JP5215547B2 - 空間情報の検出装置 - Google Patents
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Description
請求項5の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれかの発明において、前記光路制御要素は、前記光検出素子のうち、入射光の強度が大きいときに適正な受光出力が得られる前記光検出素子は、入射光の強度が小さいときに適正な受光出力が得られる前記光検出素子よりも入射光の分配比率が小さく設定されることを特徴とする。
しかも、光路制御要素に部分透過ミラーで構成された光分岐部を設け、各光検出素子への光の分配比率を光分岐部の反射率および透過率により設定しているから、光路制御要素は各光検出素子から見れば減光率の異なる減光フィルタと同様に機能し、特段の制御を行わずに各光検出素子の感度を異ならせることができる。また、各光検出素子には対象空間の同じ領域からの光が同時に入射するから、各受光出力を時間差なく同時に得ることが可能になる。
請求項5の発明の構成によれば、光路制御要素による各光検出素子への光の分配比率を異ならせているから、光路制御要素によって各光検出素子の感度を調節していることになり、複数段階の感度の光検出素子を配置したことと等価になる。したがって、光路制御要素に入射する光の強度が広範囲に変化したとしても、いずれかの光検出素子では適正な受光出力が得られる可能性が高くなる。
ψ=tan−1(A2−A0)/(A1−A3)
上式は積分する区間の取り方(たとえば、上述の例では1区間の位相幅が90度であるが、180度などにしてもよい)によって符号が変化したり位相が90度異なったりするが、位相差ψは4つの位相区間の受光量A0、A1、A2、A3を用いて求めることができる。
本実施形態では、上述の動作原理によって距離画像を生成するにあたり、図1に示すように、複数個(図示例では3個)の光検出素子1a,1b,1cを用いている。各光検出素子1a,1b,1cは、それぞれ複数個の感光部を有したイメージセンサであり、上述した光検出素子1と同じ構成のものである。また、各光検出素子1には同仕様のものを用いている。対象空間から各光検出素子1a,1b,1cへの光路上には、対象空間からの入射光を各光検出素子1a,1b,1cに振り分けて入射させる光路制御要素11が配置されている。
実施形態1では、光路制御要素11において透過率および反射率が一定で光路を2分岐させる部分透過ミラーからなる光分岐部12a,12bを用いたが、本実施形態では、光を透過させる状態と反射させる状態とを選択可能であり、光路を2系統に切り替える光分岐部12a,12bを用いている。光分岐部12a,12bの配置は、図1に示した実施形態1と同様であるものとする。
1a,1b,1c 光検出素子
2 発光源
3 タイミング制御部
4 距離演算部(評価部)
4a 出力判定部
4b セレクタ
5 受光光学系
11 光路制御要素
11a,11b,11c プリズム
12a,12b 光分岐部
Ob 物体
Claims (7)
- 対象空間に赤外線を投光する発光源と、前記対象空間の同じ空間領域からの光を受光しそれぞれ受光量に応じた受光出力が得られる複数個の光検出素子と、前記対象空間から前記光検出素子への光路上に配置され前記対象空間からの入射光を前記光検出素子ごとに振り分ける光路制御要素と、前記光検出素子ごとの受光出力のうち受光出力の上限としての飽和閾値と受光出力の下限としての不感閾値とにより定められた適正範囲である前記光検出素子の受光出力を用いて前記対象空間に関する空間情報を検出する評価部とを備え、前記光路制御要素は、前記入射光が入射するプリズムを備え、光路を2分岐する部分透過ミラーからなる光分岐部を前記光検出素子の個数より1個少なく備える構成であり、前記光分岐部の反射率および透過率により設定された所定の分配比率で前記入射光を前記光検出素子にそれぞれ振り分けることにより前記光検出素子ごとの受光量を互いに異ならせる機能を有し、前記プリズムは一面に配置された前記光分岐部で反射された反射光を前記対象空間からの入射面である他面で全反射させた後に前記光検出素子の一つに入射させる光路を形成することを特徴とする空間情報の検出装置。
- 前記各光制御要素の露光時間は実質的同一であることを特徴とする請求項1記載の空間情報の検出装置。
- 対象空間に赤外線を投光する発光源と、前記対象空間の同じ空間領域からの光を受光しそれぞれ受光量に応じた受光出力が得られる複数個の光検出素子と、前記対象空間から前記光検出素子への光路上に配置され前記対象空間からの入射光を前記光検出素子ごとに振り分ける光路制御要素と、前記光検出素子ごとの受光出力のうち受光出力の上限としての飽和閾値と受光出力の下限としての不感閾値とにより定められた適正範囲である前記光検出素子の受光出力を用いて前記対象空間に関する空間情報を検出する評価部とを備え、前記光路制御要素は、光を透過させる状態と反射させる状態とが選択可能であって光路を2系統に切り替える光分岐部を前記光検出素子の個数より1個少なく備え、前記光分岐部での前記光検出素子ごとの露光時間により入射光を所定の分配比率で前記光検出素子にそれぞれ振り分けることを特徴とする空間情報の検出装置。
- 前記光路制御要素は、前記対象空間からの光を前記光検出素子のいずれかに択一的に入射させ、前記光検出素子ごとに1回ずつ光を入射させる期間内において前記光検出素子ごとに光を入射させる期間を互いに連続させることを特徴とする請求項3記載の空間情報の検出装置。
- 前記光路制御要素は、前記光検出素子のうち、入射光の強度が大きいときに適正な受光出力が得られる前記光検出素子は、入射光の強度が小さいときに適正な受光出力が得られる前記光検出素子よりも入射光の分配比率が小さく設定されることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の空間情報の検出装置。
- 前記評価部における選択条件は、規定の飽和閾値以下の範囲で最大の受光出力を選択することであって、前記光検出素子は、それぞれ前記対象空間からの光を受光して受光量に応じた電荷を生成する複数個の感光部を有し前記対象空間を撮像することにより前記感光部で生成された電荷を受光出力とするイメージセンサであり、前記評価部は、前記光検出素子において前記対象空間の同じ位置に対応付けられた前記感光部で得られる受光出力のうち前記選択条件を満たす受光出力を前記対象空間の位置ごとに選択することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の空間情報の検出装置。
- 前記発光源は、所定周期の変調信号で強度変調された光を対象空間に照射し、前記評価部における選択条件は、規定の飽和閾値以下の範囲で最大の受光出力を選択することであって、前記光検出素子は、それぞれ前記対象空間からの光を受光して受光量に応じた電荷を生成する複数個の感光部を有し前記対象空間を撮像することにより前記感光部で生成された電荷を受光出力とするイメージセンサであり、前記評価部は、前記光検出素子において前記対象空間の同じ位置に対応付けられた前記感光部で得られる受光出力のうち前記選択条件を満たす受光出力を用いて物体までの距離を求め、前記感光部に対応付けた前記対象空間の位置ごとの距離を画素値とする距離画像を生成することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の空間情報の検出装置。
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