JPH03296609A - Measuring apparatus of shape of object - Google Patents

Measuring apparatus of shape of object

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JPH03296609A
JPH03296609A JP9752490A JP9752490A JPH03296609A JP H03296609 A JPH03296609 A JP H03296609A JP 9752490 A JP9752490 A JP 9752490A JP 9752490 A JP9752490 A JP 9752490A JP H03296609 A JPH03296609 A JP H03296609A
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JP
Japan
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light
camera
sensitivity
measuring device
laser
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Japanese (ja)
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Hisanori Yoshimura
吉村 久▲のり▼
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N T T ADVANCE TEKUNOROJI KK
NTT Advanced Technology Corp
Original Assignee
N T T ADVANCE TEKUNOROJI KK
NTT Technology Transfer Corp
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain analog information of an incident light by providing means for switching the ratio of the photodetecting level an the electric output signal level (photodetecting sensitivity) to a plurality of ranges. CONSTITUTION:Optical axes of a high sensitivity channel TV camera 12, a low sensitivity channel TV camera 22 are fixed parallel to each other. A translucent mirror 10 and a total reflection mirror 20 are set 45 deg. to the axes. An incident light 1 is divided into a transmitting light 11 sent straight by the mirror 10 and a reflecting light 2 reflected at right angles to the transmitting light 11. The transmitting light 11 enters the camera 12. Meanwhile, the reflecting light 2 is reflected by the mirror 20 and input as a reflecting light 21 to the camera 22. The camera 22 is provided with an extinction plate 27 with a transmission loss which is set so that the photodetecting sensitivity be a predetermined value at a predetermined wavelength. Video outputs 13, 23 from the cameras 12, 22 are converted to digital signals 15, 25 by respective A/D converters 14, 24. The information is accumulated in image memories 16, 26 of each channel and taken into a processing circuit 30.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、物体にレーザ光を照射し、その反射光を光電
変換装置で受光して得られる画像信号を処理することに
より、物体形状を認識または計測する物体形状計測装置
に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention is a method for determining the shape of an object by irradiating the object with a laser beam and processing the image signal obtained by receiving the reflected light with a photoelectric conversion device. The present invention relates to an object shape measuring device for recognition or measurement.

[従来の技術] 物体の形状認識または形状計測を行うためには、物体か
らの反射光を受光し、計算機で処理するための電気的な
信号に変換することが必要である。
[Prior Art] In order to recognize or measure the shape of an object, it is necessary to receive reflected light from the object and convert it into an electrical signal for processing by a computer.

この受光装置としては、従来からテレビカメラが汎く使
用されている。物体からの反射光としては、特別な光源
を使用しないで通常の自然光または室内照明光を利用す
る方法と、レーザ光等の光源を使用して、波長や波形等
特性を規定した光を物体に照射する方法とがある。後者
の場合には、(1)特定の波長の光が使用出来る(2)
物体に照射する光の強度を特定のバタンで変化させたり
、特定の周期で変調することが出来る。(3)点状また
は線状の光を特定の方向から物体に照射することが出来
る等利点があり、三角測量の原理に基づく物体までの距
離の計測や物体形状の計測に利用されている。しかしな
がら、この方法は物体表面上での反射光を信号光として
受光するので、物体表面の反射係数が大きい測定対象に
対しては散乱反射光は弱く、従って、信号光レベルも低
い反面、物体表面からの正反射光が直接受光装置に入射
するような幾何学的状況下では、信号光レベルは非常に
高くなる。
As this light receiving device, a television camera has conventionally been widely used. For reflected light from an object, there are two methods: use normal natural light or indoor lighting without using a special light source, and two methods: use a light source such as a laser beam to direct light with specified characteristics such as wavelength and waveform to the object. There is a method of irradiation. In the latter case, (1) light of a specific wavelength can be used (2)
It is possible to change the intensity of the light irradiating an object with a specific bang or modulate it with a specific cycle. (3) It has the advantage of being able to irradiate an object with point-like or linear light from a specific direction, and is used to measure the distance to an object and the shape of the object based on the principle of triangulation. However, since this method receives the reflected light on the object surface as the signal light, the scattered reflected light is weak for the measurement target where the reflection coefficient of the object surface is large, and therefore the signal light level is low. Under a geometrical situation in which the specularly reflected light directly enters the light receiving device, the signal light level becomes very high.

通常のCCDテレビカメラの入出力特性を第5図に示す
。入力は入射露光量(入射する光の強さを、信号光が入
射している期間積分したもの)で、出力は電気的な映像
信号である。映像出力は、NTSC規格では0.7vが
飽和レベルであり、通常これを100とする単位(IR
E)で表わされる。
FIG. 5 shows the input/output characteristics of a typical CCD television camera. The input is the incident exposure amount (the intensity of the incident light is integrated over the period during which the signal light is incident), and the output is an electrical video signal. According to the NTSC standard, the saturation level of the video output is 0.7v, and this is usually expressed in units of 100 (IR
E).

入射する光が非常に強くなると、CCD等の固体撮像素
子では、スミャ102が発生する。これは一種の雑音で
あり、縦方向(テレビの水平走査と直角の方向)に輝線
が現われる現象である。通常のテレビ画面ではこれは単
に映像の観賞上の問1mニ過ぎないが、テレビカメラを
画像情報の入力装置として使用する場合には、スミャ1
02が発生するとその輝線上の画素に関する情報が消失
するので、致命的となる。従って入射露光量は、常にス
ミャが画面上に現れるレベルI smext以下でなけ
ればならない。
When the incident light becomes very strong, smear 102 occurs in a solid-state imaging device such as a CCD. This is a type of noise, and is a phenomenon in which bright lines appear in the vertical direction (direction perpendicular to the horizontal scanning of the television). On a normal TV screen, this is just a problem when viewing images, but when using a TV camera as an input device for image information, the smear
If 02 occurs, the information regarding the pixels on that bright line will be lost, which is fatal. Therefore, the incident exposure must always be below the level I smext at which smear appears on the screen.

テレビカメラを画像情報入力装置として使用する場合、
画像信号処理を行うためにアナログ映像信号をディジタ
ル化することが一般的であるから、以下このような状況
を想定する。今使用するA/D変換器のビット数をNと
すると最低の映像信号信号レベルS winはSm1n
=100/2’ I REである。
When using a television camera as an image information input device,
Since it is common to digitize analog video signals in order to perform image signal processing, such a situation will be assumed below. If the number of bits of the A/D converter used now is N, the lowest video signal level S win is Sm1n
=100/2'IRE.

テレビカメラを画像情報の入力装置として使用する場合
、必要な入力情報が0. 1の2値である場合、即ち光
の強さに関する情報を無視してよい場合には、テレビカ
メラの利用しうる最大のダイナミックレンジMAXDR
は、最低の映像信号レベル101に対する入射露光量、
即ちこれ以下の弱い信号は0と見なされるレベルをI 
manとするとMAXDR= 20 log  (I 
smest / I win )である。
When using a television camera as an input device for image information, the required input information is 0. If it is a binary value of 1, that is, information about the intensity of light can be ignored, then the maximum dynamic range that can be used by the television camera is MAXDR.
is the incident exposure amount for the lowest video signal level 101,
In other words, a weak signal below this level is considered to be 0.
If man, MAXDR= 20 log (I
smest / I win).

一方、光の強さに関する情報、即ちアナログ情報が必要
な場合には、入射露光量を飽和露光量I sat以下で
使用しなければならないので、ダイナミックレンジDR
は DR−201og  (Isat /lm1n )であ
る。
On the other hand, if information about the intensity of light, that is, analog information, is required, the incident exposure must be used at a saturation exposure I sat or less, so the dynamic range DR is
is DR-201og (Isat/lm1n).

物体にレーザビームを照射し、その物体からの散乱反射
光を検出して、三角測量の原理により物体の形状を計測
する装置では、原理的には受光信号は光の有無に対応す
る2値信号でよい。即ちこのような装置では原理的には
上述のMAXDRまでダイナミックレンジを取ることが
出来る。しかるに実際の形状計測では、テレビカメラの
出力信号には多くの雑音分が含まれているので、映像信
号のレベルに関する情報を利用して細線化、輪郭抽出、
不要信号の除去等の処理を行っており、このためには単
なる2値情報でなく、信号レベルに関する何等かのアナ
ログ的情報が必要である。
In a device that measures the shape of an object using the principle of triangulation by irradiating a laser beam onto an object and detecting the scattered reflected light from the object, the light reception signal is, in principle, a binary signal corresponding to the presence or absence of light. That's fine. That is, in principle, such a device can provide a dynamic range up to the above-mentioned MAXDR. However, in actual shape measurement, the output signal of a TV camera contains a lot of noise, so information about the level of the video signal is used to thin lines, extract contours,
Processing such as removal of unnecessary signals is performed, and for this purpose, not only binary information but also some kind of analog information regarding the signal level is required.

従って実際の装置ではダイナミックレンジは上述のDR
までしか使用出来ず、MAXDRまでの広い領域全てを
有効に利用することが出来なかった。
Therefore, in actual equipment, the dynamic range is
Therefore, the entire wide area up to MAXDR could not be used effectively.

市販されているテレビカメラの一例では、MAXDRが
約90dBであるのに対し、DRは35dBに過ぎない
An example of a commercially available television camera has a MAXDR of approximately 90 dB, but a DR of only 35 dB.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、入射露光量のレベルに関するアナログ的な画
像入力情報が必要な場合に於いても、使用する撮像素子
のスミャ発生レベルまで入射露光量を許容し、実効的な
ダイナミックレンジを大幅に改善し得る物体形状計測装
置を提供するものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention allows the incident exposure amount up to the smear generation level of the image sensor used, even when analog image input information regarding the level of the incident exposure amount is required. The object of the present invention is to provide an object shape measuring device that can significantly improve the effective dynamic range.

c問題点を解決するための手段] 撮像素子の高い受光感度を有効に利用し、且つスミャ発
生に至る広い入射露光量領域を有効に使用し、更に入射
露光量レベルのアナログ情報を得るため、撮像装置の内
部若しくは光源駆動装置の内部に複数の感度状態を実現
するための手段を備え、各受光状態に於いて一組の画像
入力情報を取得し、これ等すべての入力情報を合成する
ことにより、問題点の解決を得るものである。
Measures for Solving Problem c] In order to effectively utilize the high light-receiving sensitivity of the image sensor, effectively use the wide incident exposure range that leads to the occurrence of smear, and further obtain analog information of the incident exposure level, A means for realizing a plurality of sensitivity states is provided inside an imaging device or a light source driving device, and a set of image input information is acquired in each light reception state, and all of these input information are synthesized. This will solve the problem.

本発明の原理を第6図に示す。高感度状態103はこの
装置で使用する撮像素子(通常はCCD)の本来の感度
をそのまま使用している状態である。 低感度状態10
4の感度設定は、高感度状態103での入射飽和露光量
l5xtlに等しい入力光レベルを与えた時、出力レベ
ルが81nになるようにする。このとき、もし第6図の
如く低感度状態104での入射飽和露光量1s*t2が
I smextより大きければ、総合ダイナミックレン
ジはMAXDRまで取れる。しかしもしItxt2< 
I smelrであれば、総合ダイナミックは、DR−
201or  (Isst 2/lm1n )<MAX
DRとなる。この場合、もしダイナミックレンジをMA
XDRまでとりたいなら、更に低感度の第3の感度状態
を加える必要があるが、原理的には2レンジの場合と同
様である。以下簡単のためl5at2> I smea
rである2レンジの場合について説明する。
The principle of the present invention is shown in FIG. A high sensitivity state 103 is a state in which the original sensitivity of the image sensor (usually a CCD) used in this apparatus is used as is. Low sensitivity state 10
The sensitivity setting of 4 is such that when an input light level equal to the incident saturation exposure amount l5xtl in the high sensitivity state 103 is applied, the output level becomes 81n. At this time, if the incident saturation exposure amount 1s*t2 in the low sensitivity state 104 is greater than Ismext as shown in FIG. 6, the total dynamic range can be up to MAXDR. But if Itxt2<
If I smelr, the overall dynamic is DR-
201or (Isst 2/lm1n)<MAX
Becomes DR. In this case, if the dynamic range is
If you want to obtain up to XDR, it is necessary to add a third sensitivity state with lower sensitivity, but the principle is the same as in the case of 2 ranges. For simplicity, l5at2> I smea
The case of 2 ranges, r, will be explained.

[実施例] 以下実施例について説明する。[Example] Examples will be described below.

(1)マルチ出力方式 本発明の原理である2レンジ方式を実現する上で、最も
単純なのは、高感度レンジ用と低感度レンジ用で別々の
撮像素子または装置を使用し、各撮像素子または装置か
ら同時に独立した映像出力を得る方法である。
(1) Multi-output method The simplest way to realize the two-range method, which is the principle of the present invention, is to use separate image sensors or devices for the high-sensitivity range and the low-sensitivity range, and each image sensor or device This is a method of simultaneously obtaining independent video output from the

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

〈実施例1〉 第1図は本発明の第1の実施例で、テレビカメラ2台を
1組として使用する方法の装置構成を示すものである。
<Embodiment 1> FIG. 1 is a first embodiment of the present invention, which shows the device configuration of a method in which two television cameras are used as a set.

この実施例では、高感度チャネルのテレビカメラ12と
低感度チャネルのテレビカメラ22の光軸は平行に固定
されており、半透明ミラー10及び全反射ミラー20は
この光軸に対して45°の角度で設置されているものと
する。
In this embodiment, the optical axes of the television camera 12 for the high sensitivity channel and the television camera 22 for the low sensitivity channel are fixed in parallel, and the semi-transparent mirror 10 and the total reflection mirror 20 are set at an angle of 45° with respect to this optical axis. It is assumed that it is installed at an angle.

入射光1は半透明ミラー10によって直進する透過光1
1とそれと直角方向に反射される反射光2に分割され、
透過光11は高感度チャネルのカメラ12に入る。一方
、反射光2は更に全反射ミラー20で反射光21の方向
に反射され、低感度チャネルのカメラ22に入るが、こ
のカメラには所定の波長で受光感度が所定の値になるよ
うに設定された透過損を有する減光板27が装着されて
いる。以下側チャネルの動作は同じで、映像出力13.
23は各々のA/D変換器14.24でディジタル信号
15.25に変換され、その情報は各チャネルの画像メ
モリ16.26に蓄積され、処理回路30に取込まれる
Incident light 1 becomes transmitted light 1 that travels straight through semi-transparent mirror 10
1 and reflected light 2 that is reflected in a direction perpendicular to it,
The transmitted light 11 enters the camera 12 in the sensitive channel. On the other hand, the reflected light 2 is further reflected in the direction of the reflected light 21 by the total reflection mirror 20 and enters the camera 22 of the low sensitivity channel, but this camera is set so that the light receiving sensitivity is a predetermined value at a predetermined wavelength. A light attenuating plate 27 having a transmission loss of 100% is attached. The operation of the lower side channels is the same, and the video output 13.
23 is converted into a digital signal 15.25 by each A/D converter 14.24, and the information is stored in the image memory 16.26 of each channel and taken into the processing circuit 30.

本実施例では低感度チャネルへの入射光2がミラー20
で直角に反射される構成となっているが、ミラー20を
省略しカメラ22をカメラ12と直角方向に配置しても
よい。
In this embodiment, the incident light 2 to the low sensitivity channel is reflected by the mirror 20.
However, the mirror 20 may be omitted and the camera 22 may be arranged at right angles to the camera 12.

〈実施例2〉 実施例1では2台のカメラを1組として使用したが、カ
ラーカメラまたは後述の特別に設計されたカメラを使用
して、2台のカメラを一体化することも可能である。
<Example 2> In Example 1, two cameras were used as a set, but it is also possible to integrate the two cameras using a color camera or a specially designed camera described below. .

物体の形状計測では通常はカラー情報は必要ないので、
高分解能のモノクロカメラが使用されることが多い。し
かし市販のカラーテレビカメラを使用して、カラー情報
をレンジ情報として利用することが考えられる。単板式
カラーテレビカメラ用CCDでは、各画素にカラーフィ
ルタが配置されている。カラーフィルタは3色(3原色
とは限らない)または白を加えた4色である。市販のカ
ラーテレビカメラを2レンジ方式として利用するために
は、次の条件が必要である。
Color information is usually not required when measuring the shape of an object, so
High-resolution monochrome cameras are often used. However, it is conceivable to use a commercially available color television camera and use color information as range information. In a single-chip color television camera CCD, a color filter is arranged at each pixel. The color filter has three colors (not necessarily three primary colors) or four colors including white. In order to use a commercially available color television camera as a two-range system, the following conditions are required.

(i)カメラは単板式、2板式、3板式のいずれでもよ
いが、赤、緑、青のカラー信号を分離して独立に取出せ
ること。
(i) The camera may be a single-panel, two-panel, or three-panel type, but the red, green, and blue color signals must be separated and can be taken out independently.

(ii)光源のレーザの波長に対して、二つの異なるカ
ラー信号(例えば赤と青)のレベル比が十分大きいこと
(ii) The level ratio of two different color signals (for example, red and blue) is sufficiently large with respect to the wavelength of the laser of the light source.

現在の所、第2の条件を満たすCODとレーザの組合せ
を市販品の中から選択することは出来ないが、将来この
条件を満たす素子が入手出来れば、簡単で小形な装置を
構成することが出来る。
At present, it is not possible to select a combination of COD and laser that satisfies the second condition from commercially available products, but if a device that satisfies this condition becomes available in the future, it will be possible to construct a simple and compact device. I can do it.

また、市販のカラーCODを流用するのではなく、この
目的のために特別なCCDを製作することは、技術的に
はカラーCCDの製作よりむしろ容易である。このよう
なCCDとしては、例えば縦方向(垂直走査方向)の奇
数番地(または偶数番地)の画素列上に、ストライプ状
の減光膜を付着した構造が考えられる。減光膜を付着し
ない画素列から高感度レンジの情報を、また減光膜を付
着した画素列から低感度レンジの情報を出力させること
が出来る。このようなカメラをマルチレンジカメラと称
することにする。
Furthermore, it is technically easier to manufacture a special CCD for this purpose rather than to use a commercially available color COD than to manufacture a color CCD. For example, such a CCD may have a structure in which a striped light attenuation film is attached on pixel columns at odd addresses (or even addresses) in the vertical direction (vertical scanning direction). Information in a high sensitivity range can be output from a pixel row to which a light attenuation film is not attached, and information in a low sensitivity range can be output from a pixel row to which a light attenuation film is attached. Such a camera will be referred to as a multi-range camera.

第2図に本発明の第2の実施例を示す。この方法は上述
のカラーカメラまたはマルチレンジカメラ32を用いて
、第1図の2台のカメラを一体化したものであり、原理
的には第1図と同じである。
FIG. 2 shows a second embodiment of the invention. This method uses the above-mentioned color camera or multi-range camera 32 to integrate the two cameras shown in FIG. 1, and is basically the same as that shown in FIG. 1.

入射光1は直接カメラ32に入射し2つの映像出力13
.23を発生する。それ以後は実施例1と全く同じであ
るので第1図と同じ記号を付し、説明を省略する。
The incident light 1 directly enters the camera 32 and produces two video outputs 13.
.. 23 is generated. Since the subsequent steps are exactly the same as in Example 1, the same symbols as in FIG. 1 are given, and the explanation will be omitted.

(II)時分割方式 テレビカメラの感度を時分割的に切替えることにより、
1台のテレビカメラから2レンジ分の映像信号を取出す
ことが可能である。このためには受光感度をリアルタイ
ムで制御することと、レンジ切替えの同期が必要である
(II) Time-division system By switching the sensitivity of the television camera in a time-division manner,
It is possible to extract video signals for two ranges from one television camera. This requires real-time control of light-receiving sensitivity and synchronization of range switching.

先ず受光感度の制御について説明する。受光感度を制御
するには以下の方法がある。
First, control of light receiving sensitivity will be explained. There are the following methods to control the light receiving sensitivity.

(1)蓄積時間の制御 市販のテレビカメラには電子シャッタ機能を有している
ものがあり、このシャッタの開放時間によって入射光の
蓄積時間(積分時間)が決まり、受光感度はシャッタ開
放時間に比例する。しかし電子シャッタは、通常の写真
機の機械式シャッタ時間のように、カメラで設定されて
いる固有の値しか選択できない不便さがあり、現在の市
販品では最小時間も100μsまでである。
(1) Control of accumulation time Some commercially available TV cameras have an electronic shutter function, and the accumulation time (integration time) of the incident light is determined by the shutter open time, and the light receiving sensitivity depends on the shutter open time. Proportional. However, electronic shutters have the inconvenience of being able to select only a unique value set in the camera, like the mechanical shutter time of a normal camera, and the minimum time of current commercially available products is up to 100 μs.

このようにこの方法は融通性が低いので、実用的ではな
いが、他の方法と組合せて使用すれば、装置構成上有用
である。
As described above, this method has low flexibility and is not practical, but if used in combination with other methods, it is useful for device configuration.

(2)レーザ輝度の制御 光源となるレーザの輝度を変調することにより、実効的
に受光感度を変化させることが出来る。半導体レーザの
輝度は駆動電流によって変えることが出来るが、閾値電
流以下に出来ないことや、輝度と駆動電流の関係が複雑
な場合がある等、余り実用的ではない。従ってレーザの
輝度変調はレーザをパルス駆動し、その衝撃係数(du
t71xctot )を変えるのがよい。実測では、レ
ーザの輝度は衝撃係数と直線的な関係がある。
(2) Control of laser brightness By modulating the brightness of a laser serving as a light source, the light receiving sensitivity can be effectively changed. Although the brightness of a semiconductor laser can be changed by changing the drive current, it is not very practical because it cannot be made lower than the threshold current or the relationship between the brightness and the drive current is complicated. Therefore, the brightness modulation of the laser pulses the laser and its shock coefficient (du
t71xctot). In actual measurements, laser brightness has a linear relationship with impact coefficient.

次にレンジ切替えの同期について説明する。Next, synchronization of range switching will be explained.

〈実施例3〉 レーザビームは通常回転ミラーによって機械的に走査さ
れるが、その1回毎にレンジを切替え、高感度状態と低
感度状態を交互に実現する。この構成例を第3図に示す
。(a)図で、回転ミラー3の駆動コイル電流I m1
rrorは、(b)図に示すような鋸歯状波で、同期パ
ルス40に同期している。また、レーザダイオード5の
駆動電流I 1isetは同期パルス40に同期した矩
形パルスで、その衝撃係数(dut7 tstio) 
7は(C)図の如(11ittorの鋸歯状波と同期し
てパルス的に変化している。即ちγが高い期間ではレー
ザの輝度が大きく、従って(a)図の入射光1のレベル
も高く、この期間に得られる影像出力43は、図2の高
感度チャネルに相当する。次にγが低い期間ではレーザ
の輝度が弱まり、入射光1のレベルが低下して、映像出
力43は図2の低感度チャネルに相当したものとなる。
<Embodiment 3> The laser beam is normally mechanically scanned by a rotating mirror, but the range is switched every time the laser beam is scanned, and a high-sensitivity state and a low-sensitivity state are alternately realized. An example of this configuration is shown in FIG. (a) In the figure, the drive coil current I m1 of the rotating mirror 3
rror is a sawtooth wave as shown in FIG. 3B and is synchronized with the synchronization pulse 40. Further, the drive current I 1iset of the laser diode 5 is a rectangular pulse synchronized with the synchronization pulse 40, and its impact coefficient (dut7 tsio)
7 changes in a pulse-like manner in synchronization with the sawtooth wave of 11ittor as shown in figure (C). In other words, the brightness of the laser is high during the period when γ is high, and therefore the level of incident light 1 in figure (a) also changes. The image output 43 obtained during this period corresponds to the high-sensitivity channel in FIG. This corresponds to the second low sensitivity channel.

この方法では2回の機械走査で実施例1の1回分の情報
が得られるので情報の入力には実施例1の2倍の時間が
かかるが、高感度と低感度の情報を同一のミラー角度に
対してサンプリングすることにより、両方のレンジで対
象物体の同じ点に関する情報を得ることが出来るので、
取得した画像情報を処理するときの余分なソフト的負担
がない。
With this method, the information for one time of Example 1 can be obtained by two mechanical scans, so it takes twice as long to input the information as in Example 1. By sampling for , it is possible to obtain information about the same point on the target object in both ranges, so
There is no extra software burden when processing acquired image information.

(a) 図でテレビカメラ42の映像出力43はA/D
変換器44でディジタル化され、同期パルス40で駆動
されるスイッチ41により高感度チャネルと低感度チャ
ネルに分離される。その後は実施例1と全く同じである
ので、第1図と同じ記号を付し、説明を省略する。
(a) In the figure, the video output 43 of the television camera 42 is A/D
It is digitized by a converter 44 and separated into a high sensitivity channel and a low sensitivity channel by a switch 41 driven by a synchronization pulse 40. Since the subsequent steps are exactly the same as those in Example 1, the same symbols as in FIG. 1 are given, and the explanation will be omitted.

〈実施例4〉 テレビの1フレーム毎にレンジを切替えるもので、その
構成例を第4図に示す。上述の第3図と同じ構成要素に
対しては同じ記号を付す。動作は第3図と同様であるが
実施例4では、テレビカメラ42から取り出した水平同
期信号50で同期パルス40を同期し、レーザダイオー
ド5の駆動電流I 1xsetとスイッチ41をフレー
ム周期で切替えている。この方法では、高感度と低感度
のサンプリング点は1/30秒間にミラーが移動する角
度だけずれることになるが、そのずれはソフト的に修正
することが可能である。この方法では2フレームで1枚
分の画像情報を得ることになるので、1回の機械走査当
りの実行的な映像枚数が1/2になる 〈実施例5〉 テレビの1フイールド毎にレンジを切替える方法で、構
成は第4図と同じであるが、レーザダイオード5の駆動
電流11aserとスイッチ41をフィールド周期で切
替える点が異る。この方法では高感度と低感度のサンプ
リング点は1/60秒間にミラーが移動する角度だけず
れることになるが、実施例4と同様なソフト的処理で修
正出来る。この方法では水平走査線毎にレンジが切替わ
るので、2本の水平走査線から1本分の情報が得られる
ことになり、垂直走査方向の分解能が1/2になる。
<Embodiment 4> The range is switched for each frame of the television, and an example of its configuration is shown in FIG. The same symbols are attached to the same components as in FIG. 3 above. The operation is similar to that shown in FIG. 3, but in the fourth embodiment, the synchronization pulse 40 is synchronized with the horizontal synchronization signal 50 taken out from the television camera 42, and the drive current I1xset of the laser diode 5 and the switch 41 are switched at the frame period. There is. In this method, the high-sensitivity and low-sensitivity sampling points are shifted by the angle that the mirror moves in 1/30 seconds, but this shift can be corrected using software. In this method, image information for one image is obtained in two frames, so the effective number of images per mechanical scan is halved (Example 5). The switching method is the same as the configuration shown in FIG. 4, except that the drive current 11aser of the laser diode 5 and the switch 41 are switched at the field cycle. In this method, the high-sensitivity and low-sensitivity sampling points are shifted by the angle that the mirror moves in 1/60 second, but this can be corrected by software processing similar to the fourth embodiment. In this method, the range is switched for each horizontal scanning line, so information for one line is obtained from two horizontal scanning lines, and the resolution in the vertical scanning direction is halved.

[発明の効果] 本発明により、固体撮像素子が有する高い受光感度を有
効に利用し、且っスミャが発生するまでの広い入射露光
量領域を無駄なく使用して、入射光のアナログ情報を得
ることが出来る。具体的には、通常の市販テレビカメラ
を使用して14ビット以上のダイナミックレンジを得る
ことが出来る。
[Effects of the Invention] According to the present invention, analog information of incident light can be obtained by effectively utilizing the high light-receiving sensitivity of a solid-state image sensor, and by efficiently using a wide range of incident exposure amount until smear occurs. I can do it. Specifically, a dynamic range of 14 bits or more can be obtained using an ordinary commercially available television camera.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第4図はそれぞれ本発明の第1〜第5の実施例
の構成を示す図、第5図はCCDテレビカメラの入射露
光量と映像出力の関係を説明するための図、第6図は本
発明の詳細な説明する図である。 1・・・入射光、2.21・・・反射光、3・・・回転
ミラー 4・・・回転ミラー駆動コイル、5・・・レー
ザダイオード、10・・・半透明ミラー、11・・・透
過光。 12.22・・・カメラ、13.23・・・映像出力。 14.24.44・・・A/D変換器、15.25・・
・ディジタル信号、16.26・・・画像メモリ、20
・・・全反射ミラー、27・・・減光板、30・・・処
理回路。 32・・・カラーカメラまたはマルチカメラ、40・・
・同期パルス、41・・・スイッチ、42・・・TVカ
メラ。 43・・・映像出力
1 to 4 are diagrams showing the configurations of the first to fifth embodiments of the present invention, respectively. FIG. 6 is a diagram explaining the present invention in detail. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Incident light, 2.21... Reflected light, 3... Rotating mirror 4... Rotating mirror drive coil, 5... Laser diode, 10... Semi-transparent mirror, 11... Transmitted light. 12.22...Camera, 13.23...Video output. 14.24.44...A/D converter, 15.25...
・Digital signal, 16.26...Image memory, 20
... Total reflection mirror, 27 ... Attenuating plate, 30 ... Processing circuit. 32...Color camera or multi-camera, 40...
- Synchronous pulse, 41... switch, 42... TV camera. 43...Video output

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ光を物体に照射し、その物体からの反射光
を受光して物体の形状を計測する物体形状計測装置に於
いて、受光レベルと電気的出力信号レベルの比(以下受
光感度という)を複数のレンジに切替える手段を有する
ことを特徴とする物体形状計測装置。
(1) In an object shape measuring device that measures the shape of an object by irradiating the object with a laser beam and receiving the reflected light from the object, the ratio of the received light level to the electrical output signal level (hereinafter referred to as light receiving sensitivity) is used. ) to a plurality of ranges.
(2)2台のテレビカメラを1組として使用し、光源と
して使用するレーザ光の波長に対して所定の透過損を有
する減光器を一方のテレビカメラに装着することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の物体形状計測装置。
(2) A patent claim characterized in that two television cameras are used as a set, and one television camera is equipped with a dimmer having a predetermined transmission loss for the wavelength of laser light used as a light source. The object shape measuring device according to item 1.
(3)光源として使用するレーザ光の波長に対して受光
感度の異る2種以上の画素を配置した2次元受光センサ
を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
物体形状計測装置。
(3) Object shape measurement according to claim 1, characterized in that a two-dimensional light receiving sensor is used in which two or more types of pixels having different light receiving sensitivities are arranged with respect to the wavelength of a laser beam used as a light source. Device.
(4)光源として使用するレーザ光の波長に対して所定
の透過損を有する減光膜を装着した画素と該減光膜を装
着しない画素とを所定の位置に配置した2次元受光セン
サを用いることを特徴とする特許請求範囲第1項記載の
物体形状計測装置。
(4) A two-dimensional light-receiving sensor is used in which pixels equipped with a light-attenuating film having a predetermined transmission loss for the wavelength of the laser light used as a light source and pixels without the light-attenuating film are arranged at predetermined positions. An object shape measuring device according to claim 1, characterized in that:
(5)レーザ光の輝度を外部信号に同期して変化させる
レーザドライバを具備することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の物体形状計測装置。
(5) The object shape measuring device according to claim 1, further comprising a laser driver that changes the brightness of the laser beam in synchronization with an external signal.
(6)レーザ光の輝度を、レーザの機械的走査に同期し
て変化させる手段を具備することを特徴とする特許請求
の範囲第5項記載の物体形状計測装置。
(6) The object shape measuring device according to claim 5, further comprising means for changing the brightness of the laser beam in synchronization with the mechanical scanning of the laser.
(7)光源として使用するレーザ光の出力を、テレビの
フレーム周期に同期して変化させる手段を具備すること
を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の物体形状計測
装置。
(7) The object shape measuring device according to claim 5, further comprising means for changing the output of a laser beam used as a light source in synchronization with the frame period of a television.
(8)光源として使用するレーザ光の出力を、テレビの
フィールド周期に同期して変化させる手段を具備するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の物体形状計
測装置。
(8) The object shape measuring device according to claim 5, further comprising means for changing the output of a laser beam used as a light source in synchronization with the field period of a television.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006058142A (en) * 2004-08-20 2006-03-02 Fuji Xerox Co Ltd Three-dimensional profile measuring apparatus and method
EP3517891A1 (en) * 2018-01-30 2019-07-31 Gerndt, Willi Device for measuring according to the light section triangulation method

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