距离图像获取装置以及距离图像获取方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种距离图像获取装置以及距离图像获取方法，根据本发明专利技术，能够提高距离的测定精度且省略无用的拍摄和运算。本发明专利技术的一种方式中，距离图像获取装置(10)具备距离图像传感器(14)、驱动模式设定部(20A)、距离图像生成部(20B)、脉冲光发光部(22)以及曝光控制部(24)，曝光控制部(24)根据由驱动模式设定部(20A)设定的驱动模式，控制从脉冲光发光部(22)发射的脉冲光的发光和不发光，并且控制距离图像传感器(14)中的曝光，距离图像生成部(20B)将从距离图像传感器(14)获取的传感器输出根据由驱动模式设定部(20A)设定的驱动模式而进行运算处理，从而生成与被摄体的距离对应的距离图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】距离图像获取装置以及距离图像获取方法
本专利技术涉及一种距离图像获取装置以及距离图像获取方法，尤其涉及通过TOF(飞行时间(TimeOfFlight))方式来获取距离图像的技术。
技术介绍
TOF方式为向被摄体照射光，并通过测定直至利用传感器接受其反射光为止的时间从而求出到被摄体为止的距离的方式，已知有如下方式：向被摄体照射脉冲光，利用具有多个像素的距离图像传感器接受其反射光，从而根据距离图像传感器的每个像素的受光量(受光强度)而获取被摄体的距离图像(以下，称为“脉冲光检测方式”)；以及向被摄体照射以高频调制后的光，并通过检测从照射时点到接受反射光为止的相位偏离(反射光的到达时间)从而获取距离图像。由于脉冲光检测方式是利用到被摄体为止的距离和利用距离图像传感器的各像素接受的脉冲光的受光量之间具有的相关关系，从而根据每个像素的受光量来测定被摄体的距离的方式，因此存在如下问题：若接受除脉冲光以外的外部光(环境光)，则无法准确地测定被摄体的距离，并且，由于受光量也会根据被摄体的反射率而发生变化，因此无法准确地测定被摄体的距离。为了解决上述问题，专利文献1所述的距离图像获取装置具备：距离图像传感器，第1像素组和第2像素组以规定的配置排列，所述第1像素组具有以波长λ1的红外光为中心的第1带通滤波器，所述第2像素组具有以波长λ2的红外光为中心且光透射频带不与第1带通滤波器重复的第2带通滤波器；以及发光部，发射波长λ2的红外光的脉冲光，从发光部发射波长λ2的红外光的脉冲光，从距离图像传感器的第1像素组以及第2像素组分别获取输出数据，并通过从第2像素组的输出数据减去第1像素组的输出数据，从而获取去除了环境光的影响的输出数据。并且，专利文献1中记载有如下技术：以接受来自测距范围内的最远的被摄体的全部反射光的方式设定曝光时间，获取在该曝光时间拍摄的距离图像传感器的输出数据(表示被摄体的反射率的信息的数据)，并通过用该输出数据除另外拍摄的距离图像传感器的输出数据(包含被摄体的距离和反射率的信息的数据)，从而获取去除了被摄体的反射率的影响的输出数据。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-145386号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题专利文献1所述的距离图像获取装置设为，在通过脉冲光检测方式获取距离图像时去除测距用脉冲光以外的外部光(环境光)的影响，因此能够高精度地进行测距，但为了去除环境光的影响，需要使用如下距离图像传感器，且需要从第2像素组的输出数据减去第1像素组的输出数据，所述距离图像传感中，具有以波长λ1的红外光为中心的第1带通滤波器的第1像素组和具有以波长λ2的红外光为中心的第2带通滤波器的第2像素组以规定的配置排列。即，专利文献1所述的距离图像获取装置中，由于从距离图像传感器的第2像素组的输出数据减去第1像素组的输出数据，因此进行了减法运算的数据中重叠有伴随相减处理的散粒噪声，例如存在如下问题：在环境光未被进行曝光的摄像环境的情况下，由于去除环境光的影响的处理，反而导致距离的测定精度变差。并且，由于需要使用特殊的距离图像传感器，并且距离图像传感器的第1像素组和第2像素组各自具有灵敏度的频带不同，因此，由第1像素组检测出的环境光的受光量和由第2像素组检测出的环境光的受光量并不一定一致，该情况下，无法完全去除环境光的影响。此外还有如下方法：使用对红外光具有灵敏度的通常的距离图像传感器来代替使用专利文献1中记载的特殊的距离图像传感器，进行发射红外光的脉冲光的拍摄和不发射脉冲光的拍摄，并根据通过这两次拍摄而获取的图像之间的差分图像，获取去除了环境光的影响的距离图像，但该情况下，存在两次拍摄各自的噪声重叠于差分图像中，从而距离的测定精度变差的问题。此外，专利文献1中记载有通过脉冲光检测方式获取距离图像时去除被摄体的反射率的影响的技术，但该情况下为了去除被摄体的反射率的影响而需要另外进行拍摄，并且还需要进行用于去除被摄体的反射率的影响的除法运算，在拍摄反射率恒定的被摄体的摄像环境的情况下，存在由于去除反射率的影响的处理反而导致距离的测定精度变差的问题。本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种距离的测定精度高且能够省略无用的拍摄和运算的距离图像获取装置以及距离图像获取方法。用于解决技术课题的手段为了实现上述目的，本专利技术的一种方式所涉及的距离图像获取装置具备：距离图像传感器，二维状地排列有多个受光元件；脉冲光发光部，向测距区域内的被摄体照射脉冲光；成像透镜，至少将从脉冲光发光部进行照射并且在被摄体上反射的脉冲光的反射光成像于距离图像传感器；驱动模式设定部，具有进行第1曝光控制、第2曝光控制和第3曝光控制的第1驱动模式、进行第1曝光控制和第2曝光控制的第2驱动模式、进行第1曝光控制和第3曝光控制的第3驱动模式以及进行第1曝光控制的第4驱动模式中的两个以上的驱动模式，并且设定两个以上的驱动模式中的任一驱动模式，所述第1曝光控制使脉冲光发光部发射脉冲光，并且至少根据被摄体的距离，在距离图像传感器的所对应的受光元件中的曝光量上产生差异，所述第2曝光控制使脉冲光发光部发射脉冲光，并且相对于脉冲光的曝光开始相位与相对于第1曝光控制的脉冲光的曝光开始相位不同，所述第3曝光控制不使脉冲光发光部发射脉冲光，并且将来自被摄体的反射光进行曝光；曝光控制部，根据由驱动模式设定部设定的驱动模式，控制距离图像传感器中的曝光；距离图像生成部，根据由曝光控制部控制了曝光的距离图像传感器的输出，生成与测距区域内的被摄体的距离对应的距离图像。本专利技术人发现，如果在不存在环境光影响的摄像环境和拍摄不存在反射率影响的被摄体的摄像环境中，为了去除环境光和反射率的影响而进行多次拍摄，并根据通过多次拍摄而分别获取的数据来进行用于去除环境光和反射率的影响的运算处理，反而会导致距离的测定精度变差。因此，根据本专利技术的一种方式设为，具有曝光次数和曝光内容不同的多个驱动模式，根据摄像环境而设定最佳的驱动模式，根据所设定的驱动模式来进行曝光控制，并根据通过曝光控制而获取的数据来生成距离图像，从而能够获取测定精度高的距离图像。在本专利技术的另一种方式所涉及的距离图像获取装置中，第2曝光控制为如下曝光控制：使脉冲光发光部发射脉冲光，与脉冲光的发光同时开始进行曝光，且距离图像传感器的所有受光元件将在被摄体上反射的脉冲光全部进行曝光，若由驱动模式设定部设定第1驱动模式，则距离图像生成部中，使用通过第1曝光控制、第2曝光控制以及第3曝光控制而分别从距离图像传感器获取的第1数据、第2数据以及第3数据，计算出从第1数据减去第3数据而得的第1相减数据，所述第3数据对应于与基于第1曝光控制的曝光时间相同的曝光时间，计算出从第2数据减去第3数据而得的第2相减数据，所述第3数据对应于与基于第1曝光控制的曝光时间相同的曝光时间，并根据将第1相减数据除以第2相减数据而得的相除数据来生成距离图像。第1驱动模式为在存在环境光和被摄体的反射率的影响的摄像环境的情况下设定的模式，第1驱动模式中，为了去除环境光和反射率的影响而进行第1曝光控制、第2曝光控制以及第3曝光控制，从而分别获取第1数据、第2数据以及第3数据。从第1数据减去对应于与基于第1曝光控制的曝光时间相同的曝光时间的第3数据而得的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种距离图像获取装置，其具备：距离图像传感器，二维状地排列有多个受光元件；脉冲光发光部，向测距区域内的被摄体照射脉冲光；成像透镜，至少将从所述脉冲光发光部进行照射并且在所述被摄体上反射的所述脉冲光的反射光成像于所述距离图像传感器；驱动模式设定部，具有进行第1曝光控制、第2曝光控制和第3曝光控制的第1驱动模式、进行所述第1曝光控制和所述第2曝光控制的第2驱动模式、进行所述第1曝光控制和所述第3曝光控制的第3驱动模式以及进行所述第1曝光控制的第4驱动模式中的两个以上的驱动模式，并且设定所述两个以上的驱动模式中的任一驱动模式，所述第1曝光控制使所述脉冲光发光部发射脉冲光，并且至少根据被摄体的距离，在所述距离图像传感器的所对应的受光元件中的曝光量上产生差异，所述第2曝光控制使所述脉冲光发光部发射脉冲光，并且相对于所述脉冲光的曝光开始相位与相对于所述第1曝光控制的所述脉冲光的曝光开始相位不同，所述第3曝光控制不使所述脉冲光发光部发射脉冲光，并且将来自所述被摄体的反射光进行曝光；曝光控制部，根据由所述驱动模式设定部设定的驱动模式，控制所述距离图像传感器中的曝光；以及距离图像生成部，根据由所述曝光控制部控制了曝光的所述距离图像传感器的输出，生成与所述测距区域内的被摄体的距离对应的距离图像。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.26 JP 2015-0647731.一种距离图像获取装置，其具备：距离图像传感器，二维状地排列有多个受光元件；脉冲光发光部，向测距区域内的被摄体照射脉冲光；成像透镜，至少将从所述脉冲光发光部进行照射并且在所述被摄体上反射的所述脉冲光的反射光成像于所述距离图像传感器；驱动模式设定部，具有进行第1曝光控制、第2曝光控制和第3曝光控制的第1驱动模式、进行所述第1曝光控制和所述第2曝光控制的第2驱动模式、进行所述第1曝光控制和所述第3曝光控制的第3驱动模式以及进行所述第1曝光控制的第4驱动模式中的两个以上的驱动模式，并且设定所述两个以上的驱动模式中的任一驱动模式，所述第1曝光控制使所述脉冲光发光部发射脉冲光，并且至少根据被摄体的距离，在所述距离图像传感器的所对应的受光元件中的曝光量上产生差异，所述第2曝光控制使所述脉冲光发光部发射脉冲光，并且相对于所述脉冲光的曝光开始相位与相对于所述第1曝光控制的所述脉冲光的曝光开始相位不同，所述第3曝光控制不使所述脉冲光发光部发射脉冲光，并且将来自所述被摄体的反射光进行曝光；曝光控制部，根据由所述驱动模式设定部设定的驱动模式，控制所述距离图像传感器中的曝光；以及距离图像生成部，根据由所述曝光控制部控制了曝光的所述距离图像传感器的输出，生成与所述测距区域内的被摄体的距离对应的距离图像。2.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，所述第2曝光控制为如下曝光控制：使所述脉冲光发光部发射脉冲光，与所述脉冲光的发光同时开始进行曝光，且所述距离图像传感器的所有受光元件将在被摄体上反射的所述脉冲光全部进行曝光，若由所述驱动模式设定部设定所述第1驱动模式，则所述距离图像生成部中，使用通过所述第1曝光控制、所述第2曝光控制以及所述第3曝光控制而分别从所述距离图像传感器获取的第1数据、第2数据以及第3数据来计算：从所述第1数据减去对应于与基于所述第1曝光控制的曝光时间相同的曝光时间的所述第3数据而得的第1相减数据；以及从所述第2数据减去对应于与基于所述第1曝光控制的曝光时间相同的曝光时间的所述第3数据而得的第2相减数据；并根据将所述第1相减数据除以所述第2相减数据而得的相除数据来生成所述距离图像。3.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，所述第2曝光控制为如下曝光控制：使所述脉冲光发光部发射脉冲光，曝光期间不与所述第1曝光控制重复，且曝光时间与基于所述第1曝光控制的曝光时间连续，若将通过所述第1曝光控制而从所述距离图像传感器获得的输出和通过所述第2曝光控制而从所述距离图像传感器获得的输出进行总计，则得到将在被摄体上反射的所述脉冲光全部进行了曝光的输出，若由所述驱动模式设定部设定所述第1驱动模式，则所述距离图像生成部中，使用通过所述第1曝光控制、所述第2曝光控制以及所述第3曝光控制而分别从所述距离图像传感器获取的第1数据、第2数据以及第3数据来计算：从所述第1数据减去对应于与所述第1曝光控制的曝光时间相同的曝光时间的所述第3数据而得的第1相减数据；以及从将所述第1数据和所述第2数据相加而得的相加数据减去所述第3数据而得的第2相减数据，其中该第3数据对应于将基于所述第1曝光控制的曝光时间和基于所述第2曝光控制的曝光时间进行了总计的曝光时间；并根据将所述第1相减数据除以所述第2相减数据而得的相除数据来生成所述距离图像。4.根据权利要求1或2所述的距离图像获取装置，其中，所述第2曝光控制为如下曝光控制：使所述脉冲光发光部发射脉冲光，与所述脉冲光的发光同时开始进行曝光，且所述距离图像传感器的所有受光元件将在被摄体上反射的所述脉冲光全部进行曝光，若由所述驱动模式设定部设定所述第2驱动模式，则所述距离图像生成部中，使用通过所述第1曝光控制以及所述第2曝光控制而分别从所述距离图像传感器获取的第1数据以及第2数据，并根据将所述第1数据除以所述第2数据而得的相除数据来生成所述距离图像。5.根据权利要求1或3所述的距离图像获取装置，其中，所述第2曝光控制为如下曝光控制：使所述脉冲光发光部发射脉冲光，曝光期间不与所述第1曝光控制重复，且曝光时间与基于所述第1曝光控制的曝光时间连续，若将通过所述第1曝光控制而从所述距离图像传感器获得的输出和通过所述第2曝光控制而从所述距离图像传感器获得的输出进行总计，则得到将在被摄体上反射的所述脉冲光全部进行了曝光的输出，若由所述驱动模式设定部设定所述第2驱动模式，则所述距离图像生成部中，使用通过所述第1曝光控制以及所述第2曝光控制而分别从所述距离图像传感器获取的第1数据以及第2数据，并根据将所述第1数据除以相加数据而得的相除数据来生成所述距离图像，所述相加数据将所述第1数据和所述第2数据相加而得。6.根据权利要求1至5中任一项所述的距离图像获取装置，其中，若由所述驱动模式设定部设定所述第3驱动模式，则所述距离图像生成部中，使用通过所述第1曝光控制以及所述第3曝光控制而分别从所述距离图像传感器获取的第1数据以及第3数据，并根据从所述第1数据减去对应于与基于所述第1曝光控制的曝光时间相同的曝光时间的所述第3数据而得的相减数据来生成所述距离图像。7.根据权利要求1至6中任一项所述的距离图像获取装置，其中，所述距离图像生成部中，若由所述驱动模式设定部设定所述第4驱动模式，则根据通过所述第1曝光控制而从所述距离图像传感器获取的第1数据来生成所述距离图像。8.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其具备亮度检测部，所述亮度检测部检测所述被摄体的环境光的亮度，当由所述亮度检测部检测出的环境光的亮度在对应于测定精度而设定的阈值以下时，所述驱动模式设定部设定所述第2驱动模式和所述第4驱动模式中的一个驱动模式。9.根据权利要求1或8所述的距离图像获取装置，其具备判别部，所述判别部判别进行测距的被摄体的反射率是否恒定，若由所述判别部判别为所述进行测距的被摄体的反射率恒定，则所述驱动模式设定部设定所述第3驱动模式和所述第4驱动模式中的一个驱动模式。10.根据权利要求9所述的距离图像获取装置，其中，当追踪所述进行测距的被摄体时，所述判别部判别为所述进行测距的被摄体的反射率恒定。11.根据权利要求1、8至10中任一项所述的距离图像获取装置，其具备：亮度检测部，检测所述被摄体的环境光的亮度，以及判别部，判别进行测距的被摄体的反射率是否恒定...

【专利技术属性】
技术研发人员：增田智纪，河合智行，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP