JP2000230807A - 平行光を利用した距離測定方法とその装置 - Google Patents
平行光を利用した距離測定方法とその装置Info
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- JP2000230807A JP2000230807A JP3291799A JP3291799A JP2000230807A JP 2000230807 A JP2000230807 A JP 2000230807A JP 3291799 A JP3291799 A JP 3291799A JP 3291799 A JP3291799 A JP 3291799A JP 2000230807 A JP2000230807 A JP 2000230807A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非接触測定可能の、簡単な較正により自動的
補正ができ複雑な位置合わせを必要としなく、且つ反射
鏡を必要としない、低コストの平行光を利用した距離測
定方法とその装置を提供する。 【構成】本発明の平行光を利用した距離測定装置は、固
定焦点レンズ１０ａと光電変換部であるＣＣＤ１１ｂと
よりなり水平画角α、垂直画角βを持つＣＣＤカメラ１
０と、光軸Ｘ−Ｘに対し一定間隔ＬＡ／２を置いて前記
ＣＣＤカメラの両サイドに設けた放射角θを持つ一組の
放射状垂直平行レーザ光１１、１１を放射するレーザ光
源１１ａ、１１ａと、演算部１２とより構成する。
補正ができ複雑な位置合わせを必要としなく、且つ反射
鏡を必要としない、低コストの平行光を利用した距離測
定方法とその装置を提供する。 【構成】本発明の平行光を利用した距離測定装置は、固
定焦点レンズ１０ａと光電変換部であるＣＣＤ１１ｂと
よりなり水平画角α、垂直画角βを持つＣＣＤカメラ１
０と、光軸Ｘ−Ｘに対し一定間隔ＬＡ／２を置いて前記
ＣＣＤカメラの両サイドに設けた放射角θを持つ一組の
放射状垂直平行レーザ光１１、１１を放射するレーザ光
源１１ａ、１１ａと、演算部１２とより構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２００ｍｍ〜１０
００ｍｍの計測範囲に対応する非接触の平行レーザ光に
よる平行光を利用した距離測定方法とその装置に関す
る。
００ｍｍの計測範囲に対応する非接触の平行レーザ光に
よる平行光を利用した距離測定方法とその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】１０ｍｍ〜２０００ｍｍの計測範囲に対
応するレーザ測長システムとしては、レーザ光を使用し
た三角測量法が汎用されている。上記測量方法は、レー
ザ光照射点と距離検出点を二つの基点を設け、該基点を
結ぶ直線を基線とし、測定対象物体を頂点とする三角形
を形成させる。前記基線長と、これを挟む二つの狭角の
大きさから距離を演算するようにしたものである。即
ち、二つの狭角のうちの一方が直角を形成するように照
射レーザ光を基線に対し垂直に照射させ、該レーザ光に
より物体表面に形成された輝点（スポット）よりの反射
光（輝点像）を検出点で検出させる。前記基線長Ｄの位
置に光検出装置を設けレンズ系で作られる三角形と物体
反射系で作られる三角形の相似関係より距離Ｌを算出す
るようにしてある。なお、検出装置にはＣＣＤやＰＳＤ
などの２次元センサを使用している。
応するレーザ測長システムとしては、レーザ光を使用し
た三角測量法が汎用されている。上記測量方法は、レー
ザ光照射点と距離検出点を二つの基点を設け、該基点を
結ぶ直線を基線とし、測定対象物体を頂点とする三角形
を形成させる。前記基線長と、これを挟む二つの狭角の
大きさから距離を演算するようにしたものである。即
ち、二つの狭角のうちの一方が直角を形成するように照
射レーザ光を基線に対し垂直に照射させ、該レーザ光に
より物体表面に形成された輝点（スポット）よりの反射
光（輝点像）を検出点で検出させる。前記基線長Ｄの位
置に光検出装置を設けレンズ系で作られる三角形と物体
反射系で作られる三角形の相似関係より距離Ｌを算出す
るようにしてある。なお、検出装置にはＣＣＤやＰＳＤ
などの２次元センサを使用している。
【０００３】上記従来の光学式三角測距方式の非接触式
距離センサは、下記欠点を持っている。 ａ、測定中心距離が長い場合は分解能が低下する。 ｂ、測定中心距離が約２５０ｍｍ以下で比較的小さい。 ｃ、高速応答性確保のために、分解能が落ちる。 ｄ、温度ドリフトはフルスケールの約 ０．０２％／℃
で大きい値を持つ。 ｅ、被測定面が凹凸である場合は、正確な距離測定が困
難である。 ｆ、ＣＣＤカメラ使用の場合は高価な画像処理ボードを
必要とする。 ｇ、較正時に光学的位置合わせが必要である。
距離センサは、下記欠点を持っている。 ａ、測定中心距離が長い場合は分解能が低下する。 ｂ、測定中心距離が約２５０ｍｍ以下で比較的小さい。 ｃ、高速応答性確保のために、分解能が落ちる。 ｄ、温度ドリフトはフルスケールの約 ０．０２％／℃
で大きい値を持つ。 ｅ、被測定面が凹凸である場合は、正確な距離測定が困
難である。 ｆ、ＣＣＤカメラ使用の場合は高価な画像処理ボードを
必要とする。 ｇ、較正時に光学的位置合わせが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題解
決のためになされたもので、非接触測定可能の、簡単な
較正により自動的補正ができ、複雑な位置合わせを必要
とせず、且つ反射鏡を必要としない、低コストの平行光
を利用した距離測定方法とその装置の提供を目的とする
ものである。
決のためになされたもので、非接触測定可能の、簡単な
較正により自動的補正ができ、複雑な位置合わせを必要
とせず、且つ反射鏡を必要としない、低コストの平行光
を利用した距離測定方法とその装置の提供を目的とする
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の平行光
を利用した距離測定方法は、光電変換部付きカメラの光
軸に垂直に設けた被測定物上に前記光軸の平行光を照射
させ、その照射により形成された反射光源により光電変
換部に結像させた実像の位置を読取り、前記被測定物の
レンズ中心までの中心距離の距離測定を可能にしたこと
を特徴とする。
を利用した距離測定方法は、光電変換部付きカメラの光
軸に垂直に設けた被測定物上に前記光軸の平行光を照射
させ、その照射により形成された反射光源により光電変
換部に結像させた実像の位置を読取り、前記被測定物の
レンズ中心までの中心距離の距離測定を可能にしたこと
を特徴とする。
【０００６】上記請求項１記載の発明の構成により、図
１１に示すように、光電変換部付きカメラの光軸Ｘ−Ｘ
に垂直に設けた被測定物上に前記光軸の平行光を照射さ
せ、その照射により前記被測定物上に反射光源１３を形
成させ、該光源１３の実像１４を光電変換部付きカメラ
のレンズ１０ａを介して光電変換部に結像させ、光軸Ｘ
−Ｘよりの距離である実像１４の高さＨの変動を読み取
れば、該読み取り変動値に逆比例して増減する前記被測
定物上の光源１３のレンズ１０ａまでの中心距離Ｌの変
動を測定することができる。即ち、上記光電変換部の実
像の輝点を読み出し検出をすることにより距離測定が可
能となる。本発明は上記原理を利用したものである。
１１に示すように、光電変換部付きカメラの光軸Ｘ−Ｘ
に垂直に設けた被測定物上に前記光軸の平行光を照射さ
せ、その照射により前記被測定物上に反射光源１３を形
成させ、該光源１３の実像１４を光電変換部付きカメラ
のレンズ１０ａを介して光電変換部に結像させ、光軸Ｘ
−Ｘよりの距離である実像１４の高さＨの変動を読み取
れば、該読み取り変動値に逆比例して増減する前記被測
定物上の光源１３のレンズ１０ａまでの中心距離Ｌの変
動を測定することができる。即ち、上記光電変換部の実
像の輝点を読み出し検出をすることにより距離測定が可
能となる。本発明は上記原理を利用したものである。
【０００７】また、請求項１記載の光電変換部付きカメ
ラは、固定焦点レンズの焦点距離と光電変換部のサイズ
により決まる水平画角を持つ光電変換部付きカメラより
構成し、前記被測定物上に形成された反射光源は、前記
固定焦点レンズのサイドで光電変換部付きカメラの水平
画角内に入るように設けた２個一組の光軸平行の放射状
平行レーザ光の投射により構成し、前記実像は光電変換
部に形成された輝度画像により構成し、該輝度画像の水
平画素位置を測定し、水平画角幅を演算し、該演算した
水平画角幅より較正値を介して換算し、被測定物のレン
ズ中心までの中心距離の距離測定を可能としたことを特
徴とする。
ラは、固定焦点レンズの焦点距離と光電変換部のサイズ
により決まる水平画角を持つ光電変換部付きカメラより
構成し、前記被測定物上に形成された反射光源は、前記
固定焦点レンズのサイドで光電変換部付きカメラの水平
画角内に入るように設けた２個一組の光軸平行の放射状
平行レーザ光の投射により構成し、前記実像は光電変換
部に形成された輝度画像により構成し、該輝度画像の水
平画素位置を測定し、水平画角幅を演算し、該演算した
水平画角幅より較正値を介して換算し、被測定物のレン
ズ中心までの中心距離の距離測定を可能としたことを特
徴とする。
【０００８】上記請求項２記載の発明の構成により、被
測定物上に形成された反射光源は、光電変換部付きカメ
ラのレンズ中心に対しレンズの両サイドに且つ当該光電
変換部付きカメラの水平画角内に入るように設けられた
左右二つの放射状平行レーザの照射光により形成されて
いるため、被測定物上に形成される投影図は被測定物の
レンズよりの距離の如何に関わらず一定の値を持つ垂直
な２本の直線となり、光電変換部の読取り位置の差は光
電変換部付きカメラのレンズからの距離に逆比例する関
係が成り立つ。そして前記実像が形成する水平方向１ラ
インの輝度画像は２箇所にピークのある波形となり、こ
のピーク位置の間隔が前記２本の直線の間隔を示すこと
になる。即ち、２箇所のピーク位置の水平画素位置の差
を測定すれば、この位置の水平画角幅を算出できる。該
水平画角幅に当該光電変換部付きカメラの水平画角の正
切値を予め較正値として設定して置けば、該較正値と比
較して簡単に距離計算ができる。
測定物上に形成された反射光源は、光電変換部付きカメ
ラのレンズ中心に対しレンズの両サイドに且つ当該光電
変換部付きカメラの水平画角内に入るように設けられた
左右二つの放射状平行レーザの照射光により形成されて
いるため、被測定物上に形成される投影図は被測定物の
レンズよりの距離の如何に関わらず一定の値を持つ垂直
な２本の直線となり、光電変換部の読取り位置の差は光
電変換部付きカメラのレンズからの距離に逆比例する関
係が成り立つ。そして前記実像が形成する水平方向１ラ
インの輝度画像は２箇所にピークのある波形となり、こ
のピーク位置の間隔が前記２本の直線の間隔を示すこと
になる。即ち、２箇所のピーク位置の水平画素位置の差
を測定すれば、この位置の水平画角幅を算出できる。該
水平画角幅に当該光電変換部付きカメラの水平画角の正
切値を予め較正値として設定して置けば、該較正値と比
較して簡単に距離計算ができる。
【０００９】また、請求項２記載の較正値は、レンズ中
心よりの所定距離に２箇所の被測定位置を設定して、そ
れぞれの平面画角幅を演算し、該平面画角幅の差と２点
間の距離よりその正切値を較正係数Ｋとして演算して、
距離測定値の演算に際して使用するようにしたことを特
徴とする。
心よりの所定距離に２箇所の被測定位置を設定して、そ
れぞれの平面画角幅を演算し、該平面画角幅の差と２点
間の距離よりその正切値を較正係数Ｋとして演算して、
距離測定値の演算に際して使用するようにしたことを特
徴とする。
【００１０】上記請求項３記載の発明の構成により、当
該水平画角の正切値を算出し、距離測定の演算用の較正
係数の設定方法を特定したものである。
該水平画角の正切値を算出し、距離測定の演算用の較正
係数の設定方法を特定したものである。
【００１１】なお、被測定物を垂直のまま光電変換部付
きカメラのレンズに向かい前後に平行移動した場合の画
像は、距離がレンズに近くなると前記垂直画像は左右方
向に外側に向け広がり、距離がレンズより遠ざかるとき
は前記垂直画像は左右方向に内側に向け画面の中心に平
行移動する。このとき輝度画像は中心位置を対称に左右
方向に移動するだけで、中心水平データラインＬ１２０
の前後の水平データラインＬ６０〜Ｌ１８０の範囲で同
じ位置にピーク位置がある。
きカメラのレンズに向かい前後に平行移動した場合の画
像は、距離がレンズに近くなると前記垂直画像は左右方
向に外側に向け広がり、距離がレンズより遠ざかるとき
は前記垂直画像は左右方向に内側に向け画面の中心に平
行移動する。このとき輝度画像は中心位置を対称に左右
方向に移動するだけで、中心水平データラインＬ１２０
の前後の水平データラインＬ６０〜Ｌ１８０の範囲で同
じ位置にピーク位置がある。
【００１２】また、請求項１、請求項２、請求項３記載
の被測定物が平面であり、垂直方向に前後に傾いている
場合は、被測定物の中心位置とレンズ中心までの距離
は、画像の中心水平データラインにおける水平画素位置
の差より水平画角幅を求めた後、前記較正係数Ｋを介し
て換算するようにし、また、上記被測定物の前後への倒
れ角は、前記中心水平データラインの前後の水平データ
ラインにおけるそれぞれの水平画素位置の差より演算し
たそれぞれの水平画角幅の差より、予め設定した倒れ角
に対する倒れ角較正値を介して換算するようにしたこと
を特徴とする。
の被測定物が平面であり、垂直方向に前後に傾いている
場合は、被測定物の中心位置とレンズ中心までの距離
は、画像の中心水平データラインにおける水平画素位置
の差より水平画角幅を求めた後、前記較正係数Ｋを介し
て換算するようにし、また、上記被測定物の前後への倒
れ角は、前記中心水平データラインの前後の水平データ
ラインにおけるそれぞれの水平画素位置の差より演算し
たそれぞれの水平画角幅の差より、予め設定した倒れ角
に対する倒れ角較正値を介して換算するようにしたこと
を特徴とする。
【００１３】上記請求項４記載の発明の構成により、被
測定物の平面が前後方向に傾いている場合の画像は、傾
きによりレンズにより近い位置にある側は左右方向に広
がり、反対側のレンズより離れる位置にある側は画面の
左右方向に狭まる為、中心位置を基準にして左右対称方
向に傾いた直線になる。また、輝度画像もピーク位置が
中心位置を基準にして左右対称方向に狭まったものとな
る。そして中心水平データラインＬ１２０における水平
画素位置の差により中心位置の水平画角幅を求め既に記
憶してある当該当該カメラの較正係数Ｋにより中心位置
のレンズ中心までの距離を求めることができる。また、
前記中心水平データラインＬ１２０の前側水平データラ
インＬ６０、後側水平データラインＬ１８０における水
平画素の位置の差をそれぞれ求め、それより水平画角幅
の差を求め、予め設定した倒れ角較正値により倒れ角を
求めることができる。
測定物の平面が前後方向に傾いている場合の画像は、傾
きによりレンズにより近い位置にある側は左右方向に広
がり、反対側のレンズより離れる位置にある側は画面の
左右方向に狭まる為、中心位置を基準にして左右対称方
向に傾いた直線になる。また、輝度画像もピーク位置が
中心位置を基準にして左右対称方向に狭まったものとな
る。そして中心水平データラインＬ１２０における水平
画素位置の差により中心位置の水平画角幅を求め既に記
憶してある当該当該カメラの較正係数Ｋにより中心位置
のレンズ中心までの距離を求めることができる。また、
前記中心水平データラインＬ１２０の前側水平データラ
インＬ６０、後側水平データラインＬ１８０における水
平画素の位置の差をそれぞれ求め、それより水平画角幅
の差を求め、予め設定した倒れ角較正値により倒れ角を
求めることができる。
【００１４】また、請求項１、請求項２、請求項３記載
の被測定物が平面であり、左右に回転している場合は、
中心位置のレンズ中心までの距離は、画像の中心水平デ
ータラインにおける水平画素位置の差より水平画角幅を
求め、前記正切係数Ｋを介して換算するようにし、前記
輝度画像の２箇所のピーク位置の水平中心位置の左右の
ずれを求め、予め前記ずれ較正値と比較して回転角度を
求めるようにしたことを特徴とする。
の被測定物が平面であり、左右に回転している場合は、
中心位置のレンズ中心までの距離は、画像の中心水平デ
ータラインにおける水平画素位置の差より水平画角幅を
求め、前記正切係数Ｋを介して換算するようにし、前記
輝度画像の２箇所のピーク位置の水平中心位置の左右の
ずれを求め、予め前記ずれ較正値と比較して回転角度を
求めるようにしたことを特徴とする。
【００１５】上記請求項５記載の発明の構成により、被
測定物が平面であり、左右に回転している場合は、該被
測定物上の投影図は、レンズに対する距離が近い方は画
面の左右方向に広がり、距離が遠い方は画面の左右方向
に狭まるため、片方向にずれるだけで垂直な直線群とな
る。この時の輝度画像も片方向に移動するだけであり、
また、前記中心水平データラインＬ１２０の前後の水平
データラインＬ６０〜Ｌ１８０の範囲では同じ位置にピ
ーク位置を持つ。そして、中心水平データラインＬ１２
０での水平画素の位置の差を測定して中心位置における
水平画角幅を求め、前記同様記憶してある較正係数Ｋに
より中心位置の距離を求めることができる。なお、輝度
画像の２箇所のピーク位置の水平中心位置のずれによ
り、予め設定した回転角に対する較正値により回転角を
求めることができる。
測定物が平面であり、左右に回転している場合は、該被
測定物上の投影図は、レンズに対する距離が近い方は画
面の左右方向に広がり、距離が遠い方は画面の左右方向
に狭まるため、片方向にずれるだけで垂直な直線群とな
る。この時の輝度画像も片方向に移動するだけであり、
また、前記中心水平データラインＬ１２０の前後の水平
データラインＬ６０〜Ｌ１８０の範囲では同じ位置にピ
ーク位置を持つ。そして、中心水平データラインＬ１２
０での水平画素の位置の差を測定して中心位置における
水平画角幅を求め、前記同様記憶してある較正係数Ｋに
より中心位置の距離を求めることができる。なお、輝度
画像の２箇所のピーク位置の水平中心位置のずれによ
り、予め設定した回転角に対する較正値により回転角を
求めることができる。
【００１６】そして、本発明の平行光を利用した距離測
定装置は、被測定物より像の取込を可能とした固定焦点
レンズを持つ光電変換部と、該レンズの光軸に平行で画
角内に入る一組の放射状平行レーザ光源と、被測定物か
らの固定焦点レンズまでの中心距離を水平画素位置の差
により演算する距離演算部と当該カメラの水平画角の正
切値を演算する正切係数演算部とより構成したことを特
徴とする。
定装置は、被測定物より像の取込を可能とした固定焦点
レンズを持つ光電変換部と、該レンズの光軸に平行で画
角内に入る一組の放射状平行レーザ光源と、被測定物か
らの固定焦点レンズまでの中心距離を水平画素位置の差
により演算する距離演算部と当該カメラの水平画角の正
切値を演算する正切係数演算部とより構成したことを特
徴とする。
【００１７】上記正切係数演算部は、所定距離の２箇所
に被測定物を設定して、それぞれの平面画角幅を演算
し、該画角幅の差と２点間の距離より水平画角の正切値
を較正係数Ｋとして演算する構成にしてある。
に被測定物を設定して、それぞれの平面画角幅を演算
し、該画角幅の差と２点間の距離より水平画角の正切値
を較正係数Ｋとして演算する構成にしてある。
【００１８】また、請求項６記載の距離演算部は、被測
定物の中心位置と固定焦点レンズの中心位置との間の距
離と被測定物の倒れ角度及び回転角度を画像の水平画素
位置の差により求める構成としたことを特徴とする。
定物の中心位置と固定焦点レンズの中心位置との間の距
離と被測定物の倒れ角度及び回転角度を画像の水平画素
位置の差により求める構成としたことを特徴とする。
【００１９】上記倒れ角に対する較正は、それぞれの所
定距離の２箇所に既知の倒れ角を持つ被測定物を設定し
て、それぞれの平面画角幅を演算し、該画角幅の差と２
点間の距離と倒れ角の関係を示す「倒れ角」較正値を設
定するようにしてある。
定距離の２箇所に既知の倒れ角を持つ被測定物を設定し
て、それぞれの平面画角幅を演算し、該画角幅の差と２
点間の距離と倒れ角の関係を示す「倒れ角」較正値を設
定するようにしてある。
【００２０】また、請求項６記載の放射状レーザ光源
は、レンズの光軸の両側に等間隔に設けた光軸平行の上
下左右の二組の放射状平行レーザ光源より構成し、前記
距離演算部は被測定物から固定焦点レンズまでの距離と
被測定物の角度を水平画素位置の差により求める構成と
したことを特徴とする。
は、レンズの光軸の両側に等間隔に設けた光軸平行の上
下左右の二組の放射状平行レーザ光源より構成し、前記
距離演算部は被測定物から固定焦点レンズまでの距離と
被測定物の角度を水平画素位置の差により求める構成と
したことを特徴とする。
【００２１】また、請求項６記載の放射状平行レーザ光
の光源は、請求項８記載の発明のように、レンズの光軸
を挟んでその両側に平行に位置し且つレンズ画角に入る
ようにした放射状平行レーザ光の光源により構成したこ
とを特徴とする。
の光源は、請求項８記載の発明のように、レンズの光軸
を挟んでその両側に平行に位置し且つレンズ画角に入る
ようにした放射状平行レーザ光の光源により構成したこ
とを特徴とする。
【００２２】また、請求項６記載の放射状平行レーザ光
の光源は、請求項９記載の発明のように、レンズの光軸
の片側に平行に位置し且つレンズ画角に入るようにした
放射状平行レーザ光の光源により構成したことを特徴と
する。
の光源は、請求項９記載の発明のように、レンズの光軸
の片側に平行に位置し且つレンズ画角に入るようにした
放射状平行レーザ光の光源により構成したことを特徴と
する。
【００２３】なお、本発明の距離測定方法によれば、被
測定物が円柱軸の場合、該円柱の円柱軸を光軸に対し直
立させたとき、同方向にしたとき、斜めに傾斜したとき
でも距離測定が可能で、画像の中心水平データラインの
水平画素位置の差を測定すれば間接的に中心位置を求め
ることができる。また、被測定面が凹凸である場合、前
記中心水平データライン前後の水平ラインデータをもと
にして凹凸部のデータを除き正確な距離を求めることが
できる。また、被測定物が曲面である場合は、平行レー
ザ線の間隔を狭くした方が望ましく、角度を求める場合
は平行レーザ線の間隔を大きくし、焦点距離の短いレン
ズを使用し水平画角を広くし、さらには測定距離を近く
するほど測定角度の分解能をあげることができる。
測定物が円柱軸の場合、該円柱の円柱軸を光軸に対し直
立させたとき、同方向にしたとき、斜めに傾斜したとき
でも距離測定が可能で、画像の中心水平データラインの
水平画素位置の差を測定すれば間接的に中心位置を求め
ることができる。また、被測定面が凹凸である場合、前
記中心水平データライン前後の水平ラインデータをもと
にして凹凸部のデータを除き正確な距離を求めることが
できる。また、被測定物が曲面である場合は、平行レー
ザ線の間隔を狭くした方が望ましく、角度を求める場合
は平行レーザ線の間隔を大きくし、焦点距離の短いレン
ズを使用し水平画角を広くし、さらには測定距離を近く
するほど測定角度の分解能をあげることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の平行光を利用した距離測定装置の一実施例の
概略の構成を示す図で、（Ａ）はその平面図で（Ｂ）は
側面図である。図２は図１の原理説明図である。図３は
図１の別の実施例の概略の構成を示す図で、(Ａ)はその
平面図で（Ｂ）は側面図である。図４は図３の原理説明
図である。図５は図１において被測定物を前後に平行移
動した場合を示す図で、（Ａ）は画像の移動状況を示
し、（Ｂ）は輝度画像の移動の状況を示す図であり、図
６は図１において被測定物を前後に傾倒させた場合で、
（Ａ）は画像の変化の状況を示し、、（Ｂ）は輝度画像
の水平データラインの変化の状況を示す図であり、図７
は図１において、被測定物を左右に回転した場合で、
（Ａ）は画像の変化の状況を示し、（Ｂ）は輝度画像の
変化の状況を示す図である。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の平行光を利用した距離測定装置の一実施例の
概略の構成を示す図で、（Ａ）はその平面図で（Ｂ）は
側面図である。図２は図１の原理説明図である。図３は
図１の別の実施例の概略の構成を示す図で、(Ａ)はその
平面図で（Ｂ）は側面図である。図４は図３の原理説明
図である。図５は図１において被測定物を前後に平行移
動した場合を示す図で、（Ａ）は画像の移動状況を示
し、（Ｂ）は輝度画像の移動の状況を示す図であり、図
６は図１において被測定物を前後に傾倒させた場合で、
（Ａ）は画像の変化の状況を示し、、（Ｂ）は輝度画像
の水平データラインの変化の状況を示す図であり、図７
は図１において、被測定物を左右に回転した場合で、
（Ａ）は画像の変化の状況を示し、（Ｂ）は輝度画像の
変化の状況を示す図である。
【００２５】図１に示すように、本発明の平行光を利用
した距離測定装置は、固定焦点レンズ１０ａと光電変換
部であるＣＣＤ１１ｂとよりなり水平画角α、垂直画角
βを持つＣＣＤカメラ１０と、光軸Ｘ−Ｘに対し一定間
隔ＬＡ／２を置いて前記ＣＣＤカメラの両サイドに設け
た放射角θを持つ一組の放射状垂直平行レーザ光１１、
１１を放射するレーザ光源１１ａ、１１ａと、演算部１
２とより構成し、前記放射状垂直平行レーザ光１１、１
１の間隔ＬＡは測定距離範囲内で前記水平画角α内に入
るように構成する。なお、演算部１２は被測定物とレン
ズ１０ａ間の中心距離の演算、及び後記する較正係数
Ｋ、被測定物が前倒した場合の「倒れ角」較正値、被測
定物が回転した場合の「ずれ」較正値等の演算に使用す
る。なお、上記放射状垂直平行レーザ光よりなる光軸に
平行の左右の平行光とともに、上下平行光を設けて、測
定に多様性を持たせても良い。
した距離測定装置は、固定焦点レンズ１０ａと光電変換
部であるＣＣＤ１１ｂとよりなり水平画角α、垂直画角
βを持つＣＣＤカメラ１０と、光軸Ｘ−Ｘに対し一定間
隔ＬＡ／２を置いて前記ＣＣＤカメラの両サイドに設け
た放射角θを持つ一組の放射状垂直平行レーザ光１１、
１１を放射するレーザ光源１１ａ、１１ａと、演算部１
２とより構成し、前記放射状垂直平行レーザ光１１、１
１の間隔ＬＡは測定距離範囲内で前記水平画角α内に入
るように構成する。なお、演算部１２は被測定物とレン
ズ１０ａ間の中心距離の演算、及び後記する較正係数
Ｋ、被測定物が前倒した場合の「倒れ角」較正値、被測
定物が回転した場合の「ずれ」較正値等の演算に使用す
る。なお、上記放射状垂直平行レーザ光よりなる光軸に
平行の左右の平行光とともに、上下平行光を設けて、測
定に多様性を持たせても良い。
【００２６】図２に示す原理説明図を参照して図１の作
動状況を以下に説明する。本発明の動作原理は、前記図
１１により説明したように、光軸Ｘ−Ｘに垂直に設けた
同じ高さを持つ反射光源１３により形成される実像１４
の高さの変化は光源とレンズとの間の距離Ｌの変化に逆
比例して増減する現象を利用したもので、被測定物上に
形成される反射光源は、ＣＣＤカメラ１０のレンズ１０
ａ中心に対しレンズの両サイドに等間隔（ＬＡ／２）に
且つ当該ＣＣＤカメラ１０の水平画角α内に入るように
設けられた左右二つの放射状垂直平行レーザ光源１１
ａ、１１ａの照射光により形成されている。そのため、
被測定物上に形成される投影図は被測定物のレンズより
の距離の如何に関わらず一定の値を持つ垂直な２本の直
線となり、該被測定物を光軸上に平行に前後移動させた
場合の画像は図５（Ａ）に示すようにレンズとの間の距
離が近いとき（Ｌ1）は左右に開いた位置に形成され、
距離が遠くになるにつれ（Ｌ1→Ｌ→Ｌ2）画像は左右か
ら内側に向け狭まり、そのＣＣＤ上の実像の位置の差を
示す輝度画像は図５（Ｂ）に示すように中心位置を対称
に左右方向に平行移動し、例えばＬ1ｘｄ、Ｌｘｄ、Ｌ2
ｘｄとなる。なお、この場合水平データラインのＬ６０
からＬ１８０までは同じ位置にピーク位置がある。即
ち、ＣＣＤ上の読取り位置の差はＣＣＤカメラのレンズ
１０ａと被測定物のとの間の距離に逆比例する関係が成
り立ち、距離の近いＬ1の読取り値Ｌ1ｘｄは距離の遠い
Ｌ2の読取り値 Ｌ2ｘｄよりも大きい値を取る。
動状況を以下に説明する。本発明の動作原理は、前記図
１１により説明したように、光軸Ｘ−Ｘに垂直に設けた
同じ高さを持つ反射光源１３により形成される実像１４
の高さの変化は光源とレンズとの間の距離Ｌの変化に逆
比例して増減する現象を利用したもので、被測定物上に
形成される反射光源は、ＣＣＤカメラ１０のレンズ１０
ａ中心に対しレンズの両サイドに等間隔（ＬＡ／２）に
且つ当該ＣＣＤカメラ１０の水平画角α内に入るように
設けられた左右二つの放射状垂直平行レーザ光源１１
ａ、１１ａの照射光により形成されている。そのため、
被測定物上に形成される投影図は被測定物のレンズより
の距離の如何に関わらず一定の値を持つ垂直な２本の直
線となり、該被測定物を光軸上に平行に前後移動させた
場合の画像は図５（Ａ）に示すようにレンズとの間の距
離が近いとき（Ｌ1）は左右に開いた位置に形成され、
距離が遠くになるにつれ（Ｌ1→Ｌ→Ｌ2）画像は左右か
ら内側に向け狭まり、そのＣＣＤ上の実像の位置の差を
示す輝度画像は図５（Ｂ）に示すように中心位置を対称
に左右方向に平行移動し、例えばＬ1ｘｄ、Ｌｘｄ、Ｌ2
ｘｄとなる。なお、この場合水平データラインのＬ６０
からＬ１８０までは同じ位置にピーク位置がある。即
ち、ＣＣＤ上の読取り位置の差はＣＣＤカメラのレンズ
１０ａと被測定物のとの間の距離に逆比例する関係が成
り立ち、距離の近いＬ1の読取り値Ｌ1ｘｄは距離の遠い
Ｌ2の読取り値 Ｌ2ｘｄよりも大きい値を取る。
【００２７】そして前記実像が形成する水平方向１ライ
ンの輝度画像は２箇所にピークのある波形となり、この
ピーク位置の間隔が前記２本の直線の間隔を示すことに
なる。即ち、２箇所のピーク位置の水平画素位置の差
（Ｌ1ｘｄ、Ｌｘｄ、Ｌ2ｘｄ）を測定すれば、この位置
の水平画角幅（Ｌ1ｘ、Ｌｘ、Ｌ2ｘ）を算出できる。該
水平画角幅に当該ＣＣＤカメラの水平画角（α／２）の
正切値を予め較正係数Ｋとして設定して置けば、該較正
係数Ｋにより比較換算して簡単に距離計算ができる。
ンの輝度画像は２箇所にピークのある波形となり、この
ピーク位置の間隔が前記２本の直線の間隔を示すことに
なる。即ち、２箇所のピーク位置の水平画素位置の差
（Ｌ1ｘｄ、Ｌｘｄ、Ｌ2ｘｄ）を測定すれば、この位置
の水平画角幅（Ｌ1ｘ、Ｌｘ、Ｌ2ｘ）を算出できる。該
水平画角幅に当該ＣＣＤカメラの水平画角（α／２）の
正切値を予め較正係数Ｋとして設定して置けば、該較正
係数Ｋにより比較換算して簡単に距離計算ができる。
【００２８】即ち、下記演算を演算部１２にて行なうよ
うにしてある。 ａ、距離が近い方の位置Ｌ1の水平画素位置の差Ｌ1ｘｄ
を測定して、演算部１２で記憶する。 ｂ、距離が遠い方の位置Ｌ2の水平画素位置の差Ｌ2ｘｄ
を測定して、演算部１２で記憶する。 ｃ、上記２個の水平画素位置の差より各々の水平画角幅
Ｌ1ｘ、Ｌ2ｘ及び較正係数Ｋを計算して記憶する。即
ち、平行線の間隔をＬＡｍｍ、水平画角のドット数を５
１２とすると、 位置Ｌ1での水平画角幅Ｌ1ｘは；５１２×ＬＡ／Ｌ1ｘ
ｄ 位置Ｌ2での水平画角幅Ｌ2ｘは；５１２×ＬＡ／Ｌ2ｘ
ｄ Ｋ＝（Ｌ2ｘ−Ｌ1ｘ）／２／（Ｌ2−Ｌ1）＝ｔａｎ（α
／２） 測定位置Ｌの水平画素位置の差Ｌｘｄにより以下の式に
よりレンズのからの距離を求める。 位置Ｌでの水平画角幅Ｌｘは；５１２×ＬＡ／Ｌｘｄ Ｌ−Ｌ1の距離は；（Ｌｘ−Ｌ1ｘ）／２／Ｋ レンズからの距離Ｌは；Ｌ1＋（５１２×ＬＡ／Ｌｘｄ
−Ｌ1ｘ）／２／Ｋ 上記計算には角度が含まれないため、演算は簡単であ
る。ドット位置のみで水平画素位置の差を求めた場合の
測定距離の精度は１ｍｍ、に対し、各々のピーク位置の
前後の輝度データより正規分布による演算を行い、水平
画素位置の差を求めた場合の測定距離の精度は０．０５
ｍｍである。
うにしてある。 ａ、距離が近い方の位置Ｌ1の水平画素位置の差Ｌ1ｘｄ
を測定して、演算部１２で記憶する。 ｂ、距離が遠い方の位置Ｌ2の水平画素位置の差Ｌ2ｘｄ
を測定して、演算部１２で記憶する。 ｃ、上記２個の水平画素位置の差より各々の水平画角幅
Ｌ1ｘ、Ｌ2ｘ及び較正係数Ｋを計算して記憶する。即
ち、平行線の間隔をＬＡｍｍ、水平画角のドット数を５
１２とすると、 位置Ｌ1での水平画角幅Ｌ1ｘは；５１２×ＬＡ／Ｌ1ｘ
ｄ 位置Ｌ2での水平画角幅Ｌ2ｘは；５１２×ＬＡ／Ｌ2ｘ
ｄ Ｋ＝（Ｌ2ｘ−Ｌ1ｘ）／２／（Ｌ2−Ｌ1）＝ｔａｎ（α
／２） 測定位置Ｌの水平画素位置の差Ｌｘｄにより以下の式に
よりレンズのからの距離を求める。 位置Ｌでの水平画角幅Ｌｘは；５１２×ＬＡ／Ｌｘｄ Ｌ−Ｌ1の距離は；（Ｌｘ−Ｌ1ｘ）／２／Ｋ レンズからの距離Ｌは；Ｌ1＋（５１２×ＬＡ／Ｌｘｄ
−Ｌ1ｘ）／２／Ｋ 上記計算には角度が含まれないため、演算は簡単であ
る。ドット位置のみで水平画素位置の差を求めた場合の
測定距離の精度は１ｍｍ、に対し、各々のピーク位置の
前後の輝度データより正規分布による演算を行い、水平
画素位置の差を求めた場合の測定距離の精度は０．０５
ｍｍである。
【００２９】図３には図１に示す実施例の別の実施例の
概略の構成を示したもので、この場合は図３に見るよう
に、図１において光軸を挟んでその両側に設けた放射状
平行レーザ光の光源１１ａ、１１ａの代わりに、光軸に
平行に放射状平行レーザ光の光源１１ｂ、１１ｂを光軸
Ｘ−Ｘの片側(図面では左側)に設けるようにしたもの
で、その原理説明図図４に示してある。その内容は図２
と同様であるが、異なるのは、光源の位置がレンズの片
側へ片寄らせて設けたことである。即ち、被定物上に形
成される反射光源は、レンズ中心１０に対しレンズの左
サイドに間隔ＬＡを持ち且つ当該カメラの水平画角α内
に入るように設けられた放射状垂直平行レーザ光源１１
ｂ、１１ｂの照射光により形成されている。そして、被
測定物上に形成される投影図は被測定物のレンズよりの
距離の如何に関わらず一定の値を持つ垂直な２本の直線
となり、該被測定物を光軸上に平行に前後移動させた場
合の画像は片側に２本の線を形成し、距離が遠くなるに
つれ（Ｌ1→Ｌ→Ｌ2）画像は線の間隔が狭まりながら中
心方向へ移動する。即ち、ＣＣＤ上の読取り位置の差は
ＣＣＤカメラのレンズ１０ａと被測定物との間の距離に
逆比例する関係が成り立ち、距離の近いＬ1の読取り値
Ｌ1ｘｄは距離の遠いＬ2の読取り値Ｌ2ｘｄよりも大き
い値を取る。
概略の構成を示したもので、この場合は図３に見るよう
に、図１において光軸を挟んでその両側に設けた放射状
平行レーザ光の光源１１ａ、１１ａの代わりに、光軸に
平行に放射状平行レーザ光の光源１１ｂ、１１ｂを光軸
Ｘ−Ｘの片側(図面では左側)に設けるようにしたもの
で、その原理説明図図４に示してある。その内容は図２
と同様であるが、異なるのは、光源の位置がレンズの片
側へ片寄らせて設けたことである。即ち、被定物上に形
成される反射光源は、レンズ中心１０に対しレンズの左
サイドに間隔ＬＡを持ち且つ当該カメラの水平画角α内
に入るように設けられた放射状垂直平行レーザ光源１１
ｂ、１１ｂの照射光により形成されている。そして、被
測定物上に形成される投影図は被測定物のレンズよりの
距離の如何に関わらず一定の値を持つ垂直な２本の直線
となり、該被測定物を光軸上に平行に前後移動させた場
合の画像は片側に２本の線を形成し、距離が遠くなるに
つれ（Ｌ1→Ｌ→Ｌ2）画像は線の間隔が狭まりながら中
心方向へ移動する。即ち、ＣＣＤ上の読取り位置の差は
ＣＣＤカメラのレンズ１０ａと被測定物との間の距離に
逆比例する関係が成り立ち、距離の近いＬ1の読取り値
Ｌ1ｘｄは距離の遠いＬ2の読取り値Ｌ2ｘｄよりも大き
い値を取る。
【００３０】図６には図１において被測定物を前後に傾
倒させた場合で、（Ａ）は画像の変化の状況を示し、
（Ｂ）は輝度画像の水平データラインの変化の状況を示
してある。図の（Ａ）に示すように、被測定物が平面で
あり、被測定物が前後に傾斜している場合の画像は、距
離がレンズに近い方は画面の左右方向に広がり、距離が
遠い方は画面の左右方向に狭まるため、図の（Ｂ）に示
すように水平データラインのＬ６０〜Ｌ１８０まではピ
ーク位置が中心位置を基準にして左右対称方向に狭まっ
たものとなる。従って、中心水平データラインＬ１２０
の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置の水平
画角幅Ｌｘが求められ、演算部１２で記憶してある較正
係数Ｋにより中心位置の距離を求めることができる。ま
た、水平データラインＬ６０の水平画素位置の差（Ｌ６
０−Ｌｘｄ）とＬ１８０の水平画素位置の差（Ｌ１８０
−Ｌｘｄ）を測定すればそれぞれの水平画角幅が求めら
れ、この水平画角幅の差と、別途用意してある「倒れ
角」較正値とより傾斜角を求めることができる。
倒させた場合で、（Ａ）は画像の変化の状況を示し、
（Ｂ）は輝度画像の水平データラインの変化の状況を示
してある。図の（Ａ）に示すように、被測定物が平面で
あり、被測定物が前後に傾斜している場合の画像は、距
離がレンズに近い方は画面の左右方向に広がり、距離が
遠い方は画面の左右方向に狭まるため、図の（Ｂ）に示
すように水平データラインのＬ６０〜Ｌ１８０まではピ
ーク位置が中心位置を基準にして左右対称方向に狭まっ
たものとなる。従って、中心水平データラインＬ１２０
の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置の水平
画角幅Ｌｘが求められ、演算部１２で記憶してある較正
係数Ｋにより中心位置の距離を求めることができる。ま
た、水平データラインＬ６０の水平画素位置の差（Ｌ６
０−Ｌｘｄ）とＬ１８０の水平画素位置の差（Ｌ１８０
−Ｌｘｄ）を測定すればそれぞれの水平画角幅が求めら
れ、この水平画角幅の差と、別途用意してある「倒れ
角」較正値とより傾斜角を求めることができる。
【００３１】図７には図１において、被測定物を左右に
回転した場合の状況を示す図で、（Ａ）は画像の変化の
状況を示し、（Ｂ）は輝度画像の変化の状況を示す図で
ある。図の（Ａ）に見るように、被測定物が平面であ
り、左右に回転している場合の画像は、距離がレンズに
対し近い方は画面の左右方向に広がり、距離が遠い方は
画面の左右方向に狭まる為、片方向に平行移動するだけ
で垂直な直線となる。この時の輝度画像は図の（Ｂ）に
見るように、片方向に移動するだけで、水平データライ
ンＬ６０からＬ１８０までは同じ位置にピーク位置があ
る。従って、中心水平データラインＬ１２０の水平画素
位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置の水平画角幅が求
められ、前記較正係数Ｋにより中心位置が求められる。
また、２箇所のピーク位置の水平中心位置の「ずれ」を
求めることにより、「ずれ」較正値より回転角を求める
ことができる。
回転した場合の状況を示す図で、（Ａ）は画像の変化の
状況を示し、（Ｂ）は輝度画像の変化の状況を示す図で
ある。図の（Ａ）に見るように、被測定物が平面であ
り、左右に回転している場合の画像は、距離がレンズに
対し近い方は画面の左右方向に広がり、距離が遠い方は
画面の左右方向に狭まる為、片方向に平行移動するだけ
で垂直な直線となる。この時の輝度画像は図の（Ｂ）に
見るように、片方向に移動するだけで、水平データライ
ンＬ６０からＬ１８０までは同じ位置にピーク位置があ
る。従って、中心水平データラインＬ１２０の水平画素
位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置の水平画角幅が求
められ、前記較正係数Ｋにより中心位置が求められる。
また、２箇所のピーク位置の水平中心位置の「ずれ」を
求めることにより、「ずれ」較正値より回転角を求める
ことができる。
【００３２】図８（Ａ）に示すように被測定物が円柱で
あり２本の光線が円柱軸と平行のときの画像は、図５
（Ａ）のように被測定物が平面である場合と同じく垂直
な２本の線になる。この時の輝度画像も図５（Ｂ）と同
じようになる。従って、中心水平データラインＬ１２０
の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置のの水
平画角幅が求められ、較正係数Ｋにより中心位置を求め
ることができる。但し、この場合は図８（Ｂ）に示すよ
うに２点間を直線で結んだ中心位置の距離が求められる
ため、実際の距離との間にが誤差ができる。
あり２本の光線が円柱軸と平行のときの画像は、図５
（Ａ）のように被測定物が平面である場合と同じく垂直
な２本の線になる。この時の輝度画像も図５（Ｂ）と同
じようになる。従って、中心水平データラインＬ１２０
の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置のの水
平画角幅が求められ、較正係数Ｋにより中心位置を求め
ることができる。但し、この場合は図８（Ｂ）に示すよ
うに２点間を直線で結んだ中心位置の距離が求められる
ため、実際の距離との間にが誤差ができる。
【００３３】図９（Ａ）の投影図に示すように被測定物
が円柱であり、２本の光線が円柱軸と垂直のときの画像
は図の（Ｂ）に示すように、距離がレンズに近い方が左
右方向に広がり、距離が遠い方は画面の左右方向に狭ま
り左右対称の２本の曲線となる。この時の輝度画像は図
の（Ｃ）に示すように、水平データラインのＬ６０〜Ｌ
１８０までばらつく。従って、中心水平データラインＬ
１２０の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置
の水平画素幅が求められ、較正係数Ｋにより中心位置の
距離を求めることができる。
が円柱であり、２本の光線が円柱軸と垂直のときの画像
は図の（Ｂ）に示すように、距離がレンズに近い方が左
右方向に広がり、距離が遠い方は画面の左右方向に狭ま
り左右対称の２本の曲線となる。この時の輝度画像は図
の（Ｃ）に示すように、水平データラインのＬ６０〜Ｌ
１８０までばらつく。従って、中心水平データラインＬ
１２０の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中心位置
の水平画素幅が求められ、較正係数Ｋにより中心位置の
距離を求めることができる。
【００３４】図１０（Ａ）の投影図に示すように被測定
物が円柱であり、２本の光線が円柱軸と斜めに傾斜して
いるときの画像は距離がレンズに近い方は画面の左右方
向に広がり、距離が遠い方は画面の左右方向に狭まり図
の（Ｂ）に示すように２本の曲線となる。この時の輝度
画像は、図の（Ｃ）に見るように水平データラインＬ６
０〜Ｌ１８０までばらつく。従って、中心水平データラ
インＬ１２０の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中
心位置の水平画角幅が求められ、較正係数Ｋにより中心
位置が求められる。但し、この場合には、図６（Ｂ）に
示すように２点間を直線で結んだ中心位置の距離が求め
られるため、実際の距離との間には誤差を生ずる。
物が円柱であり、２本の光線が円柱軸と斜めに傾斜して
いるときの画像は距離がレンズに近い方は画面の左右方
向に広がり、距離が遠い方は画面の左右方向に狭まり図
の（Ｂ）に示すように２本の曲線となる。この時の輝度
画像は、図の（Ｃ）に見るように水平データラインＬ６
０〜Ｌ１８０までばらつく。従って、中心水平データラ
インＬ１２０の水平画素位置の差Ｌｘｄを測定すれば中
心位置の水平画角幅が求められ、較正係数Ｋにより中心
位置が求められる。但し、この場合には、図６（Ｂ）に
示すように２点間を直線で結んだ中心位置の距離が求め
られるため、実際の距離との間には誤差を生ずる。
【００３５】本発明の距離測定方法によれば、上記いず
れの場合でも中心水平データラインＬ１２０の水平画素
位置の差Ｌｘｄを測定すれば間接的に中心位置の距離を
求めることができる。被測定面が凹凸である場合には、
中心水平データラインＬ１２０の前後の水平データライ
ンのデータをもとにして凹凸部のデータを除き正確な距
離を求めることが出来る。被測定物が曲面であるときは
測定距離に誤差が出る平行光線の間隔を小さくすれば誤
差が小さくなるので距離測定の場合は平行光線の間隔を
出来るだけ小さくすることが望ましい。角度を求める場
合は、平行光線の間隔を大きくし、焦点距離の短いレン
ズを使用し水平画角を広くし、さらに測定距離を小さく
するほど測定角度の分解能を上げることができる。
れの場合でも中心水平データラインＬ１２０の水平画素
位置の差Ｌｘｄを測定すれば間接的に中心位置の距離を
求めることができる。被測定面が凹凸である場合には、
中心水平データラインＬ１２０の前後の水平データライ
ンのデータをもとにして凹凸部のデータを除き正確な距
離を求めることが出来る。被測定物が曲面であるときは
測定距離に誤差が出る平行光線の間隔を小さくすれば誤
差が小さくなるので距離測定の場合は平行光線の間隔を
出来るだけ小さくすることが望ましい。角度を求める場
合は、平行光線の間隔を大きくし、焦点距離の短いレン
ズを使用し水平画角を広くし、さらに測定距離を小さく
するほど測定角度の分解能を上げることができる。
【００３６】
【発明の効果】上記構成により、非接触により測定中心
距離の長い測定が可能で約１００ｍｍ〜１０００ｍｍの
測定ができる。実質的な測定範囲は測定中心距離±２５
％である。また、測定する距離範囲が固定焦点レンズの
焦点距離とＣＣＤサイズによりきまる水平画角内に平行
光線の間隔を決めるだけで済み、レンズ焦点距離のバラ
ツキによる水平画角のバラツキ、及びレンズ光軸とレー
ザ光線とのズレも簡単な較正により自動的に補正がで
き、複雑な位置合せが不要である。上記位置合わせは２
個の放射状に投影するレーザ光線を平行になるよう調整
するだけで良い。構造は簡単で高価な画像処理ボード等
は必要とせず低コストである。測定面が平面である時は
傾き及び回転角を求めることができる。また、凹凸のあ
る測定面の場合凸部を除き正確な距離測定ができる。等
の効果を有する。
距離の長い測定が可能で約１００ｍｍ〜１０００ｍｍの
測定ができる。実質的な測定範囲は測定中心距離±２５
％である。また、測定する距離範囲が固定焦点レンズの
焦点距離とＣＣＤサイズによりきまる水平画角内に平行
光線の間隔を決めるだけで済み、レンズ焦点距離のバラ
ツキによる水平画角のバラツキ、及びレンズ光軸とレー
ザ光線とのズレも簡単な較正により自動的に補正がで
き、複雑な位置合せが不要である。上記位置合わせは２
個の放射状に投影するレーザ光線を平行になるよう調整
するだけで良い。構造は簡単で高価な画像処理ボード等
は必要とせず低コストである。測定面が平面である時は
傾き及び回転角を求めることができる。また、凹凸のあ
る測定面の場合凸部を除き正確な距離測定ができる。等
の効果を有する。
【図１】 本発明の平行光を利用した距離測定装置一実
施例の概略の構成を示す図で、（Ａ）はその平面図で
（Ｂ）は側面図である。
施例の概略の構成を示す図で、（Ａ）はその平面図で
（Ｂ）は側面図である。
【図２】 図１の原理説明図である。
【図３】 図１の別の実施例の概略の構成を示す図で、
（Ａ）はその平面図で（Ｂ）は側面図である。
（Ａ）はその平面図で（Ｂ）は側面図である。
【図４】 図３の原理説明図である。
【図５】 図１において被測定物を前後に平行移動した
場合を示す図で、（Ａ）は画像の移動状況を示し、
（Ｂ）は輝度画像の移動の状況を示す図である。
場合を示す図で、（Ａ）は画像の移動状況を示し、
（Ｂ）は輝度画像の移動の状況を示す図である。
【図６】 図１において被測定物を前後に傾倒させた場
合で、（Ａ）は画像の変化の状況を示し、（Ｂ）は輝度
画像の水平データラインの変化の状況を示す図である。
合で、（Ａ）は画像の変化の状況を示し、（Ｂ）は輝度
画像の水平データラインの変化の状況を示す図である。
【図７】 図１において、被測定物を左右に回転した場
合で、（Ａ）は画像の変化の状況を示し、（Ｂ）は輝度
画像の変化の状況を示す図である。
合で、（Ａ）は画像の変化の状況を示し、（Ｂ）は輝度
画像の変化の状況を示す図である。
【図８】 図１において、被測定物が円柱であり２本の
光線が円柱軸と平行のとき、（Ａ）はその投影図で、
（Ｂ）は測定誤差の発生の状況を示す図である。
光線が円柱軸と平行のとき、（Ａ）はその投影図で、
（Ｂ）は測定誤差の発生の状況を示す図である。
【図９】 図１において、被測定物が円柱であり２本の
光線が円柱軸に垂直のとき、（Ａ）はその投影図で、
（Ｂ）はその画像を示し、（Ｃ）はその輝度画像であ
る。
光線が円柱軸に垂直のとき、（Ａ）はその投影図で、
（Ｂ）はその画像を示し、（Ｃ）はその輝度画像であ
る。
【図１０】 図１において、被測定物が円柱であり２本
の光線が円柱軸に傾いているとき、（Ａ）はその投影図
を示し、（Ｂ）はその画像を示し、（Ｃ）はその輝度画
像を示す図である。
の光線が円柱軸に傾いているとき、（Ａ）はその投影図
を示し、（Ｂ）はその画像を示し、（Ｃ）はその輝度画
像を示す図である。
【図１１】 同じ高さの光源からの平行光線により結像
される実像の高さと光源の距離の関係を示す図である。
される実像の高さと光源の距離の関係を示す図である。
１０ ＣＣＤカメラ １０ａ レンズ １１ 放射状垂直平行レーザ光 １１ａ レーザ光源 １２ 演算部 １３ 光源 １４ 実像
Claims (9)
- 【請求項１】 光電変換部付きカメラの光軸に垂直に設
けた被測定物上に前記光軸の平行光を照射させ、その照
射により形成された反射光源により光電変換部に結像さ
せた実像の位置を読取り、前記被測定物のレンズ中心ま
での中心距離の距離測定を可能にしたことを特徴とする
平行光を利用した距離測定方法。 - 【請求項２】 前記光電変換部付きカメラは、固定焦点
レンズの焦点距離と光電変換部のサイズにより決まる水
平画角を持つ光電変換部付きカメラより構成し、前記被
測定物上に形成された反射光源は、前記固定焦点レンズ
のサイドで光電変換部付きカメラの水平画角内に入るよ
うに設けた２個一組の光軸平行の放射状垂直平行レーザ
光により構成し、前記実像は光電変換部に形成された輝
度画像により構成し、該輝度画像の水平画素位置を測定
し、水平画角幅を演算し、該演算した水平画角幅より較
正値を介して換算し、被測定物のレンズ中心までの中心
距離の距離測定を可能としたことを特徴とする請求項１
記載の平行光を利用した距離測定方法。 - 【請求項３】 前記較正値は、レンズ中心よりの所定距
離に２箇所の被測定位置を設定して、それぞれの平面画
角幅を演算し、該平面画角幅の差と２点間の距離よりそ
の正切値を較正係数Ｋとして演算して、距離測定値の演
算に際して使用するようにしたことを特徴とする請求項
２記載の平行光を利用した距離測定方法。 - 【請求項４】 前記被測定物が平面であり、垂直方向に
前後に傾いている場合は、被測定物の中心位置とレンズ
中心までの距離は、画像の中心水平データラインにおけ
る水平画素位置の差より水平画角幅を求めた後、前記較
正係数Ｋを介して換算するようにし、 また、上記被測定物の前後への倒れ角は、前記中心水平
データラインの前後の水平データラインにおけるそれぞ
れの水平画素位置の差より演算したそれぞれの水平画角
幅の差より、予め設定した倒れ角に対する倒れ角較正値
を介して換算するようにしたことを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３記載の平行光を利用した距離測
定方法。 - 【請求項５】 前記被測定物が平面であり、左右に回転
している場合は、中心位置のレンズ中心までの距離は、
画像の中心水平データラインにおける水平画素位置の差
より水平画角幅を求め、前記較正係数Ｋを介して換算す
るようにし、 前記輝度画像の２箇所のピーク位置の水平中心位置の左
右のずれを求め、予め前記ずれに対する較正値と比較し
て回転角度を求めるようにしたことを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３記載の平行光を利用した距離測
定方法。 - 【請求項６】 被測定物より像の取込を可能とした固定
焦点レンズを持つ光電変換部と、該レンズの光軸に平行
で画角内に入る一組の放射状平行レーザ光の光源と、被
測定物からの固定焦点レンズまでの中心距離を水平画素
位置の差により演算する距離演算部と当該カメラの水平
画角の正切値を演算する正切係数演算部とより構成した
ことを特徴とする平行光を利用した距離測定装置。 - 【請求項７】 前記距離演算部は、被測定物の中心位置
と固定焦点レンズの中心位置との間の距離と被測定物の
倒れ角度を画像の水平画素位置の差により求める構成と
したことを特徴とする請求項６記載の平行光を利用した
距離測定装置。 - 【請求項８】 前記放射状平行レーザ光の光源は、レン
ズの光軸を挟んでその両側に平行に位置し且つレンズ画
角に入るようにした放射状平行レーザ光の光源により構
成したことを特徴とする請求項６記載の平行光を利用し
た距離測定装置。 - 【請求項９】 前記放射状平行レーザ光の光源は、レン
ズの光軸の片側に平行に位置し且つレンズ画角に入るよ
うにした放射状平行レーザ光の光源により構成したこと
を特徴とする請求項６記載の平行光を利用した距離測定
装置。
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|---|---|---|---|
| JP3291799A JP2000230807A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 平行光を利用した距離測定方法とその装置 |
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| JP3291799A JP2000230807A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 平行光を利用した距離測定方法とその装置 |
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