JP2000074626A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動する計測対象物の奥行き方向の分布を計
測することができる測距装置を提供する。 【解決手段】 第一光学系１０を移動することによって
光学レンズ系３０の焦点の合う位置を少なくとも焦点深
度と同じ距離ずつずらす度に、電子シャッタを用いて一
定時間内に何度も光学レンズ系３０を通過した光を画像
検出部４０に取り込むことにより、計測対象物２の移動
を止めた瞬間の状態を捉えた多数の画像を検出する。計
測処理手段としてのコンピュータ本体６１は、光学レン
ズ系３０の焦点を合わせた各位置毎の画像に基づいてピ
ントが合っている計測対象物２の像の個数を数えること
により当該焦点を合わせた位置を移動する計測対象物の
個数を求める。そして、その求めた結果に基づいて焦点
を合わせた各位置に対する計測対象物２の分布を計測す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば炉内での加
熱状況を知るために粒状又は粉状の石炭、微粉炭、廃棄
プラスチックやコークスの分布を調べる場合等に使用さ
れる測距装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、製鉄所等においては、溶鉱炉で
原料を溶解する場合に、燃料として例えば粒状又は粉状
の石炭やコークスが用いられる。このとき、原料は溶鉱
炉の上方より投入する。そして、石炭やコークスを燃焼
させることにより、熱風を溶鉱炉の下部から送り、原料
を溶解する。ここで、粒状又は粉状の石炭やコークスは
燃焼中は高速で舞っている。ところで、石炭やコークス
を燃焼しているときに、その空間分布に偏りがあると、
原料を均一に加熱することができず、製品の品質が低下
する。このため、粒状又は粉状の石炭やコークスが偏り
なく舞うように調整することにより、原料を均一に加熱
し、生産性の向上を図る必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より、このような
粒状又は粉状の石炭やコークス等のように、移動する多
数の計測対象物の分布を調べるための装置としては、撮
像手段で一方向から計測対象物の画像を取り込み、その
画像に基づいて計測対象物の分布を計測するものがあ
る。しかしながら、この装置では、一方向から見たとき
の平面的な分布しか計測することができず、計測対象物
が奥行き方向に沿ってどのように分布しているかについ
ての情報は得ることができない。このため、従来の装置
を用いて得られる粒状又は粉状の石炭やコークスの平面
的な分布についての情報のみに基づいて、石炭やコーク
スの燃焼を調整しても、原料を均一に加熱することはほ
とんど不可能であった。

【０００４】また、粒状又は粉状の石炭やコークスの燃
焼についての定量的な情報として、それら粉状物又は粒
状物の温度を知ることができれば、炉内を均一に加熱す
ることができる。このため、粒状又は粉状の石炭やコー
クスの奥行き方向の分布を計測すると共に、それらの温
度を計測することができる装置の開発が望まれている。

【０００５】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、移動する計測対象物の奥行き方向の分布を計測
することができる測距装置を提供することを目的とする
ものである。また、本発明は上記事情に基づいてなされ
たものであり、移動する計測対象物の奥行き方向の分布
を計測すると共にその計測対象物の温度を計測する測距
装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係る測距装置は、移動している多数の計測
対象物に向けて設置され且つ前記計測対象物に向かう方
向に沿って前後に移動可能に構成されており、前記計測
対象物からの光をその進行方向と逆向きに反射する第一
光学系と、前記第一光学系で反射した光を前記計測対象
物からの光の進行方向と同じ向きに反射する第二光学系
と、焦点の合う位置及び焦点深度がそれぞれ所望の値に
なるように調整されており、前記第二光学系で反射した
光を結像させる光学レンズ系と、前記第一光学系を移動
することによって前記光学レンズ系の前記焦点の合う位
置を少なくとも前記焦点深度と同じ距離ずつずらす度
に、シャッタ手段を用いて一定時間内に少なくとも一
度、前記光学レンズ系を通過した光を取り込むことによ
り、前記計測対象物の移動を止めた瞬間の状態を捉えた
複数の画像を検出する画像検出手段と、前記光学レンズ
系の前記焦点を合わせた各位置毎の前記画像に基づいて
ピントが合っている前記計測対象物の像の個数を数える
ことにより当該焦点を合わせた位置を移動する前記計測
対象物の個数を求め、その求めた結果に基づいて前記焦
点を合わせた各位置に対する前記計測対象物の分布を計
測する計測処理手段と、を具備することを特徴とするも
のである。

【０００７】上記の目的を達成するための本発明に係る
測距装置は、移動している多数の計測対象物に向けて設
置され且つ前記計測対象物に向かう方向に沿って前後に
移動可能に構成されており、前記計測対象物からの光を
その進行方向と逆向きに反射する第一光学系と、前記第
一光学系で反射した光を前記計測対象物からの光の進行
方向と同じ向きに反射する第二光学系と、焦点の合う位
置及び焦点深度がそれぞれ所望の値になるように調整さ
れており、前記第二光学系で反射した光を結像させる光
学レンズ系と、前記光学レンズ系を通過した光を、波長
が所定の第一波長値である第一の光と波長が前記第一波
長値と異なる所定の第二波長値である第二の光と前記第
一の光及び前記第二の光以外の第三の光とに分けるフィ
ルタ手段と、前記第一光学系を移動することによって前
記光学レンズ系の前記焦点の合う位置を少なくとも前記
焦点深度と同じ距離ずつずらす度に、シャッタ手段を用
いて一定時間内に少なくとも一度、前記光学レンズ系を
通過した光を前記フィルタ手段を介して取り込むことに
より、前記計測対象物の移動を止めた瞬間の状態を捉え
た複数の画像であって、前記第一の光によって得られる
第一画像、前記第二の光によって得られる第二画像及び
前記第三の光によって得られる第三画像からなるものを
検出する画像検出手段と、前記光学レンズ系の前記焦点
を合わせた各位置毎の前記第三画像に基づいてピントが
合っている前記計測対象物の像の個数を数えることによ
り当該焦点を合わせた位置を移動する前記計測対象物の
個数を求め、その求めた結果に基づいて前記焦点を合わ
せた各位置に対する前記計測対象物の分布を計測する計
測処理手段と、前記ピントが合っている前記計測対象物
の像の各々について、前記計測対象物の像の前記第三画
像上の位置に対応する前記第一画像上の位置における前
記第一の光の強度と、前記計測対象物の像の前記第三画
像上の位置に対応する前記第二画像上の位置における前
記第二の光の強度とを求め、その求めた前記第一の光の
強度及び前記第二の光の強度を用いて二色温度計測法に
より前記計測対象物の温度を計測する温度計測手段と、
を具備することを特徴とするものである。

【０００８】上記の目的を達成するための本発明に係る
測距装置は、移動している多数の計測対象物に向けて設
置され且つ前記計測対象物に向かう方向に沿って前後に
移動可能に構成されており、前記計測対象物からの光を
その進行方向と逆向きに反射する第一光学系と、前記第
一光学系で反射した光を前記計測対象物からの光の進行
方向と同じ向きに反射する第二光学系と、焦点の合う位
置及び焦点深度がそれぞれ所望の値になるように調整さ
れており、前記第二光学系で反射した光を結像させる光
学レンズ系と、前記光学レンズ系を通過した光の一部を
取り込むための長方形状の開口部と、前記開口部を通過
した光をその光の前記開口部の幅方向に対応する方向に
沿って各波長の光に分光する回折格子とを有する分光手
段と、前記第一光学系を移動することによって前記光学
レンズ系の前記焦点の合う位置を少なくとも前記焦点深
度と同じ距離ずつずらす度に、シャッタ手段を用いて一
定時間内に少なくとも一度、前記光学レンズ系を通過し
た光を前記分光手段を介して取り込むことにより、前記
計測対象物の移動を止めた瞬間の状態を捉えた複数の画
像であって、前記画像上の直交する二つの座標軸のうち
一方の座標軸が前記開口部の長さ方向に沿った位置を表
し他方の座標軸が波長を表すものを検出する画像検出手
段と、前記光学レンズ系の前記焦点を合わせた各位置毎
の前記画像に基づいて前記一方の座標の値が同一である
画素点における光の強度を加算することにより前記一方
の座標に対する光の強度分布を導出した後、その導出し
た前記光の強度分布に基づいてピントが合っている前記
計測対象物の像の個数を数えることにより当該焦点を合
わせた位置を移動する前記計測対象物の個数を求め、そ
の求めた結果に基づいて前記焦点を合わせた各位置に対
する前記計測対象物の分布を計測する計測処理手段と、
前記ピントが合っている前記計測対象物の像の各々につ
いて、前記一方の座標の値が前記計測対象物の像の所定
位置であり前記他方の座標が所定の第一波長値である前
記画像上の位置における光の強度と、前記一方の座標値
が前記計測対象物の像の所定位置であり前記他方の座標
が前記第一波長値と異なる所定の第二波長値である前記
画像上の位置における光の強度とを求め、その求めた二
つの光の強度を用いて二色温度計測法により前記計測対
象物の温度を計測する温度計測手段と、を具備すること
を特徴とするものである。

【０００９】上記の目的を達成するための本発明に係る
測距装置は、所定の第一波長値及び前記第一波長値と異
なる所定の第二波長値以外の波長を有するパルス発振の
レーザ光を、移動している多数の計測対象物に向けて前
方に放射するレーザ発振手段と、前記計測対象物で反射
して戻ってきた前記レーザ光を二つに分けるビームスプ
リッタと、前記ビームスプリッタで分けられた一方の前
記レーザ光を検出する光検出手段と、前記レーザ発振手
段が前記レーザ光を発した時間と前記光検出手段が前記
レーザ光を検出した時間との時間差に基づいて当該レー
ザ光が当たった前記計測対象物までの距離を算出し、そ
の算出した結果に基づいて前記計測対象物の奥行き方向
の分布を計測する計測処理手段と、前記多数の計測対象
物に向けて設置され、前記ビームスプリッタで分けられ
た他方の前記レーザ光を含む前記計測対象物からの光を
結像させる光学レンズ系と、前記光学レンズ系を通過し
た光を、波長が前記第一波長値である第一の光と波長が
前記第二波長値である第二の光と前記第一の光及び前記
第二の光以外の第三の光とに分けるフィルタ手段と、前
記レーザ発振手段が前記レーザ光を発するタイミングに
対応してシャッタ手段を切ることにより、前記計測対象
物の移動を止めた瞬間の状態を捉えた画像であって、前
記第一の光によって得られる第一画像、前記第二の光に
よって得られる第二画像及び前記第三の光によって得ら
れる第三画像からなるものを検出する画像検出手段と、
前記第三画像に基づいて前記計測対象物で反射した前記
レーザ光による前記計測対象物の像を認識し、前記計測
対象物の像の前記第三画像上の位置に対応する前記第一
画像上の位置における前記第一の光の強度と、前記計測
対象物の像の前記第三画像上の位置に対応する前記第二
画像上の位置における前記第二の光の強度とを求め、そ
の求めた前記第一の光の強度及び前記第二の光の強度を
用いて二色温度計測法により前記計測対象物の温度を計
測する温度計測手段と、を具備することを特徴とするも
のである。

【００１０】上記の目的を達成するための本発明に係る
測距装置は、所定の第一波長値及び前記第一波長値と異
なる所定の第二波長値以外の波長を有するパルス発振の
レーザ光を、移動している多数の計測対象物に向けて前
方に放射するレーザ発振手段と、前記計測対象物で反射
して戻ってきた前記レーザ光を二つに分けるビームスプ
リッタと、前記ビームスプリッタで分けられた一方の前
記レーザ光を検出する光検出手段と、前記レーザ発振手
段が前記レーザ光を発した時間と前記光検出手段が前記
レーザ光を検出した時間との時間差に基づいて当該レー
ザ光が当たった前記計測対象物までの距離を算出し、そ
の算出した結果に基づいて前記計測対象物の奥行き方向
の分布を計測する計測処理手段と、前記多数の計測対象
物に向けて設置され、前記ビームスプリッタで分けられ
た他方の前記レーザ光を含む前記計測対象物からの光を
結像させる光学レンズ系と、前記光学レンズ系を通過し
た光の一部を取り込むための長方形状の開口部と、前記
開口部を通過した光をその光の前記開口部の幅方向に対
応する方向に沿って各波長の光に分光する回折格子とを
有する分光手段と、前記レーザ発振手段が前記レーザ光
を発するタイミングに対応してシャッタ手段を切ること
により、前記計測対象物の移動を止めた瞬間の状態を捉
えた画像であって、前記画像上の直交する二つの座標軸
のうち一方の座標軸が前記開口部の長さ方向に沿った位
置を表し他方の座標軸が波長を表すものを検出する画像
検出手段と、前記画像に基づいて前記計測対象物で反射
した前記レーザ光による前記計測対象物の像を認識し、
前記一方の座標の値が前記計測対象物の像の所定位置で
あり前記他方の座標が前記第一波長値である前記画像上
の位置における光の強度と、前記一方の座標値が前記計
測対象物の像の所定位置であり前記他方の座標が前記第
二波長値である前記画像上の位置における光の強度とを
求め、その求めた二つの光の強度を用いて二色温度計測
法により前記計測対象物の温度を計測する温度計測手段
と、を具備することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は本発明の第一実施
形態である測距装置の概略構成図である。第一実施形態
の測距装置は、図１に示すように、第一光学系１０と、
第二光学系２０と、光学レンズ系３０と、画像検出部４
０と、画像処理部５０と、コンピュータ６０とを備える
ものである。

【００１２】第一実施形態では、多数の計測対象物２が
ランダムに落下しており、それらの計測対象物２につい
て、光学レンズ系３０の中心軸方向に平行な方向（以
下、奥行き方向とも称する。）に対する分布を測定する
場合について説明する。ここで、計測対象物２は画像検
出部４０の前方、約６〜１０ｍのところを通過する場合
を考える。また、計測対象物２は球形状をしており、そ
の直径は約１〜２ｃｍである。更に、第一実施形態で
は、計測対象物２に一様な自然光が当たっているものと
する。

【００１３】第一光学系１０は、移動している多数の計
測対象物２に向けて設置されており、計測対象物２から
の光Ｌ（像）をその進行方向と逆向きに反射するもので
ある。この第一光学系１０は、反射鏡１１と、その下側
に設けられた反射鏡１２とを有する。第二光学系２０
は、第一光学系１０で反射した光を、計測対象物２から
の光の進行方向と同じ向きに反射するものであり、反射
鏡２１と、その下側に設けられた反射鏡２２とを有す
る。

【００１４】計測対象物２には自然光が一様に当たって
おり、計測対象物２で反射した光のうち第一光学系１０
に向かって進む光Ｌは、反射鏡１１で反射した後、反射
鏡１２に入射する。反射鏡１２は、その入射した光を反
射して、奥行き方向に平行な方向であって計測対象物２
の側に進行させる。また、反射鏡１２で反射した光は、
反射鏡２１で反射した後、反射鏡２２に入射する。反射
鏡２２は、その入射した光を奥行き方向に平行な方向に
反射して、光学レンズ系に３０に導く。特に、第一実施
形態では、第二光学系２０の反射鏡２１，２２の間隔や
向き等を調整することにより、光学レンズ系３０及び画
像検出部４０を動かすことなく、光軸の調整をすること
ができる。このため、セッティング時の調整を容易に行
うことができるという利点がある。

【００１５】光学レンズ系３０は、第二光学系２０で反
射した計測対象物２のイメージ光を結像させるものであ
り、画像検出部４０の前側に取り付けられる。光学レン
ズ系３０としては、可能な限り焦点深度の浅いカメラレ
ンズを用いる。特に、第一実施形態では、ニコン株式会
社製のニッコールＥＤ１８０ｍｍＦ２．８Ｓを使用して
いる。このカメラレンズのレンズ構成は５群５枚であ
る。ここで、焦点深度とは、光学レンズ系３０の焦点を
ある位置に合わせたときに、その位置と奥行き方向に沿
ってはっきり見える位置との距離の最大値をいう。一般
に、焦点の合う位置を一定にしたときには、焦点深度
は、カメラレンズの絞り値を大きくするほど深く、カメ
ラレンズの焦点距離が大きいほど浅くなる。また、カメ
ラレンズの絞り値及び焦点距離が同じであれば、焦点の
合う位置をカメラレンズに近づけるほど浅くなる。焦点
深度が浅くなるにしたがって、焦点の合う位置の前後の
像のぼけは著しくなる。いわゆるバカチョンカメラで撮
影したものが視界の全てのものにピントが合っているよ
うに見えるのは、焦点深度が極端に深いためである。上
記のカメラレンズは、その絞り値を開放（Ｆ２．８）に
設定して使用する。このとき、画像検出部４０の光電面
から６ｍの位置に焦点を合わせたとすると、焦点深度は
約７０ｍｍである。尚、以下では、説明を分かりやすく
するために、画像検出部４０の光電面から６ｍの位置に
焦点を合わせたときに、光学レンズ系３０の焦点深度が
５０ｍｍである場合について説明することにする。

【００１６】また、第一光学系１０は、反射鏡１１及び
反射鏡１２を一緒にして、奥行き方向に沿って前後に移
動可能に構成されている。第一光学系１０を移動する
と、計測対象物２からの光が光学レンズ系３０に入射す
るまでの距離が変わり、これにより、光学レンズ系３０
の焦点の合う位置Ｐを奥行き方向に沿ってずらすことが
できる。また、第一光学系１０と第二光学系２０とを設
け、計測対象物２からの光を二度折り返して、光学レン
ズ系３０に導くことにより、第一光学系１０をある一定
距離だけ奥行き方向に沿って動かすと、光学レンズ系３
０の焦点の合う位置Ｐは、第一光学系１０の動かした距
離の二倍移動することになる。したがって、光学レンズ
系３０の焦点の合う位置Ｐをある距離ｄだけ図１の左側
（右側）に動かしたい場合には、第一光学系１０をその
距離ｄの半分ｄ／２だけ図１の左側（右側）に動かすだ
けでよい。

【００１７】ところで、第一光学系１０及び第二光学系
２０を設けなくとも、光学レンズ系３０を構成する各レ
ンズの相対位置を変えることにより、光学レンズ系３０
の焦点の合う位置をずらすことができる。しかしなが
ら、光学レンズ系３０の各構成レンズの相対位置を変え
ると、光学レンズ系３０の焦点が合う位置に応じて、焦
点深度が変わってしまう。これでは、光学レンズ系３０
の焦点の合う位置を変えるにしたがって、画像検出部４
０では焦点深度の異なる画像を検出することになる。第
一実施形態では、後述するように、焦点深度を利用して
計測対象物２の位置を計測するので、焦点深度が常に一
定である画像を検出する必要がある。このため、第一光
学系１０を移動可能に構成し、第一光学系１０を動かす
ことにより、焦点深度はそのままにして、光学レンズ系
３０の焦点の合う位置だけを変えることにしている。

【００１８】但し、実際には、画像検出部４０から光学
レンズ系３０の焦点の合う位置までの距離が５、６ｍ以
上である場合、光学レンズ系３０を構成する各レンズの
相対位置を変えても、焦点深度が大きな影響を受けるこ
とはない。したがって、この場合、計測対象物２の位置
をあまり高精度で求める必要がなければ、第一光学系１
０を移動させる代わりに、オートフォーカスで光学レン
ズ系３０を構成する各レンズの相対位置を変えることに
より、光学レンズ系３０の焦点の合う位置をずらすよう
にしてもよい。

【００１９】尚、第一光学系１０及び第二光学系２０を
設けずに、光学レンズ系３０と画像検出部４０とを一体
として移動することも考えられるが、画像検出部４０に
はケーブル等の付属物が付いているため、これら付属物
ごと動かすのは容易ではない。第一実施形態のように第
一光学系１０だけを動かすことにより、光学レンズ系３
０の焦点の合う位置を容易にずらすことができる。

【００２０】画像検出部４０としては、高感度の理化学
用ＣＣＤカメラと電子シャッタ（ゲート）とを組み合わ
せたゲーティングＣＣＤを用いる。図２は画像検出部４
０の概略構成図である。画像検出部４０は、図２に示す
ように、光電面４１と、多数の細いガラスパイプを束ね
たものであるマイクロチャネルプレート４２と、蛍光面
４３と、多数のＣＣＤからなる撮像部４４とを有する。
光電面４１上には、光学レンズ系３０により計測対象物
２からの光が光学像として結像する。光電面４１に入射
した光は光電面４１で光電変換され、その変換された電
子はマイクロチャネルプレート４２を通過する際に増幅
される。そして、その増幅された電子が蛍光体４３上に
入射すると、再び光に変換され、その後、その光は撮像
部４４に入る。このとき、光電面４１とマイクロチャネ
ルプレート４２との間に印加する電圧差により、ゲーテ
ィング動作、すなわち電子シャッタの開閉動作が制御さ
れる。この電子シャッタの、計測対象物２からの光を撮
像部４４に取り込む露光時間（露光時間の逆数をシャッ
タスピードと称することにする。）は、最短で５ナノ
秒、すなわち５×１０^-9秒である。この最高のシャッタ
スピード（２×１０⁸／秒）は、光の速度で動いている
ものが約１５０ｃｍしか進めない時間に相当する。この
電子シャッタを用いれば、機械的に動いているものは必
ず止めて撮像することができる。第一実施形態では、計
測対象物２がどんなに高速で移動していても、その移動
を止めた瞬間の状態を捉えた画像を得ることができるよ
うに、高速シャッタスピードを有する電子シャッタを用
いることにしている。尚、計測対象物２があまり高速に
移動していなければ、電子シャッタの代わりに、例えば
機械シャッタを用いてもよい。

【００２１】このように画像検出部４０の電子シャッタ
は、計測対象物２の移動を止めた状態で捉えることがで
きるようなシャッタスピードに設定する。また、電子シ
ャッタを短い時間のうちに頻繁に切ったのでは、同一の
計測対象物２が複数の画像に写ってしまうことがある。
このため、同一の計測対象物２は一つの画像でしか検出
されることのないように、計測対象物２の速度や位置等
に応じて、電子シャッタの切るタイミングを定める必要
がある。

【００２２】ところで、第一実施形態で使用する画像検
出部４０では、マイクロチャネルプレート４２の各ガラ
スパイプの太さが約８５μｍであり、一方、撮像部４４
の各ＣＣＤの直径は約２０μｍである。このため、一つ
のガラスパイプを通って来た光は隣り合う四つのＣＣＤ
に入ることになり、あたかもＣＣＤの数が四分の一に減
ったかのように、画像分解能が低下する。このように、
電子シャッタを有するＣＣＤカメラの画像分解能が、電
子シャッタのデバイスの分解能に応じて落ちてしまうこ
とは、機械シャッタとの相違点であり、電子シャッタの
持つ欠点と言える。しかながら、将来的には電子シャッ
タのデバイスの分解能が向上する可能性があるので、こ
のことが致命的な欠点となるわけではない。

【００２３】画像処理部５０は、ＣＣＤカメラのＣＣＤ
一個当たりの輝度信号（画像信号）を８ビットでＡ／Ｄ
変換し、その変換して得られた画像データを画像メモリ
に取り込むものである。コンピュータ６０は、図１に示
すように、コンピュータ本体６１と、ＣＲＴ表示装置６
２と、キーボード及びマウス（不図示）と、出力装置
（不図示）とを有する。コンピュータ本体６１は、画像
検出部４０の動作を制御すると共に、画像処理部５０の
画像メモリに記憶された画像データを読み出し、画像デ
ータに基づいて計測対象物２の奥行き方向の分布を計測
する処理を行う。ＣＲＴ表示装置６２は、画像データを
画面上に表示したりするものである。また、オペレータ
は、キーボード及びマウスを用いて、電子シャッタのシ
ャッタスピードを入力する。

【００２４】第一実施形態では、画像検出部４０は、第
一光学系１０を移動することによって光学レンズ系３０
の焦点の合う位置を少なくとも光学レンズ系３０の焦点
深度と同じ距離ずつずらす度に、電子シャッタを用いて
一定時間内に何度も光学レンズ系３０を通過した光をＣ
ＣＤカメラに取り込むことにより、ランダムに移動する
計測対象物の瞬間の状態を捉えた複数の画像を検出す
る。コンピュータ本体６１は、光学レンズ系３０の焦点
を合わせた各位置毎の画像データに基づいて、画像処理
ソフト等を用いてエッジ検出等を施して、各計測対象物
２の像にピントが合っているか否かを判断することによ
り、計測対象物２を検知し、またその位置を算出する。
すなわち、ピントが合っていると判断された計測対象物
２は当該焦点を合わせた位置を通過したことになり、こ
れによりその計測対象物２の位置が分かる。また、ピン
トが合っていると判断された計測対象物２の像の個数
が、当該一定時間に、当該焦点を合わせた位置を通過し
た計測対象物２の個数となる。例えば、光学レンズ系３
０の焦点の合う位置を画像検出部４０の光電面から前方
６ｍのところに設定して、１０秒間に多数の画像を検出
した場合に、ピントの合った計測対象物２の像の個数が
１００個あったときには、計測対象物２はその６ｍの位
置を１秒当たり１０個落下しているになる。このよう
に、光学レンズ系３０の焦点の合う位置を一定距離ずつ
ずらしながら、画像を検出することにより、奥行き方向
に沿った各位置を通過する計測対象物２の個数を統計的
に知ることができる。

【００２５】また、このように計測対象物２の像にピン
トが合っているか否かを判断して、計測対象物２の位置
を計測するので、光学レンズ系３０の焦点の合う位置か
ら前後に焦点深度だけ離れたところに位置している計測
対象物２は、すべて当該焦点が合う位置に存在している
ものと判断される。すなわち、計測対象物２の位置をど
れぐらいの距離間隔で計測することができるかを表す最
小の尺度（分解能）は、焦点深度によって定まることに
なる。第一実施形態で使用する光学レンズ系３０につい
ては、上述したように画像検出部４０の光電面から前方
６ｍの距離において焦点深度が５ｃｍであるので、計測
対象物２の位置を例えば１０ｃｍ単位で計測することが
できる。さらに短い距離間隔で計測対象物２の位置を計
測したい場合には、光学レンズ系３０の焦点深度を一層
浅くする必要がある。

【００２６】次に、計測対象物２の像にピントが合って
いるか否かの判断をどのようにして行うかについて説明
する。ここでは、背景が白色である場合と黒色である場
合とに分けて考えることにする。最初に、背景が白色で
ある場合について説明する。図３は背景が白色である場
合にピントが合っている計測対象物２の画像データを模
式的に示した図、図４は背景が白色である場合にピント
が合っていない計測対象物２の画像データを模式的に示
した図である。まず、コンピュータ本体６１は、画像デ
ータに、例えばソフト的にフィルタをかける処理を施す
ことにより、画像データの中で一定の輝度以上の明るい
範囲を見いだす。この明るい範囲は計測対象物２の像を
表す範囲として特定される。

【００２７】次に、コンピュータ本体６１は、画像デー
タに対して、その特定した範囲の中心位置を通り画像上
のｘ方向又はｙ方向に平行な直線上の各画素に対する光
の強度分布を求める。図５（ａ）は図３の場合にｘ方向
の光の強度分布を示す図、図５（ｂ）は図４の場合にｘ
方向の光の強度分布を示す図である。計測対象物２は球
形状をしているため、計測対象物２の中央からの光はそ
の大部分が光学レンズ系３０に入射するが、計測対象物
２の輪郭部分からの光は光学レンズ系３０にほとんど入
射しない。また、背景は白色であるので、背景からの光
もある程度、光学レンズ系３０に入射する。このため、
計測対象物２の像にピントが合っている場合、ｘ方向の
光の強度分布は、図５（ａ）に示すように、計測対象物
２の像の中央部でピークを持ち、計測対象物２の像の輪
郭部分では光の強度の落ち込みが激しい。この輪郭部分
における光の強度の落ち込みは、計測対象物２の像にピ
ントが合えば合うほど激しくなる。一方、計測対象物２
の像にピントが合わなくなると、光学レンズ系３０に
は、計測対象物２からの光は分散して入射することにな
る。このため、計測対象物２の像にピントが合っていな
い場合、ｘ方向の光の強度分布は、図５（ｂ）に示すよ
うに、図５（ａ）に比べて、計測対象物２の像の中央部
でのピークの形状がなだらかになると共に、その輪郭部
分における光の強度の落ち込みが緩やかになる。したが
って、計測対象物２の像にピントが合っているか否か
は、計測対象物２の像の輪郭部分における光の強度の立
ち上がり（傾き）を調べることにより、判断することが
できる。すなわち、計測対象物２の像の輪郭部分におけ
る光の強度の傾きの大きさが所定の基準値以上であれ
ば、計測対象物２の像にピントが合っていると判断し、
一方、その傾きの大きさが所定の基準値よりも小さけれ
ば、計測対象物２の像にピントが合っていないと判断す
る。

【００２８】次に、背景が黒色である場合について説明
する。この場合も、コンピュータ本体６１は、まず、画
像データの中で一定の輝度以上の明るい範囲を見いだ
し、この明るい範囲を計測対象物２の像を表す範囲とし
て特定する。そして、画像データに対して、その特定し
た範囲の中心位置を通り画像上のｘ方向又はｙ方向に平
行な直線上の各画素に対する光の強度分布を求める。図
６（ａ）は背景が黒色の場合に計測対象物２の像にピン
トが合っているときのｘ方向の光の強度分布を示す図、
図６（ｂ）は背景が黒色の場合に計測対象物２の像にピ
ントが合っていないときのｘ方向の光の強度分布を示す
図である。背景が黒色である場合には、背景からの光は
光学レンズ系３０にほとんど入射しない。このため、図
６（ａ）又は（ｂ）に示すｘ方向の光の強度分布はそれ
ぞれ、図５（ａ）又は（ｂ）に示すｘ方向の光の強度分
布において背景に対応する部分の光の強度をゼロにした
ものとなる。すなわち、計測対象物２の像にピントが合
っている場合、ｘ方向の光の強度分布は、図６（ａ）に
示すように、計測対象物２の像の中央部でピークを持
ち、計測対象物２の像の輪郭部分では光の強度の傾きが
急になる。一方、計測対象物２の像にピントが合ってい
ない場合、ｘ方向の光の強度分布は、図６（ｂ）に示す
ように、計測対象物２の像の輪郭部分で光の強度の立ち
上がりが緩やかになる。したがって、背景が黒色である
場合も、ｘ方向又はｙ方向の光の強度分布を求め、その
光の強度の傾きを調べることにより、計測対象物２の像
にピントが合っているか否かを判断することができる。

【００２９】但し、このように光の強度の傾きに基づい
て計測対象物２の像にピントが合っているか否かを正確
に判断するためには、計測対象物２の像を表す範囲が画
像データ上で最低でも１０画素（第一実施形態では、電
子シャッタを有するＣＣＤカメラを用いているため、画
素分解能が四分の一に落ちるので、この場合には、四倍
の４０画素）ぐらいを占めていなければならない。これ
よりも以下では、コンピュータ本体６１は光の強度の傾
きを算出できないからである。かかる条件を満たさない
場合には、光学レンズ系３０として、計測対象物２を一
定の大きさ以上に拡大できるもの、例えば望遠レンズ等
を使用する必要がある。

【００３０】尚、第一実施形態では、計測対象物２が球
形状である場合を考えているが、一般に、計測対象物２
が任意の形状をしている場合であっても、上記のように
ｘ方向又はｙ方向の光の強度分布を求め、計測対象物２
の像の輪郭部分における光の強度の傾きを調べることに
より、計測対象物２の像にピントが合っているか否かを
判断することができる。

【００３１】次に、第一実施形態の測距装置において、
計測対象物２の奥行き方向の分布を計測する場合の処理
手順について説明する。まず準備作業として、オペレー
タは、第一光学系１０を図１の右側に移動した後、光学
レンズ系３０の各構成レンズの相対位置を調整して、画
像検出部４０の光電面から前方、例えば６ｍのところに
光学レンズ系３０の焦点を正確に合わせる。以後は、こ
のレンズ光学系３０の各構成レンズの相対位置を変える
ことはない。また、オペレータは、計測対象物２の落下
速度に応じて、計測対象物２の瞬間の状態を捉えた画像
を得ることができるような電子シャッタのシャッタスピ
ードを、マウスを用いてＣＲＴ表示装置６２の画面上で
入力する。

【００３２】かかる準備作業が終了した後、オペレータ
は、キーボード又はマウスを用いて、ＣＲＴ表示装置６
２の画面上で、光学レンズ系３０の焦点位置についての
情報と、第一光学系１０の位置についての情報とを入力
すると共に、画像検出の動作を開始する旨のボタンを押
す。すると、コンピュータ本体６１は画像検出部４０に
信号を送り、画像検出部４０の電子シャッタが一定時間
内に何度も切られて、多数の画像が検出される。次に、
かかる動作が終了した後、オペレータは、第一光学系１
０を５ｃｍだけ図１の左側に移動させる。これにより、
光学レンズ系３０の焦点は、画像検出部４０の光電面か
ら前方、６ｍ１０ｃｍのところに合うことになる。そし
て、オペレータは、その第一光学系１０の位置について
の情報を入力すると共に、画像検出の動作を開始する旨
のボタンを押す。すると、コンピュータ本体６１は再
び、画像検出部４０に信号を送り、画像検出部４０の電
子シャッタが一定時間内に何度も切られて、多数の画像
が検出される。その後も、第一光学系１０を５ｃｍずつ
前方に移動しながら、画像検出部４０で画像を検出する
処理を上記と同様にして繰り返す。この繰り返す動作
は、光学レンズ系３０の焦点が画像検出部４０の光電面
から前方１０ｍのところに合うまで行う。

【００３３】画像検出部４０で得られた各画像信号は、
画像処理部５０に送られ、画像処理部５０は画像信号を
画像データに変換して、画像メモリに記憶する。コンピ
ュータ本体６１は、画像メモリに記憶された画像データ
を読み出し、光学レンズ系３０の焦点を合わせた各位置
毎の画像データに基づいて、計測対象物２の像にピント
が合っているか否かを判断する。ピントが合っていると
判断された計測対象物２の像の個数が当該一定時間の間
に当該焦点の合う位置を通過した計測対象物２の個数と
なる。コンピュータ本体６１は、光学レンズ系３０の焦
点を合わせた各位置毎に、ピントが合っている計測対象
物２の像の個数を数え、これから、計測対象物２の奥行
き方向の位置に対する分布を求める。例えば、図１に示
すように、横軸に焦点を合わせた位置を、縦軸に単位時
間当たりの計測対象物の個数をとったヒストグラム６３
を作成し、かかるヒストグラムをＣＲＴ表示装置６２の
画面上に表示する。

【００３４】第一実施形態の測距装置では、第一光学系
を移動することによって光学レンズ系の焦点の合う位置
を少なくとも光学レンズ系の焦点深度と同じ距離ずつず
らす度に、電子シャッタを用いて一定時間内に何度も光
学レンズ系を通過した光をＣＣＤカメラに取り込むこと
により、移動する計測対象物の瞬間の状態を捉えた多数
の画像を検出する。特に、画像検出部として電子シャッ
タを有するＣＣＤカメラを用いることにより、計測対象
物がどんなに高速で移動していても、その瞬間の状態を
捉えた画像を得ることができる。そして、焦点を合わせ
た各位置毎の画像データに基づいてピントが合っている
計測対象物の像の個数を数えることにより当該焦点を合
わせた位置を移動する計測対象物の個数を求めることが
できる。また、その求めた結果から、移動している計測
対象物の奥行き方向の分布を計測することができる。

【００３５】尚、かかる測距装置は様々な分野において
適用することができる。例えば、製鉄所等において、溶
鉱炉内で粒状又は粉状の石炭、コークスや微粉炭を燃焼
させている場合に、石炭やコークスの奥行き方向の分布
を計測することができる。この場合には、溶鉱炉の観測
窓を介して石炭やコークスからの光を光学レンズ系に導
くことになる。石炭やコークスの分布を調べることによ
り、溶鉱炉内での加熱状況を知ることができる。例え
ば、石炭やコークスの分布に偏りがあれば、溶鉱炉内で
均一な加熱がなされていないことが分かる。また、火力
発電所や電子力発電所等において炉内の加熱状況を調べ
る場合にも、第一実施形態の測距装置を利用することが
できる。一般に、第一実施形態の測距装置は、移動して
いる粒体や粉体について奥行き方向の分布を調べるのに
適している。

【００３６】次に、本発明の第二実施形態について図面
を参照して説明する。図７は本発明の第二実施形態であ
る測距装置の概略構成図である。尚、第二実施形態にお
いて、第一実施形態のものと同一の機能を有するものに
は、同一の符号を付すことによりその詳細な説明を省略
する。第二実施形態の測距装置は、図７に示すように、
第一光学系１０と、第二光学系２０と、光学レンズ系３
０ａと、画像検出部４０と、画像処理部５０と、コンピ
ュータ６０と、レーザ発振装置７０とを備えるものであ
る。

【００３７】第二実施形態でも、第一実施形態と同様
に、落下している多数の計測対象物２についての奥行き
方向の分布を計測する場合について説明する。計測対象
物２の移動する環境は明るくても暗くてもよいが、ここ
では、特に背景が真っ暗であるとする。第二実施形態の
測距装置が第一実施形態のものと異なる主な点は、レー
ザ発振装置７０を設け、計測対象物２で反射したレーザ
光を計測対象物２からの光として画像検出部４０で検出
することにより、計測対象物２の位置を算出する点であ
る。かかる構成により、計測対象物２が発光しておら
ず、真っ暗な状況であっても、計測対象物の奥行き方向
の分布を計測することができる。

【００３８】レーザ発振装置７０は、一定振幅の連続出
力を発生するもの（ＣＷレーザ）である。ＣＷレーザと
しては、例えば、Ａｒ⁺ レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ｙ
ＡＧレーザ等を用いることができる。レーザ光は、ビー
ム折返し用プリズム１６０で反射した後、第二光学系２
０、第一光学系１０を介して、前方に放射される。そし
て、計測対象物２がレーザ光の光軸上を横切って落下す
ると、レーザ光はその計測対象物２で反射される。計測
対象物２で反射したレーザ光のうち第一光学系１０に向
かって進むレーザ光は、第一光学系１０、第二光学系２
０を介して、光学レンズ系３０ａに入射することにな
る。

【００３９】また、レーザ光のスポット径は、計測対象
物２の直径よりも小さくしている。このため、画像検出
部４０は、レーザ光の光軸上を通過する計測対象物２で
あってレーザ光が当たった部分（スポット部分と称す
る。）の像が写った画像を検出することになる。コンピ
ュータ本体６１は、画像データに基づいて計測対象物２
のスポット部分の像にピントが合っているか否かを判断
することにより、計測対象物２の位置を計測する。した
がって、第二実施形態では、レーザ光の光軸上を通過す
る計測対象物２だけが計測の対象となる。レーザ光の光
軸以外の部分を通過する計測対象物２については、その
位置を計測しない。

【００４０】画像検出部４０の電子シャッタは、移動す
る計測対象物２の瞬間の状態を捉えた画像を検出するこ
とができるようなシャッタスピードに設定される。ま
た、電子シャッタを短い時間のうちに頻繁に切ったので
は、同一の計測対象物２についてのスポット部分の像が
複数の画像に写ってしまうことがある。このため、一つ
の計測対象物２については一つのスポット部分の像だけ
が一つの画像に写るように、計測対象物２の速度や位置
等に応じて、電子シャッタの切るタイミングを定める必
要がある。

【００４１】光学レンズ系３０ａとしては、第一実施形
態の光学レンズ系３０の前面に、レーザ発振装置７０が
発するレーザ光の波長と同じ波長の光を透過するバンド
パスフィルタ３１を設けたものを用いる。これは、たと
え背景が明るい場合でも、計測対象物２の奥行き方向の
分布を測定できるようにするためである。例えば、背景
がとても明るく、計測対象物２と背景との区別ができな
いような状況にあるとする。このとき、バンドパスフィ
ルタ３１を設けることにより、計測対象物２で反射して
戻ってきたレーザ光はすべて、バンドパスフィルタ３１
を透過し、光学レンズ系３０ａに入射する。これに対し
て、背景からの光はレーザ光の波長と同じ波長の光しか
バンドパスフィルタ３１を透過することができず、した
がって一部の光しか光学レンズ系３０ａに入射すること
ができない。このため、画像検出器４０では、レーザ光
と背景からの光とを差別化して、スポット部分の像がは
っきり写った画像を検出することができる。尚、例えば
レーザ光と背景からの光とが強度的に大幅に異なってい
たり、その差別化が容易である場合には、必ずしもバン
ドパスフィルタ３１を用いる必要はない。

【００４２】コンピュータ本体６１は、第一実施形態と
同様にして、計測対象物２の奥行き方向の分布を計測す
る。具体的には、まず、画像データの中に一定の輝度以
上の明るい範囲が存在するか否かを判断する。一定の輝
度以上の明るい範囲があれば、その範囲は計測対象物２
のスポット部分の像を表す範囲として特定される。次
に、そのスポット部分の像を含む画像データに対して、
そのスポット部分の像にピントが合っているか否かを判
断する。すなわち、その画像データに基づいて、スポッ
ト部分の像を表す範囲の中心位置を通り画像上のｘ方向
又はｙ方向に平行な直線上の各画素に対する光の強度分
布を求める。このとき、バンドパスフィルタ３１を設け
たことにより、計測対象物２で反射したレーザ光はほと
んど光学レンズ系３０ａに入射するが、計測対象物２か
らの光のうちレーザ光が照射されなかった部分からの光
や背景からの光は光学レンズ系３０ａにほとんど入射し
ない。このため、計測対象物２のスポット部分の像にピ
ントが合っているときには、ｘ方向又はｙ方向の光の強
度分布は、図８に示すように、スポット部分の像の中央
部で鋭いピークを持ち、スポット部分の像の輪郭部分で
は光の強度の傾きが急になる。コンピュータ本体６１
は、ｘ方向又はｙ方向の光の強度分布から、スポット部
分の像の輪郭部分における光の強度の傾きを求め、その
傾きの大きさが所定の基準値以上であれば、スポット部
分、したがって計測対象物２の像にピントが合っている
と判断する。一方、その傾きの大きさが所定の基準値よ
りも小さければ、計測対象物２の像にピントが合ってい
ないと判断する。コンピュータ本体６１は、このような
判断処理を各画像データについて行い、光学レンズ系３
０ａの焦点を合わせた各位置毎に、ピントが合っている
計測対象物２の像の個数を数えることにより、計測対象
物２の奥行き方向の分布を計測する。

【００４３】尚、第二実施形態の測距装置において、計
測対象物２の奥行き方向の分布を計測する場合の処理手
順は、上記第一実施形態と同様である。第二実施形態の
測距装置では、連続発振のレーザ光を発するレーザ発振
装置を設け、計測対象物で反射したレーザ光を計測対象
物からの光として利用することにより、例えば、計測対
象物が自分で発光していなかったり、背景が暗い場合で
も、計測対象物のスポット部分の像が明確に写った画像
を検出することができる。しかも、このスポット部分の
像については、その大きさや光量を予測することができ
るので、スポット部分の像を認識する処理や、スポット
部分の像にピントが合っているか否かの判断処理が、第
一実施形態のものに比べて、簡単且つ迅速に行うことが
できる。その他の効果は、上記第一実施形態のものと同
様である。

【００４４】尚、上記の第二実施形態では、レーザ光の
スポット径を計測対象物の直径よりも小さくした場合に
ついて説明したが、レーザ光のスポット径は自由に変え
ることができる。例えば、計測対象物の大きさに応じ
て、レーザ光のスポット径をある程度大きく調整しても
よい。これによりスポット部分の像にピントが合ってい
るか否かの判断がしやすくなる。また、レーザ光を拡げ
て計測対象物に照射するようにしてもよい。この場合に
は、コンピュータ本体は、第一実施形態と同様に、計測
対象物の像の輪郭部分における光の強度の傾きを調べ
て、計測対象物の像にピントが合っているか否かを判断
することになる。

【００４５】次に、本発明の第三実施形態について図面
を参照して説明する。図９は本発明の第三実施形態であ
る測距装置の概略構成図である。尚、第三実施形態にお
いて、第一及び第二実施形態のものと同一の機能を有す
るものには、同一の符号を付すことによりその詳細な説
明を省略する。第三実施形態の測距装置は、図９に示す
ように、第一光学系１０と、第二光学系２０と、光学レ
ンズ系３０ａと、画像検出部４０ａと、画像処理部５０
と、コンピュータ６０と、レーザ発振装置７０ａとを備
えるものである。

【００４６】第三実施形態でも、第一実施形態と同様
に、落下している多数の計測対象物２についての奥行き
方向の分布を計測する場合について説明する。計測対象
物２の移動する環境は明るくても暗くてもよいが、ここ
では、特に背景が真っ暗であるとする。第三実施形態の
測距装置が第一実施形態のものと異なる主な点は、レー
ザ発振装置７０ａを設け、計測対象物２で反射したレー
ザ光を計測対象物２からの光として画像検出部４０ａで
検出することにより、計測対象物２の位置を算出する点
である。かかる構成により、計測対象物２が発光してお
らず、真っ暗な状況であっても、計測対象物２の奥行き
方向の分布を計測することができる。

【００４７】レーザ発振装置７０ａは、断続するパルス
波形出力を発生するもの（パルスレーザ）である。ここ
では、パルスレーザとして、例えばＹＡＧレーザを用い
る。特に、ＹＡＧレーザの第二高調波（ＳＨＧ）を利用
する。このレーザ光の波長は５３２ｎｍであり、パルス
幅は約１０ナノ秒、すなわち１０×１０^-9秒である。レ
ーザ光は、ビーム折返し用プリズム１６０で反射した
後、第二光学系２０、第一光学系１０を介して、前方に
放射される。そして、計測対象物２がレーザ光の光軸上
を横切って落下し、レーザ光が計測対象物２に当たる
と、レーザ光はその計測対象物２で反射される。計測対
象物２で反射したレーザ光のうち第一光学系１０に向か
って進むレーザ光は、第一光学系１０、第二光学系２０
を介して、光学レンズ系３０ａに入射することになる。

【００４８】また、レーザ光のスポット径は、計測対象
物２の直径よりも小さくしている。このため、画像検出
部４０ａは、レーザ光の光軸上を通過する計測対象物２
であってレーザ光が当たった部分（スポット部分）の像
が写った画像を検出することになる。コンピュータ本体
６１は、画像データに基づいて計測対象物２のスポット
部分の像にピントが合っているか否かを判断することに
より、計測対象物２の位置を計測する。したがって、第
三実施形態でも、第二実施形態と同様に、レーザ光の光
軸上を通過する計測対象物２だけが計測の対象となる。
レーザ光の光軸以外の部分を通過する計測対象物２につ
いては、その位置を計測しない。

【００４９】画像検出部４０ａは、上記第一及び第二実
施形態のものとは異なり、機械シャッタを有するＣＣＤ
カメラを用いる。第三実施形態では、パルス幅のかなり
短いレーザ光を用いることにより、ＣＣＤカメラの露光
時間はレーザ光のパルス幅で決まってしまうので、高速
でシャッタを切る必要はない。これが、機械シャッタを
用いることにしている理由である。

【００５０】実際、移動している計測対象物２の瞬間の
状態を捉えた画像を検出するためには、計測対象物２の
移動速度や位置にもよるが、露光時間、したがってレー
ザ光のパルス幅は、マイクロ秒オーダとする必要があ
る。この条件は、上記のＹＡＧレーザの第二高調波を利
用することにより、満たされている。また、一回の撮像
では、計測対象物２で反射して戻ってきた一つのパルス
レーザ光のみをＣＣＤカメラで取り込むことができるよ
うに、レーザ光のパルス間隔、機械シャッタの切るタイ
ミングを定める必要がある。計測対象物２は移動してい
るため、二つ以上のパルスレーザ光をＣＣＤカメラに取
り込むことにすると、計測対象物２についての正確な情
報が得られなくなるからでなる。

【００５１】また、光学レンズ系３０ａとしては、第二
実施形態のものと同様に、レーザ発振装置７０ａが発す
るレーザ光の波長と同じ波長の光を透過するバンドパス
フィルタ３１を設けたものを用いる。コンピュータ本体
６１が画像データに基づいて計測対象物２の奥行き方向
の分布を計測する方法は、上記第二実施形態と同様であ
るので、その詳細な説明は省略する。

【００５２】第三実施形態の測距装置では、画像検出部
として機械シャッタを有するＣＣＤカメラを用いること
により、電子シャッタのデバイスの分解能に起因してＣ
ＣＤカメラの画像分解能が落ちてしまうことがなく、Ｃ
ＣＤカメラの持つ画像分解能をそのまま引き出すことが
できるという利点がある。その他の効果は上記第二実施
形態のものと同様である。

【００５３】尚、上記の第三実施形態では、画像検出部
として機械式シャッタを有するＣＣＤカメラを用いる場
合について説明したが、電子シャッタを有するＣＣＤカ
メラを用いることも可能である。次に、本発明の第四実
施形態について図面を参照して説明する。図１０は本発
明の第四実施形態である測距装置の概略構成図、図１１
（ａ）はその測距装置のフィルタユニットの概略構成
図、図１１（ｂ）はその測距装置の画像検出部で得られ
た画像を説明するための図である。尚、第四実施形態に
おいて、第一実施形態のものと同一の機能を有するもの
には、同一の符号を付すことによりその詳細な説明を省
略する。

【００５４】第四実施形態の測距装置は、図１０に示す
ように、第一光学系１０と、第二光学系２０と、光学レ
ンズ系３０と、画像検出部４０と、画像処理部５０と、
コンピュータ６０と、フィルタ手段としてのフィルタユ
ニット８０とを備える。ここでは、第一実施形態と同様
に、落下している多数の計測対象物２についての奥行き
方向の分布を計測する場合について説明する。また、第
四実施形態では、計測対象物２は自ら発光しており、そ
の表面温度を計測する場合についても説明する。フィル
タユニット８０は計測対象物２の温度を計測するために
設けられたものである。

【００５５】フィルタユニット８０は、光学レンズ系３
０を通過した光を、波長が略４６０ｎｍ（青色）である
第一の光と、波長が略６６０ｎｍ（赤色）である第二の
光と、第一の光及び第二の光以外の第三の光とに分ける
ものである。かかるフィルタユニット８０は、図１０に
示すように、光学レンズ系３０と画像検出部４０との間
に取り付けられ、具体的には、図１１（ａ）に示すよう
に、二つの干渉フィルタ８１，８２と、一つの反射鏡８
３とを有する。干渉フィルタ８１は、光学レンズ系３０
を通ってきた光のうち波長が略４６０ｎｍの第一の光を
透過し、その他の波長の光（第二の光及び第三の光）を
反射する。また、干渉フィルタ８２は、干渉フィルタ８
１で反射した光のうち波長が略６６０ｎｍの第二の光を
反射し、その他の波長の光（第三の光）を透過する。反
射鏡８３は、干渉フィルタ８２を透過した第三の光を反
射するものである。第四実施形態では、干渉フィルタ８
１，８２として、例えばダイクロイックミラーを用い
る。

【００５６】画像検出部４０の光電面４１は、図１１
（ａ）に示すように、第一エリアＡ₁、第二エリア
Ａ₂ 、第三エリアＡ₃ の三つに区分されている。第一エ
リアＡ₁ には干渉フィルタ８１を透過した第一の光が入
射し、第二エリアＡ₂ には干渉フィルタ８２で反射した
第二の光が入射し、そして、第三エリアＡ₃ には反射鏡
８３で反射した第三の光が入射する。したがって、画像
検出部４０では、図１１（ｂ）に示すように、第一エリ
アＡ₁ に対応する第一画像と、第二エリアＡ₂ に対応す
る第二画像と、第三エリアＡ₃ に対応する第三画像とか
らなる画像が検出される。この画像検出部４０で検出さ
れた画像信号は画像処理部５０に送られ、ディジタルの
画像データに変換されて、画像メモリに記憶される。

【００５７】コンピュータ６０のコンピュータ本体６１
は、計測対象物２の奥行き方向の分布と計測対象物２の
表面温度を計測する。計測対象物２の奥行き方向の分布
を計測する処理は、画像検出部４０で検出された画像の
うち第三画像に基づいて行う。この第三画像を用いる点
を除けば、計測対象物２の奥行き方向の分布を計測する
処理は、上記第一実施形態のものと同様であるので、こ
こでは、その詳細な説明を省略する。

【００５８】一方、計測対象物２の表面温度を計測する
には、公知の二色温度計測法を用いる。二色温度計測法
とは、熱放射体の二つの波長４６０ｎｍ、６６０ｎｍに
おける光の強度の比がその放射体の温度の関数で表され
ることを利用して、放射体の温度を計測するものであ
る。計測対象物２の温度計測は、計測対象物２の奥行き
方向の分布を計測する際にピントが合っていると判断さ
れた計測対象物２の像の各々について行う。コンピュー
タ本体６１は、計測対象物２の像の第三画像上の位置に
対応する第一画像上の位置における第一の光（波長４６
０ｎｍ）の強度と、その計測対象物２の像の第三画像上
の位置に対応する第二画像上の位置における第二の光
（波長６６０ｎｍ）の強度とを求める。そして、その求
めた第一の光の強度と第二の光の強度とを用いて、計測
対象物２の温度を計測する。次に、第四実施形態の測距
装置において、計測対象物２の奥行き方向の分布及び計
測対象物２の表面温度を計測する処理手順について説明
する。

【００５９】まず準備作業として、オペレータは、第一
光学系１０を図１０の右側に移動した後、光学レンズ系
３０の各構成レンズの相対位置を調整して、画像検出部
４０の光電面から前方、例えば６ｍのところに光学レン
ズ系３０の焦点を正確に合わせる。また、オペレータ
は、計測対象物２の落下速度に応じて、計測対象物２の
瞬間の状態を捉えた画像を得ることができるような電子
シャッタのシャッタスピードを、マウスを用いてＣＲＴ
表示装置６２の画面上で入力する。

【００６０】かかる準備作業が終了した後、オペレータ
は、キーボード又はマウスを用いて、ＣＲＴ表示装置６
２の画面上で、光学レンズ系３０の焦点位置についての
情報と、第一光学系１０の位置についての情報とを入力
すると共に、画像検出の動作を開始する旨のボタンを押
す。すると、コンピュータ本体６１は画像検出部４０に
信号を送り、画像検出部４０の電子シャッタが一定時間
内に何度も切られて、多数の画像が検出される。このと
き、各画像において、その第一画像には、波長４６０ｎ
ｍの第一の光による像が写り、第二画像には、波長６６
０ｎｍの第二の光による像が写り、そして、第三画像に
は、波長４６０ｎｍ及び６６０ｎｍ以外の波長の第三の
光による像が写る。

【００６１】次に、かかる動作が終了した後、オペレー
タは、第一光学系１０を５ｃｍだけ図１０の左側に移動
させる。これにより、光学レンズ系３０の焦点は、画像
検出部４０の光電面から前方、６ｍ１０ｃｍのところに
合うことになる。そして、オペレータは、その第一光学
系１０の位置についての情報を入力すると共に、画像検
出の動作を開始する旨のボタンを押す。すると、コンピ
ュータ本体６１は再び、画像検出部４０に信号を送り、
画像検出部４０の電子シャッタが一定時間内に何度も切
られて、多数の画像が検出される。その後も、第一光学
系１０を５ｃｍずつ前方に移動しながら、画像検出部４
０で画像を検出する処理を上記と同様にして繰り返す。
この繰り返す動作は、光学レンズ系３０の焦点が画像検
出部４０の光電面から前方１０ｍのところに合うまで行
う。

【００６２】画像検出部４０で得られた各画像信号は、
画像処理部５０に送られ、画像処理部５０は画像信号を
画像データに変換して、画像メモリに記憶する。コンピ
ュータ本体６１は、最初に、計測対象物２の奥行き方向
の分布を計測する。すなわち、画像メモリに記憶された
画像データを読み出し、光学レンズ系３０の焦点を合わ
せた各位置毎の画像データのうち第三画像に基づいて、
計測対象物２の像にピントが合っているか否かを判断す
る。コンピュータ本体６１は、光学レンズ系３０の焦点
を合わせた各位置毎に、ピントが合っている計測対象物
２の像の個数を数え、これから、計測対象物２の奥行き
方向の分布を求める。

【００６３】次に、コンピュータ本体６１は、計測対象
物２の表面温度を計測する。上記の計測対象物２の奥行
き方向の分布を計測する処理の際にピントが合っている
と判断された計測対象物２の像については、その中心が
第三画像上においてどこに位置しているかが既に特定さ
れている。コンピュータ本体６１は、その計測対象物２
の像の中心を表す第三画像上の位置に対応する第一画像
上の位置における第一の光（波長４６０ｎｍ）の強度を
求めると共に、その計測対象物２の像の中心を表す第三
画像上の位置に対応する第二画像上の位置における第二
の光（波長６６０ｎｍ）の強度を求める。そして、これ
ら二つの波長（４６０ｎｍ、６６０ｎｍ）における光の
強度を用いて、当該計測対象物２の温度を計測する。こ
のようにして、移動する計測対象物２の奥行き方向の分
布を求めると同時に、計測対象物２の温度を計測するこ
とができる。

【００６４】第四実施形態の測距装置では、光学レンズ
系を通過した光を、波長が略４６０ｎｍである第一の光
と、波長が略６６０ｎｍである第二の光と、第一の光及
び第二の光以外の第三の光とに分けるフィルタユニット
を設けたことにより、画像検出部は、第一の光によって
得られる第一画像と、第二の光によって得られる第二画
像と、第三の光によって得られる第三画像とからなる多
数の画像を検出することができる。このため、第三画像
に基づいてピントが合っていると判断された計測対象物
の像の各々について、計測対象物の像の第三画像上の位
置に対応する第一画像上の位置における第一の光の強度
と、計測対象物の像の第三画像上の位置に対応する第二
画像上の位置における第二の光の強度とを求めることに
より、二色温度計測法を用いて、計測対象物の温度を計
測することができる。尚、その他の効果は上記第一実施
形態のものと同様である。

【００６５】次に、本発明の第五実施形態について図面
を参照して説明する。図１２は本発明の第五実施形態で
ある測距装置の概略構成図、図１３はその測距装置の分
光ユニットの概略構成図である。尚、第五実施形態にお
いて、第一実施形態のものと同一の機能を有するものに
は、同一の符号を付すことによりその詳細な説明を省略
する。

【００６６】第五実施形態の測距装置は、図１２に示す
ように、第一光学系１０と、第二光学系２０と、光学レ
ンズ系３０と、画像検出部４０と、画像処理部５０と、
コンピュータ６０と、分光手段としての分光ユニット９
０とを備える。第五実施形態では、第四実施形態と同様
に、落下している多数の計測対象物２についての奥行き
方向の分布を計測すると共に、その計測対象物２の表面
温度を計測する場合について説明する。分光ユニット９
０は、計測対象物２の温度を計測するために設けられた
ものである。

【００６７】分光ユニット９０は、光学レンズ系３０と
画像検出部４０との間に取り付けられる。分光ユニット
９０は、図１３に示すように、スリット（開口部）９１
と、二つの反射鏡９２ａ，９２ｂと、二つの凹面鏡９３
ａ，９３ｂと、回折格子９４とを有する。スリット９１
は、光学レンズ系３０を通過した光の一部を分光ユニッ
ト９０内に取り込むためのものであり、略長方形状をし
ている。スリット９１を通過した光は、反射鏡９２ａ及
び凹面鏡９３ａで反射された後、回折格子９４に入射す
る。回折格子９４は、スリット９１を通過した光を、そ
の光のスリット９１の幅方向に対応する方向に沿って各
波長の光に分光するものである。そして、回折格子９４
で分光した光は、凹面鏡９３ｂ及び反射鏡９２ｂで反射
した後、画像検出部４０の光電面に入る。

【００６８】このため、画像検出部４０は、スリット９
１の幅方向に対応する方向には分光されており、スリッ
ト９１の長さ方向に対応する方向には分光されていない
光を検出することになる。したがって、画像検出部４０
で検出される画像は、例えば、図１４（ａ）に示すよう
に、ｙ座標軸がスリット９１の長さ方向の位置を表し、
ｘ座標軸が波長を表すものとなる。すなわち、その画像
上の各画素点は、その点のｙ座標に対応するスリット９
１の長さ方向の位置を通過した光であって、その点のｘ
座標に対応する波長を有する光の強度の情報を持ってい
る。尚、画像検出部４０で検出された画像信号は画像処
理部５０に送られ、ディジタルの画像データに変換され
て、画像メモリに記憶される。

【００６９】コンピュータ６０のコンピュータ本体６１
は、計測対象物２の奥行き方向の分布と計測対象物２の
表面温度を計測する。計測対象物２の奥行き方向の分布
を計測する処理は、原理的には上記第一実施形態のもの
と同様である。しかし、画像検出部４０は分光ユニット
９０で分光した光を検出するので、計測対象物２の像に
ピントが合っているか否かを判断する処理が上記第一実
施形態のものと若干異なる。すなわち、コンピュータ本
体６１は、例えば、図１４（ａ）に示す画像データに基
づいて、同じｙ座標を持つ画素点について、それらの光
の強度を加算することにより、図１４（ｂ）に示すよう
に、スリット９１の長さ方向に対する光の強度分布を求
める。次に、この光の強度分布において一定の強度以上
の明るい範囲を見いだす。この明るい範囲は計測対象物
２の像を表す範囲として特定される。その後、コンピュ
ータ本体６１は、そのスリットの長さ方向の光の強度分
布に基づいて、計測対象物２の像の輪郭部分における光
の強度の傾きを求める。その光の強度の傾きの大きさが
所定の基準値以上であれば、計測対象物２の像にピント
が合っていると判断し、一方、その傾きの大きさが所定
の基準値よりも小さければ、計測対象物２の像にピント
が合っていないと判断する。

【００７０】一方、計測対象物２の表面温度を計測する
には、上記の第四実施形態と同様に、公知の二色温度計
測法を用いる。この計測対象物２の温度計測は、計測対
象物２の奥行き方向の分布を計測する際にピントが合っ
ていると判断された計測対象物２の像の各々に対して行
う。コンピュータ本体６１は、ｙ座標が計測対象物２の
像の所定位置でありｘ座標が４６０ｎｍである画像上の
位置における光の強度と、ｙ座標が計測対象物２の像の
所定位置でありｘ座標が６６０ｎｍである画像上の位置
における光の強度とを求める。そして、その求めた二つ
の光の強度を用いて、計測対象物２の温度を計測する。

【００７１】次に、第五実施形態の測距装置において、
計測対象物２の奥行き方向の分布及び計測対象物２の表
面温度を計測する処理手順について説明する。まず準備
作業として、オペレータは、第一光学系１０を図１２の
右側に移動した後、光学レンズ系３０の各構成レンズの
相対位置を調整して、画像検出部４０の光電面から前
方、例えば６ｍのところに光学レンズ系３０の焦点を正
確に合わせる。また、オペレータは、計測対象物２の落
下速度に応じて、計測対象物２の瞬間の状態を捉えた画
像を得ることができるような電子シャッタのシャッタス
ピードを、マウスを用いてＣＲＴ表示装置６２の画面上
で入力する。

【００７２】かかる準備作業が終了した後、オペレータ
は、キーボード又はマウスを用いて、ＣＲＴ表示装置６
２の画面上で、光学レンズ系３０の焦点位置についての
情報と、第一光学系１０の位置についての情報とを入力
すると共に、画像検出の動作を開始する旨のボタンを押
す。すると、コンピュータ本体６１は画像検出部４０に
信号を送り、画像検出部４０の電子シャッタが一定時間
内に何度も切られて、多数の画像が検出される。こうし
て検出された各画像は、ｙ座標軸がスリット９１の長さ
方向を表し、ｘ座標軸が波長を表すものである。かかる
動作が終了した後、オペレータは、第一光学系１０を５
ｃｍだけ図１２の左側に移動させる。そして、その第一
光学系１０の位置についての情報を入力すると共に、画
像検出の動作を開始する旨のボタンを押す。すると、コ
ンピュータ本体６１は再び、画像検出部４０に信号を送
り、画像検出部４０の電子シャッタが一定時間内に何度
も切られて、多数の画像が検出される。その後も、第一
光学系１０を５ｃｍずつ前方に移動しながら、画像検出
部４０で画像を検出する処理を上記と同様にして繰り返
す。この繰り返す動作は、光学レンズ系３０の焦点が画
像検出部４０の光電面から前方１０ｍのところに合うま
で行う。

【００７３】画像検出部４０で得られた各画像信号は、
画像処理部５０に送られ、画像処理部５０は画像信号を
画像データに変換して、画像メモリに記憶する。コンピ
ュータ本体６１は、最初に、計測対象物２の奥行き方向
の分布を計測する。すなわち、画像メモリに記憶された
画像データを読み出し、光学レンズ系３０の焦点を合わ
せた各位置毎の画像データに基づいて、スリット９１の
長さ方向に対する光の強度分布を求める。そして、その
光の強度分布を用いて、計測対象物２の像にピントが合
っているか否かを判断する。コンピュータ本体６１は、
光学レンズ系３０の焦点を合わせた各位置毎に、ピント
が合っている計測対象物２の像の個数を数え、これか
ら、計測対象物２の奥行き方向の分布を求める。

【００７４】次に、コンピュータ本体６１は、計測対象
物２の表面温度を計測する。上記の計測対象物２の奥行
き方向の分布を計測する処理の際にピントが合っている
と判断された各計測対象物２の像については、その中心
が画像上においてどのｙ座標に対応するものかが既に特
定されている。コンピュータ本体６１は、ｙ座標がその
計測対象物２の像の中心を表す位置であってｘ座標が波
長４６０ｎｍである画素点における光の強度と、ｙ座標
がその計測対象物２の像の中心を表す位置であってｘ座
標が波長６６０ｎｍである画素点における光の強度とを
求める。そして、これら二つの波長（４６０ｎｍ、６６
０ｎｍ）における光の強度を用いて、当該計測対象物２
の温度を計測する。このようにして、移動する計測対象
物２の奥行き方向の分布を求めると同時に、計測対象物
２の温度を計測することができる。

【００７５】第五実施形態の測距装置では、光学レンズ
系を通過した光の一部を取り込むための長方形状のスリ
ットと、スリットを通過した光をその光のスリットの幅
方向に対応する方向に沿って各波長の光に分ける回折格
子とを有する分光ユニットを設けたことにより、画像検
出部は、例えばｙ座標軸がスリットの長さ方向の位置を
表しｘ座標軸が波長を表す画像を検出することができ
る。このため、かかる画像に基づいて計測対象物の奥行
き方向の分布を計測する際にピントが合っていると判断
された計測対象物の像の各々について、ｙ座標が計測対
象物の像の所定位置でありｘ座標が４６０ｎｍである画
像上の位置における光の強度と、ｙ座標が計測対象物の
像の所定位置でありｘ座標が６６０ｎｍである画像上の
位置における光の強度とを求めることにより、二色温度
計測法を用いて、計測対象物の温度を計測することがで
きる。尚、その他の効果は上記第一実施形態のものと同
様である。

【００７６】次に、本発明の第六実施形態について図面
を参照して説明する。図１５は本発明の第六実施形態で
ある測距装置の概略構成図である。尚、第六実施形態に
おいて、第一及び第四実施形態のものと同一の機能を有
するものには、同一の符号を付すことによりその詳細な
説明を省略する。第六実施形態の測距装置は、図１５に
示すように、光学レンズ系３０と、画像検出部４０ａ
と、画像処理部５０と、コンピュータ６０と、レーザ発
振装置７０ｂと、フィルタユニット８０と、光検出器１
１０と、電気信号処理保存器１２０とを備えるものであ
る。ここで、コンピュータ６０のコンピュータ本体６１
と電気信号処理保存器１２０とが本発明の信号処理手段
の役割を果たす。

【００７７】第六実施形態では、第四実施形態と同様
に、落下している多数の計測対象物２についての奥行き
方向の分布を計測すると共に、その計測対象物２の表面
温度を計測する場合について説明する。このとき、計測
対象物２の表面温度を計測する方法は第四実施形態のも
のと同様であるが、計測対象物２の奥行き方向の分布を
求める方法は第四実施形態のものと全く異なる。

【００７８】第六実施形態では、レーザ発振装置７０
ｂ、光検出器１１０、電気信号処理保存器１２０、コン
ピュータ本体６１により、計測対象物２の奥行き方向の
分布を計測する。レーザ発振装置７０ｂは、断続するパ
ルス波形出力を発生するもの（パルスレーザ）である。
パルスレーザとしては、例えばＮ₂ レーザを用いる。こ
のレーザ光の波長は３３７ｎｍであり、パルス幅は１０
^-12 秒である。このパルス幅は第三実施形態で使用する
ものに比べてかなり短い。一般に、レーザ発振装置７０
ｂとしては、４６０ｎｍ及び６６０ｎｍ以外の波長のレ
ーザ光を発するものを用いる必要がある。これは、後述
するように、計測対象物２が発する光のうち波長４６０
ｎｍ及び６６０ｎｍの光と、計測対象物２で反射して戻
ってきたレーザ光とをフィルタユニット８０で分けるこ
とができるようにするためである。また、レーザ光のス
ポット径は、計測対象物２の直径よりも小さくする。レ
ーザ発振装置７０ｂは、一つのパルスレーザ光を発する
と、その発生タイミングと同時に、一つのパルスレーザ
光を発した旨の信号をコンピュータ本体６１と電気信号
処理保存器１２０とに送る。

【００７９】レーザ発振装置７０ｂから発せられたパル
スレーザ光は、ビーム折返し用プリズム１６０を介し
て、移動している多数の計測対象物２に向けて前方に放
射される。そして、計測対象物２がパルスレーザ光の光
軸上を横切って落下し、パルスレーザ光が計測対象物２
に当たると、パルスレーザ光はその計測対象物２で反射
される。計測対象物２で反射したパルスレーザ光のうち
光学レンズ系３０に向かって進むものは、ビームスプリ
ッタ１７０で二つに分けられる。ビームスプリッタ１７
０で分けられた一方のパルスレーザ光はさらに反射鏡１
８０で反射して、光検出器１１０に入射する。また、ビ
ームスプリッタ１７０で分けられた他方のパルスレーザ
光はそのまま直進して、光学レンズ系３０に入射する。

【００８０】光検出器１１０は、計測対象物２で反射し
て戻ってきたパルスレーザ光を検出するものである。か
かる光検出器１１０は、パルスレーザ光を検出すると、
パルスレーザ光を検出した旨の信号を電気信号処理保存
器１２０に送る。電気信号処理保存器１２０は、レーザ
発振装置７０ｂからのパルスレーザ光を発した旨の信号
を受け取った時間と、光検出器１１０からのパルスレー
ザ光を検出した旨の信号を受け取った時間とに基づい
て、計測対象物２の距離を算出するものである。すなわ
ち、パルスレーザ光を検出した旨の信号を受け取った時
間が、パルスレーザ光を発した旨の信号を受け取った時
間からΔｔだけ遅れていたとすると、この時間差Δｔ
は、レーザ発振装置７０ｂから計測対象物２までの距離
ｄ₁ と計測対象物２から光検出器１１０までの距離ｄ₂
とをパルスレーザ光が進んだときに要した時間である。
したがって、大気中の光の速度をｃとすれば、Δｔを計
測することにより、パルスレーザ光が進んだ全距離ｄ₁
＋ｄ₂ は、ｄ₁ ＋ｄ₂ ＝Δｔ×ｃから容易に求めること
ができる。また、レーザ光の進行ルートは予め分かって
いるので、求めた全距離ｄ₁ ＋ｄ₂ に基づいて、例えば
ＣＣＤカメラの光電面から計測対象物２までの奥行き方
向の距離を簡単に得ることができる。電気信号処理保存
器１２０は、こうして算出した計測対象物２の距離に関
する情報をコンピュータ本体６１に送る。コンピュータ
本体６１は、電気信号処理保存器１２０から送られる情
報に基づいて、算出した各距離毎の計測対象物２の個数
を数えることにより、計測対象物２の奥行き方向の分布
を求める。

【００８１】光学レンズ系３０は、計測対象物２が発す
る光及び計測対象物２で反射して戻ってきたレーザ光を
含む計測対象物２からの光を結像させるものであり、多
数の計測対象物２に向けて設置される。ここで、光学レ
ンズ系３０は、第一実施形態の場合とは異なり、焦点深
度を深くして、視野に含まれるすべてのものにピントが
合うように調整する。フィルタユニット８０は、光学レ
ンズ系３０と画像検出部４０ａとの間に取り付けられ
る。

【００８２】画像検出部４０ａは、機械シャッタを有す
るＣＣＤカメラである。第四実施形態で詳述したよう
に、フィルタユニット８０は、光学レンズ系３０を通過
した光を、波長が略４６０ｎｍである第一の光と、波長
が略６６０ｎｍである第二の光と、第一の光及び第二の
光以外の第三の光とに分けるものである。第六実施形態
では、レーザ光の波長が３３７ｎｍであるので、計測対
象物２で反射して戻ってきたレーザ光は第三の光に含ま
れ、第一の光及び第二の光に含まれることはない。第一
の光及び第二の光には、計測対象物２が発する光及び背
景からの光が含まれる。また、画像検出部４０ａの光電
面は、第一の光が入射する第一エリア、第二の光が入射
する第二エリア、第三の光が入射する第三エリアに区分
されている。このため、画像検出部４０ａでは、第一エ
リアに対応する第一画像と、第二エリアに対応する第二
画像と、第三エリアに対応する第三画像とからなる画像
が検出される。この画像検出部４０ａで検出された画像
信号は画像処理部５０に送られ、ディジタルの画像デー
タに変換されて、画像メモリに記憶される。尚、第六実
施形態では、画像検出部４０ａで検出した画像は、計測
対象物２の温度を検出するためだけに使用する。

【００８３】コンピュータ本体６１は、電気信号処理保
存器１２０から送られる各計測対象物の距離情報に基づ
いて計測対象物２の奥行き方向の分布を求めると共に、
画像メモリに記憶された画像データに基づいて計測対象
物２の表面温度を計測するものである。コンピュータ本
体６１は、計測対象物２の温度を計測する場合には、第
三の光によって得られた第三画像に基づいて計測対象物
２のスポット部分の像の位置を検出した後、その検出し
た第三画像上の位置に対応する第一画像上の位置におけ
る第一の光の強度と、その検出した第三画像上の位置に
対応する第二画像上の位置における第二の光の強度とを
求める。そして、その求めた第一の光の強度と第二の光
の強度とを用いて、公知の二色温度計測法により計測対
象物２の温度を計測する。

【００８４】次に、第六実施形態の測距装置において、
計測対象物２の奥行き方向の分布及び計測対象物２の表
面温度を計測する処理手順について説明する。オペレー
タがキーボード又はマウスを用いてＣＲＴ表示装置６２
の画面上で、処理を開始する旨のボタンを押すと、コン
ピュータ本体６１は各部に信号を送り、処理が開始され
る。レーザ発振装置７０ｂは、一つのパルスレーザ光を
発すると、パルスレーザ光を発した旨の信号をコンピュ
ータ本体６１と電気信号処理保存器１２０とに送る。レ
ーザ発振装置７０ｂから発せられたパルスレーザ光が計
測対象物２に当たると、その計測対象物２で反射したパ
ルスレーザ光のうち光学レンズ系３０に向かって進むも
のはビームスプリッタ１７０で二つに分けられる。そし
て、分けられた二つのパルスレーザ光はそれぞれ、光検
出器１１０、光学レンズ系３０に導かれる。

【００８５】光検出器１１０は、計測対象物２で反射し
て戻ってきたパルスレーザ光を検出すると、パルスレー
ザ光を検出した旨の信号を電気信号処理保存器１２０に
送る。電気信号処理保存器１２０は、レーザ発振装置７
０ｂからのパルスレーザ光を発した旨の信号を受け取っ
た時間と光検出器１１０からのパルスレーザ光を検出し
た旨の信号を受け取った時間との時間差に基づいて、当
該レーザ光が当たった計測対象物２までの距離を算出す
る。電気信号処理保存器１２０は、こうして計測した計
測対象物２の距離に関する情報をコンピュータ本体６１
に送る。コンピュータ本体６１は、こうして電気信号処
理保存器１２０から送られる多数の情報に基づいて、算
出した各距離毎の計測対象物２の個数を数えることによ
り、計測対象物２の奥行き方向の分布を求める。

【００８６】一方、コンピュータ本体６１は、レーザ発
振装置７０ｂからパルスレーザ光を発した旨の信号を受
け取ると、機械シャッタを切る旨の信号を画像検出部４
０ａに送る。これにより機械シャッタが切られ、画像検
出部４０ａで画像が検出される。ここで、機械シャッタ
の最高のシャッタスピードは、ミリ秒オーダである。こ
のため、当該パルスレーザ光が計測対象物２に当たり、
その計測対象物２で反射したパルスレーザ光は、機械シ
ャッタが開いている間に、ビームスプリッタ１７０、光
学レンズ系３０、フィルタユニット８０を介して画像検
出部４０ａに必ず入射することになる。また、かかる画
像には、当然のことながら、計測対象物２が発する光、
背景からの光についての情報も含まれている。この画像
検出部４０ａで検出された画像信号は画像処理部５０に
送られ、ディジタルの画像データに変換されて、画像メ
モリに記憶される。

【００８７】その後、コンピュータ本体６１は、画像メ
モリに記憶された画像データを読み出し、画像データの
うち第三画像に基づいて計測対象物２のスポット部分の
像を認識し、その像の中心を特定する。ここで、第六実
施形態では、光学レンズ系３０を視野のすべてのものに
ピントが合うように調整しているため、第三画像にはス
ポット部分の像が明確に写るので、そのスポット部分の
像を容易に特定することができる。コンピュータ本体６
１は、そのスポット部分の像の中心を表す第三画像上の
位置に対応する第一画像上の位置における第一の光（波
長４６０ｎｍ）の強度を求めると共に、そのスポット部
分の像の中心を表す第三画像上の位置に対応する第二画
像上の位置における第二の光（波長６６０ｎｍ）の強度
を求める。そして、これら二つの波長（波長４６０ｎ
ｍ、６６０ｎｍ）における光の強度に基づいて、計測対
象物２の温度を計測する。このようにして、移動する計
測対象物２の奥行き方向の分布を求めると同時に、計測
対象物２の温度を計測することができる。

【００８８】第六実施形態の測距装置では、パルスレー
ザ光を発してから戻ってくるまでの時間差に基づいて計
測対象物の距離を算出することにより、計測対象物の距
離を高分解能で求めることができる。したがって、その
算出した結果から各距離毎の計測対象物２の個数を数え
ることにより計測対象物の奥行き方向の分布を高精度で
求めることができる。また、パルスレーザ光が当たった
各計測対象物毎に、その計測対象物の位置と温度を計測
することができる。

【００８９】尚、本発明は上記の各実施形態に限定され
るものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形
が可能である。例えば、上記の第四実施形態では、第一
実施形態の測距装置にフィルタユニットを設けることに
より、計測対象物の奥行き方向の分布を求めると共に、
計測対象物の温度を計測する場合について説明したが、
第二実施形態の測距装置又は第三実施形態の測距装置に
フィルタユニットを設けるようにしてもよい。図１６は
第二実施形態の測距装置にフィルタユニットを加えて構
成した測距装置の概略構成図、図１７は第三実施形態の
測距装置にフィルタユニットを加えて構成した測距装置
の概略構成図である。尚、図１６及び図１７において、
第一乃至第四実施形態のものと同一の機能を有するもの
には同一の符号を付している。

【００９０】図１６又は図１７の測距装置において、光
学レンズ系３０としては、バンドパスフィルタを設けな
い第一実施形態のものを用いる。また、図１６の測距装
置におけるレーザ発振装置７０、又は図１７の測距装置
におけるレーザ発振装置７０ａとしては、二色温度計測
法で用いる二つの波長４６０ｎｍ及び６６０ｎｍ以外の
波長を持つレーザ光を発するものを用いる。これによ
り、第三画像には計測対象物のスポット部分の像が明確
に写るため、第三画像に基づいてスポット部分の像を認
識する処理や、スポット部分の像にピントが合っている
か否かの判断処理が簡単且つ迅速に行うことができると
いう利点がある。これらの測距装置は、上記第四実施形
態のものと同様の効果を奏する。

【００９１】また、上記の第五実施形態では、第一実施
形態の測距装置に分光ユニットを設けることにより、計
測対象物の奥行き方向の分布を求めると共に、計測対象
物の温度を計測する場合について説明したが、第二実施
形態の測距装置又は第三実施形態の測距装置に分光ユニ
ットを設けるようにしてもよい。図１８は第二実施形態
の測距装置に分光ユニットを加えて構成した測距装置の
概略構成図、図１９は第三実施形態の測距装置に分光ユ
ニットを加えて構成した測距装置の概略構成図である。
尚、図１８及び図１９において、第一乃至第四実施形態
のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付し
ている。

【００９２】図１８又は図１９の測距装置において、光
学レンズ系３０としては、バンドパスフィルタを設けな
い第一実施形態のものを用いる。また、図１８の測距装
置におけるレーザ発振装置７０、又は図１９の測距装置
におけるレーザ発振装置７０ａとしては、二色温度計測
法で用いる二つの波長４６０ｎｍ及び６６０ｎｍ以外の
波長を持つレーザ光を発するものを用いる。これによ
り、画像には計測対象物のスポット部分の像が明確に写
るため、スポット部分の像を認識する処理や、スポット
部分の像にピントが合っているか否かの判断処理が簡単
且つ迅速に行うことができる。これらの測距装置は、上
記第五実施形態のものと同様の効果を奏する。

【００９３】また、上記の第六実施形態において、フィ
ルタユニット８０に代えて分光ユニット９０を用いるこ
とにより、第五実施形態と同様にして計測対象物の温度
を検出するようにしてもよい。また、上記の第四及び第
五実施形態では、第一の光の波長が４６０ｎｍ、第二の
光の波長が６６０ｎｍである場合について説明したが、
第一の光として４６０ｎｍと異なる波長の光を用い、第
二の光として６６０ｎｍ及び第一の光の波長と異なる波
長の光を用いてもよい。

【００９４】更に、上記の第四乃至第六実施形態では、
移動する計測対象物の奥行き方向の分布を計測すると共
に、その計測対象物の温度を計測する場合について説明
したが、第四乃至第六実施形態の測距装置は、移動する
計測対象物の温度のみを計測する温度計測装置として使
用することも可能である。加えて、上記の各実施形態で
は、計測対象物が直径約１〜２ｃｍの球形状をしている
場合について説明したが、計測対象物は粒状物だけでな
く粉状物であってもよい。一般に、本発明は、どのよう
な大きさ・形状の物に対しても適用することができる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
一光学系を移動することによって光学レンズ系の焦点の
合う位置を少なくとも光学レンズ系の焦点深度と同じ距
離ずつずらす度に、シャッタ手段を用いて一定時間内に
少なくとも一度、光学レンズ系を通過した光を画像検出
手段に取り込むことにより、移動する計測対象物の瞬間
の状態を捉えた複数の画像を検出することができる。そ
して、焦点を合わせた各位置毎の画像データに基づいて
ピントが合っている計測対象物の像の個数を数えること
により当該焦点を合わせた位置を移動する計測対象物の
個数を求めることができるので、その求めた結果から、
移動している計測対象物の奥行き方向の分布を計測する
ことができる。

【００９６】また、光学レンズ系を通過した光を、波長
が第一波長値（例えば略４６０ｎｍ）である第一の光
と、波長が第一波長値と異なる第二波長値（例えば略６
６０ｎｍ）である第二の光と、第一の光及び第二の光以
外の第三の光とに分けるフィルタ手段を設けることによ
り、画像検出手段は、第一の光によって得られる第一画
像と、第二の光によって得られる第二画像と、第三の光
によって得れらる第三画像とからなる多数の画像を検出
することができる。このため、第三画像に基づいてピン
トが合っていると判断された計測対象物の像の各々につ
いて、計測対象物の像の第三画像上の位置に対応する第
一画像上の位置における第一の光の強度と、計測対象物
の像の第三画像上の位置に対応する第二画像上の位置に
おける第二の光の強度とを求めることにより、二色温度
計測法を用いて、計測対象物の温度を計測することがで
きる。

【００９７】更に、上記フィルタ手段の代わりに、光学
レンズ系を通過した光の一部を取り込むための長方形状
の開口部と、開口部を通過した光をその光の開口部の幅
方向に対応する方向に沿って各波長の光に分ける回折格
子とを有する分光手段を設けることにより、画像検出手
段は、例えばｙ座標軸が開口部の長さ方向の位置を表し
ｘ座標軸が波長を表す画像を検出することができる。こ
のため、かかる画像に基づいて計測対象物の奥行き方向
の分布を計測する際にピントが合っていると判断された
計測対象物の像の各々について、ｙ座標が計測対象物の
像の所定位置でありｘ座標が第一波長値である画像上の
位置における光の強度と、ｙ座標が計測対象物の像の所
定位置でありｘ座標が第二波長値である画像上の位置に
おける光の強度とを求めることにより、二色温度計測法
を用いて、計測対象物の温度を計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態である測距装置の概略構
成図である。

【図２】その測距装置の画像検出部の概略構成図であ
る。

【図３】背景が白色である場合にピントが合っている計
測対象物の画像データを模式的に示した図である。

【図４】背景が白色である場合にピントが合っていない
計測対象物の画像データを模式的に示した図である。

【図５】（ａ）は図３の場合にｘ方向の光の強度分布を
示す図、（ｂ）は図４の場合にｘ方向の光の強度分布を
示す図である。

【図６】（ａ）は背景が黒色の場合に計測対象物の像に
ピントが合っているときのｘ方向の光の強度分布を示す
図、（ｂ）は背景が黒色の場合に計測対象物の像にピン
トが合っていないときのｘ方向の光の強度分布を示す図
である。

【図７】本発明の第二実施形態である測距装置の概略構
成図である。

【図８】球形状の計測対象物の像にピントが合っている
場合の光の強度分布を示す図である。

【図９】本発明の第三実施形態である測距装置の概略構
成図である。

【図１０】本発明の第四実施形態である測距装置の概略
構成図である。

【図１１】（ａ）はその測距装置のフィルタユニットの
概略構成図、（ｂ）はその測距装置の画像検出部で得ら
れた画像を説明するための図である。

【図１２】本発明の第五実施形態である測距装置の概略
構成図である。

【図１３】その測距装置の分光ユニットの概略構成図で
ある。

【図１４】（ａ）は画像データを説明するための図、
（ｂ）はスリットの長さ方向に対する光の強度分布の一
例を示す図である。

【図１５】本発明の第六実施形態である測距装置の概略
構成図である。

【図１６】第二実施形態の測距装置にフィルタユニット
を加えて構成した測距装置の概略構成図である。

【図１７】第三実施形態の測距装置にフィルタユニット
を加えて構成した測距装置の概略構成図である。

【図１８】第二実施形態の測距装置に分光ユニットを加
えて構成した測距装置の概略構成図である。

【図１９】第三実施形態の測距装置に分光ユニットを加
えて構成した測距装置の概略構成図である。

【符号の説明】

２ 計測対象物 １０ 第一光学系 １１，１２ 反射鏡 ２０ 第二光学系 ２１，２２ 反射鏡 ３０，３０ａ 光学レンズ系 ３１ バンドパスフィルタ ４０，４０ａ 画像検出部 ４１ 光電面 ４２ マイクロチャネルプレート ４３ 蛍光面 ４４ 撮像部 ５０ 画像処理部 ６０ コンピュータ ６１ コンピュータ本体 ６２ ＣＲＴ表示装置 ７０，７０ａ，７０ｂ レーザ発振装置 ８０ フィルタユニット ８１，８２ 干渉フィルタ ８３ 反射鏡 ９０ 分光ユニット ９１ スリット ９２ａ，９２ｂ 反射鏡 ９３ａ，９３ｂ 凹面鏡 ９４ 回折格子 １１０ 光検出器 １２０ 電気信号処理保存器 １６０ ビーム折返し用プリズム １７０ ビームスプリッタ １８０ 反射鏡

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｍ 11/00 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｎ Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA12 BB05 BB24 CC39 DD00 FF04 FF10 FF69 GG05 JJ03 JJ16 JJ26 LL04 LL12 QQ03 QQ24 QQ33 QQ43 SS02 SS13 2F112 AB07 BA20 CA08 DA04 DA09 DA25 DA28 EA01 FA07 FA21 FA32 FA41 2H051 AA00 BA52 CB11 CB22 CE09 DA21 DD09 EA14

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動している多数の計測対象物に向けて
   設置され且つ前記計測対象物に向かう方向に沿って前後
   に移動可能に構成されており、前記計測対象物からの光
   をその進行方向と逆向きに反射する第一光学系と、 前記第一光学系で反射した光を前記計測対象物からの光
   の進行方向と同じ向きに反射する第二光学系と、 焦点の合う位置及び焦点深度がそれぞれ所望の値になる
   ように調整されており、前記第二光学系で反射した光を
   結像させる光学レンズ系と、 前記第一光学系を移動することによって前記光学レンズ
   系の前記焦点の合う位置を少なくとも前記焦点深度と同
   じ距離ずつずらす度に、シャッタ手段を用いて一定時間
   内に少なくとも一度、前記光学レンズ系を通過した光を
   取り込むことにより、前記計測対象物の移動を止めた瞬
   間の状態を捉えた複数の画像を検出する画像検出手段
   と、 前記光学レンズ系の前記焦点を合わせた各位置毎の前記
   画像に基づいてピントが合っている前記計測対象物の像
   の個数を数えることにより当該焦点を合わせた位置を移
   動する前記計測対象物の個数を求め、その求めた結果に
   基づいて前記焦点を合わせた各位置に対する前記計測対
   象物の分布を計測する計測処理手段と、 を具備することを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】 前記計測処理手段は、前記焦点を合わせ
   た各位置毎の前記画像に基づいて、光の強度が所定値以
   上である範囲を前記計測対象物に対応する像として特定
   した後、その特定した前記計測対象物の像を横切る所定
   の直線に沿った光の強度分布を求め、前記計測対象物の
   像の輪郭部分における光の強度の傾きの大きさが基準値
   よりも小さいときに前記計測対象物にはピントが合って
   いないと判断し、一方、前記計測対象物の像の輪郭部分
   における光の強度の傾きの大きさが前記基準値以上であ
   るときに前記計測対象物にピントが合っていると判断す
   ることを特徴とする請求項１記載の測距装置。
3. 【請求項３】 移動している多数の計測対象物に向けて
   設置され且つ前記計測対象物に向かう方向に沿って前後
   に移動可能に構成されており、前記計測対象物からの光
   をその進行方向と逆向きに反射する第一光学系と、 前記第一光学系で反射した光を前記計測対象物からの光
   の進行方向と同じ向きに反射する第二光学系と、 焦点の合う位置及び焦点深度がそれぞれ所望の値になる
   ように調整されており、前記第二光学系で反射した光を
   結像させる光学レンズ系と、 前記光学レンズ系を通過した光を、波長が所定の第一波
   長値である第一の光と波長が前記第一波長値と異なる所
   定の第二波長値である第二の光と前記第一の光及び前記
   第二の光以外の第三の光とに分けるフィルタ手段と、 前記第一光学系を移動することによって前記光学レンズ
   系の前記焦点の合う位置を少なくとも前記焦点深度と同
   じ距離ずつずらす度に、シャッタ手段を用いて一定時間
   内に少なくとも一度、前記光学レンズ系を通過した光を
   前記フィルタ手段を介して取り込むことにより、前記計
   測対象物の移動を止めた瞬間の状態を捉えた複数の画像
   であって、前記第一の光によって得られる第一画像、前
   記第二の光によって得られる第二画像及び前記第三の光
   によって得られる第三画像からなるものを検出する画像
   検出手段と、 前記光学レンズ系の前記焦点を合わせた各位置毎の前記
   第三画像に基づいてピントが合っている前記計測対象物
   の像の個数を数えることにより当該焦点を合わせた位置
   を移動する前記計測対象物の個数を求め、その求めた結
   果に基づいて前記焦点を合わせた各位置に対する前記計
   測対象物の分布を計測する計測処理手段と、 前記ピントが合っている前記計測対象物の像の各々につ
   いて、前記計測対象物の像の前記第三画像上の位置に対
   応する前記第一画像上の位置における前記第一の光の強
   度と、前記計測対象物の像の前記第三画像上の位置に対
   応する前記第二画像上の位置における前記第二の光の強
   度とを求め、その求めた前記第一の光の強度及び前記第
   二の光の強度を用いて二色温度計測法により前記計測対
   象物の温度を計測する温度計測手段と、 を具備することを特徴とする測距装置。
4. 【請求項４】 前記計測処理手段は、前記焦点を合わせ
   た各位置毎の前記第三画像に基づいて、光の強度が所定
   値以上である範囲を前記計測対象物に対応する像として
   特定した後、その特定した前記計測対象物の像を横切る
   所定の直線に沿った光の強度分布を求め、前記計測対象
   物の像の輪郭部分における光の強度の傾きの大きさが基
   準値よりも小さいときに前記計測対象物にはピントが合
   っていないと判断し、一方、前記計測対象物の像の輪郭
   部分における光の強度の傾きの大きさが前記基準値以上
   であるときに前記計測対象物にピントが合っていると判
   断することを特徴とする請求項３記載の測距装置。
5. 【請求項５】 移動している多数の計測対象物に向けて
   設置され且つ前記計測対象物に向かう方向に沿って前後
   に移動可能に構成されており、前記計測対象物からの光
   をその進行方向と逆向きに反射する第一光学系と、 前記第一光学系で反射した光を前記計測対象物からの光
   の進行方向と同じ向きに反射する第二光学系と、 焦点の合う位置及び焦点深度がそれぞれ所望の値になる
   ように調整されており、前記第二光学系で反射した光を
   結像させる光学レンズ系と、 前記光学レンズ系を通過した光の一部を取り込むための
   長方形状の開口部と、前記開口部を通過した光をその光
   の前記開口部の幅方向に対応する方向に沿って各波長の
   光に分光する回折格子とを有する分光手段と、 前記第一光学系を移動することによって前記光学レンズ
   系の前記焦点の合う位置を少なくとも前記焦点深度と同
   じ距離ずつずらす度に、シャッタ手段を用いて一定時間
   内に少なくとも一度、前記光学レンズ系を通過した光を
   前記分光手段を介して取り込むことにより、前記計測対
   象物の移動を止めた瞬間の状態を捉えた複数の画像であ
   って、前記画像上の直交する二つの座標軸のうち一方の
   座標軸が前記開口部の長さ方向に沿った位置を表し他方
   の座標軸が波長を表すものを検出する画像検出手段と、 前記光学レンズ系の前記焦点を合わせた各位置毎の前記
   画像に基づいて前記一方の座標の値が同一である画素点
   における光の強度を加算することにより前記一方の座標
   に対する光の強度分布を導出した後、その導出した前記
   光の強度分布に基づいてピントが合っている前記計測対
   象物の像の個数を数えることにより当該焦点を合わせた
   位置を移動する前記計測対象物の個数を求め、その求め
   た結果に基づいて前記焦点を合わせた各位置に対する前
   記計測対象物の分布を計測する計測処理手段と、 前記ピントが合っている前記計測対象物の像の各々につ
   いて、前記一方の座標の値が前記計測対象物の像の所定
   位置であり前記他方の座標が所定の第一波長値である前
   記画像上の位置における光の強度と、前記一方の座標値
   が前記計測対象物の像の所定位置であり前記他方の座標
   が前記第一波長値と異なる所定の第二波長値である前記
   画像上の位置における光の強度とを求め、その求めた二
   つの光の強度を用いて二色温度計測法により前記計測対
   象物の温度を計測する温度計測手段と、 を具備することを特徴とする測距装置。
6. 【請求項６】 前記計測処理手段は、前記光の強度分布
   において光の強度が所定値以上である範囲を前記計測対
   象物に対応する像として特定した後、前記計測対象物の
   像の輪郭部分における光の強度の傾きの大きさが基準値
   よりも小さいときに前記計測対象物にはピントが合って
   いないと判断し、一方、前記計測対象物の像の輪郭部分
   における光の強度の傾きの大きさが前記基準値以上であ
   るときに前記計測対象物にピントが合っていると判断す
   ることを特徴とする請求項５記載の測距装置。
7. 【請求項７】 前記シャッタ手段は電子シャッタである
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載
   の測距装置。
8. 【請求項８】 連続発振のレーザ光又はパルス発振のレ
   ーザ光を前記第二光学系、前記第一光学系を介して前方
   に照射するレーザ発振手段を備えることを特徴とする請
   求項１又は２記載の測距装置。
9. 【請求項９】 波長が前記第一波長値及び前記第二波長
   値以外の波長を有する連続発振のレーザ光又はパルス発
   振のレーザ光を前記第二光学系、前記第一光学系を介し
   て前方に照射するレーザ発振手段を備えることを特徴と
   する請求項３、４、５、６又は７記載の測距装置。
10. 【請求項１０】 前記光学レンズ系に、前記レーザ光の
    波長と同じ波長の光を透過するバンドパスフィルタを設
    けたことを特徴とする請求項８記載の測距装置。
11. 【請求項１１】 所定の第一波長値及び前記第一波長値
    と異なる所定の第二波長値以外の波長を有するパルス発
    振のレーザ光を、移動している多数の計測対象物に向け
    て前方に放射するレーザ発振手段と、 前記計測対象物で反射して戻ってきた前記レーザ光を二
    つに分けるビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタで分けられた一方の前記レーザ光
    を検出する光検出手段と、 前記レーザ発振手段が前記レーザ光を発した時間と前記
    光検出手段が前記レーザ光を検出した時間との時間差に
    基づいて当該レーザ光が当たった前記計測対象物までの
    距離を算出し、その算出した結果に基づいて前記計測対
    象物の奥行き方向の分布を計測する計測処理手段と、 前記多数の計測対象物に向けて設置され、前記ビームス
    プリッタで分けられた他方の前記レーザ光を含む前記計
    測対象物からの光を結像させる光学レンズ系と、 前記光学レンズ系を通過した光を、波長が前記第一波長
    値である第一の光と波長が前記第二波長値である第二の
    光と前記第一の光及び前記第二の光以外の第三の光とに
    分けるフィルタ手段と、 前記レーザ発振手段が前記レーザ光を発するタイミング
    に対応してシャッタ手段を切ることにより、前記計測対
    象物の移動を止めた瞬間の状態を捉えた画像であって、
    前記第一の光によって得られる第一画像、前記第二の光
    によって得られる第二画像及び前記第三の光によって得
    られる第三画像からなるものを検出する画像検出手段
    と、 前記第三画像に基づいて前記計測対象物で反射した前記
    レーザ光による前記計測対象物の像を認識し、前記計測
    対象物の像の前記第三画像上の位置に対応する前記第一
    画像上の位置における前記第一の光の強度と、前記計測
    対象物の像の前記第三画像上の位置に対応する前記第二
    画像上の位置における前記第二の光の強度とを求め、そ
    の求めた前記第一の光の強度及び前記第二の光の強度を
    用いて二色温度計測法により前記計測対象物の温度を計
    測する温度計測手段と、 を具備することを特徴とする測距装置。
12. 【請求項１２】 所定の第一波長値及び前記第一波長値
    と異なる所定の第二波長値以外の波長を有するパルス発
    振のレーザ光を、移動している多数の計測対象物に向け
    て前方に放射するレーザ発振手段と、 前記計測対象物で反射して戻ってきた前記レーザ光を二
    つに分けるビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタで分けられた一方の前記レーザ光
    を検出する光検出手段と、 前記レーザ発振手段が前記レーザ光を発した時間と前記
    光検出手段が前記レーザ光を検出した時間との時間差に
    基づいて当該レーザ光が当たった前記計測対象物までの
    距離を算出し、その算出した結果に基づいて前記計測対
    象物の奥行き方向の分布を計測する計測処理手段と、 前記多数の計測対象物に向けて設置され、前記ビームス
    プリッタで分けられた他方の前記レーザ光を含む前記計
    測対象物からの光を結像させる光学レンズ系と、 前記光学レンズ系を通過した光の一部を取り込むための
    長方形状の開口部と、前記開口部を通過した光をその光
    の前記開口部の幅方向に対応する方向に沿って各波長の
    光に分光する回折格子とを有する分光手段と、 前記レーザ発振手段が前記レーザ光を発するタイミング
    に対応してシャッタ手段を切ることにより、前記計測対
    象物の移動を止めた瞬間の状態を捉えた画像であって、
    前記画像上の直交する二つの座標軸のうち一方の座標軸
    が前記開口部の長さ方向に沿った位置を表し他方の座標
    軸が波長を表すものを検出する画像検出手段と、 前記画像に基づいて前記計測対象物で反射した前記レー
    ザ光による前記計測対象物の像を認識し、前記一方の座
    標の値が前記計測対象物の像の所定位置であり前記他方
    の座標が前記第一波長値である前記画像上の位置におけ
    る光の強度と、前記一方の座標値が前記計測対象物の像
    の所定位置であり前記他方の座標が前記第二波長値であ
    る前記画像上の位置における光の強度とを求め、その求
    めた二つの光の強度を用いて二色温度計測法により前記
    計測対象物の温度を計測する温度計測手段と、 を具備することを特徴とする測距装置。