JPH06185978A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
- Publication number
- JPH06185978A JPH06185978A JP33891392A JP33891392A JPH06185978A JP H06185978 A JPH06185978 A JP H06185978A JP 33891392 A JP33891392 A JP 33891392A JP 33891392 A JP33891392 A JP 33891392A JP H06185978 A JPH06185978 A JP H06185978A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- hologram
- distance
- distance measuring
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、簡便な構成で不可視部分の存在し
ない距離計測をなし得る距離測定装置を提供することを
目的とする。 【構成】この発明では、光を発生する光源と、この光源
から発生される光の光軸上に配される複数の点をそれぞ
れ別の点に結像するよう作用するホログラムと、前記結
像される複数の位置にそれぞれ配置される複数の光検出
手段と、前記複数の光検出手段の出力に基づき前記複数
の点上に配される被測定物体の距離を計測する距離計測
手段とを具えるようにする。
ない距離計測をなし得る距離測定装置を提供することを
目的とする。 【構成】この発明では、光を発生する光源と、この光源
から発生される光の光軸上に配される複数の点をそれぞ
れ別の点に結像するよう作用するホログラムと、前記結
像される複数の位置にそれぞれ配置される複数の光検出
手段と、前記複数の光検出手段の出力に基づき前記複数
の点上に配される被測定物体の距離を計測する距離計測
手段とを具えるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、三角測量を用いずに
被測定物体の３次元座標位置を得ることができる３次元
画像計測装置に関する。
被測定物体の３次元座標位置を得ることができる３次元
画像計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】距離測定方式としては、三角測量を利用
したものが一般的である。
したものが一般的である。
【０００３】図５は、三角測量による距離測定方式を示
すもので、投光器１０、結像レンズ２０および光電変換
素子３０で構成される。
すもので、投光器１０、結像レンズ２０および光電変換
素子３０で構成される。
【０００４】被測定物体４０が、３つの異なる位置Ａ、
Ｂ、Ｃにある場合を想定し、それらの距離Ｌ1、Ｌ2、Ｌ
3を測定する場合を考える。投光器１０から発せられた
光ビームＬは物体４０に入射され、該物体４０の表面で
散乱される。この散乱光を結像レンズ２０により光電変
換素子３０上に結像する。これらの結像位置は物体４０
のｚ方向位置によって異なり、物体がＡの位置にあると
きは位置ａに結像され、物体がＢの位置にあるときは位
置ｂに結像され、物体がＣの位置にあるときは位置ｃに
結像される。この結像位置のｘ座標と物体４０のｚ方向
位置との関係は幾何学的な関係により一意的に決定され
るので、これらの関係を用いて各距離Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3を
測定することができる。
Ｂ、Ｃにある場合を想定し、それらの距離Ｌ1、Ｌ2、Ｌ
3を測定する場合を考える。投光器１０から発せられた
光ビームＬは物体４０に入射され、該物体４０の表面で
散乱される。この散乱光を結像レンズ２０により光電変
換素子３０上に結像する。これらの結像位置は物体４０
のｚ方向位置によって異なり、物体がＡの位置にあると
きは位置ａに結像され、物体がＢの位置にあるときは位
置ｂに結像され、物体がＣの位置にあるときは位置ｃに
結像される。この結像位置のｘ座標と物体４０のｚ方向
位置との関係は幾何学的な関係により一意的に決定され
るので、これらの関係を用いて各距離Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3を
測定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記三角測量において
は、原理的制約により投光器１０及び光電変換素子３０
を０度以上の一定角度に保つ必要があり、このため図６
のように、投光器１０からの光が当たらない影の部分、
もしくは光電変換素子３０側から見えない部分の距離を
測定することは不可能であった。
は、原理的制約により投光器１０及び光電変換素子３０
を０度以上の一定角度に保つ必要があり、このため図６
のように、投光器１０からの光が当たらない影の部分、
もしくは光電変換素子３０側から見えない部分の距離を
測定することは不可能であった。
【０００６】そこで、このような問題を解決すべく、図
７（ａ）に示すように、被測定物体４０、結像された物
体像（実像）４０´を一直線上に並ぶように配置する
と、光電変換素子３０を物体像４０´の方向に配置しな
くてはならず、これでは光電変換素子に光が届かなくな
ってしまう。
７（ａ）に示すように、被測定物体４０、結像された物
体像（実像）４０´を一直線上に並ぶように配置する
と、光電変換素子３０を物体像４０´の方向に配置しな
くてはならず、これでは光電変換素子に光が届かなくな
ってしまう。
【０００７】そこで、それ以外の配置、例えば図７
（ｂ）に示すような配置をレンズ系で実現しようとする
と、レンズの設計が非常に複雑になり、容易には実現で
きない。この発明はこのような実情に鑑みてなされたも
ので、簡便な構成で不可視部分の存在しない距離計測を
なし得る距離測定装置を提供することを目的とする。
（ｂ）に示すような配置をレンズ系で実現しようとする
と、レンズの設計が非常に複雑になり、容易には実現で
きない。この発明はこのような実情に鑑みてなされたも
ので、簡便な構成で不可視部分の存在しない距離計測を
なし得る距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】この発明で
は、ホログラムを用いて距離を計測する。
は、ホログラムを用いて距離を計測する。
【０００９】すなわちこの発明では、光を発生する光源
と、この光源から発生される光の光軸上に配される複数
の点をそれぞれ別の点に結像するよう作用するホログラ
ムと、前記結像される複数の位置にそれぞれ配置される
複数の光検出手段と、前記複数の光検出手段の出力に基
づき前記複数の点上に配される被測定物体の距離を計測
する距離計測手段とを具えるようにする。
と、この光源から発生される光の光軸上に配される複数
の点をそれぞれ別の点に結像するよう作用するホログラ
ムと、前記結像される複数の位置にそれぞれ配置される
複数の光検出手段と、前記複数の光検出手段の出力に基
づき前記複数の点上に配される被測定物体の距離を計測
する距離計測手段とを具えるようにする。
【００１０】かかる本発明によれば、光源の光軸上に被
測定物体を測距するための複数の点を設ける。これらの
点に被測定物体が位置したときには前記光源から発生さ
れる光が散乱し、散乱された光はホログラムによって前
記複数の光検出手段のうちの何れかに結像される。前記
複数の光検出手段と被測定物体を測距するための複数の
点との位置関係はホログラム露光時に判っているので、
前記複数の光検出手段のうちのどれが最も明るい光を検
出したかを判定することにより被測定物体の距離を測定
することができる。
測定物体を測距するための複数の点を設ける。これらの
点に被測定物体が位置したときには前記光源から発生さ
れる光が散乱し、散乱された光はホログラムによって前
記複数の光検出手段のうちの何れかに結像される。前記
複数の光検出手段と被測定物体を測距するための複数の
点との位置関係はホログラム露光時に判っているので、
前記複数の光検出手段のうちのどれが最も明るい光を検
出したかを判定することにより被測定物体の距離を測定
することができる。
【００１１】またこの発明では、拡散光を発生する複数
の光源と、所定の軸上に配される複数の点をそれぞれ別
の点に結像するよう作用するホログラムと、前記結像さ
れる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光検出手段
と、前記複数の光検出手段の出力に基づき前記複数の点
上に配される被測定物体の距離を計測する距離計測手段
とを具えるようにする。
の光源と、所定の軸上に配される複数の点をそれぞれ別
の点に結像するよう作用するホログラムと、前記結像さ
れる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光検出手段
と、前記複数の光検出手段の出力に基づき前記複数の点
上に配される被測定物体の距離を計測する距離計測手段
とを具えるようにする。
【００１２】かかる発明によれば、複数の方向から拡散
光を被測定物体が位置する前記複数の点付近の空間に照
射する。被測定物体表面で散乱された光はホログラムに
よって前記複数の光検出手段のうちの何れかに結像され
る。前記同様、複数の光検出手段と被測定物体を測距す
るための複数の点との位置関係はホログラム露光時に判
っているので、前記複数の光検出手段のうちのどれが最
も明るい光を検出したかを判定することにより被測定物
体の距離を測定することができる。
光を被測定物体が位置する前記複数の点付近の空間に照
射する。被測定物体表面で散乱された光はホログラムに
よって前記複数の光検出手段のうちの何れかに結像され
る。前記同様、複数の光検出手段と被測定物体を測距す
るための複数の点との位置関係はホログラム露光時に判
っているので、前記複数の光検出手段のうちのどれが最
も明るい光を検出したかを判定することにより被測定物
体の距離を測定することができる。
【００１３】
【実施例】以下この発明を添付図面に示す実施例に従っ
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】図１にこの発明の実施例を示す。
【００１５】この実施例装置は、光ビームを発生するレ
ーザ光源１と、体積ホログラム２と、光検出素子アレイ
３とで構成されている。
ーザ光源１と、体積ホログラム２と、光検出素子アレイ
３とで構成されている。
【００１６】ホログラム２は、光ビームの光軸（ｚ軸）
上にある複数の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをｘ軸方向に配された
光検出素子アレイ３の各素子ａ、ｂ、ｃ、ｄ上に結像す
る作用をなす。
上にある複数の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをｘ軸方向に配された
光検出素子アレイ３の各素子ａ、ｂ、ｃ、ｄ上に結像す
る作用をなす。
【００１７】このような作用をなすホログラム２は図２
に示すようにして作成される。
に示すようにして作成される。
【００１８】まず、同図（ａ）に示すように、所望の結
像点Ｒ1に点光源を配置して拡散光Ｌaをホログラム２に
照射すると共に、ｚ軸上の距離測定点Ｓ1に１点に収束
する光Ｌbをホログラム２に照射する。
像点Ｒ1に点光源を配置して拡散光Ｌaをホログラム２に
照射すると共に、ｚ軸上の距離測定点Ｓ1に１点に収束
する光Ｌbをホログラム２に照射する。
【００１９】また、同図（ｂ）に示すように、前記とは
異なる位置の結像点にＲ2点光源を配置して拡散光Ｌaを
ホログラム２に照射すると共に、ｚ軸上の他の距離測定
点Ｓ2に１点に収束する光Ｌbをホログラム２に照射す
る。
異なる位置の結像点にＲ2点光源を配置して拡散光Ｌaを
ホログラム２に照射すると共に、ｚ軸上の他の距離測定
点Ｓ2に１点に収束する光Ｌbをホログラム２に照射す
る。
【００２０】このような処理を複数回繰り返すことによ
り、光軸上のｎ個の点をそれぞれ異なる位置に結像する
ホログラムを多重露光することができる。
り、光軸上のｎ個の点をそれぞれ異なる位置に結像する
ホログラムを多重露光することができる。
【００２１】これにより、同図（ｃ）に示すように、測
定点Ｓ1で光が散乱されれば結像点Ｒ1に結像し、測定点
Ｓ2で光が散乱されれば結像点Ｒ2で結像するようなホロ
グラム２を作成することができる。なお、Ｌaを収束光
とし、Ｌbを拡散光とするようにしてもよい。
定点Ｓ1で光が散乱されれば結像点Ｒ1に結像し、測定点
Ｓ2で光が散乱されれば結像点Ｒ2で結像するようなホロ
グラム２を作成することができる。なお、Ｌaを収束光
とし、Ｌbを拡散光とするようにしてもよい。
【００２２】上記光検出素子アレイ３の各素子は上記ホ
ログラム２の各結像点と一致するように配置する。この
場合は、各結像点をｘ方向の一直線上に配置するように
しているので、この直線上に光検出素子アレイ３を配置
する。
ログラム２の各結像点と一致するように配置する。この
場合は、各結像点をｘ方向の一直線上に配置するように
しているので、この直線上に光検出素子アレイ３を配置
する。
【００２３】かかる構成において、レーザ光源１から光
ビームがｚ軸上に沿って発生されている状態において、
例えば点Ａの位置に被測定物体４が位置していたとする
と、光ビームは被測定物体４の表面で散乱され、この散
乱光がホログラム２によって所定の結像点ａに結像され
る。したがって、結像点ａに位置している光検出素子が
他の光検出素子に比べて最も明るい光を検出することに
なる。
ビームがｚ軸上に沿って発生されている状態において、
例えば点Ａの位置に被測定物体４が位置していたとする
と、光ビームは被測定物体４の表面で散乱され、この散
乱光がホログラム２によって所定の結像点ａに結像され
る。したがって、結像点ａに位置している光検出素子が
他の光検出素子に比べて最も明るい光を検出することに
なる。
【００２４】距離測定部５には前記光検出素子アレイ３
の出力が入力され、距離測定部５は各光検出素子の光電
変換出力から最も明るい光を検出した光検出素子を選択
し、該選択結果にしたがって被測定物体４の距離を計測
する。
の出力が入力され、距離測定部５は各光検出素子の光電
変換出力から最も明るい光を検出した光検出素子を選択
し、該選択結果にしたがって被測定物体４の距離を計測
する。
【００２５】例えば、ｘ座標及びｚ座標の関係はホログ
ラム露光時に任意に決めることができるので、ｘ座標値
がｚ座標値に比例するようにホログラム露光を行うよう
にすれば、選択された光検出素子（最も明るい光を検出
した光電変換素子）のｘ座標値に或る定数を掛けること
により物体４までの距離を演算することができる。
ラム露光時に任意に決めることができるので、ｘ座標値
がｚ座標値に比例するようにホログラム露光を行うよう
にすれば、選択された光検出素子（最も明るい光を検出
した光電変換素子）のｘ座標値に或る定数を掛けること
により物体４までの距離を演算することができる。
【００２６】このようにこの実施例では、光ビームの光
軸上に複数の測定点を配置し、かつホログラムによって
各測定点からの散乱光を光検出素子で受光できるように
散乱光の各結像位置を設定するようにしたので、不可視
部分が存在しない距離計測をなし得る。
軸上に複数の測定点を配置し、かつホログラムによって
各測定点からの散乱光を光検出素子で受光できるように
散乱光の各結像位置を設定するようにしたので、不可視
部分が存在しない距離計測をなし得る。
【００２７】なお、上記実施例では、結像点を１直線上
に配置するようにしたが、原理的には任意の位置に結像
点を配置することができる。
に配置するようにしたが、原理的には任意の位置に結像
点を配置することができる。
【００２８】また、上記実施例では、ホログラム２と光
検出素子アレイ３の間に光源１を配置するようにした
が、ホログラム２と被計測物体４との間に光源１を配置
するようにしてもよい。
検出素子アレイ３の間に光源１を配置するようにした
が、ホログラム２と被計測物体４との間に光源１を配置
するようにしてもよい。
【００２９】図３にこの発明の他の実施例を示す。
【００３０】この実施例では、光源１として拡散光を発
生する拡散光源を用いるようにしている。測定点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄを該拡散光の光軸上（ｚ軸）に配置すること
は、先の実施例と同様であり、これにより従来の影の位
置の問題点を解決している。測定点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと結
像点の関係、距離計測方法は先の実施例と同様である。
図４にこの発明の更に別の実施例を示す。
生する拡散光源を用いるようにしている。測定点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄを該拡散光の光軸上（ｚ軸）に配置すること
は、先の実施例と同様であり、これにより従来の影の位
置の問題点を解決している。測定点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと結
像点の関係、距離計測方法は先の実施例と同様である。
図４にこの発明の更に別の実施例を示す。
【００３１】この実施例では、拡散光の光軸をｚ軸に一
致させる代わりに、拡散光源１-1〜１-nを複数の異なる
位置に配置し、拡散光をあらゆる方向から距離測定部位
に照射することにより従来の３角法による不可視領域の
問題を解決するようにしている。この場合も、測定点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと結像点の関係、距離計測方法等は先の
実施例と同様である。
致させる代わりに、拡散光源１-1〜１-nを複数の異なる
位置に配置し、拡散光をあらゆる方向から距離測定部位
に照射することにより従来の３角法による不可視領域の
問題を解決するようにしている。この場合も、測定点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと結像点の関係、距離計測方法等は先の
実施例と同様である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
光ビームの光軸上に複数の測定点を配置し、かつホログ
ラムによって各測定点からの散乱光を光検出素子で受光
できるように散乱光の各結像位置を設定するようにした
ので、簡便な構成で不可視領域の無い距離計測をなし得
る。
光ビームの光軸上に複数の測定点を配置し、かつホログ
ラムによって各測定点からの散乱光を光検出素子で受光
できるように散乱光の各結像位置を設定するようにした
ので、簡便な構成で不可視領域の無い距離計測をなし得
る。
【００３３】またこの発明では、拡散光を複数の位置か
ら照明して光の届かない部位をなくすようにしてホログ
ラムによる距離計測を行うようにしたので、従来の３角
測量では不可能だった影部分や不可視部分の距離計測を
なし得る。
ら照明して光の届かない部位をなくすようにしてホログ
ラムによる距離計測を行うようにしたので、従来の３角
測量では不可能だった影部分や不可視部分の距離計測を
なし得る。
【図１】この発明の実施例を示す図。
【図２】ホログラムの多重露光の手順を示す図。
【図３】この発明の他の実施例を示す図。
【図４】この発明の更に別の実施例を示す図。
【図５】従来の３角測量を示す図。
【図６】従来の不具合を説明する図。
【図７】従来の不具合を説明する図。
１…光源 ２…ホログラム ３…光検出素子アレイ ４…被計測物体 ５…距離測定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守屋 正人 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 安藤 学 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】光を発生する光源と、 この光源から発生される光の光軸上に配される複数の点
をそれぞれ別の点に結像するよう作用するホログラム
と、 前記結像される複数の位置にそれぞれ配置される複数の
光検出手段と、 前記複数の光検出手段の出力に基づき前記複数の点上に
配される被測定物体の距離を計測する距離計測手段と、 を具える距離測定装置。 - 【請求項２】前記光源は光ビームを発生するものである
請求項１記載の距離測定装置。 - 【請求項３】前記光源は拡散光を発生するものである請
求項１記載の距離測定装置。 - 【請求項４】拡散光を発生する複数の光源と、 所定の軸上に配される複数の点をそれぞれ別の点に結像
するよう作用するホログラムと、 前記結像される複数の位置にそれぞれ配置される複数の
光検出手段と、 前記複数の光検出手段の出力に基づき前記複数の点上に
配される被測定物体の距離を計測する距離計測手段と、 を具える距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33891392A JP3265549B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33891392A JP3265549B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185978A true JPH06185978A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3265549B2 JP3265549B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=18322518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33891392A Expired - Fee Related JP3265549B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3265549B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015217332A1 (de) | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Mitutoyo Corporation | Positionsmessvorrichtung |
-
1992
- 1992-12-18 JP JP33891392A patent/JP3265549B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015217332A1 (de) | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Mitutoyo Corporation | Positionsmessvorrichtung |
| US9562761B2 (en) | 2014-09-12 | 2017-02-07 | Mitutoyo Corporation | Position measuring device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3265549B2 (ja) | 2002-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107219533B (zh) | 激光雷达点云与图像融合式探测系统 | |
| US6741082B2 (en) | Distance information obtaining apparatus and distance information obtaining method | |
| EP0071667A1 (en) | Device for determining the real or the virtual distance of a source of light from a measuring plane | |
| DE69306399T2 (de) | Validierung der optischen Entfernungsmessung einer Zieloberfläche in einer gestörten Umgebung | |
| US5339154A (en) | Method and apparatus for optical measurement of objects | |
| US6995836B1 (en) | Angle measuring system | |
| JPH0674968B2 (ja) | 光学式測定装置 | |
| US6661446B2 (en) | Parallel-processing, optical distance-measuring device | |
| JP3265549B2 (ja) | 距離測定装置 | |
| JPH01240863A (ja) | スペックルパターン発生方法及び装置 | |
| EP1202074A2 (en) | Distance measuring apparatus and distance measuring method | |
| JPS5892904A (ja) | 面方向の検出方法及び同装置 | |
| JP2582007Y2 (ja) | 干渉計 | |
| JPS59184804A (ja) | 光学式距離センサ | |
| JPH0643893B2 (ja) | 距離測定装置 | |
| JPS62138709A (ja) | 変位の測定方法および装置 | |
| JP2969466B2 (ja) | スペックル測長計のモニタ装置 | |
| JPH11142110A (ja) | 電荷結合素子型光検出器及びそれを用いた距離測定装置 | |
| RU2124700C1 (ru) | Бесконтактный измеритель расстояний | |
| JP2675051B2 (ja) | 光学式非接触位置測定装置 | |
| JP2866566B2 (ja) | 三次元形状入力装置 | |
| JP3023955B2 (ja) | ３次元形状測定用光学システム | |
| JPS62138715A (ja) | 変位の測定方法および装置 | |
| JPS62291509A (ja) | 距離測定装置 | |
| JP2830915B2 (ja) | 粒径分布測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |