JPH0387607A - 距離画像取得方法及び装置 - Google Patents
距離画像取得方法及び装置Info
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- JPH0387607A JPH0387607A JP1222994A JP22299489A JPH0387607A JP H0387607 A JPH0387607 A JP H0387607A JP 1222994 A JP1222994 A JP 1222994A JP 22299489 A JP22299489 A JP 22299489A JP H0387607 A JPH0387607 A JP H0387607A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
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- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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。
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〕
本発明はレンジ・ファインダに関し、特に特殊な環境を
設定しなくてもよく画像入力時間が短い距離画像取得方
法及び装置に関するものである。
設定しなくてもよく画像入力時間が短い距離画像取得方
法及び装置に関するものである。
〔従来の技術］
物体を取り扱うロボット・アームなどを駆動して物体を
操作する場合、物体の３次元的位置を捉える必要がある
。また、人体など、長時間静止していることを望めない
対象の３次元的計測を行う要求がある。このとき、例え
ば、物体にスペクトル・パターンを投射して画像入力時
間が短くすみ画素毎に物体面までの距離を求めることの
できるレンジ・ファインダを利用することが知られてい
る。
操作する場合、物体の３次元的位置を捉える必要がある
。また、人体など、長時間静止していることを望めない
対象の３次元的計測を行う要求がある。このとき、例え
ば、物体にスペクトル・パターンを投射して画像入力時
間が短くすみ画素毎に物体面までの距離を求めることの
できるレンジ・ファインダを利用することが知られてい
る。
このレンジ・ファインダに係る技術は、例えば特願昭５
９−１９７４１４号明細書及び特願昭６２−１９５３７
９号明細書に開示されている。このようなレンジ・ファ
インダの一例が第５図に示されている。
９−１９７４１４号明細書及び特願昭６２−１９５３７
９号明細書に開示されている。このようなレンジ・ファ
インダの一例が第５図に示されている。
第５図に示されるレンジ・ファインダにおいて、白色光
源９からレンズ２を通り平行にされた白色光線が、回折
格子３により赤から青紫のスペクトル光に分光され物体
４に投射される。波長λの光が法線からθの角度（Ｚ軸
方向からαの角度）で物体表面上の点Ｐ（Ｚ軸方向から
βの角度の位置にある）に投影され、これがカメラ５内
のレンズ５１を通過してハーフ・ミラー５２により２つ
の経路に分けられ、異なる分光感度を持つセンサが置か
れているＣ ＣＤ （Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）５５．５６上に結像し、センサ上の位置
Ｘでセンスされる。
源９からレンズ２を通り平行にされた白色光線が、回折
格子３により赤から青紫のスペクトル光に分光され物体
４に投射される。波長λの光が法線からθの角度（Ｚ軸
方向からαの角度）で物体表面上の点Ｐ（Ｚ軸方向から
βの角度の位置にある）に投影され、これがカメラ５内
のレンズ５１を通過してハーフ・ミラー５２により２つ
の経路に分けられ、異なる分光感度を持つセンサが置か
れているＣ ＣＤ （Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）５５．５６上に結像し、センサ上の位置
Ｘでセンスされる。
この画像は画像演算装置７に送られ距離画像が求められ
る。
る。
この画像演算装置７の構成が第６図に示されており、画
像演算装置７内の処理を第６図を参照しながら説明する
。点Ｐの座標を（Ｘ、Ｚ）とすると、カメラから物体ま
での距離Ｚは式（１）により求められる。
像演算装置７内の処理を第６図を参照しながら説明する
。点Ｐの座標を（Ｘ、Ｚ）とすると、カメラから物体ま
での距離Ｚは式（１）により求められる。
ただし、Ｘｏは放射の中心のＸ座標、Ｚｏは放射の中心
のＺ座標である。
のＺ座標である。
角度βの値は撮像センサ上の位置Ｘから知ることができ
るが、角度αの値はセンスされている光の波長λを知り
、次の式により角度θを求め、回折格子３とＺ軸の角度
を知ることにより求めることができる。
るが、角度αの値はセンスされている光の波長λを知り
、次の式により角度θを求め、回折格子３とＺ軸の角度
を知ることにより求めることができる。
ｓｉｎθ。−５ｔｎθ＝±ｎλ／ｄ −・・（２）
ただし、θ。は回折格子に入射する光が法線となす角、
ｄは回折格子の間隔、ｎは次数で通常はｌである。
ただし、θ。は回折格子に入射する光が法線となす角、
ｄは回折格子の間隔、ｎは次数で通常はｌである。
物体の各点が反射している光の波長は、カメラ５をカラ
ーカメラと考え、その内の２つのセンサが異なる分光感
度σ、（λ）、σｔ（λ）を持ち、点Ｐが撮像された画
素の出力が各々ｈ、Ｌであるとき、出力の比Ｒについて
、 Ｒミ １ ＋Ｌ が戒り立つため、函数 がλの単調函数となるようにσ１（λ）、σ２（λ）を
定めることにより、出力の比Ｒから波長λを求めること
ができる。
ーカメラと考え、その内の２つのセンサが異なる分光感
度σ、（λ）、σｔ（λ）を持ち、点Ｐが撮像された画
素の出力が各々ｈ、Ｌであるとき、出力の比Ｒについて
、 Ｒミ １ ＋Ｌ が戒り立つため、函数 がλの単調函数となるようにσ１（λ）、σ２（λ）を
定めることにより、出力の比Ｒから波長λを求めること
ができる。
λ＝ｆ−’（Ｒ） ・・・（５）こ
のようにして得られた波長λが、角度αを得るのに用い
られる。
のようにして得られた波長λが、角度αを得るのに用い
られる。
画像演算装置７に入力された２枚の画像は、各々Ａ／Ｄ
変換器７１．７２により変換され、比画像演算部７３に
より（３）式のＲが求められる。（５）式の演算を行う
函数演算部７４によりλが得られ、（２）式、（１）式
の演算を行う距離演算部７５により最終的に距離画像を
求めることができる。
変換器７１．７２により変換され、比画像演算部７３に
より（３）式のＲが求められる。（５）式の演算を行う
函数演算部７４によりλが得られ、（２）式、（１）式
の演算を行う距離演算部７５により最終的に距離画像を
求めることができる。
以上に述べた従来技術を用いて、物体の３次元的位置を
精度良く知ろうとするときには、スペクトル・パターン
以外の光を全て遮断する、または物体に当たっている環
境光を大幅に上回る光量のスペクトル・パターンを照射
するなどの、特殊な環境が望まれる。さらに、後者の方
法をとったときには、強い強度の光を物体に常に照射す
るため、測定対象として人体を考えたとき、実際的でな
くなってしまう。
精度良く知ろうとするときには、スペクトル・パターン
以外の光を全て遮断する、または物体に当たっている環
境光を大幅に上回る光量のスペクトル・パターンを照射
するなどの、特殊な環境が望まれる。さらに、後者の方
法をとったときには、強い強度の光を物体に常に照射す
るため、測定対象として人体を考えたとき、実際的でな
くなってしまう。
本発明の目的は、以上に述べたようなレンズ・ファイン
ダの欠点を除き、環境光の下において実時間で物体まで
の距離を画素毎に得ることのできる距離画像取得方法及
び装置を提供することにある。
ダの欠点を除き、環境光の下において実時間で物体まで
の距離を画素毎に得ることのできる距離画像取得方法及
び装置を提供することにある。
本発明の距離画像取得方法は、物体に当たっている環境
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つスペクト
ル・パターンを空間に投射し、それに同期して異なる分
光感度を有するセンサによって瞬間的に画像入力を行い
、得られた複数の画像間の演算を行い、画像入力時間内
の環境光からの画像出力への寄与がスペクトル・パター
ンに対して十分中さいことを利用して、画像各画素にお
ける画像入力装置から前記物体面までの距離を求めるこ
とを特徴としている。
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つスペクト
ル・パターンを空間に投射し、それに同期して異なる分
光感度を有するセンサによって瞬間的に画像入力を行い
、得られた複数の画像間の演算を行い、画像入力時間内
の環境光からの画像出力への寄与がスペクトル・パター
ンに対して十分中さいことを利用して、画像各画素にお
ける画像入力装置から前記物体面までの距離を求めるこ
とを特徴としている。
本発明の距離画像取得装置は、物体に当たっている環境
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つフラッシ
ュ光源と、 前記フラッシュ光源からの光をスペクトル・パターンに
分光して空間に投射するスペクトル・パターン投射装置
と、 パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセンサ
によって瞬間的に画像入力を行う画像入力装置と、 前記フラッシュ光源と画像入力装置とを同期して駆動す
るフラッシュ光源・画像入力駆動装置と、得られた複数
の画像間の演算を行い、各画素における前記画像入力装
置から前記物体面までの距離を求める画像演算装置とを
有することを特徴としている。
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つフラッシ
ュ光源と、 前記フラッシュ光源からの光をスペクトル・パターンに
分光して空間に投射するスペクトル・パターン投射装置
と、 パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセンサ
によって瞬間的に画像入力を行う画像入力装置と、 前記フラッシュ光源と画像入力装置とを同期して駆動す
るフラッシュ光源・画像入力駆動装置と、得られた複数
の画像間の演算を行い、各画素における前記画像入力装
置から前記物体面までの距離を求める画像演算装置とを
有することを特徴としている。
また、本発明の距離画像取得装置は、物体に当たってい
る環境光に対して大きく上回る明るさを持つ白色光源と
、 前記光源からの光をスペクトル・パターンに分光して空
間に投射するスペクトル・パターン投射装置と、 前記白色光源とスペクトル・パターン投射装置との間に
置いて光線を瞬間的に通過させるシャッター装置と、 パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセンサ
によって瞬間的に画像人力を行う画像人力装置と、 前記シャッター装置と画像入力装置とを同期して駆動す
るシャッター・画像入力駆動装置と、得られた複数の画
像間の演算を行い、各画素における前記画像人力装置か
ら前記物体面までの距離を求める画像演算装置とを有す
ることを特徴としている。
る環境光に対して大きく上回る明るさを持つ白色光源と
、 前記光源からの光をスペクトル・パターンに分光して空
間に投射するスペクトル・パターン投射装置と、 前記白色光源とスペクトル・パターン投射装置との間に
置いて光線を瞬間的に通過させるシャッター装置と、 パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセンサ
によって瞬間的に画像人力を行う画像人力装置と、 前記シャッター装置と画像入力装置とを同期して駆動す
るシャッター・画像入力駆動装置と、得られた複数の画
像間の演算を行い、各画素における前記画像人力装置か
ら前記物体面までの距離を求める画像演算装置とを有す
ることを特徴としている。
本発明は、環境光からの寄与に比べて十分太きくなるよ
うに画像入力時間を設定することにより、その出力の比
と同程度の測定誤差で物体の３次元座標を測定できる９
画像入力時の物体上の点Ｐの明るさが例えば第４図に示
されるような場合がある。このような場合に、斜線で示
した時間だけ画像入力を行ったとき、撮像された画素の
出力の比Ｒ′は次の通りである。
うに画像入力時間を設定することにより、その出力の比
と同程度の測定誤差で物体の３次元座標を測定できる９
画像入力時の物体上の点Ｐの明るさが例えば第４図に示
されるような場合がある。このような場合に、斜線で示
した時間だけ画像入力を行ったとき、撮像された画素の
出力の比Ｒ′は次の通りである。
■、＋ε。
ｈ＋ε、＋ｆ２＋ε２
・ ・ ・（５）
ここで、ＩＩＺ ｌ！′は点Ｐが撮像された画素出力
、Ｉ、、！、はスペクトル・パターン以外の光を全て遮
断して撮像した時の画素出力、ε１．ε２は撮像した時
の環境光による画素出力分で１．１□に比べて十分中さ
いとする。
、Ｉ、、！、はスペクトル・パターン以外の光を全て遮
断して撮像した時の画素出力、ε１．ε２は撮像した時
の環境光による画素出力分で１．１□に比べて十分中さ
いとする。
（５）式の第２項の絶対値が最大になるのは、分子の２
つの項が互いに符号が異なるため、Ｉ＋＝００ときすな
わちε、／Ｉ２またはＴｚ＝Ｏのときすなわちεｚ ／
Ｉ ｌであることがわかる。これにより、画像入力時
間内において、片側のセンサに入ったスペクトル・パタ
ーンに対してもう一方のセンサに入った環境光がａパー
セントの光量を持つとすると、Ｒ′はせいぜいａパーセ
ントしかずれないことになる。λの単調函数ｆ（λ）が
線形函数であったとすると、ｆ−’ （Ｒ） 、またそ
れから求められるαも高々ａパーセントのずれで収まる
。結局理想的な測定環境からの測定値のずれは、次の式
で求めることができる。
つの項が互いに符号が異なるため、Ｉ＋＝００ときすな
わちε、／Ｉ２またはＴｚ＝Ｏのときすなわちεｚ ／
Ｉ ｌであることがわかる。これにより、画像入力時
間内において、片側のセンサに入ったスペクトル・パタ
ーンに対してもう一方のセンサに入った環境光がａパー
セントの光量を持つとすると、Ｒ′はせいぜいａパーセ
ントしかずれないことになる。λの単調函数ｆ（λ）が
線形函数であったとすると、ｆ−’ （Ｒ） 、またそ
れから求められるαも高々ａパーセントのずれで収まる
。結局理想的な測定環境からの測定値のずれは、次の式
で求めることができる。
分子の第２項であるー２０を無視して誤差を大きく見積
もったとき、この式は式（１）の高々倍と考えることが
でき、回折格子、物体、カメラが（７）式の分母内がほ
ぼ１を満たす位置関係にあるとすると、測定値はやはり
高々ａパーセント程度のずれに収まるはずである。
もったとき、この式は式（１）の高々倍と考えることが
でき、回折格子、物体、カメラが（７）式の分母内がほ
ぼ１を満たす位置関係にあるとすると、測定値はやはり
高々ａパーセント程度のずれに収まるはずである。
以上簡単な仮定をおいて考察を行ったが、スペクトル・
パターンによる画像出力の寄与を、環境光からの寄与に
比べて十分大きくなるように画像入力時間を設定するこ
とにより、その出力の比と同程度の測定誤差で物体の３
次元座標を測定できる、特に特殊な環境を設定しなくと
もよい、レンズ・ファインダを実現することができる。
パターンによる画像出力の寄与を、環境光からの寄与に
比べて十分大きくなるように画像入力時間を設定するこ
とにより、その出力の比と同程度の測定誤差で物体の３
次元座標を測定できる、特に特殊な環境を設定しなくと
もよい、レンズ・ファインダを実現することができる。
（実施例）
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図に示される実施例は、物体４に当たっている環境
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つスペクト
ル・パターンを空間に投射し、それに同期して異なる分
光感度を有するセンサによって瞬間的に画像入力を行い
、得られた複数の画像間の演算を行い、画像入力時間内
の環境光からの画像出力への寄与がスペクトル・パター
ンに対して十分中さいことを利用して、画像各画素にお
ける画像入力装置から物体面までの距離を求めている。
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つスペクト
ル・パターンを空間に投射し、それに同期して異なる分
光感度を有するセンサによって瞬間的に画像入力を行い
、得られた複数の画像間の演算を行い、画像入力時間内
の環境光からの画像出力への寄与がスペクトル・パター
ンに対して十分中さいことを利用して、画像各画素にお
ける画像入力装置から物体面までの距離を求めている。
そして、本実施例は、フラッシュ光源によりスペクトル
・パターンを得ている。このような本実施例である距離
画像取得装置は、物体４に当たっている環境光に対して
瞬間的に大きく上回る明るさを持つフラッシュ光源■と
、フラッシュ光源１からの光をスペクトル・パターンに
分光して空間に投射するスペクトル・パターン投射装置
と、パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセ
ンサによって瞬間的に画像人力を行う画像入力装置であ
るカメラ５と、画像入力要求スイッチ８に接続され、フ
ラッシュ光源１とカメラ５を同期して駆動するフラッシ
ュ光源・画像入力装置６と、得られた複数の画像間の演
算を行い、各画素における画像入力装置から物体４の物
体面までの距離を求める画像演算装置７とで槽底されて
いる。
・パターンを得ている。このような本実施例である距離
画像取得装置は、物体４に当たっている環境光に対して
瞬間的に大きく上回る明るさを持つフラッシュ光源■と
、フラッシュ光源１からの光をスペクトル・パターンに
分光して空間に投射するスペクトル・パターン投射装置
と、パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセ
ンサによって瞬間的に画像人力を行う画像入力装置であ
るカメラ５と、画像入力要求スイッチ８に接続され、フ
ラッシュ光源１とカメラ５を同期して駆動するフラッシ
ュ光源・画像入力装置６と、得られた複数の画像間の演
算を行い、各画素における画像入力装置から物体４の物
体面までの距離を求める画像演算装置７とで槽底されて
いる。
さらに、カメラ５は、レンズ５１と、ハーフ・ミラー５
２と、結像面を持つ電子シャッター付きＣＣＤ５３．５
４とを備えている。また、スペクトル・パターン投射装
置は、レンズ２と、回折格子３とを備えている。
２と、結像面を持つ電子シャッター付きＣＣＤ５３．５
４とを備えている。また、スペクトル・パターン投射装
置は、レンズ２と、回折格子３とを備えている。
次に、この距離画像取得装置の動作について説明する。
画像入力要求スイッチ８がオンになったとき、物体４に
当たっている光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを
持つフラッシュ光源１が、フラッシュ光源・画像入力駆
動装置６により駆動される。
当たっている光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを
持つフラッシュ光源１が、フラッシュ光源・画像入力駆
動装置６により駆動される。
発せられた光線はレンズ２を通過し、白色平行光線とな
り、回折格子３により分光されスペクトル・パターンと
して物体４に投影される。この情景がカメラ５内のレン
ズ５１を通過した後、ハーフ・ミラー５２で２つの経路
に分けられ、電子シャッター付きのＣ０Ｄ５３．５４上
に結像し、センサ上の位置Ｘでセンスされる。電子シャ
ッターは、フラッシュ光源・画像入力駆動装置６により
、先に示した第４図のタイミングで開かれる。このとき
光量が前述したように、スペクトル・パターンからの画
像出力の寄与と、環境光からの寄与の比が十分大きけれ
ば、（１）式により精度良く３次元位置を求めることが
できる。
り、回折格子３により分光されスペクトル・パターンと
して物体４に投影される。この情景がカメラ５内のレン
ズ５１を通過した後、ハーフ・ミラー５２で２つの経路
に分けられ、電子シャッター付きのＣ０Ｄ５３．５４上
に結像し、センサ上の位置Ｘでセンスされる。電子シャ
ッターは、フラッシュ光源・画像入力駆動装置６により
、先に示した第４図のタイミングで開かれる。このとき
光量が前述したように、スペクトル・パターンからの画
像出力の寄与と、環境光からの寄与の比が十分大きけれ
ば、（１）式により精度良く３次元位置を求めることが
できる。
このように、本実施例は、前述の公知であるレンジ・フ
ァインダにおいて、フラ・ンシュ光源と画像入力装置で
あるカメラを上記のように変更し、光源・画像入力駆動
装置をつけ加えたものである。
ァインダにおいて、フラ・ンシュ光源と画像入力装置で
あるカメラを上記のように変更し、光源・画像入力駆動
装置をつけ加えたものである。
ここで、画像入力装置としては、パターン投射に同期し
て瞬間的に画像を入力するものであれば本発明は支障な
〈実施することができるため、例えば第２図のようにシ
ャッター装置５７と通常のカメラを組み合わせた形のも
のでも本発明は支障な〈実施することができる。また、
パターン投射・画像入力駆動装置は上記の装置を第４図
のタイミングで駆動するものであれば本発明は支障な〈
実施することができる。
て瞬間的に画像を入力するものであれば本発明は支障な
〈実施することができるため、例えば第２図のようにシ
ャッター装置５７と通常のカメラを組み合わせた形のも
のでも本発明は支障な〈実施することができる。また、
パターン投射・画像入力駆動装置は上記の装置を第４図
のタイミングで駆動するものであれば本発明は支障な〈
実施することができる。
第３図に示される実施例は、物体４に当たっている環境
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つスペクト
ル・パターンを空間に投射し、それに同期して異なる分
光感度を有するセンサによって瞬間的に画像入力を行い
、得られた複数の画像間の演算を行い、画像入力時間内
の環境光からの画像出力への寄与がスペクトル・パター
ンに対して十分小さいことを利用して、画像各画素にお
ける画像入力装置から物体面までの距離を求めている。
光に対して瞬間的に大きく上回る明るさを持つスペクト
ル・パターンを空間に投射し、それに同期して異なる分
光感度を有するセンサによって瞬間的に画像入力を行い
、得られた複数の画像間の演算を行い、画像入力時間内
の環境光からの画像出力への寄与がスペクトル・パター
ンに対して十分小さいことを利用して、画像各画素にお
ける画像入力装置から物体面までの距離を求めている。
そして、本実施例は、白色光源によりスペクトル・パタ
ーンを得ている。このような本実施例である距離画像取
得装置は、物体に当たっている環境光に対して大きく上
回る明るさを持つ白色光源１０と、白色光源１０からの
光をスペクトル・パターンに分光して空間に投射するス
ペクトル・パターン投射装置と、白色光源１０とスペク
トル・パターン投射装置の間に置いて光線を瞬間的に通
過させるシャッター装置１１と、パターン投射に同期し
て異なる分光感度を有するセンサによって瞬間的に画像
入力を行う画像入力装置であるカメラ５と、画像入力要
求スイッチ８に接続され、シャッター装置１１とカメラ
５を同期して駆動するシャッター・画像入力駆動装置１
２と、得られた複数の画像間の演算を行い、各画素にお
けるカメラ５から物体４の物体面までの距離を求める画
像演算装置とで構成されている。
ーンを得ている。このような本実施例である距離画像取
得装置は、物体に当たっている環境光に対して大きく上
回る明るさを持つ白色光源１０と、白色光源１０からの
光をスペクトル・パターンに分光して空間に投射するス
ペクトル・パターン投射装置と、白色光源１０とスペク
トル・パターン投射装置の間に置いて光線を瞬間的に通
過させるシャッター装置１１と、パターン投射に同期し
て異なる分光感度を有するセンサによって瞬間的に画像
入力を行う画像入力装置であるカメラ５と、画像入力要
求スイッチ８に接続され、シャッター装置１１とカメラ
５を同期して駆動するシャッター・画像入力駆動装置１
２と、得られた複数の画像間の演算を行い、各画素にお
けるカメラ５から物体４の物体面までの距離を求める画
像演算装置とで構成されている。
さらに、カメラ５は、レンズ５１と、ハーフ・ミラー５
２と、電子シャンク−付ＣＣＤ５３．５４とを備えてい
る。また、スペクトル・パターン投射装置は、レンズ２
と、回折格子３とを備えている。
２と、電子シャンク−付ＣＣＤ５３．５４とを備えてい
る。また、スペクトル・パターン投射装置は、レンズ２
と、回折格子３とを備えている。
次に、この距離画像取得装置の動作について説明する。
物体４に当たっている光に対して大きく上回る明るさを
持つ白色光源１０が光っており、その後に、光線を瞬間
的に通過させるシャッター装置１１が置かれている。シ
ャッター装置１１は、シャンク−・画像入力駆動装置１
２により駆動されて、瞬間的に光線を通過させる。その
光線はレンズ２を通過し白色平行光線となり、回折格子
３により分光されスペクトル・パターンとして物体４に
投影される。
持つ白色光源１０が光っており、その後に、光線を瞬間
的に通過させるシャッター装置１１が置かれている。シ
ャッター装置１１は、シャンク−・画像入力駆動装置１
２により駆動されて、瞬間的に光線を通過させる。その
光線はレンズ２を通過し白色平行光線となり、回折格子
３により分光されスペクトル・パターンとして物体４に
投影される。
この情景がシャッターを備えたカメラ５内のレンズ５１
を通過した後、ハーフ・ミラー５２で２つの経路に分け
られ、電子シャッター付きのＣＣＤ５３゜５４上に結像
し、センサ上の位置Ｘでセンスされる。
を通過した後、ハーフ・ミラー５２で２つの経路に分け
られ、電子シャッター付きのＣＣＤ５３゜５４上に結像
し、センサ上の位置Ｘでセンスされる。
電子シャッターはシャッター・画像入力駆動装置１２に
より、先に示した第４図のタイミングで開かれる。この
とき光量が前述したように、スペクトル・パターンから
の画像出力の寄与と、環境光からの寄与の比が十分大き
ければ、（１）式により精度良く３次元位置を求めるこ
とができる。
より、先に示した第４図のタイミングで開かれる。この
とき光量が前述したように、スペクトル・パターンから
の画像出力の寄与と、環境光からの寄与の比が十分大き
ければ、（１）式により精度良く３次元位置を求めるこ
とができる。
以上説明したように本発明によれば、環境光の下におい
て実時間で物体までの距離を画素毎に得ることのできる
効果がある。
て実時間で物体までの距離を画素毎に得ることのできる
効果がある。
第１図、第３図は、本発明の一実施例を示す構成図、
第２図は、第１図におけるカメラに置き換えることがで
きる装置の一例を示す構成図、第４図は、本発明の実施
例で用いられるフラッシュ光源・画像入力駆動装置の駆
動タイミング図、第５図は、従来例として公知であるレ
ンズ・ファインダの構成図、 第６図は、従来技術及び本発明の実施例で用いられる画
像演算装置の一例を示す構成図である。 １・・・・・フラッシュ ２・・・・・レンズ ７ ・ ・ ・ ８ ・ ・ ・ １０・ ・ ・ １１・ ・ ・ １２・ ・ ・ ５１・ ・ ・ ５２・ ・ ・ ５３、 ５４・ ５５、 ５６・ ５７・ ・ ・ ・回折格子 ・物体 ・カメラ ・フラッシュ光源・画像入力駆動 装置 ・・画像演算装置 ・・画像入力要求スイッチ ・・環境光を大幅に上回る光量をも つ白色光源 ・シャッター装置 ・シャッター・画像入力駆動装置 ・レンズ ・ハーフ・ミラー ・電子シャッター付きＣＣＤ ・ＣＣＤ ・シャッター装置
きる装置の一例を示す構成図、第４図は、本発明の実施
例で用いられるフラッシュ光源・画像入力駆動装置の駆
動タイミング図、第５図は、従来例として公知であるレ
ンズ・ファインダの構成図、 第６図は、従来技術及び本発明の実施例で用いられる画
像演算装置の一例を示す構成図である。 １・・・・・フラッシュ ２・・・・・レンズ ７ ・ ・ ・ ８ ・ ・ ・ １０・ ・ ・ １１・ ・ ・ １２・ ・ ・ ５１・ ・ ・ ５２・ ・ ・ ５３、 ５４・ ５５、 ５６・ ５７・ ・ ・ ・回折格子 ・物体 ・カメラ ・フラッシュ光源・画像入力駆動 装置 ・・画像演算装置 ・・画像入力要求スイッチ ・・環境光を大幅に上回る光量をも つ白色光源 ・シャッター装置 ・シャッター・画像入力駆動装置 ・レンズ ・ハーフ・ミラー ・電子シャッター付きＣＣＤ ・ＣＣＤ ・シャッター装置
Claims (3)
- （１）物体に当たっている環境光に対して瞬間的に大き
く上回る明るさを持つスペクトル・パターンを空間に投
射し、それに同期して異なる分光感度を有するセンサに
よって瞬間的に画像入力を行い、得られた複数の画像間
の演算を行い、画像入力時間内の環境光からの画像出力
への寄与がスペクトル・パターンに対して十分小さいこ
とを利用して、画像各画素における画像入力装置から前
記物体面までの距離を求める距離画像取得方法。 - （２）物体に当たっている環境光に対して瞬間的に大き
く上回る明るさを持つフラッシュ光源と、前記フラッシ
ュ光源からの光をスペクトル・パターンに分光して空間
に投射するスペクトル・パターン投射装置と、 パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセンサ
によって瞬間的に画像入力を行う画像入力装置と、 前記フラッシュ光源と画像入力装置とを同期して駆動す
るフラッシュ光源・画像入力駆動装置と、得られた複数
の画像間の演算を行い、各画素における前記画像入力装
置から前記物体面までの距離を求める画像演算装置とを
有する距離画像取得装置。 - （３）物体に当たっている環境光に対して大きく上回る
明るさを持つ白色光源と、 前記光源からの光をスペクトル・パターンに分光して空
間に投射するスペクトル・パターン投射装置と、 前記白色光源とスペクトル・パターン投射装置との間に
置いて光線を瞬間的に通過させるシャッター装置と、 パターン投射に同期して異なる分光感度を有するセンサ
によって瞬間的に画像入力を行う画像入力装置と、 前記シャッター装置と画像入力装置とを同期して駆動す
るシャッター・画像入力駆動装置と、得られた複数の画
像間の演算を行い、各画素における前記画像入力装置か
ら前記物体面までの距離を求める画像演算装置とを有す
る距離画像取得装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222994A JP2641945B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 距離画像取得方法及び装置 |
| DE69026008T DE69026008T2 (de) | 1989-08-31 | 1990-08-30 | Gerät zur Beschaffung von Abstandsinformation von einem Objekt, mittels augenblicklicher Beleuchtung des Objekts durch einen Lichtstrahl |
| EP90116646A EP0415405B1 (en) | 1989-08-31 | 1990-08-30 | Device for obtaining distance information from an object by instantaneously illuminating the object by a light beam |
| US07/853,845 US5200792A (en) | 1989-08-31 | 1992-03-19 | Device for obtaining distance information from an object by instantaneously illuminating the object by a light beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222994A JP2641945B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 距離画像取得方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387607A true JPH0387607A (ja) | 1991-04-12 |
| JP2641945B2 JP2641945B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=16791145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1222994A Expired - Lifetime JP2641945B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 距離画像取得方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0415405B1 (ja) |
| JP (1) | JP2641945B2 (ja) |
| DE (1) | DE69026008T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008184210A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Tokyo Autom Mach Works Ltd | 縦形製袋充填包装機 |
| JP2010066182A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Nikon Corp | 形状測定装置 |
| JP2011053224A (ja) * | 2000-01-10 | 2011-03-17 | Massachusetts Inst Of Technology <Mit> | 表面輪郭測定のための装置および方法 |
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Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB1332291A (en) * | 1965-09-24 | 1973-10-03 | Bolkow Gmbh | Infra-red radiation emitter |
| US3899250A (en) * | 1974-02-04 | 1975-08-12 | Ball Brothers Res Corp | Active-gated television automatic range sweep technique |
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| US4174524A (en) * | 1978-09-25 | 1979-11-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Ultra high speed gated pulse optical imaging system |
| JPS6071974A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ測距装置 |
| US4603973A (en) * | 1984-01-26 | 1986-08-05 | Crow Robert P | Visibility enhancement system |
| US4647199A (en) * | 1984-09-14 | 1987-03-03 | The Perkin-Elmer Corporation | Automatic shutter system |
| US4727259A (en) * | 1986-02-24 | 1988-02-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Monolithic area array with shutter operable to only transmit light between the minimum and maximum ranges for laser rangefinding |
| DE3844654A1 (de) * | 1988-11-23 | 1990-06-07 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Bildsensor |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1222994A patent/JP2641945B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-08-30 EP EP90116646A patent/EP0415405B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-30 DE DE69026008T patent/DE69026008T2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0415405A3 (en) | 1992-06-10 |
| EP0415405B1 (en) | 1996-03-20 |
| DE69026008D1 (de) | 1996-04-25 |
| JP2641945B2 (ja) | 1997-08-20 |
| EP0415405A2 (en) | 1991-03-06 |
| DE69026008T2 (de) | 1996-08-01 |
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