射光脉冲2b、摄像定时信号2c和2d。在此，与关于通常的距离测定原理的说明同样地，将发光脉冲2a的脉冲的山形的宽度设为T0，将反射光脉冲2b相对于发光脉冲2a的延迟设为Td。
在近距离地存在两台TOF摄像机20且它们的发光部25A和25B不同步的情况下，存在反射光脉冲2b不只是从自身的发光部25发出的参照光的反射光还增加有从其它摄像机的发光部25发出的发光脉冲的反射光(阴影部)的情况。由此，在测定基于摄像定时信号2c进行摄像时因接收反射光脉冲2b而蓄积的电荷Q1时，摄像定时信号2c的脉冲的山形与反射光脉冲2b中示出的阴影部的重叠部分的电荷对测定值产生影响。同样地，在测定基于摄像定时信号2d进行摄像时因接收反射光脉冲2b而蓄积的电荷Q2时，摄像定时信号2d的脉冲的山形与反射光脉冲2b中示出的阴影部的重叠部分的电荷对测定值产生影响。即，由于从其它摄像机的发光部25发出的参照光的反射光对Q1和Q2的测定值、进一步地说对Q1与Q2的电荷比产生影响，从而无法准确地求出反射光脉冲2b相对于发光脉冲2a的时间差即Td的值。进而，无法准确地求出TOF摄像机20与对象物30之间的距离。
图12是以往的摄像装置500的第一具体结构例。摄像装置500具备TOF摄像机510A和TOF摄像机510B，TOF摄像机510A和TOF摄像机510B相邻接或接近。TOF摄像机510A具备控制电路520A、TOF图像传感器525A、镜头530A以及发光部540A。在图12所示的例子中，将控制电路520A和TOF图像传感器525A嵌入于同一芯片内。同样地，TOF摄像机510B具备控制电路520B、TOF图像传感器525B、镜头530B以及发光部540B，将控制电路520B和TOF图像传感器525B嵌入于同一芯片内。
以下在不需要进行区分时，将TOF摄像机510A和TOF摄像机510B统称为“TOF摄像机510”。同样地，将控制电路520A和控制电路520B统称为“控制电路520”。将TOF图像传感器525A和TOF图像传感器525B统称为“TOF图像传感器525”。将镜头530A和镜头530B统称为“镜头530”。将发光部540A和发光部540B统称为“发光部540”。
控制电路520对发光部540发送发光定时信号，发光部540根据接收到的发光定时信号发出参照光。另外，控制电路520对TOF图像传感器525发送摄像定时信号。参照光被对象物反射后的反射光经由镜头530入射至TOF图像传感器525，TOF图像传感器525根据上述摄像定时信号拍摄反射光。
在此，不仅发光部540A发出的参照光的反射光入射至TOF图像传感器525A，发光部540B发出的参照光的反射光也入射至TOF图像传感器525A。由此，如上述那样，发光部540B发出的参照光的反射光对从发光部540A发出参照光起直到反射光入射至TOF图像传感器525A为止的时间差的计算产生了影响。同样地，不仅发光部540B发出的参照光的反射光入射至TOF图像传感器525B，发光部540A发出的参照光的反射光也入射至TOF图像传感器525B。由此，如上述那样，发光部540A发出的参照光的反射光对从发光部540B发出参照光起直到反射光入射至TOF图像传感器525B为止的时间差的计算产生了影响。
图13是以往的摄像装置550的第二具体结构例。摄像装置550具备TOF摄像机560A和TOF摄像机560B，TOF摄像机560A和TOF摄像机560B相邻接或接近。TOF摄像机560A具备传感器控制电路570A、TOF图像传感器575A、镜头580A以及发光部590A。在图13所示的例子中，将传感器控制电路570A和TOF图像传感器575A嵌入于不同的芯片。同样地，TOF摄像机560B具备传感器控制电路570B、TOF图像传感器575B、镜头580B以及发光部590B，将传感器控制电路570B和TOF图像传感器575B嵌入于不同的芯片内。
以下在不需要进行区分时，将TOF摄像机560A和TOF摄像机560B统称为“TOF摄像机560”。同样地，将传感器控制电路570A和传感器控制电路570B统称为“传感器控制电路570”。将TOF图像传感器575A和TOF图像传感器575B统称为“TOF图像传感器575”。将镜头580A和镜头580B统称为“镜头580”。将发光部590A和发光部590B统称为“发光部590”。
传感器控制电路570对发光部590发送发光定时信号，发光部590根据接收到的发光定时信号发出参照光。另外，传感器控制电路570对TOF图像传感器575发送摄像定时信号。参照光被对象物反射的反射光经由镜头580入射至TOF图像传感器575，TOF图像传感器575根据上述摄像定时信号拍摄反射光。
在此，不仅发光部590A发出的参照光的反射光入射至TOF图像传感器575A，发光部590B发出的参照光的反射光也入射至TOF图像传感器575A。由此，如上述那样，发光部590B发出的参照光的反射光对从发光部590A发出参照光起直到反射光入射至TOF图像传感器575A为止的时间差的计算产生了影响。同样地，不仅发光部590B发出的参照光的反射光入射至TOF图像传感器575B，发光部590A发出的参照光的反射光也入射至TOF图像传感器575B。由此，如上述那样，发光部590A发出的参照光的反射光对从发光部590B发出参照光起直到反射光入射至TOF图像传感器575B为止的时间差的计算产生了影响。
一般地，关于TOF摄像机，上述的发光时间即T0为10ns～几十ns，一次发光所能获得的曝光小，因此进行了数千次～数万次的发光和摄像。因此，以往已知如下一种方法：在使用多台TOF摄像机时，为了更正确地求出TOF摄像机与对象物之间的距离，而在TOF摄像机彼此之间改变参照光的发光频率、使用随机数改变发光间隔。但是，在使用该方法的情况下，虽然来自其它摄像机的参照光的反射所产生的干扰的影响减小，但是不能保证始终使影响减小。
另外，作为其它的方法，以往已知如下一种方法：具备将各TOF摄像机通过线缆等进行连接并使所有TOF摄像机同步的单元，并且如图14所示那样在帧频内在各个摄像机之间划分发光/摄像定时。但是，在使用该方法的情况下，随着TOF摄像机的台数增加，导致帧频变长，并且导致多个TOF摄像机的摄像定时的同时性变差。
关于这一点，在专利文献1中，作为用于监视空间区域来保护自动运行设备的危险区域的装置，公开了一种两个图像记录部件共用一个照明装置的装置。但是，在专利文献1中所公开的发明中，第二图像记录部件只是用于三角测量，并非用于使用TOF摄像机来测定摄像机与对象物的距离。
另外，专利文献2公开了如下一种技术：多个TOF摄像机具有光源，根据来自其它TOF摄像机的调制光被检测出的程度来变更自身的TOF摄像机的记录模式。但是，在将自身的TOF摄像机的记录模式变更为使图像记录动作、测定动作中断的情况下，成为不进行摄像本身、或者在视频流中产生由于图像记录动作的中断所致的缺失部分。另外，在将自身的TOF摄像机的记录模式变更为变更参照光的频率的情况下，成为上述过程的重复，但是无法保证始终使参照光的反射所产生的干扰的影响减小。
因此，本发明的目的在于提供一种能够使用多个摄像部进行多个摄像并能够更正确地测定这些摄像部与对象物之间的距离的摄像装置。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的摄像装置是具有多个摄像部(例如，后述的TOF图像传感器103、153、175、184)的摄像装置(例如，后述的摄像装置100、150、170、180)，其具备发出参照光的一个距离测定用的发光部(例如，后述的发光部107、157、177、186)以及拍摄所述参照光的反射光并且共有摄像定时的多个摄像部。
(2)在(1)所记载的摄像装置中，也可以为，多个所述摄像部具备成为主设备的第一摄像部(例如，后述的TOF图像传感器103A、175A)和成为从设备的第二摄像部(例如，后述的TOF图像传感器103B、175B)，所述第一摄像部的控制部(例如，后述的控制电路101A、171A)对所述发光部(例如，后述的发光部107、177)输出发光定时信号，并且对所述第二摄像部的控制部(例如，后述的控制电路101B、171B)输出摄像定时信号，所述发光部根据从所述第一摄像部的控制部输入的发光定时信号进行发光，所述第二摄像部根据从所述第一摄像部的控制部输入的摄像定时信号来进行摄像。
(3)在(1)所记载的摄像装置中，也可以为，还具备输出发光定时信号和摄像定时信号的传感器控制部(例如，后述的传感器控制电路151、181)，所述发光部(例如，后述的发光部157、186)根据从所述传感器控制部输入的所述发光定时信号发出所述参照光，多个所述摄像部(例如，后述的TOF图像传感器153、184)的各个所述摄像部根据从所述传感器控制部输入的所述摄像定时信号来进行摄像。
(4)在(2)或(3)所记载的摄像装置中，也可以为，所述发光定时信号和/或所述摄像定时信号的输出部或输入部具备延迟调整单元(例如，后述的相位调整器174、183)。
(5)本发明所涉及的摄像方法是由具有多个摄像部(例如，后述的TOF图像传感器103、153、175、184)的摄像装置进行的摄像方法，其中，一个距离测定用的发光部(例如，后述的发光部107、157、177、186)发出参照光，多个摄像部拍摄所述参照光的反射光，并且共有摄像定时。
发明的效果
根据本发明，能够使用多个摄像部进行多个摄像，能够更正确地测定这些摄像部与对象物之间的距离。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像装置的结构的图。
图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像装置中的处理的流程图。
图3A是表示利用本发明的第一实施方式所涉及的摄像装置得到的效果的图。
图3B是表示利用本发明的第一实施方式所涉及的摄像装置得到的效果的图。
图4A是表示利用本发明的第一实施方式所涉及的摄像装置得到的效果的图。
图4B是表示利用本发明的第一实施方式所涉及的摄像装置得到的效果的图。
图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的摄像装置的结构的图。
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的摄像装置中的处理的流程图。
图7是表示本发明的第一变形例所涉及的摄像装置的结构的图。
图8是表示本发明的第二变形例所涉及的摄像装置的结构的图。
图9是表示具有能够相互监视的两个***的装置的一般结构例的图。
图10是表示使用多个以往的TOF摄像机的情况下的反射光所产生的影响的图。
图11是表示TOF摄像机的距离测定原理以及源自其它TOF摄像机的反射光的影响的图。
图12是表示以往的摄像装置的结构例的图。
图13是表示以往的摄像装置的结构例的图。
图14是表示使用多个TOF摄像机的情况下的发光/摄像的定时例的图。
附图标记说明
100、150、170、180：摄像装置；101、171：控制电路(控制部)；103、153、175、184：TOF图像传感器(摄像部)；107、157、177、186：发光部；151、181：传感器控制电路(传感器控制部)；174、183：相位调整器。
具体实施方式
以下，参照图1～图8详细记述本发明的实施方式。
[第一实施方式]
如图1所示，本发明的第一实施方式所涉及的摄像装置100具有主设备的控制电路101A、从设备的控制电路101B、成为控制电路101A的控制对象的TOF图像传感器103A以及成为控制电路101B的控制对象的TOF图像传感器103B(在本说明书中，有时也将“TOF图像传感器103A”称为“摄像部103A”。同样地，有时也将“TOF图像传感器103B”称为“摄像部103B”)。并且，摄像装置100还具备发光部107、与TOF图像传感器103A对应的镜头105A以及与TOF图像传感器103B对应的镜头105B。
主设备的控制电路101A对发光部107发送发光定时信号，发光部107根据接收到的发光定时信号发出参照光。另外，主设备的控制电路101A对TOF图像传感器103A和从设备的控制电路101B发送摄像定时信号。从设备的控制电路101B将从主设备的控制电路101A接收到的摄像定时信号发送到TOF图像传感器103B。由发光部107发出的参照光经对象物反射后的反射光经由镜头105A入射至TOF图像传感器103A。TOF图像传感器103A根据上述摄像定时信号拍摄反射光。同时，由发光部107发出的参照光经对象物反射后的反射光经由镜头105B入射至TOF图像传感器103B。TOF图像传感器103B根据上述摄像定时信号拍摄反射光。即，TOF图像传感器103A和TOF图像传感器103B共用由发光部107发出的参照光的反射光，并且TOF图像传感器103A的摄像定时与TOF图像传感器103B的摄像定时同步。
接着，参照图2所示的流程图详细记述上述的摄像装置100的动作。
在步骤S11中，主设备的控制电路101A对发光部107发送发光定时信号，对自身控制的TOF图像传感器103A和从设备的控制电路101B发送相位0°时的摄像定时信号。此外，这些发光定时信号的发送和摄像定时信号的发送被同时实施。
在步骤S12中，从设备的控制电路101B对自身控制的TOF图像传感器103B发送从主设备的控制电路101A接收到的相位0°时的摄像定时信号。
在步骤S13中，与发光部107根据从主设备的控制电路101A接收到的发光定时信号发出参照光同时地，各个TOF图像传感器103A和103B根据上述的相位0°时的摄像定时信号拍摄参照光经对象物反射后的反射光。此外，在图2所示的流程图中虽未明示，但是在多数情况下，这些步骤S11～S13的步骤连续重复进行规定次数(通常为数千次)。
在步骤S14中，主设备的控制电路101A和从设备的控制电路101B的各个控制电路从在相位0°的摄像定时进行了摄像的各个TOF图像传感器103A和103B获取上述的电荷Q1的值。
关于一般的多数的TOF摄像机，由于反射光微弱，因此一次摄像无法获得具有充分的比率差的Q1和Q2的电荷，伴随于此无法确保较高的距离测量精度。因此，如上述那样，多数情况是连续重复实施规定次数的步骤S11～S13，在储存了很多的电荷之后，在步骤S14中由各个控制电路获得Q1。
在步骤S15中，主设备的控制电路101A对发光部107发送发光定时信号，对自身控制的TOF图像传感器103A和从设备的控制电路101B发送相位180°时的摄像定时信号。此外，这些摄像定时信号的发送被同时实施。
在步骤S16中，从设备的控制电路101B对自身控制的TOF图像传感器103B发送从主设备的控制电路101A接收到的相位180°时的摄像定时信号。
在步骤S17中，与发光部107结束参照光的发光同时地，各个TOF图像传感器103A和103B根据上述的相位180°时的摄像定时信号拍摄参照光经对象物反射后的反射光。此外，在图2所示的流程图中虽未明示，但是在多数情况下，这些步骤S15～S17的步骤连续重复进行与步骤S11～S13相同的规定次数。
在步骤S18中，主设备的控制电路101A和从设备的控制电路101B的各个控制电路从在相位180°的摄像定时进行了摄像的各个TOF图像传感器103A和103B获取上述的电荷Q2的值。
与步骤S11～S13同样地，多数情况是连续重复实施规定次数的步骤S15～S17，在储存很多的电荷之后，在步骤S18中由各个控制电路获得Q2。
在步骤S19中，主设备的控制电路101A和从设备的控制电路101B的各个控制电路根据基于获取到的Q1和Q2求出的从发光起直到接收到反射光为止的时间差，计算对象物与TOF图像传感器103A和103B之间的距离。
[第一实施方式的效果]
根据上述的结构，由于邻接的摄像部通过一个发光部的发光来进行摄像，因此不会由于以往的摄像部各自具有发光部而受到由于使该各个发光部发光所产生的反射光的影响，即使使用多个摄像部也能够更正确地测定摄像部与对象物之间的距离。
另外，通过减少发光部的数量，能够降低发光部的发热、摄像装置自身的大小和成本。
并且，在现状中，由于还需要高灵敏度地接收微弱的反射光，因此难以减小像素尺寸，因而TOF摄像用的图像传感器的图像元件没有进一步微细化。因此，如图3A和图3B所示，为了以高分辨率拍摄更广的摄像范围，需要分割摄像范围来由多个摄像部进行摄像。
具体地说，如图3A所示，在摄像装置100A具备镜头105A～105D的四个镜头、与镜头105A～105D分别对应的图像传感器103A～103D(未图示)以及控制电路101A～101D(未图示)的情况下，通过镜头105A与图像传感器103A的组来拍摄图3B所示的A的区域。同样地，通过镜头105B与图像传感器103B的组来拍摄图3B所示的B的区域。同样地，通过镜头105C与图像传感器103C的组来拍摄图3B所示的C的区域。同样地，通过镜头105D与图像传感器103D的组来拍摄图3B所示的D的区域。由此，与使用一组镜头与图像传感器进行摄像的情况相比，能够拍摄更广范围的区域。另外，通过控制电路101A～控制电路101D使得镜头105与图像传感器103的四个组彼此共用参照光并且摄像定时相互同步，因此四个摄像部形成反射光不影响的摄像，通过将四个摄像部的数据结合能够以高分辨率获取更广的摄像范围的图像数据。
或者，如图4A和图4B所示，由于通过多个摄像部拍摄大致相同的范围，从而即使单个摄像部不良也能够继续进行正确的摄像。并且，通过进行由多个摄像部拍摄得到的图像数据的相互比较，在产生了摄像部的不良的情况下，能够检测出不良。由此，能够将本实施方式应用到不允许漏拍摄的摄像装置、要求较高的故障检测能力的摄像装置。
具体地说，如图4A所示，在摄像装置100B具备镜头105A和105B、与镜头105A和镜头105B分别对应的图像传感器103A和103B(未图示)以及控制电路101A和101B(未图示)的情况下，通过镜头105A与图像传感器103A的组来拍摄图4B所示的A的区域。同样地，通过镜头105B与图像传感器103B的组来拍摄图4B所示的B的区域。在A的区域的图像中如图示那样像素有缺失的情况下，检测出镜头105A、图像传感器103A以及控制电路101A中的任一个存在不良。同时，通过使用B的区域的图像对A的区域的图像进行补充，由此即使镜头105A、图像传感器103A以及控制电路101A中的任一个存在上述那样的摄像部的不良，也能够防止漏拍摄。
另外，在本发明的方式中，多个摄像部同时进行摄像，因此获得的数据具有时间上的同时性，在数据结合时、相互比较时不需要考虑摄像定时的差异。
[第二实施方式]
如图5所示，本发明的第二实施方式所涉及的摄像装置150具有传感器控制电路151以及设为传感器控制电路151的控制对象的TOF图像传感器153A和TOF图像传感器153B(在本说明书中，有时也将“TOF图像传感器153A”称为“摄像部153A”。同样地，有时也将“TOF图像传感器153B”称为“摄像部153B”)。并且，摄像装置150还具备发光部157、与TOF图像传感器153A对应的镜头155A以及与TOF图像传感器153B对应的镜头155B。
传感器控制电路151对发光部157发送发光定时信号，发光部157根据接收到的发光定时信号发出参照光。另外，传感器控制电路151对TOF图像传感器153A和TOF图像传感器153B发送摄像定时信号。由发光部157发出的参照光经对象物反射后的反射光经由镜头155A入射至TOF图像传感器153A。TOF图像传感器153A根据上述的摄像定时信号拍摄反射光。同时，由发光部157发出的参照光经对象物反射后的反射光经由镜头155B入射至TOF图像传感器153B。TOF图像传感器153B根据上述的摄像定时信号拍摄反射光。即，TOF图像传感器153A和TOF图像传感器153B共用由发光部157发出的参照光的反射光，并且TOF图像传感器153A中的摄像定时与TOF图像传感器153B中的摄像定时同步。
接着，参照图6所示的流程图详细记述上述的摄像装置150的动作。
在步骤S21中，传感器控制电路151对发光部157发送发光定时信号，对多个TOF图像传感器153A和153B分别发送相位0°时的摄像定时信号。此外，这些发光定时信号的发送和摄像定时信号的发送被同时实施。
在步骤S22中，与发光部157根据发光定时信号发出参照光同时地，各个TOF图像传感器153A和153B根据上述的相位0°时的摄像定时信号拍摄参照光经对象物反射后的反射光。此外，在图6所示的流程图中虽未明示，但是在多数情况下，这些步骤S21～S22的步骤连续重复进行规定次数(通常为数千次)。
在步骤S23中，传感器控制电路151从在相位0°的摄像定时进行了摄像的TOF图像传感器153A和153B分别获取上述的电荷Q1的值。
关于一般的多数的TOF摄像机，由于反射光微弱，因此一次摄像无法获得具有充分的比率差的Q1和Q2的电荷，伴随于此无法确保较高的距离测量的精度。因此，如上述那样，多数情况是连续重复实施规定次数的步骤S21～S22，在储存了很多的电荷之后，在步骤S23中由传感器控制电路151获得Q1。
在步骤S24中，传感器控制电路151对发光部157发送发光定时信号，对多个TOF图像传感器153A和153B分别发送相位180°时的摄像定时信号。此外，这些摄像定时信号的发送被同时实施。
在步骤S25中，与发光部157结束参照光的发光同时地，TOF图像传感器153A和153B分别根据上述的相位180°时的摄像定时信号拍摄参照光经对象物反射后的反射光。此外，在图6所示的流程图中虽未明示，但是在多数情况下，这些步骤S24～S25的步骤连续重复进行与步骤S21～S22相同的规定次数。
在步骤S26中，传感器控制电路151从在相位180°的摄像定时进行了摄像的TOF图像传感器153A和153B分别获取上述的电荷Q2的值。
与步骤S21～S22同样地，多数情况是连续重复实施规定次数的步骤S24～S25，在储存很多的电荷之后，在步骤S26中由传感器控制电路151获得Q2。
在步骤S27中，传感器控制电路151根据基于获取到的Q1和Q2求出的从发光起直到接收到反射光为止的时间差，计算对象物与TOF图像传感器153A和153B之间的距离。
[第二实施方式的效果]
根据上述的结构，在第二实施方式中也能够获得与第一实施方式的效果同样的效果。
[第三实施方式]
在图7中表示第三实施方式。作为第三实施方式的摄像装置170与第一实施方式的摄像装置100同样地具有主设备的控制电路171A、从设备的控制电路171B、成为主设备的控制电路171A的控制对象的TOF图像传感器175A以及成为从设备的控制电路171B的控制对象的TOF图像传感器175B(在本说明书中，有时也将“TOF图像传感器175A”称为“摄像部175A”。同样地，有时也将“TOF图像传感器175B”称为“摄像部175B”)。并且，摄像装置170还具备发光部177、与TOF图像传感器175A对应的镜头176A以及与TOF图像传感器175B对应的镜头176B。关于它们的基本功能，与第一实施方式中的摄像装置100相同，因此省略其说明。
主设备的控制电路171A具备输出发光定时信号和摄像定时信号的输出部172，但是与第一实施方式所涉及的摄像装置100不同，输出部172具备三个相位调整器(PhaseShifter：P.S.)174A、174B、174C。相位调整器174A是通过对从主设备的控制电路171A的输出部172向TOF图像传感器175A输出的摄像定时信号的相位进行调整来调整摄像定时信号的延迟的单元。相位调整器174B是通过对从主设备的控制电路171A的输出部172向发光部177输出的发光定时信号的相位进行调整来调整发光定时信号的延迟的单元。相位调整器174C是通过对从主设备的控制电路171A的输出部172向从设备的控制电路171B输出的摄像定时信号的相位进行调整来调整摄像定时信号的延迟的单元。
另外，从设备的控制电路171B具备输入摄像定时信号的输入部173，但是与第一实施方式所涉及的摄像装置100不同，输入部173具备相位调整器174D。相位调整器174D是通过对从主设备的控制电路171A输入到从设备的控制电路171B的输入部173的摄像定时信号的相位进行调整来调整摄像定时信号的延迟的单元。
在第一实施方式中，在图2的流程图的步骤S13中，将同时实施参照光的发光和反射光的摄像设为理想情况。另外，在步骤S17中，将同时实施参照光的发光结束和反射光的摄像设为理想情况。但是，由于存在因在摄像装置中使用的配线的长度、零件的特性的偏差、使用温度、经年劣化等所引起的各信号的定时的偏移，因此实际上参照光的发光(或发光结束)与反射光的摄像之间存在微小的时间差异。在第三实施方式中，通过使用上述的相位调整器，能够理想地同时实施参照光的发光(或发光结束)和反射光的摄像。
此外，上述的相位调整器174C和174D仅设置其中的某一个即可。另外，只要使其它的定时信号的定时与经由相位调整器174A、174B、174C的定时信号中的某一个信号一致，则不产生延迟，因此能够省略相位调整器174A、174B、174C中的任一个。
可以在装置使用前预先实施延迟的调整，或者也可以在装置使用的过程中动态地执行延迟的调整。
[第三实施方式的效果]
根据上述的结构，能够调整因在摄像装置中使用的配线的长度、零件的特性的偏差、使用温度、经年劣化等所引起的各信号的定时的偏移，由此能够理想地同时实施参照光的发光(或发光结束)和摄像。
[第四实施方式]
在图8中表示第四实施方式。作为第四实施方式的摄像装置180与第二实施方式的摄像装置150同样地具有传感器控制电路181以及设为传感器控制电路181的控制对象的TOF图像传感器184A和TOF图像传感器184B(在本说明书中，有时也将“TOF图像传感器184A”称为“摄像部184A”。同样地，有时也将“TOF图像传感器184B”称为“摄像部184B”)。并且，摄像装置180还具备发光部186、与TOF图像传感器184A对应的镜头185A以及与TOF图像传感器184B对应的镜头185B。关于它们的基本功能，与第二实施方式中的摄像装置150相同，因此省略其说明。
传感器控制电路181具备输出发光定时信号和摄像定时信号的输出部182，但是与第二实施方式所涉及的摄像装置150不同，输出部182具备三个相位调整器(PhaseShifter：P.S.)183A、183B、183C。相位调整器183A是通过调整从传感器控制电路181的输出部182向TOF图像传感器184A输出的摄像定时信号的相位来调整摄像定时信号的延迟的单元。相位调整器183B是通过调整从传感器控制电路181的输出部182向发光部186输出的发光定时信号的相位来调整发光定时信号的延迟的单元。相位调整器183C是通过调整从传感器控制电路181的输出部182向TOF图像传感器184B输出的摄像定时信号的相位来调整摄像定时信号的延迟的单元。
在第二实施方式中，在图6的流程图的步骤S22中，将同时实施参照光的发光和反射光的摄像设为理想情况。另外，在步骤S25中，将同时实施参照光的发光结束和反射光的摄像设为理想情况。但是，由于存在因在摄像装置中使用的配线的长度、零件的特性的偏差、使用温度、经年劣化等所引起的各信号的定时的偏移，因此实际上参照光的发光(或发光结束)与反射光的摄像之间存在微小的时间差异。在第四实施方式中，通过使用上述的相位调整器，能够理想地同时实施参照光的发光(或发光结束)和反射光的摄像。
此外，只要使其它的定时信号的定时与经由相位调整器183A、183B、183C的定时信号中的某一个信号匹配，则不产生延迟，因此能够省略相位调整器183A、183B、183C中的任一个。
可以在装置使用前预先实施延迟的调整，或者也可以在装置使用的过程中动态地执行延迟的调整。
[第四实施方式的效果]
根据上述的结构，在第四实施方式中也能够获得与第三实施方式的效果同样的效果。
[其它变形例]
在作为第一实施方式的图1所记载的摄像装置100中，控制电路、TOF图像传感器以及镜头的个数各为两个，但是不限定于此，也能够设为任意的多个。
同样地，在作为第二实施方式的图5所记载的摄像装置150中，TOF图像传感器和镜头的个数各为两个，但是不限定于此，也能够设为任意的多个。
另外，在上述的第一～第四实施方式中，多个摄像部设置在同一筐体内，但是不限定于此。例如，多个摄像部也可以为各自独立的部件，通过配线、网络来发送和接收摄像定时信号。
以上说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于前述的实施方式。另外，本实施方式所记载的效果只是列举由本发明产生的最优选的效果，本发明的效果并不限定于本实施方式所记载的效果。
由摄像装置100、150、170、180进行的摄像方法通过软件来实现。在通过软件来实现的情况下，构成该软件的程序被安装到摄像装置100、150、170、180所具备的计算机中。另外，这些程序也可以通过记录到可移动介质中来发布给用户，还可以经由网络下载到用户的计算机中来发布。并且，这些程序也可以不进行下载而作为经由网络的Web服务来提供给用户的计算机。

Claims (5)

1.一种具有多个摄像部的摄像装置，具备：
一个距离测定用的发光部，其用于发出参照光；以及
多个摄像部，多个所述摄像部拍摄所述参照光的反射光，并且共有摄像定时。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
多个所述摄像部具备成为主设备的第一摄像部和成为从设备的第二摄像部，
所述第一摄像部的控制部对所述发光部输出发光定时信号，并且对所述第二摄像部的控制部输出摄像定时信号，
所述发光部根据从所述第一摄像部的控制部输入的发光定时信号进行发光，
所述第二摄像部根据从所述第一摄像部的控制部输入的摄像定时信号进行摄像。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
还具备传感器控制部，该传感器控制部输出发光定时信号和摄像定时信号，
所述发光部根据从所述传感器控制部输入的所述发光定时信号来发出所述参照光，
多个所述摄像部的各个所述摄像部根据从所述传感器控制部输入的所述摄像定时信号来进行摄像。
4.根据权利要求2或3所述的摄像装置，其特征在于，
所述发光定时信号和/或所述摄像定时信号的输出部或输入部具备延迟调整单元。
5.一种由具有多个摄像部的摄像装置进行的摄像方法，其中，
一个距离测定用的发光部发出参照光，
多个摄像部拍摄所述参照光的反射光并且共有摄像定时。
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