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WO2022162922A1 - 距離測定装置及び距離測定方法 - Google Patents

距離測定装置及び距離測定方法 Download PDF

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Publication number
WO2022162922A1
WO2022162922A1 PCT/JP2021/003432 JP2021003432W WO2022162922A1 WO 2022162922 A1 WO2022162922 A1 WO 2022162922A1 JP 2021003432 W JP2021003432 W JP 2021003432W WO 2022162922 A1 WO2022162922 A1 WO 2022162922A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
unit
measuring device
distance measuring
image
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/003432
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一輝 千田
Original Assignee
株式会社ニコンビジョン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ニコンビジョン filed Critical 株式会社ニコンビジョン
Priority to PCT/JP2021/003432 priority Critical patent/WO2022162922A1/ja
Priority to JP2022577994A priority patent/JPWO2022162922A1/ja
Priority to US18/274,797 priority patent/US20240118418A1/en
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Definitions

  • the present invention relates to a distance measuring device and a distance measuring method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-304855
  • the distance measuring device may be a distance measuring device that measures the distance to an object by projecting light.
  • the distance measuring device may include a control section that controls the light projection state based on the detection result of the target.
  • the distance measuring device may include a light projecting section that projects light controlled by the control section onto the object.
  • the distance measuring device may include a processing unit that determines the distance to the object based on the reflected light detection result.
  • the distance measuring device may include an imaging section that captures an image of the object.
  • the control unit may detect the object based on the imaging result obtained by the imaging unit.
  • the light projecting section may project light onto the object via the optical system.
  • the imaging unit may capture an image of the object via an optical system or an imaging optical system different from the optical system.
  • the light projecting section may include a light source section that emits light.
  • the control unit may control the light projection state by controlling either one of the light source unit and the optical system.
  • the light projection state may include any one of the light irradiation direction and the light intensity.
  • the imaging unit may further detect reflected light from the object.
  • the distance measuring device may include a detector that detects reflected light from the object.
  • the distance measuring device may include an analysis section that analyzes the imaging result obtained by the imaging section. The analysis unit may analyze the image of the object in the imaging result to identify the object.
  • the analysis unit may analyze the image of the object based on a machine learning model.
  • the machine learning model may be constructed in advance by performing machine learning using an image of an object whose distance is to be measured as teacher data.
  • the analysis unit may analyze the image of the object by an image processing method. Image processing methods may include at least edge detection methods.
  • the control unit may control any one of the optical system, the imaging optical system different from the optical system, and the imaging unit so that the object analyzed by the analysis unit is imaged in the center of the imaging area of the imaging unit.
  • the analysis unit may identify the object at the center of the image.
  • the imaging unit may image the object multiple times at different timings.
  • the analysis unit may identify the object from image differences between the plurality of images.
  • the analysis unit may detect the resolution of the image.
  • the controller may control the optical system based on the resolution detection result to enlarge or reduce the image of the object.
  • the analysis unit may analyze the image of the object to identify the center or center of gravity of the object.
  • the control unit may control any one of the light projecting unit and the optical system to project the light onto the center of the specified object.
  • the analysis unit may analyze the image of the object to identify the object.
  • the controller may control the light to scan the identified object with the light.
  • the processing unit may determine the distance to the object based on the relationship between the position of the object scanned by the light and the detection result of the reflected light.
  • the distance measuring device may further include a display section for displaying the image of the object obtained by the imaging section on the display screen.
  • the display may display an object showing the location on the object where the light is projected, or the object for which the distance was determined, superimposed on the image of the object.
  • the display unit may display the image of the object obtained by the imaging unit so that the place on the object onto which the light is projected is positioned at the center of the screen.
  • the display screen may include a touch detection sensor that detects a touch operation by the user.
  • the control unit may control the light to project the light to the at least one place when at least one place included in the image is selected by a touch operation on the display screen.
  • a distance measuring device calculates distances to multiple locations or distances and/or areas between multiple locations when multiple locations included in an image are selected by touch operation on the display screen. A part may be further provided.
  • the optical system may include corrective optical elements of at least one of lens elements, prisms, and mirrors.
  • the controller may drive at least one corrective optical element.
  • the light projecting unit may project light onto the object after the imaging unit has captured an image of the object.
  • the controller may control the optical system or the imaging optical system to correct the blurring of the distance measuring device.
  • the distance measurement method may control the light projection state based on the detection result of the object.
  • the distance measuring method may project controlled light onto the object in the controlling step.
  • the distance measurement method may determine the distance to the object based on the reflected light detection result.
  • FIG. 1 shows the configuration of a distance measuring device according to this embodiment.
  • Fig. 4 shows the deflection of light by a mirror; 4 shows the deflection of light by a corrective lens; An example of an object that can be specified from a captured image is shown.
  • 2 shows an object specified from a captured image. It shows the detected deviation from the reference axis for the identified object.
  • Fig. 3 shows deblurring for identified objects;
  • An example of display on the display screen is shown.
  • 4 shows another example of a display on a display screen.
  • An example of display operation when a touch operation on the display screen is detected is shown.
  • An example of display operation when a touch operation on the display screen is detected is shown.
  • An example of a display operation when multiple touch operations are detected on a display screen is shown.
  • FIG. 10 shows another example of display operation when multiple touch operations are detected on the display screen.
  • FIG. 4 shows a flow of a distance measurement method according to the embodiment; 4 shows the configuration of a distance measuring device according to a first modified example; FIG. 11 shows the configuration of a distance measuring device according to a second modified example; FIG. An example of control of the correction lens is shown.
  • FIG. 1 shows the configuration of a distance measuring device 100 according to this embodiment.
  • the distance measuring device 100 is a device that measures the distance to an object by projecting light B3 . Note that measuring the distance is simply referred to as distance measurement, and the operation by the distance measurement device 100 is also referred to as distance measurement operation.
  • the direction in which the light projecting unit 10 emits the light B3 along the reference axis L10 (that is, the left direction in the drawing is the front), and the opposite direction (that is, the right direction in the drawing) is the rear.
  • the orientation (also referred to as direction) of the reference axis L10 is uniquely determined by the orientation of the body of the distance measuring device 100 (that is, the housing that accommodates the components).
  • the distance measuring device 100 includes a light projection section 10 , a detection section 20 , an imaging section 30 , an analysis section 51 , a control section 52 , a processing section 61 , a display section 70 and a calculation section 62 .
  • the analysis unit 51, the control unit 52, the processing unit 61, and the calculation unit 62 are functional units that are realized when an arithmetic processing unit (not shown) executes a dedicated program.
  • the light projecting unit 10 is a unit that projects light B3 controlled by a control unit 52 ( to be described later) onto an object via a light projecting observation optical system (an example of an optical system) 12 .
  • the light projection unit 10 includes a light source 11 and a light projection observation optical system 12 .
  • the light source 11 generates pulsed light B1 at a constant cycle and enters the projection observation optical system 12 .
  • the light source 11 for example, a semiconductor laser that oscillates infrared rays can be employed.
  • the light B 1 is emitted a predetermined number of times, eg, 320 times, at a constant cycle, eg, a cycle of 500 to 700 ⁇ s, in one ranging operation.
  • the light source 11 may have a driving device (not shown), and the control unit 52 may control the driving device to tilt the light source 11 . In this case, the emission direction of the light B1 emitted from the light source 11 is changed, and the light B1 can be deflected toward the object.
  • the projection observation optical system 12 is an optical system composed of a plurality of optical elements that shape and direct the light B1 , and includes a mirror 13, a correction lens 14, and an objective lens 15 as an example. These optical elements are arranged along the reference axis L 10 of the projection observation optical system 12 .
  • the mirror 13 is a mirror device that reflects or transmits light according to its wavelength, and has a dichroic reflecting surface 13a and a driving device 13b.
  • the dichroic reflecting surface 13a is a mirror element that reflects light in the infrared band and transmits light in the visible band.
  • the dichroic reflecting surface 13a is arranged on the reference axis L10, reflects the light B1 emitted from the light source 11 , forwards the light B1 along the reference axis L10, and forwards the light B1 from the front of the distance measuring device 100 through the objective lens 15. It transmits the visible light A1 entering through it and sends it out toward the imaging unit 30 arranged behind .
  • the driving device 13b has driving elements such as an actuator and an electric motor, and is controlled by the control unit 52 based on the detection result of the inclination of the dichroic reflecting surface 13a by a rotation sensor (not shown) or the like. Tilt 13a. As shown in FIG. 2A, the dichroic reflecting surface 13a is tilted with respect to the reference axis L10 by the driving device 13b , so that the emission direction of the light B3 can be changed from an object moving with respect to the fuselage or from the reference axis L10 . It can be deflected towards stray objects.
  • the correction lens 14 is a lens device that deflects the light B2 and has a lens element 14a and a drive device 14b.
  • Lens element 14 a is an internal focus lens as an example and is arranged on reference axis L 10 between mirror 13 and objective lens 15 .
  • the driving device 14b has a driving element such as a voice coil motor or a piezoelectric motor, and is controlled by the control unit 52 based on the detection result of the displacement of the lens element 14a by a displacement sensor (not shown) or the like to drive the lens element 14a. is displaced in a direction intersecting the reference axis L10 (in the present embodiment, two axial directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the reference axis L10 ). As shown in FIG.
  • the driving device 14b displaces the lens element 14a with respect to the reference axis L10 , thereby deflecting the light B3 (tilting it with respect to the reference axis L10 ).
  • the correcting lens 14 may be a vari-angle prism that is controlled by the control unit 52 and deforms asymmetrically with respect to the central axis.
  • the objective lens 15 collimates the light B2 that is output from the light source 11 and enters via the mirror 13 and the correcting lens 14 and sends it to the front of the distance measuring device 100 as light B3 , and also enters the distance measuring device 100 from the front. It is an optical element that collimates incoming visible light A1 and sends it backwards.
  • the objective lens 15 may consist of a plurality of optical elements including at least one lens element. The focal position may be moved back and forth by displacing the objective lens 15 or an optical element constituting the objective lens 15 along the reference axis L10.
  • the projection observation optical system 12 may include a prism (not shown) in place of or in combination with the mirror 13 .
  • the prism is an optical element that forwards the light B1 emitted from the light source 11 and forwards the visible light A1 entering through the objective lens 15 from the front of the distance measuring device 100.
  • a roof prism, a Porro prism, or the like is adopted. can do.
  • the prism has a drive device for driving its holding frame, which displaces and/or rotates the prism with respect to the reference axis L10 , thereby changing the direction of emission of the light B3 to an object that moves relative to the fuselage. Can be deflected towards objects.
  • the mirror 13 , correction lens 14 , and prism are examples of correction optical elements, and at least one of them may be included in the projection observation optical system 12 .
  • the detection unit 20 is a unit that detects reflected light from an object generated by projecting the light B3 .
  • the detection section 20 includes a light receiving lens 21 and a detection element 22 .
  • the light receiving lens 21 is an optical element that collects the reflected light C1 from the object.
  • the reflected light C1 condensed by the light receiving lens 21 is sent to the detection element 22 as the reflected light C2 .
  • the light receiving lens 21 has a reference axis L 20 different from that of the objective lens 15 (light projecting observation optical system 12) of the light projecting section 10 .
  • the detection element 22 is an element that receives the reflected light C2 and outputs a detection signal corresponding to its intensity.
  • the detection element 22 can employ, for example, a photodiode, a phototransistor , or the like that is sensitive to the band of light B3.
  • the detector element 22 may include a bandpass filter on or in front of its detection surface that transmits light in a narrow band including the reflected light C2 and blocks or attenuates light in other bands.
  • the detection signal is converted into a digital signal and supplied to the processing section 61 .
  • reflected light C 1 reflected (or scattered) from an object positioned in front of the distance measuring device 100 enters the light receiving lens 21 .
  • the reflected light C1 is collected by the light receiving lens 21 and detected by the detection element 22 as the reflected light C2 .
  • the detection signal is output to the processing section 61 .
  • the imaging unit 30 is a unit that images an object through the projection observation optical system 12 .
  • the imaging unit 30 has, for example, a CMOS image sensor , and performs surface detection of visible light A3 entering from the front of the aircraft via the projection observation optical system 12 .
  • a filter element that transmits visible light and cuts light (infrared light) may be provided on the light receiving surface of the image sensor.
  • the detection result that is, the captured image of the object is transmitted to the analysis section 51 and the display section 70 . Since the optical axis of the light B3 emitted forward of the aircraft and the optical axis of the visible light A1 entering from the front of the aircraft coincide on the reference axis L10, the image captured by the imaging unit 30 Light B3 can be projected onto the object on the center.
  • the analysis unit 51 is a unit that analyzes the imaging result obtained by the imaging unit 30, that is, the captured image of the object.
  • the analysis unit 51 analyzes the captured image of the target based on, for example, a machine learning model, and identifies the target from the captured image.
  • the machine learning model may be, for example, a multi-layer neural network (DNN) constructed by deep learning. It is constructed by machine learning as
  • the number of specified objects is not limited to one, and may be plural.
  • a plurality of types of target objects may be machine-learned in advance so that the user can select which type of target object to specify during distance measurement.
  • FIG. 3 shows an example of a target object that can be specified from the captured image 200 by the analysis unit 51.
  • a user who is a golf player uses the distance measuring device 100 to measure the distance to the pin flag 202 as an object in order to know the distance to the cup 201 on the green 210 on the golf course.
  • the analysis unit 51 uses a machine learning model to identify the pin flag 202 from the captured image 200 of the object obtained by the imaging unit 30, and the image center (that is, the reference axis L 10 of the projection observation optical system 12). Calculate the deviation.
  • the target object is not limited to the pin flag 202, and may be combined with an object positioned near the cup 201, such as the green 210, a pin (supporting the flag of the pin flag 202), or the like. As a result, the accuracy of target object identification by the machine learning model is improved. Also, when using an object positioned near the cup 201, which is the target object, color information specific to the object (for example, green for green 210) may be used.
  • FIG. 4A shows an object identified from the captured image 200.
  • the analysis unit 51 identifies the object on the reference axis L10.
  • the analysis unit 51 identifies the pin flag 202 based on the machine learning model.
  • the analysis unit 51 identifies the center or the center of gravity from the shape of the pin flag 202 .
  • the pin flag 202 is imaged a plurality of times at different timings by the imaging unit 30, and the center or the center of gravity of the pin flag 202 is specified from the image difference between the plurality of images (the offset between the images with the smallest pixel value difference). can also
  • an image of an object may be registered in the machine in advance, and a suitable machine learning model may be automatically selected according to the situation when the machine is operated. For example, if the situation in which the aircraft is operated is a golf game, when the user selects the golf game, the flag may be automatically selected as the machine learning (completed) model. Alternatively, the user may pick up an image of an object and register it in the machine during the first ranging operation or the like, and set such that the registered machine learning (completed) model is automatically selected during subsequent operations.
  • FIG. 4B shows the detected deviation from the reference axis L10 for the identified object.
  • the object is off the image center (reference axis L 10 ).
  • the analysis unit 51 recognizes the target object at an arbitrary position in the captured image 200 and identifies the target object relative to the image center corresponding to the position of the reference axis L10 .
  • a deviation S of an object (center coordinates of an object with respect to the center coordinates at the center of the image in the display screen 71a) is detected.
  • a detection result of the deviation S is transmitted to the control unit 52 .
  • the center of the image in the display screen 71a is also the intersection of the reference axis L10 of the detection element 22 and the detection element 22.
  • the captured image of the target object may be analyzed by an image processing method.
  • Image processing methods include edge detection methods that detect the contours of objects in captured images. As a result, it is possible to detect various objects existing on the golf course in the captured image 200 shown in FIG. 3, such as bunkers 220, forests 230, and other hazards.
  • the analysis unit 51 detects the resolution of the captured image of the object when the object cannot be detected, and the control unit 52 controls the projection observation optical system 12 based on the detection result of the resolution. may be used to enlarge or reduce the image of the object. Image analysis by the analysis unit 51 will be further described later.
  • the control section 52 is a unit that controls the projection state of the light B 3 based on the imaging result obtained by the imaging section 30 .
  • the control unit 52 controls the light projection unit 10 and/or the light projection observation optical system 12 to tilt the mirror 13 with respect to the reference axis L10, displace the correction lens 14 from the reference axis L10, and control the prism (indirect ) and/or tilting the light source 11 with respect to the reference axes B1 and B2 deflects the light B3 in a direction determined by the offset S (and the distance to the object).
  • the light B3 continues to irradiate the pin flag 202, which is the object identified by the analysis unit 51, particularly its center or center of gravity.
  • the deflection angle ⁇ and the angle of view of the display screen 71a determined by the magnification of the optical system are in a corresponding relationship.
  • control unit 52 may control the light projecting unit 10 and/or the light projecting observation optical system 12 to deflect the light B3 so as to scan the light B3. Further, the control unit 52 may control the projection state of the light B3 by changing not only the projection direction of the light B3 but also the intensity thereof. For example, when the reflectance of the object is low (or high) and the intensity of the reflected light C1 detected by the detector 20 is weak (strong) , the intensity of the light B3 may be increased (decreased). Also, when scanning an object with the light B3 , the object may be scanned across the object, that is, the object and its surrounding area may be scanned, or only the area of the object may be scanned. .
  • control unit 52 controls the light projecting unit 10 and/or the light projecting observation optical system 12 as described above, so that the object analyzed by the analysis unit 51 is captured at the center of the image capturing area of the image capturing unit 30. make it By imaging the object in the center of the imaging area in this manner, the detection accuracy is improved.
  • the processor 61 is a unit that determines the distance to the object based on the detection result of the reflected light C1 by the detector 20 .
  • the detection time T may be determined by averaging the results obtained for multiple irradiations of the measurement light.
  • the processing unit 61 may determine the distance to the object by scanning the object with the light B3 .
  • the analysis unit 51 analyzes the captured image of the object to identify the object
  • the control unit 52 controls the light projection unit 10 and/or the light projection observation optical system 12 to emit the light B3 .
  • the detection unit 20 detects the reflected light C1 at the same time as the object identified using the to determine the distance to the object.
  • the distance is determined for the scan position of the object where the detected intensity of the reflected light C1 is maximum, or for all scan positions within the object A distance can be determined and the average or minimum distance taken as the distance to the object.
  • the processing unit 61 may determine the distance to the object by scanning the entire deflection range or the entire field angle range of the captured image with the light B3 .
  • the control unit 52 controls the projection observation optical system 12 to scan the deflection range or the field angle range of the captured image using the light B3 , and at the same time the detection unit 20 detects the reflected light C1.
  • the processing unit 61 detects an object based on the relationship between the scanning position of the light B3 and the detection result of the reflected light C1, and determines the distance to the object.
  • the processing unit 61 based on the relationship between the scanning position and the detection result of the reflected light C1, the processing unit 61 identifies the target at, for example, the scanning position where the detection intensity of the reflected light C1 is maximum, and determines the distance of the target from the target. may be determined. Further, based on the relationship between the scan position and the detection result of the detection time T, for example, the target may be specified at the position where the detection time T is the minimum, and the distance of the target may be determined.
  • the processing unit 61 supplies the determined distance to the object to the display unit 70 .
  • the processing unit 61 may store the determined distance to the object in a storage device (not shown).
  • the display unit 70 is a unit that displays the captured image of the object obtained by the imaging unit 30 and the distance to the object determined by the processing unit 61 , and has a display device 71 and a touch detection sensor 72 .
  • the display device 71 may be an electronic viewfinder or liquid crystal display having a display screen exposed on the aircraft.
  • a liquid crystal display is adopted as the display device 71 because the touch detection sensor 72 is adopted together with the display device 71 .
  • the touch detection sensor 72 is, for example, a capacitance sensor, is arranged on the display screen 71a of the display device 71, and detects a user's touch operation and a touched place on the display screen 71a.
  • the calculation unit 62 calculates the distances of the one or more locations and the distances between the plurality of locations. and/or a unit for calculating area. These calculations will be described later.
  • FIG. 5A shows an example of a display displayed on the display screen 71a by the display unit 70.
  • the display unit 70 displays the captured image 200 on the display screen 71a and a mark 240 that indicates the location on the object where the light B3 is projected (or the distance is displayed).
  • the display unit 70 displays the captured image 200 of the object obtained by the imaging unit 30 on the pin flag 202 on which the light B3 is projected , that is, the mark 240 .
  • the determined distance "385y (yards)" to the object is displayed.
  • the mark 240 may be displayed so as to be positioned at the center of the screen.
  • the object showing the distance is highlighted or the object showing the distance
  • An object (for example, a mark or an arrow) may be superimposed on the .
  • FIG. 5B shows an example of display operation when the touch detection sensor 72 of the display unit 70 detects a user's touch operation on the display screen 71a.
  • a pin flag 202 is displayed as an object on the display screen 71a of the display unit.
  • the touch detection sensor 72 detects the location (coordinates) on the display screen 71a touched by the user.
  • the deviation S from is calculated , and the deflection angle ⁇ of the light B3 directed toward the object is calculated.
  • the control unit 52 directs and projects the light B3 toward the pin flag 202 at the deflection angle ⁇ calculated by controlling the light projecting unit 10 and/or the light projecting observation optical system 12, and calculates the distance to the pin flag 202. .
  • FIG. 6A and 6B show an example of display operation when the touch detection sensor 72 of the display unit 70 detects a user's touch operation on the display screen 71a.
  • the distance measuring device 100 identifies the pin flag 202 which is the object in the captured image 200, locks onto it, projects the light B3 , and continuously measures the distance to the pin flag 202.
  • FIG. are measuring. In this state, assume that the user selects the banker 220 included in the captured image 200 by performing a touch operation with a finger or the like on the display screen 71a.
  • the display unit 70 detects the location on the display screen 71a touched by the user with the touch detection sensor 72, and displays the mark 242 on the banker 220, which is the selected location, superimposed on the captured image 200.
  • the analysis unit 51 detects the deviation S from the pin flag 202, which is the target object previously specified or selected, to the bunker 220, which is the selected place, and the control unit 52 detects the deviation S based on the detection result of the deviation S
  • the light B3 is directed to the selected bunker 220 and projected by controlling the light projecting section 10 and/or the light projecting observation optical system 12 . As a result, as shown in FIG.
  • the display unit 70 displays a mark 242 indicating the location on the bunker 220 where the captured image 200 and the light B3 are projected on the display screen 71a. to be displayed. Also, the determined distance "373y (yards)" to the bunker 220 is displayed.
  • FIG. 7A shows an example of the display operation when the touch detection sensor 72 of the display unit 70 detects a plurality of touch operations by the user on the display screen 71a.
  • the user captures an image of a cup 201 on the green 210 as an object using the distance measuring device 100, and the captured image 200 is displayed on the display screen 71a.
  • the user touches the display screen 71a with a finger or the like to select the location of the cup 201 on the green 210 and the forest 230 behind the green 210 included in the captured image 200 .
  • the display unit 70 detects the location on the display screen 71a touched by the user with the touch detection sensor 72, displays the marks 246 at the selected two locations superimposed on the captured image 200, and displays the mark 246 on the selected two locations.
  • 52 controls the projection observation optical system 12 so that the light B3 is projected onto each location
  • the processing unit 61 determines the distance to each location
  • the calculation unit 62 calculates the distance to the determined two locations. and the angle of view between the two locations to calculate the distance between them.
  • the distance "150y" to the cup 201 and the determined distance "170y” to the forest 230 are displayed on the display screen 71a, and the calculated distance "30y” between the cup 201 and the forest 230 is displayed. Displayed on the display screen 71a, the user can evaluate the risk of going out of bounds if the shot goes over the green 210 from the distance from the cup 201 to the forest 230.
  • FIG. 7B shows another example of the display operation when the touch detection sensor 72 of the display unit 70 detects a plurality of touch operations by the user on the display screen 71a.
  • the user takes an image of the green 210 as the object with the distance measuring device 100, and the captured image 200 is displayed on the display screen 71a.
  • the user touches the display screen 71a with a finger or the like to select a plurality (four in this example) of locations along the outline of the green 210 included in the captured image 200 .
  • the display unit 70 detects the location on the display screen 71a touched by the user with the touch detection sensor 72, displays the marks 242 at the selected four locations superimposed on the captured image 200, and displays the marks 242 on the selected four locations.
  • 62 calculates the area of area 244 bounded by the four locations. The calculation result of the area of the area 244 is displayed on the display screen 71a, and the user can know the approximate size of the green 210. FIG.
  • FIG. 8 shows the flow of the distance measurement method according to this embodiment.
  • the ranging operation is started when the user presses an operation button (not shown) provided on the body of the distance measuring device 100 .
  • an operation button not shown
  • a user who is a golf player uses the distance measuring device 100 to find the distance to the cup 201 on the green 210 on the golf course as shown in FIG.
  • step S102 the imaging unit 30 captures an image of the object through the projection observation optical system 12. As shown in FIG. 3, the pin flag 202, which is the object, and the surrounding green 210, etc., are imaged. The captured image is displayed on the display screen 71 a of the display device 71 by the display unit 70 .
  • step S102 the projection state of the light B3 is controlled based on the imaging result obtained in step S102. Specifically, the following steps S104 to S110 are executed.
  • step S104 the analysis unit 51 analyzes the captured image of the object obtained in step S102. It should be noted that at the time of the first ranging operation or the like, as shown in FIG. 4A, the user swings the aircraft up, down, left, and right to move the pin flag 202, which is the object, onto the reference axis L10 (that is, the image displayed on the display screen 71a). center), the analysis unit 51 identifies the pin flag 202 . After this, the analysis unit 51 can specify the pin flag 202 at any position within the captured image.
  • step S106 the analysis unit 51 determines whether or not an object has been detected. If the pin flag 202 does not exist in the captured image, the analysis unit 51 cannot detect the pin flag 202, determines that the object has not been detected, and returns to step S102. Therefore, the user moves the aircraft to position the pin flag 202 within the captured image. By doing so, the analysis unit 51 detects the pin flag 202 in the captured image, determines that the object has been detected, and proceeds to step S108.
  • step S108 the analysis unit 51 identifies the center of the pin flag 202, which is the object. As described above, the analysis unit 51 identifies the center of the pin flag 202 from the shape center of the object or the image difference between a plurality of images, and as shown in FIG. A deviation S of an object (center coordinates of an object with respect to the center coordinates at the center of the image in the display screen 71a) is detected.
  • step S110 the controller 52 controls at least one correction optical element included in the projection observation optical system 12 based on the analysis result of the object image obtained in step S108.
  • the control of the correction optical element is as described above. This allows the light B3 to illuminate the center of the pin flag 202 as indicated by the arrow in FIG. 4C.
  • step S112 the distance to the object is measured.
  • the light projecting unit 10 projects light B3 onto the center of the pin flag 202 via the light projecting observation optical system 12 .
  • the detector 20 detects the reflected light C1 from the pin flag 202 caused by the projection of the light B3.
  • the processing unit 61 determines the distance D to the pin flag 202 based on the detection result of the reflected light C1. The details of projecting the light B3, detecting the reflected light C1, and determining the distance D are as described above.
  • the imaging unit 30 captures an image of the object in step S102
  • the light B3 is projected onto the object by the light projecting unit 10 in step S112. Let's shift the timing. As a result, it is possible to prevent the reflected light C1 generated by projecting the light B3 onto the object from being detected by the imaging unit 30 when the object is imaged in step S102.
  • step S114 the display unit 70 displays the pin flag 202 obtained in step S102 and the captured image 200 around it, as well as the distance "385y (yards)" to the object determined in step S112. It is displayed on the display screen 71a.
  • step S116 it is determined whether or not to end the ranging operation. If the operation button (not shown) is pressed again by the user, it is determined that the ranging operation should be continued, and the process returns to step S102.
  • the light projecting section 10 projects the light B3 onto the object through the projection observation optical system 12, and the object is projected through the projection observation optical system 12.
  • An imaging unit 30 that takes an image
  • an analysis unit 51 that analyzes the image of the object obtained by the imaging unit 30, and a control unit 52 that controls the projection observation optical system 12 based on the analysis result of the analysis unit 51.
  • the object is imaged through the projection observation optical system 12 through which the light projected onto the object passes, the captured image of the object obtained thereby is analyzed, and the projection observation is performed based on the analysis result.
  • the optical system 12 By controlling the optical system 12, it is possible to accurately project light onto an object and determine the distance to the object.
  • the target since the user does not need to collimate the area including the target and visually recognize the target, the target can be easily recognized.
  • the distance measuring device 100 has a configuration in which the imaging unit 30 captures an image of an object, and the detection unit 20 projects the light B3 , thereby detecting the reflected light C1 from the object generated.
  • the imaging unit 30 captures an image of the object and also detects the reflected light C1 from the object generated by projecting the light B3.
  • FIG. 9 shows the configuration of the distance measuring device 110 according to the first modified example.
  • the distance measuring device 110 includes a light projection section 10 , an imaging section 30 d , an analysis section 51 , a control section 52 , a processing section 61 , a display section 70 and a calculation section 62 .
  • Units other than the imaging unit 30d are configured in the same manner as those in the distance measuring device 100 described above.
  • the imaging unit 30d captures an image of an object via the light projecting observation optical system 12d, and captures reflected light (infrared light) C1 from the object generated by projecting light B3 from the light projecting unit 10 . It is the unit that detects.
  • the imaging unit 30 can employ an image sensor having sensitivity in the visible light band and the infrared band, such as a CMOS image sensor.
  • a captured image of the object obtained by receiving the visible light A1 is supplied to the analysis unit 51 and the display unit 70 .
  • a detection signal of the reflected light (infrared light) C 3 from the object derived from the light B 3 is converted into a digital signal and supplied to the processing unit 61 .
  • the processing unit 61 determines the distance to the object based on the detection result of the reflected light (infrared light) C3 by the imaging unit 30d. The details are as described above.
  • the imaging unit 30 captures an image of the object and also detects the reflected light C1 from the object generated by projecting the light B3. Since functions can be shared, costs can be reduced.
  • the configuration in which the light projection unit 10 and the imaging unit 30 share one optical system is adopted.
  • a configuration in which the optical units 10 each have an independent optical system may be employed.
  • FIG. 10 shows the configuration of a distance measuring device 120 according to a second modified example.
  • the distance measuring device 120 includes a light projecting section 10d, a detecting section 20d, an imaging section 30, an analyzing section 51, a control section 52, a processing section 61, a display section 70, and a calculating section 62.
  • Units other than the light projecting unit 10d and the detecting unit 20d are configured in the same manner as those in the distance measuring device 100 described above.
  • the light projecting unit 10d is a unit that projects light B3 onto an object via a light projecting optical system (an example of a first optical system) 12dd .
  • the light projecting section 10d includes a light source 11 and a light projecting optical system 12dd.
  • the light source 11 generates pulsed light B1 at a constant cycle and enters the light projecting optical system 12dd.
  • the projection optical system 12dd is an optical system composed of a plurality of optical elements for shaping and directing the light B1, and includes a correction lens 14 and an objective lens 15 as an example. These optical elements are arranged along the reference axis L10 of the projection optical system 12dd .
  • the correction lens 14 is a lens device that deflects the light B1 and has a lens element 14a and a drive device 14b. Their configurations are as described above.
  • the objective lens 15 is an optical element that collimates the light B 1 that is output from the light source 11 and enters through the correction lens 14 and sends the collimated light B 3 to the front of the distance measuring device 100 .
  • the configuration of the objective lens 15 is as described above.
  • the detection unit 20d is a unit that detects reflected light C1 from an object generated by projecting light B3 through a detection observation optical system (an example of a second optical system) 22d.
  • the detection section 20 includes a light receiving lens 21 , a correction lens 23 , a mirror 24 and a detection element 22 .
  • the light receiving lens 21 is an optical element that collects the reflected light C1 from the object. Reflected light C 1 condensed by the light receiving lens 21 is sent to the correcting lens 23 .
  • the correcting lens 23 is a lens device that changes the light receiving angle of the reflected light C2 , and has a lens element 23a and a driving device 23b.
  • the lens element 23 a is, for example, an internal focus lens and is arranged on the reference axis L 20 between the light receiving lens 21 and the mirror 24 .
  • the drive device 23b has a drive element such as a voice coil motor or a piezoelectric motor, and is controlled by the control unit 52 based on the detection result of displacement of the lens element 23a by a displacement sensor (not shown) or the like to drive the lens element 23a. is displaced in a direction intersecting the reference axis L20 ( in this embodiment, two axial directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the reference axis L20 ).
  • the mirror 24 is a mirror device that reflects or transmits light according to its wavelength, and has a dichroic reflecting surface 24a.
  • the dichroic reflecting surface 24a is a mirror element that reflects light in the infrared band and transmits light in the visible band.
  • the dichroic reflecting surface 24a is arranged on the reference axis L20 , reflects the reflected light (infrared light) C2 , sends it to the detection element 22, and transmits it to the light receiving lens 21 and the distance measuring device 100 together with the reflected light C1.
  • the visible light A2 entering via the correcting lens 14 is transmitted and sent out toward the imaging unit 30 arranged behind.
  • the detection element 22 is an element that receives the reflected light C3 and outputs a detection signal corresponding to its intensity.
  • the sensing element 22 is configured as previously described.
  • the detection signal is converted into a digital signal and supplied to the processing section 61 .
  • the imaging unit 30 captures an image of the object by receiving the visible light A3 via the detection/observation optical system 22d.
  • the analysis unit 51 analyzes the image of the object obtained by the imaging unit 30 and identifies the object from the captured image. The details of the analysis of the captured image are as described above.
  • the control unit 52 controls the correction lens 14 included in the projection optical system 12dd and the correction lens 23 included in the detection/observation optical system 22d based on the analysis result by the analysis unit 51 .
  • FIG. 11 shows an example of control of the correction lenses 14 and 23.
  • the analysis unit 51 detects the shift S of the object with respect to the image center (reference axis L 10 ) (the center coordinates of the object with respect to the center coordinates of the image center in the display screen 71a)
  • the control unit 52 causes the driving device 14b to
  • the lens element 14a is displaced with respect to the reference axis L10 .
  • the light B 3 is deflected (tilted with respect to the reference axis L 10 ).
  • the controller 52 displaces the lens element 23a with respect to the reference axis L20 by the drive device 23b.
  • the light receiving angle of the reflected light C 1 (and visible light A 1 ) is tilted with respect to the reference axis L 20 .
  • the deviation of the deflection angle of the light B3 and the displacement of the acceptance angle of the reflected light C1 (and the visible light A1 ) are equally controlled. Therefore , it is possible to irradiate the object with the light B3 and receive the reflected light C1 generated from the object.
  • the deflection angle control of the light B3 and the light receiving angle control of the reflected light C1 (and visible light A1 ) can be performed simultaneously, so that the processing time can be shortened.
  • control unit 52 controls the detection/observation optical system 22 d as described above so that the object analyzed by the analysis unit 51 is imaged in the center of the imaging area of the imaging unit 30 .
  • the detection accuracy is improved.
  • the correction lenses 14 and 23 may be variangle prisms that are controlled by the control unit 52 and deform asymmetrically with respect to the central axis.
  • the imaging unit 30 captures an image of the object, and the detection unit 22 detects the reflected light C1 from the object generated by projecting the light B3 .
  • the imaging unit 30 captures an image of the object and also detects the reflected light C1 from the object generated by projecting the light B3.
  • the correcting lenses 14 and 23 may be used for controlling camera shake correction of the body.
  • the imaging unit 30 may be controlled to be positioned at the center of the image by shifting the imaging unit 30 in a plane orthogonal to the reference axis L10 using a driving device (not shown).
  • Display unit 71 Display device 71a Display screen 72 Touch detection sensor 100, 110, 120 Distance measuring device 200 Captured image 201 Cup 202 Pin flag 210 Green 220 Banker 230 Forest 240 , 242, 246... marks, 244... areas, A1, A2 , A3... visible light, B1 , B2 , B3 ... light, C1, C2 , C3 ... reflected light, L10 , L 20 . . . Reference axis.

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Abstract

距離測定装置１００であって、対象物の検出結果に基づいて、光Ｂ３の投射状態を制御する制御部５２、制御部により制御された光を対象物に投射する投光部１０、反射光の検出結果に基づいて、対象物までの距離を決定する処理部６１を備える。これによれば、対象物の検出結果に基づいて光Ｂ３の投射状態を制御して対象物に投射し、反射光の検出結果に基づいて、対象物までの距離を決定することにより、正確に、光を対象物に投射して対象物までの距離を決定することが可能となる。

Description

距離測定装置及び距離測定方法
　本発明は、距離測定装置及び距離測定方法に関する。
　ＡＦエリアセンサの出力に基づいて被写体の輪郭を抽出し、広範囲な測距エリアのうちで輪郭内について重点的に測距を行い、その測距データに基づいてフォーカシングすることで、背景に影響されることなく主要被写体にピントをあわせて撮像するカメラ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１　特開２００１－３０４８５５号公報
一般的開示
（項目１）
　光を投射して対象物までの距離を測定する距離測定装置であってよい。
　距離測定装置は、対象物の検出結果に基づいて、光の投射状態を制御する制御部を備えてよい。
　距離測定装置は、制御部により制御された光を対象物に投射する投光部を備えてよい。
　距離測定装置は、反射光の検出結果に基づいて、対象物までの距離を決定する処理部を備えてよい。
（項目２）
　距離測定装置は、対象物を撮像する撮像部を備えてよい。
　制御部は、撮像部により得られた撮像結果に基づいて対象物を検出してよい。
（項目３）
　投光部は、光学系を介して光を対象物に投射してよい。
（項目４）
　撮像部は、光学系、又は、光学系と異なる撮像光学系を介して対象物を撮像してよい。
（項目５）
　投光部は光を射出する光源部を含んでよい。
　制御部は、光源部及び光学系のいずれか１つを制御して光の投射状態を制御してよい。
（項目６）
　光の投射状態は、光の照射方向及び光の強度のいずれか１つを含んでよい。
（項目７）
　撮像部は、更に対象物からの反射光を検出してよい。
（項目８）
　距離測定装置は、対象物からの反射光を検出する検出部を備えてよい。
（項目９）
　距離測定装置は、撮像部により得られた撮像結果を解析する解析部を備えてよい。
　解析部は、撮像結果における対象物の画像を解析して対象物を特定してよい。
（項目１０）
　解析部は、機械学習モデルに基づいて対象物の画像を解析してよい。
　機械学習モデルは、予め、距離を測定する対象となる対象物の画像を教師データとして機械学習することで構築されていてよい。
（項目１１）
　解析部は、画像処理法により対象物の画像を解析してよい。
　画像処理法は、少なくともエッジ検出法を含んでよい。
（項目１２）
　制御部は、解析部が解析した対象物が撮像部の撮像領域の中央で撮像されるように光学系、光学系と異なる撮像光学系、及び撮像部のいずれか１つを制御してよい。
（項目１３）
　解析部は、対象物を画像中心にて特定してよい。
（項目１４）
　撮像部は、対象物を異なるタイミングで複数回、撮像してよい。
　解析部は、複数の画像間の画像差から対象物を特定してよい。
（項目１５）
　解析部は、画像の解像度を検出してよい。
　制御部は、解像度の検出結果に基づいて光学系を制御して、対象物の像を拡大又は縮小してよい。
（項目１６）
　解析部は、対象物の画像を解析して対象物の中心又は重心を特定してよい。
　制御部は、投光部及び光学系のいずれか１つを制御して、光を特定された対象物の中心に投射してよい。
（項目１７）
　解析部は、対象物の画像を解析して対象物を特定してよい。
　制御部は、光を制御して、光を用いて特定された対象物をスキャンしてよい。
　処理部は、光による対象物のスキャン位置と反射光の検出結果との関係に基づいて対象物までの距離を決定してよい。
（項目１８）
　距離測定装置は、撮像部により得られた対象物の画像を表示画面上に表示する表示部をさらに備えてよい。
（項目１９）
　表示部は、光が投射されている対象物上の場所、又は、距離を決定した対象物を示すオブジェクトを対象物の画像に重ねて表示してよい。
（項目２０）
　表示部は、撮像部により得られた対象物の画像を、光が投射されている対象物上の場所を画面中心に位置するよう表示してよい。
（項目２１）
　表示画面は、ユーザによるタッチ操作を検出するタッチ検出センサを含んでよい。
　制御部は、表示画面上でタッチ操作により画像に含まれる少なくとも１つの場所が選択された場合に、光を制御して、少なくとも１つの場所に光を投射してよい。
（項目２２）
　距離測定装置は、表示画面上でタッチ操作により画像に含まれる複数の場所が選択された場合に、複数の場所までの距離、又は、複数の場所の間の距離及び／又は面積を算出する算出部をさらに備えてよい。
（項目２３）
　光学系は、レンズ素子、プリズム、及びミラーのうちの少なくとも１つの補正用光学素子を含んでよい。
　制御部は、少なくとも１つの補正用光学素子を駆動してよい。
（項目２４）
　投光部は、撮像部が対象物を撮像した後に光を対象物に投射してよい。
（項目２５）
　制御部は、光学系又は撮像光学系を制御して距離測定装置のブレを補正してよい。
（項目２６）
　光を投射して対象物までの距離を測定する距離測定方法であってよい。
　距離測定方法は、対象物の検出結果に基づいて、光の投射状態を制御してよい。
　距離測定方法は、制御する段階で制御された光を対象物に投射してよい。
　距離測定方法は、反射光の検出結果に基づいて、対象物までの距離を決定してよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係る距離測定装置の構成を示す。 ミラーによる光の偏向を示す。 補正レンズによる光の偏向を示す。 撮像画像から特定可能な対象物の一例を示す。 撮像画像から特定される対象物を示す。 特定された対象物について検出される基準軸からのずれを示す。 特定された対象物に対するブレ補正を示す。 表示画面上の表示の一例を示す。 表示画面上の表示の別の例を示す。 表示画面上でのタッチ操作を検出した場合の表示動作の一例を示す。 表示画面上でのタッチ操作を検出した場合の表示動作の一例を示す。 表示画面上での複数のタッチ操作を検出した場合の表示動作の一例を示す。 表示画面上での複数のタッチ操作を検出した場合の表示動作の別の例を示す。 本実施形態に係る距離測定方法のフローを示す。 第１の変形例に係る距離測定装置の構成を示す。 第２の変形例に係る距離測定装置の構成を示す。 補正レンズの制御の一例を示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本実施形態に係る距離測定装置１００の構成を示す。距離測定装置１００は、光Ｂ３を投射して対象物までの距離を測定する装置である。なお、距離を測定することを単に測距、距離測定装置１００によるその動作を測距動作とも呼ぶ。投光部１０が基準軸Ｌ１０に沿って光Ｂ３を射出する方向（すなわち、図面左方向を前方）、その逆方向（すなわち、図面右方向）を後方とする。ここで、基準軸Ｌ１０の向き（方向とも呼ぶ）は、距離測定装置１００の機体（すなわち、構成各部を収容する筐体）の向きより一意に定まる。距離測定装置１００は、投光部１０、検出部２０、撮像部３０、解析部５１、制御部５２、処理部６１、表示部７０、及び算出部６２を備える。なお、解析部５１、制御部５２、処理部６１、及び算出部６２は、演算処理装置（不図示）が専用プログラムを実行することで発現する機能部である。
　投光部１０は、後述する制御部５２により制御された光Ｂ３を、投光観察光学系（光学系の一例）１２を介して対象物に投射するユニットである。投光部１０は、光源１１及び投光観察光学系１２を含む。
　光源１１は、一定の周期でパルス状の光Ｂ１を生成し、投光観察光学系１２に入れる。光源１１として、たとえば、赤外線を発振する半導体レーザを採用することができる。光Ｂ１は、一回の測距動作において、予め定められた数、例えば３２０回、一定の周期、例えば５００～７００μ秒の周期で射出される。なお、光源１１が駆動装置（不図示）を有し、制御部５２が駆動装置を制御して光源１１を傾動させてもよい。この場合、光源１１から射出される光Ｂ１の射出方向が変わり、対象物に向けて光Ｂ１を偏向させることができる。
　投光観察光学系１２は、光Ｂ１を成形及び指向する複数の光学素子から構成される光学系であり、一例としてミラー１３、補正レンズ１４、及び対物レンズ１５を含む。これらの光学素子は、投光観察光学系１２の基準軸Ｌ１０に沿って配列される。
　ミラー１３は、光をその波長に応じて反射又は透過するミラー装置であり、ダイクロイック反射面１３ａ及び駆動装置１３ｂを有する。ダイクロイック反射面１３ａは、赤外帯域の光を反射し、可視光帯域の光を透過するミラー素子である。ダイクロイック反射面１３ａは基準軸Ｌ１０上に配置されて、光源１１から出射する光Ｂ１を反射して基準軸Ｌ１０に沿って前方に送り、距離測定装置１００の前方から対物レンズ１５を介して入る可視光Ａ１を透過して、後方に配置される撮像部３０に向けて送り出す。駆動装置１３ｂは、アクチュエータ、電動モータ等の駆動素子を有し、回転センサ（不図示）等によるダイクロイック反射面１３ａの傾斜の検出結果に基づいて制御部５２により制御されることで、ダイクロイック反射面１３ａを傾動する。図２Ａに示すように、駆動装置１３ｂによりダイクロイック反射面１３ａが基準軸Ｌ１０に対して傾動することにより、光Ｂ３の射出方向を、機体に対して動く対象物や、基準軸Ｌ１０から外れた対象物に向けて偏向することができる。
　補正レンズ１４は、光Ｂ２を偏向するレンズ装置であり、レンズ素子１４ａ及び駆動装置１４ｂを有する。レンズ素子１４ａは、一例として内焦レンズであり、ミラー１３と対物レンズ１５との間の基準軸Ｌ１０上に配置される。駆動装置１４ｂは、例えばボイスコイルモータ、圧電モータ等の駆動素子を有し、変位センサ（不図示）等によるレンズ素子１４ａの変位の検出結果に基づいて制御部５２により制御されて、レンズ素子１４ａを基準軸Ｌ１０に交差する方向（本実施形態では基準軸Ｌ１０に直交する面内で互いに直交する２軸方向）に変位する。図２Ｂに示すように、駆動装置１４ｂによりレンズ素子１４ａが基準軸Ｌ１０に対して変位することで、光Ｂ３を偏向する（基準軸Ｌ１０に対して傾ける）。なお、補正レンズ１４は、制御部５２により制御されて中心軸に対して非対象に変形するバリアングルプリズムであってもよい。
　対物レンズ１５は、光源１１から出力され、ミラー１３及び補正レンズ１４を介して入る光Ｂ２をコリメートして光Ｂ３として距離測定装置１００の前方に送るとともに、距離測定装置１００の前方から入ってくる可視光Ａ１をコリメートして後方に送る光学素子である。対物レンズ１５は、少なくとも１つのレンズ素子を含む複数の光学素子から構成してもよい。対物レンズ１５又はこれを構成する光学素子を基準軸Ｌ１０に沿って変位させることで、焦点位置を前後に駆動するよう構成してもよい。
　なお、投光観察光学系１２は、ミラー１３に代えて又はこれに組み合わせてプリズム（不図示）を含んでもよい。プリズムは、光源１１から出射する光Ｂ１を前方に送り、距離測定装置１００の前方から対物レンズ１５を介して入る可視光Ａ１を後方に送る光学であり、例えばダハプリズム、ポロプリズム等を採用することができる。プリズムは、その保持枠を駆動する駆動装置を有し、これによりプリズムを基準軸Ｌ１０に対して変位及び／又は回動することで、光Ｂ３の射出方向を、機体に対して動く対象物に向けて偏向することができる。
　ミラー１３、補正レンズ１４、プリズム（不図示）は補正用光学素子の例であり、これらのうちの少なくとも１つが投光観察光学系１２に含まれればよい。
　検出部２０は、光Ｂ３を投射することにより発生する対象物からの反射光を検出するユニットである。検出部２０は、受光レンズ２１及び検出素子２２を含む。
　受光レンズ２１は、対象物からの反射光Ｃ１を集光する光学素子である。受光レンズ２１により集光された反射光Ｃ１は、反射光Ｃ２として検出素子２２に送られる。なお、受光レンズ２１は、投光部１０の対物レンズ１５（投光観察光学系１２）と異なる基準軸Ｌ２０を有する。
　検出素子２２は、反射光Ｃ２を受光して、その強度に対応する検出信号を出力する素子である。検出素子２２は、例えば光Ｂ３の帯域に対して感度を有するフォトダイオード、フォトトランジスタ等を採用することができる。なお、検出素子２２は、その検出面上又はその前に、反射光Ｃ２を含む狭い帯域の光を透過し、他の帯域の光を遮断又は減衰する帯域透過フィルタを含んでもよい。検出信号は、デジタル信号に変換されて、処理部６１に供給される。
　上述の構成の検出部２０において、距離測定装置１００の前方に位置する対象物から反射（又は散乱）された反射光Ｃ１が受光レンズ２１に入射する。反射光Ｃ１は受光レンズ２１により集光され、反射光Ｃ２として検出素子２２により検出される。その検出信号は処理部６１に出力される。
　撮像部３０は、投光観察光学系１２を介して対象物を撮像するユニットである。撮像部３０は、一例としてＣＭＯＳイメージセンサを有し、機体の前方から投光観察光学系１２を介して入る可視光Ａ３を面検出する。なお、イメージセンサの受光面上に、可視光を透過し、光（赤外光）をカットするフィルタ素子を設けてもよい。その検出結果、すなわち対象物の撮像画像は、解析部５１及び表示部７０に送信される。なお、機体の前方に射出する光Ｂ３の光軸と機体の前方から入る可視光Ａ１の光軸とが基準軸Ｌ１０上で一致することから、撮像部３０により撮像されて得られる画像中心上の対象物に光Ｂ３を投射することができる。
　解析部５１は、撮像部３０により得られた撮像結果、すなわち対象物の撮像画像を解析するユニットである。解析部５１は、例えば機械学習モデルに基づいて対象物の撮像画像を解析して、撮像画像の中から対象物を特定する。ここで、機械学習モデルは、例えば深層学習（ディープラーニング）により構築される多層ニューラルネットワーク（ＤＮＮ）であってよく、予め、距離を測定する対象となる対象物の位置又は複数の画像を教師データとして機械学習することで構築される。ここで、特定する対象物は１つに限らず、複数であってもよい。予め複数の種類の対象物を機械学習し、測距時にいずれの種類の対象物を特定するかユーザが選択できるようにしてもよい。
　図３に、解析部５１により撮像画像２００の中から特定可能な対象物の一例を示す。本例では、ゴルフプレーヤであるユーザが、ゴルフコースにおいて、グリーン２１０上のカップ２０１までの距離を知るために、距離測定装置１００を用いてピンフラグ２０２を対象物としてそこまでの距離を測定する。解析部５１は、機械学習モデルにより、撮像部３０により得られた対象物の撮像画像２００の中からピンフラグ２０２を特定し、画像中心（すなわち、投光観察光学系１２の基準軸Ｌ１０）に対するずれを算出する。なお、対象物は、ピンフラグ２０２に限らず、例えばグリーン２１０、（ピンフラグ２０２のフラグを支持する）ピン等、対象物であるカップ２０１の近辺に位置する物体と組み合わせてもよい。それにより、機械学習モデルによる対象物の特定精度が向上する。また、対象物であるカップ２０１の近辺に位置する物体を用いる場合は、その物体固有の色情報（例えばグリーン２１０であれば緑色）を用いてもよい。
　図４Ａに、撮像画像２００から特定される対象物を示す。解析部５１は、基準軸Ｌ１０上で対象物を特定する。ユーザが、機体を対象物の方向に向けて、対象物であるピンフラグ２０２を表示画面７１ａの内）に位置決めすると、解析部５１が機械学習モデルに基づいてピンフラグ２０２を特定する。ここで、通常、ピンフラグ２０２の形状は定まっていることから、解析部５１は、ピンフラグ２０２の形状からその中心又は重心を特定する。また、撮像部３０によりピンフラグ２０２を異なるタイミングで複数回撮像し、それらの複数の画像間の画像差（画素値の差が最も小さくなる画像間のオフセット）からピンフラグ２０２の中心又は重心を特定することもできる。
　また、ユーザが機体を動かして対象物が表示画面７１ａの画面中心付近に位置するように位置決めすると、対象物の特定精度を更に向上させることができる。また、対象物の画像を予め機体に登録しておき、機体操作時のシチュエーションに応じてそれに適した機械学習モデルが自動選択されるように設定してもよい。例えば、機体を操作するシチュエーションがゴルフ競技である場合、ユーザがゴルフ競技を選択すると、機械学習（済）モデルとしてフラッグが自動選択されるようにしてもよい。また、ユーザが初回の測距動作時等に対象物を撮像して機体に登録し、次回以降の操作時に登録した機械学習（済）モデルが自動選択されるように設定してもよい。
　図４Ｂに、特定された対象物について検出される基準軸Ｌ１０からのずれを示す。この例では、対象物が画像中心（基準軸Ｌ１０）から外れてしまっている。上述のように一度撮像画像２００から対象物が特定されると、解析部５１は、撮像画像２００内の任意の位置で対象物を認識し、基準軸Ｌ１０の位置に対応する画像中心に対する対象物のずれＳ（表示画面７１ａ内の画像中心における中心座標に対する対象物の中心座標）を検出する。ずれＳの検出結果は制御部５２に送信される。なお、表示画面７１ａ内の画像中心は、検出素子２２における基準軸Ｌ１０と検出素子２２との交点でもある。
　なお、機械学習モデルを使用することに代えて、画像処理法により対象物の撮像画像を解析することとしてもよい。画像処理法は、撮像画像内の対象物の輪郭を検出するエッジ検出法を含む。それにより、図３に示す撮像画像２００内のゴルフコース上に存在する様々な物、例えばバンカ２２０、森林２３０、その他のハザードなども検出することが可能となる。
　なお、解析部５１は、対象物を検出できなかった場合などにおいて、対象物の撮像画像の解像度を検出し、制御部５２は、解像度の検出結果に基づいて投光観察光学系１２を制御して、対象物の像を拡大又は縮小してもよい。解析部５１による画像解析についてはさらに後述する。
　制御部５２は、撮像部３０により得られた撮像結果に基づいて、光Ｂ３の投射状態を制御するユニットである。制御部５２は、投光部１０及び／又は投光観察光学系１２を制御してミラー１３を基準軸Ｌ１０に対して傾動する、補正レンズ１４を基準軸Ｌ１０から変位する、プリズム（不図示）を変位及び／回動する、及び／又は光源１１を基準軸Ｂ１及びＢ２に対して傾動することで、ずれＳ（及び対象物までの距離）から定まる方向に光Ｂ３を偏向する。それにより、図４Ｃに矢印を用いて示すように、光Ｂ３が解析部５１により特定された対象物であるピンフラグ２０２、特にその中心又は重心に照射され続けることとなる。
　なお、光Ｂ３を偏向するときの偏向角度Θと光学系の倍率により定まる表示画面７１ａの画角とは対応関係にあることから、表示画面７１ａの画像中心の中心座標（画素）からの対象物の中心又は重心座標（画素）のずれ量をあらわす、ずれＳをもとめることで、対象物に向ける光Ｂ３の偏向角度Θを算出することができる。
　なお、制御部５２は、投光部１０及び／又は投光観察光学系１２を制御して光Ｂ３をスキャンするように光Ｂ３を偏向させてもよい。また、制御部５２は、光Ｂ３の投射方向だけでなく強度を変更して光Ｂ３の投射状態を制御してもよい。例えば、対象物の反射率が低く（又は高く）、検出部２０により検出される反射光Ｃ１の強度が弱い（強い）場合に光Ｂ３の強度を上げ（下げ）てもよい。また、光Ｂ３により対象物をスキャンする場合、対処物を横切るように、すなわち対象物とその周辺領域を含むようにスキャンしてもよいし、対象物の領域内のみをスキャンしてもよい。
　また、制御部５２は、上記のように投光部１０及び／又は投光観察光学系１２を制御することで、解析部５１が解析した対象物が撮像部３０の撮像領域の中央で撮像されるようにする。このように対象物が撮像領域の中央で撮像されることで、検出精度が向上する。
　処理部６１は、検出部２０による反射光Ｃ１の検出結果に基づいて対象物までの距離を決定するユニットである。対象物までの距離Ｄは、投光部１０による光Ｂ３の照射から検出部２０により反射光Ｃ１が検出されるまでの検出時間Ｔを決定することで、光速ｃを用いてＤ＝Ｔ×ｃ／２より算出される。ここで、測定光が発せられた測定位置から対象物までの往復に相当する距離を光が移動するのに要した時間が検出時間Ｔであるので、検出時間Ｔの２分の１に光速を掛けることになる。なお、検出時間Ｔは、測定光の複数回の照射に対してそれぞれ得られた結果を平均して決定してもよい。
　なお、処理部６１は、光Ｂ３により対象物をスキャンして対象物までの距離を決定してもよい。斯かる場合、解析部５１により、対象物の撮像画像を解析して対象物を特定し、制御部５２により投光部１０及び／又は投光観察光学系１２を制御して、光Ｂ３を用いて特定された対象物をスキャンすると同時に検出部２０により反射光Ｃ１を検出し、処理部６１は、光Ｂ３による対象物のスキャン位置と反射光Ｃ１の検出結果との関係に基づいて対象物までの距離を決定する。ここで、対象物のスキャン位置と反射光の検出結果との関係より、反射光Ｃ１の検出強度が最大となる対象物のスキャン位置について距離を決定する、又は対象物内の全スキャン位置について距離を決定し、その平均又は最小距離を対象物までの距離とすることができる。
　なお、処理部６１は、光Ｂ３によりその偏向範囲の全体又は撮像画像の画角範囲の全体をスキャンして対象物までの距離を決定してもよい。斯かる場合、制御部５２により投光観察光学系１２を制御して、光Ｂ３を用いてその偏向範囲又は撮像画像の画角範囲をスキャンすると同時に検出部２０により反射光Ｃ１を検出し、処理部６１は、光Ｂ３によるスキャン位置と反射光Ｃ１の検出結果との関係に基づいて対象物を検出し、その対象物までの距離を決定する。ここで、処理部６１は、スキャン位置と反射光Ｃ１の検出結果との関係より、例えば反射光Ｃ１の検出強度が最大となるスキャン位置にて対象物を特定し、その対象物について距離を決定してもよい。また、スキャン位置と検出時間Ｔの検出結果との関係により、例えば、検出時間Ｔが最小となる位置にて対象物を特定し、その対象物について距離を決定してもよい。
　処理部６１は、決定した対象物までの距離を表示部７０に供給する。処理部６１は、決定した対象物までの距離を記憶装置（不図示）に記憶してもよい。
　表示部７０は、撮像部３０により得られた対象物の撮像画像及び処理部６１により決定された対象物までの距離を表示するユニットであり、表示装置７１及びタッチ検出センサ７２を有する。表示装置７１は、機体上に露出する表示画面を有する電子ビューファインダ或いは液晶ディスプレイであってよい。なお、本実施形態では、表示装置７１と併せてタッチ検出センサ７２を採用するため、表示装置７１として液晶ディスプレイを採用することとする。タッチ検出センサ７２は、例えば静電容量センサであり、表示装置７１の表示画面７１ａ上に配設されて、ユーザによるタッチ操作及びタッチした表示画面７１ａ上の場所を検出する。
　算出部６２は、表示画面７１ａ上でタッチ操作により撮像画像に含まれる単一又は複数の場所が選択された場合に、単一又は複数の場所の距離、及び、それら複数の場所の間の距離及び／又は面積を算出するユニットである。それらの算出については後述する。
　図５Ａに、表示部７０により表示画面７１ａ上に表示される表示の一例を示す。表示部７０は、表示画面７１ａ上に撮像画像２００及びこれに重ねて光Ｂ３が投射されている（又は距離を表示している）対象物上の場所を示すマーク２４０を表示する。ここで、表示部７０は、撮像部３０により得られた対象物の撮像画像２００を、光Ｂ３が投射されているピンフラグ２０２上の場所、すなわちマーク２４０を表示する。また、決定された対象物までの距離「３８５ｙ（ヤード）」が表示されている。なお、マーク２４０が画面中心に位置するように表示してもよい。また、光Ｂ３が投射されている対象物上の場所を示すマーク２４０を表示する代わりに、距離を表示している対象物をハイライトで表示する、又は、距離を表示している対象物にオブジェクト（例えばマークや矢印）を重ねて表示してもよい。
　図５Ｂに、表示部７０がタッチ検出センサ７２によりユーザによる表示画面７１ａ上でのタッチ操作を検出した場合の表示動作の一例を示す。図５Ｂでは、表示部の表示画面７１ａ上に対象物としてピンフラグ２０２が表示されている。ユーザが、表示画面７１ａ上で手指等でタッチ操作して撮像画像２００に含まれるピンフラグ２０２を選択したとする。それにより、タッチ位置を示すマーク２４６がピンフラグ２０２に重ねて表示される。タッチ検出センサ７２は、ユーザがタッチ操作した表示画面７１ａ上の場所（座標）を検出し、解析部５１は、表示画面７１ａのタッチ操作した場所（座標）の表示画面７１ａの画像中心の中心座標からのずれＳを算出し、対象物に向ける光Ｂ３の偏向角度Θを算出する。制御部５２は、投光部１０及び／又は投光観察光学系１２を制御して算出した偏向角度Θにて光Ｂ３をピンフラグ２０２に指向し、投射し、ピンフラグ２０２までの距離を算出する。
　図６Ａ及び図６Ｂに、表示部７０がタッチ検出センサ７２によりユーザによる表示画面７１ａ上でのタッチ操作を検出した場合の表示動作の一例を示す。図６Ａに示される状態では、距離測定装置１００は撮像画像２００内において対象物であるピンフラグ２０２を特定し、これにロックオンして光Ｂ３を投射し、継続してピンフラグ２０２までの距離を測定している。この状態において、ユーザが、表示画面７１ａ上で手指等でタッチ操作して撮像画像２００に含まれるバンカ２２０を選択したとする。斯かる場合、表示部７０は、タッチ検出センサ７２によりユーザがタッチ操作した表示画面７１ａ上の場所を検出し、撮像画像２００に重ねて選択された場所であるバンカ２２０上にマーク２４２を表示し、解析部５１は、先に特定又は選択された対象物であるピンフラグ２０２に対する選択された場所であるバンカ２２０までのずれＳを検出し、制御部５２は、そのずれＳの検出結果に基づいて投光部１０及び／又は投光観察光学系１２を制御して光Ｂ３を選択したバンカ２２０に指向し、投射する。それにより、図６Ｂに示すように、表示部７０は、表示画面７１ａ上に撮像画像２００及び光Ｂ３が投射されているバンカ２２０上の場所を示すマーク２４２を、そのマークが画面中心に位置するよう表示する。また、決定されたバンカ２２０までの距離「３７３ｙ（ヤード）」が表示される。
　図７Ａに、表示部７０がタッチ検出センサ７２によりユーザによる表示画面７１ａ上で複数のタッチ操作を検出した場合の表示動作の一例を示す。この例では、ユーザはグリーン２１０上のカップ２０１を対象物として距離測定装置１００により撮像し、その撮像画像２００が表示画面７１ａ上に表示されている。この状態において、ユーザが、表示画面７１ａ上で手指等でタッチ操作して撮像画像２００に含まれるグリーン２１０上のカップ２０１及びグリーン２１０奥の森林２３０の場所を選択したとする。斯かる場合、表示部７０は、タッチ検出センサ７２によりユーザがタッチ操作した表示画面７１ａ上の場所を検出し、撮像画像２００に重ねて選択された２つの場所にマーク２４６を表示し、制御部５２は各場所に光Ｂ３が投射されるように投光観察光学系１２を制御し、処理部６１はそれぞれの場所までの距離を決定し、算出部６２は、決定された２つの場所までの距離及び２つの場所間の画角に基づいてそれらの間の距離を算出する。それにより、決定されたカップ２０１までの距離「１５０ｙ」及び森林２３０までの距離「１７０ｙ」が表示画面７１ａ上に表示されるとともに、カップ２０１及び森林２３０の間の距離の算出結果「３０ｙ」が表示画面７１ａ上に表示され、ユーザは、カップ２０１から森林２３０までの距離からショットがグリーン２１０をオーバーした場合にＯＢになるリスクを評価することができる。
　図７Ｂに、表示部７０がタッチ検出センサ７２によりユーザによる表示画面７１ａ上で複数のタッチ操作を検出した場合の表示動作の別の例を示す。この例では、ユーザはグリーン２１０を対象物として距離測定装置１００により撮像し、その撮像画像２００が表示画面７１ａ上に表示されている。この状態において、ユーザが、表示画面７１ａ上で手指等でタッチ操作して撮像画像２００に含まれるグリーン２１０の輪郭に沿った複数（本例では４）の場所を選択したとする。斯かる場合、表示部７０は、タッチ検出センサ７２によりユーザがタッチ操作した表示画面７１ａ上の場所を検出し、撮像画像２００に重ねて選択された４つの場所にマーク２４２を表示し、算出部６２は、４つの場所で囲まれるエリア２４４の面積を算出する。エリア２４４の面積の算出結果が表示画面７１ａ上に表示され、ユーザはグリーン２１０のおおよその広さを知ることができる。
　図８に、本実施形態に係る距離測定方法のフローを示す。測距動作は、ユーザが距離測定装置１００の機体に設けられた操作ボタン（不図示）を押下することにより開始される。本例では、ゴルフプレーヤであるユーザが、図３に示されるようなゴルフコースにおいて、グリーン２１０上のカップ２０１までの距離を知るために、距離測定装置１００を用いてピンフラグ２０２を対象物としてそこまでの距離を測定するとする。
　ステップＳ１０２では、撮像部３０により、投光観察光学系１２を介して対象物を撮像する。図３に示すように、対象物であるピンフラグ２０２及びその周囲のグリーン２１０等が撮像される。撮像画像は、表示部７０により、表示装置７１の表示画面７１ａに表示される。
　次いで、ステップＳ１０２で得られた撮像結果に基づいて、光Ｂ３の投射状態を制御する。具体的に、次のステップＳ１０４からＳ１１０を実行する。
　ステップＳ１０４では、解析部５１により、ステップＳ１０２で得られた対象物の撮像画像を解析する。なお、初回の測距動作時等において、図４Ａに示すように、ユーザが機体を上下左右に振って対象物であるピンフラグ２０２を基準軸Ｌ１０上（すなわち、表示画面７１ａに表示される画像中心）に位置決めすると、解析部５１がピンフラグ２０２を特定する。これ以降、解析部５１は撮像画像内の任意の位置においてピンフラグ２０２を特定することができるようになる。
　ステップＳ１０６では、解析部５１により、対象物を検出したか否か判断する。ピンフラグ２０２が撮像画像内にない場合、解析部５１はピンフラグ２０２を検出できず、対象物を検出しなかったと判断してステップＳ１０２に戻る。そこで、ユーザは、機体を動かしてピンフラグ２０２を撮像画像内に位置決めする。そうすることで解析部５１は撮像画像内にピンフラグ２０２を検出し、対象物を検出した判断してステップＳ１０８に進む。
　ステップＳ１０８では、解析部５１により、対象物であるピンフラグ２０２の中心を特定する。解析部５１は、先述のとおり対象物の形状中心又は複数の画像間の画像差からピンフラグ２０２の中心を特定し、図４Ｂに示すように、基準軸Ｌ１０の位置に対応する画像中心に対する対象物のずれＳ（表示画面７１ａ内の画像中心における中心座標に対する対象物の中心座標）を検出する。
　ステップＳ１１０では、制御部５２により、ステップＳ１０８で得られた対象物の画像の解析結果に基づいて、投光観察光学系１２に含まれる少なくとも１つの補正用光学素子を制御する。補正用光学素子の制御については先述のとおりである。それにより、図４Ｃに矢印を用いて示すように、光Ｂ３がピンフラグ２０２の中心に照射可能となる。
　ステップＳ１１２では、対象物までの距離が測定される。投光部１０は、投光観察光学系１２を介してピンフラグ２０２の中心に光Ｂ３を投射する。次いで、検出部２０が、光Ｂ３の投射によって生じるピンフラグ２０２からの反射光Ｃ１を検出する。最後に、処理部６１が、反射光Ｃ１の検出結果に基づいてピンフラグ２０２までの距離Ｄを決定する。光Ｂ３の投射、反射光Ｃ１の検出、及び距離Ｄを決定の詳細は先述のとおりである。
　なお、ステップＳ１０２で撮像部３０により対象物を撮像した後に、ステップＳ１１２で投光部１０により光Ｂ３を対象物に投射するように、ステップＳ１０２の撮像とステップＳ１１２の光Ｂ３の投射のタイミングをずらすこととする。それにより、ステップＳ１０２で対象物の撮像する際に、光Ｂ３を対象物に投射することで発生する反射光Ｃ１が撮像部３０により検出されるのを防ぐことができる。
　ステップＳ１１４では、表示部７０により、図５Ａに示すように、ステップＳ１０２で得られたピンフラグ２０２及びその周囲の撮像画像２００とともにステップＳ１１２で決定された対象物までの距離「３８５ｙ（ヤード）」が表示画面７１ａ上に表示される。
　ステップＳ１１６では、測距動作を終了するか否か判断される。ユーザにより操作ボタン（不図示）が再度押下されると測距動作を継続すると判断されてステップＳ１０２に戻り、押下がない場合、測距動作を終了すると判断されてフローを終了する。
　本実施形態に係る距離測定装置１００によれば、光Ｂ３を、投光観察光学系１２を介して対象物に投射する投光部１０と、投光観察光学系１２を介して対象物を撮像する撮像部３０と、撮像部３０により得られた対象物の画像を解析する解析部５１と、解析部５１による解析結果に基づいて、投光観察光学系１２を制御する制御部５２とを備える。これによれば、対象物に投射する光が通る投光観察光学系１２を介して対象物を撮像し、それにより得られる対象物の撮像画像を解析し、その解析結果に基づいて投光観察光学系１２を制御することにより、正確に、光を対象物に投射して対象物までの距離を決定することが可能となる。また、ユーザが対象物を含む領域を視準して対象物を視認する必要がないことから、対象物を認識することが容易になる。
　なお、本実施形態に係る距離測定装置１００では、撮像部３０により対象物を撮像し、検出部２０により光Ｂ３を投射することで発生する対象物からの反射光Ｃ１を検出する構成を採用したが、これに代えて、撮像部３０が対象物を撮像するとともに、光Ｂ３を投射することで発生する対象物からの反射光Ｃ１も検出する構成を採用してもよい。
　図９に、第１の変形例に係る距離測定装置１１０の構成を示す。距離測定装置１１０は、投光部１０、撮像部３０ｄ、解析部５１、制御部５２、処理部６１、表示部７０、及び算出部６２を備える。なお、撮像部３０ｄを除く他のユニットは、先述の距離測定装置１００におけるそれらと同様に構成される。
　撮像部３０ｄは、投光観察光学系１２ｄを介して対象物を撮像するとともに、投光部１０により光Ｂ３を投射することで発生する対象物からの反射光（赤外光）Ｃ１を検出するユニットである。撮像部３０は、ＣＭＯＳイメージセンサ等、可視光帯域及び赤外帯域において感度を有するイメージセンサを採用することができる。可視光Ａ１を受光することで得られる対象物の撮像画像は、解析部５１及び表示部７０に供給される。光Ｂ３に由来する対象物からの反射光（赤外光）Ｃ３の検出信号はデジタル信号に変換されて、処理部６１に供給される。
　処理部６１は、撮像部３０ｄによる反射光（赤外光）Ｃ３の検出結果に基づいて対象物までの距離を決定する。その詳細は、先述のとおりである。
　上述の構成の距離測定装置１１０によれば、撮像部３０が対象物を撮像するとともに、光Ｂ３を投射することで発生する対象物からの反射光Ｃ１も検出する構成となり、撮像と検出機能を共通化できるためコストダウンを図ることが可能になる。
　なお、上述の距離測定装置１００では、投光部１０及び撮像部３０が１つの光学系（投光観察光学系１２）を共用する構成を採用したが、これに代えて、撮像部３０と投光部１０がそれぞれ独立の光学系を有する構成を採用してもよい。
　図１０に、第２の変形例に係る距離測定装置１２０の構成を示す。距離測定装置１２０は、投光部１０ｄ、検出部２０ｄ、撮像部３０、解析部５１、制御部５２、処理部６１、表示部７０、及び算出部６２を備える。なお、投光部１０ｄ及び検出部２０ｄを除く他のユニットは、先述の距離測定装置１００におけるそれらと同様に構成される。
　投光部１０ｄは、光Ｂ３を、投光光学系（第１光学系の一例）１２ｄｄを介して対象物に投射するユニットである。投光部１０ｄは、光源１１及び投光光学系１２ｄｄを含む。
　光源１１は、先述のとおり、一定の周期でパルス状の光Ｂ１を生成し、投光光学系１２ｄｄに入れる。
　投光光学系１２ｄｄは、光Ｂ１を成形及び指向する複数の光学素子から構成される光学系であり、一例として補正レンズ１４及び対物レンズ１５を含む。これらの光学素子は、投光光学系１２ｄｄの基準軸Ｌ１０に沿って配列される。
　補正レンズ１４は、光Ｂ１を偏向するレンズ装置であり、レンズ素子１４ａ及び駆動装置１４ｂを有する。それらの構成は先述のとおりである。
　対物レンズ１５は、光源１１から出力され、補正レンズ１４を介して入る光Ｂ１をコリメートして光Ｂ３として距離測定装置１００の前方に送る光学素子である。対物レンズ１５の構成は先述のとおりである。
　検出部２０ｄは、光Ｂ３を投射することで発生する対象物からの反射光Ｃ１を、検出観察光学系（第２光学系の一例）２２ｄを介して検出するユニットである。検出部２０は、受光レンズ２１、補正レンズ２３、ミラー２４、及び検出素子２２を含む。
　受光レンズ２１は、対象物からの反射光Ｃ１を集光する光学素子である。受光レンズ２１により集光された反射光Ｃ１は、補正レンズ２３に送られる。
　補正レンズ２３は、反射光Ｃ２の受光角度を変更するレンズ装置であり、レンズ素子２３ａ及び駆動装置２３ｂを有する。レンズ素子２３ａは、一例として内焦レンズであり、受光レンズ２１とミラー２４との間の基準軸Ｌ２０上に配置される。駆動装置２３ｂは、例えばボイスコイルモータ、圧電モータ等の駆動素子を有し、変位センサ（不図示）等によるレンズ素子２３ａの変位の検出結果に基づいて制御部５２により制御されて、レンズ素子２３ａを基準軸Ｌ２０に交差する方向（本実施形態では基準軸Ｌ２０に直交する面内で互いに直交する２軸方向）に変位する。
　ミラー２４は、光をその波長に応じて反射又は透過するミラー装置であり、ダイクロイック反射面２４ａを有する。ダイクロイック反射面２４ａは、赤外帯域の光を反射し、可視光帯域の光を透過するミラー素子である。ダイクロイック反射面２４ａは基準軸Ｌ２０上に配置されて、反射光（赤外光）Ｃ２を反射して検出素子２２に送り、反射光Ｃ１とともに距離測定装置１００の前方から受光レンズ２１及び補正レンズ１４を介して入る可視光Ａ２を透過して、後方に配置される撮像部３０に向けて送り出す。
　検出素子２２は、反射光Ｃ３を受光して、その強度に対応する検出信号を出力する素子である。検出素子２２は、先述のとおり構成される。検出信号は、デジタル信号に変換されて、処理部６１に供給される。
　上述の構成の距離測定装置１２０において、撮像部３０は、検出観察光学系２２ｄを介して可視光Ａ３を受光することで対象物を撮像する。解析部５１は、撮像部３０により得られた対象物の画像を解析して、撮像画像の中から対象物を特定する。その撮像画像の解析の詳細は先述のとおりである。制御部５２は、解析部５１による解析結果に基づいて、投光光学系１２ｄｄに含まれる補正レンズ１４及び検出観察光学系２２ｄに含まれる補正レンズ２３を制御する。
　図１１に、補正レンズ１４，２３の制御の一例を示す。解析部５１により画像中心（基準軸Ｌ１０）に対する対象物のずれＳ（表示画面７１ａ内の画像中心における中心座標に対する対象物の中心座標）が検出されると、制御部５２は駆動装置１４ｂによりレンズ素子１４ａを基準軸Ｌ１０に対して変位する。それにより、光Ｂ３が偏向する（基準軸Ｌ１０に対して傾く）。これと同時に、制御部５２は、駆動装置２３ｂによりレンズ素子２３ａを基準軸Ｌ２０に対して変位する。それにより、反射光Ｃ１（及び可視光Ａ１）の受光角が基準軸Ｌ２０に対して傾く。ここで、光Ｂ３の偏向角と反射光Ｃ１（及び可視光Ａ１）の受光角の変位は等しく制御される。従って、光Ｂ３が対象物に照射されるとともに、それにより対象物から生じる反射光Ｃ１を受光することが可能となる。また、本実施形態により、光Ｂ３の偏向角制御と反射光Ｃ１（及び可視光Ａ１）の受光角の制御を同時に行うことができるため、処理時間を短縮することができる。
　また、制御部５２は、上記のように検出観察光学系２２ｄを制御することで、解析部５１が解析した対象物が撮像部３０の撮像領域の中央で撮像されるようにする。このように対象物が撮像領域の中央で撮像されることで、検出精度が向上する。
　なお、補正レンズ１４，２３は、制御部５２により制御されて中心軸に対して非対象に変形するバリアングルプリズムであってもよい。
　なお、第２の変形例に係る距離測定装置１２０では、撮像部３０により対象物を撮像し、検出部２２により光Ｂ３を投射することで発生する対象物からの反射光Ｃ１を検出する構成を採用したが、これに代えて、撮像部３０が対象物を撮像するとともに、光Ｂ３を投射することで発生する対象物からの反射光Ｃ１も検出する構成を採用してもよい。
　また、補正レンズ１４，２３を機体の手振れ補正の制御に用いてもよい。
　また、撮像部３０を駆動装置（図示しない）を用いて、基準軸Ｌ１０に直交する面内でシフトさせることで、対象物が画像中心に位置するように制御してもよい。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
　１０…投光部、１０ｄ…投光部、１１…光源、１２，１２ｄ…投光観察光学系、１２ｄｄ…投光光学系、１３…ミラー、１３ａ…ダイクロイック反射面、１３ｂ…駆動装置、１４…補正レンズ、１４ａ…レンズ素子、１４ｂ…駆動装置、１５…対物レンズ、２０，２０ｄ…検出部、２１…受光レンズ、２２…検出素子、２２ｄ…検出観察光学系、２３…補正レンズ、２３ａ…レンズ素子、２３ｂ…駆動装置、２４…ミラー、２４ａ…ダイクロイック反射面、３０，３０ｄ…撮像部、５１…解析部、５２…制御部、６１…処理部、６２…算出部、７０…表示部、７１…表示装置、７１ａ…表示画面、７２…タッチ検出センサ、１００，１１０，１２０…距離測定装置、２００…撮像画像、２０１…カップ、２０２…ピンフラグ、２１０…グリーン、２２０…バンカ、２３０…森林、２４０，２４２，２４６…マーク、２４４…エリア、Ａ１，Ａ２，Ａ３…可視光、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…光、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…反射光、Ｌ１０，Ｌ２０…基準軸。

Claims (26)

  1. 　光を投射して対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、
    　前記対象物の検出結果に基づいて、前記光の投射状態を制御する制御部と、
    　前記制御部により制御された前記光を前記対象物に投射する投光部と、
    　反射光の検出結果に基づいて、前記対象物までの距離を決定する処理部と、
    を備える距離測定装置。
  2. 　前記対象物を撮像する撮像部を備え、前記制御部は、前記撮像部により得られた撮像結果に基づいて前記対象物を検出する、請求項1に記載の距離測定装置。
  3. 　前記投光部は、光学系を介して前記光を対象物に投射する、請求項２に記載の距離測定装置。
  4. 　前記撮像部は、前記光学系、又は、前記光学系と異なる撮像光学系を介して前記対象物を撮像する、請求項３に記載の距離測定装置。
  5. 　前記投光部は前記光を射出する光源部を含み、前記制御部は、前記光源部及び前記光学系のいずれか１つを制御して光の投射状態を制御する、請求項３又は４に記載の距離測定装置。
  6. 　前記光の投射状態は、前記光の照射方向及び前記光の強度のいずれか１つを含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  7. 　前記撮像部は、更に前記対象物からの反射光を検出する、請求項３から６のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  8. 　前記対象物からの反射光を検出する検出部を備える、請求項３から６のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  9. 　前記撮像部により得られた前記撮像結果を解析する解析部を備え、
    　前記解析部は、前記撮像結果における前記対象物の画像を解析して前記対象物を特定する、請求項３から８のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  10. 　前記解析部は、機械学習モデルに基づいて前記対象物の画像を解析し、
    　前記機械学習モデルは、予め、距離を測定する対象となる対象物の画像を教師データとして機械学習することで構築されている、請求項９に記載の距離測定装置。
  11. 　前記解析部は、画像処理法により前記対象物の画像を解析し、
    　前記画像処理法は、少なくともエッジ検出法を含む、
    　請求項９に記載の距離測定装置。
  12. 　前記制御部は、前記解析部が解析した前記対象物が前記撮像部の撮像領域の中央で撮像されるように前記光学系、前記光学系と異なる撮像光学系、及び前記撮像部のいずれか１つを制御する、請求項９から１１のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  13. 　前記解析部は、前記対象物を画像中心にて特定する、請求項１１又は１２に記載の距離測定装置。
  14. 　前記撮像部は、前記対象物を異なるタイミングで複数回、撮像し、
    　前記解析部は、複数の前記画像間の画像差から前記対象物を特定する、
    請求項９から１３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  15. 　前記解析部は、前記画像の解像度を検出し、
    　前記制御部は、前記解像度の検出結果に基づいて前記光学系を制御して、前記対象物の像を拡大又は縮小する、請求項９から１４のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  16. 　前記解析部は、前記対象物の画像を解析して前記対象物の中心又は重心を特定し、
    　前記制御部は、前記投光部及び前記光学系のいずれか１つを制御して、前記光を特定された前記対象物の中心に投射する、請求項９から１５のいずれか１つに記載の距離測定装置。
  17. 　前記解析部は、前記対象物の画像を解析して前記対象物を特定し、
    　前記制御部は、前記光を制御して、前記光を用いて特定された前記対象物をスキャンし、
    　前記処理部は、前記光による前記対象物のスキャン位置と前記反射光の検出結果との関係に基づいて前記対象物までの距離を決定する、請求項９から１６のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  18. 　前記撮像部により得られた前記対象物の画像を表示画面上に表示する表示部をさらに備える、請求項３から１７のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  19. 　前記表示部は、前記光が投射されている前記対象物上の場所、又は、前記距離を決定した対象物を示すオブジェクトを前記対象物の画像に重ねて表示する、請求項１８に記載の距離測定装置。
  20. 　前記表示部は、前記撮像部により得られた前記対象物の画像を、前記光が投射されている前記対象物上の場所を画面中心に位置するよう表示する、請求項１８に記載の距離測定装置。
  21. 　前記表示画面は、ユーザによるタッチ操作を検出するタッチ検出センサを含み、
    　前記制御部は、前記表示画面上でタッチ操作により前記画像に含まれる少なくとも１つの場所が選択された場合に、前記光を制御して、前記少なくとも１つの場所に前記光を投射する、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  22. 　前記表示画面上でタッチ操作により前記画像に含まれる複数の場所が選択された場合に、前記複数の場所までの距離、又は、前記複数の場所の間の距離及び／又は面積を算出する算出部をさらに備える、請求項２１に記載の距離測定装置。
  23. 　前記光学系は、レンズ素子、プリズム、及びミラーのうちの少なくとも１つの補正用光学素子を含み、
    　前記制御部は、前記少なくとも１つの補正用光学素子を駆動する、請求項３から２２のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  24. 　前記投光部は、前記撮像部が前記対象物を撮像した後に前記光を前記対象物に投射する、請求項３から２３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  25. 　前記制御部は、前記光学系又は撮像光学系を制御して前記距離測定装置のブレを補正する、請求項３から２４のいずれか一項に記載の距離測定装置。
  26. 　光を投射して対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
    　前記対象物の検出結果に基づいて、前記光の投射状態を制御する段階と、
    　前記制御する段階で制御された前記光を前記対象物に投射する段階と、
    　反射光の検出結果に基づいて、前記対象物までの距離を決定する段階と、
    を備える距離測定方法。
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