JPH03165211A - 光学的測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば、カメラの距離測定装置などとして
利用するところの光学的な測定装置に関する。

「従来の技術」 被測定物の反射光を利用した測定装置として様々な構成
のものがあるが、その−例を第３図に示す。

この従来例は、写真撮影用カメラに採用されている距離
測定装置で、図示するように三角測量の原理となってい
る。この測定装置では、発光ダイオードなどの光源１の
光を投光レンズ２で集光して被写体３に投光する。

また、被写体３の反射光は受光レンズ４で集光されてＰ
、Ｓ、Ｄ　（ポジション　センシング　デバイス）或い
はＣＯＤなどの受光素子５の特定部に結像する。この結
果、被写体３の位置にしたがって受光角θ１が定まり、
この受光角θ１と予め設定されている投光角θ２及びレ
ンズ間距離Ｑによって被写体３までの距離ｄを求める構
成となっている。

「発明が解決しようとする課題」 上記した距離測定装置の場合、受光素子５に結像させる
光点を可能なるかぎり小さくすることが好ましいが、測
定範囲が広い場合、特に、近距離より測定するときには
、被写体３の光像が受光素子５に良好に結像されず、測
定精度が低下する。

上記したようなカメラの距離測定装置では、通常１ｍ〜
１５ｍ程度までの測距が行なわれる。

したがって、焦点距Ｉｌｌ　１０　ｍ　ｍの受光レンズ
４を用いて被写体３の光像を受光素子５に結像させる場
合、受光レンズ４と受光素子５との間隔が、被写体３ま
での距離ｄ＝１ｍでは１０．１ｍｍ、距離ｄ＝１５ｍで
は１０．００７ｍｍとなる。このことから、受光レンズ
４と受光素子５との間隔を約１０．０５ｍｍとすること
によって、１ｍ〜１５ｍまでの距Ｍｄを必要な精度で測
定することができる。

しかし、３０ｍｍ〜１ｍのような近い距離ｄを測定する
場合、受光レンズ４と受光素子５との間隔が、距離ｄ＝
３０ｍｍでは１５ｍｍ、距離ｄ＝１ｍでは上記したよう
に１０．１ｍｍとなる。

したがって、このような近距離の測定に当っては、受光
レンズ４と受光素子５との間隔を調節しないかぎり、被
写体３の光像が受光素子５に良好に結像しない。

従来装置では受光レンズ４と受光素子５との間隔調節機
構が設けられたものがあるが、調節機構の構成が複雑と
なり、装置の小形化、低廉化に好ましくない。

本発明は上記した実情にかんがみ、構成簡単にして可能
なるかぎり測定精度を高めた光学的な測定装置を開発す
ることを目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記した目的を達成するため２本発明では、被測定物の
反射光を受光する受光レンズと、この受光レンズで集光
された光を受けて光電変換する受光素子とを備え、受光
素子の受光位置にしたがって被測定物までの距離等を測
定する三角測定構成の光学的測定装置において、上記受
光レンズの主点を通り、かつ、測定範囲の遠近方向の延
長線と上記受光素子の受光面方向に沿った直線との交点
を通るところの直線に対し、上記受光レンズの光軸をほ
ぼ直交させる構成としたことを特徴とする光学的測定装
置を提案する。

「作　　用」 上記した測定装置によれば、測定範囲の近点から遠点ま
で被測定物の光像が高い精度で受光素子に結像される。

したがって、受光レンズと受光素子との間隔を調節する
調節機構を設けずに精度高い測定結果を得ることができ
る。

「実施例」 次に、本発明の実施例について図面に沿って説明する。

第１図は距離測定装置として実施した光学系図で、１１
は投光器、１２は受光レンズ、１３は受光素子であり、
これらの各部材によって被測定物１４．１５などを三角
測定法によって距離測定する測定装置が構成されている
。

投光器１１は、測定方向Ｐに向かってレーザービーム等
の拡散性の少ないビーム光を投光するものである。

受光レンズ１２は、測定範囲にある被測定物１４．１５
の反射光を受光し、その反射光を集光して受光素子１３
に結像させる。

受光素子１３は、Ｐ、Ｓ、Ｄ　（ポジション　センシン
グ　デバイス）或いはＣＯＤ　（固体撮像素子）などか
らなり、被測定物１４．１５の光像を受光位置Ｓｉ、Ｓ
２に受光する。

一方、本実施例では、測定方向Ｐの延長線と、受光素子
１３の受光面方向の線Ｑとの交点Ｒを定め、さらに、受
光レンズ１２の主点と上記交点Ｒを通る直線ｇを定める
。

そして、受光レンズ１２の光軸りを上記した直線ｇに対
してほぼ直角に交叉させた構成となっている。

上記のように構成した測定装置は、測定の遠近を問わず
、被測定物１４．１５の光像を良好に受光素子１３に結
像させ、その受光位１ｓ工、Ｓ２より距Ｗ１ｄ１、ｄ２
の正確な測定が可能になる。

次に、本発明の測定原理について第２図に示した説明図
にしたがって説明する。

図示する如く、受光レンズ１２の主点をｙ軸とＸ軸の０
点とし、被測定物１４．１５と受光位置Ｓ、、Ｓ２の各
々の座標を（ｙｘ、ｘｉ）　〜（ｙ＋−Ｘ　４　）と定
め、また、測定方向Ｐとｙ軸が交る点を （ｙ、。

０） 受光面方向の線Ｑとｙ軸が交る 点を （ｙ６゜ Ｏ） と定める。

受光レンズ１２の焦点距離をｆし、 また、 測定 側のＸ座標をＤｘ、 受光側のＸ座標をＳｘとする と次のように表わされる。

但し、 Ｆ＝１／ｆである。

したがって、 となる。

また。

測定方向の線Ｐがｙ軸と交わる点のｙ、は、Ｘｌ−Ｘ。

同様に、 受光面方向の線Ｑがｙ軸と交わる点の ｙＧは、 Ｘ、−Ｘ。

となる。

ここで、 受光面位置Ｓ１、 Ｓ、の座標を上記 （２） 式を使って被測定物１４゜ １５の座標で表わすと、 ２ となる。

上記 （３） （４） 式を整理すると、 Ｘｌ−Ｘ。

３−Ｘｌ となる。

ここで、 Ｘ３　ｙ４・ Ｘ　４３’　ｓ・ （Ｘ３−Ｘｌ） に上記 （５） （６） （７） （８） 式を代入すると。

となる。

これら （１１）。

（１２） （１３）式 ％式％（１０） 式に代入すると。

ｘ２−　ス１ この （１４） の分子分母に （−１） を掛けると、 ス、−ス２ この （１５）式は上記 （９） 式と同じものとなる。

すなわち、 ’／ｓ＝　ｙｓの関係となる。

以上説明した如く、受光レンズ１２の光軸りに直交し、
かつ、このレンズ１２の主点を含む平面上に、測定方向
Ｐの延長線と受光面方向の線Ｑとの交点Ｒを定めるよう
にすれば、被測定物の光像が受光素子１３に良好に結像
し、精度の高い距離測定を行なうことができる。なお、
本実施例においても、従来例と同様に、受光レンズ１２
の受光角、投光器１１の投光角、投光器１１と受光レン
ズ１２の距離にしたがう三角測定法によって測定距離が
求められる。

また、被測定物が白点などの反射物であるときには、投
光器１１を備える必要がなく、普通の照明装置を用いる
ことができ、さらに、本発明は距離測定の他に、例えば
、自動車の車高測定、スプリングの撓み量測定に利用す
ることができる。

「発明の効果」 上記した通り、本発明に係る測定装置では、被測定物が
近点に、また遠点に存在するか否かを問わず、被測定物
の光像が受光素子に良好に結像されるため、高精度の測
定結果を得ることができる。

また、受光レンズと受光素子との間隔を調節する調節機
構を備える必要がないので、装置構成の簡単化、装置の
小形化に有利な測定装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を距離測定装置として実施した一例を示
す光学系図、第２図は本発明の詳細な説明するための図
、第３図は従来からカメラに用いられている距離測定装
置を示す光学系図である。 １１・・・投光器 １２・・・受光レンズ １３・・・受光素子 １４．１５・・・被測定物 第 ｖＡ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物の反射光を受光する受光レンズと、この受光レ
   ンズで集光された光を受けて光電変換する受光素子とを
   備え、受光素子の受光位置にしたがって被測定物までの
   距離等を測定する三角測定構成の光学的測定装置におい
   て、上記受光レンズの主点を通り、かつ、測定範囲の遠
   近方向の延長線と上記受光素子の受光面方向に沿った直
   線との交点を通るところの直線に対し、上記受光レンズ
   の光軸をほぼ直交させる構成としたことを特徴とする光
   学的測定装置。