ToF、光の速さで距離を測定する

こんばんは。

距離を測る手段にはいくつかあります。物差しを当てる方法から、かの伊能忠敬翁のように自分で歩いて図る方法まで何百とあるでしょうね。

コウモリは超音波を発射して戻って来るまでの時間で、餌や障害物、敵との距離を知るとか。

さて、我々人間は、道具を使います。マイコンとセンサーです。センサーには三角法を使うものと、時間で計測するものがあります。三角法は、人間の目でも使われていますね、右目と左目で見た角度の差から計算で距離を求めるものです。三角関数大活躍です。

もう一つは時間です。音の速さや光の速さが、だいたい一定であることを利用して、音や光が入って帰ってくるまでの時間を計り、距離に換算します。さきほどのコウモリは音を出していますね。

さて、ToFです。

ToFはTime of Flight、飛行時間、みたいな意味です。つまり光や音が入って帰ってくる時間のことです。それなら音でも光でも電波でも、太郎くんでも良いはず、なのですが、なぜか「ToF」といえば光のことです。

光はとても早いです。一秒間に地球を何周もしてしまうほど速いです。むしろ速すぎます。正確に計測するのは大変です。地球を何周もしてしまう物差しをつかって、センチ単位、ミリ単位の計測ができてしまうのだから、技術の進歩というのはコワいですね。

このページの図は、ただカメラの画像を色分けしたように見えますが、ToFで撮影したものです。距離ごとに色分けされています。天井の照明の丸っこい形や、私こと倉橋の丸っこい形が「カメラからの距離」として「測定」されています。光はとても速いだけでなく、波がとっても細かいので、こんな風に同時にたくさんの箇所の距離を測定することができてしまいます。

この画像はArduCam ToFというセンサーを使って作成しました。2または4mの距離を1-2cmの誤差で240x180点同時に計測しちゃいます。

ものすごい性能ですよね。そんなセンサーが数千円で買えてしまいます。

カメラと違って、このセンサーは自分で光を発します（赤外線なので目には見えません）。そのため、真っ暗な場所でもこんな風に距離を測定することができます。

あなたは何を知りたいですか？　

ペットが真夜中真っ暗な場所でどう動いているかしりたい？　

まっくらな場所に誰かが入ってきたら絶対検出してやりたい？　

彼氏の、彼女の、夫の妻のペットの、体型の変化を客観的に測定・記録しておきたい？

できます！

動きや形の変化を知るために、ToFは非常に強力です。

　　「電気のことはわからないけど、こういう道具が欲しい！」

ぜひ、ご相談ください。雑談多めですが、きっと何か方法を見つけ出します。

雑談多いですが（重要なことなので二度）。