JP7257275B2

JP7257275B2 - ３次元距離測定装置

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Publication number: JP7257275B2
Application number: JP2019126149A
Authority: JP
Inventors: 克彦泉
Original assignee: Hitachi LG Data Storage Inc
Current assignee: Hitachi LG Data Storage Inc
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2039-07-05
Also published as: JP2021012091A; CN112180388A; US20210003705A1; US11604278B2

Description

本発明は、人物等の被写体の位置を距離画像として出力する３次元距離測定装置に関するものである。

光の伝達時間に基づいて物体までの距離を測定し（以下、ＴＯＦ法：タイム・オブ・フライト）、距離を表示した画像（距離画像）として出力する技術が知られる。物体までの距離を正確に測定するために、３次元空間内での各物体の座標を高精度に測定する必要がある。ＴＯＦ方式では、測距精度（測距分解能）と距離範囲とは、照射する光の周波数（発光期間の長さ）に依存し、照射する光の周波数が高いほど高精度な測距が可能となるが、測距可能な距離範囲が狭くなる。

例えば特許文献１に記載の測距撮像装置では、高い測距精度と長い測距レンジの両立を図ることを目的とし、露光期間連続（Continuous Wave）方式による第１測距と、パルス方式による第２測距を組合せる方式を提案している。

国際公開第２０１７／０２２１５２号

ＴＯＦ方式による距離測定では、各物体に照射され、その後に各物体を反射して測距装置に戻る光は微弱であるため、測定精度は物体に対して照射する光の照射環境の影響を受ける場合がある。また、測定距離を拡大しようとすると、測距装置に戻る光がますます微弱になってしまい、測距精度が低下するという問題がある。先に述べた特許文献１の技術は、高い測距精度と長い測距レンジの両立を図るものである。しかしながら、同一エリアで測距撮像装置を複数台設置時に生じる装置間の干渉の問題については考慮されていない。

装置間干渉とは、自装置以外の照射光（または反射光）が干渉光となり自装置で露光されることで、測距値に誤差が生じる現象である。その対策として、装置ごとに発光パルスの変調周波数を変えて干渉による測距誤差を低減する方法が知られている。しかしながら、この方法を特許文献１の構成に適用するには、連続方式とパルス方式で共通してパルス幅を変えなければならならず、実用的に困難となる。

本発明の目的は、複数台設置時の干渉対策に影響を与えることなく、広い測定距離範囲においても高精度の距離測定を行える３次元距離測定装置を提供することである。

本発明は、被写体の位置を距離画像として出力する３次元距離測定装置において、前記被写体に光を照射する発光部と、前記被写体からの反射光を検出する受光部と、前記受光部にて検出した反射光の伝達時間に基づき前記被写体までの３次元距離を算出する距離計算部と、前記距離計算部で算出した距離データに基づき前記被写体の２次元の距離画像を生成する画像処理部と、測定可能な距離範囲の異なる複数の距離モードから、所定の距離モードを選択して前記発光部の駆動条件を設定する距離モード選択処理部と、を備える。前記距離モード選択処理部により、第１のフレームでは第１の距離モードからの３次元距離データを取得し、第２のフレームでは第２の距離モードからの３次元距離データを取得し、前記画像処理部により、第１のフレーム及び第２のフレームにて取得した３次元距離データを組み合わせて、出力するフレームの３次元距離データを生成する構成とした。

本発明によれば、広い測定距離範囲において高精度の距離測定を行える３次元距離測定装置を提供することができる。その際、従来の装置間干渉対策を適用できるので、装置を複数台設置時の問題は発生しない。

実施例１における３次元距離測定装置の構成図。ＴＯＦ法による距離測定の原理を説明する図。ＴＯＦ法による距離測定の原理を説明する図。実施例１における距離モード（近距離）を説明する図。実施例１における距離モード（遠距離）を説明する図。距離モードとフレーム合成を説明する図。被写体の見え方を模式的に示した図。フレーム合成の処理の流れを示すフローチャート。実施例２における距離測定方式を説明する図。距離モードとフレーム合成を説明する図。被写体の検出状態を模式的に示した図。フレーム合成の処理の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の３次元距離測定装置の実施例を図面を用いて説明する。

図１は、実施例１における３次元距離測定装置の構成図である。以下の例では物体として人物の位置を検出する場合について説明する。３次元距離測定装置では、人物を含む被写体までの距離をＴＯＦ（Time of Flight）方式で測定し、測定した被写体の各部までの距離を例えば色で表示し、距離画像として出力する。

３次元距離測定装置は、ＴＯＦ方式による距離画像を生成する距離画像生成部１（以下、ＴＯＦカメラ、または単にＴＯＦとも呼ぶ）をＣＰＵ１７によって制御する構成である。ここで、ＴＯＦによる距離測定の原理は後述する。

ＴＯＦカメラ１は、被写体２にパルス光を照射するレーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを備える発光部１０と、被写体から反射したパルス光を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどを有する受光部１３と、受光部１３の検出信号から被写体までの距離を計算する距離計算部１４、距離計算部１４から出力される距離データを基に被写体２の距離画像として出力する画像処理部１５、測定可能な距離範囲の異なる距離モードを選択するよう発光パルスの駆動条件を設定する距離モード選択処理部１６、を備えて構成されている。このＴＯＦカメラ１は、ＣＰＵ１７により制御されることにより、３次元距離測定を行うことができる。次に各部の構成及び機能に関して、詳細に説明する。

図１に記載のＴＯＦカメラ１において、発光部１０はレーザ光源からなる光源部１１と、レーザ光源の発光あるいは消灯、もしくは発光量の調整を行う発光制御部１２から構成されている。光源部１１には、レーザ光源１１ａが配置されており、各レーザ光源から照射されるレーザ光は、３ａで示す照射領域を照射することが可能である。

発光制御部１２は、レーザ光源を駆動するレーザ駆動回路１２ａで構成されており、レーザ光源１１ａにレーザ駆動回路１２ａが対応するようになっている。外部のＣＰＵ１７からの指令に従い、距離モード選択処理部１６にて、選択した距離モードに応じて発光パルスの駆動条件が設定された後に、光源部１１のレーザ光源１１ａの発光や消灯を制御する構成である。

被写体２から反射した光は、受光部１３に搭載されているＣＣＤセンサ１３ａにより検出され、光電変換された信号が、距離計算部１４に送られる。距離計算部１４では、被写体２までの距離を計算し、被写体２までの距離データを画像処理部１５へ送る。

画像処理部１５は、距離計算部１４から送られた距離データを内部メモリに格納し、フレーム間での距離データの合成を行う。そして、距離データに基づき人物や物体画像の色相を変えるカラー化処理を行い、外部装置に出力またはディスプレイ等に表示する。画像処理は、明度、コントラスト等を変える処理でも構わない。ユーザはカラー化された画像を見ることで、人物等の物体の位置（距離）と形状（姿勢）を容易に知ることができる。

次に、各部の動作を説明する。
図２Ａと図２Ｂは、ＴＯＦ法による距離測定の原理を説明する図である。ＴＯＦ法では、出射光信号と受光信号の時間差により距離を算出する。

図２Ａは、ＴＯＦカメラ（距離画像生成部）１と被写体２（例えば人物）の関係を示す図である。ＴＯＦカメラ１は発光部１０と受光部１３を有し、発光部１０から被写体２へ距離測定用の発光パルス３１を出射する。出射光には赤外光を用いる。受光部１３は、被写体２に出射された光の反射光３２を受光するが、対物レンズ３３を介してＣＣＤなどの２次元センサ３４で受光する。被写体２は、発光部１０および受光部１３からＬ［ｍ］離れた位置に存在する。ここで、光速をｃ［ｍ／ｓ］として、発光部１０が光出射を開始してから受光部１３が反射光を受光するまでの時間差をｔ［ｓ］とすると、被写体２までの距離Ｌ［ｍ］は、
Ｌ［ｍ］＝ｃ［ｍ／ｓ］×ｔ［ｓ］／２・・・（１）
で求められる。

図２Ｂは、時間差ｔの測定を示す図である。距離計算部１４は、発光部１０から出射した光３１のタイミングと、受光部１３で反射光３２を受光したタイミングから、その時間差ｔを測定し、式（１）から被写体２との距離Ｌを算出する。また、２次元センサ３４における各画素位置での受光タイミングのずれから、被写体各位置の距離の差、すなわち被写体の凹凸形状を求めることができる。

図３Ａと図３Ｂは、実施例１におけるＴＯＦカメラの距離モードを説明する図である。図３Ａは、近距離を測定するための距離モードであり、図３Ｂは、遠距離を測定するための距離モードである。図３Ａと図３Ｂでは、それぞれの発光パルス３１の駆動間隔時間ｐａ，ｐｂが異なる（ｐａ＜ｐｂ）。発光パルス３１の駆動間隔時間ｐが短くなると、時間差ｔの最大値も短くなるので、測定可能距離（限界距離）Ｄも短くなる。そのため、ＴＯＦの距離測定における分解能は、割り当てられたビット数が同一であるとすると、測定可能距離Ｄが短いほど距離分解能を細かく（すなわち距離精度を高く）することが可能である。また、このとき測定可能距離の近距離側（最小距離）は距離モードに依らず同一であり、測定可能距離の遠距離側（限界距離）が距離モードの設定により異なることになる。本実施例においては、被写体２までの距離を含む測定可能距離（限界距離）Ｄを最適なものとするために、ＣＰＵ１７から距離モードを設定する構成としている。

図４Ａと図４Ｂは、距離モードとフレーム合成を説明する図である。図４Ａは、距離モードが異なるフレームを合成して出力フレームとする構成を説明しており、図４Ｂは、そのときの被写体の見え方を距離画像６０として模式的に示した図である。図４Ａにおいて、被写体として近距離側の人物２ａと遠距離側の人物２ｂがある場合を示している。フレーム１では、距離モードを近距離側に設定し（図３Ａのモード）、測定可能距離はＬ１である。一方フレーム２では、距離モードを遠距離側に設定し（図３Ｂのモード）、測定可能距離はＬ２である。両者の測定可能距離は、Ｌ１＜Ｌ２の関係が成り立つ。

本実施例では、２つの異なる距離モードをフレーム毎に切り替えて、画素毎あるいはフレーム毎に最適な距離モードを選択してフレーム合成を行うものである。すなわち、後述するフレーム合成を行うことにより、図４Ｂに示すように、近距離側の被写体２ａは高精度な近距離モードにて距離測定を行い、遠距離側の被写体２ｂは低精度ではあるが測定可能距離の大きな遠距離モードで距離測定を行う。その結果、従来の方式と比較して、測定可能距離ＬｏｕｔはＬ２と同じように遠距離まで確保しながら、測定精度の低下を最小限に抑えることが可能となる。

なお、本実施例の測定方式では、同一エリアで３次元距離測定装置を複数台設置して稼動させる場合、装置間の干渉を避けるため、装置ごとに発光パルスの変調周波数を変える手法を適用できる。よって、課題で述べた特許文献１のような問題は生じない。

図５は、フレーム合成の処理の流れを示すフローチャートである。以下に示すフレーム合成の処理は、３次元距離測定装置のＣＰＵ１７が図１の各部の動作を制御することで実行される。以下、ステップ順に説明する。

Ｓ１０１：ＣＰＵ１７にてＴＯＦ駆動を指令し、ＴＯＦを起動する。
Ｓ１０２：距離モード選択処理部１６は、フレーム１の距離モードを近距離モードに設定する。
Ｓ１０３：発光制御部１２により、近距離モードにて光源部１１の点灯を行う。
Ｓ１０４：受光部１３により被写体からの反射光を受光し、距離計算部１４により距離データを取得する。
Ｓ１０５：フレーム１の距離データを内部メモリに格納し、フレーム１での処理を終了する。

Ｓ１０６：距離モード選択処理部１６は、フレーム２の距離モードを遠距離モードに設定する。
Ｓ１０７：発光制御部１２により、遠距離モードにて光源部１１の点灯を行う。
Ｓ１０８：受光部１３により被写体からの反射光を受光し、距離計算部１４により距離データを取得する。
Ｓ１０９：フレーム２の距離データを内部メモリに格納し、フレーム２での処理を終了する。
この時点で、フレーム１は、近距離の測定範囲内での３次元距離データを取得しており、フレーム２は、遠距離の測定範囲内での３次元距離データを取得している。

Ｓ１１０：画像処理部１５は各画素について、いずれのフレームの距離データを採用するか決定する。決定方法は以下である。フレーム１で距離測定ができている画素については、フレーム１の距離データを採用する。一方、フレーム１での距離測定ができていない画素については、近距離の測定範囲外であるので、フレーム２の遠距離の距離データを採用する。
Ｓ１１１：Ｓ１１０の決定により、フレーム１の距離データを採用するか否かで分岐する。フレーム１の距離データを採用する場合は、Ｓ１１２へ進む。フレーム１の距離データを採用しない場合は、Ｓ１１３へ進む。
Ｓ１１２：画像処理部１５はフレーム１の距離データを内部メモリから読み出す。
Ｓ１１３：画像処理部１５はフレーム２の距離データを内部メモリから読み出す。
Ｓ１１４：画像処理部１５は、読み出した距離データを出力フレームに格納する。全ての画素について処理を終えたら、出力フレーム用の距離データをＴＯＦカメラから出力する。
以降は、Ｓ１０２に戻り上記の処理を繰り返す。

以上のように実施例１によれば、フレーム１で取得した近距離の３次元距離データと、フレーム２で取得した遠距離の３次元距離データを合成して出力フレームを生成し、ＴＯＦカメラから合成後の出力フレーム用の３次元距離データを出力する。その結果、測定距離範囲を遠距離まで確保しながら、近距離側は高精度を維持し、測定精度の低下を最小限に抑えることが可能となる。

次に、実施例２における３次元距離測定装置を説明する。装置の基本的な構成は、図１にて示した実施例１と同じものであるため、ここでは説明を省略する。実施例２のＴＯＦ方式では、実施例１とは異なる距離測定方式を採用している。

図６は、実施例２におけるＴＯＦカメラの距離測定方式を説明する図である。発光部１０から出射した発光パルス３１ａは、被写体を反射した後に受光部１３に到達して受光パルス３２ａとなる。このとき、発光パルス３１ａの出射のタイミングを基準に、複数の異なる遅延時間位置にゲート１８を設定する。そして、受光パルス３２ａが、設定したどのゲート１８の開放期間に検出されるかを判定する。判定の結果、検出されたゲートの時間位置に対応する測定距離の位置に、被写体が存在することになる。つまり、実施例２におけるゲートの位置は、実施例１における距離モードに対応している。

図６の例では、フレーム１用のゲート１８Ａ、１８Ｂ（第１、第２の距離モード）と、フレーム２用のゲート１８Ｃ、１８Ｄ（第３、第４の距離モード）を示している。各ゲートの開放期間をＤとし、発光パルス３１ａを基準に各ゲートの開始位置をＤａ～Ｄｄとする。同じフレームにあるゲート１８Ａと１８Ｂは隣接し、ゲート１８Ｃと１８Ｄは隣接する。これらの関係を言い換えれば、第１、第３の距離モードにおいて測定可能となる距離範囲（ゲート１８Ａ、１８Ｃ）の遠距離側の限界距離は、第２、第４の距離モードにおいて測定可能となる距離範囲（ゲート１８Ｂ、１８Ｄ）の近距離側の限界距離と略一致している。

また、ゲート１８Ａと１８Ｃは開放期間の半周期だけずれており、ゲート１８Ｂと１８Ｄは開放期間の半周期だけずれている。言い換えれば、第１の距離モードに対して第３の距離モードは半周期位相がずれており、第２の距離モードに対して第４の距離モードは半周期位相がずれている。なお、この位相ずれ量は半周期でなくとも良く、ゲート１８Ｃ（第３の距離モード）は、ゲート１８Ａ（第１の距離モード）の一部を含み、かつゲート１８Ｂ（第２の距離モード）の一部を含む構成であれば、本実施例の効果が得られる。各フレームにおいては、ゲート１８Ｂの後、及びゲート１８Ｄの後には、さらに図示しない隣接するゲートが同様に繰り返されている。

図６の例では、反射光３２ａはゲート１８Ａと１８Ｃにて検出されている（〇印で示す）。ゲート１８Ａ、１８Ｃにて反射光３２ａが検出できなかった場合は、隣接するゲート１８Ｂ、１８Ｄにて反射光３２ａが検出できるかどうかを確認し、さらに検出できなかった場合は図示しない隣接するゲートにて同様の動作を繰り返す。この一連の動作にて得られた距離データをフレーム１とフレーム２における距離データとする。なお、この場合に得られる距離データは、同一のゲート内であれば、ゲート内のどのタイミングで検出されたかに関係なく、例えばゲート期間Ｄの中央位置の距離データとみなす。このような測定方式は、ゲート期間Ｄ内での反射光の有無だけで距離の測定が可能となるため、微弱な反射光と高感度の光検出器を組み合わせることにより、遠距離測定に有利であるというメリットがある。

図６において、一組のゲート１８Ａと１８Ｂを使って被写体までの距離をフレーム１として検出する方法は、先に述べたＴＯＦ方式の説明と同じである。これに対し実施例２においては、ゲートの開放タイミングを半周期分ずらした他の一組のゲート１８Ｃと１８Ｄを設定し、これを使って被写体までの距離をフレーム２として検出する方法を組合せたことを特徴としている。このような構成とすることで、フレーム１とフレーム２を交互に繰返し、反射光を検出できたゲート情報をフレーム１とフレーム２の各々で確認することで、次に述べるように測距精度を改善することが可能である。

図７Ａと図７Ｂは、距離モードとフレーム合成を説明する図である。図７Ａは、ゲートのタイミングが半周期ずれているフレーム１及びフレーム２を合成して出力フレームとする構成を説明している。図７Ｂは、そのときの被写体２の検出状態を模式的に示した図である。フレーム１は、図６のゲート１８Ａ、１８Ｂに対応し、距離が近い方から距離モード１、２、・・・と記述する。フレーム２は、図６のゲート１８Ｃ、１８Ｄに対応し、距離が近い方から距離モードＡ、Ｂ、・・・と記述する。また出力フレームは、フレーム１とフレーム２の距離モードの重なり領域で区分し、距離１Ａ、２Ａ、２Ｂ、・・・のように記述している。

図７Ａにおいて、フレーム１では、被写体２は距離モード２のタイミングで距離Ｌ１として検出される。一方フレーム２では、被写体２は距離モードＢのタイミングで距離Ｌ２として検出される。実施例２では、フレーム１の検出範囲とフレーム２の検出範囲の共通となる範囲を被写体の存在範囲とみなす。よって、出力フレームでは、距離モード２と距離モードＢの共通の期間（距離２Ｂで示す）に対応する距離Ｌｏｕｔとして検出する。

図７Ｂは、各フレームにおける被写体２の検出状態を模式的に示したものである。上記したように、被写体２は、フレーム１では距離モード２で検出され、フレーム２では距離モードＢで検出される。このように単一のフレームにおいては、いずれかの距離モードにおいて被写体が検出されることになるが、その位置精度は、原理的に、隣接する距離モードとの間隔（測定距離単位Ｓ）で決まる。本実施例によれば、２つのフレームを合成した出力フレームすることにより、実効的な距離モードの距離幅（測定距離単位）を半分（Ｓ／２）にすることができる。よって、本実施例の距離測定の精度は、フレーム１のみ、あるいはフレーム２のみを利用した距離測定の精度に対して、分解能（測距精度）を２倍に向上できることになる。

なお、本実施例では、２つのフレームを合成する例を示したが、フレームの数をｎ個（ｎは３以上）に増やし、ゲートのタイミングをそれぞれずらす構成も可能である。その場合には、さらに実効的な距離幅（測定距離単位）をＳ／ｎに狭くして、測距精度を向上できることは言うまでもない。

図８は、フレーム合成の処理の流れを示すフローチャートである。以下に示すフレーム合成の処理は、３次元距離測定装置のＣＰＵ１７が図１の各部の動作を制御することで実行される。以下、ステップ順に説明する。

Ｓ２０１：ＣＰＵ１７にてＴＯＦ駆動を指令し、ＴＯＦを起動する。
Ｓ２０２：距離モード選択処理部１６は、フレーム１のゲートを設定する。例えば最も近距離であるゲート１８Ａ（モード１）に設定する。
Ｓ２０３：発光制御部１２により、光源部１１の点灯を行う。
Ｓ２０４：受光部１３により被写体からの反射光を受光し、反射光とゲートの一致を確認する。

Ｓ２０５：反射光のタイミングが設定ゲートと一致しているかどうかを判定し、一致している場合はＳ２０７に、一致していない場合はＳ２０６に進む。
Ｓ２０６：設定ゲートを隣接位置にずらす。例えば、ゲート１８Ａ（モード１）からゲート１８Ｂ（モード２）にずらし、Ｓ２０３から実行する。
Ｓ２０７：距離計算部１４は、設定ゲートで決まる距離データを内部メモリに格納し、フレーム１の処理を終了する。

次にフレーム２の処理を開始する。
Ｓ３０２：距離モード選択処理部１６は、フレーム２のゲートを設定する。例えば最も近距離であるゲート１８Ｃ（モードＡ）に設定する。
Ｓ３０３：発光制御部１２により、光源部１１の点灯を行う。
Ｓ３０４：受光部１３により被写体からの反射光を受光し、反射光とゲートの一致を確認する。

Ｓ３０５：反射光のタイミングがゲートと一致しているかどうかを判定し、一致している場合はＳ３０７に、一致していない場合はＳ３０６に進む。
Ｓ３０６：設定ゲートを隣接位置にずらす。例えば、ゲート１８Ｃ（モードＡ）からゲート１８Ｄ（モードＢ）にずらし、Ｓ３０３から実行する。
Ｓ３０７：距離計算部１４は、設定ゲートで決まる距離データを内部メモリに格納し、フレーム２の処理を終了する。

次にフレーム１とフレーム２の合成処理を行う。
Ｓ３０８：画像処理部１５は、フレーム１とフレーム２の距離データを内部メモリから読み出す。
Ｓ３０９：画像処理部１５は、フレーム１とフレーム２の距離データの平均値を出力フレームの距離データとし、ＴＯＦカメラから出力する。
以降は、Ｓ２０２に戻り上記の処理を繰り返す。

以上のように実施例２によれば、フレーム１で取得した３次元距離データとフレーム２で取得した３次元距離データを合成した出力フレームを生成し、ＴＯＦカメラから合成後の出力フレーム用の３次元距離データを出力する。その結果、単一のフレームで検出する場合よりも分解能を高め、測定距離範囲が遠距離の場合でも、測定精度の低下を抑えた距離測定が可能となる。

１：距離画像生成部（ＴＯＦカメラ）、
２：被写体、
１０：発光部、
１１：光源部、
１２：光源制御部、
１３：受光部、
１４：距離計算部、
１５：画像処理部、
１６：距離モード選択処理部、
１７：ＣＰＵ、
３１：照射光、
３２：反射光。

Claims

被写体の位置を距離画像として出力する３次元距離測定装置において、
前記被写体に光を照射する発光部と、
前記被写体からの反射光を検出する受光部と、
前記受光部にて検出した反射光に基づき前記被写体までの３次元距離を算出する距離計算部と、
前記距離計算部で算出した距離データに基づき前記被写体の３次元距離データの画像を生成する画像処理部と、
測定可能な距離範囲の異なる複数の距離モードから、所定の距離モードを選択して前記発光部の駆動条件を設定し、前記複数の距離モードのそれぞれに対してゲートを、各ゲートの前記発光部による前記光の出射のタイミングを基準とした開始時間位置が互いに異なるように、設定する距離モード選択処理部と、を備え、
前記受光部は、前記反射光が検出されたタイミングと前記ゲートとの一致を判定し、
前記距離計算部は、前記複数の距離モードのうちの、前記反射光が検出されたタイミングと一致すると判定された前記ゲートが設定された前記距離モードの前記ゲートの開放期間の中央の時間位置より前記３次元距離を算出し、
前記距離モード選択処理部により、第１のフレームでは、少なくとも第１及び第２の距離モードからの３次元距離データを取得し、第２のフレームでは少なくとも第３及び第４の距離モードからの３次元距離データを取得し、
前記画像処理部により、第１のフレーム及び第２のフレームにて取得した３次元距離データを組み合わせて、出力するフレームの３次元距離データを生成することを特徴とする３次元距離測定装置。
請求項１に記載の３次元距離測定装置において、
第１の距離モードにおける測定可能となる距離範囲の遠距離側の限界距離は、第２の距離モードにおける測定可能となる距離範囲の近距離側の限界距離と略一致し、
第３の距離モードにおける測定可能となる距離範囲の遠距離側の限界距離は、第４の距離モードにおける測定可能となる距離範囲の近距離側の限界距離と略一致し、
第３の距離モードは、第１の距離モードにおける測定可能となる距離範囲の一部を含み、かつ第２の距離モードにおける測定可能となる距離範囲の一部を含むことを特徴とする３次元距離測定装置。
請求項２に記載の３次元距離測定装置において、
第１のフレームの第１の距離モードに対して、第２のフレームの第３の距離モードは前記ゲートの開放期間の半周期だけ前記ゲートの位相がずれていることを特徴とする３次元距離測定装置。
請求項３に記載の３次元距離測定装置において、
第１のフレームの３次元距離データと第２のフレームの３次元距離データとを平均化することにより、出力フレームの３次元距離データを生成することを特徴とする３次元距離測定装置。