WO2024070954A1 - 距離測定装置、距離測定方法、距離測定プログラム - Google Patents

距離測定装置、距離測定方法、距離測定プログラム Download PDF

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WO2024070954A1
WO2024070954A1 PCT/JP2023/034528 JP2023034528W WO2024070954A1 WO 2024070954 A1 WO2024070954 A1 WO 2024070954A1 JP 2023034528 W JP2023034528 W JP 2023034528W WO 2024070954 A1 WO2024070954 A1 WO 2024070954A1
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WO
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range
light
narrow
wide
regions
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/034528
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅春 深草
眞由 田場
信三 香山
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication

Definitions

  • the technology disclosed here relates to distance measurement technology.
  • Patent Document 1 discloses a three-dimensional measurement system.
  • the imaging unit has a first imaging unit and a second imaging unit arranged at a distance from each other.
  • a first calculation unit uses at least one of the images of the object captured by the first imaging unit and the second imaging unit, and calculates the parallax of the first feature point by using distance information of a three-dimensional measurement method different from the stereo camera method.
  • a second calculation unit uses both the images of the object captured by the first imaging unit and the second imaging unit, and calculates the parallax of the second feature point by the stereo camera method. Then, the second calculation unit identifies the three-dimensional shape of the object from the parallax of the first feature point and the parallax of the second feature point.
  • the measurement surface to which distance is to be measured includes a plain surface without texture, it is difficult to perform stereo matching (corresponding point search) on such a plain surface. This makes it difficult to accurately measure the distance to the measurement surface.
  • the technology disclosed herein relates to a distance measuring device, which includes a first imaging unit and a second imaging unit arranged side by side so that their respective fields of view overlap, a projection unit that projects pattern light into the area where the fields of view of the first imaging unit and the second imaging unit overlap, and a measurement unit that measures the distance to a measurement surface onto which the pattern light is projected based on the parallax between a first image obtained by the first imaging unit and a second image obtained by the second imaging unit, and the pattern light is composed of a plurality of light regions with different hues and a plurality of light regions with the same hue but different luminance, and the plurality of wide-range light regions are distributed in a predetermined pattern, and in each of the plurality of wide-range light regions, a plurality of narrow-range light regions are distributed in a predetermined pattern.
  • the technology disclosed herein relates to a distance measurement method using a first imaging unit and a second imaging unit arranged side by side so that their respective fields of view overlap, and a projection unit that projects pattern light into the area where the fields of view of the first imaging unit and the second imaging unit overlap
  • this distance measurement method includes a projection step of projecting the pattern light from the projection unit, an acquisition step of acquiring a first image obtained by the first imaging unit and a second image obtained by the second imaging unit, and a measurement step of measuring the distance to a measurement surface onto which the pattern light is projected based on the parallax between the first image and the second image, and the pattern light is composed of multiple light regions with different hues and multiple light regions with the same hue but different luminance, and multiple wide-range light regions are distributed in a predetermined pattern, and in each of the multiple wide-range light regions, multiple narrow-range light regions are distributed in a predetermined pattern.
  • the technology disclosed herein relates to a distance measurement program that causes a computer to execute the distance measurement method.
  • the technology disclosed herein makes it possible to accurately measure the distance to the measurement surface even if the measurement surface includes a plain surface.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a distance measuring device according to an embodiment
  • 1 is a block diagram illustrating a configuration of a distance measuring device according to an embodiment
  • 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a control unit.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a first search process.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a second search process.
  • 10A and 10B are schematic diagrams illustrating projected pattern light.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a filter.
  • 5 is a graph for explaining the output characteristics of a light source and the transmittance characteristics of a filter region in the embodiment.
  • 11 is a flowchart illustrating a brightness adjustment process.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a distance measurement process.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a distance measuring device according to a first modified example of the embodiment.
  • 11 is a graph for explaining the output characteristics of a light source and the transmittance characteristics of a filter region in the first modified example of the embodiment.
  • 11A and 11B are schematic diagrams illustrating a part of a pattern light in a second modified example of the embodiment.
  • 11 is a schematic diagram illustrating a part of a filter according to a second modified example of the embodiment.
  • the distance measuring device 1 and 2 illustrate the configuration of a distance measurement device 1 according to an embodiment.
  • the distance measurement device 1 includes a first imaging unit 10, a second imaging unit 20, a projection unit 30, a control unit 40, a storage unit 41, and a communication interface 42.
  • the distance measurement device 1 measures a distance D0 to a measurement surface.
  • the measurement surface is a surface of an object OB (a surface facing the first imaging unit 10 and the second imaging unit 20).
  • the direction perpendicular to the X-axis direction is referred to as the "Y-axis direction,” and the direction perpendicular to both the X-axis direction and the Y-axis direction is referred to as the "Z-axis direction.”
  • the first imaging unit 10 images the range of a first field of view 10a.
  • the second imaging unit 20 images the range of a second field of view 20a.
  • the first imaging unit 10 and the second imaging unit 20 are arranged side by side so that their fields of view overlap.
  • the first field of view 10a and the second field of view 20a are oriented in the Z-axis direction, and the first imaging unit 10 and the second imaging unit 20 are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the area where the first field of view 10a of the first imaging unit 10 and the second field of view 20a of the second imaging unit 20 overlap includes the measurement surface (the surface of the object OB in this example).
  • the first imaging unit 10 and the second imaging unit 20 are so-called stereo cameras, and simultaneously capture the field of view range (imaged range) from different viewpoints.
  • the first imaging unit 10 captures the first image P10 by capturing an image of the first field of view 10a at each predetermined time.
  • the first imaging unit 10 has a first imaging lens 11 and a first imaging element 12.
  • the first imaging lens 11 focuses light from the field of view 10a of the first imaging unit 10 onto the first imaging surface 12a of the first imaging element 12.
  • the first imaging lens 11 may be a single lens having a predetermined focal length, or may be a combination of multiple lenses.
  • the first imaging element 12 converts the light applied to the first imaging surface 12a into an electrical signal. This results in a first image P10.
  • the first imaging element 12 may be a monochrome image sensor.
  • the first imaging element 12 may be a CMOS image sensor, a CCD image sensor, etc.
  • the second imaging unit 20 acquires a second image P20 by imaging the range of the second field of view 20a at each predetermined time.
  • the configuration of the second imaging unit 20 is similar to that of the first imaging unit 10.
  • the second imaging unit 20 has a second imaging lens 21 and a second imaging element 22.
  • the configurations of the second imaging lens 21 and the second imaging element 22 are similar to the configurations of the first imaging lens 11 and the first imaging element 12, and the second imaging lens 21 has the same focal length as the first imaging lens 11.
  • the second imaging element 22 has a second imaging surface 22a.
  • the size of the second image P20 is the same as the size of the first image P10.
  • the size of the pixels of the second image P20 is the same as the size of the pixels of the first image P10.
  • the number of pixels contained in the second image P20 is the same as the number of pixels contained in the first image P10.
  • the imaging direction of the first imaging unit 10 may be slightly tilted from the Z-axis direction toward the second imaging unit 20 (direction toward the second imaging unit 20).
  • the imaging direction of the second imaging unit 20 may be slightly tilted from the Z-axis direction toward the first imaging unit 10 (direction toward the first imaging unit 10).
  • the positions of the first imaging unit 10 and the second imaging unit 20 in the Z-axis direction and the Y-axis direction are the same.
  • the projection unit 30 projects the pattern light 50 in a range where the first field of view 10a of the first imaging unit 10 and the second field of view 20a of the second imaging unit 20 overlap.
  • the projection direction of the pattern light 50 by the projection unit 30 is the Z-axis direction.
  • the pattern light 50 is projected onto the surface (an example of a measurement surface) of the object OB included in the range where the first field of view 10a of the first imaging unit 10 and the second field of view 20a of the second imaging unit 20 overlap.
  • the pattern light 50 will be described in detail later.
  • the projection unit 30 has a light source 31, an optical system 32, a filter 33, a projection lens 34, and a light source driver 35.
  • the light source 31 emits light used to generate the pattern light 50.
  • the light source 31 includes first to third light sources 311 to 313.
  • the first light source 311 emits light in a wavelength band corresponding to "red” (590 to 640 nm).
  • the second light source 312 emits light in a wavelength band corresponding to "green” (490 to 550 nm).
  • the third light source 313 emits light in a wavelength band corresponding to "blue” (430 to 490 nm).
  • the first to third light sources 311 to 313 may be light-emitting diodes or other types of light sources such as semiconductor lasers.
  • the optical system 32 guides the light emitted from the light source 31 to the filter 33.
  • the optical system 32 has first to third collimator lenses 321 to 323, a first dichroic mirror 324, and a second dichroic mirror 325.
  • the first to third collimator lenses 321 to 323 convert the light emitted from the first to third light sources 311 to 313 into approximately parallel light, respectively.
  • the first dichroic mirror 324 transmits the light incident from the first collimator lens 321 and reflects the light incident from the second collimator lens 322.
  • the second dichroic mirror 325 transmits the light incident from the first dichroic mirror 324 and reflects the light incident from the third collimator lens 323.
  • Filter 33 generates pattern light 50.
  • the configuration of filter 33 will be explained in detail later.
  • the projection lens 34 projects the pattern light 50 generated by the filter 33.
  • the projection lens 34 may be a single lens or a combination of multiple lenses.
  • the light source driving unit 35 drives the light sources 31 (in this example, the first to third light sources 311 to 313) in response to control by the control unit 40. Specifically, the light source driving unit 35 drives the light sources 31 based on the drive current value set by the control unit 40 so that light with a brightness according to the drive current value is emitted.
  • the control unit 40 performs various processes. Specifically, the control unit 40 acquires information and data from each unit of the distance measurement device 1, and performs various processes based on the information and data. The processes performed by the control unit 40 will be described in detail later.
  • control unit 40 includes a processor and a memory (storage medium) that stores a program for operating the processor.
  • the program is executed by the processor to realize various functions of the control unit 40.
  • control unit 40 has various functional blocks that realize various functions.
  • the control unit 40 is an example of a computer.
  • This program is an example of a distance measurement program.
  • the control unit 40 and the communication interface 42 may be configured with a semiconductor integrated circuit consisting of an FPGA (Field Programmable Gate Array). Alternatively, they may be configured with other semiconductor integrated circuits such as a DSP (Digital Signal Processor), a GPU (Graphics Processing Unit), or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • DSP Digital Signal Processor
  • GPU Graphics Processing Unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the storage unit 41 stores various types of information and data.
  • the storage unit 41 stores a first image P10 obtained by the first imaging unit 10, a second image P20 obtained by the second imaging unit 20, and the like.
  • control section 3 illustrates an example of a functional configuration of the control unit 40.
  • the control unit 40 includes a first imaging processing unit 401, a second imaging processing unit 402, a projection control unit 403, and a measurement unit 404.
  • the first imaging processing unit 401 controls the first imaging element 12 of the first imaging unit 10. In addition, the first imaging processing unit 401 performs pre-processing such as brightness correction and camera correction on the first image P10 (pixel signal) obtained by the first imaging element 12 of the first imaging unit 10. In this example, the first image P10 processed by the first imaging processing unit 401 is stored in the storage unit 41.
  • the second imaging processing unit 402 controls the second imaging element 22 of the second imaging unit 20.
  • the second imaging processing unit 402 also performs pre-processing such as brightness correction and camera correction on the second image P20 (pixel signal) obtained by the second imaging element 22 of the second imaging unit 20.
  • pre-processing such as brightness correction and camera correction on the second image P20 (pixel signal) obtained by the second imaging element 22 of the second imaging unit 20.
  • the second image P20 processed by the second imaging processing unit 402 is stored in the storage unit 41.
  • the projection control unit 403 controls the projection unit 30. Specifically, the projection control unit 403 controls the projection unit 30 to cause the projection unit 30 to project the pattern light 50.
  • the projection control unit 403 performs a brightness adjustment process.
  • the projection control unit 403 adjusts the brightness of the light emitted from the light source 31 (in this example, each of the first to third light sources 311 to 313) so that the brightness of the light emitted from the light source 31 does not become saturated.
  • the brightness adjustment process will be described in detail later.
  • the measurement unit 404 measures a distance D0 to the measurement surface onto which the pattern light 50 is projected, based on the parallax between the first image P10 obtained by the first imaging unit 10 and the second image P20 obtained by the second imaging unit 20.
  • the measurement unit 404 has a first search unit 411, a second search unit 412, and a distance derivation unit 413.
  • the first search unit 411 performs a first search process.
  • the first search unit 411 sequentially selects wide range reference blocks B11 from the first image P10, and searches for wide range corresponding blocks B21 corresponding to the wide range reference blocks B11 from the second image P20.
  • the first search unit 411 performs the following process in the first search process.
  • the first search unit 411 sequentially selects wide range reference blocks B11 from the first image P10 by shifting the pixel range for selecting the wide range reference blocks B11 in the first image P10 by a predetermined amount (first reference shift amount).
  • the wide range reference blocks B11 are pixel blocks (a collection of multiple pixels) that serve as reference points for the corresponding point search in the first search process.
  • the wide range reference block B11 includes 36 pixels arranged in a matrix of 6 rows and 6 columns. The first search unit 411 then performs the following process on each of the wide range reference blocks B11 selected sequentially from the first image P10.
  • the first search unit 411 sequentially selects wide range reference blocks BR1 from the second image P20 by shifting the pixel range for selecting the wide range reference block BR1 to be compared with the wide range reference block B11 by a predetermined amount (first reference shift amount) in the second image P20.
  • the wide range reference block BR1 is a pixel block that is a candidate for the wide range corresponding block B21 that corresponds to the wide range reference block B11.
  • the shape and size of the wide range reference block BR1 are the same as the shape and size of the wide range reference block B11.
  • the first search unit 411 derives the similarity between each of the wide range reference blocks BR1 selected in order from the second image P20 and the wide range reference block B11. Then, the first search unit 411 determines, among the wide range reference blocks BR1 selected in order from the second image P20, the "wide range reference block BR1 that has the greatest similarity to the wide range reference block B11" as the wide range corresponding block B21 that corresponds to the wide range reference block B11.
  • wide-range block combinations As described above, by performing the first search process on the first image P10 and the second image P20, multiple combinations of wide-range reference blocks B11 and wide-range corresponding blocks B21 (hereinafter referred to as “wide-range block combinations") are obtained.
  • the first search unit 411 sequentially selects wide range reference blocks BR1 within a search range R20 that starts from the same position in the second image P20 as the "position of the wide range reference block B11 in the first image P10" and extends in a direction (left-right direction in this example) corresponding to the "separation direction (X-axis direction) between the first imaging unit 10 and the second imaging unit 20."
  • the extension direction of the search range R20 is set in the direction in which the pixel block located at the starting point shifts from the starting point due to parallax.
  • the starting point of the search range R20 is not limited to being the same position (reference position) in the second image P20 as the "position of the wide-range reference block B11 in the first image P10."
  • the starting point of the search range R20 may be set to a position in the second image P20 that is shifted a predetermined amount (e.g., several blocks) to the right (the direction of shift due to parallax) from the reference position.
  • the second search unit 412 performs a second search process.
  • the second search unit 412 sequentially selects narrow range reference blocks B12 from the wide range reference blocks B11, and searches for a narrow range corresponding block B22 corresponding to the narrow range reference block B12 from among the wide range corresponding blocks B21 corresponding to the wide range reference block B11.
  • the second search unit 412 performs the following process in the second search process.
  • the second search unit 412 performs the following processing on each of the wide range reference blocks B11 selected in order from the first image P10 by the first search unit 411 and the wide range corresponding block B21 corresponding to that wide range reference block B11.
  • the second search unit 412 sequentially selects narrow-range reference blocks B12 from the wide-range reference block B11 by shifting the pixel range for selecting the narrow-range reference block B12 in the wide-range reference block B11 by a predetermined amount (second reference movement amount).
  • the narrow-range reference block B12 is a pixel block that serves as a reference point for the corresponding point search in the second search process.
  • the narrow-range reference block B12 is smaller than the wide-range reference block B11.
  • the narrow-range reference block B12 includes nine pixels arranged in a matrix of three rows and three columns.
  • the second search unit 412 then performs the following process on each of the narrow-range reference blocks B12 sequentially selected from the wide-range reference block B11.
  • the second search unit 412 sequentially selects narrow-range reference blocks BR2 from the wide-range corresponding blocks B21 by shifting the pixel range for selecting the narrow-range reference block BR2 to be compared with the narrow-range reference block B12 by a predetermined amount (second reference shift amount) in the wide-range corresponding block B21 corresponding to the wide-range reference block B11.
  • the narrow-range reference block BR2 is a pixel block that is a candidate for the narrow-range corresponding block B22 corresponding to the narrow-range reference block B12.
  • the second search unit 412 derives the similarity between each of the narrow-range reference blocks BR2 selected in order from the wide-range correspondence blocks B21 and the narrow-range reference block B12. The second search unit 412 then determines the narrow-range reference block BR2 that has the greatest similarity to the narrow-range reference block B12, among the narrow-range reference blocks BR2 selected in order from the wide-range correspondence blocks B21, as the narrow-range correspondence block B22 that corresponds to the narrow-range reference block B12.
  • narrow range block combinations As described above, a second search process is performed on each of the multiple wide range block combinations (combinations of wide range reference block B11 and wide range corresponding block B21), thereby obtaining multiple combinations of narrow range reference block B12 and narrow range corresponding block B22 (hereinafter referred to as “narrow range block combinations").
  • the distance derivation unit 413 performs a distance derivation process.
  • the distance derivation unit 413 derives the distance to the measurement surface in the narrow range reference block B12 based on the parallax between the narrow range reference block B12 and the narrow range corresponding block B22.
  • the distance derivation unit 413 performs the following process in the distance derivation process.
  • the distance derivation unit 413 performs the following processing for each of the narrow-range reference blocks B12 selected in order from the first image P10 by the second search unit 412.
  • the distance derivation unit 413 selects a narrow-range corresponding block B22 (the narrow-range corresponding block B22 detected by the second search unit 412) that corresponds to the narrow-range reference block B12 from within the second image P20, and derives the difference in position (amount of pixel shift) between the narrow-range reference block B12 and the narrow-range corresponding block B22.
  • the distance derivation unit 413 derives the distance D0 (distance D0 to the measurement surface) in the narrow range reference block B12 based on the derived position difference. Specifically, the distance derivation unit 413 derives the distance D0 to the measurement surface by triangulation from the derived position difference (pixel shift amount), the separation distance between the first imaging unit 10 and the second imaging unit 20, and the focal length of the first imaging lens 11. Note that the focal length of the second imaging lens 21 is equal to the focal length of the first imaging lens 11.
  • the above process obtains the distance D0 (distance D0 to the measurement surface) for each of the narrow-range reference blocks B12 selected in order from the first image P10 by the second search unit 412.
  • the distance derivation unit 413 outputs distance information indicating the distance D0 for each of the narrow-range reference blocks B12 selected in order from the first image P10. For example, the distance derivation unit 413 transmits the distance information to an external device via the communication interface 42.
  • the accuracy of the search by the first search unit 411 is lower than the accuracy of the search by the second search unit 412 .
  • the first reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the wide range reference block B11
  • the second reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the narrow range reference block B12.
  • the first reference movement amount is set to n pixels (n is an integer of 2 or more)
  • the second reference movement amount is set to m pixels (m is an integer of 1 or more and smaller than n). It is preferable that the second reference movement amount is 1 pixel.
  • the first reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the wide range reference block BR1
  • the second reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the narrow range reference block BR2.
  • the first reference movement amount is set to j pixels (j is an integer equal to or greater than 2)
  • the second reference movement amount is set to k pixels (k is an integer equal to or greater than 1 and smaller than j). It is preferable that the second reference movement amount is 1 pixel.
  • Fig. 6 illustrates the pattern light 50 projected onto the measurement surface.
  • the pattern light 50 includes a plurality of wide-range light regions 51.
  • the plurality of wide-range light regions 51 are arranged in a matrix.
  • 35 wide-range light regions 51 are arranged in a matrix of 5 rows and 7 columns.
  • the multiple wide-range light regions 51 are classified into multiple types based on hue.
  • the multiple wide-range light regions 51 include multiple (two or more) wide-range light regions 51 with different hues.
  • the multiple types of wide-range light regions 51 are distributed in a predetermined hue pattern.
  • the hue pattern is a random pattern.
  • the multiple wide range light regions 51 are classified into four types of wide range light regions 51 (specifically, first to fourth wide range light regions 511 to 514).
  • the first to fourth wide range light regions 511 to 514 each have a different hue (in other words, a wavelength band of light).
  • the hue of the first wide range light region 511 is “red”.
  • the hue of the second wide range light region 512 is “orange”.
  • the hue of the third wide range light region 513 is “green”.
  • the hue of the fourth wide range light region 514 is "blue”.
  • the wavelength band of light in the first wide range light region 511 is a wavelength band corresponding to red (e.g., 640 to 770 nm).
  • the wavelength band of light in the second wide range light region 512 is a wavelength band corresponding to orange (e.g., 590 to 640 nm).
  • the wavelength band of light in the third wide range light region 513 is a wavelength band corresponding to green (e.g., 490 to 550 nm).
  • the wavelength band of light in the fourth wide range light region 514 is a wavelength band corresponding to blue (e.g., 430 to 490 nm).
  • each wide-range light region 51 is labeled with a letter (R, O, G, B) indicating the hue. "R” indicates red, “O” indicates orange, “G” indicates green, and “B” indicates blue.
  • R indicates red
  • O indicates orange
  • G indicates green
  • B indicates blue
  • the hue of a wide-range light region 51 labeled with "R” is "red.”
  • Each of the wide range light regions 51 includes a plurality of narrow range light regions 52.
  • the narrow range light regions 52 are arranged in a matrix.
  • nine narrow range light regions 52 are arranged in a matrix of three rows and three columns.
  • the multiple narrow-range light regions 52 are classified into multiple types based on hue and luminance.
  • the multiple narrow-range light regions 52 included in each of the multiple wide-range light regions 51 include multiple (two or more) narrow-range light regions 52 that have the same hue but different luminance.
  • the multiple types of narrow-range light regions 52 are distributed in a predetermined luminance pattern.
  • the luminance pattern is a random pattern.
  • the multiple narrow-range light regions 52 included in each of the multiple wide-range light regions 51 are classified into four types of narrow-range light regions 52 (specifically, first to fourth narrow-range light regions 521 to 524).
  • the first to fourth narrow-range light regions 521 to 524 have different brightnesses.
  • the brightness of the first narrow range light region 521 is “Level 1”.
  • the brightness of the second narrow range light region 522 is “Level 2”.
  • the brightness of the third narrow range light region 523 is “Level 3”.
  • the brightness of the fourth narrow range light region 524 is "Level 4". Note that the brightness level gradually increases from “Level 1" to “Level 4".
  • each narrow-range light region 52 is labeled with a letter (R, O, G, B) indicating the hue and a number (1, 2, 3, 4) indicating the brightness level.
  • R, O, G, B the narrow-range light region 52 labeled “R1” has a hue of "red” and a brightness of "level 1.”
  • a pattern light 50 is projected onto a measurement surface (the surface of the object OB in this example), and the first imaging unit 10 captures an image of the range of the first field of view 10a including the measurement surface onto which the pattern light 50 is projected, thereby obtaining a first image P10 including the pattern light 50 projected onto the measurement surface. Furthermore, imaging by the second imaging unit 20 is performed (simultaneously) with imaging by the first imaging unit 10, thereby obtaining a second image P20 including the pattern light 50 projected onto the measurement surface.
  • the shape of the narrow-range light area 52 (dot light) in the pattern light 50 contained in the first image P10 corresponds to the shape of one pixel in the first image P10 (e.g., the same shape as the shape of one pixel).
  • the distance measurement range is the range of distances that can be measured by the distance measurement device 1.
  • the size of the narrow-range light area 52 (dot light) corresponds to the size of one pixel in the first image P10 (e.g., the same size as the size of one pixel).
  • the shape and size of the narrow-range light region 52 in the first image P10 are not limited to the above shape and size.
  • the shape of the narrow-range light region 52 in the first image P10 may be a shape different from the shape (rectangle) of one pixel in the first image P10.
  • the size of the narrow-range light region 52 in the first image P10 may be a size corresponding to the size of two or more (preferably two to four) pixels in the first image P10. In other words, in the first image P10, one narrow-range light region 52 may be included in two or more pixels in the first image P10.
  • the size of the narrow-range light region 52 in the first image P10 may be a size smaller than the size of one pixel in the first image P10.
  • the shape of the wide-range light region 51 corresponds to the shape of the narrow-range reference block B12 (e.g., the same shape as the narrow-range reference block B12).
  • the size of the wide-range light region 51 corresponds to the size of the narrow-range reference block B12 (e.g., the same size as the narrow-range reference block B12).
  • the shape and size of the wide-range light area 51 in the first image P10 are not limited to the above shape and size.
  • the shape of the wide-range light area 51 in the first image P10 may be a shape different from the shape (rectangle) of the narrow-range reference block B12.
  • the size of the wide-range light area 51 in the first image P10 may be larger than the size of the narrow-range reference block B12, or may be smaller than the size of the narrow-range reference block B12.
  • the hue pattern (distribution pattern of multiple types of wide-range light regions 51) in the pattern light 50 contained in the first image P10 is set so that multiple types of wide-range light regions 51 (multiple wide-range light regions 51 with different hues) are included in each of the wide-range reference blocks B11 selected in sequence from the first image P10 in the first search process, under the condition that the distance D0 to the measurement surface is the reference distance.
  • the hue pattern in the pattern light 50 contained in the first image P10 is set such that, under the above conditions, the distribution patterns of the multiple types of wide-range light regions 51 contained in each of the wide-range reference blocks B11 selected in sequence from the first image P10 in the first search process are different from one another.
  • the brightness pattern (distribution pattern of multiple types of narrow-range light regions 52) in each of the multiple wide-range light regions 51 included in the first image P10 is set such that multiple types of narrow-range light regions 52 (multiple narrow-range light regions 52 with the same hue but different brightness) are included in each of the narrow-range reference blocks B12 selected in sequence from the wide-range reference blocks B11 in the second search process under the condition that the distance D0 to the measurement surface is the reference distance.
  • the luminance pattern in each of the multiple wide-range light regions 51 included in the first image P10 is set such that, under the above conditions, the distribution patterns of the multiple types of narrow-range light regions 52 included in each of the narrow-range reference blocks B12 selected in sequence from the wide-range reference blocks B11 in the second search process are different from one another.
  • Fig. 7 illustrates the filter 33 as viewed from the light incident surface side.
  • the filter 33 is a transmission type filter.
  • the filter 33 includes a plurality of wide range filter regions 61.
  • the plurality of wide range filter regions 61 respectively correspond to the plurality of wide range light regions 51, and each generates a corresponding wide range light region 51.
  • the plurality of wide range filter regions 61 are arranged in a matrix.
  • 35 wide range filter regions 61 are arranged in a matrix of 5 rows and 7 columns.
  • the multiple wide range filter regions 61 are classified into multiple types according to the hue of the wide range light region 51 to be generated.
  • the multiple wide range filter regions 61 include multiple (two or more) wide range filter regions 61 with different hues of the wide range light region 51 to be generated.
  • multiple types of wide-range filter regions 61 correspond to multiple types of wide-range light regions 51, respectively, and are distributed in the same pattern as the hue pattern.
  • Each of the multiple wide-range filter regions 61 extracts light from the light emitted from the light source 31 in a wavelength band that corresponds to the hue of the wide-range light region 51 that corresponds to that wide-range filter region 61.
  • each of the multiple wide range filter regions 61 transmits light emitted from the light source 31 in a wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to that wide range filter region 61.
  • the transmission wavelength band (wavelength band of light that can be transmitted) of each of the multiple wide range filter regions 61 is set to a wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to that wide range filter region 61.
  • Each of the multiple wide range filter regions 61 has a high transmittance for the transmission wavelength band (i.e., the wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to the wide range filter region 61) and a low transmittance for other wavelength bands.
  • the multiple wide range filter regions 61 are classified into four types of wide range filter regions 61 (specifically, first to fourth wide range filter regions 611 to 614) corresponding respectively to the four types of wide range light regions 51.
  • the first to fourth wide range filter regions 611 to 614 have different transmission wavelength bands.
  • the transmission wavelength band of the first wide range filter region 611 is set to a wavelength band corresponding to the hue of the first wide range light region 511, which is "red.”
  • the transmission wavelength band of the second wide range filter region 612 is set to a wavelength band corresponding to the hue of the second wide range light region 512, which is "orange.”
  • the transmission wavelength band of the third wide range filter region 613 is set to a wavelength band corresponding to the hue of the third wide range light region 513, which is "green.”
  • the transmission wavelength band of the fourth wide range filter region 614 is set to a wavelength band corresponding to the hue of the fourth wide range light region 514, which is "blue.”
  • each wide range filter region 61 is marked with a letter (r, o, g, b) indicating the hue corresponding to the transmission wavelength band of that wide range filter region 61.
  • “r” indicates that the transmission wavelength band is a wavelength band corresponding to "red”.
  • “o” indicates that the transmission wavelength band is a wavelength band corresponding to "orange”.
  • “g” indicates that the transmission wavelength band is a wavelength band corresponding to "green”.
  • “b” indicates that the transmission wavelength band is a wavelength band corresponding to "blue”.
  • the wide range filter region 61 marked with “r” has a transmission wavelength band set to a wavelength band corresponding to "red”.
  • Each of the wide range filter regions 61 includes a plurality of narrow range filter regions 62.
  • the narrow range filter regions 62 correspond to the narrow range light regions 52, respectively, and generate the corresponding narrow range light regions 52.
  • the narrow range filter regions 62 are arranged in a matrix. Specifically, in each of the 35 wide range filter regions 61, nine narrow range filter regions 62 are arranged in a matrix of three rows and three columns.
  • the multiple narrow-range filter regions 62 included in each of the multiple wide-range filter regions 61 are classified into multiple types based on the luminance of the narrow-range light region 52 to be generated.
  • the multiple narrow-range filter regions 62 included in each of the multiple wide-range filter regions 61 include multiple (two or more) narrow-range filter regions 62 that have the same hue of the narrow-range light region 52 to be generated but different luminances.
  • multiple types of narrow-range filter regions 62 correspond to multiple types of narrow-range light regions 52 contained in the wide-range light region 51 corresponding to that wide-range filter region 61, respectively, and are distributed in the same pattern as the brightness pattern in that wide-range light region 51.
  • Each of the multiple narrow range filter regions 62 extracts light in a wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to the wide range filter region 61 that includes that narrow range filter region 62 from the light emitted from the light source 31, in an amount corresponding to the luminance of the narrow range light region 52 corresponding to that narrow range filter region 62.
  • each of the multiple narrow-range filter regions 62 transmits light emitted from the light source 31 in a wavelength band corresponding to the hue of the wide-range light region 51 corresponding to the wide-range filter region 61 that includes that narrow-range filter region 62, at a transmittance corresponding to the luminance of the narrow-range light region 52 corresponding to that narrow-range filter region 62.
  • the transmission wavelength band of each of the multiple narrow range filter regions 62 is set to a wavelength band according to the hue of the wide range light region 51 corresponding to the wide range filter region 61 that includes that narrow range filter region 62.
  • the transmittance for the transmission wavelength band in each of the multiple narrow range filter regions 62 is set to a transmittance according to the luminance of the narrow range light region 52 corresponding to that narrow range filter region 62. The higher the luminance of the narrow range light region 52, the higher the transmittance for the transmission wavelength band of the narrow range filter region 62. Note that the transmittance for wavelength bands other than the transmission wavelength band in each of the multiple narrow range filter regions 62 is lower than the transmittance for the transmission wavelength band.
  • the multiple narrow-range filter regions 62 included in each of the multiple wide-range filter regions 61 are classified into four types of narrow-range filter regions 62 (specifically, first to fourth narrow-range filter regions 621 to 624) corresponding respectively to the four types of narrow-range light regions 52.
  • the first to fourth narrow-range filter regions 621 to 624 each have a different level of transmittance for the transmitted wavelength band.
  • the transmittance level for the transmission wavelength band of the first narrow range filter region 621 is set to "Level 1" according to the luminance level (Level 1) of the first narrow range light region 521 corresponding to the first narrow range filter region 621.
  • the transmittance level for the transmission wavelength band of the second narrow range filter region 622 is set to "Level 2" according to the luminance level (Level 2) of the second narrow range light region 522 corresponding to the second narrow range filter region 622.
  • the transmittance level for the transmission wavelength band of the third narrow range filter region 623 is set to "Level 3" according to the luminance level (Level 3) of the third narrow range light region 523 corresponding to the third narrow range filter region 623.
  • the transmittance level for the transmission wavelength band of the fourth narrow range filter region 624 is set to "Level 4" according to the luminance level (Level 4) of the fourth narrow range light region 524 corresponding to the fourth narrow range filter region 624.
  • the transmittance gradually increases as the transmittance level goes from “Level 1" to "Level 4".
  • each narrow-range filter region 62 is given a letter (r, o, g, b) indicating the hue corresponding to the transmission wavelength band of the narrow-range filter region 62, and a number (1, 2, 3, 4) indicating the level of transmittance for that transmission wavelength band.
  • the narrow-range filter region 62 given "r1" has a transmission wavelength band set to a wavelength band corresponding to "red,” and the transmittance for that transmission wavelength band is set to "Level 1.”
  • ⁇ Light source output characteristics> 8A illustrates the output (spectral output) of each of the first light source 311, the second light source 312, and the third light source 313.
  • the first light source 311 emits light having a central wavelength of about 610 nm and an emission bandwidth of about 80 nm.
  • the second light source 312 emits light having a central wavelength of about 520 nm and an emission bandwidth of about 150 nm.
  • the third light source 313 emits light having a central wavelength of about 470 nm and an emission bandwidth of about 100 nm.
  • the maximum output of each of the first to third light sources 311 to 313 can be considered to be the same.
  • Fig. 8(b) illustrates the transmittance characteristics of the first narrow-range filter region 621.
  • "r1” indicates the transmittance characteristics of the first narrow-range filter region 621 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "red”.
  • "o1” indicates the transmittance characteristics of the first narrow-range filter region 621 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "orange”.
  • "g1” indicates the transmittance characteristics of the first narrow-range filter region 621 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "green”.
  • “b1” indicates the transmittance characteristics of the first narrow-range filter region 621 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "blue”.
  • the light transmittance (transmittance for the transmission wavelength band) in the first narrow-range filter region 621 is set to level 1 (approximately 0.3 times the maximum transmittance in the example of FIG. 8(b)) for all hues.
  • the luminance level of the first narrow-range light region 521 generated by the first narrow-range filter region 621 is the same level (level 1) for all hues.
  • FIG. 8(c) illustrates the transmittance characteristics of the second narrow-range filter region 622.
  • "r2” indicates the transmittance characteristics of the second narrow-range filter region 622 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "red”.
  • "o2” indicates the transmittance characteristics of the second narrow-range filter region 622 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "orange”.
  • "g2” indicates the transmittance characteristics of the second narrow-range filter region 622 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "green”.
  • “b2” indicates the transmittance characteristics of the second narrow-range filter region 622 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "blue”.
  • the light transmittance (transmittance for the transmission wavelength band) in the second narrow-range filter region 622 is set to level 2 (approximately 0.5 times the maximum transmittance in the example of FIG. 8(c)) for all hues.
  • the luminance level of the second narrow-range light region 522 generated by the second narrow-range filter region 622 is the same level (level 2) for all hues.
  • FIG. 8(d) illustrates the transmittance characteristics of the third narrow-range filter region 623.
  • "r3” indicates the transmittance characteristics of the third narrow-range filter region 623 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "red”.
  • "o3” indicates the transmittance characteristics of the third narrow-range filter region 623 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "orange”.
  • "g3” indicates the transmittance characteristics of the third narrow-range filter region 623 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "green”.
  • "b3” indicates the transmittance characteristics of the third narrow-range filter region 623 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "blue”.
  • the light transmittance (transmittance for the transmission wavelength band) in the third narrow-range filter region 623 is set to level 3 (approximately 0.7 times the maximum transmittance in the example of FIG. 8(d)) for all hues.
  • the luminance level of the third narrow-range light region 523 generated by the third narrow-range filter region 623 is the same level (level 3) for all hues.
  • FIG. 8(e) illustrates the transmittance characteristics of the fourth narrow-range filter region 624.
  • "r4" indicates the transmittance characteristics of the fourth narrow-range filter region 624 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "red”.
  • "o4" indicates the transmittance characteristics of the fourth narrow-range filter region 624 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "orange”.
  • "g4" indicates the transmittance characteristics of the fourth narrow-range filter region 624 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "green”.
  • "b4" indicates the transmittance characteristics of the fourth narrow-range filter region 624 in which the transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "blue”.
  • the light transmittance (transmittance for the transmission wavelength band) in the fourth narrow-range filter region 624 is set to level 4 (approximately the same as the maximum transmittance in the example of FIG. 8(e)) for all hues.
  • the luminance level of the fourth narrow-range light region 524 generated by the fourth narrow-range filter region 624 is the same level (level 4) for all hues.
  • the projection control unit 403 sets the drive current value in the light source 31 (specifically, each of the first to third light sources 311 to 313) to an initial value.
  • the initial drive current value is set so that the maximum luminance of the light emitted from the light source 31 properly falls within the "range of gradations that specifies the luminance in the control unit 40 (e.g., 0 to 255)" when the reflectance of the measurement surface is a predetermined value (expected standard reflectance).
  • the initial drive current value of the light source 31 is set so that the maximum luminance of the light source 31 is slightly smaller than the maximum gradation in the above-mentioned range of gradations (e.g., about 80 to 90% of the maximum gradation).
  • the projection control unit 403 selects a light source 31 to be processed from among the unprocessed light sources 31 among the first to third light sources 311 to 313, and causes the light source driving unit 35 to drive the selected light source 31.
  • the unprocessed light source 31 is a light source 31 for which the processes of steps S2 to S4 have not been performed after step S1 or step S7.
  • the projection control unit 403 transmits to the light source driving unit 35 a command to drive the light source 31 selected as the processing target, and a drive current value set for that light source 31.
  • the light source driving unit 35 drives the light source 31 selected by the projection control unit 403 based on the drive current value transmitted from the projection control unit 403. As a result, light is projected from the light source 31 selected by the projection control unit 403 onto the measurement surface (the surface of the object OB in this example).
  • the projection control unit 403 causes the first imaging unit 10 to capture an image while light is projected onto the measurement surface from the light source 31 selected in step S2. This results in a first image P10 including the light projected onto the measurement surface from the light source 31.
  • Step S4 the projection control unit 403 obtains the maximum luminance of a pixel from the first image P10 obtained in step S3.
  • the maximum luminance of this pixel corresponds to the maximum luminance of the light projected onto the measurement surface from the light source 31 selected in step S2.
  • Step S5> the projection control unit 403 determines whether or not there is an unprocessed light source 31 remaining among the first to third light sources 311 to 313. If there is an unprocessed light source 31 remaining, the process of step S2 is performed, and if not, the process of step S6 is performed.
  • Step S6> the projection control unit 403 judges whether or not the maximum luminance of the light emitted from the light source 31 (specifically, each of the first to third light sources 311 to 313) is appropriate. If the maximum luminance of the light emitted from the light source 31 is appropriate, the luminance adjustment process ends, and if not, the process of step S7 is performed.
  • the projection control unit 403 determines whether the balance of the maximum luminance of each of the first to third light sources 311 to 313 is appropriate.
  • the projection control unit 403 determines that the balance of the maximum luminance of each of the first to third light sources 311 to 313 is appropriate when the maximum luminance of each of the first to third light sources 311 to 313 is considered to be the same (for example, when the difference between the maximum luminance of each of the first to third light sources 311 to 313 is within an acceptable range).
  • the projection control unit 403 determines whether the maximum luminance of the light emitted from the light source 31 (specifically, each of the first to third light sources 311 to 313) is saturated. Specifically, the projection control unit 403 determines that the maximum luminance of the light source 31 is saturated when the maximum luminance of the light source 31 has reached the "maximum gradation in the range of gradations that defines the luminance in the control unit 40."
  • Step S7 If the maximum luminance of the light source 31 (specifically, each of the first to third light sources 311 to 313) is not appropriate, the projection control unit 403 resets the drive current value of the light source 31 so that the maximum luminance of the light source 31 becomes appropriate. Next, the process of step S2 is performed.
  • the projection control unit 403 resets the drive current value of each of the first to third light sources 311 to 313 so that the balance of the maximum brightness of each of the first to third light sources 311 to 313 is appropriate.
  • the projection control unit 403 selects the highest maximum luminance from among the maximum luminances of the first to third light sources 311 to 313 as the "reference luminance.” Next, the projection control unit 403 selects a "light source 31 whose maximum luminance is lower than the reference luminance" from among the first to third light sources 311 to 313, and increases the drive current value set for the selected light source 31.
  • the projection control unit 403 resets the drive current value of the light source 31 so that the brightness emitted from the light source 31 does not become saturated.
  • the projection control unit 403 reduces the drive current value set for the light source 31 whose maximum luminance is saturated among the first to third light sources 311 to 313. For example, the projection control unit 403 corrects the drive current value set for the light source 31 so that it is a predetermined gradation lower than the drive current value derived from the "relationship between the luminance of the light emitted from the light source 31 and the drive current value" and the "maximum gradation in the range of gradations that defines the luminance in the control unit 40."
  • the distance measurement process is an example of a distance measurement method.
  • the control unit 40 performs the following process.
  • control unit 40 controls the projection unit 30 so that pattern light 50 is projected into the range where the first field of view 10a of the first imaging unit 10 and the second field of view 20a of the second imaging unit 20 overlap.
  • the control unit 40 acquires the first image P10 acquired by the first imaging unit 10 and the second image P20 acquired by the second imaging unit 20.
  • the control unit 40 selects the first image P10 and the second image P20 to be processed from the first images P10 and the second images P20 stored in the storage unit 41, and acquires the selected first image P10 and second image P20.
  • Step S12> the control unit 40 (first search unit 411) performs a first search process on the first image P10 and the second image P20 obtained in step S11. This results in a plurality of wide range block combinations (combinations of wide range reference blocks B11 and wide range corresponding blocks B21).
  • control unit 40 performs a second search process on the wide range block combination (combination of the wide range reference block B11 and the wide range corresponding block B21) obtained in step S12, thereby obtaining a plurality of narrow range block combinations (combination of the narrow range reference block B12 and the narrow range corresponding block B22).
  • the control unit 40 performs a distance derivation process based on the narrow-range block combination (the combination of the narrow-range reference block B12 and the narrow-range corresponding block B22) obtained in step S13, thereby obtaining distance information (distance information indicating the distance D0 for each of the narrow-range reference blocks B12 selected in order from the first image P10).
  • Step S15 the control unit 40 determines whether or not to continue the distance measurement process. If the distance measurement process is to be continued, the process of step S11 is performed, and if not, the distance measurement process is terminated.
  • the projection unit 30 projects the pattern light 50 into a range where the first field of view 10a of the first imaging unit 10 and the second field of view 20a of the second imaging unit 20 overlap.
  • the pattern light 50 is pattern light in which a plurality of wide-range light regions 51 with different hues are distributed in a predetermined hue pattern, and in each of the plurality of wide-range light regions 51, a plurality of narrow-range light regions 52 with the same hue but different luminance are distributed in a predetermined luminance pattern.
  • the pattern light 50 is composed of multiple light regions with different hues and multiple light regions with the same hue but different brightness, and is a pattern light in which multiple wide-range light regions 51 are distributed in a predetermined pattern, and in each of the multiple wide-range light regions 51, multiple narrow-range light regions 52 are distributed in a predetermined pattern.
  • the multiple wide-range light regions 51 include multiple light regions with different hues and are distributed in a predetermined hue pattern.
  • the multiple narrow-range light regions 52 include multiple light regions with the same hue but different brightness and are distributed in a predetermined brightness pattern.
  • a unique pattern can be formed on the measurement surface by projecting the unique pattern light 50 onto the measurement surface.
  • the light absorption rate may be high or the light reflectance may be low in a specific wavelength band. Therefore, if the pattern light 50 were composed of light of a single wavelength band, it would be difficult to form a unique pattern on the measurement surface if the wavelength band of the pattern light 50 was included in the above-mentioned specific wavelength band.
  • multiple wide-range light regions 51 with different hues are distributed in a predetermined hue pattern in the pattern light 50.
  • the wavelength band corresponding to the hue of any of the multiple wide-range light regions 51 is included in the specific wavelength band (wavelength band with high light absorption or low light reflectance) mentioned above, the remaining wide-range light regions 51 are projected onto the measurement surface (the surface of the object OB in this example), so that a unique pattern can be formed on the measurement surface.
  • the projection unit 30 has a filter 33 for generating the pattern light 50.
  • the filter 33 includes a plurality of wide-range filter regions 61 that correspond to the plurality of wide-range light regions 51 and are distributed in the same pattern as the hue pattern.
  • Each of the plurality of wide-range filter regions 61 includes a plurality of narrow-range filter regions 62 that correspond to a plurality of narrow-range light regions 52 included in the wide-range light region 51 that corresponds to that wide-range filter region 61 among the plurality of wide-range light regions 51 and are distributed in the same pattern as the luminance pattern.
  • the filter 33 is composed of a plurality of filter regions for generating a plurality of light regions with different hues and a plurality of filter regions for generating a plurality of light regions with the same hue but different brightness, and includes a plurality of wide-range filter regions 61 that correspond to the plurality of wide-range light regions 51, respectively, and are distributed in the same pattern as a predetermined pattern (the predetermined pattern of the wide-range light regions 51).
  • Each of the plurality of wide-range filter regions 61 includes a plurality of narrow-range filter regions 62 that correspond to a plurality of narrow-range light regions 52 included in the wide-range light region 51 that corresponds to that wide-range filter region 61 among the plurality of wide-range light regions 51, and are distributed in the same pattern as a predetermined pattern (the predetermined pattern of the narrow-range light regions 52).
  • pattern light 50 having a desired pattern makes it easy to generate pattern light 50 having a desired pattern.
  • pattern light 50 having a desired pattern can be generated stably.
  • the projection unit 30 has a light source 31 and an optical system 32 that guides the light emitted from the light source 31 to the filter 33.
  • the light for generating the pattern light 50 can be easily irradiated onto the filter 33.
  • each of the multiple wide range filter regions 61 transmits light of a wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to that wide range filter region 61, among the light emitted from the light source 31.
  • Each of the multiple narrow range filter regions 62 transmits light of a wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to the wide range filter region 61 including that narrow range filter region 62, among the light emitted from the light source 31, at a transmittance corresponding to the luminance of the narrow range light region 52 corresponding to that narrow range filter region 62.
  • each of the multiple filter regions for generating multiple light regions with different hues extracts light in wavelength bands corresponding to the multiple light regions with different hues from the light emitted from light source 31.
  • Each of the multiple filter regions for generating multiple light regions with the same hue but different luminance extracts light in wavelength bands corresponding to the multiple light regions with the same hue but different luminance from the light emitted from light source 31 in an amount corresponding to the luminance.
  • each of the multiple wide range filter regions 61 can selectively extract light in a wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to that wide range filter region 61.
  • Each of the multiple narrow range filter regions 62 can selectively extract light in a wavelength band corresponding to the hue of the wide range light region 51 corresponding to the wide range filter region 61 including that narrow range filter region 62, in an amount corresponding to the luminance of the narrow range light region 52 corresponding to that narrow range filter region 62. This makes it possible to efficiently generate pattern light 50.
  • the projection control unit 403 adjusts the brightness of the light emitted from the light source 31 so that the brightness of the light emitted from the light source 31 does not become saturated. With this configuration, the brightness of the light emitted from the light source 31 can be appropriately set.
  • the first search unit 411 sequentially selects wide range reference blocks B11 from the first image P10, and searches the second image P20 for wide range corresponding blocks B21 corresponding to the wide range reference blocks B11.
  • the second search unit 412 sequentially selects narrow range reference blocks B12 from the wide range reference blocks B11, and searches for narrow range corresponding blocks B22 corresponding to the narrow range reference blocks B12 from the wide range corresponding blocks B21 corresponding to the wide range reference blocks B11.
  • the distance derivation unit 413 derives the distance D0 to the measurement surface in the narrow range reference block B12 based on the difference in position between the narrow range reference block B12 and the narrow range corresponding block B22.
  • the second search unit 412 can perform a search (relatively fine search) on pixel blocks detected by a search (relatively coarse search) by the first search unit 411. This makes it possible to reduce the time required for the corresponding point search (specifically, the search for the narrow-range corresponding block B22) compared to the case where only the search by the second search unit 412 is performed (specifically, the case where the narrow-range reference blocks B12 are selected in sequence from the first image P10 and the narrow-range corresponding block B22 corresponding to the narrow-range reference block B12 is searched for from the second image P20). This makes it possible to speed up the measurement of the distance D0 by the distance measuring device 1.
  • the first reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the wide range reference block B11
  • the second reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the narrow range reference block B12.
  • the first reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the wide range reference block BR1
  • the second reference movement amount which is the amount of movement of the pixel range for selecting the narrow range reference block BR2.
  • (First Modification of the Embodiment) 11 illustrates a configuration of the distance measurement device 1 of the first modified example of the embodiment.
  • the distance measurement device 1 of the first modified example of the embodiment differs from the distance measurement device 1 of the embodiment in the configuration of the projection unit 30.
  • the other configurations and processes of the distance measurement device 1 of the first modified example of the embodiment are similar to those of the distance measurement device 1 of the embodiment.
  • the projection unit 30 has a single light source 31.
  • the light source 31 is a white laser diode.
  • the optical system 32 has a collimator lens 326.
  • the collimator lens 326 converts the light emitted from the light source 31 into parallel light.
  • the other configurations of the projection unit 30 in the first variation of the embodiment are similar to the configurations of the projection unit 30 in the embodiment.
  • ⁇ Light source output characteristics> 12A illustrates an example of the output (spectral output) of the light source 31 in the first modified example of the embodiment.
  • the output of the light output from the single light source 31 changes in response to a change in wavelength.
  • the light output gradually increases from the minimum level (zero) to the maximum level
  • the wavelength of the light increases from 470 nm to 510 nm
  • the light output gradually decreases from the maximum level to "about 0.2 times the maximum level.”
  • the wavelength of the light increases from 510 nm to 580 nm
  • the light output gradually increases from "about 0.2 times the maximum level” to "about 0.4 times the maximum level”
  • the wavelength of the light increases from 580 nm
  • the light output gradually decreases from "about 0.4 times the maximum level” to the minimum level.
  • ⁇ Transmittance characteristics of narrow range filter region> 12(b) to 12(e) illustrate the transmittance characteristics of the first to fourth narrow-range filter regions 621 to 624 in Modification 1 of the embodiment.
  • the levels of transmittance for the transmission wavelength bands of the first to fourth narrow-range filter regions 621 to 624 are set to "Levels 1 to 4," respectively, for each hue.
  • the transmittance for the transmission wavelength band of the first narrow-range filter region 621 is set for each hue according to the output characteristics of the single light source 31 (changes in output with changes in the wavelength of light emitted from the single light source 31).
  • the transmittance (transmittance for the transmission wavelength band) of the first narrow-range filter region 621 whose transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "red" is higher than the transmittance (transmittance for the transmission wavelength band) of the first narrow-range filter region 621 whose transmission wavelength band is set to a wavelength band corresponding to "other hues.”
  • the luminance level of the first narrow-range light region 521 generated by the first narrow-range filter region 621 can be made the same level (level 1) for all hues. The same can be said for the second to fourth narrow-range filter regions 622 to 624.
  • the distance measurement device 1 of the second modification of the embodiment is different from the distance measurement device 1 of the embodiment in the configurations of the pattern light 50 and the filter 33.
  • the other configurations and processes of the distance measurement device 1 of the second modification of the embodiment are similar to those of the distance measurement device 1 of the embodiment.
  • FIG. 13 illustrates a portion of the pattern light 50 in the second modified embodiment.
  • the shape of the wide-range light region 51 is different from the shape (rectangle) of the narrow-range reference block B12.
  • the arrangement (distribution pattern) of the wide-range light region 51 in the pattern light 50 is similar to the arrangement of the wide-range light region 51 in the pattern light 50 of the embodiment (see FIG. 6).
  • the configuration (shape) and arrangement (distribution pattern) of the narrow-range light region 52 included in each of the multiple wide-range light regions 51 are similar to the configuration and arrangement of the narrow-range light region 52 in the pattern light 50 of the embodiment (see FIG. 6).
  • FIG. 14 illustrates a portion of filter 33 in modified example 2 of the embodiment.
  • the shape of wide range filter region 61 corresponds to the shape of wide range light region 51 shown in FIG. 13, and is a different shape from the shape (rectangle) of narrow range reference block B12.
  • the arrangement (distribution pattern) of wide range filter region 61 in filter 33 is similar to the arrangement of wide range filter region 61 in the filter of the embodiment (see FIG. 7).
  • the configuration (shape) and arrangement (distribution pattern) of narrow range filter region 62 included in each of the multiple wide range filter regions 61 are similar to the configuration and arrangement of narrow range filter region 62 in filter 33 of the embodiment (see FIG. 7).
  • the distance measurement device 1 of the third modified example of the embodiment differs from the distance measurement device 1 of the embodiment in the first search process performed by the control unit 40 (first search unit 411).
  • the first search unit 411 performs a reduction process on the wide range reference block B11.
  • the reduction process is a process for reducing the amount of data.
  • the first search unit 411 also performs a reduction process on the wide range reference block BR1.
  • the first search unit 411 then derives the similarity between the wide range reference block B11 and the wide range reference block BR1 based on the wide range reference block B11 and the wide range reference block BR1 that have been subjected to the reduction process.
  • Examples of the reduction process include a thinning process and a binning process.
  • the first search unit 411 derives the similarity between the wide-range reference block B11 and the wide-range reference block BR1 based on the wide-range reference block B11 and the wide-range reference block BR1 that have been subjected to the reduction process.
  • This configuration can reduce the time required to derive the similarity between the wide-range standard block B11 and the wide-range reference block BR1, thereby speeding up the first search process (search by the first search unit 411). This can speed up the measurement of the distance D0 by the distance measuring device 1.
  • the above-described distance measurement device 1 is installed, for example, on an end effector (e.g., a gripping unit, not shown) of a robot arm performing a work operation in a factory.
  • the control unit 40 of the distance measurement device 1 receives an instruction to obtain a distance from a robot controller (not shown) via a communication interface 42 during the work process of the robot arm.
  • the control unit 40 measures the distance between the position of the end effector and the surface of the object OB to be worked on, and transmits the measurement result (distance information) to the robot controller via the communication interface.
  • the robot controller feedback controls the operation of the end effector based on the distance information received from the distance measurement device 1.
  • the distance measurement device 1 is installed on an end effector, it is desirable that the distance measurement device 1 is small and lightweight.
  • the wide range reference block B11 is an example of a pixel block including 36 pixels arranged in a matrix of 6 rows and 6 columns, but is not limited to this.
  • the wide range reference block B11 may have other shapes and sizes. The same can be said for the wide range reference block BR1, the narrow range reference block B12, and the narrow range reference block BR2.
  • the distance measurement device 1 may be equipped with three or more imaging units. In this case, these imaging units are arranged so that their respective fields of view overlap, and the pattern light 50 is projected into the range in which these fields of view overlap.
  • the wide-range light regions 51 included in the pattern light 50 have four types, but this is not limited to this.
  • the wide-range light regions 51 may have two, three, five or more types. The same can be said for the types of wide-range filter regions 61 included in the filter 33.
  • the filter 33 is a transmissive filter, but the present invention is not limited to this.
  • the filter 33 may be a reflective filter.
  • the multiple narrow-range light regions 52 included in the pattern light 50 may include narrow-range light regions 52 with zero brightness (no light dots).
  • the multiple narrow-range filter regions 62 included in the filter 33 may include narrow-range filter regions 62 that block light without transmitting it (narrow-range filter regions 62 for generating no light dots).
  • the distance measuring device 1 is installed on the end effector of a robot arm, but this is not limiting.
  • the distance measuring device 1 may be applied to other systems that perform predetermined control based on the distance D0 to a measurement surface (e.g., the surface of an object OB).
  • the configuration of the distance measurement device 1 is not limited to the configuration described above.
  • the first imaging element 12 and the second imaging element 22 may be a photosensor array in which a plurality of photosensors are arranged in a matrix.
  • the components of the distance measuring device 1 may be arranged together as a single device, or may be distributed across multiple devices (e.g., multiple devices that communicate via a communication network such as the Internet).
  • the control unit 40 may be realized by a single processor, or may be realized by multiple processors.
  • the control unit 40 may be realized by multiple arithmetic processing devices (e.g., multiple arithmetic processing devices that communicate via a communication network such as the Internet).
  • the technology disclosed here is useful as a distance measurement technology.

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Abstract

投射部３０は、第１撮像部１０の視野と第２撮像部２０の視野とが重なる範囲にパターン光５０を投射する。計測部４０４は、第１撮像部１０により得られた第１画像と第２撮像部２０により得られた第２画像との視差に基づいて、パターン光５０が投射された測定面までの距離を計測する。パターン光５０は、色相が異なる複数の光領域と、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域からなり、複数の広範囲光領域５１が所定のパターンで分布し、且つ、複数の広範囲光領域５１の各々において、狭範囲光領域５２が所定のパターンで分布するパターン光である。

Description

距離測定装置、距離測定方法、距離測定プログラム
　ここに開示する技術は、距離測定技術に関する。
　特許文献１には、３次元計測システムが開示されている。このシステムにおいて、撮像部は、互いに離間配置された第１撮像部および第２撮像部を有する。第１算出部は、第１撮像部および第２撮像部により撮像した対象物の画像の少なくとも一方を用い、ステレオカメラ方式とは異なる３次元計測方式の距離情報を用いることにより、第１特徴点の視差を算出する。第２算出部は、第１撮像部および第２撮像部により撮像した対象物の画像の両方を用い、ステレオカメラ方式により、第２特徴点の視差を算出する。そして、第２算出部は、第１特徴点の視差および第２特徴点の視差から対象物の３次元形状を特定する。
特開２０２１－１９２０６４号公報
　特許文献１のようなシステムでは、距離を測定しようする測定面に、テクスチャのない無地の面が含まれている場合、そのような無地の面に対してステレオマッチング（対応点探索）を行うことが困難である。そのため、測定面までの距離を正確に測定することが困難となる。
　ここに開示する技術は、距離測定装置に関し、この距離測定装置は、それぞれの視野が重なるように並んで配置される第１撮像部および第２撮像部と、前記第１撮像部の視野と前記第２撮像部の視野とが重なる範囲にパターン光を投射する投射部と、前記第１撮像部により得られた第１画像と前記第２撮像部により得られた第２画像との視差に基づいて、前記パターン光が投射された測定面までの距離を計測する計測部とを備え、前記パターン光は、色相が異なる複数の光領域と、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域からなり、複数の広範囲光領域が所定のパターンで分布し、且つ、前記複数の広範囲光領域の各々において、複数の狭範囲光領域が所定のパターンで分布するパターン光である。
　ここに開示する技術は、それぞれの視野が重なるように並んで配置される第１撮像部および第２撮像部と、前記第１撮像部の視野と前記第２撮像部の視野とが重なる範囲にパターン光を投射する投射部とを用いて行われる距離測定方法に関し、この距離測定方法は、前記投射部から前記パターン光を投射する投射ステップと、前記第１撮像部により得られた第１画像と前記第２撮像部により得られた第２画像とを取得する取得ステップと、前記第１画像と前記第２画像との視差に基づいて、前記パターン光が投射された測定面までの距離を計測する計測ステップとを備え、前記パターン光は、色相が異なる複数の光領域と、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域からなり、複数の広範囲光領域が所定のパターンで分布し、且つ、前記複数の広範囲光領域の各々において、複数の狭範囲光領域が所定のパターンで分布するパターン光である。
　ここに開示する技術は、前記距離測定方法をコンピュータに実行させる距離測定プログラムに関する。
　ここに開示する技術によれば、測定面に無地の面が含まれる場合であっても、測定面までの距離を正確に測定することができる。
実施形態の距離測定装置の概略構成を例示する概略図である。 実施形態の距離測定装置の構成を例示するブロック図である。 制御部の機能的構成を例示するブロック図である。 第１探索処理について説明するための概略図である。 第２探索処理について説明するための概略図である。 投射されたパターン光を例示する概略図である。 フィルタの構成を例示する概略図である。 実施形態における光源の出力特性およびフィルタ領域の透過率特性について説明するためのグラフである。 輝度調整処理を例示するフローチャートである。 距離測定処理を例示するフローチャートである。 実施形態の変形例１の距離測定装置の構成を例示するブロック図である。 実施形態の変形例１における光源の出力特性およびフィルタ領域の透過率特性について説明するためのグラフである。 実施形態の変形例２におけるパターン光の一部を例示する概略図である。 実施形態の変形例２におけるフィルタの一部を例示する概略図である。
　以下、図面を参照して実施の形態を詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
　（距離測定装置）
　図１および図２は、実施形態の距離測定装置１の構成を例示する。距離測定装置１は、第１撮像部１０と、第２撮像部２０と、投射部３０と、制御部４０と、記憶部４１と、通信インターフェース４２とを備える。距離測定装置１は、測定面までの距離Ｄ０を測定する。この例では、測定面は、物体ＯＢの表面（第１撮像部１０および第２撮像部２０と対向する面）である。
　以下の説明では、Ｘ軸方向と直交する方向を「Ｙ軸方向」と記載し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方と直交する方向を「Ｚ軸方向」と記載する。
　　〔撮像部〕
　第１撮像部１０は、第１視野１０ａの範囲を撮像する。第２撮像部２０は、第２視野２０ａの範囲を撮像する。第１撮像部１０および第２撮像部２０は、それぞれの視野が重なるように並んで配置される。この例では、第１視野１０ａおよび第２視野２０ａは、Ｚ軸方向に向けられ、第１撮像部１０と第２撮像部２０とが並ぶ方向は、Ｘ軸方向である。
　第１撮像部１０の第１視野１０ａと第２撮像部２０の第２視野２０ａとが重なる範囲には、測定面（この例では物体ＯＢの表面）が含まれる。第１撮像部１０および第２撮像部２０は、いわゆるステレオカメラであり、それぞれ異なる視点で視野の範囲（被撮像範囲）を同時に撮像する。
　第１撮像部１０は、所定時刻毎に第１視野１０ａの範囲を撮像することで第１画像Ｐ１０を取得する。第１撮像部１０は、第１撮像レンズ１１と第１撮像素子１２とを有する。
　第１撮像レンズ１１は、第１撮像部１０の視野１０ａからの光を第１撮像素子１２の第１撮像面１２ａに集光する。第１撮像レンズ１１は、所定の焦点距離を有する単一のレンズであってもよいし、複数のレンズの組合せであってもよい。
　第１撮像素子１２は、第１撮像面１２ａに与えられた光を電気信号に変換する。これにより、第１画像Ｐ１０が得られる。第１撮像素子１２は、モノクロの画像センサであってもよい。例えば、第１撮像素子１２は、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサなどであってもよい。
　第２撮像部２０は、所定時刻毎に第２視野２０ａの範囲を撮像することで第２画像Ｐ２０を取得する。第２撮像部２０の構成は、第１撮像部１０の構成と同様である。第２撮像部２０は、第２撮像レンズ２１と第２撮像素子２２とを有する。第２撮像レンズ２１および第２撮像素子２２の構成は、第１撮像レンズ１１および第１撮像素子１２の構成と同様であり、第２撮像レンズ２１は、第１撮像レンズ１１と同じ焦点距離を有している。第２撮像素子２２は、第２撮像面２２ａを有する。
　第２画像Ｐ２０のサイズは、第１画像Ｐ１０のサイズと同じである。第２画像Ｐ２０の画素のサイズは、第１画像Ｐ１０の画素のサイズと同じである。第２画像Ｐ２０に含まれる画素の数は、第１画像Ｐ１０に含まれる画素の数と同じである。
　なお、第１撮像部１０の撮像方向は、Ｚ軸方向から第２撮像部２０の方向（第２撮像部２０に向かう方向）にやや傾いてもよい。第２撮像部２０の撮像方向は、Ｚ軸方向から第１撮像部１０の方向（第１撮像部１０に向かう方向）にやや傾いてもよい。第１撮像部１０および第２撮像部２０のＺ軸方向の位置およびＹ軸方向の位置は、互いに同じである。
　　〔投射部〕
　投射部３０は、第１撮像部１０の第１視野１０ａと第２撮像部２０の第２視野２０ａとが重なる範囲にパターン光５０を投射する。この例では、投射部３０によるパターン光５０の投射方向は、Ｚ軸方向である。パターン光５０は、第１撮像部１０の第１視野１０ａと第２撮像部２０の第２視野２０ａとが重なる範囲に含まれる物体ＯＢの表面（測定面の一例）に投射される。なお、パターン光５０については、後で詳しく説明する。
　投射部３０は、光源３１と、光学系３２と、フィルタ３３と、投射レンズ３４と、光源駆動部３５とを有する。
　光源３１は、パターン光５０を生成するために利用される光を出射する。この例では、光源３１は、第１～第３光源３１１～３１３を含む。例えば、第１光源３１１は、「赤」に応じた波長帯（５９０～６４０ｎｍ）の光を出射する。第２光源３１２は、「緑」に応じた波長帯（４９０～５５０ｎｍ）の光を出射する。第３光源３１３は、「青」に応じた波長帯（４３０～４９０ｎｍ）の光を出射する。第１～第３光源３１１～３１３は、発光ダイオードであってもよいし、半導体レーザなどの他の種類の光源であってもよい。
　光学系３２は、光源３１から出射された光をフィルタ３３に導く。この例では、光学系３２は、第１～第３コリメータレンズ３２１～３２３と、第１ダイクロイックミラー３２４と、第２ダイクロイックミラー３２５とを有する。
　第１～第３コリメータレンズ３２１～３２３は、第１～第３光源３１１～３１３から出射された光を、それぞれ略平行光に変換する。第１ダイクロイックミラー３２４は、第１コリメータレンズ３２１から入射する光を透過させ、第２コリメータレンズ３２２から入射する光を反射させる。第２ダイクロイックミラー３２５は、第１ダイクロイックミラー３２４から入射する光を透過させ、第３コリメータレンズ３２３から入射する光を反射させる。このような構成により、第１～第３光源３１１～３１３の各々から出射された光が統合されてフィルタ３３に導かれる。
　フィルタ３３は、パターン光５０を生成する。フィルタ３３の構成については、後で詳しく説明する。
　投射レンズ３４は、フィルタ３３により生成されたパターン光５０を投射する。投射レンズ３４は、単一のレンズであってもよいし、複数のレンズの組合せであってもよい。
　光源駆動部３５は、制御部４０による制御に応答して、光源３１（この例では第１～第３光源３１１～３１３）を駆動する。具体的には、光源駆動部３５は、制御部４０により設定された駆動電流値に基づいて、駆動電流値に応じた輝度の光が出射されるように光源３１を駆動する。
　　〔制御部〕
　制御部４０は、各種の処理を行う。具体的には、制御部４０は、距離測定装置１の各部から情報およびデータを取得し、それらの情報およびデータに基づいて、各種の処理を行う。制御部４０による処理については、後で詳しく説明する。
　例えば、制御部４０は、プロセッサと、プロセッサを動作させるためのプログラムを記憶するメモリ（記憶媒体）とを含む。プロセッサによりプログラムが実行されることで、制御部４０の各種の機能が実現される。言い換えると、制御部４０は、各種の機能を実現する各種の機能ブロックを有する。なお、制御部４０は、コンピュータの一例である。このプログラムは、距離測定プログラムの一例である。
　なお、制御部４０と通信インターフェース４２は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）からなる半導体集積回路により構成されてもよい。または、これらは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの他の半導体集積回路により構成されてもよい。
　　〔記憶部〕
　記憶部４１は、各種の情報およびデータを記憶する。この例では、記憶部４１は、第１撮像部１０により得られた第１画像Ｐ１０、第２撮像部２０により得られた第２画像Ｐ２０などを記憶する。
　　〔制御部の機能的構成〕
　図３は、制御部４０の機能的構成を例示する。この例では、制御部４０は、第１撮像処理部４０１、第２撮像処理部４０２、投射制御部４０３、計測部４０４を有する。
　　　〈撮像処理部〉
　第１撮像処理部４０１は、第１撮像部１０の第１撮像素子１２を制御する。また、第１撮像処理部４０１は、第１撮像部１０の第１撮像素子１２により得られた第１画像Ｐ１０（画素信号）に対して、輝度補正やカメラ補正などの前処理を行う。この例では、第１撮像処理部４０１により処理された第１画像Ｐ１０は、記憶部４１に記憶される。
　第２撮像処理部４０２は、第２撮像部２０の第２撮像素子２２を制御する。また、第２撮像処理部４０２は、第２撮像部２０の第２撮像素子２２により得られた第２画像Ｐ２０（画素信号）に対して、輝度補正やカメラ補正などの前処理を行う。この例では、第２撮像処理部４０２により処理された第２画像Ｐ２０は、記憶部４１に記憶される。
　　　〈投射制御部〉
　投射制御部４０３は、投射部３０を制御する。具体的には、投射制御部４０３は、投射部３０を制御することで、投射部３０にパターン光５０の投射を行わせる。
　この例では、投射制御部４０３は、輝度調整処理を行う。輝度調整処理において、投射制御部４０３は、光源３１（この例では第１～第３光源３１１～３１３の各々）から出射される光の輝度が飽和しないように、光源３１から出射される光の輝度を調整する。輝度調整処理については、後で詳しく説明する。
　　　〈計測部〉
　計測部４０４は、第１撮像部１０により得られた第１画像Ｐ１０と第２撮像部２０により得られた第２画像Ｐ２０との視差に基づいて、パターン光５０が投射された測定面までの距離Ｄ０を計測する。この例では、計測部４０４は、第１探索部４１１と、第２探索部４１２と、距離導出部４１３とを有する。
　　　　《第１探索部（第１探索処理）》
　第１探索部４１１は、第１探索処理を行う。第１探索処理において、第１探索部４１１は、第１画像Ｐ１０の中から広範囲基準ブロックＢ１１を順に選択し、その広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１を第２画像Ｐ２０の中から探索する。具体的には、第１探索部４１１は、第１探索処理において、以下の処理を行う。
　図４に示すように、第１探索部４１１は、広範囲基準ブロックＢ１１を選択するための画素範囲を第１画像Ｐ１０において所定量（第１基準移動量）ずつ移動させることで、第１画像Ｐ１０の中から広範囲基準ブロックＢ１１を順に選択する。広範囲基準ブロックＢ１１は、第１探索処理における対応点探索の基準点となる画素ブロック（複数の画素の集合体）である。図４の例では、広範囲基準ブロックＢ１１は、６行６列の行列状に配列された３６個の画素を含む。そして、第１探索部４１１は、第１画像Ｐ１０の中から順に選択された広範囲基準ブロックＢ１１の各々に対して、以下の処理を行う。
　第１探索部４１１は、広範囲基準ブロックＢ１１と比較される広範囲参照ブロックＢＲ１を選択するための画素範囲を、第２画像Ｐ２０において所定量（第１参照移動量）ずつ移動させることで、第２画像Ｐ２０の中から広範囲参照ブロックＢＲ１を順に選択する。広範囲参照ブロックＢＲ１は、広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１の候補となる画素ブロックである。広範囲参照ブロックＢＲ１の形状およびサイズは、広範囲基準ブロックＢ１１の形状およびサイズと同様である。
　第１探索部４１１は、第２画像Ｐ２０の中から順に選択された広範囲参照ブロックＢＲ１の各々と広範囲基準ブロックＢ１１との類似度を導出する。そして、第１探索部４１１は、第２画像Ｐ２０の中から順に選択された広範囲参照ブロックＢＲ１のうち「広範囲基準ブロックＢ１１との類似度が最大となる広範囲参照ブロックＢＲ１」を、広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１に決定する。
　なお、この類似度の導出には、周知の類似度導出処理（類似度の計算方法）を採用することができる。類似度の計算方法の例としては、ＺＮＣＣ（Zero means Normalized Cross-Correlation）、ＮＣＣ（Normalized Cross Correlation）、ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）などが挙げられる。
　以上のように、第１画像Ｐ１０および第２画像Ｐ２０に対して第１探索処理が行われることにより、広範囲基準ブロックＢ１１と広範囲対応ブロックＢ２１との組合せ（以下では「広範囲ブロック組合せ」と記載）が複数組得られる。
　なお、この例では、第１探索部４１１は、第２画像Ｐ２０のうち「第１画像Ｐ１０における広範囲基準ブロックＢ１１の位置」と同一の位置を起点として「第１撮像部１０と第２撮像部２０との離間方向（Ｘ軸方向）」に対応する方向（この例では左右方向）に延びる探索範囲Ｒ２０内において、広範囲参照ブロックＢＲ１を順に選択する。探索範囲Ｒ２０の延びる方向は、上記の起点に位置する画素ブロックが視差により上記の起点からずれる方向に設定される。
　探索範囲Ｒ２０の起点は、第２画像Ｐ２０のうち「第１画像Ｐ１０における広範囲基準ブロックＢ１１の位置」と同一の位置（基準位置）に限定されない。例えば、探索範囲Ｒ２０の起点は、第２画像Ｐ２０において基準位置から右方向（視差によりずれる方向）に所定量（例えば数ブロック）だけずれた位置に設定されてもよい。
　　　　《第２探索部（第２探索処理）》
　第２探索部４１２は、第２探索処理を行う。第２探索処理において、第２探索部４１２は、広範囲基準ブロックＢ１１の中から狭範囲基準ブロックＢ１２を順に選択し、その狭範囲基準ブロックＢ１２に対応する狭範囲対応ブロックＢ２２を、その広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１の中から探索する。具体的には、第２探索部４１２は、第２探索処理において、以下の処理を行う。
　第２探索部４１２は、第１探索部４１１により第１画像Ｐ１０の中から順に選択された広範囲基準ブロックＢ１１の各々と、その広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１とに対して、以下の処理を行う。
　図５に示すように、第２探索部４１２は、狭範囲基準ブロックＢ１２を選択するための画素範囲を広範囲基準ブロックＢ１１において所定量（第２基準移動量）ずつ移動させることで、広範囲基準ブロックＢ１１の中から狭範囲基準ブロックＢ１２を順に選択する。狭範囲基準ブロックＢ１２は、第２探索処理における対応点探索の基準点となる画素ブロックである。狭範囲基準ブロックＢ１２は、広範囲基準ブロックＢ１１よりも小さい。図５の例では、狭範囲基準ブロックＢ１２は、３行３列の行列状に配列された９個の画素を含む。そして、第２探索部４１２は、広範囲基準ブロックＢ１１の中から順に選択された狭範囲基準ブロックＢ１２の各々に対して、以下の処理を行う。
　第２探索部４１２は、狭範囲基準ブロックＢ１２と比較される狭範囲参照ブロックＢＲ２を選択するための画素範囲を、広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１において所定量（第２参照移動量）ずつ移動させることで、広範囲対応ブロックＢ２１の中から狭範囲参照ブロックＢＲ２を順に選択する。狭範囲参照ブロックＢＲ２は、狭範囲基準ブロックＢ１２に対応する狭範囲対応ブロックＢ２２の候補となる画素ブロックである。
　第２探索部４１２は、広範囲対応ブロックＢ２１の中から順に選択された狭範囲参照ブロックＢＲ２の各々と狭範囲基準ブロックＢ１２との類似度を導出する。そして、第２探索部４１２は、広範囲対応ブロックＢ２１の中から順に選択された狭範囲参照ブロックＢＲ２のうち狭範囲基準ブロックＢ１２との類似度が最大となる狭範囲参照ブロックＢＲ２」を、狭範囲基準ブロックＢ１２に対応する狭範囲対応ブロックＢ２２に決定する。
　以上のように、複数の広範囲ブロック組合せ（広範囲基準ブロックＢ１１と広範囲対応ブロックＢ２１との組合せ）の各々に対して第２探索処理が行われることにより、狭範囲基準ブロックＢ１２と狭範囲対応ブロックＢ２２との組合せ（以下では「狭範囲ブロック組合せ」と記載）が複数組得られる。
　　　　《距離導出部（距離導出処理）》
　距離導出部４１３は、距離導出処理を行う。距離導出処理において、距離導出部４１３は、狭範囲基準ブロックＢ１２と狭範囲対応ブロックＢ２２との視差に基づいて、その狭範囲基準ブロックＢ１２における測定面までの距離を導出する。具体的には、距離導出部４１３は、距離導出処理において、以下の処理を行う。
　距離導出部４１３は、第２探索部４１２により第１画像Ｐ１０の中から順に選択された狭範囲基準ブロックＢ１２の各々に対して、以下の処理を行う。
　距離導出部４１３は、狭範囲基準ブロックＢ１２に対応する狭範囲対応ブロックＢ２２（第２探索部４１２により検出された狭範囲対応ブロックＢ２２）を第２画像Ｐ２０の中から選択し、狭範囲基準ブロックＢ１２と狭範囲対応ブロックＢ２２との位置の差（画素ずれ量）を導出する。
　そして、距離導出部４１３は、その導出された位置の差に基づいて、狭範囲基準ブロックＢ１２における距離Ｄ０（測定面までの距離Ｄ０）を導出する。具体的には、距離導出部４１３は、その導出された位置の差（画素ずれ量）と、第１撮像部１０と第２撮像部２０との離間距離と第１撮像レンズ１１の焦点距離とから、三角測量法により、測定面までの距離Ｄ０を導出する。なお、第２撮像レンズ２１の焦点距離は、第１撮像レンズ１１の焦点距離と等しい。
　以上の処理により、第２探索部４１２により第１画像Ｐ１０の中から順に選択された狭範囲基準ブロックＢ１２の各々における距離Ｄ０（測定面までの距離Ｄ０）が得られる。距離導出部４１３は、第１画像Ｐ１０の中から順に選択された狭範囲基準ブロックＢ１２の各々における距離Ｄ０を示す距離情報を出力する。例えば、距離導出部４１３は、通信インターフェース４２を経由して、距離情報を外部装置に送信する。
　　　　《探索精度》
　なお、この例では、第１探索部４１１による探索の精度は、第２探索部４１２による探索の精度よりも低い。
　具体的には、広範囲基準ブロックＢ１１を選択するための画素範囲の移動量である第１基準移動量は、狭範囲基準ブロックＢ１２を選択するための画素範囲の移動量である第２基準移動量よりも多い。具体的には、第１基準移動量は、ｎ画素（ｎは２以上の整数）に設定され、第２基準移動量は、ｍ画素（ｍは１以上の整数でｎよりも小さい）に設定される。なお、第２基準移動量は、１画素であることが好ましい。
　また、広範囲参照ブロックＢＲ１を選択するための画素範囲の移動量である第１参照移動量は、狭範囲参照ブロックＢＲ２を選択するための画素範囲の移動量である第２参照移動量よりも多い。具体的には、第１参照移動量は、ｊ画素（ｊは２以上の整数）に設定され、第２参照移動量は、ｋ画素（ｋは１以上の整数でｊよりも小さい）に設定される。なお、第２参照移動量は、１画素であることが好ましい。
　　〔パターン光〕
　次に、図６を参照して、パターン光５０について説明する。図６は、測定面に投射されたパターン光５０を例示している。
　　　〈広範囲光領域〉
　パターン光５０は、複数の広範囲光領域５１を含む。図６の例では、複数の広範囲光領域５１は、行列状に配列される。具体的には、パターン光５０において、３５個の広範囲光領域５１が５行７列の行列状に配列されている。
　複数の広範囲光領域５１は、色相別に複数の種類に分類される。言い換えると、複数の広範囲光領域５１には、色相が異なる複数（２つ以上）の広範囲光領域５１が含まれる。パターン光５０において、複数種類の広範囲光領域５１（色相が異なる複数の広範囲光領域５１）は、所定の色相パターンで分布する。この例では、色相パターンは、ランダムパターンである。
　図６の例では、複数の広範囲光領域５１は、４種類の広範囲光領域５１（具体的には第１～第４広範囲光領域５１１～５１４）に分類される。第１～第４広範囲光領域５１１～５１４は、色相（言い換えると光の波長帯）がそれぞれ異なる。
　第１広範囲光領域５１１の色相は「赤」である。第２広範囲光領域５１２の色相は「橙」である。第３広範囲光領域５１３の色相は「緑」である。第４広範囲光領域５１４の色相は「青」である。言い換えると、第１広範囲光領域５１１における光の波長帯は、赤に応じた波長帯（例えば６４０～７７０ｎｍ）である。第２広範囲光領域５１２における光の波長帯は、橙に応じた波長帯（例えば５９０～６４０ｎｍ）である。第３広範囲光領域５１３における光の波長帯は、緑に応じた波長帯（例えば４９０～５５０ｎｍ）である。第４広範囲光領域５１４における光の波長帯は、青に応じた波長帯（例えば４３０～４９０ｎｍ）である。
　なお、図６の例では、広範囲光領域５１の各々に、色相を示す文字（Ｒ，Ｏ，Ｇ，Ｂ）が付されている。「Ｒ」は赤を示し、「Ｏ」は橙を示し、「Ｇ」は緑を示し、「Ｂ」は青を示す。例えば、「Ｒ」が付された広範囲光領域５１の色相は、「赤」である。
　　　〈狭範囲光領域〉
　複数の広範囲光領域５１の各々は、複数の狭範囲光領域５２を含む。図６の例では、複数の狭範囲光領域５２は、行列状に配列される。具体的には、３５個の広範囲光領域５１の各々において、９個の狭範囲光領域５２が３行３列の行列状に配列されている。
　複数の狭範囲光領域５２は、色相別および輝度別に複数の種類に分類される。言い換えると、複数の広範囲光領域５１の各々に含まれる複数の狭範囲光領域５２には、色相が同一であるが輝度が異なる複数（２つ以上）の狭範囲光領域５２が含まれる。複数の広範囲光領域５１の各々において、複数種類の狭範囲光領域５２（色相が同一であるが輝度が異なる複数の狭範囲光領域５２）は、所定の輝度パターンで分布する。この例では、輝度パターンは、ランダムパターンである。
　図６の例では、複数の広範囲光領域５１の各々に含まれる複数の狭範囲光領域５２は、４種類の狭範囲光領域５２（具体的には第１～第４狭範囲光領域５２１～５２４）に分類される。第１～第４狭範囲光領域５２１～５２４は、輝度がそれぞれ異なる。
　第１狭範囲光領域５２１の輝度は「レベル１」である。第２狭範囲光領域５２２の輝度は「レベル２」である。第３狭範囲光領域５２３の輝度は「レベル３」である。第４狭範囲光領域５２４の輝度は「レベル４」である。なお、輝度のレベルが「レベル１」から「レベル４」へ向かうに連れて、輝度が次第に高くなる。
　なお、図６の例では、狭範囲光領域５２の各々に、色相を示す文字（Ｒ，Ｏ，Ｇ，Ｂ）と、輝度のレベルを示す数字（１，２，３，４）とが付されている。例えば、「Ｒ１」が付された狭範囲光領域５２は、色相が「赤」であり、輝度が「レベル１」である。
　　〔パターン光と画像との関係〕
　測定面（この例では物体ＯＢの表面）にパターン光５０が投射され、そのパターン光５０が投射された測定面を含む第１視野１０ａの範囲を第１撮像部１０が撮像することで、測定面に投射されたパターン光５０を含む第１画像Ｐ１０が得られる。また、第１撮像部１０による撮像とともに（同時に）第２撮像部２０による撮像が行われることで、測定面に投射されたパターン光５０を含む第２画像Ｐ２０が得られる。
　この例では、測定面までの距離Ｄ０が基準の距離（例えば測距レンジの中間距離）である場合、第１画像Ｐ１０に含まれるパターン光５０において、狭範囲光領域５２（ドット光）の形状は、第１画像Ｐ１０の１つの画素の形状に対応する形状（例えば１つの画素の形状と同じ形状）となる。なお、測距レンジは、距離測定装置１により測定することが可能な距離の範囲である。また、狭範囲光領域５２（ドット光）のサイズは、第１画像Ｐ１０の１つの画素のサイズに対応するサイズ（例えば１つの画素のサイズと同じサイズ）となる。
　なお、第１画像Ｐ１０における狭範囲光領域５２の形状およびサイズは、上記の形状および上記のサイズに限定されない。例えば、第１画像Ｐ１０における狭範囲光領域５２の形状は、第１画像Ｐ１０の１つの画素の形状（矩形）とは異なる形状であってもよい。また、第１画像Ｐ１０における狭範囲光領域５２のサイズは、第１画像Ｐ１０の２つ以上（好ましくは２～４つ）の画素のサイズに対応するサイズであってもよい。言い換えると、第１画像Ｐ１０において、１つの狭範囲光領域５２が第１画像Ｐ１０の２つ以上の画素に含まれてもよい。または、第１画像Ｐ１０における狭範囲光領域５２のサイズは、第１画像Ｐ１０の１つの画素のサイズよりも小さいサイズであってもよい。
　また、この例では、測定面までの距離Ｄ０が基準の距離である場合、第１画像Ｐ１０に含まれるパターン光において、広範囲光領域５１（ドット光の集合体）の形状は、狭範囲基準ブロックＢ１２の形状に対応する形状（例えば狭範囲基準ブロックＢ１２の形状と同じ形状）となる。また、広範囲光領域５１（ドット光の集合体）のサイズは、狭範囲基準ブロックＢ１２のサイズに対応するサイズ（例えば狭範囲基準ブロックＢ１２のサイズと同じサイズ）となる。
　なお、第１画像Ｐ１０における広範囲光領域５１の形状およびサイズは、上記の形状および上記のサイズに限定されない。例えば、第１画像Ｐ１０における広範囲光領域５１の形状は、狭範囲基準ブロックＢ１２の形状（矩形）とは異なる形状であってもよい。また、第１画像Ｐ１０における広範囲光領域５１のサイズは、狭範囲基準ブロックＢ１２のサイズよりも大きいサイズであってもよいし、狭範囲基準ブロックＢ１２のサイズよりも小さいサイズであってもよい。
　また、この例では、第１画像Ｐ１０に含まれるパターン光５０における色相パターン（複数種類の広範囲光領域５１の分布パターン）は、測定面までの距離Ｄ０が基準の距離であるという条件下において、第１探索処理において第１画像Ｐ１０から順に選択される広範囲基準ブロックＢ１１の各々に複数種類の広範囲光領域５１（色相が異なる複数の広範囲光領域５１）が含まれるように設定される。
　なお、第１画像Ｐ１０に含まれるパターン光５０における色相パターンは、上記の条件下において、第１探索処理において第１画像Ｐ１０から順に選択される広範囲基準ブロックＢ１１の各々に含まれる複数種類の広範囲光領域５１の分布パターンがそれぞれ異なるように設定されることが好ましい。
　また、この例では、第１画像Ｐ１０に含まれる複数の広範囲光領域５１の各々における輝度パターン（複数種類の狭範囲光領域５２の分布パターン）は、測定面までの距離Ｄ０が基準の距離であるという条件下において、第２探索処理において広範囲基準ブロックＢ１１の中から順に選択される狭範囲基準ブロックＢ１２の各々に複数種類の狭範囲光領域５２（色相が同一であるが輝度が異なる複数の狭範囲光領域５２）が含まれるように設定される。
　なお、第１画像Ｐ１０に含まれる複数の広範囲光領域５１の各々における輝度パターンは、上記の条件下において、第２探索処理において広範囲基準ブロックＢ１１の中から順に選択される狭範囲基準ブロックＢ１２の各々に含まれる複数種類の狭範囲光領域５２の分布パターンがそれぞれ異なるように設定されることが好ましい。
　　〔フィルタ〕
　次に、図７を参照して、フィルタ３３の構成について説明する。図７は、光の入射面側から見たフィルタ３３を例示している。この例では、フィルタ３３は、透過型のフィルタである。
　　　〈広範囲フィルタ領域〉
　フィルタ３３は、複数の広範囲フィルタ領域６１を含む。複数の広範囲フィルタ領域６１は、複数の広範囲光領域５１にそれぞれ対応し、それぞれが対応する広範囲光領域５１を生成する。図７の例では、複数の広範囲フィルタ領域６１は、行列状に配列される。具体的には、フィルタ３３において、３５個の広範囲フィルタ領域６１が５行７列の行列状に配列されている。
　複数の広範囲フィルタ領域６１は、生成しようとする広範囲光領域５１の色相別に複数の種類に分類される。言い換えると、複数の広範囲フィルタ領域６１には、生成しようとする広範囲光領域５１の色相が異なる複数（２つ以上）の広範囲フィルタ領域６１が含まれる。
　パターン光５０において、複数種類の広範囲フィルタ領域６１（生成しようとする広範囲光領域５１の色相が異なる複数の広範囲フィルタ領域６１）は、複数種類の広範囲光領域５１にそれぞれ対応し、色相パターンと同一のパターンで分布する。
　複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、光源３１から出射された光のうちその広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を抽出する。
　この例では、複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、光源３１から出射された光のうちその広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を透過させる。具体的には、複数の広範囲フィルタ領域６１の各々の透過波長帯（透過させることができる光の波長帯）は、その広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯に設定される。複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、透過波長帯（すなわち広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯）に対する透過率が高く、且つ、その他の波長帯に対する透過率が低い。
　図７の例では、複数の広範囲フィルタ領域６１は、４種類の広範囲光領域５１にそれぞれ対応する４種類の広範囲フィルタ領域６１（具体的には第１～第４広範囲フィルタ領域６１１～６１４）に分類される。第１～第４広範囲フィルタ領域６１１～６１４は、透過波長帯がそれぞれ異なる。
　第１広範囲フィルタ領域６１１の透過波長帯は、第１広範囲光領域５１１の色相である「赤」に応じた波長帯に設定される。第２広範囲フィルタ領域６１２の透過波長帯は、第２広範囲光領域５１２の色相である「橙」に応じた波長帯に設定される。第３広範囲フィルタ領域６１３の透過波長帯は、第３広範囲光領域５１３の色相である「緑」に応じた波長帯に設定される。第４広範囲フィルタ領域６１４の透過波長帯は、第４広範囲光領域５１４の色相である「青」に応じた波長帯に設定される。
　なお、図７の例では、広範囲フィルタ領域６１の各々に、その広範囲フィルタ領域６１の透過波長帯に応じた色相を示す文字（ｒ，ｏ，ｇ，ｂ）が付されている。「ｒ」は、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯であることを示す。「ｏ」は、透過波長帯が「橙」に応じた波長帯であることを示す。「ｇ」は、透過波長帯が「緑」に応じた波長帯であることを示す。「ｂ」は、透過波長帯が「青」に応じた波長帯であることを示す。例えば、「ｒ」が付された広範囲フィルタ領域６１は、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯に設定されている。
　　　〈狭範囲フィルタ領域〉
　複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、複数の狭範囲フィルタ領域６２を含む。複数の狭範囲フィルタ領域６２は、複数の狭範囲光領域５２にそれぞれ対応し、それぞれが対応する狭範囲光領域５２を生成する。図７の例では、複数の狭範囲フィルタ領域６２は、行列状に配列される。具体的には、３５個の広範囲フィルタ領域６１の各々において、９個の狭範囲フィルタ領域６２が３行３列の行列状に配列されている。
　複数の広範囲フィルタ領域６１の各々に含まれる複数の狭範囲フィルタ領域６２は、生成しようとする狭範囲光領域５２の輝度別に複数の種類に分類される。言い換えると、複数の広範囲フィルタ領域６１の各々に含まれる複数の狭範囲フィルタ領域６２には、生成しようとする狭範囲光領域５２の色相が同一であるがその輝度が異なる複数（２つ以上）の狭範囲フィルタ領域６２が含まれる。
　複数の広範囲フィルタ領域６１の各々において、複数種類の狭範囲フィルタ領域６２（生成しようとする狭範囲光領域５２の色相が同一であるがその輝度が異なる複数の狭範囲フィルタ領域６２）は、その広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１に含まれる複数種類の狭範囲光領域５２にそれぞれ対応し、その広範囲光領域５１における輝度パターンと同一のパターンで分布する。
　複数の狭範囲フィルタ領域６２の各々は、光源３１から出射された光のうちその狭範囲フィルタ領域６２を含む広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を、その狭範囲フィルタ領域６２に対応する狭範囲光領域５２の輝度に応じた量だけ抽出する。
　この例では、複数の狭範囲フィルタ領域６２の各々は、光源３１から出射された光のうちその狭範囲フィルタ領域６２を含む広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を、その狭範囲フィルタ領域６２に対応する狭範囲光領域５２の輝度に応じた透過率で透過させる。
　具体的には、複数の狭範囲フィルタ領域６２の各々の透過波長帯は、その狭範囲フィルタ領域６２を含む広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯に設定される。複数の狭範囲フィルタ領域６２の各々における透過波長帯に対する透過率は、その狭範囲フィルタ領域６２に対応する狭範囲光領域５２の輝度に応じた透過率に設定される。狭範囲光領域５２の輝度が高くなるほど、狭範囲フィルタ領域６２の透過波長帯に対する透過率が高くなる。なお、複数の狭範囲フィルタ領域６２の各々における透過波長帯を除く他の波長帯に対する透過率は、透過波長帯に対する透過率よりも低い。
　図７の例では、複数の広範囲フィルタ領域６１の各々に含まれる複数の狭範囲フィルタ領域６２は、４種類の狭範囲光領域５２にそれぞれ対応する４種類の狭範囲フィルタ領域６２（具体的には第１～第４狭範囲フィルタ領域６２１～６２４）に分類される。第１～第４狭範囲フィルタ領域６２１～６２４は、透過波長帯に対する透過率のレベルがそれぞれ異なる。
　第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過波長帯に対する透過率のレベルは、その第１狭範囲フィルタ領域６２１に対応する第１狭範囲光領域５２１の輝度のレベル（レベル１）に応じた「レベル１」に設定される。第２狭範囲フィルタ領域６２２の透過波長帯に対する透過率のレベルは、その第２狭範囲フィルタ領域６２２に対応する第２狭範囲光領域５２２の輝度のレベル（レベル２）に応じた「レベル２」に設定される。第３狭範囲フィルタ領域６２３の透過波長帯に対する透過率のレベルは、その第３狭範囲フィルタ領域６２３に対応する第３狭範囲光領域５２３の輝度のレベル（レベル３）に応じた「レベル３」に設定される。第４狭範囲フィルタ領域６２４の透過波長帯に対する透過率のレベルは、その第４狭範囲フィルタ領域６２４に対応する第４狭範囲光領域５２４の輝度のレベル（レベル４）に応じた「レベル４」に設定される。なお、透過率のレベルが「レベル１」から「レベル４」へ向かうに連れて、透過率が次第に高くなる。
　なお、図７の例では、狭範囲フィルタ領域６２の各々に、その狭範囲フィルタ領域６２の透過波長帯に応じた色相を示す文字（ｒ，ｏ，ｇ，ｂ）と、その透過波長帯に対する透過率のレベルを示す数字（１，２，３，４）とが付されている。例えば、「ｒ１」が付された狭範囲フィルタ領域６２は、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯に設定され、その透過波長帯に対する透過率が「レベル１」に設定されている。
　　　〈光源の出力特性〉
　図８(ａ)は、第１光源３１１と第２光源３１２と第３光源３１３の各々の出力（分光出力）を例示する。第１光源３１１は、中心波長が６１０ｎｍ付近であり出射帯域幅が８０ｎｍ程度である光を出射する。第２光源３１２は、中心波長が５２０ｎｍ付近であり出射帯域幅が１５０ｎｍ程度である光を出射する。第３光源３１３は、中心波長が４７０ｎｍ付近であり出射帯域幅が１００ｎｍ程度である光を出射する。
　図８(ａ)に示すように、この例では、第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大出力は、同一であるとみなすことができる。
　　　〈狭範囲フィルタ領域の透過率特性〉
　図８(ｂ)は、第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過率特性を例示する。図８(ｂ)において、「ｒ１」は、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯に設定された第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過率特性を示す。「ｏ１」は、透過波長帯が「橙」に応じた波長帯に設定された第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過率特性を示す。「ｇ１」は、透過波長帯が「緑」に応じた波長帯に設定された第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過率特性を示す。「ｂ１」は、透過波長帯が「青」に応じた波長帯に設定された第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過率特性を示す。
　図８(ｂ)に示すように、この例では、第１狭範囲フィルタ領域６２１における光の透過率（透過波長帯に対する透過率）は、いずれの色相においても、レベル１（図８(ｂ)の例では最大透過率の０．３倍程度）に設定されている。これにより、第１狭範囲フィルタ領域６２１により生成される第１狭範囲光領域５２１の輝度のレベルは、いずれの色相においても同一のレベル（レベル１）となる。
　図８(ｃ)は、第２狭範囲フィルタ領域６２２の透過率特性を例示する。図８(ｃ)において、「ｒ２」は、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯に設定された第２狭範囲フィルタ領域６２２の透過率特性を示す。「ｏ２」は、透過波長帯が「橙」に応じた波長帯に設定された第２狭範囲フィルタ領域６２２の透過率特性を示す。「ｇ２」は、透過波長帯が「緑」に応じた波長帯に設定された第２狭範囲フィルタ領域６２２の透過率特性を示す。「ｂ２」は、透過波長帯が「青」に応じた波長帯に設定された第２狭範囲フィルタ領域６２２の透過率特性を示す。
　図８(ｃ)に示すように、この例では、第２狭範囲フィルタ領域６２２における光の透過率（透過波長帯に対する透過率）は、いずれの色相においても、レベル２（図８(ｃ)の例では最大透過率の０．５倍程度）に設定されている。これにより、第２狭範囲フィルタ領域６２２により生成される第２狭範囲光領域５２２の輝度のレベルは、いずれの色相においても同一のレベル（レベル２）となる。
　図８(ｄ)は、第３狭範囲フィルタ領域６２３の透過率特性を例示する。図８(ｄ)において、「ｒ３」は、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯に設定された第３狭範囲フィルタ領域６２３の透過率特性を示す。「ｏ３」は、透過波長帯が「橙」に応じた波長帯に設定された第３狭範囲フィルタ領域６２３の透過率特性を示す。「ｇ３」は、透過波長帯が「緑」に応じた波長帯に設定された第３狭範囲フィルタ領域６２３の透過率特性を示す。「ｂ３」は、透過波長帯が「青」に応じた波長帯に設定された第３狭範囲フィルタ領域６２３の透過率特性を示す。
　図８(ｄ)に示すように、この例では、第３狭範囲フィルタ領域６２３における光の透過率（透過波長帯に対する透過率）は、いずれの色相においても、レベル３（図８(ｄ)の例では最大透過率の０．７倍程度）に設定されている。これにより、第３狭範囲フィルタ領域６２３により生成される第３狭範囲光領域５２３の輝度のレベルは、いずれの色相においても同一のレベル（レベル３）となる。
　図８(ｅ)は、第４狭範囲フィルタ領域６２４の透過率特性を例示する。図８(ｅ)において、「ｒ４」は、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯に設定された第４狭範囲フィルタ領域６２４の透過率特性を示す。「ｏ４」は、透過波長帯が「橙」に応じた波長帯に設定された第４狭範囲フィルタ領域６２４の透過率特性を示す。「ｇ４」は、透過波長帯が「緑」に応じた波長帯に設定された第４狭範囲フィルタ領域６２４の透過率特性を示す。「ｂ４」は、透過波長帯が「青」に応じた波長帯に設定された第４狭範囲フィルタ領域６２４の透過率特性を示す。
　図８(ｅ)に示すように、この例では、第４狭範囲フィルタ領域６２４における光の透過率（透過波長帯に対する透過率）は、いずれの色相においても、レベル４（図８(ｅ)の例では最大透過率と同程度）に設定されている。これにより、第４狭範囲フィルタ領域６２４により生成される第４狭範囲光領域５２４の輝度のレベルは、いずれの色相においても同一のレベル（レベル４）となる。
　　〔輝度調整処理〕
　次に、図９を参照して、投射制御部４０３による輝度調整処理について説明する。例えば、輝度調整処理は、距離測定処理の開始前に行われる。
　　　〈ステップＳ１〉
　投射制御部４０３は、光源３１（具体的には第１～第３光源３１１～３１３の各々）における駆動電流値を初期値に設定する。駆動電流値の初期値は、測定面の反射率が所定値（想定される標準的な反射率）である場合に、光源３１から出射される光の最大輝度が「制御部４０において輝度を規定する階調の範囲（例えば０～２５５）」に適正に収まるように設定される。例えば、光源３１の最大輝度が上記の階調の範囲における最大階調よりもやや小さくなる（例えば最大階調の８０～９０％程度になる）ように、光源３１の駆動電流値の初期値が設定される。
　　　〈ステップＳ２〉
　次に、投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３のうち未処理の光源３１の中から処理対象となる光源３１を選択し、その選択された光源３１を光源駆動部３５に駆動させる。未処理の光源３１は、ステップＳ１またはステップＳ７の後にステップＳ２～Ｓ４の処理が行われていない光源３１のことである。
　具体的には、投射制御部４０３は、処理対象として選択された光源３１を駆動することを指示する指令と、その光源３１に対して設定された駆動電流値とを、光源駆動部３５に送信する。光源駆動部３５は、投射制御部４０３から送信された駆動電流値に基づいて、投射制御部４０３により選択された光源３１を駆動する。これにより、投射制御部４０３により選択された光源３１から測定面（この例では物体ＯＢの表面）に光が投射される。
　　　〈ステップＳ３〉
　次に、投射制御部４０３は、ステップＳ２において選択された光源３１から測定面に光が投射されている状態で、第１撮像部１０に撮像を行わせる。これにより、光源３１から測定面に投射された光を含む第１画像Ｐ１０が得られる。
　　　〈ステップＳ４〉
　次に、投射制御部４０３は、ステップＳ３において得られた第１画像Ｐ１０の中から画素の最大輝度を取得する。この画素の最大輝度は、ステップＳ２において選択された光源３１から測定面に投射された光の最大輝度に対応している。
　　　〈ステップＳ５〉
　次に、投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３のうち未処理の光源３１が残っているか否かを判定する。未処理の光源３１が残っている場合には、ステップＳ２の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ６の処理が行われる。
　　　〈ステップＳ６〉
　次に、投射制御部４０３は、光源３１（具体的には第１～第３光源３１１～３１３の各々）から出射される光の最大輝度が適正であるか否かを判定する。光源３１から出射される光の最大輝度が適正である場合には、輝度調整処理が終了し、そうでない場合には、ステップＳ７の処理が行われる。
　この例では、投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大輝度のバランスが適正であるか否かを判定する。投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大輝度が同一であるとみなされる場合（例えば第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大輝度の差が許容範囲内である場合）に、第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大輝度のバランスが適正であると判定する。
　また、この例では、投射制御部４０３は、光源３１（具体的には第１～第３光源３１１～３１３の各々）から出射される光の最大輝度が飽和しているか否かを判定する。具体的には、投射制御部４０３は、光源３１の最大輝度が「制御部４０において輝度を規定する階調の範囲における最大階調」に到達している場合に、光源３１の最大輝度が飽和していると判定する。
　　　〈ステップＳ７〉
　光源３１（具体的には第１～第３光源３１１～３１３の各々）の最大輝度が適正ではない場合、投射制御部４０３は、光源３１の最大輝度が適正になるように、光源３１の駆動電流値を再設定する。次に、ステップＳ２の処理が行われる。
　例えば、この例では、第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大輝度のバランスが適正ではない場合、投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大輝度のバランスが適正になるように、第１～第３光源３１１～３１３の各々の駆動電流値を再設定する。
　具体的には、投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３の各々の最大輝度の中から最も大きい最大輝度を「基準輝度」として選択する。次に、投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３の中から「最大輝度が基準輝度よりも低い光源３１」を選択し、その選択された光源３１に対して設定された駆動電流値を増加させる。
　また、この例では、光源３１（具体的には第１～第３光源３１１～３１３の各々）から出射される光の最大輝度が飽和している場合、投射制御部４０３は、光源３１から出射される輝度が飽和しないように、光源３１の駆動電流値を再設定する。
　具体的には、投射制御部４０３は、第１～第３光源３１１～３１３のうち最大輝度が飽和している光源３１に対して設定された駆動電流値を減少させる。例えば、投射制御部４０３は、「光源３１から出射される光の輝度と駆動電流値との関係」と「制御部４０において輝度を規定する階調の範囲における最大階調」とから導出される駆動電流値よりも所定階調だけ低くなるように、光源３１に対して設定された駆動電流値を補正する。
　　〔距離測定処理〕
　次に、図１０を参照して、距離測定処理について説明する。距離測定処理は、距離測定方法の一例である。例えば、距離測定装置１が起動すると、制御部４０は、以下の処理を行う。
　　　〈ステップＳ１０〉
　まず、制御部４０（投射制御部４０３）は、第１撮像部１０の第１視野１０ａと第２撮像部２０の第２視野２０ａとが重なる範囲にパターン光５０が投射されるように、投射部３０を制御する。
　　　〈ステップＳ１１〉
　次に、制御部４０は、第１撮像部１０により得られた第１画像Ｐ１０と、第２撮像部２０により得られた第２画像Ｐ２０とを取得する。この例では、制御部４０は、記憶部４１に記憶されている第１画像Ｐ１０および第２画像Ｐ２０の中から処理対象となる第１画像Ｐ１０および第２画像Ｐ２０を選択し、その選択された第１画像Ｐ１０および第２画像Ｐ２０を取得する。
　　　〈ステップＳ１２〉
　次に、制御部４０（第１探索部４１１）は、ステップＳ１１において得られた第１画像Ｐ１０および第２画像Ｐ２０に対して、第１探索処理を行う。これにより、複数の広範囲ブロック組合せ（広範囲基準ブロックＢ１１と広範囲対応ブロックＢ２１との組合せ）が得られる。
　　　〈ステップＳ１３〉
　次に、制御部４０（第２探索部４１２）は、ステップＳ１２において得られた広範囲ブロック組合せ（広範囲基準ブロックＢ１１と広範囲対応ブロックＢ２１との組合せ）に対して、第２探索処理を行う。これにより、複数の狭範囲ブロック組合せ（狭範囲基準ブロックＢ１２と狭範囲対応ブロックＢ２２との組合せ）が得られる。
　　　〈ステップＳ１４〉
　次に、制御部４０（距離導出部４１３）は、ステップＳ１３において得られた狭範囲ブロック組合せ（狭範囲基準ブロックＢ１２と狭範囲対応ブロックＢ２２との組合せ）に基づいて、距離導出処理を行う。これにより、距離情報（第１画像Ｐ１０の中から順に選択された狭範囲基準ブロックＢ１２の各々における距離Ｄ０を示す距離情報）が得られる。
　　　〈ステップＳ１５〉
　次に、制御部４０は、距離測定処理を継続するか否かを判定する。距離測定処理を継続する場合には、ステップＳ１１の処理が行われ、そうでない場合には、距離測定処理が終了する。
　　〔実施形態の効果〕
　以上のように、実施形態の距離測定装置１では、投射部３０は、第１撮像部１０の第１視野１０ａと第２撮像部２０の第２視野２０ａとが重なる範囲にパターン光５０を投射する。パターン光５０は、色相が異なる複数の広範囲光領域５１が所定の色相パターンで分布し、且つ、複数の広範囲光領域５１の各々において、色相が同一であるが輝度が異なる複数の狭範囲光領域５２が所定の輝度パターンで分布するパターン光である。
　換言すると、パターン光５０は、色相が異なる複数の光領域と、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域からなり、複数の広範囲光領域５１が所定のパターンで分布し、且つ、複数の広範囲光領域５１の各々において、複数の狭範囲光領域５２が所定のパターンで分布するパターン光である。複数の広範囲光領域５１は、色相が異なる複数の光領域を含み、所定の色相パターンで分布する。複数の狭範囲光領域５２は、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域を含み、所定の輝度パターンで分布する。
　上記の構成では、特異なパターン光５０を測定面に投射することにより、測定面に特異なパターン（テクスチャ）を形成することができる。これにより、測定面に無地の面（例えば平坦な単色の面）が含まれる場合であっても、ステレオマッチング（対応点探索）を精度良く行うことができる。これにより、測定面までの距離Ｄ０を正確に測定することができる。
　なお、測定面によっては、特定の波長帯において、光の吸収率が高くなったり、光の反射率が低くなったりすることがある。そのため、仮に、パターン光５０が単一の波長帯の光で構成されていたとすると、そのパターン光５０の波長帯が上記の特定の波長帯に含まれる場合、測定面に特異なパターンを形成することが困難となる。
　一方、実施形態の距離測定装置１では、パターン光５０において、色相（波長帯）が異なる複数の広範囲光領域５１が所定の色相パターンで分布している。これにより、仮に、複数の広範囲光領域５１のうち、いずれかの広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯が、上記の特定の波長帯（光の吸収率が高くなったり光の反射率が低くなったりする波長帯）に含まれていたとしても、残りの広範囲光領域５１が測定面（この例では物体ＯＢの表面）に投射されることで、測定面に特異なパターンを形成することができる。
　また、実施形態の距離測定装置１では、投射部３０は、パターン光５０を生成するためのフィルタ３３を有する。フィルタ３３は、複数の広範囲光領域５１にそれぞれ対応して色相パターンと同一のパターンで分布する複数の広範囲フィルタ領域６１を含む。複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、複数の広範囲光領域５１のうちその広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１に含まれる複数の狭範囲光領域５２にそれぞれ対応して輝度パターンと同一のパターンで分布する複数の狭範囲フィルタ領域６２を含む。
　換言すると、フィルタ３３は、色相が異なる複数の光領域を生成するための複数のフィルタ領域と、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域を生成するための複数のフィルタ領域とからなり、複数の広範囲光領域５１にそれぞれ対応して所定のパターン（広範囲光領域５１の所定のパターン）と同一のパターンで分布する複数の広範囲フィルタ領域６１を含む。複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、複数の広範囲光領域５１のうちその広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１に含まれる複数の狭範囲光領域５２にそれぞれ対応して所定のパターン（狭範囲光領域５２の所定のパターン）と同一のパターンで分布する複数の狭範囲フィルタ領域６２を含む。
　上記の構成では、所望のパターンを有するパターン光５０を容易に生成することができる。また、回折光学素子のように製造誤差や組立誤差による回折効率のばらつき（輝度階調のばらつき）が生じないので、所望のパターンを有するパターン光５０を安定的に生成することができる。
　また、実施形態の距離測定装置１では、投射部３０は、光源３１と、光源３１から出射された光をフィルタ３３に導く光学系３２とを有する。このような構成により、パターン光５０を生成するための光をフィルタ３３に容易に照射することができる。
　また、実施形態の距離測定装置１では、複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、光源３１から出射された光のうちその広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を透過させる。複数の狭範囲フィルタ領域６２の各々は、光源３１から出射された光のうちその狭範囲フィルタ領域６２を含む広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を、その狭範囲フィルタ領域６２に対応する狭範囲光領域５２の輝度に応じた透過率で透過させる。
　換言すると、フィルタ３３において、色相が異なる複数の光領域を生成するための複数のフィルタ領域の各々は、光源３１から出射された光のうち色相が異なる複数の光領域に応じた波長帯の光を抽出する。色相が同じで輝度が異なる複数の光領域を生成するための複数のフィルタ領域の各々は、光源３１から出射された光のうち色相が同じで輝度が異なる複数の光領域に応じた波長帯の光を、輝度に応じた量だけ抽出する。
　上記の構成では、複数の広範囲フィルタ領域６１の各々は、その広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を選択的に抽出することができる。複数の狭範囲フィルタ領域６２の各々は、その狭範囲フィルタ領域６２を含む広範囲フィルタ領域６１に対応する広範囲光領域５１の色相に応じた波長帯の光を、その狭範囲フィルタ領域６２に対応する狭範囲光領域５２の輝度に応じた量だけ、選択的に抽出することができる。これにより、パターン光５０を効率的に生成することができる。
　また、実施形態の距離測定装置１では、投射制御部４０３は、光源３１から出射される光の輝度が飽和しないように、光源３１から出射される光の輝度を調整する。このような構成により、光源３１から出射される光の輝度を適切に設定することができる。
　また、実施形態の距離測定装置１では、第１探索部４１１は、第１画像Ｐ１０の中から広範囲基準ブロックＢ１１を順に選択し、その広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１を、第２画像Ｐ２０の中から探索する。第２探索部４１２は、広範囲基準ブロックＢ１１の中から狭範囲基準ブロックＢ１２を順に選択し、その狭範囲基準ブロックＢ１２に対応する狭範囲対応ブロックＢ２２を、その広範囲基準ブロックＢ１１に対応する広範囲対応ブロックＢ２１の中から探索する。距離導出部４１３は、狭範囲基準ブロックＢ１２と狭範囲対応ブロックＢ２２との位置の差に基づいて、狭範囲基準ブロックＢ１２における測定面までの距離Ｄ０を導出する。
　上記の構成では、第１探索部４１１による探索（比較的に粗い探索）により検出された画素ブロックに対して、第２探索部４１２による探索（比較的に細かい探索）を行うことができる。これにより、第２探索部４１２による探索のみを行う場合（具体的には、第１画像Ｐ１０の中から狭範囲基準ブロックＢ１２を順に選択し、その狭範囲基準ブロックＢ１２に対応する狭範囲対応ブロックＢ２２を第２画像Ｐ２０の中から探索する場合）よりも、対応点探索（具体的には狭範囲対応ブロックＢ２２の探索）に要する時間を短縮することができる。これにより、距離測定装置１による距離Ｄ０の測定を高速化することができる。
　また、実施形態の距離測定装置１では、広範囲基準ブロックＢ１１を選択するための画素範囲の移動量である第１基準移動量は、狭範囲基準ブロックＢ１２を選択するための画素範囲の移動量である第２基準移動量よりも多い。このような構成により、広範囲基準ブロックＢ１１の選択に要する時間を短縮することができるので、第１探索処理（第１探索部４１１による探索）を高速化することができる。これにより、距離測定装置１による距離Ｄ０の測定を高速化することができる。
　また、実施形態の距離測定装置１では、広範囲参照ブロックＢＲ１を選択するための画素範囲の移動量である第１参照移動量は、狭範囲参照ブロックＢＲ２を選択するための画素範囲の移動量である第２参照移動量よりも多い。このような構成により、広範囲参照ブロックＢＲ１の選択に要する時間を短縮することができるので、第１探索処理（第１探索部４１１による探索）を高速化することができる。これにより、距離測定装置１による距離Ｄ０の測定を高速化することができる。
　（実施形態の変形例１）
　図１１は、実施形態の変形例１の距離測定装置１の構成を例示する。実施形態の変形例１の距離測定装置１は、投射部３０の構成が実施形態の距離測定装置１と異なる。実施形態の変形例１の距離測定装置１のその他の構成および処理は、実施形態の距離測定装置１の構成および処理と同様である。
　実施形態の変形例１では、投射部３０は、単一の光源３１を有する。例えば、光源３１は、白色レーザダイオードである。光学系３２は、コリメータレンズ３２６を有する。コリメータレンズ３２６は、光源３１から出射された光を平行光に変換する。実施形態の変形例１の投射部３０のその他の構成は、実施形態の投射部３０の構成と同様である。
　　　〈光源の出力特性〉
　図１２(ａ)は、実施形態の変形例１における光源３１の出力（分光出力）を例示する。単一の光源３１から出力される光は、波長の変化に応じて出力が変化する。
　具体的には、光の波長が４３０ｎｍから４７０ｎｍまで増加するに連れて、光の出力が最小レベル（ゼロ）から最大レベルまで次第に増加し、光の波長が４７０ｎｍから５１０ｎｍまで増加するに連れて、光の出力が最大レベルから「最大レベルの０．２倍程度」まで次第に減少していく。そして、光の波長が５１０ｎｍから５８０ｎｍまで増加するに連れて、光の出力が「最大レベルの０．２倍程度」から「最大レベルの０．４倍程度」まで次第に増加し、光の波長が５８０ｎｍから増加するに連れて、光の出力が「最大レベルの０．４倍程度」から最小レベルへ向けて次第に減少していく。
　　　〈狭範囲フィルタ領域の透過率特性〉
　図１２(ｂ)～図１２(ｅ)は、実施形態の変形例１における第１～第４狭範囲フィルタ領域６２１～６２４の透過率特性を例示する。図１２(ｂ)～図１２(ｅ)に示すように、色相毎に比較すると、いずれの色相においても、第１～第４狭範囲フィルタ領域６２１～６２４の透過波長帯に対する透過率のレベルが「レベル１～４」にそれぞれ設定されているとみなすことができる。
　また、図１２(ｂ)に示すように、単一の光源３１の出力特性（単一の光源３１から出射される光の波長の変化に伴う出力の変化）に応じて、第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過波長帯に対する透過率は、色相毎に設定されている。図１２(ｂ)の例では、透過波長帯が「赤」に応じた波長帯に設定された第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過率（透過波長帯に対する透過率）は、透過波長帯が「他の色相」に応じた波長帯に設定された第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過率（透過波長帯に対する透過率）よりも高くなっている。
　このように、単一の光源３１の出力特性に応じて、第１狭範囲フィルタ領域６２１の透過波長帯に対する透過率を色相毎に設定することにより、第１狭範囲フィルタ領域６２１により生成される第１狭範囲光領域５２１の輝度のレベルは、いずれの色相においても同一のレベル（レベル１）にすることができる。なお、第２～第４狭範囲フィルタ領域６２２～６２４についても同様のことがいえる。
　（実施形態の変形例２）
　実施形態の変形例２の距離測定装置１は、パターン光５０およびフィルタ３３の構成が実施形態の距離測定装置１と異なる。実施形態の変形例２の距離測定装置１のその他の構成および処理は、実施形態の距離測定装置１の構成および処理と同様である。
　図１３は、実施形態の変形例２におけるパターン光５０の一部を例示する。実施形態の変形例２におけるパターン光５０において、広範囲光領域５１の形状は、狭範囲基準ブロックＢ１２の形状（矩形）とは異なる形状である。なお、パターン光５０における広範囲光領域５１の配置（分布パターン）は、実施形態のパターン光５０（図６参照）における広範囲光領域５１の配置と同様である。また、複数の広範囲光領域５１の各々に含まれる狭範囲光領域５２の構成（形状）および配置（分布パターン）は、実施形態のパターン光５０（図６参照）における狭範囲光領域５２の構成および配置と同様である。
　図１４は、実施形態の変形例２におけるフィルタ３３の一部を例示する。実施形態の変形例２におけるフィルタ３３において、広範囲フィルタ領域６１の形状は、図１３に示した広範囲光領域５１の形状に対応する形状であり、狭範囲基準ブロックＢ１２の形状（矩形）とは異なる形状である。なお、フィルタ３３における広範囲フィルタ領域６１の配置（分布パターン）は、実施形態のフィルタ（図７参照）における広範囲フィルタ領域６１の配置と同様である。また、複数の広範囲フィルタ領域６１の各々に含まれる狭範囲フィルタ領域６２の構成（形状）および配置（分布パターン）は、実施形態のフィルタ３３（図７参照）における狭範囲フィルタ領域６２の構成および配置と同様である。
　（実施形態の変形例３）
　実施形態の変形例３の距離測定装置１は、制御部４０（第１探索部４１１）による第１探索処理が実施形態の距離測定装置１と異なる。
　実施形態の変形例３では、第１探索部４１１は、広範囲基準ブロックＢ１１に対して削減処理を行う。削減処理は、データ量を削減するための処理である。また、第１探索部４１１は、広範囲参照ブロックＢＲ１に対して削減処理を行う。そして、第１探索部４１１は、削減処理が行われた広範囲基準ブロックＢ１１および広範囲参照ブロックＢＲ１に基づいて、その広範囲基準ブロックＢ１１と広範囲参照ブロックＢＲ１との類似度を導出する。なお、削減処理の例としては、間引き処理、ビニング処理などが挙げられる。
　　〔実施形態の変形例３の効果〕
　以上のように、実施形態の変形例３の距離測定装置１では、第１探索部４１１は、削減処理が行われた広範囲基準ブロックＢ１１および広範囲参照ブロックＢＲ１に基づいて、その広範囲基準ブロックＢ１１と広範囲参照ブロックＢＲ１との類似度を導出する。
　このような構成により、広範囲基準ブロックＢ１１と広範囲参照ブロックＢＲ１との類似度の導出に要する時間を短縮することができるので、第１探索処理（第１探索部４１１による探索）を高速化することができる。これにより、距離測定装置１による距離Ｄ０の測定を高速化することができる。
　（距離測定装置の適用例）
　以上の距離測定装置１は、例えば、工場内において作業動作するロボットアームのエンドエフェクタ（例えば把持部など、図示省略）に設置される。この場合、距離測定装置１の制御部４０は、ロボットアームの作業工程において、通信インターフェース４２を経由して、ロボットコントローラ（図示省略）から距離取得の指示を受信する。この指示に応答して、制御部４０（計測部４０４）は、エンドエフェクタの位置と作業対象の物体ＯＢの表面との距離を計測し、その計測結果（距離情報）を、通信インターフェースを経由して、ロボットコントローラに送信する。ロボットコントローラは、距離測定装置１から受信した距離情報に基づいて、エンドエフェクタの動作をフィードバック制御する。なお、距離測定装置１がエンドエフェクタに設置される場合、距離測定装置１は、小型軽量であることが望ましい。
　（その他の実施形態）
　以上の説明では、広範囲基準ブロックＢ１１が６行６列の行列状に配列された３６個の画素を含む画素ブロックである場合を例に挙げたが、これに限定されない。広範囲基準ブロックＢ１１の形状およびサイズは、その他の形状およびサイズであってもよい。広範囲参照ブロックＢＲ１、狭範囲基準ブロックＢ１２、狭範囲参照ブロックＢＲ２についても同様のことがいえる。
　また、以上の説明では、撮像部の数が２つである場合（第１撮像部１０と第２撮像部２０とを備える場合）を例に挙げたが、これに限定されない。距離測定装置１は、３つ以上の撮像部を備えてもよい。この場合、これらの撮像部は、それぞれの視野が重なるように配置され、これらの視野が重なる範囲にパターン光５０が投射される。
　また、以上の説明では、パターン光５０に含まれる広範囲光領域５１の種類が４種類である場合を例に挙げたが、これに限定されない。広範囲光領域５１の種類は、２種類、３種類、５種類以上であってもよい。フィルタ３３に含まれる広範囲フィルタ領域６１の種類についても同様のことがいえる。
　また、以上の説明では、パターン光５０において複数の広範囲光領域５１の各々に含まれる狭範囲光領域５２の種類が４種類である場合を例に挙げたが、これに限定されない。狭範囲光領域５２の種類は、２種類、３種類、５種類以上であってもよい。フィルタ３３において複数の広範囲フィルタ領域６１の各々に含まれる狭範囲フィルタ領域６２の種類についても同様のことがいえる。
　また、以上の説明では、フィルタ３３が透過型のフィルタである場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、フィルタ３３は、反射型のフィルタであってもよい。
　また、以上の説明において、パターン光５０に含まれる複数の狭範囲光領域５２には、輝度がゼロである狭範囲光領域５２（無光ドット）が含まれてもよい。フィルタ３３に含まれる複数の狭範囲フィルタ領域６２には、光を透過させずに遮断する狭範囲フィルタ領域６２（無光ドットを生成するための狭範囲フィルタ領域６２）が含まれてもよい。
　また、以上の説明では、距離測定装置１がロボットアームのエンドエフェクタに設置される場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、距離測定装置１は、測定面（例えば物体ＯＢの表面）までの距離Ｄ０に基づいて所定の制御を行う他のシステムに適用されてもよい。
　また、距離測定装置１の構成は、以上の説明における構成に限定されない。例えば、第１撮像素子１２および第２撮像素子２２は、複数のフォトセンサが行列状に配置されたフォトセンサアレイであってもよい。
　また、以上の説明において、距離測定装置１の構成要素は、１つの装置として纏めて配置されてもよいし、複数の装置（例えばインターネットなどの通信網を経由して通信する複数の装置など）に分散して配置されてもよい。制御部４０は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、複数のプロセッサにより実現されてもよい。また、制御部４０は、複数の演算処理装置（例えばインターネットなどの通信網を経由して通信する複数の演算処理装置など）により実現されてもよい。
　また、以上の実施形態および変形例を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、ここに開示する技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
　以上説明したように、ここに開示する技術は、距離測定技術として有用である。
１　　　　　距離測定装置
１０　　　　第１撮像部
２０　　　　第２撮像部
３０　　　　投射部
３１　　　　光源
３２　　　　光学系
３３　　　　フィルタ
４０　　　　制御部
４０１　　　第１撮像処理部
４０２　　　第２撮像処理部
４０３　　　投射制御部
４０４　　　計測部
４１１　　　第１探索部
４１２　　　第２探索部
４１３　　　距離導出部
５０　　　　パターン光
５１　　　　広範囲光領域
５２　　　　狭範囲光領域
６１　　　　広範囲フィルタ領域
６２　　　　狭範囲フィルタ領域

Claims (12)

  1. 　それぞれの視野が重なるように並んで配置される第１撮像部および第２撮像部と、
    　前記第１撮像部の視野と前記第２撮像部の視野とが重なる範囲にパターン光を投射する投射部と、
    　前記第１撮像部により得られた第１画像と前記第２撮像部により得られた第２画像との視差に基づいて、前記パターン光が投射された測定面までの距離を計測する計測部とを備え、
    　前記パターン光は、色相が異なる複数の光領域と、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域からなり、複数の広範囲光領域が所定のパターンで分布し、且つ、前記複数の広範囲光領域の各々において、複数の狭範囲光領域が所定のパターンで分布するパターン光である
    距離測定装置。
  2. 　請求項１の距離測定装置において、
    　前記投射部は、前記パターン光を生成するためのフィルタを有し、
    　前記フィルタは、前記色相が異なる複数の光領域を生成するための複数のフィルタ領域と、前記色相が同じで輝度が異なる複数の光領域を生成するための複数のフィルタ領域とからなり、前記複数の広範囲光領域にそれぞれ対応して前記所定のパターンと同一のパターンで分布する複数の広範囲フィルタ領域を含み、
    　前記複数の広範囲フィルタ領域の各々は、前記複数の広範囲光領域のうち該広範囲フィルタ領域に対応する前記広範囲光領域に含まれる前記複数の狭範囲光領域にそれぞれ対応して前記所定のパターンと同一のパターンで分布する複数の狭範囲フィルタ領域を含む
    距離測定装置。
  3. 　請求項２の距離測定装置において、
    　前記投射部は、
    　　光源と、
    　　前記光源から出射された光を前記フィルタに導く光学系とを有する
    距離測定装置。
  4. 　請求項３の距離測定装置において、
    　前記色相が異なる複数の光領域を生成するための前記複数のフィルタ領域の各々は、前記光源から出射された光のうち前記色相が異なる複数の光領域に応じた波長帯の光を抽出し、
    　前記色相が同じで輝度が異なる複数の光領域を生成するための前記複数のフィルタ領域の各々は、前記光源から出射された光のうち前記色相が同じで輝度が異なる複数の光領域に応じた波長帯の光を、輝度に応じた量だけ抽出する
    距離測定装置。
  5. 　請求項４の距離測定装置において、
    　前記光源から出射される光の輝度が飽和しないように、前記光源から出射される光の輝度を調整する投射制御部を備える
    距離測定装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１つの距離測定装置において、
    　前記複数の広範囲光領域は、前記色相が異なる複数の光領域を含み、所定の色相パターンで分布し、
    　前記複数の狭範囲光領域は、前記色相が同じで輝度が異なる複数の光領域を含み、所定の輝度パターンで分布する
    距離測定装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１つの距離測定装置において、
    　前記計測部は、
    　　前記第１画像の中から広範囲基準ブロックを順に選択し、該広範囲基準ブロックに対応する広範囲対応ブロックを、前記第２画像の中から探索する第１探索部と、
    　　前記広範囲基準ブロックの中から狭範囲基準ブロックを順に選択し、該狭範囲基準ブロックに対応する狭範囲対応ブロックを、該広範囲基準ブロックに対応する前記広範囲対応ブロックの中から探索する第２探索部と、
    　　前記狭範囲基準ブロックと前記狭範囲対応ブロックとの位置の差に基づいて、前記狭範囲基準ブロックにおける前記測定面までの距離を導出する距離導出部とを有する
    距離測定装置。
  8. 　請求項７の距離測定装置において、
    　前記第１探索部は、前記広範囲基準ブロックを選択するための画素範囲を前記第１画像において第１基準移動量ずつ移動させることで、前記第１画像の中から前記広範囲基準ブロックを順に選択し、
    　前記第２探索部は、前記狭範囲基準ブロックを選択するための画素範囲を前記広範囲基準ブロックにおいて第２基準移動量ずつ移動させることで、前記広範囲基準ブロックの中から前記狭範囲基準ブロックを順に選択し、
    　前記第１基準移動量は、前記第２基準移動量よりも多い
    距離測定装置。
  9. 　請求項７の距離測定装置において、
    　前記第１探索部は、前記広範囲対応ブロックの候補となる広範囲参照ブロックを選択するための画素範囲を前記第２画像において第１参照移動量ずつ移動させることで、前記第２画像の中から前記広範囲参照ブロックを順に選択し、
    　前記第２探索部は、前記狭範囲対応ブロックの候補となる狭範囲参照ブロックを選択するための画素範囲を前記広範囲対応ブロックにおいて第２参照移動量ずつ移動させることで、前記広範囲対応ブロックの中から前記狭範囲参照ブロックを順に選択し、
    　前記第１参照移動量は、前記第２参照移動量よりも多い
    距離測定装置。
  10. 　請求項７の距離測定装置において、
    　前記第１探索部は、
    　　前記第２画像の中から前記広範囲基準ブロックに対応する前記広範囲対応ブロックの候補となる広範囲参照ブロックを順に選択し、前記第２画像の中から順に選択された広範囲参照ブロックのうち前記広範囲基準ブロックとの類似度が最大となる広範囲参照ブロックを前記広範囲対応ブロックに決定し、
    　　前記広範囲基準ブロックおよび前記広範囲参照ブロックに対して、データ量を削減するための削減処理を行い、前記削減処理が行われた該広範囲基準ブロックおよび該広範囲参照ブロックに基づいて、該広範囲基準ブロックと該広範囲参照ブロックとの類似度を導出する
    距離測定装置。
  11. 　それぞれの視野が重なるように並んで配置される第１撮像部および第２撮像部と、前記第１撮像部の視野と前記第２撮像部の視野とが重なる範囲にパターン光を投射する投射部とを用いて行われる距離測定方法であって、
    　前記投射部から前記パターン光を投射する投射ステップと、
    　前記第１撮像部により得られた第１画像と前記第２撮像部により得られた第２画像とを取得する取得ステップと、
    　前記第１画像と前記第２画像との視差に基づいて、前記パターン光が投射された測定面までの距離を計測する計測ステップとを備え、
    　前記パターン光は、色相が異なる複数の光領域と、色相が同じで輝度が異なる複数の光領域からなり、複数の広範囲光領域が所定のパターンで分布し、且つ、前記複数の広範囲光領域の各々において、複数の狭範囲光領域が所定のパターンで分布するパターン光である
    距離測定方法。
  12. 　請求項１１の距離測定方法をコンピュータに実行させる距離測定プログラム。
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