[发明专利]距离测量装置以及距离图像合成方法

说明书

提供与表面反射率无关而在距离图像的大致整体能够得到良好的距离精度的距离测量装置。距离测量装置具备：发光部(10)，从光源向被摄体照射光；受光部(20)，发光部(10)照射的光在被摄体反射而产生的反射光由配置为二维状的像素组接受；合成部(112)，对从像素组的不同曝光期间曝光的像素中读出的多个像素信号进行合成，从而生成合成信号；以及距离运算部(114)，根据照射与受光的时间差以及合成信号，计算到被摄体为止的距离值，合成部(112)在第一曝光期间曝光的像素信号比规定的饱和电平大时，通过第一合成处理生成合成信号，在第一曝光期间曝光的像素信号比饱和电平小时，通过第二合成处理生成合成信号。

技术领域

本公开涉及距离图像合成方法，尤其涉及由光源和固体摄像元件利用光的延迟来测量距离的距离测量装置中的距离图像合成方法。

背景技术

近几年，生成具有被摄体的测距信息的图像(以下称为距离图像)的装置以及方法由于设备的小型化以及面向普通消费者的商品的出现，不仅限于以往所利用的游戏以及娱乐领域中的利用，向医疗以及广告等多领域的用途、技术展开也被引人注目。

用于生成距离图像的被摄体的测距方法存在多种方法，即，根据利用多个照相机拍摄的图像的视差生成距离图像的方法、以及将已知的随机点图案照射到被摄体并根据点图案的失真生成距离图像的方法等，作为这些方法的一个例子，可以举出TOF(Time OfFlight)方式，即，根据向被摄体照射红外光以及激光，达到被摄体来反射后进行受光为止的测量时间，计算(测距)到被摄体为止的距离。

若被摄体的测距精度高，则控制的自由度增加是明确的。对于TOF方式，利用在被摄体反射的光由固体摄像元件曝光而得到的信号量，因此，按照从固体摄像元件到被摄体为止的距离、以及被摄体的表面反射率，适当地执行受光的反射光的曝光调整，从而能够期待因受光信号的饱和以及信噪比的恶化防止而引起的测距精度的提高以及高精度的距离图像的生成。

然而，接受的反射光的强度因到被摄体为止的距离以及其表面反射率等而发生的变动大，因此，无论怎样设定曝光，也并不一定能够良好地维持距离图像整体的测距精度。

例如，若执行反射光的曝光调整来增加曝光量，则来自位于近距离的物体以及表面反射率高的物体的反射光变强，从而容易饱和。相反，若减少曝光量，则来自位于远距离的物体以及表面反射率低的物体的反射光变弱，从而信噪比恶化。总之，导致距离精度的恶化。

并且，光与从光源的距离的平方成反比例地衰减，因此，在室外，例如测量车辆前方的距离那样的情况下，对象物是道路、步行者、前车以及对向车等，因此，这些距离从数米到无穷远为止发生变化。因此，可以认为近距离的对象物和远距离的对象物的最佳的曝光设定分别不同。

在专利文献1中，获得曝光不同的多张距离图像，根据这些多个图像按每个像素计算距离信息的加权平均值，生成测距精度高的合成距离图像。

在专利文献2中，在固体摄像元件中，针对偶数像素行和奇数像素行，分别个别地设定信号电荷的积蓄时间，从而取出不同灵敏度的信号，这些灵敏度不同的信号由后级的信号处理系统合成。具体而言，例如，针对偶数行的各个像素，将积蓄时间设定为长来获得高灵敏度的像素信号，针对奇数行的各个像素，将积蓄时间设定为短来获得低灵敏度的像素信号。对于合成处理，针对偶数行的像素信号(高灵敏度的像素信号)没有饱和的像素选择并利用高灵敏度的像素信号，针对饱和的像素选择附近的奇数行的像素信号(低灵敏度的像素信号)是一般的合成处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－225807号公报

专利文献2：日本特开2006－253876号公报

发明内容