JP7148249B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物までの距離を計測する測距装置に関する。

光学測距装置は、例えば、レーザ光を対象領域内で走査して対象物までの距離を計測する、すなわち測距する。

このような測距装置としては、例えば、光走査装置の光反射面を揺動駆動する駆動部が位相差変更部及び振幅変更部の少なくとも一方を備えた光測距装置が特許文献１に開示されている。

特開２０１１－０５３１３７号公報

レーザ光は対象物に照射されると散乱する。このため、対象物が測距装置から遠くなるにつれて測距装置が受光するレーザ光の強度が弱くなる。したがって、測距装置から遠方に位置する対象物の測距を行うためには、対象物から反射された光をより多く受光することが望まれる。

しかし、より多くの光を受光するようにすると、背景光などのノイズを受光する光量も増加する。ここで、測距装置のシグナル比（ＳＮ比）は、受光系の開口の大きさに伴って変化する。具体的には、受光系の開口が大きくなるにつれてＳＮ比も大きくなる。しかし、受光系の開口を大きくすると、装置が大型化する問題が課題の１つとして挙げられる。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、十分なＳＮ比を有し且つ、装置の小型化を図ることが可能な測距装置を提供することを課題の１つとする。

本願請求項１に記載の測距装置は、出射光を出射する光源、及び前記出射光の方向を可変に偏向する出射光反射部材を有する出射光偏向素子を含む投光部と、各々が前記投光部の光軸に対する垂直方向において前記投光部と離間して配され、かつ前記出射光が対象物で反射した反射光の方向を可変に偏向する反射光反射部材を有する反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を各々が含む複数の受光部と、を有することを特徴とする。

実施例１に係る測距装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係る測距装置の投光系の動作原理を説明する説明図である。 実施例１に係る測距装置の受光系の動作原理を説明する説明図である。 図１の投光部と受光部の配置例を示す概念図である。 実施例２に係る測距装置の投光部と受光部の配置例を示す概念図である。 実施例３に係る測距装置の投光部と受光部の配置例を示す概念図である。 実施例４に係る測距装置の距離測定部が受光部を選択する処理フロー図である。 実施例５に係る測距装置の距離測定部が受光部を選択する処理フロー図である。 実施例６に係る測距装置の距離測定部が受光部を選択する処理フロー図である。 実施例７に係る測距装置の距離測定部が受光部を選択する処理フロー図である。 実施例８に係る測距装置の投光部と受光部の配置例を示す概念図である。 図１１の受光部が生成した受光信号を示す概念図である。 図１２の受光信号を合成した信号を示す概念図である。 図１１の受光部が生成した受光信号の補正例を示す概念図である。 図１４の受光信号を合成した信号を示す概念図である。 図１１の受光部が生成した受光信号の他の補正例を示す概念図である。

図１は、本実施例に係る測距装置１００を示している。

投光部１０は、出射光を出射する発光装置である。投光部１０の光源１１は、例えば出射光としてパルス光を出射可能なレーザ素子である。

出射光偏向素子１２は、光反射面（図示せず）を含む出射光反射部材を有している。出射光偏向素子１２は、当該光反射面にてパルス光を反射して、走査対象となる所定の領域（以下、走査対象領域とする）に向けて走査光を出射可能である。言い換えれば、出射光偏向素子１２は、出射光の方向を可変に偏向させることができる。走査対象領域に存在する物体に反射された走査光は、測距装置１００に向けて反射光として戻ってくる。尚、出射光偏向素子１２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー装置、ポリゴンミラー等を用いることができる。

受光部２０は、反射光を受光して受光信号を生成する受光装置である。測距装置１００は、互いに同一の構成を有する複数の受光部２０を有する。受光部２０の反射光偏向素子としての反射光偏向素子２１は、光反射面（図示せず）を含む反射光反射部材を有しており、当該光反射面にて反射光を受光素子２２に向けて反射可能である。言い換えれば、反射光偏向素子２１は、反射光の方向を可変に偏向させることができる。尚、反射光偏向素子２１は、ＭＥＭＳミラー装置、ポリゴンミラー等を用いることもできる。

受光素子２２は、反射光を受光して、電気信号である受光信号を生成可能な光検出器である。受光素子２２としては、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等を採用することができる。

制御部３０は、光源１１から出射するパルス光の制御及び出射光偏向素子１２、反射光偏向素子２１の光反射面の角度の制御を行う。

光源制御部３１は、光源１１の発光制御を行う。具体的には、例えば、光源１１がパルス発光をするように発光タイミングを規定したテーブル（図示せず）を参照して、その発光を制御する。

ミラー制御部３２は、出射光偏向素子１２及び反射光偏向素子２１の光反射面の傾きの角度を制御する。具体的には、ミラー制御部３２は、光源１１によって出射されて光反射面（図示せず）によって反射されたパルス光によって、走査対象領域の走査がなされるように出射光偏向素子１２を制御する。また、ミラー制御部３２は、出射光偏向素子１２の出射光反射部材の光反射面の方向と反射光偏向素子２１の反射光反射部材の光反射面の方向が連動するように反射光偏向素子２１を制御する。

測距部としての距離測定部４０は、測距装置１００と走査対象領域内にある物体との距離を算出する。測距装置１００と走査対象領域内にある物体との距離の算出は、受光部２０によって生成された受光信号に基づいて行われ、例えばタイムオブフライト法が用いられる。

具体的には、距離測定部４０は、光源１１によって出射された１のパルス光の出射時刻と、当該１のパルス光が走査対象領域内の物体によって反射されて反射光として複数の受光部２０の各々で検出された受光時刻を取得する。そして、当該出射時刻と当該受光時刻の時刻差に基づいて、当該１のパルス光が光源１１から出射されて受光部２０に受光されるまでの光経路の長さを算出し、当該長さに基づいて測距装置１００と物体との距離を算出する。

図２は、測距装置１００の投光系の動作を示す概念図である。図２において、光源１１から出射された出射光ＥＬは、出射光偏向素子１２に入射される。出射光偏向素子１２は、入射した出射光ＥＬを走査対象領域Ｒに向けて反射させる。

具体的には、出射光偏向素子１２は、可動部ＭＲを揺動して走査する態様で光ビームを走査対象領域Ｒ内に向けて反射させる。この結果、出射光偏向素子１２によって反射された出射光ＥＬの照射方向が変化する。具体的には、出射光ＥＬは、出射光ＥＬの反射方向にある仮想の面である仮想面ＶＳにおいて、リサージュ軌跡が描かれるように出射光偏向素子１２で反射される。測距装置１００は、走査対象領域Ｒに存在する対象物ＯＢの測距を行う。尚、仮想面ＶＳは実在するものではない。また、仮想面ＶＳで描かれる軌跡は、リサージュ軌跡でなくてもよい。仮想面ＶＳで描かれる軌跡は、例えば、ラスタ走査による軌跡であってもよい。

図３は、測距装置１００の受光系の動作を示す概念図である。図３において、走査対象領域Ｒに対象物ＯＢが存在すると、対象物ＯＢから反射された反射光ＲＬが反射光偏向素子２１に入射され、受光素子２２に入射される。受光素子２２は、入射された反射光ＲＬに基づいて電気信号に変換し距離測定部４０に供給する。距離測定部４０は、光ビームを出射した時刻と光ビームを受光した時刻に基づいて、対象物ＯＢまでの距離を計測する。

図４は、投光部１０と受光部２０の配置例を示している。図４に示すように、受光部２０の各々は、投光部１０の光軸ＦＸに対する垂直方向において投光部１０と離間して配置されている。具体的には、投光部１０の光軸ＦＸを中心軸として対称となる位置に一対の受光部２０が配置されている。この一対の受光部２０は、互いに異なる３カ所に設けられている。

受光部２０の各々は、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の点Ｐ１を中心とする円の円弧ＡＲ上に配されている。受光部２０の各々は、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＡ内の点Ｐ１と各々の受光部２０とを結ぶ線Ｌ１～Ｌ６の長さが等しくなる位置に配置されている。

線Ｌ１と投光部１０の光軸ＦＸ上の点Ｐ１における光軸ＦＸとが成す角度を角度θ１とする。線Ｌ２と投光部１０の光軸ＦＸ上の点Ｐ１における光軸ＦＸとが成す角度を角度θ２とする。線Ｌ３と投光部１０の光軸ＦＸ上の点Ｐ１における光軸ＦＸとが成す角度を角度θ３とする
言い換えれば、角度θ１は、投光部１０からの距離が最も遠い受光部２０と点Ｐ１を結ぶ線Ｌ１が投光部１０の光軸ＦＸと成す角である。角度θ２は、線Ｌ１の受光部２０よりも投光部１０に近い受光部２０と点Ｐ１を結ぶ線Ｌ２が投光部１０の光軸ＦＸと成す角である。角度θ３は、線Ｌ２の受光部２０よりも投光部１０に近い受光部２０と点Ｐ１を結ぶ線Ｌ３が投光部１０の光軸ＦＸと成す角である。

角度θ１は、角度θ２及び角度θ３よりも大きい。また、角度θ２は、角度θ３よりも大きい。従って、線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が投光部１０の光軸ＦＸと成す角度θ１、θ２、θ３は、受光部２０と投光部１０との距離が遠くなるにつれて大きくなる。

投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の点Ｐ１から各受光部２０の距離が一定となるように、受光部２０が配置されていることで、所定の点Ｐ１から各受光部２０までのタイムオブフライト、すなわち、投光部１０から出射光ＥＬが出射されてから各々の受光部２０が反射光ＲＬを受光するまでの時間を一定にすることができる。

以上のように本実施例の測距装置によれば、複数の受光部２０が、投光部１０の光軸ＦＸに対する垂直方向において投光部１０と離間して配され、複数の受光部２０の各々が、反射光偏向素子２１及び反射光ＲＬを受光する受光素子２２を含む。すなわち、複数の受光部２０で測距装置１００の受光系を構成することにより、１つの受光部２０で受光系を構成した場合よりも各受光部２０が有する開口を小さくすることができる。したがって、個々の受光部２０を小さく構成することが可能となり、測距装置１００の小型化を図ることが可能となる。

また、測距装置１００は、個々の受光部２０によって生成された受光信号に基づいて測距を行うことにより、個々の受光部２０の有する開口は小さくても、結果として、測距装置１００の受光系が高い開口を有することができる。従って、測距装置１００は、十分なＳＮ比を有し且つ、装置の小型化を図ることが可能となる。

尚、本実施例においては、投光部１０は、光源１１と、出射光偏向素子１２を有するように説明したが、投光部１０は、受光素子２２を有して構成してもよい。このように、投光部１０を構成した場合は、出射光ＥＬと反射光ＲＬとを分割するビームスプリッタを備えるようにするとよい。

実施例２に係る測距装置１００について説明する。実施例２に係る測距装置１００は、実施例１の測距装置１００とは、受光部２０の投光部１０に対する配置位置が異なる。尚、実施例１と同一の構成については同一箇所に同一符号を付すことによって説明を省略し、以後同様とする。

図５は、本実施例に係る測距装置１００の投光部１０と受光部２０の配置例を示している。図５に示すように、受光部２０と点Ｐ１を結ぶ線Ｌ２，Ｌ５は、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＡ内の点Ｐ１において交わる。また、受光部２０と点Ｐ２を結ぶ線Ｌ３，Ｌ４は、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＡから投光部１０に近づく方向に位置する領域ＲＢ内の光軸ＦＸ上の点Ｐ２において交わる。さらに、受光部２０と点Ｐ３を結ぶ線Ｌ１，Ｌ６は、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＡよりも投光部１０から離れた方向に位置する領域ＲＣ内の光軸ＦＸ上の点Ｐ３において交わる。

すなわち、測距装置１００は、線Ｌ２，Ｌ５が領域ＲＡ内の点Ｐ１で投光部１０の光軸ＦＸと交わる２つの受光部２０を含む一の受光部群Ｇ１を有する。また、測距装置１００は、線Ｌ３，Ｌ４が領域ＲＢ内の点Ｐ２で投光部１０の光軸ＦＸと交わる２つの受光部２０を含む一の受光部群Ｇ２を有する。さらに、測距装置１００は、線Ｌ１，Ｌ６が領域ＲＣ内の点Ｐ３で投光部１０の光軸ＦＸと交わる２つの受光部２０を含む一の受光部群Ｇ３を有する。

以上のように、投光部１０の光軸ＦＸと受光部２０と所定の点とを結ぶ線が交わる領域ＲＡ，ＲＢ、ＲＣは、それぞれ投光部１０からの受光部２０の距離に応じて異なっている。すなわち、測距装置１００は、３つの受光部群Ｇ１、Ｇ２，Ｇ３を有している。

このため、投光部１０の光軸ＦＸ上の点Ｐ１付近に対象物ＯＢが存在する場合、受光部群Ｇ１に含まれる２つの受光部２０が生成した受光受信に基づいて測距を行うことができる。同様に、光軸ＦＸ上の点Ｐ２付近に対象物ＯＢが存在する場合、受光部群Ｇ２に含まれる２つの受光部２０が生成した受光信号に基づいて測距を行うことができる。また、光軸ＦＸ上の点Ｐ３付近に対象物ＯＢが存在する場合、受光部群Ｇ３に含まれる２つの受光部２０が生成した受光信号に基づいて測距を行うことができる。

したがって、本実施例に係る測距装置１００によれば、投光部１０の光軸ＦＸ上の点Ｐ１付近、点Ｐ２付近、点Ｐ３付近のいずれかに対象物ＯＢが存在する場合、受光部群Ｇ１、Ｇ２，Ｇ３で受光する反射光ＲＬのタイムオブフライトを一定にすることができる。このため、受光部群Ｇ１、Ｇ２，Ｇ３のいずれかに含まれる受光部２０において生成される受光信号のピーク位置を揃えることが可能となる。したがって、測距装置１００の測距の精度を高めることが可能となる。

実施例３に係る測距装置１００について説明する。実施例３に係る測距装置１００は、実施例１又は２の測距装置１００とは、受光部２０の投光部１０に対する配置位置が異なる。

図６は、本実施例に係る測距装置１００の投光部１０と受光部２０の配置例を示している。図６において、複数の受光部２０は、投光部１０の光軸ＦＸに対して垂直方向に沿って列状に配列されている。

受光部２０の光軸ＲＸ２，ＲＸ５が、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＡにおいて交わるように、一対の受光部２０が配置されている。受光部２０の光軸ＲＸ３，ＲＸ４が、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＢにおいて交わるように、一対の受光部２０が配置されている。受光部２０の光軸ＲＸ１，ＲＸ６が、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＣにおいて交わるように、一対の受光部２０が配置されている。

複数の受光部２０の各々は、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の領域ＲＡとは異なる領域ＲＢ又はＲＣにおいて、複数の受光部２０の光軸ＲＸ３，ＲＸ４又はＲＸ１、ＲＸ６が互いに交わるように配置されている。具体的には、投光部１０の光軸ＦＸに対する垂直方向において、投光部１０から離れている受光部２０の光軸ほど投光部１０から遠い投光部１０の光軸ＦＸ上で交わるように各々の受光部２０が配置されている。

すなわち、測距装置１００は、各々の光軸ＲＸ２，ＲＸ５が領域ＲＡ内の点Ｐ１で投光部１０の光軸ＦＸと交わる２つの受光部２０を含む一の受光部群Ｇ１を有する。また、測距装置１００は、各々の光軸ＲＸ３，ＲＸ４が領域ＲＢ内の点Ｐ２で投光部１０の光軸ＦＸと交わる２つの受光部２０を含む一の受光部群Ｇ２を有する。さらに、測距装置１００は、各々の光軸ＲＸ１，ＲＸ６が領域ＲＣ内の点Ｐ３で投光部１０の光軸ＦＸと交わる２つの受光部２０を含む一の受光部群Ｇ３を有する。このように、投光部１０から離れている受光部２０の光軸ほど投光部１０から遠い投光部１０の光軸ＦＸ上で交わっている。

また、各受光部２０の受光面２０ａから垂直方向に伸びる光軸ＲＸ１～ＲＸ６と投光部１０の光軸ＦＸとは、鋭角の角度を有するように配されている。なお、各受光部２０の受光面２０ａから垂直方向に伸びる光軸ＲＸ１～ＲＸ６と投光部１０の光軸ＦＸとが成す角度は、投光部１０から離れるにつれて小さくなる。

以上のように、複数の受光部２０は、投光部１０の光軸ＦＸに対して垂直方向に沿って列状に配列されている。したがって、本実施例に係る測距装置１００によれば、複数の受光部２０を配置するスペースを小さくすることができ、装置の小型化を図ることが可能となる。

また、受光部２０の受光面２０ａから垂直方向に伸びる光軸ＲＸ１～ＲＸ６と投光部１０の光軸ＦＸとが成す角度は、投光部１０から離れるにつれて小さくなる。すなわち、投光部１０の光軸ＦＸ上の所定の位置で光軸ＲＸが交わるように、各受光部群Ｇ１～Ｇ３に対応する受光部２０の受光面２０ａを傾けて配置することによって、反射光偏向素子２１の光反射面の角度を大きくすることなく、受光する反射光ＲＬの光量を増加させることができる。したがって、設計可能な反射光偏向素子２１の光反射面の最大角度に制限されることなく、測距装置１００が受光する反射光ＲＬの強度を高めることが可能となりＳＮ比を高めることができる。

実施例４に係る測距装置１００について説明する。実施例４に係る測距装置１００は、実施例１乃至３の測距装置１００とは、距離測定部４０の処理が異なる。具体的には、距離測定部４０は、受光部２０の反射光ＲＬの受光状況に応じて複数の受光部２０を異なった態様で選択して測距をする。

図７は、距離測定部４０が受光部２０を選択する処理フローを示している。

図７に示すように、距離測定部４０は、受光部２０から受光信号を受信すると、受光信号に含まれる背景光の光量が予め定めた基準値を超えるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。

距離測定部４０は、受光信号に含まれる背景光が予め定めた基準値を超えないと判断した場合（ステップＳ１０１：Ｎ）、当該受光部２０が生成した受光信号を測距に用いる受光信号として選択する（ステップＳ１０２）。

距離測定部４０は、受光信号に含まれる背景光の光量が予め定めた基準値を超えると判断した場合（ステップＳ１０１：Ｙ）、当該受光部２０が生成した受光信号を測距に用いる受光信号から除外する。（ステップＳ１０３）。

距離測定部４０は、全ての受光部２０で生成された受光信号の選択が完了したか判断する（ステップＳ１０４）。

距離測定部４０は、ステップＳ１０４の判断において、受光信号の選択が完了していないと判断した場合（ステップＳ１０４：Ｎ）、ステップＳ１０１の判断に戻る。

距離測定部４０は、ステップＳ１０４の判断において、受光信号の選択が完了したと判断した場合（ステップＳ１０４：Ｙ）、ステップＳ１０２において選択した受光信号を用いて測距する（ステップＳ１０５）。

以上のように、距離測定部４０は、各々の受光部２０が生成した受光信号のノイズの量に応じて受光信号を選択して測距する。したがって、本実施例に係る測距装置１００によれば、距離測定部４０が測距する処理において受光信号のノイズ量を減少させる、すなわちＳＮ比を高めることができる。この結果、測距装置１００の測距精度を高めることが可能となる。

実施例５に係る測距装置１００について説明する。実施例５に係る測距装置１００は、実施例４の測距装置１００とは、距離測定部４０の処理が異なる。具体的には、距離測定部４０は、出射光ＥＬが出射されてから各々の受光部２０が反射光ＲＬを受光するまでの時間（以下、計測時間とする）に応じて複数の受光部２０を異なった態様で用いて測距をする。

図８は、実施例５に係る測距装置１００の距離測定部４０が受光部２０を選択する処理フローを示している。図８に示すように、距離測定部４０は、受光部２０から受光信号を受信すると、計測時間が予め定めた規定時間を超えるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた規定時間を超えないと判断した場合（ステップＳ２０１：Ｎ）、当該受光部２０が生成した受光信号を測距に用いる受光信号として選択する（ステップＳ２０２）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた規定時間を超えると判断した場合（ステップＳ２０１：Ｙ）、当該受光部２０が生成した受光信号を測距に用いる受光信号から除外する（ステップＳ２０３）。

距離測定部４０は、全ての受光部２０で生成された受光信号の選択が完了したか判断する（ステップＳ２０４）。

距離測定部４０は、ステップＳ２０４の判断において、受光信号の選択が完了していないと判断した場合（ステップＳ２０４：Ｎ）、ステップＳ２０１の判断に戻る。

距離測定部４０は、ステップＳ２０４の判断において、受光信号の選択が完了したと判断した場合（ステップＳ２０４：Ｙ）、ステップＳ２０２において選択した受光信号を用いて測距する（ステップＳ２０５）。

以上のように、距離測定部４０は、計測時間に応じて、受光部２０が生成した受光信号を選択して対象物ＯＢまでの距離を測定する。すなわち、距離測定部４０は、対象物ＯＢまでの距離に応じて測距処理に使用する受光信号を選択する。

したがって、本実施例に係る測距装置１００によれば、タイムオブフライトが近い受光信号を用いて測距することができる。この結果、測距装置１００の測距の精度を高めることが可能となる。

実施例６に係る測距装置１００について説明する。実施例６に係る測距装置１００は、実施例５の測距装置１００とは、距離測定部４０の処理が異なる。具体的には、距離測定部４０は、計測時間に応じて、複数の受光部２０の各々で計測された受光信号に対して重み付けを行い、対象物ＯＢまでの距離を測定する。

図９は、実施例６に係る測距装置１００の距離測定部４０が受光部２０を選択する処理フローを示している。図９に示すように、距離測定部４０は、受光部２０から受光信号を受信すると、計測時間が予め定めた規定時間を超えるか否かを判断する（ステップＳ３０１）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた規定時間を超えないと判断した場合（ステップＳ３０１：Ｎ）、当該受光部２０が生成した受光信号に対して重み付けを行う（ステップＳ３０２）。

距離測定部４０は、全ての受光部２０で生成された受光信号に対して重み付けが完了したか判断する（ステップＳ３０３）。

距離測定部４０は、ステップＳ３０３の判断において、受光信号に対して重み付けが完了していないと判断した場合（ステップＳ３０３：Ｎ）、ステップＳ３０１の判断に戻る。

距離測定部４０は、ステップＳ３０３の判断において、受光信号に対する重み付けが完了したと判断した場合（ステップＳ３０３：Ｙ）、重み付けされた複数の受光信号を用いて測距する（ステップＳ３０４）。ここで重み付けとは、計測時間が規定時間よりも短い受光信号に対しては測距の処理に当該受光信号を使用する割合を減らす、又は、計測時間が規定時間よりも短い受光信号に対しては当該規定時間を超える計測時間に近付けるように計測時間が短い受光信号に補正を加える等である。

ステップＳ３０１の判断において、距離測定部４０は、計測時間が予め定めた規定時間を超えると判断した場合（ステップＳ３０１：Ｎ）、ステップＳ３０３の処理を行う。

以上のように、測距装置１００は、計測時間が規定時間よりも短い受光信号に対して重み付けを行い、測距する。したがって、本実施例に係る測距装置１００によれば、データの信頼性を考慮して測距することができるため、精度が高い測距を行うことができる。

実施例７に係る測距装置１００について説明する。実施例７に係る測距装置１００は、実施例６の測距装置１００とは、距離測定部４０の処理が異なる。具体的には、距離測定部４０は、計測時間が長くなるにつれて選択する受光部２０を多くする。尚、本実施例においては、測距装置１００は、６つの受光部２０を有しているものとして説明する。

図１０は、実施例７に係る測距装置１００の距離測定部４０が受光部２０を選択する処理フローを示している。図１０に示すように、距離測定部４０は、受光部２０から受光信号を受信すると、計測時間が、予め定めた第１の規定時間を超えるか否かを判断する（ステップＳ４０１）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた第１の規定時間を超えると判断した場合（ステップＳ４０１：Ｙ）、６つの受光部２０が生成した受光信号のうち全ての受光信号を選択する（ステップＳ４０２）。距離測定部４０は、ステップＳ４０２において選択した受光信号を用いて測距する（ステップＳ４０３）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた第１の規定時間を超えないと判断した場合（ステップＳ４０１：Ｎ）、計測時間が第１の規定時間よりも短い第２の規定時間を超えるか否かを判断する（ステップＳ４０４）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた第２の規定時間を超えると判断した場合（ステップＳ４０４：Ｙ）、６つの受光部２０が生成した受光信号のうち相対的に計測時間が短い３つの受光信号を選択する（ステップＳ４０５）。距離測定部４０は、ステップＳ４０５において選択した受光信号を用いて測距する（ステップＳ４０３）。

距離測定部４０は、計測時間が、予め定めた第２の規定時間を超えないと判断した場合（ステップＳ４０４：Ｎ）、計測時間が第２の規定時間よりも短い第３の規定時間を超えるか否かを判断する（ステップＳ４０６）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた第３の規定時間を超えると判断した場合（ステップＳ４０５：Ｙ）、６つの受光部２０が生成した受光信号のうち相対的に計測時間が短い２つの受光信号を選択する（ステップＳ４０７）。距離測定部４０は、ステップＳ４０７において選択した受光信号を用いて測距する（ステップＳ４０３）。

距離測定部４０は、計測時間が予め定めた第３の規定時間を超えないと判断した場合（ステップＳ４０５：Ｎ）、６つの受光部２０が生成した受光信号のうち相対的に計測時間が短い１つの受光信号を選択する（ステップＳ４０８）。距離測定部４０は、ステップＳ４０８において選択した受光信号を用いて測距する（ステップＳ４０３）。

以上のように、距離測定部４０は、計測時間に応じて測距に用いる受光信号を選択する。すなわち、計測時間が長い場合、測距装置１００から対象物ＯＢまでの距離は遠いため各々の受光部２０の計測時間の差は短くなる。したがって、測距装置１００が有している全ての受光部２０の受光信号を用いて測距することにより、高い信号強度で測距することが可能となる。

また、第１の規定時間よりも短く第２の規定時間よりも長い計測時間においては、各々の受光部２０の計測時間の差が測距に影響を与える。そこで、距離測定部４０は、計測時間が相対的に短い受光信号を用いて測距を行うことで、測距の精度を高めることができる。

このように、距離測定部４０は、計測時間に応じて測距に用いる受光部２０を選択することで、誤差の少ない受光信号によって測距を行う。したがって、測距装置１００は、精度が高い測距を行うことができる。なお、本発明では、受光信号の選択において上記の実施例には限定されない。例えば、計測時間が第１の規定時間を超える場合に選択する受光信号、計測時間が第２の規定時間を超える場合に選択する受光信号、計測時間が第３の規定時間を超える場合に選択する受光信号及び計測時間が第３の規定時間を超えない場合に選択する受光信号の各々の数は、順に小さくなっていることを条件に、任意に決めてもよい。

実施例８に係る測距装置１００について説明する。実施例８に係る測距装置１００は、実施例１乃至７の測距装置１００とは、距離測定部４０が行う測距処理が異なる。

距離測定部４０は、出射光ＥＬの出射角度に応じて複数の受光部２０が生成した受光信号の各々を異なる態様で用いて測距する。

図１１は、本実施例に係る測距装置１００の投光部１０と受光部２０の配置例を示している。図１１に示すように、投光部１０は、中心軸ＣＸ上に配置されている。受光部２０Ａ～２０Ｄは、中心軸ＣＸの垂直方向において列状に配置されている。具体的には、中心軸ＣＸに対して対称となる位置に一対の受光部２０Ａ、２０Ｄが配置されている。また、中心軸ＣＸに対して対称となる位置であって一対の受光部２０Ａ、２０Ｄの間に一対の受光部２０Ｂ，２０Ｃが配置されている。

投光部１０は、中心軸ＣＸに対する角度θＥにおいて、出射光ＥＬを出射する。対象物ＯＢで反射された出射光ＥＬは、反射光ＲＬとして各受光部２０Ａ～２０Ｄに入射する。

ここで、測距装置１００から対象物ＯＢまでの距離を距離Ｚとする。図中において、各受光部２０Ａ～２０Ｄから対象物ＯＢまでの距離はそれぞれ異なる。具体的には、受光部２０Ａ～２０Ｄから対象物ＯＢまでの距離は、受光部２０Ａ、受光部２０Ｂ、受光部２０Ｃ、受光部２０Ｄの順に長くなっている。

図１２は、受光部２０Ａが生成した受光信号Ａ、受光部２０Ｂが生成した受光信号Ｂ、受光部２０Ｃが生成した受光信号Ｃ、及び受光部２０Ｄが生成した受光信号Ｄを示している。図１２において、受光信号Ａ～ＤのピークＰＫの位置は、受光部２０Ａ～２０Ｄから対象物ＯＢまでの距離に応じて異なる。また、各受光信号Ａ～ＤのピークＰＫの強度は弱く、ノイズＮよりもわずかに強度が高い。

図１３は、図１２の受光信号Ａ～Ｄを加算して生成した合成信号を示している。図１３に示すように、受光信号Ａ～Ｄを全て加算して合成すると、各受光信号Ａ～ＤのピークＰＫがノイズＮに埋もれてしまいピークＰＫの位置を判別するのが困難である。また、各々の受光信号Ａ～ＤのピークＰＫの位置がずれており、正確に対象物ＯＢの測距をすることが困難である。

距離測定部４０は、出射光ＥＬの出射角度に応じて複数の受光部２０Ａ～２０Ｄが生成した受光信号Ａ～Ｄの各々を補正して測距する。具体的には、距離測定部４０は、出射光偏向素子１２の出射角度θＥに対する測定装置１００と対象物ＯＢまでの距離Ｚと、各受光部２０に対する基準時刻からの計測時間の補正量を示した値を記憶したテーブルを有している。

例えば、表１に示すように、出射角度θＥ１において、測距装置１００から対象物ＯＢまでの距離がＺ１であるとき、一の受光部２０に対する基準時刻からの補正量はΔＴＡ１秒である。同条件での他の受光部２０に対する基準時刻からの補正量はΔＴＢ１秒である。このように、距離測定部４０は、各受光部２０の設置位置に応じた基準時刻からの補正量を示す値を記憶したテーブルを有している。

図１４は、受光部２０Ａ～２０Ｄが生成した受光信号Ａ～Ｄの補正例を示している。図１４において、距離測定部４０は、表１のテーブルを参照して各受光信号Ａ～Ｄに対する基準時刻からの補正量に応じて受光信号Ａ～Ｄを重ね合わせる。これにより、距離測定部４０は、重ね合わされた受光信号に含まれる対象物ＯＢからの反射光ＲＬの信号強度が最大となった信号に基づいて、測距を行う。

具体的には、距離測定部４０は、受光信号Ａについて基準時刻からの補正量ΔＴＡ１を進めた位置に補正する。距離測定部４０は、受光信号Ｂについて基準時刻からの補正量ΔＴＢ１を進めた位置に補正する。距離測定部４０は、受光信号Ｃについて基準時刻からの補正量ΔＴＣ１を進めた位置に補正する。距離測定部４０は、受光信号Ｄについて基準時刻からの補正量ΔＴＤ１を進めた位置に補正する。

図１５は、図１４の受光信号Ａ～Ｄを加算して生成した合成信号を示している。図１５に示すように、補正後の受光信号Ａ～Ｄを全て加算して合成されると、合成信号のピークＰＫの強度が所定の位置でノイズよりも大きくなる。したがって、ピークＰＫを判別することが容易となる。また、各々の受光信号Ａ～ＤのピークＰＫの位置が一致することにより、正確に対象物ＯＢの測距をすることが可能である。

このように、距離測定部４０は、受光信号を揃えることにより、対象物ＯＢからの反射光ＲＬの信号強度を大きくすることで、反射光ＲＬに対するノイズ量の軽減を図ることが可能となる。したがって、本実施例の測距装置によれば、高い精度で測距することが可能となる。なお、表１のテーブルは上記に限定されず、基準となる受光部２０が計測した基準時刻から各受光部２０にそれぞれ対応する当該基準時刻からの時間の補正量を示した値を記憶させてもよい。

図１６は、受光信号Ａ～Ｄの他の補正例を示している。図１６において、距離測定部４０は、受光信号Ａを基準時刻とし、受光信号Ｂ～Ｄに対して基準時刻からの時間の補正を行う。具体的には、距離測定部４０は、受光信号Ｂについて基準時刻からの補正量ΔＴＢ２を進めた位置に補正する。距離測定部４０は、受光信号Ｃについては、基準時刻からの補正量ΔＴＣ２を進めた位置に補正する。距離測定部４０は、受光信号Ｄについて基準時刻からの補正量ΔＴＤ２を進めた位置に補正する。

このように受光信号Ａ～Ｄの補正を行っても、受光信号Ａ～Ｄのピークの位置を揃えることが可能となり、測距装置１００は、高い精度で測距を行うことができる。

１００ 測距装置
１０ 投光部
１１ 光源
１２ 出射光偏向素子
２０ 受光部
２１ 反射光偏向素子
２２ 受光素子
４０ 距離測定部
ＦＸ 投光部の光軸
ＲＸ１～ＲＸ６ 受光部の光軸

Claims (7)

1. 出射光を出射する光源、前記出射光の方向を可変に偏向する出射光反射部材を有する出射光偏向素子及び前記出射光が外部に出射する開口を含む投光部と、
   各々が前記投光部の開口の中心軸である投光中心軸に対する垂直方向において前記投光部と離間して配され、かつ前記出射光が対象物で反射した反射光の方向を可変に偏向する反射光反射部材を有する反射光偏向素子及び前記反射光偏向素子によって偏向された前記反射光を受光する受光素子を各々が含む複数の受光部と、
   を有し、
   前記複数の受光部は、各々の受光部の受光面から垂直方向に伸びる中心軸である受光中心軸が前記投光中心軸上の複数の位置で前記投光中心軸と交わることを特徴とする測距装置。
2. 前記複数の受光部は、前記投光中心軸に対して垂直な方向に沿って列状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
3. 前記投光中心軸と前記受光中心軸とが交わる位置は、前記投光部からの前記受光部の距離に応じて異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の測距装置。
4. 前記複数の受光部の各々は、前記投光部から離れている前記受光部ほど、前記受光中心軸が前記投光部から遠い前記投光中心軸上で交わることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の測距装置。
5. 前記複数の受光部は、
   各々の受光中心軸が一の領域で前記投光中心軸と交わる一対の受光部を含む一の受光部群と、
   各々の受光中心軸が他の領域で前記投光中心軸と交わる一対の受光部を含む他の受光部群と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の測距装置。
6. 前記一の受光部群及び前記他の受光部群の各々における前記一対の受光部を構成する受光部は、前記投光中心軸を挟んで互いに対向する位置に配されていることを特徴とする請求項５に記載の測距装置。
7. 前記受光部の各々の前記反射光反射部材は、前記投光部の前記出射光反射部材と連動して揺動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の測距装置。

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