JP3414624B2 - 実時間レンジファインダ - Google Patents
実時間レンジファインダInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被写体の３次元位
置（距離画像）を測定するレンジファインダに関する。
置（距離画像）を測定するレンジファインダに関する。
【０００２】
【従来の技術】レンジファインダは、被写体の距離画像
を測定する装置であり、種々の測定原理が開発されてい
る。例えば、図１４に示すように被写体となる物体に対
して縦に長い線状の光（スリット光）を照射し、これを
横方向に掃引してその反射光をカメラで捉えて物体全体
の３次元位置を計測する。
を測定する装置であり、種々の測定原理が開発されてい
る。例えば、図１４に示すように被写体となる物体に対
して縦に長い線状の光（スリット光）を照射し、これを
横方向に掃引してその反射光をカメラで捉えて物体全体
の３次元位置を計測する。
【０００３】図１５に上記測定原理を採用したレンジフ
ァインダの構成例を示す。同図に示すレンジファインダ
は、光源１からの光をスリット２で縦に長い線状の光に
し、これの投影方向を回転ミラー３により被写体４に対
して水平方向に掃引する。被写体４からの反射光をレン
ズ５を通してホトセンサ６で受光し、各ホトセンサ６の
受光タイミングをタイミング測定部７から距離計算部８
へ入力して掃引開始時刻から各ホトセンサ６に光が到達
するまでの経過時間を計測する。これにより、各ホトセ
ンサ６に光が到達したときのスリット光の投影方向θを
知ることが出来る。そして、投影方向θと、ホトセンサ
６の位置から三角測量の原理で、被写体４の点Ｐの３次
元位置を計測する。これを、各ホトセンサ６について計
算することにより、被写体４の各点の３次元位置を計測
することができる。
ァインダの構成例を示す。同図に示すレンジファインダ
は、光源１からの光をスリット２で縦に長い線状の光に
し、これの投影方向を回転ミラー３により被写体４に対
して水平方向に掃引する。被写体４からの反射光をレン
ズ５を通してホトセンサ６で受光し、各ホトセンサ６の
受光タイミングをタイミング測定部７から距離計算部８
へ入力して掃引開始時刻から各ホトセンサ６に光が到達
するまでの経過時間を計測する。これにより、各ホトセ
ンサ６に光が到達したときのスリット光の投影方向θを
知ることが出来る。そして、投影方向θと、ホトセンサ
６の位置から三角測量の原理で、被写体４の点Ｐの３次
元位置を計測する。これを、各ホトセンサ６について計
算することにより、被写体４の各点の３次元位置を計測
することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなレンジファインダは、フォトセンサ部分において
各フォトセンサに光が到達した時刻を測定するので、各
フォトセンサに時間計測のための時間計測機能を持たせ
なければならなかった。また、一般的な距離画像の解像
度を得るためには、フォトセンサの解像度を上げる必要
がある。そのためにフォトセンサ列をＩＣ化し、各フォ
トセンサ周辺に時間計測回路を施すというかなり大きな
集積化を必要とする。このため、システムを実現するた
めには専用ＩＣを製作しなければならず、実現が困難で
あった。
ようなレンジファインダは、フォトセンサ部分において
各フォトセンサに光が到達した時刻を測定するので、各
フォトセンサに時間計測のための時間計測機能を持たせ
なければならなかった。また、一般的な距離画像の解像
度を得るためには、フォトセンサの解像度を上げる必要
がある。そのためにフォトセンサ列をＩＣ化し、各フォ
トセンサ周辺に時間計測回路を施すというかなり大きな
集積化を必要とする。このため、システムを実現するた
めには専用ＩＣを製作しなければならず、実現が困難で
あった。
【０００５】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、既存の技術を用いて、各フォトセンサに時
間計測機能を持たせたような特別なセンサを用いること
なく、容易に実時間で距離計測の出来るレンジファイン
ダを提供することを目的とするものである。
れたもので、既存の技術を用いて、各フォトセンサに時
間計測機能を持たせたような特別なセンサを用いること
なく、容易に実時間で距離計測の出来るレンジファイン
ダ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】本発明は上記目的を達成
するため、位置によって異なった光透過率を有する第１
の光変調器と前記光変調器とは異なった光透過率を有す
る第２の光変調器に、波長特性の異なる光を入射し、こ
れの光出力を合成して同一被写体に投光し、第１、第２
の光源の波長成分をそれぞれ抽出する光学フィルタを用
いて撮像し、得られた画像データの各画素の値と撮像素
子と前記光源の幾何学的配置から、被写体までの距離を
計算する距離計算部を有することを特徴とする実時間レ
ンジファインダである。また、本発明の請求項１の発明
は、位置によって光強度が連続的に変化する光パタンを
生成する第１の光変調器と、前記第１の光変調器とは異
なった光パタンを生成する第２の光変調器と、前記第
１、第２の光変調器それぞれに対して波長特性の異なる
光を入射する第１、第２の光源と、前記第１、第２の光
変調器から出力された光パタンの投射された被写体から
光がそれぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に
合わせた波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィル
タと、前記複数の光学フィルタに対応して配置された複
数の撮像素子と、各々の撮像素子から得られた画像デー
タの各画素位置の光強度比から求められた光の出射した
角度を用いて被写体までの距離を計算する距離計算部と
を具備する実時間レンジファインダである。また、本発
明の請求項２の発明は、位置によって光強度が連続的に
変化する光パタンを生成する第１の光変調器と、前記第
１の光変調器とは異なった光パタンを生成する第２の光
変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対して
波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源と、前
記第１、第２の光変調器からの光パタンを被写体に投光
するパタン光動作と前記波長特性の異なる複数の光を一
様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動作とを
交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン光動作
及び拡散光動作にて光の投射された被写体からの光がそ
れぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に合わせ
た波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィルタと、
前記複数の光学フィルタに対応して配置された複数の撮
像素子と、前記拡散光動作時に各々の撮像素子から得ら
れた画像 データの各画素の値から被写体の表面反射率補
正係数を計算し、前記パタン光動作時に各々の撮像素子
から得られた画像データの各画素位置の光強度比から求
められた光の出射した角度と前記反射率補正係数とか
ら、被写体までの距離を計算する距離計算部とを具備す
る実時間レンジファインダである。本発明の請求項３の
発明は、位置によって光強度が連続的に変化する光パタ
ンを生成する第１の光変調器と、前記第１の光変調器と
は異なった光パタンを生成する第２の光変調器と、前記
第１、第２の光変調器それぞれに対して波長特性の異な
る光を入射する第１、第２の光源と、前記第１、第２の
光変調器から出力された光パタンの投射された被写体か
らの光を受光する撮像素子と、前記第１、第２の光源の
波長特性に合せた波長特性をそれぞれ有し前記撮像素子
上に空間多重するように配置された光学フィルタと、前
記撮像素子にて取得された各々の種類の波長の光領域で
の画像データの各画素位置の光強度比から求められた光
の出射した角度を用いて被写体までの距離を計算する距
離計算部とを具備する実時間レンジファインダである。
また、本発明の請求項４の発明は、位置によって光強度
が連続的に変化する光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記第１の光変調器とは異なった光パタンを生成す
る第２の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞ
れに対して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の
光源と、前記第１、第２の光変調器からの光パタンを被
写体に投光するパタン光動作と前記波長特性の異なる複
数の光を一様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散
光動作とを交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パ
タン光動作及び拡散光動作にて光の投射された被写体か
らの光を受光する撮像素子と、前記第１、第２の光源の
波長特性に合せた波長特性をそれぞれ有し前記撮像素子
上に空間多重するように配置された光学フィルタと、前
記拡散光動作時に前記撮像素子から得られた画像データ
の各画素の値から被写体の表面反射率補正係数を計算
し、前記パタン光動作時に前記撮像素子から得られた画
像データの各画素位置の光強度比から求められた光の出
射した角度と前記表面反射率補正係数とから、被写体ま
での距離を計算する距離計算部とを具備する実時間レン
ジファインダである。
するため、位置によって異なった光透過率を有する第１
の光変調器と前記光変調器とは異なった光透過率を有す
る第２の光変調器に、波長特性の異なる光を入射し、こ
れの光出力を合成して同一被写体に投光し、第１、第２
の光源の波長成分をそれぞれ抽出する光学フィルタを用
いて撮像し、得られた画像データの各画素の値と撮像素
子と前記光源の幾何学的配置から、被写体までの距離を
計算する距離計算部を有することを特徴とする実時間レ
ンジファインダである。また、本発明の請求項１の発明
は、位置によって光強度が連続的に変化する光パタンを
生成する第１の光変調器と、前記第１の光変調器とは異
なった光パタンを生成する第２の光変調器と、前記第
１、第２の光変調器それぞれに対して波長特性の異なる
光を入射する第１、第２の光源と、前記第１、第２の光
変調器から出力された光パタンの投射された被写体から
光がそれぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に
合わせた波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィル
タと、前記複数の光学フィルタに対応して配置された複
数の撮像素子と、各々の撮像素子から得られた画像デー
タの各画素位置の光強度比から求められた光の出射した
角度を用いて被写体までの距離を計算する距離計算部と
を具備する実時間レンジファインダである。また、本発
明の請求項２の発明は、位置によって光強度が連続的に
変化する光パタンを生成する第１の光変調器と、前記第
１の光変調器とは異なった光パタンを生成する第２の光
変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対して
波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源と、前
記第１、第２の光変調器からの光パタンを被写体に投光
するパタン光動作と前記波長特性の異なる複数の光を一
様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動作とを
交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン光動作
及び拡散光動作にて光の投射された被写体からの光がそ
れぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に合わせ
た波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィルタと、
前記複数の光学フィルタに対応して配置された複数の撮
像素子と、前記拡散光動作時に各々の撮像素子から得ら
れた画像 データの各画素の値から被写体の表面反射率補
正係数を計算し、前記パタン光動作時に各々の撮像素子
から得られた画像データの各画素位置の光強度比から求
められた光の出射した角度と前記反射率補正係数とか
ら、被写体までの距離を計算する距離計算部とを具備す
る実時間レンジファインダである。本発明の請求項３の
発明は、位置によって光強度が連続的に変化する光パタ
ンを生成する第１の光変調器と、前記第１の光変調器と
は異なった光パタンを生成する第２の光変調器と、前記
第１、第２の光変調器それぞれに対して波長特性の異な
る光を入射する第１、第２の光源と、前記第１、第２の
光変調器から出力された光パタンの投射された被写体か
らの光を受光する撮像素子と、前記第１、第２の光源の
波長特性に合せた波長特性をそれぞれ有し前記撮像素子
上に空間多重するように配置された光学フィルタと、前
記撮像素子にて取得された各々の種類の波長の光領域で
の画像データの各画素位置の光強度比から求められた光
の出射した角度を用いて被写体までの距離を計算する距
離計算部とを具備する実時間レンジファインダである。
また、本発明の請求項４の発明は、位置によって光強度
が連続的に変化する光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記第１の光変調器とは異なった光パタンを生成す
る第２の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞ
れに対して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の
光源と、前記第１、第２の光変調器からの光パタンを被
写体に投光するパタン光動作と前記波長特性の異なる複
数の光を一様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散
光動作とを交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パ
タン光動作及び拡散光動作にて光の投射された被写体か
らの光を受光する撮像素子と、前記第１、第２の光源の
波長特性に合せた波長特性をそれぞれ有し前記撮像素子
上に空間多重するように配置された光学フィルタと、前
記拡散光動作時に前記撮像素子から得られた画像データ
の各画素の値から被写体の表面反射率補正係数を計算
し、前記パタン光動作時に前記撮像素子から得られた画
像データの各画素位置の光強度比から求められた光の出
射した角度と前記表面反射率補正係数とから、被写体ま
での距離を計算する距離計算部とを具備する実時間レン
ジファインダである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の第１の態様に記載の発明
は、位置によって光透過率の異なる光パタンを生成する
第１の光変調器と、前記第１の光変調器とは異なった光
パタンを生成する第２の光変調器と、前記第１、第２の
光変調器それぞれに対して波長特性の異なる光を入射す
る第１、第２の光源と、前記第１、第２の光変調器から
出力された光パタンの投射された被写体からの光がそれ
ぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に合わせた
波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィルタと、前
記複数の光学フィルタに対応して配置された複数の撮像
素子と、各々の撮像素子から得られた画像データの各画
素の値と前記撮像素子と前記光源との幾何学的配置か
ら、被写体までの距離を計算する距離計算部とを具備す
る実時間レンジファインダであり、被写体に照射する光
を複数のパタン光にすることにより、各フォトセンサに
時間計測機能を持たせるようなセンサを用意することな
く、容易に実時間で距離計測出来る作用を奏する。
は、位置によって光透過率の異なる光パタンを生成する
第１の光変調器と、前記第１の光変調器とは異なった光
パタンを生成する第２の光変調器と、前記第１、第２の
光変調器それぞれに対して波長特性の異なる光を入射す
る第１、第２の光源と、前記第１、第２の光変調器から
出力された光パタンの投射された被写体からの光がそれ
ぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に合わせた
波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィルタと、前
記複数の光学フィルタに対応して配置された複数の撮像
素子と、各々の撮像素子から得られた画像データの各画
素の値と前記撮像素子と前記光源との幾何学的配置か
ら、被写体までの距離を計算する距離計算部とを具備す
る実時間レンジファインダであり、被写体に照射する光
を複数のパタン光にすることにより、各フォトセンサに
時間計測機能を持たせるようなセンサを用意することな
く、容易に実時間で距離計測出来る作用を奏する。
【０００８】第２の態様に記載の発明は、位置によって
光透過率の異なる光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記光変調器とは異なった光パタンを生成する第２
の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対
して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源
と、前記第１、第２の光変調器の光パタンを被写体に投
光するパタン光動作と前記波長特性の異なる複数の光を
一様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動作と
を交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン光動
作及び拡散光動作にて光の投射された被写体からの光が
それぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に合わ
せた波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィルタ
と、前記複数の光学フィルタに対応して配置された複数
の撮像素子と、前記拡散光動作時に各々の撮像素子から
得られた画像データの各画素の値から被写体の表面反射
率補正係数を計算し、前記パタン光動作時に各々の撮像
素子から得られた画像データの各画素の値と前記撮像素
子と前記光源との幾何学的配置と前記反射率補正係数と
から、被写体までの距離を計算する距離計算部とを具備
する実時間レンジファインダであり、被写体表面の反射
率特性が波長に依存する場合であっても距離計測を行う
ことができるといった作用を奏する。
光透過率の異なる光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記光変調器とは異なった光パタンを生成する第２
の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対
して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源
と、前記第１、第２の光変調器の光パタンを被写体に投
光するパタン光動作と前記波長特性の異なる複数の光を
一様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動作と
を交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン光動
作及び拡散光動作にて光の投射された被写体からの光が
それぞれ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に合わ
せた波長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィルタ
と、前記複数の光学フィルタに対応して配置された複数
の撮像素子と、前記拡散光動作時に各々の撮像素子から
得られた画像データの各画素の値から被写体の表面反射
率補正係数を計算し、前記パタン光動作時に各々の撮像
素子から得られた画像データの各画素の値と前記撮像素
子と前記光源との幾何学的配置と前記反射率補正係数と
から、被写体までの距離を計算する距離計算部とを具備
する実時間レンジファインダであり、被写体表面の反射
率特性が波長に依存する場合であっても距離計測を行う
ことができるといった作用を奏する。
【０００９】第３の態様に記載の発明は、位置によって
光透過率の異なる光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記光変調器とは異なった光パタンを生成する第２
の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対
して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源
と、前記第１、第２の光変調器から出力された光パタン
の投射された被写体からの光を受光する撮像素子と、前
記第１、第２の光源の波長特性に合せた波長特性をそれ
ぞれ有し前記撮像素子上に空間多重するように配置され
た複数の光学フィルタと、前記撮像素子にて取得された
各々の複数種類の波長の光領域での画像データの各画素
の値と前記撮像素子と前記光源との幾何学的配置から被
写体までの距離を計算する距離計算部とを具備する実時
間レンジファインダであり、一つの撮像素子を設けるだ
けで被写体の距離画像を得られるといった作用を奏す
る。
光透過率の異なる光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記光変調器とは異なった光パタンを生成する第２
の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対
して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源
と、前記第１、第２の光変調器から出力された光パタン
の投射された被写体からの光を受光する撮像素子と、前
記第１、第２の光源の波長特性に合せた波長特性をそれ
ぞれ有し前記撮像素子上に空間多重するように配置され
た複数の光学フィルタと、前記撮像素子にて取得された
各々の複数種類の波長の光領域での画像データの各画素
の値と前記撮像素子と前記光源との幾何学的配置から被
写体までの距離を計算する距離計算部とを具備する実時
間レンジファインダであり、一つの撮像素子を設けるだ
けで被写体の距離画像を得られるといった作用を奏す
る。
【００１０】第４の態様に記載の発明は、位置によって
光透過率の異なる光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記光変調器とは異なった光パタンを生成する第２
の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対
して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源
と、前記第１、第２の光変調器からの光パタンを被写体
に投光するパタン光動作と前記波長特性の異なる複数の
光を一様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動
作とを交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン
光動作及び拡散光動作にて光の投射された被写体からの
光を受光する撮像素子と、前記第１、第２の光源の波長
特性に合せた波長特性をそれぞれ有し前記撮像素子上に
空間多重するように配置された複数の光学フィルタと、
前記拡散光動作時に前記撮像素子から得られた画像デー
タの各画素の値から被写体の表面反射率補正係数を計算
し、前記パタン光動作時に前記撮像素子から得られた画
像データの各画素の値と前記撮像素子と前記光源との幾
何学的配置と前記表面反射率補正係数とから、被写体ま
での距離を計算する距離計算部とを具備する実時間レン
ジファインダであり、被写体表面の反射率特性が波長に
依存する場合であっても一つの撮像素子で距離計測を行
うことができるといった作用を奏する。
光透過率の異なる光パタンを生成する第１の光変調器
と、前記光変調器とは異なった光パタンを生成する第２
の光変調器と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対
して波長特性の異なる光を入射する第１、第２の光源
と、前記第１、第２の光変調器からの光パタンを被写体
に投光するパタン光動作と前記波長特性の異なる複数の
光を一様な光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動
作とを交互に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン
光動作及び拡散光動作にて光の投射された被写体からの
光を受光する撮像素子と、前記第１、第２の光源の波長
特性に合せた波長特性をそれぞれ有し前記撮像素子上に
空間多重するように配置された複数の光学フィルタと、
前記拡散光動作時に前記撮像素子から得られた画像デー
タの各画素の値から被写体の表面反射率補正係数を計算
し、前記パタン光動作時に前記撮像素子から得られた画
像データの各画素の値と前記撮像素子と前記光源との幾
何学的配置と前記表面反射率補正係数とから、被写体ま
での距離を計算する距離計算部とを具備する実時間レン
ジファインダであり、被写体表面の反射率特性が波長に
依存する場合であっても一つの撮像素子で距離計測を行
うことができるといった作用を奏する。
【００１１】第５の態様に記載の発明は、被写体に投射
するスリット光を空間的に掃引する光源部と、前記スリ
ット光に掃引された被写体から光が入射し前記スリット
光の波長特性に合せた波長成分を抽出する光学フィルタ
と、前記光学フィルタに対応して配置された撮像素子
と、スリット光による第１の掃引と第２の掃引において
光源の光強度の変化パターンを異ならせる光源部制御手
段と、第１の掃引に対する撮像素子の出力と第２の掃引
に対する撮像素子の出力から画像の各位置におけるスリ
ット光の出射角度を計算し、これによって画像の各位置
における被写体までの距離を計算する距離計算部とを具
備する実時間レンジファインダであり、複数フォトセン
サの受光タイミングの測定を行うこと無く、距離計測を
行うことができるといった作用を奏する。
するスリット光を空間的に掃引する光源部と、前記スリ
ット光に掃引された被写体から光が入射し前記スリット
光の波長特性に合せた波長成分を抽出する光学フィルタ
と、前記光学フィルタに対応して配置された撮像素子
と、スリット光による第１の掃引と第２の掃引において
光源の光強度の変化パターンを異ならせる光源部制御手
段と、第１の掃引に対する撮像素子の出力と第２の掃引
に対する撮像素子の出力から画像の各位置におけるスリ
ット光の出射角度を計算し、これによって画像の各位置
における被写体までの距離を計算する距離計算部とを具
備する実時間レンジファインダであり、複数フォトセン
サの受光タイミングの測定を行うこと無く、距離計測を
行うことができるといった作用を奏する。
【００１２】第６の態様に記載の発明は、第５の態様記
載の実時間レンジファインダにおいて、光源部は、位置
によって異なった光透過率を有する光変調器を用いて、
被写体にある特定の光パタンを一度に投光することによ
り、スリット光の掃引動作に代えるようにしたものであ
り、一回の投光動作で距離計測を行うことができるとい
った作用を奏する。
載の実時間レンジファインダにおいて、光源部は、位置
によって異なった光透過率を有する光変調器を用いて、
被写体にある特定の光パタンを一度に投光することによ
り、スリット光の掃引動作に代えるようにしたものであ
り、一回の投光動作で距離計測を行うことができるとい
った作用を奏する。
【００１３】以下に、本発明の実施の形態について図面
に基づいて具体的に説明する。
に基づいて具体的に説明する。
【００１４】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態となる実時間レンジファインダの構成図を
示すものである。第１の実施の形態の実時間レンジファ
インダは、光パタン生成部（Ａ）１１及び光パタン生成
部（Ｂ）１２で光強度分布及び波長特性の異なる光パタ
ンを生成しハーフミラー１３で合成して被写体ＯＢへ照
射する。また、被写体ＯＢからの反射光をレンズ１４で
集光し光パタン生成部（Ａ）１１及び光パタン生成部
（Ｂ）１２の光出力に対応した各反射光を分離して受光
するように構成している。具体的には、レンズ１４に入
射した被写体ＯＢからの反射光をハーフミラー（Ａ）１
５へ導光し、さらにハーフミラー（Ａ）１５での反射成
分を別のハーフミラー（Ｂ）１６へ導光している。ハー
フミラー（Ａ）１５の透過側の光軸上に光学フィルタ
（Ａ）１７、撮像素子（Ａ）１８を配置し、またハーフ
ミラー（Ｂ）１６の反射側の光軸上に光学フィルタ
（Ｂ）１９、撮像素子（Ｂ）２０を配置している。
の実施の形態となる実時間レンジファインダの構成図を
示すものである。第１の実施の形態の実時間レンジファ
インダは、光パタン生成部（Ａ）１１及び光パタン生成
部（Ｂ）１２で光強度分布及び波長特性の異なる光パタ
ンを生成しハーフミラー１３で合成して被写体ＯＢへ照
射する。また、被写体ＯＢからの反射光をレンズ１４で
集光し光パタン生成部（Ａ）１１及び光パタン生成部
（Ｂ）１２の光出力に対応した各反射光を分離して受光
するように構成している。具体的には、レンズ１４に入
射した被写体ＯＢからの反射光をハーフミラー（Ａ）１
５へ導光し、さらにハーフミラー（Ａ）１５での反射成
分を別のハーフミラー（Ｂ）１６へ導光している。ハー
フミラー（Ａ）１５の透過側の光軸上に光学フィルタ
（Ａ）１７、撮像素子（Ａ）１８を配置し、またハーフ
ミラー（Ｂ）１６の反射側の光軸上に光学フィルタ
（Ｂ）１９、撮像素子（Ｂ）２０を配置している。
【００１５】なお、ハーフミラー（Ｂ）１６の透過側の
光軸上に撮像素子（Ｃ）２１を配置して可視光領域の光
を受光して被写体ＯＢの映像信号を出力できるようにし
ている。
光軸上に撮像素子（Ｃ）２１を配置して可視光領域の光
を受光して被写体ＯＢの映像信号を出力できるようにし
ている。
【００１６】撮像素子（Ａ）１８の映像出力端子に光パ
タンＡ信号処理回路２２を接続し、撮像素子（Ｂ）２０
の映像出力端子に光パタンＢ信号処理回路２３を接続し
ている。これら光パタンＡ信号処理回路２２及び光パタ
ンＢ信号処理回路２３の出力信号を距離計算部２４へ入
力することにより距離画像を計測する。
タンＡ信号処理回路２２を接続し、撮像素子（Ｂ）２０
の映像出力端子に光パタンＢ信号処理回路２３を接続し
ている。これら光パタンＡ信号処理回路２２及び光パタ
ンＢ信号処理回路２３の出力信号を距離計算部２４へ入
力することにより距離画像を計測する。
【００１７】また、撮像素子（Ｃ）２１の映像出力端子
にカラーカメラ信号処理回路２５を接続してテクスチャ
画像を得るようにしている。
にカラーカメラ信号処理回路２５を接続してテクスチャ
画像を得るようにしている。
【００１８】撮像素子（Ａ）１８、（Ｂ）２０、光パタ
ンＡ信号処理回路２２、光パタンＢ信号処理回路２３、
距離計算部２４の動作タイミングは、制御部２６により
制御されている。制御部２６は、さらに光源コントロー
ラ２７に指示して光パタン生成部（Ａ）１１、（Ｂ）１
２の動作を制御する。
ンＡ信号処理回路２２、光パタンＢ信号処理回路２３、
距離計算部２４の動作タイミングは、制御部２６により
制御されている。制御部２６は、さらに光源コントロー
ラ２７に指示して光パタン生成部（Ａ）１１、（Ｂ）１
２の動作を制御する。
【００１９】図２に光パタン生成部（Ａ）１１の構成を
示す。光源３０の前面に光学フィルタ３１を配置し、光
源３０からみて光学フィルタ３１の後側に光変調器３２
及び出射レンズ３３を配置している。光学フィルタ３１
は波長λA近傍の成分のみを透過させる透過率特性を持
つ。光変調器３２は、例えば液晶フィルタで構成されて
おり、図３（ａ）に示すように光透過率が水平方向の左
側から右側に向けて連続的に高くなる透過率特性に設定
されている。なお、もう一つの光パタン生成部（Ｂ）１
２は光パタン生成部（Ａ）１１と同様に構成されている
が、光学フィルタの透過波長帯域が異なっている。光パ
タン生成部（Ｂ）１２に設けられた光学フィルタは波長
λAとは異なる波長λBに透過率のピークが来るような透
過率特性を有している。また光パタン生成部（Ｂ）１２
の光変調器は光透過率分布が光変調器３２の分布状態を
反転したものとなっている。
示す。光源３０の前面に光学フィルタ３１を配置し、光
源３０からみて光学フィルタ３１の後側に光変調器３２
及び出射レンズ３３を配置している。光学フィルタ３１
は波長λA近傍の成分のみを透過させる透過率特性を持
つ。光変調器３２は、例えば液晶フィルタで構成されて
おり、図３（ａ）に示すように光透過率が水平方向の左
側から右側に向けて連続的に高くなる透過率特性に設定
されている。なお、もう一つの光パタン生成部（Ｂ）１
２は光パタン生成部（Ａ）１１と同様に構成されている
が、光学フィルタの透過波長帯域が異なっている。光パ
タン生成部（Ｂ）１２に設けられた光学フィルタは波長
λAとは異なる波長λBに透過率のピークが来るような透
過率特性を有している。また光パタン生成部（Ｂ）１２
の光変調器は光透過率分布が光変調器３２の分布状態を
反転したものとなっている。
【００２０】以上のように構成された本実施の形態の実
時間レンジファインダの動作について説明する。
時間レンジファインダの動作について説明する。
【００２１】まず、光パタン生成部（Ａ）（Ｂ）の動作
を説明する。光パタン生成部（Ａ）１１では、光源３０
から出力された光は光学フィルタ３１を通過し、図４
（ａ）に示すような波長λA近辺の光のみが取り出され
る。そして、図４（ａ）に示す波長λA側の波長特性を
持ち、かつ、図３（ｂ）に実線で示すような光強度分布
の光パタンが光変調器３１から出射し、水平方向に強度
の異なる光が出射レンズ３３によってハーフミラー１３
に入射する。一方、光パタン生成部（Ｂ）１２おいても
同様に、図４（ａ）に示す波長λB側の波長特性を持
ち、かつ、図３（ｂ）に破線で示すような光強度分布の
光パタンが光学フィルタ及び光変調器で生成され、出射
レンズを通してハーフミラー１３に入射する。
を説明する。光パタン生成部（Ａ）１１では、光源３０
から出力された光は光学フィルタ３１を通過し、図４
（ａ）に示すような波長λA近辺の光のみが取り出され
る。そして、図４（ａ）に示す波長λA側の波長特性を
持ち、かつ、図３（ｂ）に実線で示すような光強度分布
の光パタンが光変調器３１から出射し、水平方向に強度
の異なる光が出射レンズ３３によってハーフミラー１３
に入射する。一方、光パタン生成部（Ｂ）１２おいても
同様に、図４（ａ）に示す波長λB側の波長特性を持
ち、かつ、図３（ｂ）に破線で示すような光強度分布の
光パタンが光学フィルタ及び光変調器で生成され、出射
レンズを通してハーフミラー１３に入射する。
【００２２】これら２つの光パタン生成部（Ａ）（Ｂ）
から出射される光をハーフミラー１３で合成し、合成し
た光は片方はハーフミラー１３で横方向に反転するた
め、図３（ｂ）に示されるように実線と破線の特性でそ
れぞれ各波長λA、λBのものが被写体ＯＢに投影され
る。
から出射される光をハーフミラー１３で合成し、合成し
た光は片方はハーフミラー１３で横方向に反転するた
め、図３（ｂ）に示されるように実線と破線の特性でそ
れぞれ各波長λA、λBのものが被写体ＯＢに投影され
る。
【００２３】出射された光は被写体ＯＢに当たり、その
反射光がレンズ１４、ハーフミラー（Ａ）１５、ハーフ
ミラー（Ｂ）１６により撮像素子（Ａ）１８、（Ｂ）２
０、（Ｃ）２１に入射する。撮像素子（Ａ）１８の前面
に配置した光学フィルタ（Ａ）１７は、図４（ｂ）に示
すように波長λAを含んだ所定領域の成分は透過するが
波長λBを含んだ所定領域の成分はカットするような特
性に設定している。また、撮像素子（Ｂ）２０の前面に
配置した光学フィルタ（Ｂ）１９は、図４（ｂ）に示す
ように波長λBを含んだ所定領域の成分は透過するが波
長λAを含んだ領域の成分はカットするような特性に設
定している。したがって、光パタン生成部（Ａ）１１、
光パタン生成部（Ｂ）１２の光を撮像素子（Ａ）１８、
（Ｂ）２０とで分離して受光できる。
反射光がレンズ１４、ハーフミラー（Ａ）１５、ハーフ
ミラー（Ｂ）１６により撮像素子（Ａ）１８、（Ｂ）２
０、（Ｃ）２１に入射する。撮像素子（Ａ）１８の前面
に配置した光学フィルタ（Ａ）１７は、図４（ｂ）に示
すように波長λAを含んだ所定領域の成分は透過するが
波長λBを含んだ所定領域の成分はカットするような特
性に設定している。また、撮像素子（Ｂ）２０の前面に
配置した光学フィルタ（Ｂ）１９は、図４（ｂ）に示す
ように波長λBを含んだ所定領域の成分は透過するが波
長λAを含んだ領域の成分はカットするような特性に設
定している。したがって、光パタン生成部（Ａ）１１、
光パタン生成部（Ｂ）１２の光を撮像素子（Ａ）１８、
（Ｂ）２０とで分離して受光できる。
【００２４】ここで、撮像素子（Ａ）１８、撮像素子
（Ｂ）２０の出力の各画素での光強度の比ｆは、光パタ
ンの水平角度位置θに対して図５のように変化する。こ
の光強度の比を撮像素子（Ａ）１８、（Ｂ）２０で計測
し、光の出射角度θ0を測定する。図５では、光強度比
がＩａ／Ｉｂの出射光の水平角度θ0が測定できること
を示している。Ｉａ／Ｉｂの関数をｆとおくと、θ０＝
ｆ-1（Ｉａ／Ｉｂ）となる）。
（Ｂ）２０の出力の各画素での光強度の比ｆは、光パタ
ンの水平角度位置θに対して図５のように変化する。こ
の光強度の比を撮像素子（Ａ）１８、（Ｂ）２０で計測
し、光の出射角度θ0を測定する。図５では、光強度比
がＩａ／Ｉｂの出射光の水平角度θ0が測定できること
を示している。Ｉａ／Ｉｂの関数をｆとおくと、θ０＝
ｆ-1（Ｉａ／Ｉｂ）となる）。
【００２５】次に、距離計算部２４は、光パタンＡ信号
処理部２２、光パタンＢ信号処理部２３の出力から、各
画素の信号強度を元に、各画素位置の光強度比をもと
め、それから図５の特性より、光の出射した角度を計算
する。この角度と、撮像素子（Ａ）（Ｂ）と光パタン生
成部（Ａ）（Ｂ）の幾何学的位置関係より、光パタン生
成部（Ａ）（Ｂ）から出射される光の方向を計算し、三
角測量の原理により、各画素の位置に写っている被写体
ＯＢの部分の３次元位置を計算する。これによって、被
写体ＯＢの距離画像が得られる。同時に、撮像素子
（Ｃ）２１、カラーカメラ信号処理部２５の出力によっ
て、得られた距離画像に対応する被写体ＯＢのテクスチ
ャ画像が得られる。
処理部２２、光パタンＢ信号処理部２３の出力から、各
画素の信号強度を元に、各画素位置の光強度比をもと
め、それから図５の特性より、光の出射した角度を計算
する。この角度と、撮像素子（Ａ）（Ｂ）と光パタン生
成部（Ａ）（Ｂ）の幾何学的位置関係より、光パタン生
成部（Ａ）（Ｂ）から出射される光の方向を計算し、三
角測量の原理により、各画素の位置に写っている被写体
ＯＢの部分の３次元位置を計算する。これによって、被
写体ＯＢの距離画像が得られる。同時に、撮像素子
（Ｃ）２１、カラーカメラ信号処理部２５の出力によっ
て、得られた距離画像に対応する被写体ＯＢのテクスチ
ャ画像が得られる。
【００２６】ここまでは、被写体表面の反射率特性が光
の波長に依存しない場合即ち被写体が一様な色である場
合、または図４の２つの波長λA、λBが十分近い値であ
り被写体の反射率特性が２つの波長でほぼ同じと考えら
れる場合の実時間レンジファインダの動作である。
の波長に依存しない場合即ち被写体が一様な色である場
合、または図４の２つの波長λA、λBが十分近い値であ
り被写体の反射率特性が２つの波長でほぼ同じと考えら
れる場合の実時間レンジファインダの動作である。
【００２７】しかし、一般的には被写体の表面反射率は
場所によって光波長特性が変化する。そこで、図６に示
すように、第１の実施の形態で説明した光パタン生成部
（Ａ）（Ｂ）の光がパタン光である場合の動作（パタン
光動作）と、拡散光動作を交互に行うことにより、被写
体の表面反射率が光波長に依存する場合でも距離計測を
行うことが出来る。基本的に、パタン光計測の動作時
は、これまで説明してきた動作と同じである。
場所によって光波長特性が変化する。そこで、図６に示
すように、第１の実施の形態で説明した光パタン生成部
（Ａ）（Ｂ）の光がパタン光である場合の動作（パタン
光動作）と、拡散光動作を交互に行うことにより、被写
体の表面反射率が光波長に依存する場合でも距離計測を
行うことが出来る。基本的に、パタン光計測の動作時
は、これまで説明してきた動作と同じである。
【００２８】ただし、前述の説明で、角度θ０を求める
時に異なった計算を行う。即ち、拡散光動作の場合は光
パタン生成部（Ａ）（Ｂ）の光変調器３２が被写体ＯＢ
に一様な光を投射するように設定され（一様な透過率に
なるように設定され）、この時の光パタン生成部（Ａ）
（Ｂ）それぞれの出射光の被写体反射光を撮像し、光パ
タンＡ信号処理部２２、光パタンＢ信号処理部２３の出
力の比を各フォトセンサ（撮像素子上の各画素センサ）
毎について計算しておき、被写体の各光源の光照射時の
表面反射率の比を用意し、これを補正係数とする。次
に、角度θ０を計算する場合に、光強度比Ｉａ／Ｉｂ
に、補正係数をかけ、その値をもとにｆ-1（Ｉａ／Ｉｂ
×補正係数）を各フォトセンサ出力毎に計算し、正しい
光受光角度を計測する。これにより、被写体の表面反射
率の光波長依存性による誤差を補正し、これと撮像素子
と光パタン生成部の幾何学位置関係をもとに、三角測量
の原理によって被写体の３次元位置を計算する。
時に異なった計算を行う。即ち、拡散光動作の場合は光
パタン生成部（Ａ）（Ｂ）の光変調器３２が被写体ＯＢ
に一様な光を投射するように設定され（一様な透過率に
なるように設定され）、この時の光パタン生成部（Ａ）
（Ｂ）それぞれの出射光の被写体反射光を撮像し、光パ
タンＡ信号処理部２２、光パタンＢ信号処理部２３の出
力の比を各フォトセンサ（撮像素子上の各画素センサ）
毎について計算しておき、被写体の各光源の光照射時の
表面反射率の比を用意し、これを補正係数とする。次
に、角度θ０を計算する場合に、光強度比Ｉａ／Ｉｂ
に、補正係数をかけ、その値をもとにｆ-1（Ｉａ／Ｉｂ
×補正係数）を各フォトセンサ出力毎に計算し、正しい
光受光角度を計測する。これにより、被写体の表面反射
率の光波長依存性による誤差を補正し、これと撮像素子
と光パタン生成部の幾何学位置関係をもとに、三角測量
の原理によって被写体の３次元位置を計算する。
【００２９】なお、第１の実施の形態において、撮像素
子（Ａ）１８、（Ｂ）２０の前面に配置する光学フィル
タは、図３（ｂ）に示すように光波長の高低によって２
つの光を分離しても良い。一般的に、光パタン生成部
（Ａ）１１、（Ｂ）１２から出射される光は赤外に設定
され、これにより距離計測を行い、撮像素子（Ｃ）２１
は可視領域の光を受光しカラーカメラ信号処理部２５に
より被写体のテクスチャを撮像する。但し、撮像素子
（Ａ）１８、（Ｂ）２０は光学フィルタ特性を可視領域
に設定し、撮像素子（Ｃ）２１と同時に撮像せず、光パ
タン生成部（Ａ）１１、（Ｂ）１２の動作を時分割にし
て、これにタイミングを合わせて撮像素子（Ａ）１８、
（Ｂ）２０、（Ｃ）２１が動作すれば光源を赤外領域に
設定する必要はない。また、光パタンを作成する光変調
器は映像プロジェクタなどパターン画像を投影するもの
で代用することができる。
子（Ａ）１８、（Ｂ）２０の前面に配置する光学フィル
タは、図３（ｂ）に示すように光波長の高低によって２
つの光を分離しても良い。一般的に、光パタン生成部
（Ａ）１１、（Ｂ）１２から出射される光は赤外に設定
され、これにより距離計測を行い、撮像素子（Ｃ）２１
は可視領域の光を受光しカラーカメラ信号処理部２５に
より被写体のテクスチャを撮像する。但し、撮像素子
（Ａ）１８、（Ｂ）２０は光学フィルタ特性を可視領域
に設定し、撮像素子（Ｃ）２１と同時に撮像せず、光パ
タン生成部（Ａ）１１、（Ｂ）１２の動作を時分割にし
て、これにタイミングを合わせて撮像素子（Ａ）１８、
（Ｂ）２０、（Ｃ）２１が動作すれば光源を赤外領域に
設定する必要はない。また、光パタンを作成する光変調
器は映像プロジェクタなどパターン画像を投影するもの
で代用することができる。
【００３０】また、第１の実施の形態において、パタン
光は赤外領域の光を利用すれば、撮像素子（Ｃ）２１、
カラーカメラ信号処理回路２３によりテクスチャ画像を
距離画像計測と同時に撮像することが出来るが、パタン
光を可視領域に設定し、スリット光投光時以外のタイミ
ングで時分割処理によりテクスチャ画像を撮像してもよ
い。
光は赤外領域の光を利用すれば、撮像素子（Ｃ）２１、
カラーカメラ信号処理回路２３によりテクスチャ画像を
距離画像計測と同時に撮像することが出来るが、パタン
光を可視領域に設定し、スリット光投光時以外のタイミ
ングで時分割処理によりテクスチャ画像を撮像してもよ
い。
【００３１】また、第１の実施の形態において、光源３
０をランプ状のものとして説明したが、ＬＥＤ等、波長
選択特性をもつ光源を用いてもよい。この場合、２つの
ＬＥＤ光の波長を異なる値にしておき、これに合わせた
光学フィルタを撮像素子側に装着する。光源部での光学
フィルタは省略することもできる。
０をランプ状のものとして説明したが、ＬＥＤ等、波長
選択特性をもつ光源を用いてもよい。この場合、２つの
ＬＥＤ光の波長を異なる値にしておき、これに合わせた
光学フィルタを撮像素子側に装着する。光源部での光学
フィルタは省略することもできる。
【００３２】また、２種の光の波長を非常に近いものに
設定すれば、被写体の表面反射率が光波長によって急激
に変化しない場合には、拡散光計測を行うことなく、精
度の良い距離画像を計測することが出来る。
設定すれば、被写体の表面反射率が光波長によって急激
に変化しない場合には、拡散光計測を行うことなく、精
度の良い距離画像を計測することが出来る。
【００３３】また、第１の実施の形態において、光源を
２種類としたが、２種類以上の光源を用いて、それらそ
れぞれの光を独立に受光し、各フォトセンサにおいてそ
れぞれの光強度の組み合わせをもとに、光が出射された
角度を計算してもよい。
２種類としたが、２種類以上の光源を用いて、それらそ
れぞれの光を独立に受光し、各フォトセンサにおいてそ
れぞれの光強度の組み合わせをもとに、光が出射された
角度を計算してもよい。
【００３４】以上のように、本実施の形態によれば、既
存の技術を用いて、出射される光を複数のパタン光にす
ることにより、各フォトセンサに時間計測機能を持たせ
るようなセンサを用意することなく、容易に実時間で距
離計測の出来るレンジファインダを実現することができ
る。
存の技術を用いて、出射される光を複数のパタン光にす
ることにより、各フォトセンサに時間計測機能を持たせ
るようなセンサを用意することなく、容易に実時間で距
離計測の出来るレンジファインダを実現することができ
る。
【００３５】（第２の実施の形態）図７は、本発明の第
２の実施の形態となる実時間レンジファインダの構成図
を示す。なお、図７において上述した第１の実施の形態
と同一機能を有する部分には同一符号を付している。
２の実施の形態となる実時間レンジファインダの構成図
を示す。なお、図７において上述した第１の実施の形態
と同一機能を有する部分には同一符号を付している。
【００３６】本実施の形態の実時間レンジファインダ
は、光源（Ｃ）４１の前面に光学フィルタ（Ｃ）４２が
配置され、光学フィルタ（Ｃ）４２の出射側にスリット
４３が配置されている。スリット４３にて生成した縦方
向のスリット光は回転ミラー４４を介して被写体ＯＢへ
照射される。光源（Ｃ）４１は光源コントローラ４５か
ら制御され、スリット４３はスリット制御部４６から制
御される。また、回転ミラー４４は回転制御部４７から
制御される。一方、被写体ＯＢからの反射光をレンズ４
８で受光しハーフミラー（Ａ）１５に入射して分岐す
る。ハーフミラー（Ａ）１５の透過側の光軸上に光学フ
ィルタ（Ｃ）４９、撮像素子（Ａ）５０を配置してい
る。また、ハーフミラー（Ａ）１５の反射側の光軸上に
撮像素子（Ｃ）２１が配置されている。
は、光源（Ｃ）４１の前面に光学フィルタ（Ｃ）４２が
配置され、光学フィルタ（Ｃ）４２の出射側にスリット
４３が配置されている。スリット４３にて生成した縦方
向のスリット光は回転ミラー４４を介して被写体ＯＢへ
照射される。光源（Ｃ）４１は光源コントローラ４５か
ら制御され、スリット４３はスリット制御部４６から制
御される。また、回転ミラー４４は回転制御部４７から
制御される。一方、被写体ＯＢからの反射光をレンズ４
８で受光しハーフミラー（Ａ）１５に入射して分岐す
る。ハーフミラー（Ａ）１５の透過側の光軸上に光学フ
ィルタ（Ｃ）４９、撮像素子（Ａ）５０を配置してい
る。また、ハーフミラー（Ａ）１５の反射側の光軸上に
撮像素子（Ｃ）２１が配置されている。
【００３７】撮像素子（Ａ）５０の映像出力端子に画像
処理部５１を接続しており、画像処理部に５１にメモリ
５２を付設している。また、距離計算部２４、光源コン
トローラ４５、スリット制御部４６、回転制御部４７を
制御部５３が制御している。
処理部５１を接続しており、画像処理部に５１にメモリ
５２を付設している。また、距離計算部２４、光源コン
トローラ４５、スリット制御部４６、回転制御部４７を
制御部５３が制御している。
【００３８】以上のように構成された本実施の形態の実
時間レンジファインダについて、以下その動作を説明す
る。
時間レンジファインダについて、以下その動作を説明す
る。
【００３９】まず、光源（Ｃ）４１から発した光は光学
フィルタ（Ｃ）４２を通過し、ある赤外波長特性を持っ
た光となり、スリット４３によって縦方向のスリット光
となる。これを回転ミラー４４によって横方向に掃引し
て被写体ＯＢにスリット光を投射する。
フィルタ（Ｃ）４２を通過し、ある赤外波長特性を持っ
た光となり、スリット４３によって縦方向のスリット光
となる。これを回転ミラー４４によって横方向に掃引し
て被写体ＯＢにスリット光を投射する。
【００４０】回転ミラー４４によるスリット光の掃引
は、図８（ａ）に示されるように、１フィールドで横方
向に一回行われる。撮像素子による撮像がノンインタレ
ースの場合には１フレームで横方向に一回行われる。
は、図８（ａ）に示されるように、１フィールドで横方
向に一回行われる。撮像素子による撮像がノンインタレ
ースの場合には１フレームで横方向に一回行われる。
【００４１】この時、図８（ｂ）に示すように、光源コ
ントローラ４５によって第１回の掃引においては光強度
をだんだん強くし、第２回の掃引においては光強度をだ
んだん弱くするように光源（Ｃ）４１の光強度が制御さ
れる。
ントローラ４５によって第１回の掃引においては光強度
をだんだん強くし、第２回の掃引においては光強度をだ
んだん弱くするように光源（Ｃ）４１の光強度が制御さ
れる。
【００４２】このようにして作成された光を被写体ＯＢ
に照射し、その反射光を撮像素子（Ａ）５０によってと
らえる。この場合、露出はシャッター動作の無い露出と
し、各フィールド（フレーム）において走査された光の
反射光を撮像素子に蓄積して撮像した画像を画像処理部
５１に転送する。
に照射し、その反射光を撮像素子（Ａ）５０によってと
らえる。この場合、露出はシャッター動作の無い露出と
し、各フィールド（フレーム）において走査された光の
反射光を撮像素子に蓄積して撮像した画像を画像処理部
５１に転送する。
【００４３】画像処理部５１は、図８（ｂ）に示すフィ
ールド（１）の部分で撮像された画像をメモリ５２に蓄
積し、これとフィールド（２）の部分で撮像された画像
とを同時化し、各画像の同じ座標での輝度値を参照す
る。１回目の掃引による画像の輝度値と２回目の掃引に
よる画像の輝度値の組み合わせによって、特定の角度θ
が決定される（図８（ｃ））。すなわち、２フィールド
（フレーム）で１つの距離画像を得ることができる。例
えば、時刻ｔ１での座標とｔ２での画像のｘ座標が等し
いとすると、その輝度（画像信号の大きさ）を測定しＬ
１、Ｌ２となった場合、Ｌ１／Ｌ２の値を計算して図８
（ｃ）により、角度θを特定する。この時、Ｌ１／Ｌ２
の比の値は、強度は異なるが同じ光源に対する被写体の
反射光を捕らえているので被写体の表面にテクスチャ模
様（色分布）が存在していてもこれに依存しない。これ
によって高精度な角度θの推定が行える。
ールド（１）の部分で撮像された画像をメモリ５２に蓄
積し、これとフィールド（２）の部分で撮像された画像
とを同時化し、各画像の同じ座標での輝度値を参照す
る。１回目の掃引による画像の輝度値と２回目の掃引に
よる画像の輝度値の組み合わせによって、特定の角度θ
が決定される（図８（ｃ））。すなわち、２フィールド
（フレーム）で１つの距離画像を得ることができる。例
えば、時刻ｔ１での座標とｔ２での画像のｘ座標が等し
いとすると、その輝度（画像信号の大きさ）を測定しＬ
１、Ｌ２となった場合、Ｌ１／Ｌ２の値を計算して図８
（ｃ）により、角度θを特定する。この時、Ｌ１／Ｌ２
の比の値は、強度は異なるが同じ光源に対する被写体の
反射光を捕らえているので被写体の表面にテクスチャ模
様（色分布）が存在していてもこれに依存しない。これ
によって高精度な角度θの推定が行える。
【００４４】後は、距離計算部２４が、それぞれの座標
における角度θを求め、回転ミラー４４とレンズ４８の
距離（基線長）から被写体ＯＢまでの距離を三角測量に
よって計算し、画面全体の距離情報を得、距離画像とし
て出力する。
における角度θを求め、回転ミラー４４とレンズ４８の
距離（基線長）から被写体ＯＢまでの距離を三角測量に
よって計算し、画面全体の距離情報を得、距離画像とし
て出力する。
【００４５】また、テクスチャ画像は撮像素子（Ｃ）２
１によって撮像され、カラーカメラ信号処理部２５によ
って画像信号となり、テクスチャ画像として出力され
る。この時、１つの距離画像に対して２つのテクスチャ
画像を得ることが出来るが、どちらか一方か両方か、そ
れぞれの画素での平均値や中間値を計算して出力しても
良い。
１によって撮像され、カラーカメラ信号処理部２５によ
って画像信号となり、テクスチャ画像として出力され
る。この時、１つの距離画像に対して２つのテクスチャ
画像を得ることが出来るが、どちらか一方か両方か、そ
れぞれの画素での平均値や中間値を計算して出力しても
良い。
【００４６】以上のように本実施の形態によれば、スリ
ット光を２回掃引してその時の光強度の変化を異なるも
のにすることによって、得られた２回分の掃引（２フィ
ールドまたは２フレーム）に対する２画像の各部分のス
リット光投射角度を、被写体の表面反射率に依存しない
で一意的に決定でき、これによって簡単に距離計算が２
フィールド（フレーム）に一回可能になる。
ット光を２回掃引してその時の光強度の変化を異なるも
のにすることによって、得られた２回分の掃引（２フィ
ールドまたは２フレーム）に対する２画像の各部分のス
リット光投射角度を、被写体の表面反射率に依存しない
で一意的に決定でき、これによって簡単に距離計算が２
フィールド（フレーム）に一回可能になる。
【００４７】また、第２の実施の形態において、光源
（Ｃ）４１にランプ状のものを用いたが、赤外ＬＥＤや
赤外レーザで構成すれば、光学フィルタ（Ｃ）４２を省
略することもできる。
（Ｃ）４１にランプ状のものを用いたが、赤外ＬＥＤや
赤外レーザで構成すれば、光学フィルタ（Ｃ）４２を省
略することもできる。
【００４８】また、第２の実施の形態において、スリッ
ト光を横方向に掃引して光パタンを生成したが、図２に
示されるような光パタン生成部を用いて、掃引動作を無
くしてもよい。この場合は、第１、第２の掃引の代わり
に、第１、第２の光パタンを時分割で照射し、そのタイ
ミングに合わせて順次撮像素子（Ａ）１８で被写体の反
射光を撮像することになる。
ト光を横方向に掃引して光パタンを生成したが、図２に
示されるような光パタン生成部を用いて、掃引動作を無
くしてもよい。この場合は、第１、第２の掃引の代わり
に、第１、第２の光パタンを時分割で照射し、そのタイ
ミングに合わせて順次撮像素子（Ａ）１８で被写体の反
射光を撮像することになる。
【００４９】（第３の実施の形態）図９は、本発明の第
３の実施の形態となる実時間レンジファインダの構成図
を示す。なお、上述した第２の実施の形態と同一部分に
は同一符号を付している。
３の実施の形態となる実時間レンジファインダの構成図
を示す。なお、上述した第２の実施の形態と同一部分に
は同一符号を付している。
【００５０】第３の実施の形態は、被写体ＯＢの反射光
が入射するレンズ４８から光が入射するハーフミラー
（Ａ）１５の反射側の光軸上にハーフミラー（Ｂ）６０
が配置されている。このハーフミラー（Ｂ）６０の反射
側の光軸上に光学フィルタ（Ｂ）６１及び撮像素子
（Ｂ）６２が配置されている。２つの撮像素子（Ａ）５
０と撮像素子（Ｂ）６２の出力を画像信号処理部６３へ
入力している。また、光源は光源（Ｃ）４１の１種類で
あり、これに合わせた波長通過特性を有する光学フィル
タ（Ｃ）４２を用いている。
が入射するレンズ４８から光が入射するハーフミラー
（Ａ）１５の反射側の光軸上にハーフミラー（Ｂ）６０
が配置されている。このハーフミラー（Ｂ）６０の反射
側の光軸上に光学フィルタ（Ｂ）６１及び撮像素子
（Ｂ）６２が配置されている。２つの撮像素子（Ａ）５
０と撮像素子（Ｂ）６２の出力を画像信号処理部６３へ
入力している。また、光源は光源（Ｃ）４１の１種類で
あり、これに合わせた波長通過特性を有する光学フィル
タ（Ｃ）４２を用いている。
【００５１】以上のように構成された本実施の形態の実
時間レンジファインダについて、以下その動作を説明す
る。
時間レンジファインダについて、以下その動作を説明す
る。
【００５２】まず、光源（Ｃ）４１の掃引は図１０
（ａ）に示されるように、１フィールドで横方向に２回
行われる。撮像素子による撮像がノンインタレースの場
合には１フレームで横方向に２回行われる。この時、光
源（Ｃ）４１の光強度は光源コントローラ４５によって
第１回の掃引においては光強度をだんだん強くし、第２
回の掃引においては光強度を徐々に弱くするように制御
される（図１０（ｂ））。
（ａ）に示されるように、１フィールドで横方向に２回
行われる。撮像素子による撮像がノンインタレースの場
合には１フレームで横方向に２回行われる。この時、光
源（Ｃ）４１の光強度は光源コントローラ４５によって
第１回の掃引においては光強度をだんだん強くし、第２
回の掃引においては光強度を徐々に弱くするように制御
される（図１０（ｂ））。
【００５３】このようにして作成された光を被写体ＯＢ
に照射し、その反射光を撮像素子（Ａ）５０、（Ｂ）６
２によってとらえる。撮像素子への露出は、この場合、
シャッター動作での露出とし、各掃引において走査され
た光の反射光をそれぞれの撮像素子（Ａ）５０、（Ｂ）
６２に蓄積して、撮像した画像を画像信号処理部６３に
転送する。すなわち、図１０（ｃ）に示すように、第１
の掃引用撮像素子（Ａ）５０の露出時間はＴ１、第２の
掃引用撮像素子（Ｂ）６２の露出時間はＴ２となる。こ
の時、図１０（ｃ）に示す（１）領域の部分で撮像され
た画像と（２）領域の部分で撮像された画像とを画像信
号処理部６３で処理し、各画像の同じ座標での輝度値を
参照する。以降の動作は本発明の第２の実施の形態と同
様である。
に照射し、その反射光を撮像素子（Ａ）５０、（Ｂ）６
２によってとらえる。撮像素子への露出は、この場合、
シャッター動作での露出とし、各掃引において走査され
た光の反射光をそれぞれの撮像素子（Ａ）５０、（Ｂ）
６２に蓄積して、撮像した画像を画像信号処理部６３に
転送する。すなわち、図１０（ｃ）に示すように、第１
の掃引用撮像素子（Ａ）５０の露出時間はＴ１、第２の
掃引用撮像素子（Ｂ）６２の露出時間はＴ２となる。こ
の時、図１０（ｃ）に示す（１）領域の部分で撮像され
た画像と（２）領域の部分で撮像された画像とを画像信
号処理部６３で処理し、各画像の同じ座標での輝度値を
参照する。以降の動作は本発明の第２の実施の形態と同
様である。
【００５４】１回目の掃引による画像の輝度値と２回目
の掃引による画像の輝度値の組み合わせによって、特定
の角度θが決定される（図１０（ｄ））。つまり、１フ
ィールド（フレーム）で２回の掃引分の画像を撮像素子
のシャッター動作によって２種類獲得し、これらから１
つの距離画像を得ることができる。例えば、時刻ｔ３で
の座標とｔ４での画像のｘ座標が等しいとすると、その
輝度（画像信号の大きさ）を測定しＬ３、Ｌ４となった
場合、Ｌ３／Ｌ４の値を計算して図１０（ｃ）により、
角度θを特定する。この時、Ｌ３／Ｌ４の比の値は、強
度は異なるが同じ光源に対する被写体の反射光を捕らえ
ているので被写体の表面にテクスチャ模様が存在してい
てもこれに依存しない。
の掃引による画像の輝度値の組み合わせによって、特定
の角度θが決定される（図１０（ｄ））。つまり、１フ
ィールド（フレーム）で２回の掃引分の画像を撮像素子
のシャッター動作によって２種類獲得し、これらから１
つの距離画像を得ることができる。例えば、時刻ｔ３で
の座標とｔ４での画像のｘ座標が等しいとすると、その
輝度（画像信号の大きさ）を測定しＬ３、Ｌ４となった
場合、Ｌ３／Ｌ４の値を計算して図１０（ｃ）により、
角度θを特定する。この時、Ｌ３／Ｌ４の比の値は、強
度は異なるが同じ光源に対する被写体の反射光を捕らえ
ているので被写体の表面にテクスチャ模様が存在してい
てもこれに依存しない。
【００５５】これによって、本実施の形態でも、高精度
な角度θの推定が行える。後は距離計算部２４が、それ
ぞれの座標における角度θを求め、回転ミラー４４とレ
ンズ４８との距離（基線長）から被写体ＯＢまでの距離
を三角測量によって計算し、画面全体の距離情報を得、
距離画像として出力する。
な角度θの推定が行える。後は距離計算部２４が、それ
ぞれの座標における角度θを求め、回転ミラー４４とレ
ンズ４８との距離（基線長）から被写体ＯＢまでの距離
を三角測量によって計算し、画面全体の距離情報を得、
距離画像として出力する。
【００５６】また、テクスチャ画像は撮像素子（Ｃ）２
２によって撮像され、カラーカメラ信号処理部２５によ
って画像信号となり、テクスチャ画像として出力され
る。
２によって撮像され、カラーカメラ信号処理部２５によ
って画像信号となり、テクスチャ画像として出力され
る。
【００５７】また、２回のスリット光掃引は、図１０で
は１フィールド（フレーム）期間で丁度２回終了するよ
うにしたが、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように１フィ
ールド（フレーム）期間の一部分を用いて高速に掃引を
行っても良い。その他の動作は前述の第３の実施の形態
と同じである。
は１フィールド（フレーム）期間で丁度２回終了するよ
うにしたが、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように１フィ
ールド（フレーム）期間の一部分を用いて高速に掃引を
行っても良い。その他の動作は前述の第３の実施の形態
と同じである。
【００５８】以上のように本実施の形態によれば、スリ
ット光を２回掃引してその時の光強度の変化を異なるも
のにすることによって、得られた２回分の掃引に対する
２画像の各部分のスリット光投射角度を、被写体の表面
反射率に依存しないで一意的に決定でき、これによって
簡単に１フィールドに１回距離計算が可能になる。
ット光を２回掃引してその時の光強度の変化を異なるも
のにすることによって、得られた２回分の掃引に対する
２画像の各部分のスリット光投射角度を、被写体の表面
反射率に依存しないで一意的に決定でき、これによって
簡単に１フィールドに１回距離計算が可能になる。
【００５９】また、本実施の形態において、光源をラン
プ状のものを用いたが、赤外ＬＥＤや赤外レーザで構成
すれば、光学フィルタ（Ｃ）４２を省略することもでき
る。
プ状のものを用いたが、赤外ＬＥＤや赤外レーザで構成
すれば、光学フィルタ（Ｃ）４２を省略することもでき
る。
【００６０】また、本実施の形態において、スリット光
を横方向に掃引して光パタンを生成したが、図２に示さ
れるような光パタン生成部を用いて、掃引動作を無くし
てもよい。この場合は、第１、第２の掃引の代わりに、
第１、第２の光パタン光変調器で用意して時分割でパタ
ン光を照射することになる。
を横方向に掃引して光パタンを生成したが、図２に示さ
れるような光パタン生成部を用いて、掃引動作を無くし
てもよい。この場合は、第１、第２の掃引の代わりに、
第１、第２の光パタン光変調器で用意して時分割でパタ
ン光を照射することになる。
【００６１】尚、第１〜第３の実施の形態において、光
パタンの変化を直線的に行ったが、どのような変化パタ
ンを用いてもよい。また、光パタンの変化を各距離計測
毎に変え、雑音に対して強い測定をおこなってもよい。
この場合、連続する複数の距離計測結果を用いて平均処
理・メディアン処理など、光学フィルタ手法を用いて高
精度な距離計測結果を出力してもよい。
パタンの変化を直線的に行ったが、どのような変化パタ
ンを用いてもよい。また、光パタンの変化を各距離計測
毎に変え、雑音に対して強い測定をおこなってもよい。
この場合、連続する複数の距離計測結果を用いて平均処
理・メディアン処理など、光学フィルタ手法を用いて高
精度な距離計測結果を出力してもよい。
【００６２】なお、第１〜第３の実施の形態において、
複数の撮像素子をハーフミラーを用いて組み合わせて同
一視野が撮像できるようにしたが、図１２（ａ）のよう
にレンズ７１，７２をそれぞれの撮像素子（Ａ）１８、
（Ｂ）２０の前に設けてもよい。また、図１２（ｂ）の
ように、ハーフミラー７３をＸ型に配置し、これによっ
て３つの撮像素子（Ａ）１８、（Ｂ）２０、（Ｃ）２２
に入射光を分けてもよい。また、３板撮像素子カメラな
どで応用されているダイクロイックミラーを用いた構造
で３つの撮像素子カメラに光を分けても良い。つまり、
同一視野の画像を光学的に得る方法であれば、どのよう
な方法でも適用することが出来る。
複数の撮像素子をハーフミラーを用いて組み合わせて同
一視野が撮像できるようにしたが、図１２（ａ）のよう
にレンズ７１，７２をそれぞれの撮像素子（Ａ）１８、
（Ｂ）２０の前に設けてもよい。また、図１２（ｂ）の
ように、ハーフミラー７３をＸ型に配置し、これによっ
て３つの撮像素子（Ａ）１８、（Ｂ）２０、（Ｃ）２２
に入射光を分けてもよい。また、３板撮像素子カメラな
どで応用されているダイクロイックミラーを用いた構造
で３つの撮像素子カメラに光を分けても良い。つまり、
同一視野の画像を光学的に得る方法であれば、どのよう
な方法でも適用することが出来る。
【００６３】また、第１の実施の形態において、複数の
撮像素子を用いて２種類の波長の光を分けるのではな
く、図１３（ａ）のように一つの撮像素子（Ｄ）７４に
て２種類の波長の光を受け、その表面に図１３（ｂ）の
ように２種類の光学フィルタＡ、Ｂを交互にストライプ
状に配置して２種類の波長に対する画像を１つの画像に
多重して検出しても良い。この場合、ストライプは縦、
横どちらでもよい。また、図１３（ｃ）に示すように、
市松模様状に光学フィルタＡ、Ｂを配置しても良い。た
だし、これらの場合、それぞれの波長の光に対する画像
の解像度は低下する。
撮像素子を用いて２種類の波長の光を分けるのではな
く、図１３（ａ）のように一つの撮像素子（Ｄ）７４に
て２種類の波長の光を受け、その表面に図１３（ｂ）の
ように２種類の光学フィルタＡ、Ｂを交互にストライプ
状に配置して２種類の波長に対する画像を１つの画像に
多重して検出しても良い。この場合、ストライプは縦、
横どちらでもよい。また、図１３（ｃ）に示すように、
市松模様状に光学フィルタＡ、Ｂを配置しても良い。た
だし、これらの場合、それぞれの波長の光に対する画像
の解像度は低下する。
【００６４】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、既
存の技術を用いて、各フォトセンサに時間計測機能を持
たせたような特別なセンサを用いることなく、容易に実
時間で距離計測の出来るレンジファインダを実現でき
る。
存の技術を用いて、各フォトセンサに時間計測機能を持
たせたような特別なセンサを用いることなく、容易に実
時間で距離計測の出来るレンジファインダを実現でき
る。
【図１】本発明にかかる第１の実施の形態の実時間レン
ジファインダの構成図
ジファインダの構成図
【図２】第１の実施の形態に備えた光パタン生成部の構
成図
成図
【図３】（ａ）光パタン生成部に備えた光変調器の特性
図 （ｂ）光パタン生成部から出社する光パタンの光強度分
布図
図 （ｂ）光パタン生成部から出社する光パタンの光強度分
布図
【図４】（ａ）光パタン生成部に備えた光学フィルタの
透過率特性図 （ｂ）受光部に備えた光学フィルタの透過率特性図
透過率特性図 （ｂ）受光部に備えた光学フィルタの透過率特性図
【図５】第１の実施の形態におけるパタン光出射角度と
画素強度比の関係図
画素強度比の関係図
【図６】第１の実施の形態における時分割動作説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態の実時間レンジファ
インダの構成図
インダの構成図
【図８】（ａ）第２の実施の形態における光源部での掃
引動作を示す図 （ｂ）第２の実施の形態における光源部での掃引と光強
度との関係図 （ｃ）第２の実施の形態における光強度比と光投射角度
の関係図
引動作を示す図 （ｂ）第２の実施の形態における光源部での掃引と光強
度との関係図 （ｃ）第２の実施の形態における光強度比と光投射角度
の関係図
【図９】本発明にかかる第３の実施の形態の実時間レン
ジファインダの構成図
ジファインダの構成図
【図１０】（ａ）第３の実施の形態における光源部での
スリット光の掃引動作を示す図 （ｂ）第３の実施の形態における光源部での掃引と光強
度との関係図 （ｃ）第３の実施の形態における露出時間と撮像画像と
の関係図 （ｄ）第３の実施の形態における光強度比と光投射角度
の関係図
スリット光の掃引動作を示す図 （ｂ）第３の実施の形態における光源部での掃引と光強
度との関係図 （ｃ）第３の実施の形態における露出時間と撮像画像と
の関係図 （ｄ）第３の実施の形態における光強度比と光投射角度
の関係図
【図１１】（ａ）第３の実施の形態における高速走査の
場合の光源部でのスリット光の掃引動作を示す図 （ｂ）第３の実施の形態における高速走査の場合の光源
部での掃引と光強度との関係図 （ｃ）第３の実施の形態における高速走査の場合の露出
タイミング図
場合の光源部でのスリット光の掃引動作を示す図 （ｂ）第３の実施の形態における高速走査の場合の光源
部での掃引と光強度との関係図 （ｃ）第３の実施の形態における高速走査の場合の露出
タイミング図
【図１２】（ａ）本発明の各実施の形態における受光部
側の変形例を示す図 （ｂ）本発明の各実施の形態における受光部側の他の変
形例を示す図
側の変形例を示す図 （ｂ）本発明の各実施の形態における受光部側の他の変
形例を示す図
【図１３】（ａ）本発明の各実施の形態における受光部
側の変形例を示す図 （ｂ）本発明の各実施の形態の受光部における光学フィ
ルタの配置例を示す図 （ｃ）本発明の各実施の形態の受光部における光学フィ
ルタの他の配置例を示
側の変形例を示す図 （ｂ）本発明の各実施の形態の受光部における光学フィ
ルタの配置例を示す図 （ｃ）本発明の各実施の形態の受光部における光学フィ
ルタの他の配置例を示
【図１４】従来のレンジファインダの概念図
【図１５】従来のレンジファインダの構成図
１１ 光パタン生成部（Ａ）
１２ 光パタン生成部（Ｂ）
１３ ハーフミラー
１４ レンズ
１５ ハーフミラー（Ａ）
１６ ハーフミラー（Ｂ）
１７ 光学フィルタ（Ａ）
１８ 撮像素子（Ａ）
１９ 光学フィルタ（Ｂ）
２０ 撮像素子（Ｂ）
２１ 撮像素子（Ｃ）
２２ 光パタンＡ信号処理回路
２３ 光パタンＢ信号処理回路
２４ 距離計算部
３０ 光源
３１ 光学フィルタ
３２ 光変調器
３３ 出射レンズ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−300608（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−118826（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−208946（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−34323（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−139772（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−138207（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−13925（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−43038（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−176410（ＪＰ，Ａ)
特公 平７−11420（ＪＰ，Ｂ２)
特表 平５−502720（ＪＰ，Ａ)
ＢＲＩＡＮ ＣＡＲＲＩＨＩＬＬ，Ｒ
ＯＢＥＲＴ ＨＵＭＭＥＬ，Ｅｘｐｅｒ
ｉｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｉｎ
ｔｅｎｓｉｔｙ Ｒａｔｉｏ Ｄｅｐｔ
ｈ Ｓｅｎｓｏｒ，ＣＯＭＰＵＴＥＲ
ＶＩＳＩＯＮ，ＧＲＡＰＨＩＣＳ，ＡＮ
Ｄ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮ
Ｇ，Ａｃａｄｍｅｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎ
ｃ．，1985年，Ｎｏ．32，337−358頁
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
Claims (4)
- 【請求項１】 位置によって光強度が連続的に変化する
光パタンを生成する第１の光変調器と、前記第１の光変
調器とは異なった光パタンを生成する第２の光変調器
と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対して波長特
性の異なる光を入射する第１、第２の光源と、前記第
１、第２の光変調器から出力された光パタンの投射され
た被写体から光がそれぞれ入射し前記第１、第２の光源
の波長特性に合わせた波長成分をそれぞれ抽出する複数
の光学フィルタと、前記複数の光学フィルタに対応して
配置された複数の撮像素子と、各々の撮像素子から得ら
れた画像データの各画素位置の光強度比から求められた
光の出射した角度を用いて被写体までの距離を計算する
距離計算部とを具備する実時間レンジファインダ。 - 【請求項２】 位置によって光強度が連続的に変化する
光パタンを生成する第１の光変調器と、前記第１の光変
調器とは異なった光パタンを生成する第２の光変調器
と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対して波長特
性の異なる光を入射する第１、第２の光源と、前記第
１、第２の光変調器からの光パタンを被写体に投光する
パタン光動作と前記波長特性の異なる複数の光を一様な
光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動作とを交互
に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン光動作及び
拡散光動作にて光の投射された被写体からの光がそれぞ
れ入射し前記第１、第２の光源の波長特性に合わせた波
長成分をそれぞれ抽出する複数の光学フィルタと、前記
複数の光学フィルタに対応して配置された複数の撮像素
子と、前記拡散光動作時に各々の撮像素子から得られた
画像データの各画素の値から被写体の表面反射率補正係
数を計算し、前記パタン光動作時に各々の撮像素子から
得られた画像データの各画素位置の光強度比から求めら
れた光の出射した角度と前記反射率補正係数とから、被
写体までの距離を計算する距離計算部とを具備する実時
間レンジファインダ。 - 【請求項３】 位置によって光強度が連続的に変化する
光パタンを生成する第１の光変調器と、前記第１の光変
調器とは異なった光パタンを生成する第２の光変調器
と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対して波長特
性の異なる光を入射する第１、第２の光源と、前記第
１、第２の光変調器から出力された光パタンの投射され
た被写体からの光を受光する撮像素子と、前記第１、第
２の光源の波長特性に合せた波長特性をそれぞれ有し前
記撮像素子上に空間多重するように配置された光学フィ
ルタと、前記撮像素子にて取得された各々の種類の波長
の光領域での画像データの各画素位置の光強度比から求
められた光の出射した角度を用いて被写体までの距離を
計算する距離計算部とを具備する実時間レンジファイン
ダ。 - 【請求項４】 位置によって光強度が連続的に変化する
光パタンを生成する第１の光変調器と、前記第１の光変
調器とは異なった光パタンを生成する第２の光変調器
と、前記第１、第２の光変調器それぞれに対して波長特
性の異なる光を入射する第１、第２の光源と、前記第
１、第２の光変調器からの光パタンを被写体に投光する
パタン光動作と前記波長特性の異なる複数の光を一様な
光強度分布で前記被写体に投光する拡散光動作とを交互
に時分割で行う光源制御手段と、前記パタン光動作及び
拡散光動作にて光の投射された被写体からの光を受光す
る撮像素子と、前記第１、第２の光源の波長特性に合せ
た波長特性をそれぞれ有し前記撮像素子上に空間多重す
るように配置された光学フィルタと、前記拡散光動作時
に前記撮像素子から得られた画像データの各画素の値か
ら被写体の表面反射率補正係数を計算し、前記パタン光
動作時に前記撮像素子から得られた画像データの各画素
位置の光強度比から求められた光の出射した角度と前記
表面反射率補正係数とから、被写体までの距離を計算す
る距離計算部とを具備する実時間レンジファインダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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