TWI442077B - 空間資訊偵測裝置 - Google Patents

Description

空間資訊偵測裝置

本發明係關於一種空間資訊偵測裝置，尤其是關於一種藉由投光至成為偵測對象之空間並且從空間受光，而偵測如至存在於該空間的物體之距離、存在於該空間的物體之反射率或吸收率、該空間中的媒介之反射率或吸收率、該空間中的物體之存否之類的空間資訊之主動式空間資訊偵測裝置。

習知以來有提出一種藉由投光至偵測對象之空間並且從空間受光，而偵測空間資訊之主動式空間資訊偵測裝置。此種的空間資訊偵測裝置係偵測如至存在於空間的物體之距離、存在於空間的物體之反射率、空間中的媒介之穿透率、該空間中的物體之存否之類的空間資訊。又，分別按照偵測的空間資訊之種類而構成。

在偵測至存在於空間的物體之距離作為空間資訊的空間資訊偵測裝置中，為人周知的有一種使用計測所投出之光線在物體反射後至受光為止的時間之飛行時間法(time of flight method)之原理的構成。計測到的時間係被換算成至物體的距離。

此種的空間資訊偵測裝置係例如投出如正弦波形那樣具有強度以一定週期變化之調變波形的強度調變光(以下，稱為「信號光」)，且計測信號光之投光時點與受光時點的調變波形之相位差。由於調變波形之週期為一定，所以可求出從相位差至物體的距離(例如，參照文獻1[日本公開特許公報第2004-45304號])。

亦即，以與信號光同步之複數個時序來求出相當於受光量的電荷，且藉由使用每一時序的電荷之關係而算出相位差。由於該相位差係相當於所投出之信號光在物體反射之後至受光為止的時間差，所以當將信號光之週期設為T[s]、將光速設為c[m/s]、將調變波形之相位差設為ψ[弧度]時，則從投光至受光的時間差r就成為r=T(ψ/2 π)。又，至物體的距離L係可以L=(1/2)c×r=(1/2)c×T(ψ/2 π)來求出。例如，若將信號光之頻率設為20MHz，則由於週期T為50[ns]，所以能夠測量的最大距離(以下，稱為「測量最大距離」)成為7.5[m]。亦即，由於使用一種強度以一定週期變化的信號光，所以測量可能範圍之上限成為對應於信號光之半週期的距離(半波長之距離)。

又，作為偵測物體之反射率或吸收率、媒介之反射率或吸收率、物體之存否等的空間資訊之空間資訊偵測裝置，為人周知者有一種設置投出信號光至空間的投光期間、與未投出信號光至空間的非投光期間之構成。在該構成中，藉由使用投光期間與非投光期間的受光量之差異，而去除環境光或周圍光(以下，記載為「環境光」)之影響，且僅偵測與投光至空間之信號光對應的反射光之成分(例如，參照文獻2[日本公開特許公報第2006-121617號])。

亦即，雖然非投光期間之受光量係成為僅對應於環境光的受光量，但是投光期間之受光量由於會成為對應於環境光與所投出之信號光的受光量，所以在空間資訊偵測裝置中，係根據投光期間之受光量與非投光期間之受光量而去除相當於環境光的成分，且抽出相當於信號光之反射光的成分。換言之，偵測相當於信號光之反射光強度的空間 資訊。

在前述文獻1、前述文獻2中，係對來自空間之受光使用攝像元件，且在求出距離時產生將各像素值當作距離值的距離圖像，而在求出反射光之強度時產生將各像素值當作強度值的濃淡圖像。

如上述般，在前述文獻1、前述文獻2所記載的技術中，係藉由投光至空間的信號光之反射光而偵測空間資訊。因而，當在欲偵測空間資訊的空間與空間資訊偵測裝置之間存在使光線穿透之類的玻璃之透明物體時，有時可接收來自成為空間資訊之偵測對象的空間之光線、與來自透明物體之反射光的雙方。在此情況下，會發生在來自空間之光線上重疊有來自透明物體之反射光，且在受光量中包含有空間以外的成分，而無法正確地偵測空間資訊的問題。

又，不限於透明物體，當在空間資訊偵測裝置之近旁存在物體時，會有因物體而造成之反射光(主要為擴散反射光)入射於空間資訊偵測裝置，且在來自空間之光線上重疊有來自物體之反射光，而無法正確地偵測空間資訊的情況。在此，所謂空間資訊偵測裝置之近旁，實質上是指成為空間資訊之偵測對象的空間與空間資訊偵測裝置之間的區域之意。

如上述般，當在空間資訊偵測裝置與空間之間，存在非為偵測空間資訊之對象的物體(以下，稱為「非對象物體」)時，來自非對象物體之反射光就會重疊於來自空間之光線並入射於空間資訊偵測裝置。結果，空間資訊偵測裝置會發生無法正確地偵測空間資訊的問題。

本發明之目的在於提供一種即便在與成為空間資訊之偵測對象的空間之間存在非對象物體的情況下，也可藉由去除非對象物體之影響而提高空間資訊之偵測精度的空間資訊偵測裝置。

本發明之第1形態的空間資訊偵測裝置，係具備：投光部，在包含預定之對象區域的空間放射信號光；受光部，接受來自前述空間之光線；調變信號產生部，產生調變信號並輸出至前述投光部；解調信號產生部，產生解調信號並輸出至前述受光部；演算部，產生關於前述對象區域之空間資訊；以及修正資訊提供部。前述調變信號係為根據預定之單位期間之整數倍的長度以亂數之方式決定高位準之期間與低位準之期間的長度而得之方形波信號。前述投光部係構成為：當接收前述調變信號時就以前述調變信號來調變光線以產生前述信號光。前述解調信號係為與前述調變信號或經反轉後之前述調變信號相同波形的信號。前述受光部係構成為：在以前述解調信號為高位準之第1期間與低位準之第2期間之中的任一方期間定義的聚集期間之間產生與從前述空間接收之光線的強度相應的電荷，且在比前述聚集期間還長的預定之蓄積期間連續蓄積前述聚集期間之間所產生的電荷以產生信號電荷。前述修正資訊提供部係構成為：產生與起因於來自前述投光部及前述受光部與前述對象區域之間之非對象區域的光線而在前述受光部產生之電荷相關的修正資訊。前述演算部係構成為：利用前述修正資訊而將前述信號電荷之量修正為與起因於來自前述對象區域之光線而在前述受光部產生之電荷對應的對象電荷之量，且根據前述對象電荷之量而產生前述空 間資訊。

本發明之第2形態的空間資訊偵測裝置，係在第1形態中，具備：探索信號產生部，係產生探索信號並輸出至前述受光部。前述探索信號係相對於前述調變信號具有預定之時間差的信號。前述修正資訊提供部係具備相位可變部及修正資訊算出部。前述受光部係構成為：在以前述探索信號為高位準之第1期間與低位準之第2期間之中的任一方期間定義的第2聚集期間之間產生與從前述空間接收之光線的強度相應的電荷，且在比前述第2聚集期間還長的預定之第2蓄積期間連續蓄積前述第2聚集期間之間所產生的電荷以產生修正電荷。前述相位可變部係構成為：以前述探索信號產生部產生前述時間差有所不同之複數個前述探索信號的方式，在預定之時間範圍內使前述時間差以比前述單位期間還小之變化幅度產生變化。前述修正資訊算出部係構成為：針對前述時間差有所不同之每一前述探索信號從前述受光部取得前述修正電荷，且根據前述時間差與前述修正電荷之量的關係而產生前述修正資訊。

本發明之第3形態的空間資訊偵測裝置，係在第2形態中，前述空間資訊係為至存在於前述對象區域之對象物的距離。前述演算部係構成為：根據前述對象電荷之量算出前述信號光從前述投光部放射之後至前述受光部接收在前述對象物反射後之前述信號光為止所花費的飛行時間，且根據前述飛行時間而求出前述距離。前述修正資訊係包含非對象成分及非對象飛行時間。前述非對象成分係為與起因於來自前述非對象區域之光線而在前述受光部產生之電荷對應的非對象電荷之量。前述非對象飛行時間係為前 述信號光從前述投光部放射之後至前述受光部接收在存在於前述非對象區域之非對象物體反射後之前述信號光為止所花費的時間。前述修正資訊算出部係構成為：算出前述修正電荷之量對前述時間差的變化率。前述修正資訊算出部係構成為：求出前述修正電荷之量相對於前述時間差以直線方式變化之範圍中的前述變化率、與前述單位期間之積作為前述非對象成分。前述修正資訊算出部係構成為：求出前述變化率變0時之前述時間差作為前述非對象飛行時間。前述演算部係構成為：事先記憶使用前述非對象成分及前述非對象飛行時間而將前述信號電荷之量換算為前述對象電荷之量的換算式。前述演算部係構成為：使用從前述修正資訊提供部所得的前述非對象成分及前述非對象飛行時間、與前述換算式，而將前述信號電荷之量修正為前述對象電荷之量。

本發明之第4形態的空間資訊偵測裝置，係在第3形態中，前述解調信號產生部係構成為產生複數個前述解調信號。前述複數個解調信號係包含：具有與前述調變信號相同波形的第1解調信號、作為使前述第1解調信號反相之信號的第2解調信號、從前述第1解調信號延遲前述單位期間的第3解調信號、及作為使前述第3解調信號反相之信號的第4解調信號之中的二個。

本發明之第5形態的空間資訊偵測裝置，係在第2形態中，前述空間資訊係為前述對象區域中的前述信號光之反射強度。前述修正資訊係包含非對象成分。前述非對象成分係為與起因於來自前述非對象區域之光線而在前述受光部產生之電荷對應的非對象電荷之量。前述修正資訊算 出部係構成為：求出前述修正電荷之量對前述時間差的變化率。前述修正資訊算出部係構成為：求出前述修正電荷之量相對於前述時間差以直線方式變化之範圍中的前述變化率、與前述單位期間之積作為前述非對象成分。前述演算部係構成為：事先記憶使用前述非對象成分而將前述信號電荷之量換算為前述對象電荷之量的換算式。前述演算部係構成為：使用從前述修正資訊提供部所得的前述非對象成分、與前述換算式，而將前述信號電荷之量修正為前述對象電荷之量。

本發明之第6形態的空間資訊偵測裝置，係在第5形態中，前述投光部係構成為：在投光期間放射前述信號光，而在非投光期間不放射前述信號光。前述演算部係構成為：根據對應於前述投光期間的前述對象電荷之量與對應於前述非投光期間的前述對象電荷之量的差而求出前述反射強度。

本發明之第7形態的空間資訊偵測裝置，係在第2至第6形態中之任一形態中，前述修正資訊提供部係具備：範圍設定部，係指定可從前述受光部獲得不包含前述對象電荷之前述修正電荷的前述時間差之有效範圍。前述修正資訊算出部係構成為：根據在前述範圍設定部所指定的前述有效範圍內之前述時間差與前述修正電荷之量的關係而產生前述修正資訊。

本發明之第8形態的空間資訊偵測裝置，係在第7形態中，前述修正資訊提供部係具備：修正資訊取得部，係根據前述預定之時間範圍內的前述時間差與前述修正電荷之量的關係而決定前述有效範圍。前述範圍設定部係構成 為：指定前述修正資訊取得部所決定的前述有效範圍。

本發明之第9形態的空間資訊偵測裝置，係在第1至第6形態中之任一形態中，前述修正資訊提供部係構成為：判定預定之更新條件是否已滿足，且當判定前述更新條件已滿足時就更新前述修正資訊。

在以下說明之實施形態中，作為空間資訊偵測裝置之例，係例示計測至存在於成為偵測對象之空間的物體之距離的距離測量裝置；以及偵測在存在於成為偵測對象之空間的物體之反射光強度的強度偵測裝置。又，顯示有在從空間受光的受光部中使用攝像元件，且在計測距離的情況下產生像素值為距離值的距離圖像，而在偵測反射光之強度的情況下產生像素值為濃淡值的濃淡圖像之例。但是，亦可採用在受光部中使用具備有單一受光區域(光電轉換部)之受光元件進行距離之計測或反射光強度之計測的構成。以下，分別說明距離測量裝置與強度偵測裝置之基本的構成。

(距離測量裝置)

如圖1所示，距離測量裝置係具備：投光至成為偵測對象之空間的投光部11；以及從該空間受光的受光部12。當在空間存在物體(對象物)1時，從投光部11投出之光線(以下，稱為「信號光」)係在物體1反射，且對受光部12入射來自物體1之反射光。因而，藉由計測相當於從透光部11投出信號光之後至在受光部12受光的時間(飛行時間)之物理量，可計測至物體1的距離。亦即，圖示的距離測量裝置，係使用飛行時間法(time of flight method)之原理來測量 距離。

投光部11係構成為：對包含預定之對象區域的空間放射信號光。對象區域係例如為物體1所存在的空間。投光部11係具備：由如發光二極體或雷射二極體之發光元件所構成的發光源111；以及調節從發光源111射出之信號光之投光範圍的投光光學系112。

受光部12係構成為接受來自空間之光線。受光部12係具備：如CCD區域影像感測器或CMOS區域影像感測器之類的攝像元件121；以及調節攝像元件121之視野的受光光學系122。

用於發光源111之發光元件係以高頻(例如10MHz)來調變光輸出，而攝像元件121係偵測與發光源111之光輸出變化之時間同程度的時間之受光強度的變化。雖然發光源111亦可僅具備1個發光元件，但是為了加大光輸出以使信號光到達至遠方，則以組合複數個發光元件為宜。在投光光學系112與受光光學系122中，雖然通常是使用透鏡，但是亦可使用鏡片，亦可將透鏡與鏡片相組合來使用。

攝像元件121係使用電子光閥(shutter)之原理，藉此可使聚集藉由光電轉換所得之電荷的聚集期間受到抑制，且在進行光電轉換之每一受光區域(光電轉換部)蓄積各聚集多數次(例如10000次)的電荷。以下，將蓄積電荷之期間稱為「蓄積期間」。蓄積期間係設為可將受光強度視為一定之程度的短時間。攝像元件121係不僅具備產生相當於受光量之電荷的受光部12之功能，還具備作為在比聚集期間還十分長的預定之蓄積期間連續蓄積受光部12所指定之聚集期間產生之電荷的電荷蓄積部123之功能。另外，作為受 光部12，在不使用攝像元件，而是使用如具備有單一受光區域之光電二極體的受光元件時，通常是與受光元件個別地設置電荷蓄積部。

如此，受光部12係具備光電轉換部及電荷蓄積部123。光電轉換部係構成為：在以解調信號為高位準之期間定義的聚集期間之間產生與從空間接收到之光強度相應的電荷。電荷蓄積部123係構成為：在比聚集期間還長的預定之蓄積期間連續蓄積聚集期間之間產生的電荷，且將所蓄積的電荷當作信號電荷而輸出至演算部30。

另外，聚集期間亦可以解調信號為低位準之期間來定義。亦即，受光部12亦可在以解調信號為高位準之第1期間與低位準之第2期間之中任一方的期間定義的聚集期間之間產生與從空間接收的光線之強度相應的電荷。

攝像元件121若為FT型的CCD影像感測器，則受光區域(光電轉換部)係相當於攝像區域之各像素，而電荷蓄積部123係相當於蓄積區域。又，若為IT型的CCD影像感測器，則受光區域係相當於各攝像區域之像素，而電荷蓄積部123係相當於垂直傳輸部。另外，設置於攝像元件121之傳輸部，係發揮作為取出電荷的電荷取出部之功能。

如上述般，藉由蓄積相應於受光量之電荷，則可使每一受光區域之電荷量增加而提高信號位準，並且可使拍攝雜訊(shot noise)之影響減低。在以10MHz左右之頻率來調變發光源111之光輸出的情況時，即便蓄積次數為10000次左右亦可將從攝像元件121將電荷取出至外部的次數設為1秒鐘30次以上。換句話說，有關將像素值當作距離值之距離圖像，可獲得平滑移動的動畫像。

可是，至物體1之距離係使用：調變從發光源111投出的信號光之強度的調變信號之信號圖案(信號波形)、與相應於該信號圖案的攝像元件121之聚集期間的關係而算出。

如圖4(a)所示，調變信號係使H位準(高位準)與L位準(低位準)之2值的各信號值之計測期間以亂數之方式變化的矩形波信號，並以H位準與L位準並不具週期性，且H位準與L位準之發生機率相等的方式形成。亦即，調變信號係為根據預定之單位期間的整數倍之長度以亂數之方式決定高位準之期間與低位準之期間的長度而得之方形波信號。在圖4中，「1」係顯示H位準，「0」係顯示L位準。

如此的調變信號，係從使用產生在光譜擴散之技術中使用的PN(Pseudorandom Noise：虛擬隨機雜訊)電碼的技術(例如Gold電碼產生電路)而產生的基準信號中產生。基準信號係與PN電碼同樣，以H位準與L位準之各期間具有單位期間之整數倍的長度之方式產生。以下，係仿效PN電碼而將該單位期間稱為碼元長度(chip length)。碼元長度係可適當地設定。碼元長度係設定為例如100[ns]。

為了產生基準信號而設置有電碼產生器31，從電碼產生器31輸出的基準信號係輸入至調變信號產生部32。調變信號產生部32係根據基準信號來產生調變信號。調變信號產生部32所產生的調變信號係提供至發光源111。發光源111係在調變信號為H位準之期間點燈，而在調變信號為L位準之期間熄燈。發光源111係按照調變信號之信號值而進行點燈與熄燈，且對空間投出強度變化成矩形波狀之信號光。亦即，投光部11係構成為：當接收調變信號時就以調變信號來調變光線並產生信號光。

從電碼產生器31輸出的基準信號亦輸入至解調信號產生部33。解調信號產生部33係在攝像元件121之各受光部12產生用來指定聚集電荷之聚集期間的解調信號。解調信號產生部33係構成為：產生解調信號並輸出至受光部12。解調信號係具有與調變信號或經反相後之調變信號相同波形的信號。

本實施形態之解調信號產生部33係為了產生1張的距離圖像而產生4種不同的解調信號。對以攝像元件121蓄積之電荷取出至外部的時序或後述的演算部30之動作時序進行控制的時序信號係與電碼產生器31不同地藉由未圖示之時序信號產生部而產生。演算部30係具備微電腦做為主構成，且藉由以微電腦來執行適當之程式而實現以下說明的演算部30之功能。

在以下之說明中，係將從調變信號產生部32輸出的調變信號與在電碼產生器31產生的基準信號之相位一致的情況為例而加以說明。但是，亦可將電碼產生器31所產生的基準信號用於解調信號之1個中，且使調變信號之相位相對於基準信號而偏移。

圖4係顯示調變信號與各解調信號之關係。圖4(a)係顯示調變信號(信號光之強度)，圖4(b)係顯示攝像元件121所接受之光的光線之強度。如圖4(c)至圖4(f)所示，解調信號係以與調變信號成為以下之關係的方式產生。

4種解調信號之中的2種係成為：如圖4(c)所示作為調變信號之非反相信號的第1解調信號；以及如圖4(d)所示與調變信號為使H位準和L位準反相後的反相信號之第2解調信號。其餘的2種解調信號係成為：如圖4(e)所示使調 變信號之非反相信號僅延遲1碼元長度Tc的第3解調信號；以及如圖4(f)所示使調變信號之反相信號僅延遲1碼元長度Tc並且使H位準與L位準反相後的第4解調信號。換言之，各解調信號係與調變信號以規定之關係而產生。如此，本實施形態之解調信號產生部33係構成為產生複數個(4個)解調信號。複數個解調信號係包含：具有與調變信號同波形的第1解調信號；作為使第1解調信號反相之信號的第2解調信號；從第1解調信號延遲單位期間(1碼元長度)Tc的第3解調信號；以及作為使第3解調信號反相之信號的第4解調信號。

從發光源111投出之信號光在物體1反射的反射光由攝像元件121受光為止的時間(飛行時間)，係按照至物體1的距離而變化，且如圖4(b)所示地使受光強度產生變化。因而，當以上述的4種之中任一種解調信號來指定攝像元件121之聚集期間時，對應於信號光而在攝像元件121聚集的電荷量，就成為相當於圖4(c)至圖4(f)之斜線部所示的部位之面積的量。

因而，藉由從4種解調信號選出的各1種解調信號而控制攝像元件121之聚集期間，且當針對每一聚集期間之種類從攝像元件121取出電荷時，就可獲得以4種解調信號指定之每一聚集期間的電荷量。以下，係將對應於各解調信號而得的電荷量，分別設為A0、A2、A1、A3。

換句話說，將在如圖4(c)所示以與調變信號一致之解調信號(第1解調信號)指定的聚集期間所聚集之電荷在蓄積期間連續蓄積的電荷量(對應於第1解調信號的信號電荷之量)設為A0。又，將在如圖4(d)所示以使第1解調信號反相 後的解調信號(第2解調信號)指定的聚集期間所聚集之電荷在蓄積期間連續蓄積的電荷量(對應於第2解調信號的信號電荷之量)設為A2。同樣地，將在如圖4(c)所示以與調變信號僅偏移1碼元長度Tc之解調信號(第3解調信號)指定的聚集期間所聚集之電荷在蓄積期間連續蓄積的電荷量(對應於第3解調信號的信號電荷之量)設為A1。而且，將在如圖4(f)所示以使第3解調信號反相後的解調信號(第4解調信號)指定的聚集期間所聚集之電荷在蓄積期間連續蓄積的電荷量(對應於第4解調信號的信號電荷之量)設為A3。

如上述般，在攝像元件121中，由於是在進行多次之電荷聚集之後(在1碼元長度Tc之多數倍時間連續蓄積電荷之後)才取出電荷，所以從攝像元件121取出的電荷量，係可藉由調變信號之亂數性而收斂成以從投光至受光為止之時間差(亦即飛行時間)τ之一次函數所表示的值。

因而，如圖5所示，在時間差τ為0≦τ≦Tc之範圍內，電荷量A0、A3係隨著時間差τ之增加而減少，電荷量A1、A2係隨著時間差τ之增加而增加。又，在時間差τ為Tc<τ<2Tc之範圍內，電荷量A0、A2係成為一定，且電荷量A1係隨著時間差τ之增加而減少，電荷量A3係隨著時間差τ之增加而增加。在時間差τ為2Tc<τ之範圍內，全部的電荷量A0至A3係成為一定。另外，時間差τ為負的區域，雖然現實上並不存在，但是原理上，在時間差τ為-Tc≦τ<0之範圍內，電荷量A1、A3係成為一定，電荷量A0係隨著時間差τ之絕對值的增加而減少，電荷量A2係隨著時間差τ之絕對值的增加而增加。

電荷量A0至A3，理想上是具有A0+A2=A1+A3=一定 的關係。而且，時間差τ為0時的電荷量A0，係成為在蓄積期間之全期間連續受光的情況之電荷量的2分之1的電荷量。同樣地，時間差τ為1碼元長度Tc時的電荷量A1，係成為在蓄積期間之全期間連續受光的情況之電荷量的2分之1的電荷量。

因而，與以各解調信號指定之聚集期間的受光量對應的電荷量A0至A3，係當將信號光之成分設為A，將環境光之成分設為B時，就可在0≦τ≦Tc之範圍內，表示如以下的數式(1)至(4)。

又，成分A、B之值係依存於：環境光或周圍光(以下，稱為「環境光」)之強度；以及從發光源111投光至空間的信號光由攝像元件121受光為止的路徑中之光線的衰減率。該衰減率係將物體1之反射率、光線通過的媒介之穿透率包含於參數中。因而，(A/Tc)亦將環境光之強度、反射率及穿透率包含於參數中。通常，由於媒介之穿透率可視為一定，所以(A/Tc)可謂依存於物體1之反射率。

可是，當根據上式求出時間差τ[s]時，就成為以下的數式(5)。

又，若將至物體1之距離設為L[m]，將光速設為 c[m/s]，則距離L係可使用時間差τ表示為L=c×τ/2。

例如，若將1碼元長度Tc設為100[ns]，則由於是0≦τ≦100[ns]，所以成為0≦τ≦15[m]，且將15[m]當作測量可能範圍之上限而能夠進行物體1之距離的測量。亦即，在作為空間資訊偵測部的演算部30中，係藉由使用在由解調信號產生部32產生之解調信號所指定的聚集期間產生的電荷進行上述的演算並求出至物體1之距離。

又，根據求出時間差τ之數式可明白，由於使用電荷量A0、A2之差分、與電荷量A1、A3之差分，所以成分B可被去除，而且，藉由進行電荷量彼此之除法運算，則成分A也被去除。換句話說，藉由以上式求出時間差τ，並不會影響到環境光的成分、與投受光之路徑的光線之衰減率，而可求出時間差τ。

另外，根據上式可明白，即便使用4種電荷量A0至A4之中的3種也不會影響到環境光之成分及光線之衰減率而可求出時間差τ[s]。例如，由於A1-A2=A，A1-A3=2(A/Tc)×τ，所以時間差τ可以下面數式(6)來表示。

或是，又當在環境光不存在的條件下利用A=B，且求出已知的距離(已知的時間差τ)之電荷量A0至A3之中的任2種時，可求出(A/Tc)、A、B。換句話說，藉由組合4種電荷量A0至A4之中的2種電荷量，可求出時間差τ[s]。

而且，在環境光不存在的條件下A=B，且物體1之反射率若為一定(不變)，則由於(A/Tc)=一定，所以當以已知的距離(已知的時間差τ)求出電荷量A0至A3之中的任一 個時，就可決定常數(A/Tc)、A、B(實際上為其中任一個的常數)。亦即，藉由求出1種電荷量A0，可算出時間差τ[s]做為τ=2{1-(A0/A)}Tc等。時間差τ[s]不僅可根據電荷量A0而算出，還可根據其他電荷量A1、A2、A3之中的1種而算出。

如上述般，為了藉由攝像元件121而獲得對應於4種解調信號的電荷量A0至A3，只要各使用1種解調信號並指定聚集期間來蓄積電荷，且分別取出對應於各解調信號的電荷量A0、A1、A2、A3即可。在此情況下，係針對每一解調信號取出電荷量A0、A1、A2、A3，且為了產生距離圖像而進行4次的電荷量A0、A1、A2、A3之取出。

上述的動作，雖然是假定1個受光區域對應於1像素的通常之攝像元件121，但是亦可使用使複數個受光區域對應於1像素的專用之攝像元件121。在用以產生距離圖像的專用之攝像元件121中，亦可將鄰接的4個(可為1行4個亦可為2行2個)之受光區域設為群組，且在包含於群組中之各1個受光區域聚集相應於各1種解調信號的聚集期間之電荷。在該構成之攝像元件121中，由於是使用4個受光區域而獲得1個距離值，所以在將1個受光區域對應於1個距離值的情況下與受光區域之面積為相等的情況下解像度會降低。但是，由於是從攝像元件121取出1次的4種電荷量A0至A3，所以藉由減低用以產生1畫面之距離圖像的電荷之讀出次數可縮短獲得1畫面之距離圖像所需的時間。亦即，可針對距離圖像產生平滑的動畫像。

可是，雖然電荷量A0至A3之中的電荷量A0、A3，係針對時間差τ而在0≦τ≦Tc之範圍內具有負的斜率之 一次函數，但是當時間差τ超過1碼元長度Tc時就會變成一定值B。又，電荷量A1、A2係針對時間差τ而在0≦τ≦Tc之範圍內具有正的斜率之一次函數，且在Tc<τ≦2Tc之範圍內具有負的斜率之一次函數，但是，當時間差τ超過2碼元長度Tc時就會變成一定值B。

亦即，若0≦τ≦Tc，則由於A0-A2=-2(A/Tc)×τ+2A，所以A0-A2=2(A/Tc)(Tc-τ)>0，相對於此，若Tc<τ，則由於變成A2=0，所以無法計測至物體1之距離。換言之，對應於τ=Tc之距離成為測量可能範圍之上限。

(強度偵測裝置)

其次，就偵測物體1之反射光強度的強度偵測裝置加以說明。在強度偵測裝置中，設置從發光源111投出信號光至空間的投光期間、及從發光源111未投出信號光至空間的非投光期間，且從投光期間受光的光線中去除非投光期間偵測的環境光之成分，藉此來偵測反射光之強度。

在圖1所示的距離測量裝置中將藉由調變信號而調變後的信號光從發光源111連續性地輸出，相對於此，強度偵測裝置的不同點在於：強度偵測裝置係設置從發光源111輸出信號光的投光期間與未輸出信號光的非投光期間。亦即，投光部11係構成為：在投光期間放射信號光，在非投光期間未放射信號光。又，強度偵測裝置相對於圖1所示的距離測量裝置之不同點係在於：在演算部30不是求出距離值而是求出濃淡值。

從投光部11投出信號光的投光期間及停止信號光的非投光期間，係相對於1碼元長度Tc設定得十分長。在演算部30中係產生像素值中具有從發光源111投出的信號光藉 由物體1而反射的反射光之強度的濃淡圖像。亦即，在發光源111將信號光投出至空間的投光期間攝像元件121所接收的光線，係包含信號光之成分與環境光之成分，而在發光源111未將信號光投出至空間的非投光期間攝像元件121接收的光線，係僅包含外光成分(環境光之成分)。因而，若假設在將投光期間與非投光期間合在一起的時間內環境光之強度未產生變化，則理想上在投光期間於攝像元件121蓄積的電荷量、與在非投光期間於攝像元件121蓄積的電荷量之差分，係僅包含信號光之成分。

當現在著眼於電荷量A0、A1時，在投光期間，電荷量A0、A1就會分別變成如下面數式(7)、(8)。另外，在投光期間之電荷量係附加接尾辭「L」，而在非投光期間之電荷量附加接尾辭「D」。

又，若投光期間與非投光期間之長度為一對一，則在非投光期間，電荷量A0(A0D)、A1(A1D)係成為A0D=A1D=B。

因而，投光期間與非投光期間的電荷量之差分，係針對電荷量A0，成為△A0=A0L-A0D=(A/Tc)(Tc-τ)，而針對電荷量A1，成為△A1=A1L-A1D=(A/Tc)τ。當求出兩者之和時，就成為下面的數式(9)，結果，可求出信號光之成分A。

由於如此所獲得的濃淡圖像之像素值，係為關於信號 光之反射光的濃淡圖像，且環境光之成分被去除或減低，所以為了與包含環境光之成分的通常之濃度值區別，以下係稱為「反射強度值」。又，為了將像素值中具有反射強度值的圖像，與通常的濃淡圖像區別，以下係稱為「反射強度圖像」。亦即，在演算部30所獲得的圖像，係成為：在像素值中具有藉由信號光之投受光而得的反射強度值之反射強度圖像。因而，強度偵測裝置係可稱為：產生在像素中具有與從發光源111投出之信號光對應的反射強度值之反射強度圖像的主動式攝像裝置。

如此的反射強度圖像，由於環境光之成分被去除或減低，所以可稱為在一定照明條件下的物體1之濃淡圖像，例如根據圖像進行臉部辨識的情況，其在從圖像中抽出物體1之特徵量的用途時便利性高。

在上述的動作中，雖然以假定投光期間與非投光期間之長度為一對一的情況加以說明，但是投光期間與非投光期間之長度亦可為非一對一。亦即，亦可將投光期間與非投光期間之長度當作適當的比率，且將相應於比率的係數乘上電荷量而算出差分。在此情況下，若相對於投光期間而將非投光期間設定得較短，則當與將投光期間與非投光期間之長度設為一對一的情況比較時，就能夠縮短投光期間與非投光期間之合計時間，結果，可縮短產生反射強度圖像所需的時間。

根據上述的動作可明白，在偵測反射光之強度時，只要有用以規定投光期間與非投光期間之1種的解調信號即可。亦即，由於使用投光期間與非投光期間的受光量之差分而僅抽出信號成分，所以只要使用1種解調信號，就不 會受到外光成分之影響而可偵測反射光之強度。

在上述的動作例中，為了求出反射強度值，雖然已使用電荷量A0與電荷量A1之組合，但是若為電荷量A0、A2之其中一個、與電荷量A1、A3之其中一個的組合，則亦可使用任一組合。

而且，若在如距離測量裝置般可獲得4種電荷量A0、A1、A2、A3的情況下，則亦可使用2種電荷量之差分(A0-A2)、(A1-A3)。電荷量之差分(A0-A2)、(A1-A3)係成為以下的數式(10)、(11)。

因而，當將兩者加在一起時，可獲得以下之數式(12)所示的關係。

若為此順序，則在求出電荷量之差分(A0-A2)、(A1-A3)的階段為止，由於與距離測量裝置變成共通，所以能夠使用電荷量A0、A1、A2、A3，進行距離測量裝置與強度偵測裝置之雙方。

(防止因非對象物體而造成之誤偵測的技術)

以下係如圖2所示，針對在空間資訊偵測裝置3與成為偵測對象的空間(對象區域)之間，存在如玻璃板之透明物體2做為非對象物體的情況時，防止空間資訊之誤偵測的技術加以說明。透明物體2係意指從發光源111投出之信號光穿透的物體，而可視光亦可不一定要穿透。又，雖然是以空間資訊偵測裝置3係為產生距離圖像的距離測量裝 置之情況為例加以說明，但是其為產生濃淡圖像的強度偵測裝置之情況也是能夠採用同樣的技術。而且，在使用具備有單一受光區域之受光元件作為受光部12的情況也是能夠採用同樣的技術。又，即便不是透明物體2，如圖3所示，在作為空間資訊之偵測對象的空間(對象區域)與空間資訊偵測裝置3之間的區域(非對象區域)，存在作為非對象物體之物體4的情況，也可藉由以下的技術來防止空間資訊之誤偵測。要言之，藉由在成為作為空間資訊之偵測對象的空間(對象區域)與空間資訊偵測裝置3之間的區域(非對象區域)，存在如透明物體2或物體4之類的非對象物體，則在來自非對象物體之反射光入射於空間資訊偵測裝置3的情況下，可藉由以下的技術來防止誤偵測。

(原理)

造成距離測量裝置3(空間資訊偵測裝置)之誤偵測的原因之透明物體2，係假定窗板或隔板，且亦可在使用距離測量裝置時視為距離測量裝置與透明物體之相對位置未變化。因而，相對於距離測量裝置3，若透明物體2之存在位置為已知，並可從在距離測量裝置3產生的電荷中去除相當於透明物體2的成分，則視為可去除透明物體2之影響。

根據此知識見解，以下係針對從關於存在透明物體2之空間區域(非對象區域)的資訊中產生修正資訊，且對演算部30提供修正資訊，藉此算出以修正資訊進行修正後的距離值之技術加以說明。亦即，修正資訊係與起因於來自投光部11及受光部12(亦即空間資訊偵測裝置)與對象區域之間的非對象區域之光線而在受光部12產生的電荷相關之資訊。

在存在於偵測對象之空間的物體1與距離測量裝置3之間未存在透明物體2的情況下，如上述般，電荷量A0係可由以下之數式(13)定義的關係來表示。

另一方面，若在偵測對象之空間與距離測量裝置3之間存在透明物體2，而且在該空間並未存在物體1，則對應於電荷量A0的電荷量gA0，係可由以下之數式(14)定義的關係來表示。

在此，由於g係表示存在透明物體2所以附加成接頭辭。因而，gA係指因來自透明物體2之反射而產生的信號光之成分(信號光之中起因於來自非對象區域之光的成分)，gB係指僅存在透明物體2之情況的環境光之成分，gτ係指因來自透明物體2之反射而產生的時間差(關於透明物體2的飛行時間)。亦即，成分(非對象成分)gA係為與起因於來自非對象空間之光線而在受光部12產生之電荷所對應的非對象電荷之量。時間差g τ係為信號光從投光部11放射之後至受光部12接收在存在於非對象區域之非對象物體(透明物體)2反射的信號光為止所花費的飛行時間(非對象飛行時間)。非對象物體係為造成來自非對象區域之光線的原因之物體。在以下之說明中也是同樣地在顯示存在透明物體2的情況時，附加接頭辭g。

在偵測對象之空間(對象區域)存在物體1，且在該空間與距離測量裝置3之間(亦即非對象區域)存在透明物體2的情況時，對應於電荷量A0的電荷量bA0係成為兩者(A0、 gA0)之加算值，且可由以下之數式(15)定義的關係來表示。

同樣地，對應於電荷量A1至A3的電荷量bA1、bA2、bA3係可分別由以下之數式(16)、(17)、(18)定義的關係來表示。

當使用此等的關係時，為了求出實際的距離而所需的(A0-A2)、(A1-A3)係可由以下之數式(19)、(20)來表示。

在此等的關係式中，由於(bA0-bA2)與(bA1-bA3)係在距離測量裝置3中可根據受光量而求得，所以未知之值係為透明物體2之反射光中所含的信號光之成分gA、與因透明物體2而產生的反射光之時間差g τ。換言之，關於透明物體2，只要可求出信號光之成分gA與時間差g τ，就可根據在物體1與透明物體2之反射光混合在一起的狀態所得的電荷量bA0、bA1、bA2、bA3，而算出(A0-A2)、(A1-A3)。

亦即，針對透明物體2所得的信號光之成分gA與時間差g τ會變成修正資訊。又，上式係藉由從距離測量裝置3之電荷蓄積部所蓄積的電荷(受光量bA0、bA1、bA2、bA3)中去除藉由透明物體2之存在而產生的電荷，而求出藉由物體1之反射而產生的電荷(受光量A0、A1、A2、A3)。藉由透明物體2之存在而產生的電荷，雖然主要是假定藉由 在透明物體2反射而增加的電荷，但是亦可包含藉由穿透該透明物體2而衰減的電荷。

以下係就求出作為修正資訊的信號光之成分gA與時間差g τ的技術加以說明。如上述般，使用具有2值之信號值的矩形波信號作為信號光調變用之調變信號，而且矩形波信號之各信號值的繼續期間，為1碼元長度(單位期間)Tc之整數倍並以亂數方式而變化。因此，如上述般，在根據電荷量A0至A3求得的至物體1為止之測量可能範圍中有上限。例如，在將1碼元長度Tc設為100[ns]時，若第1解調信號之相位與調變信號一致，則該測量可能範圍係變成0至15[m]。以下係將在此情況下的第1、第2、第3、第4之各解調信號，分別稱為第1、第2、第3、第4之基準解調信號。

在維持各基準解調信號之相互的時間關係之狀態下，當使各基準解調信號分別朝向時間軸方向偏移並用於解調信號中時，測量可能範圍也僅偏移相當於已偏移之時間的距離。亦即，當將基準解調信號用於解調信號中時，雖然電荷量A0在τ=0時會變成最大，而在τ=Tc時會變成最小，但是當使解調信號相對於基準解調信號僅偏移位移時間td時，電荷量A0在τ=td時會變成最大，而在τ=Tc+td時會變成最小。因而，測量可能範圍係僅變化Ld=c×td/2。

若如此地利用在使解調信號相對於基準解調信號僅偏移位移時間td時會在電荷量A0(亦可為其他的電荷量A1、A2、A3)產生變化，則如以下說明般，可求出因透明物體2之影響而造成的電荷量之變化。亦即，當設定各種的相對於基準解調信號使解調信號偏移的位移時間td，且求出相 對於各位移時間td的電荷量時，就可求出用以去除透明物體2之影響的修正資訊。以下係將相對於基準解調信號僅朝向時間軸方向偏移位移時間td的解調信號稱為探索解調信號(探索信號)。在以下之說明中，位移時間td為正的，係顯示探索信號相對於基準解調信號僅延遲位移時間td。又，在位移時間td為負時，係顯示探索信號相對於基準解調信號僅快了位移時間td。

另外，在上述的說明中，雖然以調變信號為基準而產生基準解調信號，且相對於基準解調信號使探索解調信號朝向時間軸方向偏移，但是與將基準解調信號用於探索解調信號中並且使調變信號朝向時間軸方向偏移的情況等效。亦即，亦可使第1基準解調信號與基準信號一致並產生第2、第3、第4基準解調信號，且相對於第1基準解調信號使調變信號朝向時間軸方向偏移。但是，在使基準解調信號偏移的情況與使調變信號偏移的情況下，相對於時間軸的偏移之方向係成為相反方向。

在距離測量裝置之距離測量範圍中僅存在透明物體2的情況下，當位移時間td為0、-ta、-(Tc-g τ)、-tb時，電荷量gA0[0]、gA0[-ta]、gA0[-(Tc-g τ)]、gA0[-tb]係可分別由以下之數式(21)、(22)、(23)、(24)來表示。但是，gA0[td]係指每一位移時間td的電荷量gA0。又，-ta>-(Tc-g τ)>-tb。

gA0[-(Tc-gτ)]=gB (23)

gA0[-tb]=gB (24)

圖6(a)(b)(c)(d)係分別針對位移時間td為0、-ta、-(Tc-g τ)、tb之情況，圖示各電荷量gA0[0]、gA0[-ta]、gA0[-(Tc-g τ)]、gA0[-tb]之關係。在圖6(a)(b)(c)(d)中，左側係顯示電荷量gA0與至透明物體2為止之距離的關係，右側係顯示可獲得來自透明物體2之反射光的時間差τ為g τ之情況的電荷量gA0與位移時間td之關係。

如觀察圖6即可明白，當位移時間td變成-(Tc-g τ)以下時，電荷量gA0就會僅成為環境光之成分gB且成為一定值。當根據此使位移時間td產生變化，並且求出對應於位移時間td的電荷量gA0時，就可根據在電荷量gA0中不產生變化時的位移時間td來求出時間差g τ。換句話說，可計測至透明物體2之距離。又，在相對於位移時間td而使電荷量gA0產生變化的範圍(-(Tc-g τ)≦td≦0內，當針對複數個位移時間td來求出電荷量gA0時，就可算出電荷量gA0對位移時間td之變化率(=gA/Tc)。可根據該變化率與已知的資訊(單位時間Tc)算出信號光之成分gA。亦即，可求出對於透明物體2之存在之作為修正資訊的信號光之成分gA與時間差g τ。

當求出修正資訊gA、g τ時，如上述般，藉由將修正資訊gA、g τ適用於距離測量裝置中計測至物體1之距離時所得的電荷量bA0、bA1、bA2、bA3，則可去除透明物體2之影響。換句話說，使用以下述之數式(25)、(26)所定義的關係，而從在距離測量裝置所得的電荷量(bA0-bA2)、(bA1-bA3)中，去除透明物體2之影響並求出(A0-A2)、(A1-A3)之值。

將適用此技術的情況之測量例顯示於圖7、圖8。圖7係顯示適用修正資訊(gA、g τ)的情況，圖8係顯示不適用修正資訊(gA、g τ)的情況之比較例。又，在圖7、圖8中，ab係顯示在不存在透明物體2的情況下算出的至物體1之距離，ex係顯示在存在透明物體2的情況下算出的至物體1之距離。在圖8中係在按照透明物體2之有無而計測的距離中產生較大的差，相對於此，從圖7可明白所計測的距離並未因透明物體2之有無而受到影響。

在上述的說明中，雖然已就透明物體2作為非對象物體加以說明，但是如圖3所示，在並非為透明物體2的物體4存在於距離測量裝置3(空間資訊偵測裝置)之近旁(非對象區域)的情況下也可以同樣的原理去除因物體4之有無而造成的影響。換句話說，當在為非對象物體的物體4存在於距離測量裝置3之近鄰時，就與存在透明物體2的情況同樣地，有在物體4之表面散射的反射光(二次反射成分)入射於距離測量裝置3，且比物體4之非存在時還增加受光量(電荷量)的情況。二次反射成分之影響係從距離測量裝置3至物體4的距離越接近就變得越大。雖然因物體4而產生的二次反射成分係與因透明物體2而產生的反射光之成分入射於距離測量裝置3的路徑有所不同，但是由於無論是哪一個成分也是加算在來自物體1的反射光之成分上，所以因物體4之有無而造成的影響，可與因透明物體2而造成的反射光之成分同樣地進行。因而，藉由使用上述的原 理，可去除因物體4之有無而造成的影響。

(實施形態1)

如圖1所示，本實施形態之空間資訊偵測裝置係具備投光部11、受光部12、演算部30、電碼產生器31、調變信號產生部32、解調信號產生部33及修正資訊提供部34。亦即，本實施形態係相對於產生距離圖像的基本構成而附加了修正資訊提供部34。

修正資訊提供部34係將算出距離值(空間資訊)時所用的修正資訊gA、g τ提供給演算部30。修正資訊提供部34也具備不僅提供修正資訊gA、g τ至演算部30的功能還具備求出修正資訊gA、g τ的功能。亦即，修正資訊提供部34係構成為：產生與起因於來自投光部11及受光部12與對象區域之間的非對象區域之光線而在受光部12產生之電荷相關的修正資訊，且將修正資訊輸出至演算部30。

演算部30係藉由從修正資訊提供部34提供修正資訊gA、g τ，而像當作原理來說明般地，從電荷量(bA0-bA2)、(bA1-bA3)中去除透明物體2之影響以求出(A0-A2)、(A1-A3)之值。換句話說，演算部30係藉由使用修正資訊gA、g τ，從電荷蓄積部所蓄積的電荷中去除透明物體2之反射而產生的電荷以算出空間資訊。換言之，演算部30係構成為：利用修正資訊將信號電荷之量(bA0-bA2、bA1-bA3)修正為與起因於來自對象區域之光線而在受光部12產生的電荷對應的對象電荷之量(A0-A2、A1-A3)，且根據對象電荷之量而產生空間資訊(距離L)。

為了求出修正資訊，如根據上述的原理即可明白般，有必要變更各種的調變信號與探索解調信號之相對的相位 (位移時間td)，且求出位移時間td與電荷量bA0之關係。在此，位移時間td係以比1碼元長度Tc還短的單位而變化。又，修正資訊gA、g τ係有必要在計測至物體1為止之距離以前事先算出。因而，有必要與計測至物體1為止之距離的動作不同地進行求出關於透明物體2之修正資訊gA、g τ的動作。

修正資訊提供部34係以適當的時序進行求出修正資訊gA、g τ之動作。例如，修正資訊提供部34係只要以事先決定之時序定期地取得修正資訊gA、g τ即可。又，亦可偵測成為空間資訊之偵測對象的空間(對象區域)中的物體1之存否，且在判斷不存在物體1時取得修正資訊gA、g τ。為了判斷物體1之存否，例如只要事先記憶在不存在物體1之狀態下所得的空間資訊(圖像等)，且與針對每次空間資訊之取得而記憶的空間資訊比較即可。亦即，修正資訊提供部34係針對每次空間資訊之取得而在空間資訊中實質上不產生差異時判斷物體1並不存在。

位移時間td係對應於調變信號與探索解調信號之相對的相位(位移時間td)。修正資訊提供部34係為了使該相位(位移時間td)產生變化並求出修正資訊gA、g τ，而具備相位可變部341。

在本實施形態中，解調信號產生部33係發揮作為產生探索信號(探索解調信號)並輸出至受光部12的探索信號產生部之功能。探索信號係為相對於調變信號而具有預定之時間差(位移時間td)的信號。

受光部(光電轉換部)12係構成為：在以探索信號為高位準之期間定義的聚集期間(第2聚集期間)之間產生與從 空間接收的光線之強度相應的電荷。受光部(電荷蓄電部)12係構成為：在比聚集期間(第2聚集期間)還長的預定之蓄積期間(第2蓄積期間)連續蓄積該聚集期間(第2聚集期間)之間所產生的電荷，且將所蓄積的電荷當作修正電荷並輸出至修正資訊提供部34。

另外，第2聚集期間亦可以探索信號為低位準之期間來定義。亦即，受光部12亦可在以探索信號為高位準之第1期間與低位準之第2期間中之任一期間定義的第2聚集期間之間產生與從空間接收的光線之強度相應的電荷。

相位可變部341係構成為：以解調信號產生部(探索信號產生部)33產生時間差(位移時間td)有所不同的複數個探索信號之方式，在預定之時間範圍(探索範圍)內使時間差(位移時間td)以比單位期間(1碼元長度Tc)還小的變化幅度來產生變化。

亦即，相位可變部341係具有使電碼產生器31產生的基準信號朝向時間軸方向偏移(換句話說，使相位偏移)的功能。但是，如上述般，位移時間td，並非是以1碼元長度Tc為單位，而是以比1碼元長度Tc還短的單位產生變化。

藉由相位可變部341而使位移時間td產生變化的範圍(探索範圍)，係可藉由範圍設定部343來設定。亦即，範圍設定部343係具備將使位移時間td產生變化的範圍，設定為取得關於透明物體2之修正資訊的範圍之功能。換言之，本實施形態之範圍設定部343係指定相位可變部341之探索範圍。

在範圍設定部343中係有以手動來設定範圍的構成；以及如後述般地自動設定範圍的構成。在以手動來設定範 圍的情況下，只要在設置距離測量裝置3時，藉由計測或目視來取得與透明物體2之距離，且將所取得的距離設定於範圍設定部343即可。在範圍設定部343中，係以從所設定之距離中，在該距離之前後偵測關於透明物體2的修正資訊之方式，對相位可變部341指示位移時間td。亦即，範圍設定部343係根據所設定的距離而決定時間範圍(探索範圍)。

修正資訊提供部34係具備算出修正資訊gA、g τ的修正資訊算出部342。修正資訊算出部342係構成為：針對時間差(位移時間td)有所不同的探索信號而從受光部12取得修正電荷，且根據時間差(位移時間td)與修正電荷之量的關係而產生修正資訊。

亦即，修正資訊算出部342係以原理加以說明的方式，使用電荷蓄積部123所蓄積的電荷量(修正電荷之量)gA0(亦可使用其他的電荷量gA1、gA2、gA3)與位移時間td之關係而算出修正資訊gA、g τ。換言之，修正資訊提供部34中的修正資訊算出部342係使用相位可變部341產生變化之相位(位移時間td)與每一相位之電荷量(修正電荷之量)gA0的關係而算出關於透明物體2的修正資訊gA、g τ。

修正資訊提供部34係具備用來記憶修正資訊算出部342所算出之修正資訊gA、g τ的修正資訊保持部344。在演算部30中產生關於物體1之距離圖像時，係採用藉由修正資訊算出部344而事先算出並記憶於修正資訊保持部344的修正資訊gA、g τ，且將修正資訊gA、g τ適用於以原理說明的關係式中而求出距離。亦即，演算部30係使用記 憶於修正資訊保持部344的修正資訊gA、g τ而算出空間資訊。由於在如此地產生距離圖像時，適用修正資訊gA、g τ，所以可產生將透明物體2之影響予以去除後的距離圖像。

可是，修正資訊gA、g τ，有時會因附著於透明物體2之污染、透明物體2之傷痕、溫度變化等而產生變化。因而，修正資訊較佳是適時地更新。因此，修正資訊提供部34係具備：在事先決定的更新條件已滿足時就(對修正資訊算出部342)指示記憶於修正資訊保持部344的修正資訊gA、g τ之更新的更新判斷部345。亦即，修正資訊提供部34係構成為：判定預定之更新條件是否已滿足，當判定更新條件已滿足時就更新該修正資訊。

在更新判斷部345所判斷的更新條件中，例如是使用事先決定的更新時間。亦即，只要在每一定時間更新修正資訊gA、g τ、或事先指定更新修正資訊gA、g τ的時刻即可。又，亦可使用上述的反射強度圖像來取得相當於媒介之穿透率的空間資訊，且將穿透率相對於初始值超過規定值而降低的情況當作更新條件來更新修正資訊gA、g τ。

其次，就本實施形態之空間資訊偵測裝置的動作加以說明。

本實施形態之空間資訊偵測裝置係進行產生空間資訊的處理(空間資訊製作處理)、及產生修正資訊的處理(修正資訊產生處理)。修正資訊產生處理係在空間資訊產生處理之前執行。

在修正資訊產生處理中，範圍設定部343係設定探索範圍。例如，探索範圍被設定在-tb≦td≦0。

相位可變部341係在由範圍設定部343所設定的探索範圍內選擇時間差(位移時間td)。例如，相位可變部341係選擇0作為位移時間td。

探索信號產生部(解調信號產生部)33，係產生具有以相位可變部341指定之位移時間td的探索信號，並輸出至受光部12。例如，探索信號係將第1解調信號當作基準而產生。

因而，調變信號產生部32係將調變信號輸出至投光部11，而探索信號產生部33係將探索信號輸出至受光部12。

投光部11係當接收調變信號時，就將作為藉由所接收之調變信號進行調變後之光線即信號光，放射至包含對象區域的空間。

受光部12係當接收探索信號時，就將所接收的探索信號為高位準之期間當作聚集期間(第2聚集期間)來使用，並在整個蓄積期間(第2蓄積期間)蓄積來自空間之電荷。受光部12係將按照所接收之探索信號而蓄積的電荷當作修正電荷並輸出至修正資訊算出部342。

當針對探索信號而獲得修正電荷時，相位可變部341係在探索範圍內使時間差(位移時間td)以比單位期間(1碼元長度Tc)還小的變化幅度來變化。例如，相位可變部341係選擇ta作為位移時間td。

在相位可變部341每次選擇位移時間td時，可獲得與具有以相位可變部341選擇之位移時間td的探索信號對應的修正電荷。

修正資訊算出部342係根據位移時間td有所不同之每一探索信號的修正電荷之量(本例中，對應於電荷量gA0) 而求出修正資訊(gA、g τ)。例如，修正資訊算出部342係調查位移時間td與修正電荷之量gA0的關係(參照圖6)。

修正資訊算出部342係求出修正電荷之量gA0對位移時間td的變化率變0時的位移時間td。修正電荷之量gA0對位移時間td的變化率變0時的位移時間td成為時間差g τ。另外，變化率嚴格來說並非為0，只要使之視為0(亦即，修正電荷之量gA0為一定)的值即可。

修正資訊算出部342係在修正電荷之量gA0相對於位移時間td而變化的範圍(-(Tc-g τ)≦td≦0)中，求出修正電荷之量gA0對位移時間td的變化率(=gA/Tc)。修正資訊算出部342係求出變化率(=gA/Tc)與單位期間(Tc)之積。此積係成為與來自非對象區域之光線對應的非對象電荷之量gA。

修正資訊算出部342係使修正資訊gA、g τ記憶於修正資訊保持部344。

如此，本實施形態之空間資訊偵測裝置係執行修正資訊產生處理並產生修正資訊(gA、g τ)。

其次，本實施形態之空間資訊偵測裝置係執行空間資訊產生處理。

在空間資訊產生處理中，解調信號產生部33係產生第1至第4解調信號(參照圖4(c)至圖4(f))而非探索信號。

因而，調變信號產生部32係將調變信號輸出至投光部11，而解調信號產生部33係將第1至第4解調信號輸出至受光部12。

投光部11係當接收調變信號時，就將作為藉由所接收之調變信號而調變後之光線即信號光，放射至包含對象區 域在內的空間。

受光部12係當接收解調信號時，將所接收之解調信號為高位準之期間當作聚集期間來使用，並在整個蓄積期間蓄積來自空間的電荷。受光部12係將按照所接收之解調信號而蓄積的電荷當作信號電荷並輸出至演算部30。

結果，演算部30係獲得個別地對應於第1至第4解調信號的信號電荷(信號電荷之量bA0、bA1、bA2、bA3)。又，演算部30係從修正資訊保持部344取得修正資訊(gA、g τ)。演算部30係將信號電荷之量bA0、bA1、bA2、bA3、修正資訊gA、g τ、1碼元長度Tc代入於下面的數式(27)而求出飛行時間τ。然後，演算部30係根據飛行時間τ求出距離L(參照上式(5))。

藉此可獲得來自非對象區域之影響被去除後的距離L。換句話說，演算部30係利用修正資訊(gA、g τ)將信號電荷之量(電荷量bA0、bA1、bA2、bA3)，修正為與起因於來自對象區域之光線而在受光部12產生的電荷對應的對象電荷之量(A0、A1、A2、A3)。演算部30係根據對象電荷之量而產生空間資訊(距離L)。

另外，在演算部30所用的數式並未被限定於上述(27)。此數式係可按照在解調信號產生部33所產生的解調信號之種類或數量而適當地變更。

如以上所述，本實施形態之空間資訊偵測裝置係具備投光部11、受光部12、電荷蓄積部123、調變信號產生部32、解調信號產生部33、演算部30、及修正資訊提供部34。 投光部11係構成為投光至成為偵測對象的空間(對象區域)。受光部12係構成為從空間受光且產生相當於受光量的電荷。電荷蓄積部123係構成為：在比聚集期間還長的預定之蓄積期間連續蓄積受光部12指定之聚集期間所產生的電荷。調變信號產生部32係構成為：產生調變信號且藉由調變信號來調變投光部11之光輸出以投出信號光。調變信號係為2值之各信號值的繼續期間分別為單位期間之整數倍且在蓄積期間繼續期間係以亂數之方式變化的矩形波信號。解調信號產生部33係構成為：對調變信號產生具有預定之相位的解調信號且使用解調信號來指定聚集期間。修正資訊提供部34係構成為：在投光部11及受光部2與空間之間的區域存在非對象物體且對受光部12入射來自非對象物體之反射光的情況下，將與藉由非對象物體之存在而產生的電荷相關之修正資訊提供至演算部30並從電荷蓄積部123蓄積的電荷中去除因藉由非對象物體之存在而產生之電荷所造成的影響並算出空間資訊。

換言之，本實施形態之空間資訊偵測裝置係具備投光部11、受光部12、調變信號產生部32、解調信號產生部33、演算部30、及修正資訊提供部34。調變信號產生部32係構成為產生調變信號並輸出至投光部11。調變信號係為根據預定之單位期間的整數倍之長度以亂數之方式決定高位準之期間與低位準之期間的長度而得之方形波信號。投光部11係構成為：對包含預定之對象區域在內的空間放射信號光。投光部11係構成為：當接收調變信號時就以調變信號來調變光線以產生信號光。解調信號產生部33係構成為產生解調信號並輸出至受光部12。解調信號係為具有與 調變信號或經反相後之調變信號相同波形的信號。受光部12係構成為接收來自空間之光線。受光部12係構成為：在以解調信號為高位準之第1期間與低位準之第2期間之其中任一方之期間所定義的聚集期間之間產生與從前述空間接收的光線之強度相應的電荷。受光部12係構成為：在比聚集期間還長的預定之蓄積期間連續蓄積該聚集期間之間產生的電荷以產生信號電荷。修正資訊提供部34係構成為：產生與起因於來自投光部11及受光部12與對象區域之間的非對象區域之光線而在受光部12產生之電荷相關的修正資訊。演算部30係構成為產生關於對象區域的空間資訊。演算部30係構成為：利用修正資訊(gA、g τ)來修正信號電荷(信號電荷之量bA0、bA1、bA2、bA3)以求出與起因於來自對象區域之光線而在受光部12產生之電荷對應的對象電荷之量(A0、A1、A2、A3)。演算部30係構成為：根據對象電荷之量(A0、A1、A2、A3)而產生空間資訊(距離L)。

又，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，修正資訊提供部34係具備：相位可變部341，使調變信號與解調信號之相位以比單位期間(1碼元長度Tc)還短之單位相對地變化；以及修正資訊算出部342，使用相位可變部341所變化的相位與每一相位之電荷蓄積部123所蓄積的電荷之關係而算出關於非對象物體的修正資訊。

換言之，本實施形態之空間資訊偵測裝置係具備探索信號產生部(解調信號產生部)33。探索信號產生部33係構成為產生探索信號並輸出至受光部12。探索信號係對調變信號具有預定之時間差的信號。修正資訊提供部34係具備 相位可變部341及修正資訊算出部342。受光部12係構成為：在以探索信號為高位準之第1期間與探索信號為低位準之第2期間之其中任一方之期間定義的第2聚集期間之間產生與從前述空間接收的光線之強度相應的電荷。受光部12係構成為：在比第2聚集期間還長的預定之第2蓄積期間連續蓄積第2聚集期間之間產生的電荷而產生修正電荷。相位可變部341係構成為：以探索信號產生部(解調信號產生部)33產生時間差(位移時間td)有所不同的複數個探索信號之方式，在預定之時間範圍(探索範圍)內使時間差(位移時間td)以比單位期間(1碼元長度Tc)還小之變化幅度產生變化。修正資訊算出部342係構成為：針對時間差(位移時間td)有所不同之每一探索信號從受光部12取得修正電荷，且根據時間差(位移時間td)與修正電荷之量的關係而產生修正資訊。

又，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，修正資訊提供部34係具備：記憶修正資訊的修正資訊保持部344；以及當事先決定之更新條件已滿足時指示記憶於修正資訊保持部344的修正資訊之更新的更新判斷部345。換言之，修正資訊提供部34係構成為：判定預定之更新條件是否已滿足，當判定更新條件已滿足時就更新該修正資訊。

依據以上所述的本實施形態之空間資訊偵測裝置，則由於即便在成為空間資訊之偵測對象的空間(對象區域)之間存在非對象物體的情況下，亦可使用關於對象物體之修正資訊來修正空間資訊，所以有非對象物體之影響可被去除，且可提高空間資訊之偵測精度的優點。

尤其是，在本實施形態中，修正資訊提供部34係算出 成分gA與時間差g τ作為修正資訊。成分gA係為與起因於來自非對象空間之光線而在受光部12產生之電荷對應的非對象電荷之量。時間差g τ係為信號光從投光部11放射之後至受光部12接收在非對象物體(造成來自非對象區域之光線的原因之物體)反射之信號光為止所花費的時間(亦即關於非對象物體的飛行時間)。

修正資訊提供部34係根據位移時間td與修正電荷之量gA0的關係而求出成分gA與時間差g τ。

成分gA係為該修正電荷之量gA0相對於位移時間td以直線方式變化的範圍(-(Tc-g τ)≦td≦0)中的電荷量gA0對位移時間td的變化率(=gA/Tc)與單位期間(Tc)之積。因而，修正資訊算出部342係在該修正電荷之量gA0相對於位移時間td以直線方式變化的範圍(-(Tc-g τ)≦td≦0)中，求出電荷量gA0對位移時間td的變化率(=gA/Tc)。修正資訊算出部342係求出所求出的變化率(=gA/Tc)、與單位期間(Tc)之積作為成分(非對象電荷之量)gA。

時間差g τ係定義為修正電荷之量gA0對位移時間td之變化率變0時的位移時間td。因而，修正資訊提供部34係求出修正電荷之量gA0對位移時間td之變化率變0時的位移時間td作為時間差g τ。

演算部30事先記憶著使用該成分gA及時間差g τ而將信號電荷之量(bA0、bA1、bA2、bA3)換算成對象電荷之量(A0、A1、A2、A3)的換算式(參照上式(15)至(20)、(25)至(27))。演算部30係使用從修正資訊提供部34所得的成分gA、時間差g τ及換算式，而將信號電荷之量修正為對象電荷之量。

另外，修正資訊提供部34亦可判定在非對象區域是否存在非對象物體(例如透明物體2)。亦即，修正資訊提供部34係當判斷不存在非對象物體時就不算出修正資訊。另一方面，修正資訊提供部34係當判斷存在非對象物體時就算出修正資訊。在此情況下，演算部30係使用修正資訊將信號電荷之量修正為對象電荷之量，且根據對象電荷之量求出空間資訊。

如此，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，空間資訊係為至存在於對象區域之對象物(物體)1為止的距離(L)。演算部30係根據對象電荷之量(例如，電荷量A0、A1、A2、A3)而算出信號光從投光部11放射之後至受光部12接收在對象物(物體)1反射之信號光為止所花費的飛行時間τ。演算部30係構成為根據飛行時間τ而求出距離L。

修正資訊係包含非對象成分gA及非對象飛行時間g τ。非對象成分gA係與起因於來自非對象區域之光線而在受光部12產生之電荷對應的非對象電荷之量。非對象飛行時間g τ係從信號光從投光部11放射之後至受光部12接收在存在於非對象區域之非對象物體反射的信號光為止所花費的時間。修正資訊算出部342係構成為：算出修正電荷之量gA0對時間差(位移時間)td的變化率。修正資訊算出部342係構成為：求出修正電荷之量gA0相對於時間差(位移時間)td以直線方式變化之範圍內的變化率(gA/Tc)、與單位時間(Tc)之積作為非對象成分gA。修正資訊算出部342係構成為：求出變化率變0時的時間差(位移時間)td作為非對象飛行時間g τ。演算部30係構成為：事先記憶著使用非對象成分gA及非對象飛行時間g τ而將信號電荷之量 (bA0、bA1、bA2、bA3)換算成對象電荷之量(A0、A1、A2、A3)的換算式(例如(15)至(20)、(25)至(27))。演算部30係構成為：使用從修正資訊提供部34所得的非對象成分gA及非對象飛行時間g τ、與換算式，而將信號電荷之量修正為對象電荷之量。

另外，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，演算部30係記憶著根據非對象成分gA、非對象飛行時間g τ及信號電荷之量(bA0、bA1、bA2、bA3)而直接求出飛行時間τ的換算式(例如上式(27))。

又，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，解調信號產生部33係構成為產生複數個解調信號。複數個解調信號係包含具有與調變信號相同波形的第1解調信號、作為使第1解調信號反相之信號的第2解調信號、從第1解調信號延遲單位期間(1碼元長度Tc)的第3解調信號、以及作為使第3解調信號反相之信號的第4解調信號中的二個。

如此，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，解調信號產生部33係產生2值之關係與調變信號相等的第1解調信號、使第1解調信號的2值反相的第2解調信號、使調變信號僅延遲單位期間量的第3解調信號、以及使第3解調信號之2值反相的第4解調信號之中的至少2種解調信號。演算部30係使用從投光至受光之時間差(飛行時間τ)而求出至存在於空間之物體的距離L以作為空間資訊，該從投光至受光之時間差(飛行時間τ)係藉由將修正資訊適用於在以解調信號產生部33產生之各解調信號分別指定的聚集期間產生的蓄積期間所蓄積的電荷之電荷量而算出。

(實施形態2)

在實施形態1中，雖然已說明在僅存在透明物體2之範圍內算出修正資訊gA、g τ的技術，但是在算出修正資訊gA、g τ時有難以呈現僅存在透明物體2的狀態之情況。因此，對於距離測量裝置，係就利用與透明物體2之距離較進行距離之測量的空間還小，而取得關於透明物體2之修正資訊gA、g τ的技術加以說明。

亦即，當透明物體2比物體1還位在近距離時，對應於來自物體1之反射光的電荷量A0、與對應於來自透明物體2之反射光的電荷量gA0，係相對於位移時間td之變化而變化為如圖9(a)所示。圖中，ob係對應於物體1，fn係對應於透明物體2。亦即，當比較按照位移時間td之變化而變化的範圍時，與對應於來自物體1之反射光的電荷量A0對應的範圍(有效範圍)，係比與對應於來自透明物體2之反射光的電荷量gA0對應的範圍還窄。

另外，在圖9(a)中為了簡單說明起見，雖然相等地顯示電荷量A0與電荷量gA0的信號光之成分之最大值及環境光之成分，但是實際上多有不同之處。但是，由於著眼的資訊係為按照位移時間td之變化而變化的區域與未產生變化的區域之境界點，所以亦可不特別考慮成分之大小。

在由距離測量裝置所偵測的反射光中，由於來自物體1之反射光與來自透明物體2之反射光已合成，所以實際上偵測的電荷量bA0，係如圖9(b)般相對於位移時間td之變化包含複數個彎曲點Pb1、Pb2、…。由於透明物體2離距離測量裝置之距離較物體1還小，所以電荷量bA0不依位移時間td之變化而成為一定的區域、與電荷量bA0按照位移時間td之變化而變化的區域之境界點Pb1，可視為藉由 透明物體2而產生。亦即，在圖9(b)中，可判斷由左起算第1個彎曲點Pb1與第2個彎曲點Pb2之間的區域，係為僅來自透明物體2之反射光所得的受光量gA0之變化。

當利用上述的知識見解時，可利用以下之順序求出關於透明物體2的修正資訊gA、g τ。首先，在求出與位移時間td之變化相應的電荷量bA0之變化之後，求出電荷量bA0不依位移時間td之變化而成為一定的境界點之位移時間。該境界點係成為第1個彎曲點Pb1。其次，在比境界點之位移時間還短之側，求出電荷量bA0對位移時間td之變化率，且求出變化率變化成規定值以上之點。此點則成為第2個彎曲點Pb2。

如以上般，若可求出2個彎曲點Pb1、Pb2，則可將兩彎曲點Pb1、Pb2之間的區域中的變化率，視為僅藉由來自透明物體2之反射光而得的電荷量gA0之變化率。因而，若根據此區域而設定使位移時間td產生變化的範圍，則可獲得求出關於透明物體2之修正資訊gA、g τ所需要的資訊。亦即，藉由將對應於彎曲點Pb1、Pb2之位移時間td提供至範圍設定部343，則可自動地決定算出修正資訊gA、g τ所需要的位移時間td之變化範圍。

在本實施形態中，係如上述般地自動偵測求出修正資訊gA、g τ所需要的位移時間td之範圍。因而，如圖10所示，在圖1所示的修正資訊提供部34附加了修正資訊取得部346。修正資訊取得部346係具備：自動地求出彎曲點Pb1、Pb2的探索模式；以及根據以探索模式求出的彎曲點Pb1、Pb2自動地決定使位移時間td變化之範圍的設定模式。

在探索模式中，修正資訊取得部346係藉由對相位可 變部341分別設定複數種的相位，而求出上述的彎曲點Pb1、Pb2。

例如，修正資訊取得部346係根據時間差(位移時間td)與修正電荷之量(bA0)的關係，求出電荷量bA0不依位移時間td之變化而成為一定的境界點之位移時間td。境界點係修正資訊取得部346使電荷量bA0對位移時間td的變化率變成0之點。例如，修正資訊取得部346係求出修正電荷之量對時間差(位移時間td)的變化率。修正資訊取得部346係根據變化率(gA/td)與時間差(td)之關係而偵測境界點。境界點係例如圖9(b)中的彎曲點Pb1。彎曲點Pb1決定有效範圍之下限。

修正資訊取得部346係在位移時間td較相當於境界點的位移時間td還大之範圍內，求出電荷量bA0對位移時間td之變化率變化成規定值以上的變化點。變化點係例如圖9(b)中的彎曲點Pb2。彎曲點Pb2決定有效範圍之上限。例如，規定值係設定為：如變化率若為未滿規定值，則在有限範圍內變化率視為一定(斜率為一定)的大小。

修正資訊取得部36係如此地求出以二個彎曲點Pb1、Pb2定義的有效範圍。

又，在設定模式中係將根據與在探索模式中求出之彎曲點Pb1、Pb2對應的位移時間td(相位)而自動決定出的資訊提供至範圍設定部343。提供至範圍設定部343的資訊係與以手動提供資訊至範圍設定部343的情況同樣。範圍設定部343係藉由此動作使位移時間td在算出修正資訊gA、g τ所需要的範圍內使位移時間td產生變化，且算出修正資訊gA、g τ。

又，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，修正資訊提供部34係具備：將相位可變部341使相位產生變化的範圍(探索範圍)限制於比對應於以下之境界點(彎曲點Pb2)的相位(位移時間td)還小之範圍而設定的範圍設定部343，該境界點(彎曲點Pb2)係指蓄積於電荷蓄積部123之電荷包含藉由來自空間之光線而產生的電荷之範圍(圖9(b)中之比彎曲點Pb2還靠近右側的範圍)與不包含藉由來自空間之光線而產生的電荷之範圍(圖9(b)中之比彎曲點Pb2還靠近左側的範圍)之境界點。

換言之，修正資訊提供部34係具備：指定從受光部12獲得不包含對象電荷(A0、A1、A2、A3)之修正電荷的時間差(位移時間td)之有效範圍的範圍設定部343。修正資訊算出部342係構成為：根據範圍設定部343所指定的有效範圍內之時間差(位移時間td)與修正電荷之量(gA0、gA1、gA2、gA3)的關係而產生修正資訊。

又，在本實施形態中，範圍設定部343係伴隨時間經過而在相位可變部341使相位(位移時間td)產生變化，且使用產生變化的相位與每一相位之受光部12的受光量之關係而自動地求出在僅藉由非對象物體而造成的反射來產生電荷的相位之範圍(有效範圍)。

換言之，修正資訊提供部34係具備根據預定之時間範圍(探索範圍)內的時間差(位移時間td)與修正電荷之量(gA0、gA1、gA2、gA3)的關係而決定有效範圍的修正資訊取得部346。範圍設定部343係構成為：指定由修正資訊取得部346所決定的有效範圍。

可是，在求出關於透明物體2的修正資訊gA、g τ時， 使用1種電荷量(上述之例中，為與以第1解調信號指定之聚集期間對應的電荷量)。因而，由於電荷量的最小值與最大值之差為電荷量gA，而且為相對於來自透明物體2之反射光的電荷量gA，所以電荷量gA之變化對位移時間td之變化會變得比較小。另一方面，對應於以第1解調信號指定之聚集期間的電荷量A0、與對應於以第3解調信號指定之聚集期間的電荷量A2，為呈相反的關係，且相對於位移時間td之變化在其中一方朝向增加之方向變化時，另一方就成為朝向減少之方向變化的關係。亦即，當使用兩電荷量gA0、gA2之差分(gA0-gA2)時，電荷量(gA0-gA2)對位移時間td之變化變成2倍。

利用此，在修正資訊提供部34中，較佳是藉由使用電荷量(gA0-gA2)來取代電荷量gA0，求出因在透明物體2之反射而產生的信號光之成分(與起因於來自非對象空間之光線而在受光部12產生之電荷對應的非對象電荷之量)gA與時間差g τ作為修正資訊gA、g τ。藉由根據電荷量(gA0-gA2)求出修正資訊gA、g τ，比根據電荷量gA0求出修正資訊gA、g τ的情況，可提高修正資訊gA、g τ之精度。

(實施形態3)

在上述之各實施形態中，雖然已針對距離測量裝置說明透明物體2存在下的動作，但是即便是在使用強度偵測裝置的情況，亦可藉由使用修正資訊gA、g τ，去除因透明物體2之存在而產生的電荷來算出空間資訊。亦即，本實施形態之空間資訊偵測裝置係可當作強度偵測裝置來使用。

亦即，在不存在透明物體2的情況下，相對於存在於時間差τ成為0≦τ≦Tc之範圍的物體1，在投光期間會成立下面的數式(28)。另外，在投光期間之電荷量附加接尾辭「L」，在非投光期間之電荷量附加接尾辭「D」。

為了簡單說明起見，若投光期間與非投光期間之長度為一對一，則非投光期間之受光量A0(A0D)係成為A0(A0D)=B。亦即，反射強度值係為投光期間與非投光期間的電荷量之差分(A0L-A0D)，且可以下面數式(29)來表示。

另一方面，在存在透明物體2之情況，投光期間的受光量bA0(bA0L)係可以下式(30)來表示。

又，非投光期間之受光量bA0(bA0D)係成為bA0D=B+gB。

因而，反射強度值係為投光期間與非投光期間的電荷量之差分△bA0(=bA0L-bA0D)，且可以下面的數式(31)來表示。

同樣地，當根據受光量bA1求出反射強度值△bA1(=bA1L-bA1D)時，就成為如下面的數式(32)。

因而，可獲得下式(33)

上式中，由於修正資訊gA為已知，所以可使用電荷量bA0、bA1求出信號光之成分A(亦即，反射強度值)。另外，同樣的動作，亦可藉由電荷量bA0、bA2之其中一個、與電荷量bA1、bA3之其中一個的組合來進行，而非藉由電荷量bA0、bA1之組合來進行。

亦即，在本實施形態中，修正資訊提供部34係求出因來自非對象區域之光線(來自非對象物體之反射光)所引起的電荷之量gA作為修正資訊。

解調信號產生部33係產生與調變信號之時間差有所不同的2個解調信號(以下，稱為「第1時序信號」及「第2時序信號」)並輸出至受光部12。

演算部30係取得對應於投光期間之第1時序信號的電荷量(第1電荷量，例如為bA0L)、與對應於非投光期間之第3時序信號的電荷量(第2電荷量，例如為bA0D)，且求出第1電荷量與第2電荷量之差分值(第1差分值，例如為bA0L-bA0D)。

又，演算部30係取得對應於投光期間之第2時序信號的電荷量(第3電荷量，例如為bA1L)、與對應於非投光期間之第4時序信號的電荷量(第4電荷量，例如為bA1D)，且求出第3電荷量與第4電荷量之差分值(第2差分值，例如為bA1L-bA1D)。

演算部30係從第1差分值與第2差分值之合計中扣除掉修正資訊(gA)，而求出反射強度值(A)。如此，演算部30係根據對應於投光期間的對象電荷之量與對應於非投光期間的對象電荷之量的差而求出反射強度(反射強度值A)。

如此，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，空間資 訊係為對象區域的信號光之反射強度。

修正資訊係包含非對象成分gA。非對象成分gA係為與起因於來自非對象區域之光線而在受光部12產生之電荷對應的非對象電荷之量。修正資訊算出部342係構成為：算出修正電荷之量gA0對時間差(位移時間)td的變化率。修正資訊算出部342係構成為：求出修正電荷之量gA0相對於時間差(位移時間td)以直線之方式變化之範圍中的變化率(gA/Tc)、與單位期間(Tc)之積作為非對象成分gA。演算部30係構成為：預先記憶著使用非對象成分gA而將信號電荷之量(bA0、bA1、bA2、bA3)換算成對象電荷之量(A0、A1、A2、A3)的換算式(例如上式(33))。演算部30係構成為：使用從修正資訊提供部34所得的非對象成分gA、與換算式，將信號電荷之量修正為對象電荷之量。

又，在本實施形態之空間資訊偵測裝置中，投光部11係構成為：在投光期間放射信號光，而在非投光期間不放射信號光。演算部30係構成為：根據對應於投光期間的對象電荷之量與對應於非投光期間的對象電荷之量的差而求出反射強度。

如以上所述，本實施形態之空間資訊偵測裝置係可當作強度偵測裝置來使用。亦即，調變信號產生部32係設置：從投光部11對空間投出信號光的投光期間；以及停止信號光從投光部11投出至空間的非投光期間。演算部30係使用電荷蓄積部123在投光期間蓄積的電荷(信號電荷)、與電荷蓄積部123在非投光期間蓄積的電荷(信號電荷)，從受光部12在投光期間受光的電荷之電荷量中，去除與受光部12在非投光期間受光之環境光相當的電荷之電荷量，並且藉 由適用修正資訊，而求出信號光之反射強度作為空間資訊。

而且，亦能夠使用2種電荷量之差分(bA0-bA2)、(bA1-bA3)而求出反射強度值。亦即，下式(34)、(35)成立。

當將兩者加在一起時，下面的數式(36)就成立。

bA0+bA1-bA2-bA3=A0+A1-A2-A3+2gA=2(A+gA) (36)

因而，反射強度值(A)係可以下面的數式(37)來表示。

如以上所述，在本變化例中，解調信號產生部33係如上述般地產生第1解調信號、第2解調信號、第3解調信號及第4解調信號。演算部30係將對應於第1解調信號之電荷量bA0、對應於第2解調信號之電荷量bA1、對應於第3解調信號之電荷量bA2、對應於第4解調信號之電荷量bA3、修正資訊(gA)，都代入於上式(37)，而求出反射強度值(A)。

藉由使用上式(37)之關係，使修正資訊gA適用於包含來自透明物體2之反射影響在內的電荷量bA0、bA1、bA2、bA3，而可求出信號光之成分A(亦即，反射強度值)。亦即，在演算部30中係可藉由進行使用上式(37)之演算，而去除反射強度值中的透明物體2之影響。

1‧‧‧物體(對象物)

2‧‧‧透明物體

3‧‧‧空間資訊偵測裝置(距離測量裝置)

4‧‧‧物體

11‧‧‧投光部

12‧‧‧受光部

30‧‧‧演算部

31‧‧‧電碼產生器

32‧‧‧調變信號產生部

33‧‧‧解調信號產生部(探索信號產生部)

34‧‧‧修正資訊提供部

111‧‧‧發光源

112‧‧‧投光光學系

121‧‧‧攝像元件

122‧‧‧受光光學系

123‧‧‧電荷蓄積部

341‧‧‧相位可變部

342‧‧‧修正資訊算出部

343‧‧‧範圍設定部

344‧‧‧修正資訊保持部

345‧‧‧更新判斷部

346‧‧‧修正資訊取得部

L‧‧‧距離

A0至A3、bA0至bA3、gA0至gA3‧‧‧電荷量

td‧‧‧位移時間

gA‧‧‧信號光之成分(修正資訊、非對象成分)

gB‧‧‧環境光之成分

Pb1、Pb2‧‧‧彎曲點

Tc‧‧‧1碼元長度

τ‧‧‧時間差(飛行時間)

g τ‧‧‧時間差(飛行時間、修正資訊)

圖1係顯示實施形態1之空間資訊偵測裝置的方塊圖。

圖2係顯示前述實施形態1之空間資訊偵測裝置的使用例之側視圖。

圖3係顯示前述實施形態1之空間資訊偵測裝置的使用例之側視圖。

圖4(a)至(f)係前述實施形態1之空間資訊偵測裝置的動作說明圖。

圖5(a)至(d)係前述實施形態1之空間資訊偵測裝置的動作說明圖。

圖6(a)至(d)係前述實施形態1之空間資訊偵測裝置的動作說明圖。

圖7係顯示在前述實施形態1之空間資訊偵測裝置所測量的距離之圖。

圖8係顯示在比較例之空間資訊偵測裝置所測量的距離之圖。

圖9(a)及(b)係前述實施形態1之空間資訊偵測裝置的動作說明圖。

圖10係顯示實施形態2之空間資訊偵測裝置的方塊圖。

1‧‧‧物體

11‧‧‧投光部

12‧‧‧受光部

30‧‧‧演算部

31‧‧‧電碼產生器

32‧‧‧調變信號產生部

33‧‧‧解調信號產生部

34‧‧‧修正資訊提供部

111‧‧‧發光源

112‧‧‧投光光學系

121‧‧‧攝像元件

122‧‧‧受光光學系

123‧‧‧電荷蓄積部

341‧‧‧相位可變部

342‧‧‧修正資訊算出部

343‧‧‧範圍設定部

344‧‧‧修正資訊保持部

345‧‧‧更新判斷部

Claims (9)

1. 一種空間資訊偵測裝置，其特徵為具備：投光部，在包含預定之對象區域的空間放射信號光；受光部，接受來自前述空間之光線；調變信號產生部，產生調變信號並輸出至前述投光部；解調信號產生部，產生解調信號並輸出至前述受光部；演算部，產生關於前述對象區域之空間資訊；以及修正資訊提供部；前述調變信號係為根據預定之單位期間之整數倍的長度以亂數之方式決定高位準之期間與低位準之期間的長度而得之方形波信號；前述投光部係構成為：當接收前述調變信號時就以前述調變信號來調變光線以產生前述信號光；前述解調信號係為與前述調變信號或經反轉後之前述調變信號相同波形的信號；前述受光部係構成為：在以前述解調信號為高位準之第1期間與低位準之第2期間之中的任一方期間定義的聚集期間之間產生與從前述空間接收之光線的強度相應的電荷，且在比前述聚集期間還長的預定之蓄積期間連續蓄積前述聚集期間之間所產生的電荷以產生信號電荷；前述修正資訊提供部係構成為：產生與起因於來自前述投光部及前述受光部與前述對象區域之間之非對象區域的光線而在前述受光部產生之電荷相關的修正資訊；前述演算部係構成為：利用前述修正資訊而將前述信 號電荷之量修正為與起因於來自前述對象區域之光線而在前述受光部產生之電荷對應的對象電荷之量，且根據前述對象電荷之量而產生前述空間資訊。
2. 如申請專利範圍第1項之空間資訊偵測裝置，其中具備：探索信號產生部，係產生探索信號並輸出至前述受光部；前述探索信號係相對於前述調變信號具有預定之時間差的信號；前述修正資訊提供部係具備相位可變部及修正資訊算出部；前述受光部係構成為：在以前述探索信號為高位準之第1期間與低位準之第2期間之中的任一方期間定義的第2聚集期間之間產生與從前述空間接收之光線的強度相應的電荷，且在比前述第2聚集期間還長的預定之第2蓄積期間連續蓄積前述第2聚集期間之間所產生的電荷以產生修正電荷；前述相位可變部係構成為：以前述探索信號產生部產生前述時間差有所不同之複數個前述探索信號的方式，在預定之時間範圍內使前述時間差以比前述單位期間還小之變化幅度產生變化；前述修正資訊算出部係構成為：針對前述時間差有所不同之每一前述探索信號從前述受光部取得前述修正電荷，且根據前述時間差與前述修正電荷之量的關係而產生前述修正資訊。
3. 如申請專利範圍第2項之空間資訊偵測裝置，其中前述空間資訊係為至存在於前述對象區域之對象物的距離； 前述演算部係構成為：根據前述對象電荷之量算出前述信號光從前述投光部放射之後至前述受光部接收在前述對象物反射後之前述信號光為止所花費的飛行時間，且根據前述飛行時間而求出前述距離；前述修正資訊係包含非對象成分及非對象飛行時間；前述非對象成分係為與起因於來自前述非對象區域之光線而在前述受光部產生之電荷對應的非對象電荷之量；前述非對象飛行時間係為前述信號光從前述投光部放射之後至前述受光部接收在存在於前述非對象區域之非對象物體反射後之前述信號光為止所花費的時間；前述修正資訊算出部係構成為：算出前述修正電荷之量對前述時間差的變化率；前述修正資訊算出部係構成為：求出前述修正電荷之量相對於前述時間差以直線方式變化之範圍中的前述變化率、與前述單位期間之積作為前述非對象成分；前述修正資訊算出部係構成為：求出前述變化率變0時之前述時間差作為前述非對象飛行時間；前述演算部係構成為：事先記憶使用前述非對象成分及前述非對象飛行時間而將前述信號電荷之量換算為前述對象電荷之量的換算式；前述演算部係構成為：使用從前述修正資訊提供部所得的前述非對象成分及前述非對象飛行時間、與前述換算式，而將前述信號電荷之量修正為前述對象電荷之量。
4. 如申請專利範圍第3項之空間資訊偵測裝置，其中前述解調信號產生部係構成為產生複數個前述解調信號； 前述複數個解調信號係包含：具有與前述調變信號相同波形的第1解調信號、作為使前述第1解調信號反相之信號的第2解調信號、從前述第1解調信號延遲前述單位期間的第3解調信號、及作為使前述第3解調信號反相之信號的第4解調信號之中的二個。
5. 如申請專利範圍第2項之空間資訊偵測裝置，其中前述空間資訊係為前述對象區域中的前述信號光之反射強度；前述修正資訊係包含非對象成分；前述非對象成分係為與起因於來自前述非對象區域之光線而在前述受光部產生之電荷對應的非對象電荷之量；前述修正資訊算出部係構成為：求出前述修正電荷之量對前述時間差的變化率；前述修正資訊算出部係構成為：求出前述修正電荷之量相對於前述時間差以直線方式變化之範圍中的前述變化率、與前述單位期間之積作為前述非對象成分；前述演算部係構成為：事先記憶使用前述非對象成分而將前述信號電荷之量換算為前述對象電荷之量的換算式；前述演算部係構成為：使用從前述修正資訊提供部所得的前述非對象成分、與前述換算式，而將前述信號電荷之量修正為前述對象電荷之量。
6. 如申請專利範圍第5項之空間資訊偵測裝置，其中前述投光部係構成為：在投光期間放射前述信號光，而在非投光期間不放射前述信號光；前述演算部係構成為：根據對應於前述投光期間的前 述對象電荷之量與對應於前述非投光期間的前述對象電荷之量的差而求出前述反射強度。
7. 如申請專利範圍第2至6項中任一項之空間資訊偵測裝置，其中前述修正資訊提供部係具備：範圍設定部，係指定可從前述受光部獲得不包含前述對象電荷之前述修正電荷的前述時間差之有效範圍；前述修正資訊算出部係構成為：根據在前述範圍設定部所指定的前述有效範圍內之前述時間差與前述修正電荷之量的關係而產生前述修正資訊。
8. 如申請專利範圍第7項之空間資訊偵測裝置，其中前述修正資訊提供部係具備：修正資訊取得部，係根據前述預定之時間範圍內的前述時間差與前述修正電荷之量的關係而決定前述有效範圍；前述範圍設定部係構成為：指定前述修正資訊取得部所決定的前述有效範圍。
9. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之空間資訊偵測裝置，其中前述修正資訊提供部係構成為：判定預定之更新條件是否已滿足，且當判定前述更新條件已滿足時就更新前述修正資訊。