JPH06174425A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH06174425A JPH06174425A JP4330594A JP33059492A JPH06174425A JP H06174425 A JPH06174425 A JP H06174425A JP 4330594 A JP4330594 A JP 4330594A JP 33059492 A JP33059492 A JP 33059492A JP H06174425 A JPH06174425 A JP H06174425A
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Abstract
距離画像を得る。 【構成】 送光・集光兼用レンズをその光軸に垂直な軸
を回転軸として回転させて1方向の走査を行い、送光・
集光兼用レンズの後方に配置されたレンズ焦点面に沿っ
て往復運動を行う反射鏡及びコリメータレンズにより他
方の方向の走査を行い、2次元の距離画像を得るように
したことを特徴とする。
Description
出射し、対象物からの反射光の変調信号から対象物との
距離を測定する距離測定装置に関するものである。
−220482に示されているように、レーザ光等の光
信号発生部と、対象物からの反射光を受光する受光部と
から構成されている。すなわち、図6に示すように、光
信号発光部(送光器)は、レーザダイオード等の発光素
子及び駆動回路から構成されて光強度変調された光線が
発光され、受光部(受光器)は、フォトダイオード等の
受光素子及び信号処理回路から構成されて送光器より送
光された光線が対象物から反射されて戻ってきた光線を
受光素子で受光して電気信号に変換し、位相ずれ検出回
路において、受光器で電気信号に変換した変調信号と発
光素子に変調を与える信号との位相のずれを検出するこ
とにより距離情報を得ている。
することにより2次元的な距離画像を得る場合、SPI
E Vo1.852(1987)34に示されているよ
うに、レーザーダイオードの前部にポリゴンミラー及び
副走査用の反射鏡を配置し、2次元的な走査を行うこと
により2次元的な距離画像を測定することが行われてい
た。
レンジファインダーが用いられている。即ち、発光素子
からのレーザ光をビーム拡大し、ポリゴンミラーで主走
査、副走査鏡で副走査して対象物上を2次元走査し、そ
の反射光を副走査鏡、ポリゴンミラーを介して集光レン
ズで集光し、受光素子で受光するようにしている。
た構成のものにした場合、走査部がポリゴンミラーと副
走査ミラーとからなる2次元走査機構が配置されてい
る。集光レンズは微小な反射光であっても十分な光量を
得るために口径の大きなものが用いられるがそのために
は集光レンズの前方に配置された走査機構においても集
光レンズの口径と等しい径の光線を得ることができるよ
う構成しなければならず、そのため、装置自体が大きく
なり、重量も大きなものとなり取扱いに不便なものとな
ってしまうという欠点がある。
で、コンパクトな構成の機構で2次元走査し、2次元の
距離画像を得ることができる距離測定装置を提供するこ
とを目的とする。
用レンズをその光軸に垂直な軸を回転軸として回転させ
て1方向の走査を行い、他方向の走査を前記レンズの回
転軸に沿って往復動する、光路変換のための反射鏡、及
び集光光を平行光にするためのコリメータレンズより行
って2次元の距離画像を得るようにしたこと特徴として
いる。
に、主レンズ1を送光・集光兼用として用いている。測
定される方向は集光レンズ1の光軸方向であり、集光レ
ンズ1を、図2に示すように光軸上焦点を通る紙面に垂
直な軸を中心として回転させることにより、測定方向を
走査することができる。光軸に対して45°の角度に傾
けられた反射鏡2を集光レンズ1の焦点位置に反射面が
一致するように配置し、光路を集光レンズ1の光軸に対
して90°曲げる。集光された光線は反射鏡2により光
路を曲げられるが、反射鏡面上に集光された光線の焦点
が存在するため、反射後はこの焦点から発散する光線と
なる。従って、コリメータレンズ3をその焦点距離だけ
反射鏡面から離した位置に配置することにより、コリメ
ータレンズから射出される光束は平行となる。
射鏡2により90°曲げられるが、図示するように反射
鏡2以後を同一平面上に表して集光される角度の範囲を
考える。反射鏡2の光軸に垂直な軸を中心にして集光レ
ンズ1を回転し、コリメータレンズ3の光軸に対して−
γ〜γの角度の範囲で走査するとし、集光レンズ1の開
口角を±βとすると、コリメータレンズ3に入射する光
線の角度θの範囲は、 −(β+γ)<θ<β+γ である。
口角により決まるが、例えば、これが±αである場合、
コリメータレンズ3の光軸に対して集光レンズ1が±α
の角度にあるとき集光された光束の1/2がコリメート
される。集光レンズ1の開口角を±βとしたとき、集光
レンズ1がコリメータレンズ3の光軸に対して±(α+
2β)になったときに、集光された光線はコリメータレ
ンズに入射しなくなるため、走査範囲は±(α+2β)
以内となる。また、コリメータレンズ3の光軸に対して
±(α−2β)の範囲以内にある場合は集光された光束
はすべてコリメータレンズ3に入射する。
入射の割合を考えて走査の範囲γを決定する。そして、
αの大きなコリメータレンズを用いることにより広範囲
にわたる測定が可能となる。
方向と垂直な方向の走査について述べる反射鏡2、コリ
メータレンズ3を一体として集光レンズ1の焦点面内で
集光レンズ1の走査方向と垂直な方向、即ち集光レンズ
1の回転軸に沿って往復運動を行う。図3(a)、図3
(b)、図3(c)に示すように、反射鏡2が集光レン
ズ1の焦点面内を運動するため、集光された光線は常に
反射鏡面上に集光され、その点を点光源として発散する
光線となる。
時に往復運動を行っているため、発散していく点は常に
コリメータレンズの焦点位置にあることになり、反射光
はコリメータレンズ3を透過後、平行光となる。
してdとしたとき、主光線のコリメータレンズ3への入
射角δ、すなわち、測定の方向は、 δ=tan-1(d/f) (ただし、fは集光レンズの
焦点距離) であり、集光レンズ1の開口角がβであるため、往復運
動を−d〜dまで行うときのコリメータレンズ3への入
射角度ηの範囲は、 −(β+δ)<η<β+δ となる。(ただし、実際は集光の方向が集光レンズの光
軸からはずれた場合、厳密には±(β+δ)からはずれ
るが、僅かであるので、ここでは特に考えないことにす
る。)ここでも、図2で説明したと同様にしてコリメー
タレンズの開口角が±αであることを考慮にいれ、走査
の範囲dの量を決定する。
の開口角を考慮にいれることにより、反射鏡の傾きを変
化させることなく、往復運動のみで行うことができ、操
作が簡略化できる。
て平行となった光線はさらにレンズ6により受光素子7
上に集光される。コリメータレンズ3、レンズ6の間に
おける光束は平行光束であるのでその間の距離は限定さ
れない。従って、この距離は測定中可変としても測定さ
れる量には影響はない。そのため、反射鏡2とコリメー
タレンズ3のみを可動とするだけで十分であり、走査の
機構が簡略化されることになる。
行う。発光素子8より発せられ、コリメータ9により平
行光となった測定光束はコリメータレンズ3とレンズ6
の中間に配置されたビームスプリッター11により光路
変換を行い、それ以後は測定光線を受光の経路と逆方向
に入射することにより、測定光線の出射を行っている。
は、図4に示すように、レンズを走査したときレンズの
開口角の範囲内に出射されている光線は測定光として送
光される。集光レンズ1から出射する測定光束は測定の
分解能を高くするため、細くする必要があるが、これ
は、発光素子から出射した光線をコリメートする際に細
く絞っておく必要がある。そのため、集光レンズ1とし
て開口角の大きなものを選ぶことにより広い測定範囲を
得ることができる。
への走査においても集光の場合とほぼ同様に考えること
ができる。これを図5により説明する。発光素子より発
光された測定光は、図5(a)、図5(b)、図5
(c)に示すように、常にコリメータレンズ3の光軸上
を進むため、反射鏡2で反射された後垂直に光路を交換
され、集光レンズ1に垂直に入射する。ただし、反射鏡
2が移動するため、それに伴い、入射の位置が光軸から
ずれているため、集光レンズ1により光路が屈曲する。
この屈曲は集光される方向と一致するため、特に集光光
路と異なる機構を加える必要がなく、完全に送・集光同
一光路をとることができ、機構上簡略なものとなり、コ
ンパクトな構成とすることができる。
集光レンズ、2は光路変換のための反射鏡、3はコリメ
ータレンズ、4は集光レンズを集光レンズの焦点位置で
あり、かつ光軸に垂直な回転軸を中心として回転するた
めの機構、5は反射鏡2、コリメータレンズ3を集光レ
ンズ1の回転走査方向と垂直な方向の走査を行うための
機構、6は集光、コリメートされた光束を検出器上に集
光するためのレンズ、7は反射光の検出器、8は発光素
子、9は発光素子より発光された光線をコリメートする
ためのレンズ、10は戻り光が発光素子に再び入射する
のを防ぐためのアイソレータ、11は測定光と反射光と
を別な光路に振り分けるためのビームスプリッタ、12
は発光素子、受光素子の駆動回路及び信号処理回路であ
る。
たものであり、ビームスプリッタ11、レンズ3、反射
鏡2、レンズ1を通して対象物に向けて送光される。こ
のとき、前述したように送光光線は2次元的に走査され
る。対象物からの反射光はレンズ1、反射鏡2、レンズ
3、ビームスプリッタ11、レンズ6を介して検出器7
で検出される。検出器7で検出した反射光線との位相ず
れを駆動回路及び信号処理回路12で検出することによ
り対象物までの距離が測定される。
り集光レンズの回転角、反射鏡の移動量を検知すること
で求められ、2次元的な対応付けをする。
離測定装置は、強度変調された測定光を発し、その反射
光の測定光との位相ずれ検知することにより距離を測定
する測定機を2次元的に走査して2次元的な距離画像を
測定する際、集光レンズを回転することにより1つの方
向の走査することと、この集光レンズの焦点面に位置し
た光路変換の反射鏡、およびコリメータレンズを集光レ
ンズの集光レンズの焦点面内で往復運動させて2次元的
な走査を行うことにより、よりコンパクトな構成とする
ことができる。
向に関する走査を説明する図である。
ある。
向に関する走査を説明する図である。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 強度変調した光線を発光して対象物から
の反射光線の変調信号と発光光の変調信号との位相のず
れを検出することにより対象物との距離を測定する装置
を用い、測定光線を2次元的に走査することにより2次
元的な距離情報の測定を行う距離測定装置において、1
つの次元の方向の走査を光軸に垂直な軸を中心として回
転するレンズにより行い、他方の次元の走査をこのレン
ズの回転軸に沿って往復する、光路変換のための反射
鏡、及び集光光を平行光にするためのコリメータレンズ
よりなる光路変換部により行うようにしたことを特徴と
する距離測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33059492A JP3250627B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33059492A JP3250627B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 距離測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06174425A true JPH06174425A (ja) | 1994-06-24 |
JP3250627B2 JP3250627B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18234405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33059492A Expired - Fee Related JP3250627B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3250627B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012093256A (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ画像計測装置 |
KR101255816B1 (ko) * | 2011-07-04 | 2013-04-17 | (주)이오시스템 | 3차원 광 스캔 장치 및 방법 |
JP2015210230A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | リコー光学株式会社 | レーザレーダ装置 |
JP2015210098A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | リコー光学株式会社 | レーザレーダ装置 |
WO2018173733A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | パイオニア株式会社 | 光照射装置、光照射方法、および測距装置 |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP33059492A patent/JP3250627B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101255816B1 (ko) * | 2011-07-04 | 2013-04-17 | (주)이오시스템 | 3차원 광 스캔 장치 및 방법 |
JP2015210098A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | リコー光学株式会社 | レーザレーダ装置 |
JP2015210230A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | リコー光学株式会社 | レーザレーダ装置 |
WO2018173733A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | パイオニア株式会社 | 光照射装置、光照射方法、および測距装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3250627B2 (ja) | 2002-01-28 |
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