JPH06258042A - 距離測定方法および装置 - Google Patents
距離測定方法および装置Info
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- JPH06258042A JPH06258042A JP5072926A JP7292693A JPH06258042A JP H06258042 A JPH06258042 A JP H06258042A JP 5072926 A JP5072926 A JP 5072926A JP 7292693 A JP7292693 A JP 7292693A JP H06258042 A JPH06258042 A JP H06258042A
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- 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
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定対象物体の表面の位置を高精度且つ高速
に測定する。 【構成】 基準平面を位置Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に配置
したときに基準平面から反射したスリット光が撮像面７
のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角度差θ1
およびθ2を示すカウント値Ｃ1およびＣ2を求め、基準
面を位置Ｓ２に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面７のセルＰijに入射するための走査ミ
ラー３の角度θS2と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射されたスリット光が撮像面７の
セルＰijに入射するための走査ミラー３の角度θSXとの
角度差を示すカウント値Ｃxを求め、所定の演算を行っ
て、測定対象物体と位置とＳ０との距離を求める。
に測定する。 【構成】 基準平面を位置Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に配置
したときに基準平面から反射したスリット光が撮像面７
のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角度差θ1
およびθ2を示すカウント値Ｃ1およびＣ2を求め、基準
面を位置Ｓ２に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面７のセルＰijに入射するための走査ミ
ラー３の角度θS2と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射されたスリット光が撮像面７の
セルＰijに入射するための走査ミラー３の角度θSXとの
角度差を示すカウント値Ｃxを求め、所定の演算を行っ
て、測定対象物体と位置とＳ０との距離を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元物体の形状測定
に好適な距離測定方法および装置に関する。
に好適な距離測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、三次元物体の距離測定方法として
は、走査ミラーを回転させることによりスリット光を測
定対象物体の表面に沿って走査し、測定対象物体からの
反射スリット光が、撮像面を構成するセルを通過する時
点を検出して測定対象物体の表面の位置を測定する距離
測定方法が知られている。
は、走査ミラーを回転させることによりスリット光を測
定対象物体の表面に沿って走査し、測定対象物体からの
反射スリット光が、撮像面を構成するセルを通過する時
点を検出して測定対象物体の表面の位置を測定する距離
測定方法が知られている。
【０００３】図１１は、このような距離測定方法を実現
する従来の装置の一例を示す。レーザ光源１から出射さ
れた例えば赤外レーザ等のレーザ光は、光学系２によっ
てスリット状される。スリット状にされたレーザ光は、
所定位置に配置されたガルバノミラー等からなる走査ミ
ラー３によって反射される。そして、走査ミラー３によ
って反射されたスリット光３Ｓは、走査ミラー３を回転
させることにより、測定対象物体４の表面に沿って走査
される。
する従来の装置の一例を示す。レーザ光源１から出射さ
れた例えば赤外レーザ等のレーザ光は、光学系２によっ
てスリット状される。スリット状にされたレーザ光は、
所定位置に配置されたガルバノミラー等からなる走査ミ
ラー３によって反射される。そして、走査ミラー３によ
って反射されたスリット光３Ｓは、走査ミラー３を回転
させることにより、測定対象物体４の表面に沿って走査
される。
【０００４】測定対象物体４からの反射スリット光は、
光学系６によって撮像面７上に結像される。微分回路お
よび積分回路等を含んで構成される制御回路５Ｃは、測
定対象物体４からの反射スリット光が、撮像面７内に二
次元的に配置された各撮像セルすなわち受光セルＰijを
通過するタイミングを求めて、走査ミラー３の回転位置
を求める。この走査ミラー３の回転位置、および撮像面
７と走査ミラー３との位置関係から、三角測量の原理
で、撮像面７の各撮像セルＰij毎に測定対象物体４まで
の距離を測定する。
光学系６によって撮像面７上に結像される。微分回路お
よび積分回路等を含んで構成される制御回路５Ｃは、測
定対象物体４からの反射スリット光が、撮像面７内に二
次元的に配置された各撮像セルすなわち受光セルＰijを
通過するタイミングを求めて、走査ミラー３の回転位置
を求める。この走査ミラー３の回転位置、および撮像面
７と走査ミラー３との位置関係から、三角測量の原理
で、撮像面７の各撮像セルＰij毎に測定対象物体４まで
の距離を測定する。
【０００５】図１２は、三角測量法に基づく測定対象物
体４の表面の三次元座標位置の測定原理を示す。撮像面
７と、この撮像面７中の撮像セルＰij上に反射スリット
光が結像される測定対象物体４上の位置までの距離Ｚij
は、三角測量の原理で、撮像面７の結像位置と走査ミラ
ー３の回転中心との距離Ｂij、撮像面７と走査ミラー３
からの反射スリット光３Ｓとのなす角度αij、撮像面７
に対して測定対象物体４から入射されるスリット光の入
射角度βij、および走査ミラー３の回転中心から撮像面
７の延長面への垂直方向距離Ａを使用して、次の（式
２）により求めることができる。
体４の表面の三次元座標位置の測定原理を示す。撮像面
７と、この撮像面７中の撮像セルＰij上に反射スリット
光が結像される測定対象物体４上の位置までの距離Ｚij
は、三角測量の原理で、撮像面７の結像位置と走査ミラ
ー３の回転中心との距離Ｂij、撮像面７と走査ミラー３
からの反射スリット光３Ｓとのなす角度αij、撮像面７
に対して測定対象物体４から入射されるスリット光の入
射角度βij、および走査ミラー３の回転中心から撮像面
７の延長面への垂直方向距離Ａを使用して、次の（式
２）により求めることができる。
【０００６】
【数２】
【０００７】（式２）の３つのパラメータＢij、βijお
よびＡは、光源１、光学系２、走査ミラー３、光学系６
および撮像面７の配置等によって一義的に定まる定数で
ある。撮像面７と走査ミラー３からの反射スリット光３
Ｓとがなす角度αijは、上述したように、まず撮像面７
内の各撮像セルＰij上を測定対象物体４からの反射スリ
ット光が横切るタイミングを求め、これから走査ミラー
３の回転位置を求めることによって求めることができ
る。従って、撮像面７内の各セルからの測定対象物体４
までの距離Ｚijを、三角測量の原理に基づいて、求める
ことができる。
よびＡは、光源１、光学系２、走査ミラー３、光学系６
および撮像面７の配置等によって一義的に定まる定数で
ある。撮像面７と走査ミラー３からの反射スリット光３
Ｓとがなす角度αijは、上述したように、まず撮像面７
内の各撮像セルＰij上を測定対象物体４からの反射スリ
ット光が横切るタイミングを求め、これから走査ミラー
３の回転位置を求めることによって求めることができ
る。従って、撮像面７内の各セルからの測定対象物体４
までの距離Ｚijを、三角測量の原理に基づいて、求める
ことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の距離測
定方法および装置は、次のような問題点がある。
定方法および装置は、次のような問題点がある。
【０００９】（１）各パラメータの導出が困難 測定対象物体４までの距離Ｚijを高精度に求めるには、
４つのパラメータＢij、βij、Ａおよびαijを高精度に
求める必要があるが、パラメータαijは、撮像面７と平
行な面と走査ミラー３からの反射スリット光とのなす角
度であり、撮像面７内の撮像セルＰijを測定対象物体４
からの反射スリット光が通過するタイミングを高精度に
求めたとしても、パラメータαijを高精度に求めること
は困難である。また、パラメータＢij、βij、Ａを高精
度に測定するのは、非常に困難である。
４つのパラメータＢij、βij、Ａおよびαijを高精度に
求める必要があるが、パラメータαijは、撮像面７と平
行な面と走査ミラー３からの反射スリット光とのなす角
度であり、撮像面７内の撮像セルＰijを測定対象物体４
からの反射スリット光が通過するタイミングを高精度に
求めたとしても、パラメータαijを高精度に求めること
は困難である。また、パラメータＢij、βij、Ａを高精
度に測定するのは、非常に困難である。
【００１０】（２）角度データから距離データを導出す
るのが困難 仮に、４つのパラメータＢij、βij、Ａおよびαijを高
精度に求めることができても、撮像面７に含まれるすべ
ての撮像セルＰijのそれぞれについて上記（式２）の演
算を行うのは、非常に時間がかかるので、一枚の距離画
像を測定するのに長時間を要する。
るのが困難 仮に、４つのパラメータＢij、βij、Ａおよびαijを高
精度に求めることができても、撮像面７に含まれるすべ
ての撮像セルＰijのそれぞれについて上記（式２）の演
算を行うのは、非常に時間がかかるので、一枚の距離画
像を測定するのに長時間を要する。
【００１１】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、測定対象物体の表面の位置を高精度且つ
高速に測定することができる距離測定方法および装置を
提供することを目的とする。
たものであり、測定対象物体の表面の位置を高精度且つ
高速に測定することができる距離測定方法および装置を
提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の距離測定
方法は、走査ミラー（例えば、図１の走査ミラー３）を
回転させることによりスリット光を測定対象物体の表面
に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット光
が、撮像面（例えば、図１の撮像面７）を構成するセル
（例えば、図１のセルＰij）を通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定方法であ
って、基準平面を第１位置（例えば、図１の位置Ｓ０）
に配置したときに基準平面から反射したスリット光が撮
像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第１角
度（例えば、図１の角度θS0）と、基準平面を第１位置
から所定距離（例えば、図１のｄ）だけ離隔した第２位
置（例えば、図１の位置Ｓ１）に配置したときに基準平
面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射
するための走査ミラーの第２角度（例えば、図１の角度
θS1）との差である第１角度差（例えば、図２の角度θ
1）を示す値（例えば、実施例ののカウント値Ｃ1）を求
め、基準平面を第２位置（例えば、図１の位置Ｓ１）に
配置したときに基準平面から反射したスリット光が前記
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第２
角度（例えば、図１の角度θS1）と、基準平面を第２位
置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３位置（例え
ば、図１の位置Ｓ２）に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第３角度（例えば、図１の角度θS2）と
の差である第２角度差（例えば、図２の角度θ2）を示
す値（例えば、実施例のカウント値Ｃ2）を求め、基準
平面を第３位置（例えば、図１の位置Ｓ２）に配置した
ときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第３角度（例え
ば、図１の角度θS2）と、測定対象物体を配置したとき
に測定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の
所定のセルに入射するための走査ミラーの第４角度との
差である第３角度差（例えば、図２の角度θx）を示す
値（例えば、例えば、実施例のカウント値Ｃx）を求
め、第１角度差を示す値、第２角度差を示す値および第
３角度差を示す値を使用して、測定対象物体と第１位置
との距離を求めることを特徴とする。
方法は、走査ミラー（例えば、図１の走査ミラー３）を
回転させることによりスリット光を測定対象物体の表面
に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット光
が、撮像面（例えば、図１の撮像面７）を構成するセル
（例えば、図１のセルＰij）を通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定方法であ
って、基準平面を第１位置（例えば、図１の位置Ｓ０）
に配置したときに基準平面から反射したスリット光が撮
像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第１角
度（例えば、図１の角度θS0）と、基準平面を第１位置
から所定距離（例えば、図１のｄ）だけ離隔した第２位
置（例えば、図１の位置Ｓ１）に配置したときに基準平
面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射
するための走査ミラーの第２角度（例えば、図１の角度
θS1）との差である第１角度差（例えば、図２の角度θ
1）を示す値（例えば、実施例ののカウント値Ｃ1）を求
め、基準平面を第２位置（例えば、図１の位置Ｓ１）に
配置したときに基準平面から反射したスリット光が前記
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第２
角度（例えば、図１の角度θS1）と、基準平面を第２位
置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３位置（例え
ば、図１の位置Ｓ２）に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第３角度（例えば、図１の角度θS2）と
の差である第２角度差（例えば、図２の角度θ2）を示
す値（例えば、実施例のカウント値Ｃ2）を求め、基準
平面を第３位置（例えば、図１の位置Ｓ２）に配置した
ときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第３角度（例え
ば、図１の角度θS2）と、測定対象物体を配置したとき
に測定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の
所定のセルに入射するための走査ミラーの第４角度との
差である第３角度差（例えば、図２の角度θx）を示す
値（例えば、例えば、実施例のカウント値Ｃx）を求
め、第１角度差を示す値、第２角度差を示す値および第
３角度差を示す値を使用して、測定対象物体と第１位置
との距離を求めることを特徴とする。
【００１３】本発明の第２の距離測定方法は、走査ミラ
ーを回転させることによりスリット光を測定対象物体の
表面に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット
光が、撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定方法であ
って、基準平面を第１位置に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射する
ための走査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置か
ら所定距離ｄだけ離隔した第２位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに
入射するための走査ミラーの第２角度との差である第１
角度差を示すカウント値Ｃ1を求め、基準平面を第２位
置に配置したときに基準平面から反射したスリット光が
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第２
角度と、基準平面を第２位置から所定距離と同一距離ｄ
だけ離隔した第３位置に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第３角度との差である第２角度差を示す
カウント値Ｃ2を求め、基準平面を第３位置に配置した
ときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第３角度と、測定
対象物体を配置したときに前記測定対象物体の面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第４角度との差である第３角度差を示す
カウント値Ｃxを求め、走査ミラーの回転角度とカウン
ト値との関係を示すパラメータｋを求め、測定対象物体
と前記第１位置とのｘを、次の（式３）に従って
ーを回転させることによりスリット光を測定対象物体の
表面に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット
光が、撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定方法であ
って、基準平面を第１位置に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射する
ための走査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置か
ら所定距離ｄだけ離隔した第２位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに
入射するための走査ミラーの第２角度との差である第１
角度差を示すカウント値Ｃ1を求め、基準平面を第２位
置に配置したときに基準平面から反射したスリット光が
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第２
角度と、基準平面を第２位置から所定距離と同一距離ｄ
だけ離隔した第３位置に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第３角度との差である第２角度差を示す
カウント値Ｃ2を求め、基準平面を第３位置に配置した
ときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第３角度と、測定
対象物体を配置したときに前記測定対象物体の面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第４角度との差である第３角度差を示す
カウント値Ｃxを求め、走査ミラーの回転角度とカウン
ト値との関係を示すパラメータｋを求め、測定対象物体
と前記第１位置とのｘを、次の（式３）に従って
【００１４】
【数３】
【００１５】求めることを特徴とする。
【００１６】本発明の第１の距離測定装置は、走査ミラ
ーを回転させることによりスリット光を測定対象物体の
表面に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット
光が、撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定装置であ
って、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出力す
る計数手段（例えば、図３および図４のカウンタ１２）
と、基準平面を第１位置に配置したときに基準平面から
反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するた
めの走査ミラーの第１角度を示す計数手段からのカウン
ト値と、基準平面を前記第１位置から所定距離だけ離隔
した第２位置に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミ
ラーの第２角度を示す計数手段からのカウント値との差
を求める第１減算手段（例えば、図４の減算器１４２
Ａ）と、基準平面を第２位置に配置したときに基準平面
から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射す
るための走査ミラーの第２角度を示す計数手段からのカ
ウント値と、基準平面を第２位置から所定距離と同一距
離だけ離隔した第３位置に配置したときに基準平面から
反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するた
めの走査ミラーの第３角度を示す計数手段からのカウン
ト値との差を求める第２減算手段（例えば、図４の減算
器１４２Ｂ）と、基準平面を第３位置に配置したときに
基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセル
に入射するための走査ミラーの第３角度を示す計数手段
からのカウント値と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第４角度を示す計
数手段からのカウント値との差を求める第３減算手段
（例えば、図４の減算器１４２Ｃ）と、第１、第２およ
び第３減算手段の出力、ならびに走査ミラーの回転角度
と計数手段の出力カウント値との関係を示すパラメータ
を使用して、測定対象物体と第１位置との距離を演算に
より求める演算手段（例えば、図４の演算器１４３）と
を備えることを特徴とする。
ーを回転させることによりスリット光を測定対象物体の
表面に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット
光が、撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定装置であ
って、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出力す
る計数手段（例えば、図３および図４のカウンタ１２）
と、基準平面を第１位置に配置したときに基準平面から
反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するた
めの走査ミラーの第１角度を示す計数手段からのカウン
ト値と、基準平面を前記第１位置から所定距離だけ離隔
した第２位置に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミ
ラーの第２角度を示す計数手段からのカウント値との差
を求める第１減算手段（例えば、図４の減算器１４２
Ａ）と、基準平面を第２位置に配置したときに基準平面
から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射す
るための走査ミラーの第２角度を示す計数手段からのカ
ウント値と、基準平面を第２位置から所定距離と同一距
離だけ離隔した第３位置に配置したときに基準平面から
反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するた
めの走査ミラーの第３角度を示す計数手段からのカウン
ト値との差を求める第２減算手段（例えば、図４の減算
器１４２Ｂ）と、基準平面を第３位置に配置したときに
基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセル
に入射するための走査ミラーの第３角度を示す計数手段
からのカウント値と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第４角度を示す計
数手段からのカウント値との差を求める第３減算手段
（例えば、図４の減算器１４２Ｃ）と、第１、第２およ
び第３減算手段の出力、ならびに走査ミラーの回転角度
と計数手段の出力カウント値との関係を示すパラメータ
を使用して、測定対象物体と第１位置との距離を演算に
より求める演算手段（例えば、図４の演算器１４３）と
を備えることを特徴とする。
【００１７】本発明の第２の距離測定装置は、走査ミラ
ーを回転させることによりスリット光を測定対象物体の
表面に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット
光が、撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定装置であ
って、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出力す
る計数手段（例えば、図３および図４のカウンタ１２）
と、基準平面を第１位置から所定距離離隔した位置（例
えば、図１の位置Ｓ２）に配置したときに基準平面から
反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するた
めの走査ミラーの角度を示す前記計数手段からのカウン
ト値と、測定対象物体を配置したときに測定対象物体の
面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射
するための走査ミラーの角度を示す計数手段からのカウ
ント値との差を求める減算手段（例えば、図４の減算器
１４２Ｃ）と、少なくとも前記減算手段の出力に応じ
て、測定対象物体と前記第１位置との距離を出力するル
ックアップテーブル（例えば、図５または図６のルック
アップテーブル）とを備えることを特徴とする。
ーを回転させることによりスリット光を測定対象物体の
表面に沿って走査し、測定対象物体からの反射スリット
光が、撮像面を構成するセルを通過する時点を検出して
測定対象物体の表面の位置を測定する距離測定装置であ
って、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出力す
る計数手段（例えば、図３および図４のカウンタ１２）
と、基準平面を第１位置から所定距離離隔した位置（例
えば、図１の位置Ｓ２）に配置したときに基準平面から
反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するた
めの走査ミラーの角度を示す前記計数手段からのカウン
ト値と、測定対象物体を配置したときに測定対象物体の
面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射
するための走査ミラーの角度を示す計数手段からのカウ
ント値との差を求める減算手段（例えば、図４の減算器
１４２Ｃ）と、少なくとも前記減算手段の出力に応じ
て、測定対象物体と前記第１位置との距離を出力するル
ックアップテーブル（例えば、図５または図６のルック
アップテーブル）とを備えることを特徴とする。
【００１８】
【作用】本発明の第１の距離測定方法においては、基準
平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射した
スリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査
ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定距離
だけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第２角度との差である第１角度差を示す
値が求められ、基準平面を第２位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセ
ルに入射するための走査ミラーの第２角度と、基準平面
を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３位
置に配置したときに基準平面から反射したスリット光が
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第３
角度との差である第２角度差を示す値が求められ、基準
平面を第３位置に配置したときに基準平面から反射した
スリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査
ミラーの第３角度と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第４角度との差で
ある第３角度差を示す値が求められ、第１角度差を示す
値、第２角度差を示す値および第３角度差を示す値を使
用して測定対象物体と第１位置との距離が求められる。
従って、高精度および高速度に測定対象物体までの距離
を測定できる。
平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射した
スリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査
ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定距離
だけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するため
の走査ミラーの第２角度との差である第１角度差を示す
値が求められ、基準平面を第２位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセ
ルに入射するための走査ミラーの第２角度と、基準平面
を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３位
置に配置したときに基準平面から反射したスリット光が
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第３
角度との差である第２角度差を示す値が求められ、基準
平面を第３位置に配置したときに基準平面から反射した
スリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査
ミラーの第３角度と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第４角度との差で
ある第３角度差を示す値が求められ、第１角度差を示す
値、第２角度差を示す値および第３角度差を示す値を使
用して測定対象物体と第１位置との距離が求められる。
従って、高精度および高速度に測定対象物体までの距離
を測定できる。
【００１９】本発明の第２の距離測定方法においては、
基準平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定
距離ｄだけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面
から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射す
るための走査ミラーの第２角度との差である第１角度差
を示すカウント値Ｃ1が求められ、基準平面を第２位置
に配置したときに基準平面から反射したスリット光が撮
像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第２角
度と、基準平面を第２位置から所定距離と同一距離ｄだ
け離隔した第３位置に配置したときに基準平面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第３角度との差である第２角度差を示すカ
ウント値Ｃ2が求められ、基準平面を第３位置に配置し
たときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所
定のセルに入射するための走査ミラーの第３角度と、測
定対象物体を配置したときに測定対象物体の面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第４角度との差である第３角度差を示すカ
ウント値Ｃxが求められ、走査ミラーの回転角度とカウ
ント値との関係を示すパラメータｋが求められ、測定対
象物体と第１位置とのｘが、上記（式３）に従って求め
られる。従って、高精度および高速度に測定対象物体ま
での距離を測定できる。
基準平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定
距離ｄだけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面
から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射す
るための走査ミラーの第２角度との差である第１角度差
を示すカウント値Ｃ1が求められ、基準平面を第２位置
に配置したときに基準平面から反射したスリット光が撮
像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第２角
度と、基準平面を第２位置から所定距離と同一距離ｄだ
け離隔した第３位置に配置したときに基準平面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第３角度との差である第２角度差を示すカ
ウント値Ｃ2が求められ、基準平面を第３位置に配置し
たときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所
定のセルに入射するための走査ミラーの第３角度と、測
定対象物体を配置したときに測定対象物体の面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第４角度との差である第３角度差を示すカ
ウント値Ｃxが求められ、走査ミラーの回転角度とカウ
ント値との関係を示すパラメータｋが求められ、測定対
象物体と第１位置とのｘが、上記（式３）に従って求め
られる。従って、高精度および高速度に測定対象物体ま
での距離を測定できる。
【００２０】本発明の第１の距離測定装置においては、
計数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を
出力し、第１減算手段が、基準平面を第１位置に配置し
たときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所
定のセルに入射するための走査ミラーの第１角度を示す
計数手段からのカウント値と、基準平面を第１位置から
所定距離だけ離隔した第２位置に配置したときに基準平
面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射
するための走査ミラーの第２角度を示す計数手段からの
カウント値との差を求め、第２減算手段が、基準平面を
第２位置に配置したときに基準平面から反射したスリッ
ト光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラー
の第２角度を示す計数手段からのカウント値と、基準平
面を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３
位置に配置したときに基準平面から反射したスリット光
が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第
３角度を示す計数手段からのカウント値との差を求め、
第４減算手段が、基準平面を第３位置に配置したときに
基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセル
に入射するための走査ミラーの第３角度を示す計数手段
からのカウント値と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第４角度を示す計
数手段からのカウント値との差を求め、演算手段が、第
１、第２および第３減算手段の出力、ならびに走査ミラ
ーの回転角度と計数手段の出力カウント値との関係を示
すパラメータを使用して、測定対象物体と第１位置との
距離を演算により求める。従って、高精度および高速度
に測定対象物体までの距離を測定できる。
計数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を
出力し、第１減算手段が、基準平面を第１位置に配置し
たときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所
定のセルに入射するための走査ミラーの第１角度を示す
計数手段からのカウント値と、基準平面を第１位置から
所定距離だけ離隔した第２位置に配置したときに基準平
面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射
するための走査ミラーの第２角度を示す計数手段からの
カウント値との差を求め、第２減算手段が、基準平面を
第２位置に配置したときに基準平面から反射したスリッ
ト光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラー
の第２角度を示す計数手段からのカウント値と、基準平
面を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３
位置に配置したときに基準平面から反射したスリット光
が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第
３角度を示す計数手段からのカウント値との差を求め、
第４減算手段が、基準平面を第３位置に配置したときに
基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセル
に入射するための走査ミラーの第３角度を示す計数手段
からのカウント値と、測定対象物体を配置したときに測
定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第４角度を示す計
数手段からのカウント値との差を求め、演算手段が、第
１、第２および第３減算手段の出力、ならびに走査ミラ
ーの回転角度と計数手段の出力カウント値との関係を示
すパラメータを使用して、測定対象物体と第１位置との
距離を演算により求める。従って、高精度および高速度
に測定対象物体までの距離を測定できる。
【００２１】本発明の第２の距離測定装置においては、
計数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を
出力し、減算手段が、基準平面を第１位置から所定距離
離隔した位置に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミ
ラーの角度を示す前記計数手段からのカウント値と、測
定対象物体を配置したときに測定対象物体の面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの角度を示す計数手段からのカウント値との
差を求め、ルックアップテーブルが、少なくとも前記減
算手段の出力に応じて、測定対象物体と前記第１位置と
の距離を出力する。従って、高精度でより高速度に測定
対象物体までの距離を測定できる。
計数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を
出力し、減算手段が、基準平面を第１位置から所定距離
離隔した位置に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミ
ラーの角度を示す前記計数手段からのカウント値と、測
定対象物体を配置したときに測定対象物体の面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの角度を示す計数手段からのカウント値との
差を求め、ルックアップテーブルが、少なくとも前記減
算手段の出力に応じて、測定対象物体と前記第１位置と
の距離を出力する。従って、高精度でより高速度に測定
対象物体までの距離を測定できる。
【００２２】
【実施例】図１は、本発明の距離測定方法および装置に
使用される原理を説明するための図であり、図２は、図
１の一部の幾何学的関係を詳細に示す図である。ここで
は、第１平面位置Ｓ０から測定対象物体の面までの距離
を測定する場合について考える。まず、基準平面を第１
平面位置Ｓ０に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面７の各セルに入射（すなわちそのセル
を通過）するタイミングを求め、次に、基準平面を第１
平面位置から所定距離ｄだけ平行移動した第２平面位置
Ｓ１に配置したときに基準平面から反射したスリット光
が撮像面７の各セルに入射するタイミングを求め、基準
平面を第２平面位置から所定距離と同一距離ｄだけ離隔
した第３平面位置Ｓ２に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面７の各のセルに入射するタイ
ミングを求める。
使用される原理を説明するための図であり、図２は、図
１の一部の幾何学的関係を詳細に示す図である。ここで
は、第１平面位置Ｓ０から測定対象物体の面までの距離
を測定する場合について考える。まず、基準平面を第１
平面位置Ｓ０に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面７の各セルに入射（すなわちそのセル
を通過）するタイミングを求め、次に、基準平面を第１
平面位置から所定距離ｄだけ平行移動した第２平面位置
Ｓ１に配置したときに基準平面から反射したスリット光
が撮像面７の各セルに入射するタイミングを求め、基準
平面を第２平面位置から所定距離と同一距離ｄだけ離隔
した第３平面位置Ｓ２に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面７の各のセルに入射するタイ
ミングを求める。
【００２３】走査ミラー３は、点Ｍ0を中心に定速で回
転し、回転中の走査ミラー３の原点位置からの角度θε
は、上記原点位置でリセットされるカウンタの値Ｃεを
使用して、次の（式４）で与えられる。
転し、回転中の走査ミラー３の原点位置からの角度θε
は、上記原点位置でリセットされるカウンタの値Ｃεを
使用して、次の（式４）で与えられる。
【００２４】
【数４】
【００２５】撮像面７中の受光セルすなわち撮像セルＰ
ijは、二次元的に配列され、各セルは、レンズ等の光学
系６に依存する固有の視線方向を有する。ここでは、第
１平面位置Ｓ０の基準平面から、各セルの視線方向と交
わる測定対象物体の表面の一点までの距離を測定する。
ijは、二次元的に配列され、各セルは、レンズ等の光学
系６に依存する固有の視線方向を有する。ここでは、第
１平面位置Ｓ０の基準平面から、各セルの視線方向と交
わる測定対象物体の表面の一点までの距離を測定する。
【００２６】撮像面７中の任意の撮像セルＰijの視線方
向と、第１、第２および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１および
Ｓ２に位置する基準平面とのそれぞれの交点Ｐ0、Ｐ1お
よびＰ2とし、これらの点にスリット光が入射するとき
の走査ミラー３の原点位置からの角度をそれぞれθS0、
θS1およびθS2とすると、交点Ｐ0および交点Ｐ1との距
離ａおよび交点Ｐ1と交点Ｐ2との距離ａの関係は、次の
（式５）で示され、
向と、第１、第２および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１および
Ｓ２に位置する基準平面とのそれぞれの交点Ｐ0、Ｐ1お
よびＰ2とし、これらの点にスリット光が入射するとき
の走査ミラー３の原点位置からの角度をそれぞれθS0、
θS1およびθS2とすると、交点Ｐ0および交点Ｐ1との距
離ａおよび交点Ｐ1と交点Ｐ2との距離ａの関係は、次の
（式５）で示され、
【００２７】
【数５】
【００２８】線分Ｐ0Ｍ0と線分Ｍ0Ｐ1との角度θ1、お
よび線分Ｐ1Ｍ0と線分Ｍ0Ｐ2との角度θ2は、次の（式
６）および（式７）で示すことができる。
よび線分Ｐ1Ｍ0と線分Ｍ0Ｐ2との角度θ2は、次の（式
６）および（式７）で示すことができる。
【００２９】
【数６】
【００３０】
【数７】
【００３１】また、走査ミラー３の回転中心Ｍ0から視
線方向に下ろした垂線と、線分Ｐ0Ｐ2の延長線との交点
をＰfとし、角度θBが次の（式８）で示される角度と
し、
線方向に下ろした垂線と、線分Ｐ0Ｐ2の延長線との交点
をＰfとし、角度θBが次の（式８）で示される角度と
し、
【００３２】
【数８】
【００３３】直線Ｐ0Ｐ2上の、点Ｐ0から距離ｍにある
測定対象物体の測定点をＰxとし、角度θxが次の（式
９）で示される角度とすると、
測定対象物体の測定点をＰxとし、角度θxが次の（式
９）で示される角度とすると、
【００３４】
【数９】
【００３５】第１平面位置Ｓ０に位置する基準平面から
点Ｐxまでの距離ｘは、（式５）から、次の（式１０）
で示すことができる。
点Ｐxまでの距離ｘは、（式５）から、次の（式１０）
で示すことができる。
【００３６】
【数１０】
【００３７】線分Ｐ2Ｐfの長さをＢ、線分Ｍ0Ｐfの長さ
をＣとすると、次の（式１１）、（式１２）および（式
１３）の関係が成立する。
をＣとすると、次の（式１１）、（式１２）および（式
１３）の関係が成立する。
【００３８】
【数１１】
【００３９】
【数１２】
【００４０】
【数１３】
【００４１】（式１１）、（式１２）および（式１３）
から次の（式１４）が得られる。
から次の（式１４）が得られる。
【００４２】
【数１４】
【００４３】（式１３）および（式１４）から、ｔａｎ
θBは、次の（式１５）で示すことができる。
θBは、次の（式１５）で示すことができる。
【００４４】
【数１５】
【００４５】点Ｐxから点Ｐ2までの長さｎ、および点Ｐ
xから点Ｐ1までの長さｍは、（式１４）および（式１
５）から、次の（式１６）および（式１７）で示され
る。
xから点Ｐ1までの長さｍは、（式１４）および（式１
５）から、次の（式１６）および（式１７）で示され
る。
【００４６】
【数１６】
【００４７】
【数１７】
【００４８】従って、第１平面位置Ｓ０に位置する基準
平面から測定対象物体の測定点Ｐxまでの距離ｘは、
（式４）、（式５）、（式１０）および（式１７）か
ら、次の（式１８）で示すことができる。
平面から測定対象物体の測定点Ｐxまでの距離ｘは、
（式４）、（式５）、（式１０）および（式１７）か
ら、次の（式１８）で示すことができる。
【００４９】
【数１８】
【００５０】（式１８）において、カウント値Ｃ1は、
基準平面を第１平面位置Ｓ０に配置したときに基準平面
から反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射す
るための走査ミラー３の角度θS0と、基準平面を第１平
面位置から距離ｄだけ離隔した第２平面位置Ｓ１に配置
したときに基準平面から反射したスリット光が撮像面７
のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角度θS1と
の差である角度差θ1を示し、カウント値Ｃ2は、基準平
面を第２平面位置Ｓ１に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射するため
の走査ミラー３の角度θS1と、基準平面を第２平面位置
から距離ｄと同一距離ｄだけ離隔した第３平面位置Ｓ２
に配置したときに基準平面から反射したスリット光が撮
像面７のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角度
θS2との差である角度θ2を示し、カウント値Ｃxは、基
準平面を第３平面位置Ｓ２に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射する
ための走査ミラー３の角度θS2と、測定対象物体を配置
したときに測定対象物体の面から反射したスリット光が
撮像面７のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角
度θsxとの差である角度θxを示す。
基準平面を第１平面位置Ｓ０に配置したときに基準平面
から反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射す
るための走査ミラー３の角度θS0と、基準平面を第１平
面位置から距離ｄだけ離隔した第２平面位置Ｓ１に配置
したときに基準平面から反射したスリット光が撮像面７
のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角度θS1と
の差である角度差θ1を示し、カウント値Ｃ2は、基準平
面を第２平面位置Ｓ１に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射するため
の走査ミラー３の角度θS1と、基準平面を第２平面位置
から距離ｄと同一距離ｄだけ離隔した第３平面位置Ｓ２
に配置したときに基準平面から反射したスリット光が撮
像面７のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角度
θS2との差である角度θ2を示し、カウント値Ｃxは、基
準平面を第３平面位置Ｓ２に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射する
ための走査ミラー３の角度θS2と、測定対象物体を配置
したときに測定対象物体の面から反射したスリット光が
撮像面７のセルＰijに入射するための走査ミラー３の角
度θsxとの差である角度θxを示す。
【００５１】走査ミラー３の回転角度とカウント値との
関係を示すパラメータｋは、基準平面を、第１、第２、
および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２以外の予め
知られた平面位置に配置し、（式１８）を使用して求め
ることができる。
関係を示すパラメータｋは、基準平面を、第１、第２、
および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２以外の予め
知られた平面位置に配置し、（式１８）を使用して求め
ることができる。
【００５２】図３は、本発明による距離測定装置の一実
施例を示す。スリット光発生レーザ１から射出されたス
リット光３Ｓは、ガルバノミラー等からなる走査ミラー
３によって、まず最初に図１の第１平面位置Ｓ０に配置
された基準平面上を、次に図１の第２平面位置Ｓ１に配
置された基準平面上を、次に図１の第３基準位置に配置
された基準平面上を、最後に三次元物体である測定対象
物体４上を走査させられる。スリット光発生レーザ１と
しては、例えば、波長６７０ｎｍの半導体レーザ（レン
ズの出口で１０ｍＷ、スリット光の幅約１ｍｍ）を使用
できる。なお、実際には、光源１から出射された光をス
リット状にする光学系２も設けられるが、図示の簡単化
のために、図３には示されていない。
施例を示す。スリット光発生レーザ１から射出されたス
リット光３Ｓは、ガルバノミラー等からなる走査ミラー
３によって、まず最初に図１の第１平面位置Ｓ０に配置
された基準平面上を、次に図１の第２平面位置Ｓ１に配
置された基準平面上を、次に図１の第３基準位置に配置
された基準平面上を、最後に三次元物体である測定対象
物体４上を走査させられる。スリット光発生レーザ１と
しては、例えば、波長６７０ｎｍの半導体レーザ（レン
ズの出口で１０ｍＷ、スリット光の幅約１ｍｍ）を使用
できる。なお、実際には、光源１から出射された光をス
リット状にする光学系２も設けられるが、図示の簡単化
のために、図３には示されていない。
【００５３】図１の第１平面位置Ｓ０に配置された基準
平面、図１の第２平面位置Ｓ１に配置された基準平面、
図１の第３基準位置に配置された基準平面、および測定
対象物体４によって順次反射されたスリット光は、撮像
装置５のレンズ６を通して撮像面７に連続的に投射され
る。撮像面７は、アレイ状に配置された複数の撮像セル
８から構成されている。セル８は、視線方向の基準平面
または測定対象物体４上をスリット光２が通過すると、
すなわち基準平面または測定対象物体４からの反射スリ
ット光が自らを通過すると信号を出力する。
平面、図１の第２平面位置Ｓ１に配置された基準平面、
図１の第３基準位置に配置された基準平面、および測定
対象物体４によって順次反射されたスリット光は、撮像
装置５のレンズ６を通して撮像面７に連続的に投射され
る。撮像面７は、アレイ状に配置された複数の撮像セル
８から構成されている。セル８は、視線方向の基準平面
または測定対象物体４上をスリット光２が通過すると、
すなわち基準平面または測定対象物体４からの反射スリ
ット光が自らを通過すると信号を出力する。
【００５４】セル８の出力信号は、読み出し部９によっ
て読み出され、信号を出力したセル８に対応するカウン
ト値記憶メモリ１０のメモリセル１０Ｐに、そのときカ
ウンタ１２が出力しているカウント値が記憶される。カ
ウンタ１２のカウントアップ、セル８の信号出力、およ
びメモリセル１０Ｐのカウンタト値記憶は、外部からの
動作クロック１３（例えば、１００ｋＨｚ程度）に同期
して行われる。
て読み出され、信号を出力したセル８に対応するカウン
ト値記憶メモリ１０のメモリセル１０Ｐに、そのときカ
ウンタ１２が出力しているカウント値が記憶される。カ
ウンタ１２のカウントアップ、セル８の信号出力、およ
びメモリセル１０Ｐのカウンタト値記憶は、外部からの
動作クロック１３（例えば、１００ｋＨｚ程度）に同期
して行われる。
【００５５】走査ミラー３は、一定角速度で回転してい
るため、カウンタ１２の出力は、ミラー３の角度情報に
相当する。演算処理部１４は、各メモリセル１０Ｐに記
憶されたカウント値に基づいて、図１の第１平面位置か
ら測定対象物体の面までの距離を演算する。
るため、カウンタ１２の出力は、ミラー３の角度情報に
相当する。演算処理部１４は、各メモリセル１０Ｐに記
憶されたカウント値に基づいて、図１の第１平面位置か
ら測定対象物体の面までの距離を演算する。
【００５６】走査ミラー制御装置１５は、走査ミラー３
が１回走査する毎に、リセット信号（例えば、６０Ｈｚ
程度）を出力し、これにより、カウンタ１２およびカウ
ント値記憶メモリ１０の内容がリセットされる。
が１回走査する毎に、リセット信号（例えば、６０Ｈｚ
程度）を出力し、これにより、カウンタ１２およびカウ
ント値記憶メモリ１０の内容がリセットされる。
【００５７】図４は、図３の演算処理部１４の一構成例
を示す。メモリプレーン１４１Ａは、カウント値記憶メ
モリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４１ＡＰ
は基準平面を第１平面位置Ｓ０に配置したときに基準平
面から反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射
するための走査ミラー３の角度θS0を示すカウント値Ｃ
S0をカウント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐから受け
て、これを記憶する。
を示す。メモリプレーン１４１Ａは、カウント値記憶メ
モリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４１ＡＰ
は基準平面を第１平面位置Ｓ０に配置したときに基準平
面から反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射
するための走査ミラー３の角度θS0を示すカウント値Ｃ
S0をカウント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐから受け
て、これを記憶する。
【００５８】メモリプレーン１４１Ｂは、、カウント値
記憶メモリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４
１ＢＰは、基準平面を第１平面位置から距離ｄだけ離隔
した第２平面位置Ｓ１に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射するため
の走査ミラー３の角度θS1を示すカウント値ＣS1をカウ
ント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐから受けて、これを
記憶する。
記憶メモリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４
１ＢＰは、基準平面を第１平面位置から距離ｄだけ離隔
した第２平面位置Ｓ１に配置したときに基準平面から反
射したスリット光が撮像面７のセルＰijに入射するため
の走査ミラー３の角度θS1を示すカウント値ＣS1をカウ
ント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐから受けて、これを
記憶する。
【００５９】メモリプレーン１４１Ｃは、、カウント値
記憶メモリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４
１ＣＰは、基準平面を第２平面位置Ｓ１から距離ｄと同
一距離ｄだけ離隔した第３平面位置Ｓ２に配置したとき
に基準平面から反射したスリット光が撮像面７のセルＰ
ijに入射するための走査ミラー３の角度θS2を示すカウ
ント値ＣS2をカウント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐか
ら受けて、これを記憶する。
記憶メモリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４
１ＣＰは、基準平面を第２平面位置Ｓ１から距離ｄと同
一距離ｄだけ離隔した第３平面位置Ｓ２に配置したとき
に基準平面から反射したスリット光が撮像面７のセルＰ
ijに入射するための走査ミラー３の角度θS2を示すカウ
ント値ＣS2をカウント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐか
ら受けて、これを記憶する。
【００６０】メモリプレーン１４１Ｄは、カウント値記
憶メモリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４１
ＤＰは、測定対象物体４を配置したときに測定対象物体
４の面から反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに
入射するための走査ミラー３の角度θSxを示すカウント
値ＣSxをカウント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐから受
けて、これを記憶する。
憶メモリ１０のセルと同数のセルを有し、各セル１４１
ＤＰは、測定対象物体４を配置したときに測定対象物体
４の面から反射したスリット光が撮像面７のセルＰijに
入射するための走査ミラー３の角度θSxを示すカウント
値ＣSxをカウント値記憶メモリ１０のセル１０Ｐから受
けて、これを記憶する。
【００６１】減算器１４２Ａは、メモリプレーン１４１
Ａから出力されるカウント値ＣS0とメモリプレーン１４
１Ｂから出力されるカウント値ＣS1との差Ｃ1を求め、
演算器１４３に出力する。減算器１４２Ｂは、メモリプ
レーン１４１Ｂから出力されるカウント値ＣS1とメモリ
プレーン１４１Ｃから出力されるカウント値ＣS2との差
Ｃ2を求め、演算器１４３に出力する。減算器１４２Ｃ
は、メモリプレーン１４１Ｃから出力されるカウント値
ＣS2とメモリプレーン１４１Ｄから出力されるカウント
値ＣS3との差Ｃxを求め、演算器１４３に出力する。
Ａから出力されるカウント値ＣS0とメモリプレーン１４
１Ｂから出力されるカウント値ＣS1との差Ｃ1を求め、
演算器１４３に出力する。減算器１４２Ｂは、メモリプ
レーン１４１Ｂから出力されるカウント値ＣS1とメモリ
プレーン１４１Ｃから出力されるカウント値ＣS2との差
Ｃ2を求め、演算器１４３に出力する。減算器１４２Ｃ
は、メモリプレーン１４１Ｃから出力されるカウント値
ＣS2とメモリプレーン１４１Ｄから出力されるカウント
値ＣS3との差Ｃxを求め、演算器１４３に出力する。
【００６２】演算器１４３は、減算器１４２Ａ、減算器
１４２Ｂおよび減算器１４２Ｃからカウント値Ｃ1、Ｃ2
およびＣxを受けるとともに、パラメータｋを受けて、
（式１８）の演算を行って、距離ｘを求めて出力する。
１４２Ｂおよび減算器１４２Ｃからカウント値Ｃ1、Ｃ2
およびＣxを受けるとともに、パラメータｋを受けて、
（式１８）の演算を行って、距離ｘを求めて出力する。
【００６３】図４の例では、演算器１４３が（式１８）
の演算を行っているが、撮像面７の各セル８（すなわち
Ｐij）について取り得るカウント値Ｃ1、Ｃ2およびＣx
に対し、予め距離ｘを求めて、図５のルックアップテー
ブル１４３Ｔに記憶しておき、図４の減算器１４２Ａ、
１４２Ｂおよび１４３Ｃからカウント値Ｃ1、Ｃ2および
Ｃxを受ける毎に、ルックアップテーブル１４３Ｔから
距離ｘを出力するようにすれば、より高速に距離を求め
ることができる。
の演算を行っているが、撮像面７の各セル８（すなわち
Ｐij）について取り得るカウント値Ｃ1、Ｃ2およびＣx
に対し、予め距離ｘを求めて、図５のルックアップテー
ブル１４３Ｔに記憶しておき、図４の減算器１４２Ａ、
１４２Ｂおよび１４３Ｃからカウント値Ｃ1、Ｃ2および
Ｃxを受ける毎に、ルックアップテーブル１４３Ｔから
距離ｘを出力するようにすれば、より高速に距離を求め
ることができる。
【００６４】また、図１の第１、第２および第３平面位
置Ｓ０、Ｓ１およびＳ２を固定とする場合には、変数は
カウント値Ｃxのみとなるので、図６のルックアップテ
ーブル１４４Ｔのように、カウント値Ｃxを入力するだ
けで、距離ｘを求めることができる。
置Ｓ０、Ｓ１およびＳ２を固定とする場合には、変数は
カウント値Ｃxのみとなるので、図６のルックアップテ
ーブル１４４Ｔのように、カウント値Ｃxを入力するだ
けで、距離ｘを求めることができる。
【００６５】第１、第２および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１
およびＳ２を撮像面７に平行にすることにより、すなわ
ち基準平面を撮像面７に平行に配置することにより、撮
像面７内において縦方向に並ぶ複数のセルに対しては、
同一のルックアップテーブルでよくなる。すなわち、例
えば、図７のように、撮像面７の横方向に８個のセルが
並ぶときには、８つのルックアップテーブル１４４Ｔ
１、１４４Ｔ２、１４４Ｔ３、・・・１４４Ｔ８を設け
るだけでよい。
およびＳ２を撮像面７に平行にすることにより、すなわ
ち基準平面を撮像面７に平行に配置することにより、撮
像面７内において縦方向に並ぶ複数のセルに対しては、
同一のルックアップテーブルでよくなる。すなわち、例
えば、図７のように、撮像面７の横方向に８個のセルが
並ぶときには、８つのルックアップテーブル１４４Ｔ
１、１４４Ｔ２、１４４Ｔ３、・・・１４４Ｔ８を設け
るだけでよい。
【００６６】図８は、８×１６（横方向８セル×縦方向
１６セル）の撮像面の横方向の８個のセルのそれぞれに
対するカウント値から距離への変換のためのルックアッ
プテーブルの内容の一例を示す。この例では、ａを９０
ｍｍとし、カメラすなわち撮像面から約３３ｃｍの位置
を第１平面位置Ｓ０とし、Ｓ０からの距離を示してい
る。
１６セル）の撮像面の横方向の８個のセルのそれぞれに
対するカウント値から距離への変換のためのルックアッ
プテーブルの内容の一例を示す。この例では、ａを９０
ｍｍとし、カメラすなわち撮像面から約３３ｃｍの位置
を第１平面位置Ｓ０とし、Ｓ０からの距離を示してい
る。
【００６７】なお、上記例では、カウント値Ｃ1、Ｃ2お
よびＣxから、図４の演算器１４３により（式１８）の
演算を行うことにより、あるいは図５または図６のルッ
クアップテーブル１４３Ｔまたは１４４Ｔを使用するこ
とにより、距離ｘを求めているが、カウント値Ｃ1、Ｃ2
およびＣxに対応する走査ミラー３の回転角度θ1、θ2
およびθxを使用し、（式１７）の演算を行うことによ
り、あるいは図９のような回転角度θ1、θ2およびθx
を入力とするルックップテーブル１４５Ｔまたは、回転
角度θxを入力とするルックップテーブルを使用して、
距離xを求めてもよい。
よびＣxから、図４の演算器１４３により（式１８）の
演算を行うことにより、あるいは図５または図６のルッ
クアップテーブル１４３Ｔまたは１４４Ｔを使用するこ
とにより、距離ｘを求めているが、カウント値Ｃ1、Ｃ2
およびＣxに対応する走査ミラー３の回転角度θ1、θ2
およびθxを使用し、（式１７）の演算を行うことによ
り、あるいは図９のような回転角度θ1、θ2およびθx
を入力とするルックップテーブル１４５Ｔまたは、回転
角度θxを入力とするルックップテーブルを使用して、
距離xを求めてもよい。
【００６８】また、カウント値Ｃ1、Ｃ2およびＣx以外
の、走査ミラー３の回転角度θ1、θ 2およびθxを示す
値を使用して、距離ｘを求めてもよい。
の、走査ミラー３の回転角度θ1、θ 2およびθxを示す
値を使用して、距離ｘを求めてもよい。
【００６９】なお、実際の測定環境において、互いに平
行で等間隔な第１、第２および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１
およびＳ２に基準平面を配置するには、図１０に示され
ているような、それぞれ第１、第２および第３平面位置
Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に対応する互いに平行で等間隔の
溝１５１、１５２および１５３が形成された位置設定用
治具１５０し、基準面用平板１６０を、順次、溝１５
１、１５２および１５３に配置すればよい。
行で等間隔な第１、第２および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１
およびＳ２に基準平面を配置するには、図１０に示され
ているような、それぞれ第１、第２および第３平面位置
Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に対応する互いに平行で等間隔の
溝１５１、１５２および１５３が形成された位置設定用
治具１５０し、基準面用平板１６０を、順次、溝１５
１、１５２および１５３に配置すればよい。
【００７０】また、上記実施例では、パラメータｋは、
基準平面を、第１、第２、および第３平面位置Ｓ０、Ｓ
１、およびＳ２以外の予め知られた平面位置に配置し、
（式１８）を使用して求めることとしたが、探索手法を
用いて得てもよい。
基準平面を、第１、第２、および第３平面位置Ｓ０、Ｓ
１、およびＳ２以外の予め知られた平面位置に配置し、
（式１８）を使用して求めることとしたが、探索手法を
用いて得てもよい。
【００７１】また、上記例では、互いに平行で等間隔な
第１、第２および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に
基準平面を順次配置して、測定対象物体までの距離を測
定したが、互いに平行で等間隔な４つ以上の平面位置に
基準面を順次配置して、距離測定を行うこともできる。
第１、第２および第３平面位置Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に
基準平面を順次配置して、測定対象物体までの距離を測
定したが、互いに平行で等間隔な４つ以上の平面位置に
基準面を順次配置して、距離測定を行うこともできる。
【００７２】また、上記実施例は、第１平面位置Ｓ０を
基準にして測定対象物体の表面の三次元座標位置を求め
ているが、距離測定装置の位置を基準にして測定対象物
体の表面の三次元座標位置を求めるには、第１平面位置
と距離測定装置との位置関係を予め求めておけばよい。
基準にして測定対象物体の表面の三次元座標位置を求め
ているが、距離測定装置の位置を基準にして測定対象物
体の表面の三次元座標位置を求めるには、第１平面位置
と距離測定装置との位置関係を予め求めておけばよい。
【００７３】
【発明の効果】本発明の第１の距離測定方法によれば、
基準平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定
距離だけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射する
ための走査ミラーの第２角度との差である第１角度差を
示す値を求め、基準平面を第２位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセ
ルに入射するための走査ミラーの第２角度と、基準平面
を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３位
置に配置したときに基準平面から反射したスリット光が
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第３
角度との差である第２角度差を示す値を求め、基準平面
を第３位置に配置したときに基準平面から反射したスリ
ット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラ
ーの第３角度と、測定対象物体を配置したときに測定対
象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定のセ
ルに入射するための走査ミラーの第４角度との差である
第３角度差を示す値を求め、第１角度差を示す値、第２
角度差を示す値および第３角度差を示す値を使用して測
定対象物体と第１位置との距離を求めるようにしたの
で、高精度および高速度に測定対象物体までの距離を測
定できる。
基準平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射
したスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための
走査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定
距離だけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射する
ための走査ミラーの第２角度との差である第１角度差を
示す値を求め、基準平面を第２位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセ
ルに入射するための走査ミラーの第２角度と、基準平面
を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第３位
置に配置したときに基準平面から反射したスリット光が
撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの第３
角度との差である第２角度差を示す値を求め、基準平面
を第３位置に配置したときに基準平面から反射したスリ
ット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラ
ーの第３角度と、測定対象物体を配置したときに測定対
象物体の面から反射したスリット光が撮像面の所定のセ
ルに入射するための走査ミラーの第４角度との差である
第３角度差を示す値を求め、第１角度差を示す値、第２
角度差を示す値および第３角度差を示す値を使用して測
定対象物体と第１位置との距離を求めるようにしたの
で、高精度および高速度に測定対象物体までの距離を測
定できる。
【００７４】本発明の第２の距離測定方法によれば、基
準平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射し
たスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走
査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定距
離ｄだけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射する
ための走査ミラーの第２角度との差である第１角度差を
示すカウント値Ｃ1を求め、基準平面を第２位置に配置
したときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の
所定のセルに入射するための走査ミラーの第２角度と、
基準平面を第２位置から所定距離と同一距離ｄだけ離隔
した第３位置に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミ
ラーの第３角度との差である第２角度差を示すカウント
値Ｃ2を求め、基準平面を第３位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに
入射するための走査ミラーの第３角度と、測定対象物体
を配置したときに測定対象物体の面から反射したスリッ
ト光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラー
の第４角度との差である第３角度差を示すカウント値Ｃ
xを求め、走査ミラーの回転角度とカウント値との関係
を示すパラメータｋを求め、測定対象物体と第１位置と
のｘを、上記（式３）に従って求めるようにしたので、
高精度および高速度に測定対象物体までの距離を測定で
きる。
準平面を第１位置に配置したときに基準平面から反射し
たスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走
査ミラーの第１角度と、基準平面を第１位置から所定距
離ｄだけ離隔した第２位置に配置したときに基準平面か
ら反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入射する
ための走査ミラーの第２角度との差である第１角度差を
示すカウント値Ｃ1を求め、基準平面を第２位置に配置
したときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の
所定のセルに入射するための走査ミラーの第２角度と、
基準平面を第２位置から所定距離と同一距離ｄだけ離隔
した第３位置に配置したときに基準平面から反射したス
リット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミ
ラーの第３角度との差である第２角度差を示すカウント
値Ｃ2を求め、基準平面を第３位置に配置したときに基
準平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに
入射するための走査ミラーの第３角度と、測定対象物体
を配置したときに測定対象物体の面から反射したスリッ
ト光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラー
の第４角度との差である第３角度差を示すカウント値Ｃ
xを求め、走査ミラーの回転角度とカウント値との関係
を示すパラメータｋを求め、測定対象物体と第１位置と
のｘを、上記（式３）に従って求めるようにしたので、
高精度および高速度に測定対象物体までの距離を測定で
きる。
【００７５】本発明の第１の距離測定装置によれば、計
数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出
力し、第１減算手段が、基準平面を第１位置に配置した
ときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第１角度を示す計
数手段からのカウント値と、基準平面を前記第１位置か
ら所定距離だけ離隔した第２位置に配置したときに基準
平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入
射するための走査ミラーの第２角度を示す計数手段から
のカウント値との差を求め、第２減算手段が、基準平面
を第２位置に配置したときに基準平面から反射したスリ
ット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラ
ーの第２角度を示す計数手段からのカウント値と、基準
平面を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第
３位置に配置したときに基準平面から反射したスリット
光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの
第３角度を示す計数手段からのカウント値との差を求
め、第４減算手段が、基準平面を第３位置に配置したと
きに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定の
セルに入射するための走査ミラーの第３角度を示す計数
手段からのカウント値と、測定対象物体を配置したとき
に測定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の
所定のセルに入射するための走査ミラーの第４角度を示
す計数手段からのカウント値との差を求め、演算手段
が、第１、第２および第３減算手段の出力、ならびに走
査ミラーの回転角度と計数手段の出力カウント値との関
係を示すパラメータを使用して、測定対象物体と第１位
置との距離を演算により求めるようにしたので、高精度
および高速度に測定対象物体までの距離を測定できる。
数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出
力し、第１減算手段が、基準平面を第１位置に配置した
ときに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定
のセルに入射するための走査ミラーの第１角度を示す計
数手段からのカウント値と、基準平面を前記第１位置か
ら所定距離だけ離隔した第２位置に配置したときに基準
平面から反射したスリット光が撮像面の所定のセルに入
射するための走査ミラーの第２角度を示す計数手段から
のカウント値との差を求め、第２減算手段が、基準平面
を第２位置に配置したときに基準平面から反射したスリ
ット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラ
ーの第２角度を示す計数手段からのカウント値と、基準
平面を第２位置から所定距離と同一距離だけ離隔した第
３位置に配置したときに基準平面から反射したスリット
光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラーの
第３角度を示す計数手段からのカウント値との差を求
め、第４減算手段が、基準平面を第３位置に配置したと
きに基準平面から反射したスリット光が撮像面の所定の
セルに入射するための走査ミラーの第３角度を示す計数
手段からのカウント値と、測定対象物体を配置したとき
に測定対象物体の面から反射したスリット光が撮像面の
所定のセルに入射するための走査ミラーの第４角度を示
す計数手段からのカウント値との差を求め、演算手段
が、第１、第２および第３減算手段の出力、ならびに走
査ミラーの回転角度と計数手段の出力カウント値との関
係を示すパラメータを使用して、測定対象物体と第１位
置との距離を演算により求めるようにしたので、高精度
および高速度に測定対象物体までの距離を測定できる。
【００７６】本発明の第２の距離測定装置によれば、計
数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出
力し、減算手段が、基準平面を第１位置から所定距離離
隔した位置に配置したときに基準平面から反射したスリ
ット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラ
ーの角度を示す前記計数手段からのカウント値と、測定
対象物体を配置したときに測定対象物体の面から反射し
たスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走
査ミラーの角度を示す計数手段からのカウント値との差
を求め、ルックアップテーブルが、少なくとも前記減算
手段の出力に応じて、測定対象物体と前記第１位置との
距離を出力するようにしたので、高精度でより高速度に
測定対象物体までの距離を測定できる。
数手段が、走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出
力し、減算手段が、基準平面を第１位置から所定距離離
隔した位置に配置したときに基準平面から反射したスリ
ット光が撮像面の所定のセルに入射するための走査ミラ
ーの角度を示す前記計数手段からのカウント値と、測定
対象物体を配置したときに測定対象物体の面から反射し
たスリット光が撮像面の所定のセルに入射するための走
査ミラーの角度を示す計数手段からのカウント値との差
を求め、ルックアップテーブルが、少なくとも前記減算
手段の出力に応じて、測定対象物体と前記第１位置との
距離を出力するようにしたので、高精度でより高速度に
測定対象物体までの距離を測定できる。
【図１】本発明の距離測定方法および装置に使用される
原理を説明するための図である。
原理を説明するための図である。
【図２】図１の一部の幾何学的関係を詳細に示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の距離測定装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】図３の演算処理部１４の一構成例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】図４の演算器１４３の代わりに使用できるルッ
クアップテーブルの一例を示すブロック図である。
クアップテーブルの一例を示すブロック図である。
【図６】図５のルックアップテーブルの変形例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】撮像面７とルックアッブテーブルとの関係を示
す図である。
す図である。
【図８】図７のルックアップテーブル１４４Ｔ１乃至１
４４Ｔ８の記憶内容の一例を示すグラフである。
４４Ｔ８の記憶内容の一例を示すグラフである。
【図９】図５のルックアップテーブルの変形例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１０】基準面を位置決めするために使用する位置設
定用治具の一例を示す斜視図である。
定用治具の一例を示す斜視図である。
【図１１】従来の距離測定装置の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図１２】図１の従来例に使用される三角測量法を説明
するための図である。
するための図である。
１ レーザ光源 ３ 走査ミラー ３Ｓ スリット光 ４ 測定対象物体 ７ 撮像面 ８ 撮像セル １０ カウント値記憶メモリ １０Ｐ メモリセル １２ カウンタ １４ 演算処理部 １５ 走査ミラー制御装置 １４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ，１４１Ｄ メモリプレ
ーン １４１ＡＰ，１４１ＢＰ，１４１ＣＰ，１４１ＤＰ メ
モリプレーンセル １４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ 減算器 １４３ 演算器 １４３Ｔ，１４４Ｔ，１４５Ｔ ルックアップテーブル １５０ 位置設定用治具 １５１，１５２，１５３ 溝 １６０ 基準面用平板
ーン １４１ＡＰ，１４１ＢＰ，１４１ＣＰ，１４１ＤＰ メ
モリプレーンセル １４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ 減算器 １４３ 演算器 １４３Ｔ，１４４Ｔ，１４５Ｔ ルックアップテーブル １５０ 位置設定用治具 １５１，１５２，１５３ 溝 １６０ 基準面用平板
Claims (4)
- 【請求項１】 走査ミラーを回転させることによりスリ
ット光を測定対象物体の表面に沿って走査し、前記測定
対象物体からの反射スリット光が、撮像面を構成するセ
ルを通過する時点を検出して前記測定対象物体の表面の
位置を測定する距離測定方法において、 基準平面を第１位置に配置したときに前記基準平面から
反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入射す
るための前記走査ミラーの第１角度と、前記基準平面を
前記第１位置から所定距離だけ離隔した第２位置に配置
したときに前記基準平面から反射したスリット光が前記
撮像面の所定のセルに入射するための前記走査ミラーの
第２角度との差である第１角度差を示す値を求め、 前記基準平面を第２位置に配置したときに前記基準平面
から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入
射するための前記走査ミラーの第２角度と、前記基準平
面を前記第２位置から前記所定距離と同一距離だけ離隔
した第３位置に配置したときに前記基準平面から反射し
たスリット光が前記撮像面の所定のセルに入射するため
の前記走査ミラーの第３角度との差である第２角度差を
示す値を求め、 前記基準平面を第３位置に配置したときに前記基準平面
から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入
射するための前記走査ミラーの第３角度と、前記測定対
象物体を配置したときに前記測定対象物体の面から反射
したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入射するた
めの前記走査ミラーの第４角度との差である第３角度差
を示す値を求め、 前記第１角度差を示す値、前記第２角度差を示す値およ
び前記第３角度差を示す値を使用して、前記測定対象物
体と前記第１位置との距離を求めることを特徴とする距
離測定方法。 - 【請求項２】 走査ミラーを回転させることによりスリ
ット光を測定対象物体の表面に沿って走査し、前記測定
対象物体からの反射スリット光が、撮像面を構成するセ
ルを通過する時点を検出して前記測定対象物体の表面の
位置を測定する距離測定方法において、 基準平面を第１位置に配置したときに前記基準平面から
反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入射す
るための前記走査ミラーの第１角度と、前記基準平面を
前記第１位置から所定距離ｄだけ離隔した第２位置に配
置したときに前記基準平面から反射したスリット光が前
記撮像面の所定のセルに入射するための前記走査ミラー
の第２角度との差である第１角度差を示すカウント値Ｃ
1を求め、 前記基準平面を第２位置に配置したときに
前記基準平面から反射したスリット光が前記撮像面の所
定のセルに入射するための前記走査ミラーの第２角度
と、前記基準平面を前記第２位置から前記所定距離と同
一距離ｄだけ離隔した第３位置に配置したときに前記基
準平面から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセ
ルに入射するための前記走査ミラーの第３角度との差で
ある第２角度差を示すカウント値Ｃ2を求め、 前記基準平面を第３位置に配置したときに前記基準平面
から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入
射するための前記走査ミラーの第３角度と、前記測定対
象物体を配置したときに前記測定対象物体の面から反射
したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入射するた
めの前記走査ミラーの第４角度との差である第３角度差
を示すカウント値Ｃxを求め、 前記走査ミラーの回転角度とカウント値との関係を示す
パラメータｋを求め、 前記測定対象物体と前記第１位置との距離ｘを、次の
（式１）に従って 【数１】 求めることを特徴とする距離測定方法。 - 【請求項３】 走査ミラーを回転させることによりスリ
ット光を測定対象物体の表面に沿って走査し、前記測定
対象物体からの反射スリット光が、撮像面を構成するセ
ルを通過する時点を検出して前記測定対象物体の表面の
位置を測定する距離測定装置において、 前記走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出力する
計数手段と、 基準平面を第１位置に配置したときに前記基準平面から
反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入射す
るための前記走査ミラーの第１角度を示す前記計数手段
からのカウント値と、前記基準平面を前記第１位置から
所定距離だけ離隔した第２位置に配置したときに前記基
準平面から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセ
ルに入射するための前記走査ミラーの第２角度を示す前
記計数手段からのカウント値との差を求める第１減算手
段と、 前記基準平面を第２位置に配置したときに前記基準平面
から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入
射するための前記走査ミラーの第２角度を示す前記計数
手段からのカウント値と、前記基準平面を前記第２位置
から前記所定距離と同一距離だけ離隔した第３位置に配
置したときに前記基準平面から反射したスリット光が前
記撮像面の所定のセルに入射するための前記走査ミラー
の第３角度を示す前記計数手段からのカウント値との差
を求める第２減算手段と、 前記基準平面を第３位置に配置したときに前記基準平面
から反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入
射するための前記走査ミラーの第３角度を示す前記計数
手段からのカウント値と、前記測定対象物体を配置した
ときに前記測定対象物体の面から反射したスリット光が
前記撮像面の所定のセルに入射するための前記走査ミラ
ーの第４角度を示す前記計数手段からのカウント値との
差を求める第３減算手段と、 前記第１、第２および第３減算手段の出力、ならびに前
記走査ミラーの回転角度と前記計数手段の出力カウント
値との関係を示すパラメータを使用して、前記測定対象
物体と前記第１位置との距離を演算により求める演算手
段とを備えることを特徴とするの距離測定装置。 - 【請求項４】 走査ミラーを回転させることによりスリ
ット光を測定対象物体の表面に沿って走査し、前記測定
対象物体からの反射スリット光が、撮像面を構成するセ
ルを通過する時点を検出して前記測定対象物体の表面の
位置を測定する距離測定装置において、 前記走査ミラーの回転角度を示すカウント値を出力する
計数手段と、 前記基準平面を第１位置から所定距離離隔した位置に配
置したときに前記基準平面から反射したスリット光が前
記撮像面の所定のセルに入射するための前記走査ミラー
の角度を示す前記計数手段からのカウント値と、前記測
定対象物体を配置したときに前記測定対象物体の面から
反射したスリット光が前記撮像面の所定のセルに入射す
るための前記走査ミラーの角度を示す前記計数手段から
のカウント値との差を求める減算手段と、 少なくとも前記減算手段の出力に応じて、前記測定対象
物体と前記第１位置との距離を出力するルックアップテ
ーブルとを備えることを特徴とする距離測定装置。
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|---|---|---|---|
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