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公開番号2025100114
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023217235
出願日2023-12-22
発明の名称測距システム、測距方法およびプログラム
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G01S 17/894 20200101AFI20250626BHJP(測定;試験)
要約【課題】より精度の高い距離画像を生成可能とする。
【解決手段】二次元配列した複数の画素からの受光データが入力される入力部と、入力された前記受光データに基づき距離情報を取得する距離情報取得部と、を備え、前記複数の画素は、投光されるスポット光の直接反射光が入射する複数の直接画素と、投光されるスポット光の直接反射光の強度が前記直接画素における直接反射光の強度より小さい複数の間接画素と、を含み、前記複数の直接画素は、第1の直接画素と第2の直接画素と、を含む直接画素セットを含み、前記距離情報取得部は、前記直接画素の受光データと、前記直接画素セットに含まれる各々の直接画素で囲まれる位置にある複数の間接画素の中から選択された選択間接画素の受光データと、に基づき、距離情報を取得する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
対象物までの距離を示す距離情報を取得する測距システムであって、
二次元配列した複数の画素からの受光データが入力される入力部と、
入力された前記受光データに基づき距離情報を取得する距離情報取得部と、を備え、
前記複数の画素は、投光されるスポット光の直接反射光が入射する複数の直接画素と、投光されるスポット光の直接反射光の強度が前記直接画素における直接反射光の強度より小さい複数の間接画素と、を含み、
前記複数の直接画素は、第１の直接画素と第２の直接画素と、を含む直接画素セットを含み、
前記距離情報取得部は、前記直接画素の受光データと、前記直接画素セットに含まれる各々の直接画素で囲まれる位置にある複数の間接画素の中から選択された選択間接画素の受光データと、に基づき、前記直接画素の距離情報を取得する、測距システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記選択間接画素の位置は、前記直接画素セットに含まれる各々の直接画素から所定の画素数以上離れた位置である、請求項１に記載の測距システム。
【請求項３】
前記選択間接画素の位置は、第１の直接画素と第２の直接画素からなる線分の中点に隣接する位置である、請求項１に記載の測距システム。
【請求項４】
前記直接画素セットは第３の直接画素を含み、
前記選択間接画素の位置は、第１の直接画素、第２の直接画素及び第３の直接画素からなる三角形の中央に隣接する位置である、請求項１に記載の測距システム。
【請求項５】
前記距離情報取得部は、前記直接画素セットに含まれる各々の直接画素の受光データに基づき、前記選択間接画素を選択する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の測距システム。
【請求項６】
前記第２の直接画素は、
前記第１の直接画素における距離と、前記第２の直接画素における距離の差が、
前記第１の直接画素における距離と、前記第１の直接画素および前記第２の直接画素と異なる直接画素における距離の差以下である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の測距システム。
【請求項７】
前記直接画素セットは第３の直接画素を含み、
前記第３の直接画素は、
前記第２の直接画素における距離と、前記第３の直接画素における距離の差が、
前記第２の直接画素における距離と、前記第２の直接画素および前記第３の直接画素と異なる直接画素における距離の差以下である、請求項６に記載の測距システム。
【請求項８】
前記第１の直接画素に対応する第１の選択間接画素と、前記第２の直接画素に対応する第２の選択間接画素と、が異なる画素である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の測距システム。
【請求項９】
前記第１の直接画素に対応する第１の選択間接画素と、前記第２の直接画素に対応する第２の選択間接画素と、が同じ画素である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の測距システム。
【請求項１０】
前記スポット光を投光する投光部と、
前記スポット光の反射光を受光する受光部と、
をさらに備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の測距システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距システム、測距方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、対象物までの測距の手法の一つに、ＴｏＦ（Time of Flight）方式と呼ばれる測距方法が知られている。ＴｏＦ方式を用いた測距装置であるＴｏＦカメラは、赤外光等の測距光を対象物に向けて照射した後、対象物によって反射された測距光をＴｏＦセンサで受光する。そして、ＴｏＦセンサで取得された情報に基づき、測距光の照射から受光までの遅延時間を画素ごとに取得し、距離を算出する。算出された距離値を画素ごとにビットマップ状に集めることで、“距離画像”が取得される。
【０００３】
特許文献１には、シーンに光パターンを投影するＴｏＦカメラシステムが開示されている。間接成分が優位を占める光の飛行時間測定によって得られた複素データを、直接成分および間接成分の両方によって得られた複素データから減算して、新しい複素データを形成することによって、前記物体の奥行マップにおける前記間接成分の影響を除去することが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＴｏＦ方式を用いた測距装置によれば、間接成分を取得する画素の検討は行われておらず、マルチパス補正による測距精度の向上には改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より精度の高い距離画像を生成可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、二次元配列した複数の画素からの受光データが入力される入力部と、入力された前記受光データに基づき距離情報を取得する距離情報取得部と、を備え、前記複数の画素は、投光されるスポット光の直接反射光が入射する複数の直接画素と、投光されるスポット光の直接反射光の強度が前記直接画素における直接反射光の強度より小さい複数の間接画素と、を含み、前記複数の直接画素は、第１の直接画素と第２の直接画素と、を含む直接画素セットを含み、前記距離情報取得部は、前記直接画素の受光データと、前記直接画素セットに含まれる各々の直接画素で囲まれる位置にある複数の間接画素の中から選択された選択間接画素の受光データと、に基づき、距離情報を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、対象物までの距離を示す距離情報を、より高精度に取得可能とすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１の実施の形態にかかる測距装置の全体構成を示すブロック図である。
図２は、第１の実施の形態にかかる測距装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図３は、スポット光を例示的に示す図である。
図４は、測距原理を説明するためのタイミングチャートである。
図５は、ＴｏＦカメラでマルチパス干渉によるノイズが発生する原理を示す図である。
図６は、情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
図７は、測距装置の制御部及び情報処理装置の処理部が有する機能の一例を示す図である。
図８は、測距装置の投光系および受光系を示す図である。
図９は、測距処理および距離情報算出処理の流れを示すフローチャートである。
図１０は、位相信号の強度の例を示す図である。
図１１は、スポット光の強度分布の例を示す図である。
図１２は、スポット光の位置と、マルチパス光を測定する近傍点の例を示す図である。
図１３は、測距装置から対象物までの距離が、場所によって大きく異なる例を示す図である。
図１４は、処理部においてマルチパス測定位置を決定する手順の一例を示すフローチャートである。
図１５は、スポット光の配置が四角形である例を示す図である。
図１６は、隣り合うスポット光の強度分布の例を示す図である。
図１７は、距離画像の例を示す図である。
図１８は、第２の実施の形態にかかる測距装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図１９は、測距装置の投光系および受光系を示す図である。
図２０は、スポット光の位置と、マルチパス光を測定する近傍点の例を示す図である。
図２１は、第２の実施の形態の変形例にかかる測距装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図２２は、測距装置の投光系および受光系を示す図である。
図２３は、第２の実施の形態の他の変形例にかかる測距装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図２４は、測距装置の投光系および受光系を示す図である。
図２５は、測距装置の各光学要素の他の配置例を示す図である。
図２６は、第３の実施の形態にかかる測距装置の構成を示す外観斜視図である。
図２７は、測距装置の概略構成の一例を示す図である。
図２８は、光学系の配置の一例を示す図である。
図２９は、全天球撮像装置を適用した場合に特有のマルチパス干渉を例示的に示す図である。
図３０は、全天球撮像装置を適用した場合にマルチパス干渉を低減する撮影シーケンスを示す図である。
図３１は、第４の実施の形態に係る三次元形状生成システム６の構成を示すブロック図である。
図３２は、測距システムを、使用者の認証を行う電子情報端末に適用した例を示す図である。
図３３は、測距システムを、自立走行システムに適用した例を示す図である。
図３４は、測距システムを、物品検査システムに適用した例を示す図である。
図３５は、測距システムを、稼働機器に適用した例を示す図である。
図３６は、測距システムを、運転支援システムに適用した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、測距システム、測距方法およびプログラムの実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る測距システムの全体構成図である。本実施形態の測距システム１は、投受光装置１００及び情報処理装置２００によって構築されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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