JP3095195U

JP3095195U - 目標物の距離を計測するカメラ

Info

Publication number: JP3095195U
Application number: JP2003000097U
Authority: JP
Inventors: 志輝陳; 隆斌鍾; 華唐劉; ▲徳▼偉劉; 瑞峰 ▲黄▼; 誌偉洪; 志賢林; 信豐李; 元凱劉; 碧堯簡
Original assignee: 亞洲光學股▲分▼有限公司
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2009-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】撮影だけでなく、同時にカメラと目標物の間
の距離を得ることができる目標物の距離を計測するカメ
ラを提供する。【構成】ズームレンズ２、ビームスプリッタ４、画像
センサ１０、マイクロプロセッサ・中央処理ユニット１
２、表示ユニット画像表示装置９およびレーザ測距装置
を含む。レーザ測距装置はこれらのビームスプリッタ・
ユニット４およびレンズ２を利用して目標物の距離を得
る。さらにレンズ２の焦点距離値、画像センサ１０上の
画像の長さと高度、そしてカメラと目標物との距離で、
画像形成原理をもとにして目標物の長さと高度を計算す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本発明は目標物の距離を計測するカメラに関し、特に、レーザ測距装置を結合したカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のデジタルカメラは電荷結合素子およびレンズを有していた。そして従来のデジタルカメラはレンズを利用して電荷結合素子上に目標物の画像を形成していた。しかし従来のデジタルカメラは目標物の撮影だけにしか使用することができず、デジタルカメラと目標物の間の距離を計測することはできなかった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の目的は、ビームスプリッタ・ユニットを利用してカメラとレーザ測距装置を結合することである。本考案のもう一つの目的は、レーザ測距装置を利用して目標物とカメラの距離を得て、画像形成原理により目標物の長さと高度を計算することである。そして上記の特長により、本考案はさらに目標物の移動速度を得ることができる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案の目標物の距離を計測するカメラは、カメラ本体およびレーザ測距装置を含むとともに、このレーザ測距装置により目標物の距離を得る。本考案の目標物の距離を計測するカメラは、レンズ、ビームスプリッタ、画像センサ、マイクロプロセッサ・ユニット、表示ユニットおよびレーザ測距装置を含む。レーザ測距装置はこれらのビームスプリッタ・ユニットおよびレンズを利用して上記目標物の距離を得る。さらにレンズの焦点距離値、画像センサ上の画像の長さと高度、そしてカメラと目標物の距離で、画像形成原理をもとにして目標物の長さと高度を計算することができる。

【０００５】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本考案のカメラを適用したデジタルカメラの概要を示した図である。図１に示すように、本実施例のデジタルカメラはズームレンズ（zoom lens）２、画像センサ（image detector）１０、マイクロプロセッサ・ユニット５、ビームスプリッタ・ユニット（beam splitting device）４、ライトエミッタ（light emitter）６およびライトレシーバ（light receiver）７を含む。上述したビームスプリッタ・ユニット４は、第１ビームスプリッタ（beam splitter）４ａおよび第２ビームスプリッタ４ｂを含み、前記したマイクロプロセッサ・ユニット５が画像プロセッサ（image processor）１１、距離信号プロセッサ（range sig nal processor）８および中央処理ユニット（CPU）１２を含む。

【０００６】図１に示すように、上述のライトエミッタ６は半導体発光素子などで、上述の中央処理ユニット１２により制御して単一波長ビームを発射する。この単一波長ビームは上述の第１ビームスプリッタ４ａにより反射された後、上述のズームレンズ２により目標物（図示しない）上へ投射される。続いて、目標物はこの単一波長ビームを反射して、それは順番に、上述したズームレンズ２、第１ビームスプリッタ４ａそして第２ビームスプリッタ４ｂを通過してから、上述のライトレシーバ７により受信される。このライトレシーバ７は、例えばアバランシェフォトダイオード・レシーバ（avalanche photodiode receiver）であり、目標物により反射された単一波長ビームを電子信号へ変換して、この電子信号を上述のマイクロプロセッサ・ユニット５へ伝達する。マイクロプロセッサ・ユニット５中において、距離信号プロセッサ８により迷光をフィルターしてから、中央処理ユニット１２によりカメラと目標物の間の距離を計算する。

【０００７】図２に示す流れ図にしたがって、マイクロプロセッサ・ユニットが行うカメラと目標物との間の距離の計算を簡単に説明する。ステップ１（２０）において、中央処理ユニットが時間ｔ１において、上述のライトエミッタを制御して単一波長ビームを発射する。ステップ２（３０）において、ライトレシーバがこの単一波長ビームを受け取った後、電子信号へ変換してマイクロプロセッサ・ユニットへ伝達する。そのうち、この単一波長ビームには目標物が反射した単一波長ビームおよび外界で発生した単一波長ビームが含まれる。そのため、第１電子信号には目標物が発生した距離電子信号および外界で発生した迷光信号が含まれる。ステップ３（４０）において、マイクロプロセッサ・ユニット中で、距離信号処理器により迷光信号をフィルターするとともに、時間ｔ２で発生した距離電子信号を中央処理ユニットへ伝達する。続いて、ステップ４（５０）において、この中央処理ユニットがカメラと目標物の間の距離Ｄを計算（D=C×(t2-t1)/2、Cは光速）する。

【０００８】図１に示すように、中央処理ユニット１２がカメラと目標物との間の距離を得てから、距離値が画像プロセッサ１１を通じて、例えば液晶表示器のような画像表示装置９に表示される。また目標物の物像がズームレンズ２により、例えば電荷結合素子（CCD）のような画像センサ１０に形成される。そのうちズームレンズ２が発射した物像は第２ビームスプリッタ４ｂにより画像センサ１０へ反射される。画像センサ１０は目標物の物像を画像信号へ変換してから、その画像信号を直接に画像表示装置９へ伝達するか、画像プロセッサ１１で処理してから画像表示装置９へ伝達して表示する。

【０００９】また図１に示すように、本実施例のデジタルカメラは更にモーター１３と絞り３を含む。マイクロプロセッサ・ユニット５によりモーター１３を制御してズームレンズ２の焦点距離値を調整し、マイクロプロセッサ・ユニット５により絞り３を制御して露出量を調整する。

【００１０】図３から図５は本実施例のデジタルカメラの作用を簡単に説明したものであり、レンズに垂直な光軸平面上における目標物の大きさを測定する。図３に示すように、目標物６０をズームレンズ２の前焦点距離位置Ｄへ設置し、画像形成原理により物像７０がズームレンズ２のレンズの後焦点距離位置ｆに形成されて、画像センサ１０上に画像が形成される。図３および図４に示すように、目標物６０はズームレンズ２の光軸ＯＡに垂直な平面Ｓ上の高度Ｈであり、ズームレンズ２により画像センサ１０上に画像が形成される。そのうち物像の高度はｈで、この物像の高度ｈはマイクロプロセッサ・ユニットにより、画像センサ上の物像の画素数と画素高度を乗じて計算することにより決定される。本実施例のカメラが、カメラと目標物の間の距離Ｄを計測する時、目標物の高度Ｈは中央処理ユニットにより計算（H=D×h/f）して得ることができる。そして図３から図５に示すように、目標物６０はレンズ２の光軸ＯＡに垂直な平面Ｓ上の長さＬで、ズームレンズ２により画像センサ１０上へ画像が形成される。そのうち物像７０の長さはｌであり、物像７０の長さｌはマイクロプロセッサ・ユニットにより、画像センサ上の画素数量と画素長さを乗じて計算することにより決定される。本実施例のカメラがカメラと目標物との間の距離Ｄを計測する際、目標物の長さＬは中央処理ユニットにより計算（L=D×1/f）して得ることができる。

【００１１】図６から図８は、画像センサ上における物像の移動速度と目標物の移動速度の関係を示す連続図面である。図６に示すように時間ｔ１において物像７０は画像センサ１０上の第１位置ｐ１であり、図７に示すように時間ｔ２において物像７０は画像センサ１０上の第２位置ｐ２に位置する。そのため時間ｔ１から時間ｔ２の物像の移動速度ｖをマイクロプロセッサ・ユニットにより計算する。目標物６０は未知の速度Ｖでズームレンズ２の光軸に垂直な平面上を移動する際、物像７０が画像センサ１０上を速度ｖで移動する。物像の移動速度ｖは、マイクロプロセッサ・ユニットにより画像センサ１０上を物像７０が移動する画素数量を時間で除して得られる。続いて、中央処理ユニットは物像の移動速度ｖをズームレンズの倍率Ｍで乗じて、目標物がレンズの光軸と垂直な平面上を移動する速度Ｖを計算（M=D/f）して得ることができる。つまり、本実施例のカメラは、カメラと目標物の距離を計測してから、目標物がレンズの光軸と垂直な平面上を移動する速度Ｖを更に得ることができる。

【００１２】以上のごとく、本考案の好適な実施形態により開示したが、もとより、この考案を限定するためのものではなく、同業者であれば容易に理解できるように、この考案の技術思想の範囲において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その実用新案権保護の範囲は、実用新案登録請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

【００１３】

【考案の効果】

本考案は、同時にカメラと目標物との間の距離を得ることができ、画像形成原理により目標物の長さと高度を得ることができる。そして、さらには目標物の移動速度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるデジタルカメラを簡単
に示すブロック図である。

【図２】本考案の一実施例によるデジタルカメラのマイ
クロプロセッサ・ユニットが行うカメラと目標物との間
の距離の計算の流れを示す図である。

【図３】本考案の一実施例によるデジタルカメラを使用
して、レンズに垂直な光軸平面上の大きさにより目標物
を測定することを簡単に示した説明図である。

【図４】本考案の一実施例によるデジタルカメラを使用
して、レンズに垂直な光軸平面上の大きさにより目標物
を測定することを簡単に示した説明図である。

【図５】本考案の一実施例によるデジタルカメラを使用
して、レンズに垂直な光軸平面上の大きさにより目標物
を測定することを簡単に示した説明図である。

【図６】画像センサ上の物像の移動速度と目標物の移動
速度との関係を示す説明図である。

【図７】画像センサ上の物像の移動速度と目標物の移動
速度との関係を示す説明図である。

【図８】画像センサ上の物像の移動速度と目標物の移動
速度との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

２ズームレンズ３絞り４ビームスプリッタ・ユニット４ａ第１ビームスプリッタ４ｂ第２ビームスプリッタ５マイクロプロセッサ・ユニット６ライトエミッタ７ライトレシーバ８距離信号プロセッサ９画像表示装置１０画像センサ１１画像プロセッサ１２中央処理ユニット１３モーター２０ステップ１３０ステップ２４０ステップ３５０ステップ４６０目標物７０物像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者劉華唐台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号 (72)考案者劉 ▲徳▼偉台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号 (72)考案者 ▲黄▼ 瑞峰台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号 (72)考案者洪誌偉台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号 (72)考案者林志賢台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号 (72)考案者李信豐台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号 (72)考案者劉元凱台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号 (72)考案者簡碧堯台湾台中県潭子郷台中加工出口区南二路22 −３号

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】光軸を有して、目標物の物像を形成する
レンズと、前記レンズの後焦点距離位置に設置して、前記物像に反
応して、前記物像を画像信号へ変換する画像センサと、前記画像センサを制御して前記物像を感知し、前記画像
信号を処理するマイクロプロセッサ・ユニットと、前記の画像センサおよびマイクロプロセッサ・ユニット
からの画像信号を受信して表示する画像表示装置とを含
み、さらに前記マイクロプロセッサ・ユニットにより制御さ
れ、単一波長ビームを発射し、前記目標物までの距離を
計測するレーザ測距装置と、前記レンズの光軸上に設置して、前記単一波長ビームを
前記レンズを通過させて前記目標物まで誘導し、前記物
像を前記画像センサまで誘導するビームスプリッタ・ユ
ニットとを備えることを特徴とする目標物の距離を計測
するカメラ。
【請求項２】前記レーザ測距装置は、前記単一波長ビームを発射し、前記単一波長ビームが前
記ビームスプリッタ・ユニットにより前記レンズを通過
するとともに前記目標物に照射されて、前記目標物によ
り前記単一波長ビームが反射されるライトエミッタと、前記の目標物から反射された単一波長ビーム受信すると
ともに、電子信号を出力するライトレシーバとを含み、前記電子信号を前記マイクロプロセッサ・ユニットによ
り処理演算した後、前記カメラと前記目標物の間の距離
を得ることを特徴とする請求項１記載の目標物の距離を
計測するカメラ。
【請求項３】前記マイクロプロセッサ・ユニットは、前記電子信号を処理するとともに距離信号を出力する距
離信号プロセッサと、前記画像センサからの画像信号を処理する画像プロセッ
サとを含み、前記ライトエミッタを制御して、前記単一波長ビームを
発射し、前記距離信号をもとに前記カメラと前記目標物
の間の距離を計算するとともに、前記画像プロセッサに
より処理された画像信号を前記画像表示装置へ出力する
ことを特徴とする請求項２記載の目標物の距離を計測す
るカメラ。
【請求項４】前記マイクロプロセッサ・ユニットによ
り制御されて、露出量を調整する絞りと、前記マイクロプロセッサ・ユニットにより制御して、前
記レンズの焦点距離値を調整するモーターとを含むこと
を特徴とする請求項１記載の目標物の距離を計測するカ
メラ。
【請求項５】前記画像センサが電荷結合素子であるも
のであることを特徴とする請求項１記載の目標物の距離
を計測するカメラ。
【請求項６】前記ライトエミッタは半導体発光素子で
あって、前記ライトレシーバがアバランシェフォトダイ
オード・レシーバであるものであることを特徴とする請
求項２記載の目標物の距離を計測するカメラ。