测距装置、测距方法与流程

1.本发明涉及一种测距装置及测距方法。


背景技术：

2.飞行时差测距方式也称为tof(time of flight)测距方式，该方式向需要测量距离的对象物投射测量光并接受反射光，通过求出测量光到对象物的往返时间，从而测量距离。
3.关于提高tof方式测距的测量精度，近年来，专利文献1、2公开了增大测量光光量等方法。
4.专利文献1：特许6286677号公报
5.专利文献2：特开2017-201760号公报
6.但是，tof方式测距的测量精度并不单纯地随着对象物的测量距离而变化，例如即使增大测量光的光量，在需要提高精度的测量距离中也有可能无法得到所需的精度。
7.本发明人对tof方式测距进行了反复研究，结果发现测量精度随着测量光相位而周期性变化。以下这种测量精度按测量光相位的周期性变化称为周期性测量精度波动，或简称为测量精度波动。


技术实现要素：

8.本发明的课题是，提供能够提高测量精度的测距装置。
9.本发明的测距装置是采用飞行时差测距方式的测距装置，其中具有光源部，该光源部根据发光控制部指定的时刻，投射测量光；受光部，该受光部根据受光控制部指定的时刻，接受对象物反射的所述测量光；相位控制部，用于控制所述测量光的相位；以及运算部，用于根据所述受光部接受的测量光计算与所述对象物的距离，所述相位控制部根据周期性测量精度波动的测量目标距离的波动量，控制相位。
10.本发明的效果在于，提供能够提高测量目标距离精度的测距装置。
附图说明
11.图1是测距装置构成的框图。
12.图2是一例测距过程的示意图。
13.图3是用来说明测量精度波动的示意图。
14.图4是用来说明通过相位控制提高测量精度的示意图。
15.图5是一例测量精度波动的示意图。
16.图6是图5示出的测量精度波动时的一例相位控制的示意图。
17.图7是一例测量界限距离的示意图。
18.图8是一例测量精度波动量的周期性的示意图。
19.图9是一例测量精度波动量的相位依赖性的示意图。
20.图10是另一例测量精度波动量的相位依赖性的示意图。
21.图11是考虑了测量目标距离变化引起的光量变化的波动曲线的比较例的示意图。
22.图12是用于减少测量精度波动的一例相位控制的示意图。
23.图13是σ1和σ2的计算式意义的示意图。
24.图14是调制频率24mhz、界限测距距离14m时的一例相位控制的示意图。
25.图15是调制频率24mhz、界限测距距离11m时的一例相位控制的示意图。
26.图16是调制频率24mhz、界限测距距离5m时的一例相位控制的示意图。
27.图17是调制频率12mhz、界限测距距离11m时的一例相位控制的示意图。
具体实施方式
28.以下，参考附图进行说明。
29.图1是本发明的测距装置构成的框图。
30.符号0表示作为测距对象的对象物(以下也称为目标。)。
31.光源部10是发射激光的光源，根据发光控制部12指定的时刻向对象物o投射测量光l0。发光控制部12将测量光l0的调制频率、曝光时间、反复次数等信息与投射时刻一起给予光源部10，让光源部10按照这些信息投射测量光l0。
32.受光部20接受经对象物o反射的测量光lr(以下也称为反射测量光lr。)，受光部20根据受光控制部22指定的时刻，接受受到对象物o反射的测量光lr。
33.也就是说，受光部20的受光传感器面具有多个电荷蓄积窗，受光控制部22将分别控制电荷蓄积窗的开闭时刻输出到受光部20，让受光部20按照该时刻接受反射测量光lr。
34.受光部20在各电荷蓄积窗的开闭时刻，蓄积与所接受的反射测量光相应的电荷。
35.受光部20所接受的反射测量光lr的各个蓄电窗的蓄积电荷量的信息，被输入控制运算部30，接受测距所需的运算而受到处理。也就是说，控制运算部30使用作为其功能而设定的运算部，根据受光部20接受的测量光lr，计算对象物o的距离。
36.相位控制部14通过发光控制部进行相位控制，基于与后述的测量精度波动实施光源部10的发光时刻的移位。
37.控制运算部30由微处理器或微型计算机等构成，除了进行上述运算外，还进行测距装置整体上的控制，如发光控制部12、相位控制部14、受光控制部22、进而光源部10、受光部20的开关等控制。
38.下面说明一例测距过程。
39.用图2说明测量光l0的光量变化为理想的矩形形状时的情况。
40.本例为“四采样”，即通过四个电荷积蓄窗的开闭进行四个电荷积蓄，对反射测量光lr进行采样。
41.图2中最上面的“output”是投射的测量光l0的脉冲，具有图2中表示为“phase”的相位的脉冲宽度π，在相位0投射。脉冲宽度由发光控制部12给出的调制频率决定。
42.图2中，“reflect”表示受到对象物o反射的反射测量光rl的脉冲，是与测量光l0的光量变化相应的矩形形状，具有脉冲宽度π。
[0043]“depth”是相位差，与从测量光l0开始发光到受到对象物o反射而由受光部20开始接受为止的时间间隔相对应，需要测距的距离是与该depth对应的相位差、具体为与1/2的
相位差对应的距离。
[0044]
受光部20的受光面具有四个电荷蓄积窗，这四个电荷蓄积窗在受光控制部22给予的时刻依次开闭，蓄积与受光量相应的电荷。
[0045]
以下进一步说明这一点。
[0046]
在飞行时差测距方式(tof)测距方法中，当设射出光到达目标后返回的时间差τd，光速为c、从光源部10到对象物o的距离为ds，从对象物o到受光部20的距离为dr，合计距离为d时，下式成立。
[0047]
d＝(ds+dr)＝cτd
[0048]
在本文中着眼的被称为间接tof(itof)法的方法中，不是直接测定时间差τd，而是根据来自光源部10的输出信号和受光信号之间的相位差φ求出距离。
[0049]
由于受光部20测量的终究是从光源部10射出的测量光l0通过的距离，因此作为测量结果的合计距离d是一般装置中测量的从装置到对象物o的距离d的两倍的数值。在此，作为一般测距装置的构成，假定光源部10和受光部20位于对称的场所，可以看作ds＝dr的情况。
[0050]
此时，根据d＝2d＝cφ/(2πf)，可以得到d＝cφ/(4πf)。
[0051]
当受到对象物o反射的测量光l0作为反射测量光rl到达受光部20的受光面后，通过电荷蓄积窗的开闭所蓄积的电荷量与对应的相位时间内射来的反射测量光rl的强度相应。
[0052]
图2中，n0、n1、n2、n3表示四个电荷蓄积窗的开闭时刻。
[0053]
具体而言，在时刻n0，被投射的测量光l0开始投射，同时，电荷蓄积窗打开，蓄积到相位π为止的受光所产生的电荷。同样，在时刻n1，在打开的电荷积累窗中蓄积从相位π/2到3π/2、在时刻n2，在打开的电荷积累窗中积蓄从相位π到2π、在时刻n3，在打开的电荷积累窗中蓄积从相位3π/2到5π/2的受光而产生电荷。
[0054]
即，在四采样中，电荷蓄积窗开闭的时刻按照π/2的相位差，分四个阶段移动。
[0055]
如果按照上述时刻n0、n1、n2、n3，用n0、n1、n2、n3表示各采样中蓄积的电荷量，则通过离散傅立叶变换，与相位差depth对应的距离d可用下式(1)求出。
[0056]
d＝(c/4πf)arctan{(n2－n0)/(n3－n1)}
ꢀꢀ
(1)
[0057]
在此，c是光速，f是由发光控制部12给出的调制频率。
[0058]
tof方式通过上式可以得到到对象物的距离。
[0059]
以上的说明是理想情况，测距精度在没有外光等噪声因素的情况下，仅依赖于测量光l0的射出脉冲(图2的output)的散粒噪声，不存在精度随着相位而变化的问题，只要能接受既定的光量，测量精度就保持一定值。但是，受到目标0反射而返回受光部20的反射测量光lr的光强度随着到目标0的距离变长而下降，因此测量精度随着到目标0的距离变长而单调下降。
[0060]
实际上，由于从各采样的时刻n0～n3的电荷积蓄量n0～n3求出相位以及距离，因此测量精度会因外光及热、投射的散粒噪声而变化。即，即使到目标的距离相同，也不一定能得到相同的测量精度。
[0061]
图3最上面的“output”是投射的测量光l0的脉冲，由于外光及热等的影响，图2所示的理想的矩形形状会发生变形，与此相应，与反射测量光lr对应的“reflect”的脉冲的矩
形形状也发生变形。
[0062]
由于这种外在影响，当测量光l0和反射测量光lr的波形发生变化时，测距的测量精度自然会发生变化，不过，本发明人发现，这种测量精度的变化并不是均匀或随机地变化，而是随着相位周期性地变化。
[0063]
图3最下图的“error”概念性地表示了一例上述的测量精度周期性变化。
[0064]
测量精度的周期性变化是前述的周期性测量精度波动。
[0065]
图3是概念图，将测量精度波动表示为正弦函数的变化，关于实际测量精度波动的正确定义和周期性变化将在后面描述。
[0066]
从图3的最下图来看，测量精度波动error例如在相位差π上最小，测量控制波动最小的相位以周期π/2的相位差变化。
[0067]
本发明着眼于周期性的测量精度波动，利用相位差与测量精度波动变化的关系，通过控制投射的测量光的相位，在某一目标距离上减小测量精度波动。
[0068]
通过移动测量精度波动的峰值，使其在测距装置的测距界限距离上成为测量精度波动减少的相位，或者在测量对象的物体密度高的测量距离中提高测量精度，减少测量精度波动的影响。
[0069]
以下出示具体的精度提高方法。
[0070]
以图3所示的情况为例，图3的“reflect的depth”具有5π/4的相位差，相位5π/4的测量精度波动(error)对应于波动的峰值。因此，在图3所示的状态下，如果对位于与5π/4的相位差对应的位置上的目标进行测距，则该测距成为在测量精度最低状态下进行。
[0071]
因此，在这种情况下，通过把初始相位给予测量光l0的投射时刻，可以使周期性测定精度波动的峰值移动。
[0072]
如果是在根据测量光的光量等预估的测量界限距离(可测量的最大距离)上提高测量精度的情况，可以从测量光的投射的调制频率f和测距界限距离的相位，移动到测量精度波动曲线中与该相位最接近的深度相位(波动量最小的相位)。
[0073]
图4显示从图3的状态开始进行了该移动的情况。
[0074]
测量光脉冲投射时的相位(称为初始相位)从图3中的相位0移动到π/2。
[0075]
接受了的反射测量光(reflect)在图3所示的初始相位0的情况下具有相位差5π/4，而由于给予π/2作为初始相位，因此depth具有相位差7π/4(＝5π/4+π/2)，测量精度波动的最小值。因此，测距是以最大精度进行的。
[0076]
由于给予初始相位，在计算测量距离时，减去初始相位。
[0077]
通常，如果设初始相位为q0，则距离计算的公式可以用下式(2)代替式(1)。
[0078]
d＝(c/4πf)arctan{(n2－n0)/(n3－n1)-q0}
ꢀꢀ
(2)
[0079]
作为一例，当设调制频率f为12mhz，位于测量目标距离10m位置上的对象物进行测距时，在初始相位q0＝0的情况下，与depth对应的相位约为1.67π。此时，在测定精度波动中，由于接近相位1.67π的最小值的位置为相位1.5π，因此，给予0.17π的初始相位作为初始相位进行移位即可。
[0080]
通过在测距装置的测距界限距离移动到测量精度波动减少的相位、或在物体密度高的距离用于提高精度等情况，能够在任意距离提高精度。
[0081]
由于不需要所谓的再次投射测量光，也不需要将部分像素用于参照部，因此不需
要复杂的电路，也不会产生像素劣化。只要在测距装置中包括相位控制电路，用来作为调整相位的相位控制部，就能实现的技术。
[0082]
以上说明了针对初期相位引起的测量精度波动的相位移动，可使得移动后的相位成为给出测量精度波动最小值的相位。
[0083]
但是，相位控制部14的移动量调整不受这种情况限制，还有望通过移动相位，使周期性测量精度波动的测量目标距离的测量精度波动的波动量减小，提高测量精度。
[0084]
在这种情况下，相位控制部14基于所接受的所投射的第1相位的测量光的受光结果来移动相位，以使周期性测量精度波动的测量目标距离的波动量变小。此时，测量目标距离可以是检测到对象物的距离。
[0085]
另外，测量目标距离可以是能够得到指定精度的最长目标距离。由此，以该距离的测量精度提高，超过指定精度的部分变大。如上所述，一般来说，目标距离越长，测量精度越低，但由于测量精度处于所谓的落差状态，因此即使距离超过该距离长度，其精度也能够超过指定精度。也就是说，可以延长最长目标距离。
[0086]
在此，给出关于测量精度波动的定义。
[0087]
通过n次测量测量距离x时的实测值xi(i＝1～n)、这些实测值的平均值xav(＝σxi/n：i＝1～n)，用下式(3)中给出的方差σ作为测量误差波动。
[0088][0089]
测定的试行次数n可以通过实验适当设定。
[0090]
以下列举通过测量精度波动来提高测量精度的具体例子。
[0091]
[实施例1]
[0092]
改变测量距离x，进行测距。对于各测量距离，测距次数n为50次，用式(3)求出测量精度波动。其结果如图5所示。
[0093]
本例中，测量精度波动以相位差90度＝π/2为周期变化。
[0094]
在使用这种具有测量精度波动的测距装置，对测量目标距离为10m的目标进行测距的情况下，当初始相位0度时，与距离10m对应的相位如图6所示，为216度。
[0095]
此时的测量精度波动σ超过25mm。
[0096]
这种情况下，给予36度作为初始相位φ时，在测量距离10mm处测量精度波动成为最小。
[0097]
这样，通过相位调整，能够以良好的精度进行预设测量目标距离10mm的测距。
[0098]
[实施例2]
[0099]
以下用实施例2说明测量界限距离的设定。
[0100]
测量界限距离是测距精度成为对于测量精度波动设定的阈值以下的最大距离。
[0101]
以下以阈值为10mm为例进行说明。
[0102]
图7是测量精度波动相对于测量目标距离d的依赖性的一个示例。
[0103]
曲线70是不进行初始相位控制，曲线71是通过初始相位的移动进行补偿。横轴为测量目标距离(m)，纵轴为测量精度波动量σ(mm)，σ＝10mm为阈值。
[0104]
在图7的示例中，在不进行相位控制的情况下(曲线70)，测定目标距离10m处，测定精度波动σ超过阈值10mm，但在进行相位控制的测定控制波动71中，测定精度波动为阈值
10mm。因此，本例中进行相位控制时的测量界限距离为10m。
[0105]
在这种情况下，虽然在测量界限距离上的测量精度有所提高，但在超过测量界限距离的距离也能以指定精度以上的速度检测，结果可以测量的距离得以延长。
[0106]
[实施例3]
[0107]
以下，用实施例3说明一个测量目标距离小于测量阈值距离时的任意测量目标距离的测距的例子。
[0108]
相对于相位的测量精度波动如图5所示。
[0109]
本例中，调制频率f为24mhz。
[0110]
调制频率f、测定距离d、相位φ以及光速c之间满足以下关系。
[0111][0112]
在此，假设目标位于距离d＝868mm的位置。
[0113]
调制频率f＝24mhz时的868mm换算成相位φ，相当于50度。
[0114]
与φ＝50度最接近的深度相位为90度。因此，如果控制相位，使相位移动40度，则测距装置输出相位90度。
[0115]
与该输出相对应的距离为1562mm，测量精度波动为最小。
[0116]
此时，通过相位控制，进行40度的相位移动。40度的相位差换算成距离，相当于694mm。
[0117]
因此，可以得到需要求出的测量距离d＝1562-694＝868(mm)。
[0118]
也就是说，在这种情况下，可以以检测到对象物的距离(868mm)作为测量目标距离。
[0119]
即，通过在第一次测量中确认能够使波动最小化，在第二次测量中控制相位使波动最小化，进行测量，能够减少测量距离波动。
[0120]
虽然以上用式(3)中给出的σ来定义测量精度波动，但也可以通过预测并确定测量目标距离和测量精度波动σ之间的关系，用来图表化或算式化来取而代之。
[0121]
在此，进一步探讨通过式(3)给出的测量精度波动量σ。这种测量精度波动，一般来说光量变化是支配性因素，与光量a的平方根成反比，这在原理上和实验中都是已知的。
[0122]
本发明人通过关于该测量精度波动量σ的几个实验，进一步对外光或受光时产生的散粒噪声引起的波动的影响大小进行了研究。
[0123]
图8是以如图5、图6所示的测定精度波动量σ为纵轴，相位φ为横轴，分别用虚线表示f＝12mhz，用实线表示f＝24mhz的图。如此，测定精度波动量σ不依赖于发光控制部12给予的调制频率f，以相位差90度＝π/2为周期变化。
[0124]
进而，图9中用a表示上轴depth所示的各距离的光量(右轴)的变化，用b表示测量精度波动量σ的相位依赖性。如图9所示，为了尽量不产生光量的变化，在各距离的进行测量时，也能看出测量精度波动量σ具有0度～90度周期性的相位依赖性。
[0125]
如实施例1～3所示，通过相位控制，将初始相位设定为测量精度波动量σ最小，也能够降低这样的测量精度波动量σ。图10是对同一个对象物o，以对测量光l0的照射时刻施加相位延迟时的测定精度波动量σ的变化为纵轴、相位为横轴的模型图，相当于图3、图4的error所示的图。
[0126]
由图10可知，测量精度波动量σ是每π/4具有某个大小的极值的周期变化。另外，在图10的导出中，实际的对象物o的位置没有变化，而且由于仅控制初始相位，因此测量光l0的光量也应该是一定的。需要注意的是，该测量精度波动量σ并不表示绝对距离和测量距离的变化之差，即所谓的直线性，而是表示反复测量时的标准偏差。
[0127]
如前所述，测量精度波动量σ一般被认为是光量变化支配性的主要原因。但是，测量光l0的光量增大会导致光源部10的大型化和高成本化，而且有些使用测距装置的场所，出于激光等级的限制，存在难以选择使光量徒增的解决方法的问题。
[0128]
对此，本发明人探讨了通过利用测定精度波动量σ的上述周期性来减小测距装置的测定精度波动量σ的方法。
[0129]
[比较例1]
[0130]
作为预设了室内环境的测距装置，以测距界限10m、波动10mm的测距装置为目标。
[0131]
如果以这种精度能够测量的界限测距距离d0＝10m作为测量目标距离，那么，在光源部10和受光部20处于对称位置，可视为ds＝dr的情况下，能够获得指定精度的最长合计距离d0＝20m。
[0132]
此时，对于放置在界限测距距离d0的对象物o，测距得到的相位φ0，可以用φ0＝d0(4πf/c)求出。
[0133]
当把稍微离开测距相位φ0的相位φ0±
δ的测量精度波动量σ用φ0、δ的函数σ(φ0±
δ)表示时，通过向着使σ(φ0±
δ)变小的方向确定δ，可以使相位控制的测量目标距离的波动减少。
[0134]
由于σ具有周期性，其周期为π/2，因此，σ的大小关系可以在δ≤π/4的范围内进行测量，在相位空间中求出σ(φ0)＞σ(φ0±
δ)成立的δ，通过控制运算部30计算所需要的相位差，可以使相位延迟的界限测距距离d0的测量精度波动量σ最小化，这在实施例3等中也已说明。
[0135]
但是，该测量精度波动量σ不仅随周期性变化，还随光量变化。也就是说，仅以界限测距距离d0的测量精度波动量σ最小化为目的的调整，虽然界限测距距离的测量的偏差降低，因此可以说精度良好，但是，例如在比界限测距距离d0近的位置上，却有可能发生σ增大的情况。
[0136]
对此，用模拟来考虑这样的比较例。
[0137]
图11是设f＝24mhz、d0＝10m，考虑了因测量目标距离的变化而引起的光量变化的波动曲线模型的图。
[0138]
该模型包括光量与距离的平方成反比的计算，其结果，测量精度波动量不仅随着相位周期性变化，而且与光量a的平方根成反比。
[0139][0140]
式(4)中φ表示相位延迟量。由图11可以确认，该测量精度波动量σ随着距离的延长而增大。另外，在图11中，用一点划线表示没有相位控制(即相位滞后量φ＝0)，用实线表示有相位控制。
[0141]
如图11所示，在绘制波动曲线时，如果控制相位φ使σ(d0)最小(即极限测距距离d0位于曲线的波谷)，则极限测距距离d0处的波动量σ(d0)被抑制得较低，另一方面，前一个峰值的波动σ(d
p
)的波动可能无法满足设计所要求的波动量(σ＜10mm)。
[0142]
反过来说，如果受相位延迟所控制的界限测距距离d0的波动量σ(d0)和前一个波峰的波动量的最大值σ(d
p
)之间，σ(d
p
)/σ(d0)≤1成立，则在界限测距距离d0的内侧，测量精度波动量σ不会超过界限测距距离d0的值。
[0143]
[实施例4]
[0144]
根据以上的讨论，通过相位控制，使由相位延迟控制的界限测距距离d0的波动量σ(d0)与前一个波峰的波动量的最大值σ(d
p
)基本一致，能够降低在比界限测距距离d0近的范围内的测量精度波动量σ。
[0145]
考虑将这种前一个波峰公式化。如果在界限测距距离d0的相位φ0，则d0由式(5)定义。在本实施例中，d0＝d0/2，因此式(5)也可以表示为式(5a)。
[0146][0147][0148]
在此，将相位φ0除以π/2时的余数记为φ0mod(π/2)，式(6)表示的位置d与起点的相位相同，即相当于图表的波谷部分。
[0149][0150]
如前所述，由于测量精度波动量σ以周期π/2变化，所以前一个峰位d
p
等于从波谷位置移动π/4的位置。也就是说，界限测距距离d0之前1个的峰值位置d
p
可以用式(7)表示。
[0151][0152]
利用这样的d
p
，相位控制部14控制测量光的相位，使0.95≤σ(d
p
)/σ(d0)≤1.05成立，在比界限测距距离d0更近的范围内，能够调整设计上要求的波动量(σ＜10mm)，使其在整个测定范围内得到满足。
[0153]
图11表示f＝24mhz、界限测距距离d0＝10m时，进行这种调整时的波动曲线模型。与其他条件的情况相同，用一点划线表示控制前的波动曲线70，实线表示控制后的波动曲线71。由图11可知，界限测距距离d0处的测量精度波动量σ(d0)被设为与前一个波峰处的测量精度波动量σ(d
p
)基本相等，且通过这样设定，不存在波动大于σ(do)的位置。此处的基本相等是指，最优选在0.95≤σ(d
p
)/σ(do)≤1.05的范围内。
[0154]
[实施例5]
[0155]
这样，当使用d
p
和d0的关系时，存在如下问题，即在实际测量装置的操作中，必然要在测量精度波动量σ最大的部分进行测量，调整相位控制部14的动作，因此无论如何测量时的误差等影响很大。
[0156]
对此，本发明人进一步考虑了如何在维持如实施例4那样的d
p
与d0的关系的同时，从与此等价的、离测定位置更近的波峰的相关性大小，来满足这样的d
p
与d0的相关性的条件。
[0157]
图12是在图11所示的图中增加了作为新概念的σ(d1)、σ(d2)、σ(d3)的图。
[0158]
在此，d1是比界限测距距离d0更靠近光源部10、与界限测距距离d0相同相位(换言之，仅π/2的整数倍的相位不同)的任意位置。d2是从d1向接近装置的方向移动π/8、大约
±
22.5度的位置。
[0159]
d3是φ＝π/4的位置，表示45度也就是σ是周期π/2时，表示最初的波峰峰值位置附近。
[0160]
d0、d1、d2、d3分别可以用公式(5)、(8)、(9)、(10)表示。虽然式(5)、(8)、(9)、(10)中用从装置到对象物o的距离d表示测量距离，但更准确地说，也可以用作为测量结果的合计距离d，用如式(5a)、(8a)～(10a)表示。如上所述，在本实施例中，作为一般的测距装置的构成，光源部10和受光部20处于对称的位置，可以看作ds＝dr，因此d＝2d。
[0161]
设上述d1、d2、d3各个位置的测量精度波动量σ为σ(d1)＝σ1、σ(d2)＝σ2、σ(d3)＝σ3。
[0162][0163][0164][0165][0166][0167][0168]
图12和式(8)表示，d1位于离开式(6)所示位置的周期π/2的整数倍的位置，因此表示与界限测距距离d0相同相位的位置。
[0169]
另一方面，d2相当于调整后的波动曲线中d1的前一个波谷位置上的测量精度波动量σ。也就是说，以π/2周期变化的函数，如果偏离π/8，就是偏离1/4周期。比较1/4周期偏移时的大小关系，如图13中sin曲线简单所示，在d1的位置上，可以大致判别是函数φ(d1)处于从极大值向极小值的过程中(σ1＜σ2)，还是函数φ(d1)处于从极小值向极大值的过程中(σ1＞σ2)。即，在一个周期中到峰值之间有d1的情况下，σ1＞σ2，相反在σ1≤σ2的情况下，可以看作是在接近谷底或峰值的位置有d1，或d1在极大值到极小值之间。如上所述，在调整后的波动曲线中，在界限测距距离d0中，最好设定在0.95≤σ(d
p
)/σ(d0)≤1.05的范围内。
[0170]
对此，在比较σ1和σ2时，如果满足σ1＞σ2的关系，则σ(d
p
)＜σ(d0)，可视为满足σ(d
p
)/σ(d0)≤1。在此，即使满足σ1＞σ2的关系，在调整后的波动曲线中也会产生d1和d2之间具有极大值的情况。在这种情况下，严格来说是σ(d
p
)＞σ(d0)的关系，但由于σ(d0)是极大值的极附近，因此可以看作σ(d
p
)/σ(d0)≒1，因此在实际使用上可以忽略影响。
[0171]
另一方面，如比较例1所示，在不满足σ1＞σ2的情况下，从图10可知，显然不会成为σ(d
p
)＜σ(d0)。
[0172]
这样，通过满足与界限测距距离d0为同相位、比d0更近的位置d1的测量精度波动量σ(d1)(＝σ1)与从d1再向装置侧靠近1/4周期(＝π/8)的位置d2的测量精度波动量σ(d2)(＝σ2)之间满足σ1＞σ2的关系式，可以适当地控制相位，使得波动大于σ(d0)的位置不存在。
[0173]
在本实施例中，当设对处于满足式(10)或式(10a)的合计距离d3的对象物的测定目标距离的周期性测定精度波动量σ3时，满足σ2≤σ3＜σ1的关系。
[0174]
对此，以下进一步说明。
[0175]
图14表示在f＝12mhz中相位超过360
°
时，界限测距距离d0＝14m时的波动变化。
[0176]
在此，σ3是位置d3的测量精度波动量σ，位置d3表示φ＝π/4的位置，即σ为周期π/2时，最初的山峰的峰值位置附近。也就是说，相当于d1之前的一个波峰的峰值位置的测量精度波动量σ。在计算机模拟中，由于在距离测距装置附近的位置上光量足够大，因此波动量的峰值出现在比π/4稍远的一方。
[0177]
对于这样的σ，满足σ2≤σ3＜σ1，即等于给出了σ(d
p
)＜σ(d0)以及σ3不在谷底的条件。
[0178]
为了求出这些关系，进行了数值模拟，结果表明，为了在0.95≤σ(d
p
)/σ(d0)≤1.05的范围内设定界限测距距离d0处的测量精度波动量σ，最好使用相位控制部14控制初始相位，将/σ2和σ3的关系控制在0.90≤σ3/σ2≤1.10的范围内。
[0179]
另外，这种由相位延迟量所带来的测距范围内的波动减小效果，在界限测距距离d0满足式(11)时最能发挥效果，其中，n为任意的自然数。式(11)相当于将界限测距距离d0作为波动曲线模型中的峰值位置。
[0180][0181]
另外，图15～图17显示根据各种界限测距距离d0的条件，通过相位控制部14的相位控制，将波动曲线70作为波动曲线71时的σ1、σ2、σ3。
[0182]
无论在哪种情况均用一点划线表示相位控制前的波动曲线70用，用实线表示相位控制后的波动曲线71。
[0183]
图15是f＝24mhz、界限测距距离d0＝11m、图16是f＝24mhz、界限测距距离d0＝5m、图17是f＝12mhz、界限测距距离d0＝11m的例子，显然，无论哪一个例子中，在0.95≤σ(d
p
)/σ(d0)≤1.05的范围内设定相位调整后的波动曲线71时，均满足σ1＞σ2的关系，并且满足σ2≤σ3＜σ1。
[0184]
以上说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不受上述特定实施方式的限制，只要在上述说明中没有特别限制，就可以在专利要求范围所记载的发明宗旨的范围内进行各种变形或改变。
[0185]
例如，测量光不限于激光，只要是来自led光源的光、电致发光光等能够进行相移控制的光即可。
[0186]
以上仅列举了本发明实施方式在发明所产生的优选效果，但本发明的效果不限于这些实施方式的效果。
[0187]
符号说明
[0188]
0对象物(目标)，l0测量光，lr反射测量光(受到目标反射的测量光)，10光源部，12发光控制部，14，相位控制部，20受光部，22受光控制部，30控制运算部。