JP2020125924A - 距離画像測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常の有無を逐次確認することができる距離画像測定装置を提供する。【解決手段】光源２１と、画像センサ２２と、筐体１０と、窓１２と、飛行時間に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部とを備えた距離画像測定装置１であって、窓１２よりも光源２１および画像センサ２２側に配置され、投射光Ｌｐを画像センサ２２の方向に反射する反射状態と投射光Ｌｐが透過する透過状態とが切替可能であり装置内に固定されている液晶パネル３３を備え、反射状態になっている液晶パネル３３で投射光Ｌｐが反射されて生じた基準内部反射光が、画像センサ２２の視野対応領域により検出できるようになっており、液晶パネル３３を反射状態として、画像センサ２２に受光された基準内部反射光に基づいて距離算出部が算出した距離が正常範囲か否かを判断することで、観測視野に存在する物体を検出する機能に異常があるか否かを判断する異常判断部を備える。【選択図】図１

Description

距離画像測定装置に関し、特に、光の投受光により距離を測定する距離画像測定装置に関する。

光源が投射光を投射してから、投射光が物体で反射して生じた反射光が画像センサにより受光されるまでの時間である飛行時間に基づいて、その物体までの距離を測定する距離画像測定装置が知られている。この距離画像測定装置は、光の飛行時間に基づいて物体までの距離を測定することから、Time of Flight方式（以下、ＴｏＦ方式）の距離画像測定装置と言われる。

ＴｏＦ方式で距離を測定する装置として、他に、パルスレーザ光を投射光とし、反射光を画像センサではなく１つの受光素子により受光する装置も知られている（たとえば特許文献１）。特許文献１に記載された装置は、筐体内において、回転ミラーから見てレーザ光透過板とは反対方向に反射部材を配置し、その反射部材を経由する投受光経路の経路長が既知であることを利用して、距離算出に用いる補正データを生成している。

特開２０１０−２０３８２０号公報

ＴｏＦ方式の距離画像測定装置は、高速に三次元画像を得ることができるという特徴がある。そこで、ＴｏＦ方式の距離画像測定装置によりロボットの周辺を監視し、ロボットに人が近づいた場合にロボットを緊急停止させるなど、ＴｏＦ方式の距離画像測定装置をセキュリティ用途に利用することが検討されている。

セキュリティ用途にＴｏＦ方式の距離画像測定装置を用いる場合、高い信頼性が要求される。具体的には、光源から投射光が投光されていること、その投射光が、画像センサが備える複数の画素のうち、設定された視野の光を検出する全部の画素により受光されていることを逐次確認する必要がある。さらに、距離を算出する演算装置が正しく距離を算出できていることも、逐次確認する必要がある。

特許文献１では、投受光経路の経路長が既知である反射部材に向けて投射光を投射したときの飛行時間から補正データを生成している。補正データが生成できることは、光源がパルスレーザ光を発光できていること、および、そのパルスレーザ光を受光素子が検出できていることが確認できたことになる。すなわち、投光系および受光系が正常であることが確認できたことになる。また、補正データを用いることにより正しく距離を算出できるようになる。

そこで、セキュリティ用途に用いるＴｏＦ方式の距離画像測定装置でも、特許文献１に開示されている技術を用いて、異常の有無を逐次判断できるかを検討する。前述したように、セキュリティ用途にＴｏＦ方式の距離画像測定装置を用いる場合、投射光が、画像センサが備える複数の画素のうち、設定された視野の光を検出する全部の画素により受光されていることを逐次確認する必要がある。したがって、単純に特許文献１の技術を利用すると、画像センサの視野を全部塞ぐ反射部材を配置する必要がある。しかし、当然、視野を全部塞いでしまっては、装置外部にある物体の距離を測定することはできない。よって、どのようにして、逐次、装置の異常の有無を確認できるようにするかが問題になる。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、異常の有無を逐次確認することができる距離画像測定装置を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するための請求項１に係る距離画像測定装置は、
光を投射する光源（２１）と、
光源が投射した光である投射光が物体で反射して生じた反射光を受光する画像センサ（２２）と、
光源と画像センサを収容する筐体（１０、１１０）と、
筐体に設けられ、投射光と反射光が通過する窓（１２、１１２）と、
光源から投射光が投射されてから画像センサが反射光を受光するまでの時間である飛行時間に基づいて物体までの距離を算出する距離算出部（４１）とを備えた距離画像測定装置であって、
窓よりも光源および画像センサ側に窓から離れて配置され、投射光を画像センサの方向に反射する反射状態と投射光が透過する透過状態とが切替可能であり、装置内に固定されている反射状態切り替え部材（３３）を備え、
反射状態になっている反射状態切り替え部材で投射光が反射されて生じた反射光である基準内部反射光が、画像センサの受光面のうち、観測視野に存在する物体を検出するために必要な領域である視野対応領域により検出できるようになっており、
反射状態切り替え部材を反射状態として、画像センサの視野対応領域に受光された基準内部反射光に基づいて距離算出部が算出した距離が正常範囲か否かを判断することで、観測視野に存在する物体を検出する機能に異常があるか否かを判断する異常判断部（４３）を備える。

この距離画像測定装置は、反射状態切り替え部材を備えており、反射状態切り替え部材が反射状態になっていると、反射状態切り替え部材により投射光が反射され、その反射により生じた基準内部反射光は、画像センサの受光面の視野対応領域により検出される。

反射状態切り替え部材は装置内に固定されていることから、その反射状態切り替え部材で反射して生じる基準内部反射光が画像センサの視野対応領域により検出された場合に距離算出部により算出される距離の正常範囲は予め設定しておくことができる。

したがって、反射状態切り替え部材を反射状態にして、その状態で画像センサの視野対応領域に存在している画素により検出された基準内部反射光に基づいて距離算出部が算出した距離を予め設定した正常範囲と比較することで、画像センサの視野対応領域に存在する画素など、観測視野に存在する物体を検出する要素に異常があるかどうかを判断することができる。

また、反射状態切り替え部材を透過状態に切り替えれば、投射光は反射状態切り替え部材を透過して装置外部に投射され、かつ、装置外部で生じた反射光も反射状態切り替え部材を透過して画像センサにより受光される。したがって、装置外部の物体までの距離を測定することもできる。

さらに、反射状態切り替え部材は、窓よりも光源および画像センサ側に、窓から離れて配置されている。したがって、反射状態切り替え部材が窓に接して配置されている場合に比較して、反射状態切り替え部材を小さくすることができるので、反射状態切替部材を設けることによるコストアップも少なくなる。

請求項２に係る距離画像測定装置では、反射状態切り替え部材は、投射光を反射する面が投射光の光軸に対して傾斜して配置されている。

異常の一態様として、値の固着がある。複数の画素について値の固着が生じていると、複数の画素が検出した反射光の実際の飛行時間は相互に異なっていても、算出される距離は、画素によらず同じになってしまう場合が多いと考えられる。

この請求項２のように、反射状態切り替え部材において投射光を反射する面が投射光の光軸に対して傾斜していると、光源から反射状態切り替え部材を経由して画像センサの視野対応領域に存在する複数の画素に至るまでの光路長およびそれに対応する飛行時間は、画素の位置に応じて連続的に変化する。したがって、各画素に対応した正常範囲が連続的に変化する。値の固着が生じている場合には、複数の画素について算出した距離が同じになることが多いので、請求項２のようにすれば、値の固着が生じていることを検出しやすい

請求項３に係る距離画像測定装置では、投射光を窓の方向に反射するとともに、窓から入射する反射光を画像センサに向かう方向に反射するために、鏡面が投射光の光軸に対して傾斜しているミラー（３１）を備え、
反射状態切り替え部材は、ミラーの鏡面に配置されていることにより、投射光を反射する面が投射光の光軸に対して傾斜している。

投射光を窓の方向に反射するミラーを備えることで、このミラーを、装置外部の物体までの距離測定を阻害せずに、投射光の光路上に反射状態切り替え部材を固定する部材として利用することができる。

請求項４に係る距離画像測定装置では、反射状態切り替え部材は、透明画像表示パネルであり、
透明画像表示パネルに、投射光を画像センサに向かう方向に反射させるための着色部分を表示させる表示制御部（４２）を備え、
異常判断部は、表示制御部により、透明画像表示パネルに観測視野の一部になるように着色部分を形成させ、かつ、着色部分を移動させて、距離算出部が算出した着色部分までの距離が正常範囲か否かを判断することに加えて、画像センサが検出した基準内部反射光から決定される着色部分の動きが、表示制御部が着色部分を移動させた動きと一致するか否かも判断する。

請求項４に係る距離画像測定装置では、透明画像表示パネルに、投射光を画像センサに向かう方向に反射させるための着色部分を観測視野の一部になるように形成させ、かつ、その着色部分を移動させる。着色部分を移動させると、画像センサに検出される基準内部反射光からも、着色部分が移動していることが確認できるはずである。

そこで、異常判断部は、距離算出部が算出した着色部分までの距離が正常範囲か否かを判断することに加えて、画像センサが検出した基準内部反射光から決定される着色部分の動きが、表示制御部が着色部分を移動させた動きと一致するか否かも判断する。

このようにすることにより、距離画像測定装置に異常があるにも関わらず、異常であると判断できない場合を少なくできる。

第１実施形態の距離画像測定装置１の構成を示す図である。 図１の制御部４０が備える機能を示す図である。 一部を着色部分とした液晶パネル３３を例示する図である。 制御部４０が実行する処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の距離画像測定装置１００の構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の距離画像測定装置１の構成を示す図である。距離画像測定装置１は、筐体１０を備えており、その筐体１０の内部に、投受光部２０と、偏向部３０と、制御部４０とが収容されている。

筐体１０は、遮光材料で構成されているが、一部に開口１１が形成されており、その開口１１に窓１２が取り付けられている。窓１２は光源２１が投射する投射光Ｌｐ、および、その投射光Ｌｐが物体で反射して生じた反射光Ｌｒが通過できる光透過性である。

投受光部２０は、光源２１と画像センサ２２とを備えている。これら光源２１と画像センサ２２は同一の基板２３に固定されている。距離画像測定装置１は、ＴｏＦ方式で物体までの距離を測定するので、光源２１は、物体に照射するための光である投射光Ｌｐを投射する。投射光Ｌｐには種々の波長の光を用いることができる。たとえば、投射光Ｌｐは９４０ｎｍなどの赤外光である。光源２１は、パルス状に投射光Ｌｐを投射することができる。光源２１は、たとえばＬＥＤである。図１では光源２１は画像センサ２２を挟んで２つ設けられている。ただし、光源２１の数は、１つ、あるいは、３つ以上でもよい。

画像センサ２２は、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサなど、ＴｏＦ方式で距離を測定する際に用いられるイメージセンサを用いることができる。画像センサ２２は、複数の画素を備えており、各画素がどの方向からの反射光Ｌｒを受光するかは、設計時に決定することができる。画像センサ２２が反射光Ｌｒを検出する角度が画角であり、水平方向画角と垂直方向画角により視野を規定することができる。光源２１は、視野の全範囲に投射光Ｌｐを投射できるようになっている。なお、図１には示していないが、投射光Ｌｐを拡散させるレンズおよび反射光Ｌｒを集光するレンズを設けてもよい。

観測視野は、画像センサ２２が検出可能な視野のうち、実際に物体検出に用いる視野である。観測視野は、画像センサ２２が検出可能な視野全部でもよいし、その一部でもよい。観測される範囲は、投受光部２０から遠くなるほど広くなる。

偏向部３０は、ミラー３１と、支柱３２と、液晶パネル３３とを備えている。ミラー３１は、平面状の鏡面を備えている。なお、鏡面を凹面としてよも、鏡面は、投射光Ｌｐを窓１２の方向に反射し、反射光Ｌｒを画像センサ２２の方向に反射する。投射光Ｌｐおよび反射光Ｌｒをこのように反射するため、ミラー３１の鏡面は、投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜している。なお、傾斜している状態は、鏡面と投射光Ｌｐの光軸とのなす角が９０度ではないことを意味する。

支柱３２は、ミラー３１と筐体１０とを連結しており、ミラー３１を筐体１０に固定する。液晶パネル３３は、本実施形態では、ミラー３１の鏡面上に配置されている。液晶パネル３３の構造は、一対の光透過層の間に、フィルタと液晶層と透明電極とが挟み込まれた構造であり、投射光Ｌｐと反射光Ｌｒとを透過する。光透過層は、たとえばガラス板である。液晶パネル３３は全体として、投射光Ｌｐと反射光Ｌｒとを透過する透明画像表示パネルである。なお、液晶パネル３３の厚さは、特に制限はなく、フィルムと呼ばれることが多い程度の厚さであってもよいし、それ以上の厚さであってもよい。

液晶パネル３３は、制御部４０に接続されており、制御部４０により制御されることで、一部または全部が着色される。液晶パネル３３は反射型であり、着色された部分は、投射光Ｌｐと反射光Ｌｒとを拡散反射する。投射光Ｌｐが拡散反射されて生じた反射光Ｌｒの一部は、画像センサ２２の方向に向かう。よって、液晶パネル３３は、着色された状態では、投射光Ｌｐを画像センサ２２の方向に反射する。液晶パネル３３の少なくとも一部が着色された状態を反射状態とも記載する。一方、液晶パネル３３が着色されておらず、投射光Ｌｐと反射光Ｌｒとを透過する状態を透過状態と記載することもある。液晶パネル３３は、反射状態と透過状態とが、制御部４０により制御されることで切り替え可能であり、反射状態切り替え部材として機能する。

液晶パネル３３の大きさは、観測視野の全部を着色状態とすることができる大きさである。前述したように、観測される範囲は、投受光部２０から遠くなるほど大きくなるが、ミラー３１の位置では、観測される範囲はミラー３１よりも小さい。換言すれば、ミラー３１は、その設置位置における観測範囲よりも大きくなるサイズのものが用いられる。図１に示すように、液晶パネル３３がミラー３１と同じ大きさであれば、液晶パネル３３も、観測範囲よりも大きい。

制御部４０は、投受光部２０の制御と、液晶パネル３３の制御とを行う。制御部４０は、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータにより実現できる。ＲＯＭには、汎用的なコンピュータを制御部４０として機能させるためのプログラムが格納されている。ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、制御部４０は、図２に示すように、距離算出部４１、表示制御部４２、異常判断部４３としての機能を実行する。

距離算出部４１は、装置外部であって観測視野内にある物体までの距離を逐次算出する。そして、その距離を画像で示した三次元距離画像を逐次作成する。詳しくは、周期的に光源２１から投射光Ｌｐを投射させ、また、画像センサ２２の画素のうち視野対応領域に存在する画素が反射光Ｌｒを受光した時点を決定する。なお、前述したように、各画素がどの方向からくる反射光Ｌｒを受光するかは設計時に決定できる。したがって、観測視野を決めれば、その観測視野内で画像センサ２２に受光される反射光Ｌｒが画像センサ２２の受光面のどの領域に受光されるかは、予め決定しておくことができる。画像センサ２２の受光面において、観測視野内の各方向からの反射光Ｌｒを受光する領域が視野対応領域である。

光源２１が投射光Ｌｐを投射してから視野対応領域に存在する各画素が反射光Ｌｒを受光するまでの時間が飛行時間であり、飛行時間に光速を乗じて反射光Ｌｒが生じた物体までの距離を算出する。視野対応領域に存在する各画素について、この距離を算出した結果を表した画像が三次元距離画像である。

また、距離算出部４１は、三次元距離画像を作成した後、三次元距離画像内の複数の物体間の距離を逐次決定してもよい。そして、三次元距離画像が示す物体までの距離、あるいは、物体間の距離から、人とロボットとが接近しすぎている状況などを判断し、所定の警告条件が成立した場合に警告を出力する。

本実施形態の距離画像測定装置１は、このようなセキュリティ用途に用いるため、異常判断部４３により、装置の異常の有無を周期的に自ら確認する。異常判断部４３は、観測視野の全領域において、距離が正しく測定できている場合に異常なしとし、観測視野の一部にでも、反射光Ｌｒを検出できない部分がある場合や、反射光Ｌｒは検出できたが距離が正しく算出できない場合には、装置が異常であるとする。

異常判断部４３が異常判断を行う際には、表示制御部４２が液晶パネル３３を反射状態とする。より詳しくは、本実施形態では、表示制御部４２は、図３に示すように、液晶パネル３３の一部を着色部分３３ａとする。着色部分３３ａは、観測視野の一部になる大きさとする。図３は、液晶パネル３３の表面に直交する方向から見た図である。図３では、着色部分３３ａは長方形であって、その長方形の長辺は液晶パネル３３の１つの辺と同じ長さである。表示制御部４２は、着色部分３３ａを、図３に示す矢印の方向に、移動開始前とは反対側の辺に接するまで着色部分３３ａを移動させる。

異常判断部４３は、装置の異常の有無を周期的に確認するために、表示制御部４２に指示して、液晶パネル３３を反射状態とする。液晶パネル３３は、ミラー３１に固定されていることから、投射光Ｌｐが液晶パネル３３の着色部分３３ａで反射して画像センサ２２の視野対応領域に存在する各画素に受光される場合の光路長は予め算出しておくことができる。したがって、液晶パネル３３の着色部分３３ａで反射して画像センサ２２の視野対応領域に存在する各画素に受光される反射光Ｌｒの飛行時間やその飛行時間から算出できる距離の正常範囲も予め設定しておくことができる。

そこで、異常判断部４３は、実際に光源２１から投射光Ｌｐを投射して、液晶パネル３３の着色部分３３ａで反射して画像センサ２２の視野対応領域に存在する各画素に受光される反射光Ｌｒをもとに距離を算出する。そして、算出した距離が正常範囲かどうかを確認することで、距離画像測定装置１に異常があるかどうかを確認することができる。

このように、液晶パネル３３の着色部分３３ａで反射して生じた反射光Ｌｒは、距離画像測定装置１に異常があるかどうかを確認することができる反射光Ｌｒであることから、以下、この反射光Ｌｒを基準内部反射光とする。

図４を用いて、制御部４０が実行する処理をさらに説明する。なお、図４において、ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ８は距離算出部４１が実行し、Ｓ２、Ｓ６、Ｓ７は異常判断部４３が実行し、Ｓ３、Ｓ９、Ｓ１０は表示制御部４２が実行する。

Ｓ１では、通常測定処理を実行する。通常測定処理は、液晶パネル３３の全面を透過状態として、投射光Ｌｐを投射し、画像センサ２２の視野対応領域に存在する全部の画素が検出した反射光Ｌｒをもとに三次元距離画像を作成する処理である。さらに、通常測定処理では、作成した三次元距離画像をもとに警告条件が成立するか否かを判断し、警告条件が成立した場合には警告を出力する。

Ｓ２では、異常確認タイミングになったか否かを判断する。異常確認タイミングは、予め設定されており、一定周期とすることができる。Ｓ２の判断結果がＮＯであればＳ１に戻り、通常測定処理を継続する。一方、Ｓ２の判断結果がＹＥＳになった場合にはＳ３に進む。

Ｓ３では、液晶パネル３３の一部を着色部分３３ａにして、その着色部分３３ａの一定速度での移動を開始させる。この状態は図３に示した状態である。一定速度は、Ｓ５で決定する着色部分３３ａの空間位置と、次にＳ５を実行して決定する着色部分３３ａの空間位置との間に、隙間が生じない速度である。Ｓ４では、光源２１から投射光Ｌｐを投射させ、画像センサ２２により反射光Ｌｒを受光する。

Ｓ５では、Ｓ４を実行することで算出できる飛行時間に基づいて着色部分３３ａの距離を算出する。着色部分３３ａは、Ｓ３を実行後、一定速度で移動している。そのため、移動開始からの経過時間をもとに着色部分３３ａの位置を算出することができ、着色部分３３ａの位置が算出できると、着色部分３３ａからの基準内部反射光を受光する画素を特定することができる。Ｓ５では、このようにして特定した画素が検出した反射光Ｌｒをもとに着色部分３３ａの距離を算出する。ただし、着色部分３３ａからの基準内部反射光を受光する画素の周囲の画素であって、本来は、液晶パネル３３の透過状態となっている部分に対応する画素が出力した信号からも距離を算出する。着色部分３３ａの位置および大きさが、正しい位置および大きさで観測できるかを判断するためである。

着色部分３３ａに対応する画素およびその周囲の画素が出力した信号に基づいて距離を算出した後、その距離が、装置外部の距離ではない部分を決定する。そして、装置外部の距離ではない部分により形成される範囲を着色部分３３ａの空間位置とする。

Ｓ６では、Ｓ５で決定した着色部分３３ａの空間位置が、表示制御部４２が液晶パネル３３に生成させた着色部分３３ａの位置を基準として決定できる正常範囲にあるか否かを判断する。この正常範囲は、表示制御部４２が液晶パネル３３に生成させた着色部分３３ａの位置を基準として、許容される誤差を加えた範囲である。着色部分３３ａの空間位置は、着色部分３３ａまでの距離と方位、着色部分３３ａの形状と大きさにより規定される。したがって、着色部分３３ａの空間位置が正常範囲にあるか否かを判断することにより、算出した着色部分３３ａの距離が正常範囲かどうかも判断していることになる。Ｓ５で決定した着色部分３３ａの空間位置が正常範囲にない場合には、距離画像測定装置１は正常ではなく、何らかの異常があることになる。そこで、Ｓ７に進み、異常通知を行う。

一方、Ｓ６の判断において、Ｓ５で決定した着色部分３３ａの空間位置が正常範囲にあると判断した場合はＳ８に進む。Ｓ８では、Ｓ４の投受光において検出された装置外部の反射光Ｌｒから、三次元距離画像を作成する。三次元距離画像を作成した後は、Ｓ１と同様、警告条件が成立するか否かを判断する。

Ｓ９では、着色部分３３ａが移動を終了する位置に到達したか否かを判断する。この判断結果がＮＯであればＳ４に戻る。移動終了位置に到達するまで、投受光に基づいて決定した着色部分３３ａの空間位置が正常範囲にあるか否かを判断するので、視野対応領域にある全部の画素について、正しく内部基準反射光を受光できているかどうかを判断できる。

Ｓ９の判断結果がＹＥＳであれば、視野対応領域にある全部の画素が、正しく内部基準反射光を受光できていることも含め、装置全体に異常がないことが確認できたことになる。そこで、Ｓ１０に進み、液晶パネル３３を全面透過状態にする。その後、Ｓ１へ戻る。

［第１実施形態のまとめ］
以上、説明した第１実施形態の距離画像測定装置１は、液晶パネル３３を備えており、液晶パネル３３の一部が着色部分３３ａになっていると、着色部分３３ａにより投射光Ｌｐが反射されて生じた基準内部反射光は、画像センサ２２の受光面の視野対応領域により検出される。基準内部反射光が画像センサ２２の視野対応領域により検出された場合に算出される距離の正常範囲が予め設定されている。

そこで、液晶パネル３３を着色状態にして、その状態で画像センサ２２の視野対応領域に存在している画素により検出された基準内部反射光に基づいて距離算出部４１が算出した距離を、予め設定した正常範囲と比較する（Ｓ６）。これにより、画像センサ２２の視野対応領域に存在する画素など、距離画像測定装置１において、観測視野に存在する物体を検出する要素に異常があるかどうかを、距離画像測定装置１が自ら判断することができる。

また、液晶パネル３３を全面透過状態に切り替えれば（Ｓ１０）、投射光Ｌｐは液晶パネル３３を透過してミラー３１で反射され装置外部に投射される。また、装置外部で生じた反射光Ｌｒも液晶パネル３３を透過してミラー３１で反射され画像センサ２２により受光される。したがって、観測視野の全範囲に渡り、装置外部の物体までの距離を測定することもできる。

さらに、液晶パネル３３は、ミラー３１の鏡面に重ねられている。したがって、窓１２よりも光源２１および画像センサ２２側に、窓１２から離れて配置されていることになる。その結果、液晶パネル３３が窓１２に接して配置されている場合に比較して、液晶パネル３３を小さくすることができるので、液晶パネル３３を設けることによるコストアップも少なくなる。

また、本実施形態では、液晶パネル３３は投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜して配置されている。このように液晶パネル３３が投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜していると、着色部分３３ａ内において位置を傾斜方向に沿って変化させた場合、その位置までの距離が連続的に変化する。一方、値の固着が生じている場合には、複数の画素について算出した距離が同じになることが多いので、本実施形態のようにすれば、値の固着が生じていることを検出しやすい。

また、本実施形態では、ミラー３１を備えているので、ミラー３１を、装置外部の物体までの距離測定を阻害せずに、投射光Ｌｐの光路上に液晶パネル３３を固定する部材として利用することができる。また、ミラー３１は投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜していることから、ミラー３１に液晶パネル３３を配置することで液晶パネル３３を投射光Ｌｐの光軸に対して傾斜して配置することができる。

また、本実施形態では、観測視野の全部になる大きさの着色部分３３ａを一度に液晶パネル３３に形成するのではなく、観測視野の一部になるように液晶パネル３３に着色部分３３ａを形成し、その着色部分３３ａを移動させる（Ｓ３）。そして、着色部分３３ａを移動させている過程で、逐次、着色部分３３ａの空間位置を決定し、着色部分３３ａの空間位置が正常範囲かどうかを判断している（Ｓ６）。つまり、本実施形態では、着色部分３３ａまでの距離が正常範囲か否かを判断することに加えて、画像センサ２２が検出した基準内部反射光から決定される着色部分３３ａの動きが、表示制御部４２が着色部分３３ａを移動させた動きと一致するか否かも判断している。これにより、距離画像測定装置１に異常があるにも関わらず、異常であると判断できない場合を少なくできる。

また、着色部分３３ａを移動させている間も、装置外部の反射光Ｌｒが受光でき、その反射光Ｌｒから三次元距離画像を作成している。このようにすることで、観測視野の全部において、装置外部の物体を検出できないときをなくすことができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

図５に第２実施形態の距離画像測定装置１００の構成を示す。距離画像測定装置１００は、筐体１１０内に、第１実施形態と同じ投受光部２０が収容されている。ただし、第１実施形態では、投受光部２０が備える光源２１および画像センサ２２は窓１２に面していないのに対して、第２実施形態では、光源２１および画像センサ２２は窓１１２に面している。窓１１２は、第１実施形態の窓１２と同じ光透過性であり、開口１１１に取り付けられている。

距離画像測定装置１００は、ミラー３１を備えていない。よって、距離画像測定装置１００は、光源２１が投射した投射光Ｌｐは偏向されずに装置外部に投射され、また、装置外部から入射する反射光Ｌｒは偏向されずに、画像センサ２２に入射する。

ミラー３１を備えていないので、距離画像測定装置１００では、液晶パネル３３が、直接、支柱１３２により、筐体１１０に支持されている。このように、ミラー３１を備えず、液晶パネル３３を投受光部２０と窓１１２との間に配置しても、制御部４０は、第１実施形態と同じ処理を実行して、距離画像測定装置１００の異常の有無を逐次確認することができる。

以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

＜変形例１＞
実施形態では、反射状態切り替え部材として液晶パネル３３を備えており、液晶パネル３３の一部を着色部分３３ａとし、着色部分３３ａを移動させつつ、着色部分３３ａの空間位置が正常範囲か否かを判断していた。しかし、液晶パネル３３に観測視野の全部になる大きさの着色部分３３ａを形成し、一度に、画像センサ２２の視野対応領域にある全部の画素が正常に基準内部反射光を受光できるかどうかを判断してもよい。

＜変形例２＞
観測視野の全部になる大きさの着色部分３３ａを形成し、着色部分３３ａを移動させない場合、液晶パネル３３に代えて、調光ガラスなど全体を着色して反射状態とするか、全体を透過状態にするかを切り替える部材を反射状態切り替え部材として用いることもできる。調光ガラスの調光方式としては、種々の方式、たとえば、エレクトロクロミック方式およびガスクロミック方式を用いることができる。また、一部に着色部分を形成することができる反射状態切り替え部材として、液晶パネル３３に代えて、有機ＥＬパネルを用いることもできる。

１：距離画像測定装置 １０：筐体 １１：開口 １２：窓 ２０：投受光部 ２１：光源 ２２：画像センサ ２３：基板 ３０：偏向部 ３１：ミラー ３２：支柱 ３３：液晶パネル ３３ａ：着色部分 ４０：制御部 ４１：距離算出部 ４２：表示制御部 ４３：異常判断部 １００：距離画像測定装置 １１０：筐体 １１２：窓 １３２：支柱 Ｌｐ：投射光 Ｌｒ：反射光

Claims (4)

1. 光を投射する光源（２１）と、
   前記光源が投射した光である投射光が物体で反射して生じた反射光を受光する画像センサ（２２）と、
   前記光源と前記画像センサを収容する筐体（１０、１１０）と、
   前記筐体に設けられ、前記投射光と前記反射光が通過する窓（１２、１１２）と、
   前記光源から前記投射光が投射されてから前記画像センサが前記反射光を受光するまでの時間である飛行時間に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出部（４１）とを備えた距離画像測定装置であって、
   前記窓よりも前記光源および前記画像センサ側に前記窓から離れて配置され、前記投射光を前記画像センサの方向に反射する反射状態と前記投射光が透過する透過状態とが切替可能であり、装置内に固定されている反射状態切り替え部材（３３）を備え、
   前記反射状態になっている前記反射状態切り替え部材で前記投射光が反射されて生じた前記反射光である基準内部反射光が、前記画像センサの受光面のうち、観測視野に存在する物体を検出するために必要な領域である視野対応領域により検出できるようになっており、
   前記反射状態切り替え部材を前記反射状態として、前記画像センサの前記視野対応領域に受光された前記基準内部反射光に基づいて前記距離算出部が算出した距離が正常範囲か否かを判断することで、前記観測視野に存在する物体を検出する機能に異常があるか否かを判断する異常判断部（４３）を備える、距離画像測定装置。
2. 前記反射状態切り替え部材は、前記投射光を反射する面が前記投射光の光軸に対して傾斜して配置されている、請求項１に記載の距離画像測定装置。
3. 前記投射光を前記窓の方向に反射するとともに、前記窓から入射する前記反射光を前記画像センサに向かう方向に反射するために、鏡面が前記投射光の光軸に対して傾斜しているミラー（３１）を備え、
   前記反射状態切り替え部材は、前記ミラーの鏡面に配置されていることにより、前記投射光を反射する面が前記投射光の光軸に対して傾斜している、請求項２に記載の距離画像測定装置。
4. 前記反射状態切り替え部材は、透明画像表示パネルであり、
   前記透明画像表示パネルに、前記投射光を前記画像センサに向かう方向に反射させるための着色部分を表示させる表示制御部（４２）を備え、
   前記異常判断部は、前記表示制御部により、前記透明画像表示パネルに前記観測視野の一部になるように前記着色部分を形成させ、かつ、前記着色部分を移動させて、前記距離算出部が算出した前記着色部分までの距離が正常範囲か否かを判断することに加えて、前記画像センサが検出した前記基準内部反射光から決定される前記着色部分の動きが、前記表示制御部が前記着色部分を移動させた動きと一致するか否かも判断する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の距離画像測定装置。

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