JP2644895B2 - レーザ視覚センサ - Google Patents
レーザ視覚センサInfo
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- JP2644895B2 JP2644895B2 JP1233254A JP23325489A JP2644895B2 JP 2644895 B2 JP2644895 B2 JP 2644895B2 JP 1233254 A JP1233254 A JP 1233254A JP 23325489 A JP23325489 A JP 23325489A JP 2644895 B2 JP2644895 B2 JP 2644895B2
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- distance
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- distance measurement
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザ光を用いて３次元情報を得るためのレ
ーザ視覚センサに関するものである。
ーザ視覚センサに関するものである。
従来の技術 対象物までの絶対距離をレーザにを用いて測定するこ
とはロボットの遠隔操作のための視覚情報源として最近
注目されている。このようなレーザ測距装置は三角法を
用いるものと光の往復時間を測定するものとに大別さ
れ、後者はさらにパルスレーザを用いる方式と連続波発
振レーザを強度変調する方式に分けられる。ロボットの
視覚等の比較的短い距離の測定には連続波発振レーザ強
度変調方式が適しており、この方式に関して例えばデビ
ッド・ニッツァン（David Nitzan）らがプロシーディン
グス・オブ・ザ・アイ・イー・イー・イー第65巻、206
頁、1977年（Proc.IEEE Vo1.65P206,1977）に記載して
いる。以下、第５図を参照して、従来の強度変調方式レ
ーザ視覚センサについて説明する。
とはロボットの遠隔操作のための視覚情報源として最近
注目されている。このようなレーザ測距装置は三角法を
用いるものと光の往復時間を測定するものとに大別さ
れ、後者はさらにパルスレーザを用いる方式と連続波発
振レーザを強度変調する方式に分けられる。ロボットの
視覚等の比較的短い距離の測定には連続波発振レーザ強
度変調方式が適しており、この方式に関して例えばデビ
ッド・ニッツァン（David Nitzan）らがプロシーディン
グス・オブ・ザ・アイ・イー・イー・イー第65巻、206
頁、1977年（Proc.IEEE Vo1.65P206,1977）に記載して
いる。以下、第５図を参照して、従来の強度変調方式レ
ーザ視覚センサについて説明する。
第５図においてレーザ発振器１からの出力光を発振器
３によって駆動される光変調器２によって変調周波数f
mで強度変調する。強度変調されたレーザ光は穴開き鏡
４の穴を通り、スキャナ５によって対象物６に照射され
る。対象物６からの散乱孔はスキャナ５を通り、穴開き
鏡４によって反射され、集光レンズ７によって光検出器
８に集光される。光検出器８では光電変換が行われ検出
信号ｉが得られる。
３によって駆動される光変調器２によって変調周波数f
mで強度変調する。強度変調されたレーザ光は穴開き鏡
４の穴を通り、スキャナ５によって対象物６に照射され
る。対象物６からの散乱孔はスキャナ５を通り、穴開き
鏡４によって反射され、集光レンズ７によって光検出器
８に集光される。光検出器８では光電変換が行われ検出
信号ｉが得られる。
得られる検出信号ｉは周波数f mの交流信号であり、
位相は対象物６までの距離に比例して遅れる。従って、
位相検出器９によって発振器３からの参照信号ｒと検出
信号ｉとの位相差φを測定することによって対象物６ま
での距離が測定できる。距離Ｌは、光の速度をｃとすれ
ば、次式で求められる。
位相は対象物６までの距離に比例して遅れる。従って、
位相検出器９によって発振器３からの参照信号ｒと検出
信号ｉとの位相差φを測定することによって対象物６ま
での距離が測定できる。距離Ｌは、光の速度をｃとすれ
ば、次式で求められる。
Ｌ＝ｃ・φ/4πf m レーザ光をスキャナ５を用いて２次元平面上を走査し
ながら測距を行い、距離Ｌによって表された距離画像を
得る。
ながら測距を行い、距離Ｌによって表された距離画像を
得る。
得られる距離Ｌの測距精度及び分解能は、位相差φの
検出精度及び分解能によって決まる。そのため、測距精
度及び分解能を向上させるために変調周波数f mを高く
することがある。その場合、位相差φが２πになる距離
Ｌが短くなるため、長距離の測定には向かなくなってし
まう。一例として変調周波数f mが5MHzと100MHzで位相
差φの検出精度が１度の時について位相差φが２πにな
る距離精度を第１表に示す。
検出精度及び分解能によって決まる。そのため、測距精
度及び分解能を向上させるために変調周波数f mを高く
することがある。その場合、位相差φが２πになる距離
Ｌが短くなるため、長距離の測定には向かなくなってし
まう。一例として変調周波数f mが5MHzと100MHzで位相
差φの検出精度が１度の時について位相差φが２πにな
る距離精度を第１表に示す。
変調周波数f mを5MHzとすれば30mまで一義的に測距が
できるが距離精度は83mmしか得られず、変調周波数f m
を100MHzとすれば距離精度は4.2mmとなるが1.5mまでし
か一義的に距離を求められない。
できるが距離精度は83mmしか得られず、変調周波数f m
を100MHzとすれば距離精度は4.2mmとなるが1.5mまでし
か一義的に距離を求められない。
そこで、レーザ光を走査しないレーザ測距装置に於い
ては、複数の変調周波数を組合せて、長距離を精度良く
測定する方法をとることが行われている（例えば、松本
弘一「振幅変調光の利用計測」,O Plus E,No.98,P119
（1988））。
ては、複数の変調周波数を組合せて、長距離を精度良く
測定する方法をとることが行われている（例えば、松本
弘一「振幅変調光の利用計測」,O Plus E,No.98,P119
（1988））。
発明が解決しようとする課題 しかし、従来のレーザ視覚センサにおいてはレーザ光
を走査しながら測距を行い、距離を画像として捉えるこ
とが行われているため、高速に信号処理を行う必要があ
り、レーザ光を走査しないレーザ測距装置で採用してい
るような複数の変調周波数による測定ができず、高精度
の測距が行われていなかった。
を走査しながら測距を行い、距離を画像として捉えるこ
とが行われているため、高速に信号処理を行う必要があ
り、レーザ光を走査しないレーザ測距装置で採用してい
るような複数の変調周波数による測定ができず、高精度
の測距が行われていなかった。
本発明は高速で、かつ高精度の測距を行うことを目的
とするものである。
とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、請求項１に記載されるように、レーザ発振
器と、前記レーザ発振器からのレーザ光を複数の変調周
波数で変調する手段と、変調されたレーザ光を被測定物
に照射する手段と、前記被測定物からの反射レーザ光を
検出する光検出手器と、前記光検出器の出力と前記複数
の変調周波数の中の１つの変調周波数の電気信号との位
相差を検出する手段と、前記複数の変調周波数の１つを
選択する手段とを具備し、前記複数の変調周波数の比を
２のｎ乗倍（ｎは正の整数）とする構成を主構成とした
レーザ視覚センサである。
器と、前記レーザ発振器からのレーザ光を複数の変調周
波数で変調する手段と、変調されたレーザ光を被測定物
に照射する手段と、前記被測定物からの反射レーザ光を
検出する光検出手器と、前記光検出器の出力と前記複数
の変調周波数の中の１つの変調周波数の電気信号との位
相差を検出する手段と、前記複数の変調周波数の１つを
選択する手段とを具備し、前記複数の変調周波数の比を
２のｎ乗倍（ｎは正の整数）とする構成を主構成とした
レーザ視覚センサである。
ここで、請求項２記載のように、複数の変調周波数の
１つを選択する手段が高速モードと高精度モードのモー
ド選択手段であり、高速モードでは低い変調周波数でレ
ーザ光の変調を行ない、長距離を一義的に測距し、高精
度モードでは高い変調周波数でレーザ光の変調を行な
い、高精度の測距を行なうことが好適である。
１つを選択する手段が高速モードと高精度モードのモー
ド選択手段であり、高速モードでは低い変調周波数でレ
ーザ光の変調を行ない、長距離を一義的に測距し、高精
度モードでは高い変調周波数でレーザ光の変調を行な
い、高精度の測距を行なうことが好適である。
そして、請求項３記載のように、高速モードでの測距
データは上位ビットに、高精度モードでの測距データは
下位ビットにも記録することが好適である。
データは上位ビットに、高精度モードでの測距データは
下位ビットにも記録することが好適である。
また、請求項４記載のように、高精度モードによる測
距において、レーザ光の走査を主走査複数回につき副走
査１ステップ移動とし、主走査の１回を低い変調周波数
による測距、他の回を高い変調周波数による測距として
もよい。
距において、レーザ光の走査を主走査複数回につき副走
査１ステップ移動とし、主走査の１回を低い変調周波数
による測距、他の回を高い変調周波数による測距として
もよい。
さらに、請求項５記載のように、光検出器からの検出
信号を複数の変調周波数信号の混合信号と混合すること
によりビートダウンを行なってもよい。
信号を複数の変調周波数信号の混合信号と混合すること
によりビートダウンを行なってもよい。
作用 請求項１記載の構成により、ダイナミックレンジが広
く高精度でも高速な幅広い距離の測定を効率よく行ない
得る。
く高精度でも高速な幅広い距離の測定を効率よく行ない
得る。
また、請求項２記載の構成では、高速モードでは低い
変調周波数でレーザ光の変調を行ない、長距離を一義的
に測距し、高精度モードでは高い変調周波数でレーザ光
の変調を行なうため、長距離にわたり高精度の測距を行
なう。
変調周波数でレーザ光の変調を行ない、長距離を一義的
に測距し、高精度モードでは高い変調周波数でレーザ光
の変調を行なうため、長距離にわたり高精度の測距を行
なう。
また、請求項３記載の構成では、広いダイナミックレ
ンジでの測距を行なう。ここで、例えば、上位ビット、
下位ビット各々８ビットとして測距を行ない、連続した
データとして読み出せば16ビットで測距を行なったもの
と等価となるものである。
ンジでの測距を行なう。ここで、例えば、上位ビット、
下位ビット各々８ビットとして測距を行ない、連続した
データとして読み出せば16ビットで測距を行なったもの
と等価となるものである。
また、請求項４記載の構成では、例えばレーザ光の走
査を主走査複数回につき副走査１ステップ移動とし、１
走査ラインごとに複数の変調周波数で測距を行なえば、
１ラインごとに粗い測距から高精度の測距へと複数の変
調周波数により測距を行ない得て、副走査により画像形
成していくことにより、高速かつ高精度の測距を実現す
る。
査を主走査複数回につき副走査１ステップ移動とし、１
走査ラインごとに複数の変調周波数で測距を行なえば、
１ラインごとに粗い測距から高精度の測距へと複数の変
調周波数により測距を行ない得て、副走査により画像形
成していくことにより、高速かつ高精度の測距を実現す
る。
さらに、請求項５記載の構成では、検出器からの検出
信号と発振器からの混合信号とを混合することによりビ
ートダウンを行なうことにより、検出信号は変調信号と
同じ周波数の交流信号となり、単一の周波数帯の信号処
理回路系で処理が可能となる。
信号と発振器からの混合信号とを混合することによりビ
ートダウンを行なうことにより、検出信号は変調信号と
同じ周波数の交流信号となり、単一の周波数帯の信号処
理回路系で処理が可能となる。
実施例 以下、第１図を参照しながら本発明の第１の実施例に
ついて説明する。レーザ発振器１からでたレーザ光を光
変調器２により強度変調する。本実施例では複数の周波
数で変調を行うために２つの光変調素子202、203があ
る。ここでは光変調器としてEOM（電気光学変調器）を
用いた。直線偏光しているレーザ光をλ/4板201にて円
偏光化し、光変調素子202、203で電界によって偏光角を
回転し、検光子204により直線偏光を選択することによ
り強度変調を行う。変調周波数によってEOMの同調回路
の値が異なるため光変調素子202、203には専用の同調回
路24、25が付いている。変調信号は複数、たとえば5MHz
と80MHzの２つの変調信号が使用され、２台の発振器2
1、22から出され、RFアンプ23により増幅されて同調回
路24、25に入る。
ついて説明する。レーザ発振器１からでたレーザ光を光
変調器２により強度変調する。本実施例では複数の周波
数で変調を行うために２つの光変調素子202、203があ
る。ここでは光変調器としてEOM（電気光学変調器）を
用いた。直線偏光しているレーザ光をλ/4板201にて円
偏光化し、光変調素子202、203で電界によって偏光角を
回転し、検光子204により直線偏光を選択することによ
り強度変調を行う。変調周波数によってEOMの同調回路
の値が異なるため光変調素子202、203には専用の同調回
路24、25が付いている。変調信号は複数、たとえば5MHz
と80MHzの２つの変調信号が使用され、２台の発振器2
1、22から出され、RFアンプ23により増幅されて同調回
路24、25に入る。
変調周波数の選択はモードセレクタ10により行う。モ
ードセレクタ10からの信号によりスイッチ101、102が切
換えられる。
ードセレクタ10からの信号によりスイッチ101、102が切
換えられる。
強度変調されたレーザ光は穴開き鏡４の穴を通り、ス
キャナ５により対象物６に照射する。対象物６から反射
した散乱光はスキャナ５を通り、穴開き鏡４で反射さ
れ、集光レンズ７で光検出器８に集光された電気信号に
変換される。
キャナ５により対象物６に照射する。対象物６から反射
した散乱光はスキャナ５を通り、穴開き鏡４で反射さ
れ、集光レンズ７で光検出器８に集光された電気信号に
変換される。
スキャナ５によりレーザ光は２次元平面53上を走査さ
れ画像を形成するが、スキャナ５はスキャナドライバ50
によって制御されている。走査の方法としては、高速度
モードの場合、第２図（ａ）に示すように主走査方向51
に走査を行い、１ラインを引くごとに副走査方向52に１
ステップずつ移動し、２次元平面53上を走査し終えると
副走査は振る戻され次の画面の形成が引き続き行われ
る。この場合、変調周波数は低い周波数だけで測距を行
う。
れ画像を形成するが、スキャナ５はスキャナドライバ50
によって制御されている。走査の方法としては、高速度
モードの場合、第２図（ａ）に示すように主走査方向51
に走査を行い、１ラインを引くごとに副走査方向52に１
ステップずつ移動し、２次元平面53上を走査し終えると
副走査は振る戻され次の画面の形成が引き続き行われ
る。この場合、変調周波数は低い周波数だけで測距を行
う。
スキャナドライバ50はまた、モードセレクタ10によっ
て制御され、高精度モードを選択すると、走査方法が変
更され第２図（ｂ）に示すようになる。本実施例では変
調周波数を5MHzと80MHzの２つとしたため、主走査２回
ごとに副走査が１ステップずつ移動する。主走査の奇数
回目では5MHz、偶数回目では80MHzの変調周波数になる
ようにスイッチ101、102が切換えられ、それぞれの測距
が行われる。変調周波数を２種類以上にし、より細かに
設定する場合には変調周波数の数だけ主走査の繰返しの
回数を増やすことになる。
て制御され、高精度モードを選択すると、走査方法が変
更され第２図（ｂ）に示すようになる。本実施例では変
調周波数を5MHzと80MHzの２つとしたため、主走査２回
ごとに副走査が１ステップずつ移動する。主走査の奇数
回目では5MHz、偶数回目では80MHzの変調周波数になる
ようにスイッチ101、102が切換えられ、それぞれの測距
が行われる。変調周波数を２種類以上にし、より細かに
設定する場合には変調周波数の数だけ主走査の繰返しの
回数を増やすことになる。
光検出器８からの検出信号ｉを広帯域アンプ81で増幅
した後、位相検出器９で発振器21から分波した5MHzの参
照信号ｒとの位相差φを測定し、距離を算出する。
した後、位相検出器９で発振器21から分波した5MHzの参
照信号ｒとの位相差φを測定し、距離を算出する。
高精度測距の場合は、発振器21、22から分波した基準
信号をDBM（ダブルバランスドミキサ）27にて混合し、
ビートダウンにより２つの変調周波数の差周波を取り出
す。本実施例では75MHzである。この差周波信号をDBM28
にて80MHzの検出信号と混合することにより5MHzの信号
を得ることができる。モードセレクタ10によって制御さ
れるスイッチ103、104により、5MHzで変調されている時
はスルー、80MHzで変調されている時はDBM28を通るよう
にすれば位相検出器９は5MHzの周波数帯の１つだけで信
号処理できる。
信号をDBM（ダブルバランスドミキサ）27にて混合し、
ビートダウンにより２つの変調周波数の差周波を取り出
す。本実施例では75MHzである。この差周波信号をDBM28
にて80MHzの検出信号と混合することにより5MHzの信号
を得ることができる。モードセレクタ10によって制御さ
れるスイッチ103、104により、5MHzで変調されている時
はスルー、80MHzで変調されている時はDBM28を通るよう
にすれば位相検出器９は5MHzの周波数帯の１つだけで信
号処理できる。
位相検出器９の出力はAD変換器91でディジタル信号に
変換される。ここでまたモードセレクタ10によって制御
されたスイッチ105により、変調周波数が5MHzの場合は
上位ビットに、80MHzの場合は下位ビットになるよう切
換えられメモリ11に記録される。メモリ11からデータを
読み出す場合には、連続したビットとして扱う。本実施
例では入力に８ビットのAD変換器91を用い、出力に12ビ
ットのDA変換器92を用いた。
変換される。ここでまたモードセレクタ10によって制御
されたスイッチ105により、変調周波数が5MHzの場合は
上位ビットに、80MHzの場合は下位ビットになるよう切
換えられメモリ11に記録される。メモリ11からデータを
読み出す場合には、連続したビットとして扱う。本実施
例では入力に８ビットのAD変換器91を用い、出力に12ビ
ットのDA変換器92を用いた。
高速度モードではメモリ11の上位８ビットだけが使用
され下位４ビットには０が入る。したがって、30mを256
段階で117mmの分解能で測距を行っている。
され下位４ビットには０が入る。したがって、30mを256
段階で117mmの分解能で測距を行っている。
高精度モードではメモリ11の上位４ビットに5MHzでの
距離データ、下位８ビットに80MHzでの測距データが記
録される。メモリ11に何ビットずつ割当てるかは、２つ
の変調周波数の比がいくらかにより決められる。本実施
例の場合には80/5＝16であり、４ビットとした。したが
って、5MHzでは大まかに16段階の測距を行い、80MHzで
は256段階の測距を行う。読み出しは12ビットで行うの
で30mを4096段階の5.2mmの分解能で測距することにな
る。
距離データ、下位８ビットに80MHzでの測距データが記
録される。メモリ11に何ビットずつ割当てるかは、２つ
の変調周波数の比がいくらかにより決められる。本実施
例の場合には80/5＝16であり、４ビットとした。したが
って、5MHzでは大まかに16段階の測距を行い、80MHzで
は256段階の測距を行う。読み出しは12ビットで行うの
で30mを4096段階の5.2mmの分解能で測距することにな
る。
画像形成の速度はスキャナ５のスピードで決ってしま
うが、本実施例では10面のポリゴンスキャナを用いて60
00rpmで回転した主走査を行った。副走査にはガルバノ
ミラスキャナを用いており、高速度モードでは毎秒10画
面を形成する。モードセレクタ10で高精度モードを選択
すれば主走査２回で副走査１ライン移動するため毎秒５
画面の速度となる。ここで１ラインごとに複数の変調周
波数で測距を行うのはメモリ11へのデータの転送のやり
易さと、ある程度動きのある対象物６も画像として捉え
るためである。本実施例では１ラインの形成時間は高精
度モードの時でも1/500秒であり、１ライン形成時にお
ける画素のズレはほとんど無視できる。
うが、本実施例では10面のポリゴンスキャナを用いて60
00rpmで回転した主走査を行った。副走査にはガルバノ
ミラスキャナを用いており、高速度モードでは毎秒10画
面を形成する。モードセレクタ10で高精度モードを選択
すれば主走査２回で副走査１ライン移動するため毎秒５
画面の速度となる。ここで１ラインごとに複数の変調周
波数で測距を行うのはメモリ11へのデータの転送のやり
易さと、ある程度動きのある対象物６も画像として捉え
るためである。本実施例では１ラインの形成時間は高精
度モードの時でも1/500秒であり、１ライン形成時にお
ける画素のズレはほとんど無視できる。
第３図に本発明の第２の実施例について説明する。本
実施例は光変調器として１個のEOM205を用いたものであ
り、切換えタップ付の同調回路26が付いている。その他
の部分は第１図の構成と同一であり、図示および説明を
省略する。RFアンプ23で増幅した発振器21、22からの信
号はモードセレクタ10によって制御されるスイッチ10
2、106により最適の同調条件になるタップに入力され
る。本実施例ではEOMが１個であるためセンサの小型化
のために有利である。
実施例は光変調器として１個のEOM205を用いたものであ
り、切換えタップ付の同調回路26が付いている。その他
の部分は第１図の構成と同一であり、図示および説明を
省略する。RFアンプ23で増幅した発振器21、22からの信
号はモードセレクタ10によって制御されるスイッチ10
2、106により最適の同調条件になるタップに入力され
る。本実施例ではEOMが１個であるためセンサの小型化
のために有利である。
第４図に本発明の第３の実施例について説明する。本
実施例ではレーザ発振器１に半導体レーザを用いて内部
変調を行うようにしたものである。発振器21、22から出
た変調信号は増幅器30で増幅され、同調回路29を通して
レーザ発振器１に入力される。変調周波数の選択はモー
ドセレクタ10で制御されたスイッチ101で行われる。同
調回路29はハイパスフィルタであり、5MHz以上の周波数
に対して損失なく透過する。レーザ発振器１にはDC電圧
がバイアスとしてかかっており、変調信号がかかること
により発振を開始し、変調信号により強度変調されたレ
ーザ光が取り出される。その他の部分は第１図の構成と
同一である。
実施例ではレーザ発振器１に半導体レーザを用いて内部
変調を行うようにしたものである。発振器21、22から出
た変調信号は増幅器30で増幅され、同調回路29を通して
レーザ発振器１に入力される。変調周波数の選択はモー
ドセレクタ10で制御されたスイッチ101で行われる。同
調回路29はハイパスフィルタであり、5MHz以上の周波数
に対して損失なく透過する。レーザ発振器１にはDC電圧
がバイアスとしてかかっており、変調信号がかかること
により発振を開始し、変調信号により強度変調されたレ
ーザ光が取り出される。その他の部分は第１図の構成と
同一である。
本実施例によれば外部の光変調器２が不要であるた
め、非常に小型の光源となる。レーザ光の走査及び検
出、信号処理に関しては第１図の実施例と同様であるの
でここでは説明を省略する。
め、非常に小型の光源となる。レーザ光の走査及び検
出、信号処理に関しては第１図の実施例と同様であるの
でここでは説明を省略する。
発明の効果 請求項１記載の構成では、レーザ発振器からのレーザ
光を複数の変調周波数から選択された変調周波数で変調
して被測定物に照射し、その反射レーザ光を検出した信
号とその選択された変調周波数の信号との位相差を検出
して測距することに加えて、複数の変調周波数の比を２
のｎ乗倍（ｎは正の整数）とする構成により、幅広い距
離の測定をダイナミックレンジが広く高精度でかつ高速
に行うことができ、さらに小さなビット数のAD変換器が
使用できる等簡便な構成を実現することができる。
光を複数の変調周波数から選択された変調周波数で変調
して被測定物に照射し、その反射レーザ光を検出した信
号とその選択された変調周波数の信号との位相差を検出
して測距することに加えて、複数の変調周波数の比を２
のｎ乗倍（ｎは正の整数）とする構成により、幅広い距
離の測定をダイナミックレンジが広く高精度でかつ高速
に行うことができ、さらに小さなビット数のAD変換器が
使用できる等簡便な構成を実現することができる。
また、請求項２記載の構成では、複数の変調周波数の
１つを選択する手段が高速モードと高精度モードのモー
ド選択手段であり、高速モードでは低い変調周波数でレ
ーザ光の変調を行ない、長距離を一義的に測距し、高精
度モードでは高い変調周波数でレーザ光の変調を行なう
ため、実際に長距離にわたり高精度の測距を行なうこと
ができる。
１つを選択する手段が高速モードと高精度モードのモー
ド選択手段であり、高速モードでは低い変調周波数でレ
ーザ光の変調を行ない、長距離を一義的に測距し、高精
度モードでは高い変調周波数でレーザ光の変調を行なう
ため、実際に長距離にわたり高精度の測距を行なうこと
ができる。
また、請求項３記載の構成では、高速モードでの測距
データは上位ビットに、高精度モードでの測距データは
下位ビットにも記録し、連続したデータとして読み出す
ことにより、広いダイナミックレンジでの測距を実現す
ることができる。ここで、高速度モードでは、上位ビッ
トだけ用いて下位のビットを０とすれば良い。
データは上位ビットに、高精度モードでの測距データは
下位ビットにも記録し、連続したデータとして読み出す
ことにより、広いダイナミックレンジでの測距を実現す
ることができる。ここで、高速度モードでは、上位ビッ
トだけ用いて下位のビットを０とすれば良い。
また、請求項４記載の構成では、高精度モードによる
測距において、レーザ光の走査を主走査複数回につき副
走査１ステップ移動とし、主走査の１回を低い変調周波
数による測距、他の回を高い変調周波数による測距を
し、１走査ラインごとに粗い測距から高精度の測距へと
複数の変調周波数により測距を行ない、副走査により画
像形成していくことにより、高速かつ高精度の測距を実
現することができる。ここで、この場合の１走査ライン
の計測時間は、２つの変調周波数を用いたとすれば1/50
0秒程度である。
測距において、レーザ光の走査を主走査複数回につき副
走査１ステップ移動とし、主走査の１回を低い変調周波
数による測距、他の回を高い変調周波数による測距を
し、１走査ラインごとに粗い測距から高精度の測距へと
複数の変調周波数により測距を行ない、副走査により画
像形成していくことにより、高速かつ高精度の測距を実
現することができる。ここで、この場合の１走査ライン
の計測時間は、２つの変調周波数を用いたとすれば1/50
0秒程度である。
さらに、請求項５記載の構成では、検出器からの検出
信号と発振器からの基準信号を混合することにより周波
数のビートダウンを行い、ビートダウンされた信号の周
波数を複数の変調周波数に対して１つにしているので、
測距のための信号処理回路系は単一の周波数帯で済むこ
とになり回路の簡略化、低コスト化、センサの小型化が
図られる。しかも、モードセレクタにより変調周波数の
切換え及び信号処理回路での周波数のビートダウンが自
動的に行われるため、高速度で高精度な測距が可能とな
る。
信号と発振器からの基準信号を混合することにより周波
数のビートダウンを行い、ビートダウンされた信号の周
波数を複数の変調周波数に対して１つにしているので、
測距のための信号処理回路系は単一の周波数帯で済むこ
とになり回路の簡略化、低コスト化、センサの小型化が
図られる。しかも、モードセレクタにより変調周波数の
切換え及び信号処理回路での周波数のビートダウンが自
動的に行われるため、高速度で高精度な測距が可能とな
る。
第１図は本発明の第１の実施例におけるレーザ視覚セン
サの全体構成を示すブロック図、第２図は第１図の構成
におけるレーザ光の走査方法を示すタイミング図、第３
図は本発明の第２の実施例におけるレーザ視覚センサの
光変調系の構成を示すブロック図、第４図は本発明の第
３の実施例におけるレーザ光の変調回路系のブロック
図、第５図は従来例におけるレーザ視覚センサの構成を
示すブロック図である。 １……レーザ発振器、２……光変調器、４……穴開き
鏡、５……スキャナ、６……対象物、７……集光レン
ズ、８……光検出器、９……位相検出器、10……モード
セレクタ、11……メモリ、21、22……発振器、23……RF
アンプ、24、25、26、29……同調回路、27、28……DB
M、30……増幅器、50……スキャナドライバ、81……広
帯域アンプ、91……AD変換器、92……DA変換器、101、1
02、103、104、105、106……スイッチ、201……λ/4
板、202、203……光変調素子、204……検光子、205……
EOM。
サの全体構成を示すブロック図、第２図は第１図の構成
におけるレーザ光の走査方法を示すタイミング図、第３
図は本発明の第２の実施例におけるレーザ視覚センサの
光変調系の構成を示すブロック図、第４図は本発明の第
３の実施例におけるレーザ光の変調回路系のブロック
図、第５図は従来例におけるレーザ視覚センサの構成を
示すブロック図である。 １……レーザ発振器、２……光変調器、４……穴開き
鏡、５……スキャナ、６……対象物、７……集光レン
ズ、８……光検出器、９……位相検出器、10……モード
セレクタ、11……メモリ、21、22……発振器、23……RF
アンプ、24、25、26、29……同調回路、27、28……DB
M、30……増幅器、50……スキャナドライバ、81……広
帯域アンプ、91……AD変換器、92……DA変換器、101、1
02、103、104、105、106……スイッチ、201……λ/4
板、202、203……光変調素子、204……検光子、205……
EOM。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−127685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−119660（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】レーザ発振器と、前記レーザ発振器からの
レーザ光を複数の変調周波数で変調する手段と、変調さ
れたレーザ光を被測定物に照射する手段と、前記被測定
物からの反射レーザ光を検出する光検出手器と、前記光
検出器の出力と前記複数の変調周波数の中の１つの変調
周波数の電気信号との位相差を検出する手段と、前記複
数の変調周波数の１つを選択する手段とを具備し、前記
複数の変調周波数の比を２のｎ乗倍（ｎは正の整数）と
するレーザ視覚センサ。 - 【請求項２】複数の変調周波数の１つを選択する手段が
高速モードと高精度モードのモード選択手段であり、高
速モードでは低い変調周波数でレーザ光の変調を行な
い、長距離を一義的に測距し、高精度モードでは高い変
調周波数でレーザ光の変調を行ない、高精度の測距を行
なう請求項１記載のレーザ視覚センサ。 - 【請求項３】高速モードでの測距データは上位ビット
に、高精度モードでの測距データは下位ビットにも記録
する請求項２記載のレーザ視覚センサ。 - 【請求項４】高精度モードによる測距において、レーザ
光の走査を主走査複数回につき副走査１ステップ移動と
し、主走査の１回を低い変調周波数による測距、他の回
を高い変調周波数による測距とする請求項２または３記
載のレーザ視覚センサ。 - 【請求項５】光検出器からの検出信号を複数の変調周波
数信号の混合信号と混合することによりビートダウンを
行なう請求項１から４のいずれかに記載のレーザ視覚セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233254A JP2644895B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | レーザ視覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233254A JP2644895B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | レーザ視覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0395402A JPH0395402A (ja) | 1991-04-19 |
| JP2644895B2 true JP2644895B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=16952193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1233254A Expired - Fee Related JP2644895B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | レーザ視覚センサ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644895B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018159289A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置、測距方法、および測距システム |
| JP2020008832A (ja) * | 2019-01-24 | 2020-01-16 | Ｄｏｌｐｈｉｎ株式会社 | 光走査方法、光走査装置及び物体検出装置 |
| US10620314B2 (en) | 2018-07-03 | 2020-04-14 | Dolphin Co., Ltd. | Object detecting apparatus and method thereof |
| US10852431B1 (en) | 2019-05-28 | 2020-12-01 | Dolphin Co., Ltd. | Actuator and object detecting apparatus |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3432949B2 (ja) * | 1995-05-02 | 2003-08-04 | 株式会社東芝 | 光波捜索装置 |
| JP4703830B2 (ja) * | 2000-09-14 | 2011-06-15 | 北陽電機株式会社 | 無人搬送車の障害物検知センサ |
| JP2018105746A (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | パイオニア株式会社 | 計測装置及び制御方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49119660A (ja) * | 1973-03-16 | 1974-11-15 | ||
| JPS62127685A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ−測距装置 |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP1233254A patent/JP2644895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018159289A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置、測距方法、および測距システム |
| JPWO2018159289A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2019-12-19 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置、測距方法、および測距システム |
| EP3591437A4 (en) * | 2017-02-28 | 2020-07-22 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | DISTANCE MEASURING DEVICE, DISTANCE MEASURING METHOD AND DISTANCE MEASURING SYSTEM |
| JP7027403B2 (ja) | 2017-02-28 | 2022-03-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置、および測距方法 |
| US10620314B2 (en) | 2018-07-03 | 2020-04-14 | Dolphin Co., Ltd. | Object detecting apparatus and method thereof |
| US11275157B2 (en) | 2018-07-03 | 2022-03-15 | Dolphin Co., Ltd. | Object detecting apparatus, object detecting method, and design method of object detecting apparatus |
| JP2020008832A (ja) * | 2019-01-24 | 2020-01-16 | Ｄｏｌｐｈｉｎ株式会社 | 光走査方法、光走査装置及び物体検出装置 |
| US10852431B1 (en) | 2019-05-28 | 2020-12-01 | Dolphin Co., Ltd. | Actuator and object detecting apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0395402A (ja) | 1991-04-19 |
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Legal Events
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