JPH07151528A - レンジファインダー - Google Patents
レンジファインダーInfo
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- JPH07151528A JPH07151528A JP29636893A JP29636893A JPH07151528A JP H07151528 A JPH07151528 A JP H07151528A JP 29636893 A JP29636893 A JP 29636893A JP 29636893 A JP29636893 A JP 29636893A JP H07151528 A JPH07151528 A JP H07151528A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型でしかも遠方までの距離画像を精度よく
測定することができるレンジファインダー。 【構成】 発光素子１から投光された光線をコリメータ
レンズ２により平行光線に変換し、走査機構３、４によ
り対象物６上をスポット状に２次元的に走査する。水平
方向φ、鉛直方向θの角度方向に測定光線Ｒを出射した
ときに、距離ｄは照射光線Ｒの方向角θ、φ、基線長
Ｌ、及び、結像光学系５への入射角ｉを用いて、ｄ＝
｛− sinφ＋( cos2φ・tan2ｉ−tan2θ）1/2 ｝・ cos
φ・Ｌ／（cos2φ・tan2ｉ−tan2θ−sin2φ）と表され
る。入射角ｉを２次元受光素子７により求め、光線Ｒの
出射方向θ、φとこの式で関連ずけて、対象物６までの
距離ｄを計算する。
測定することができるレンジファインダー。 【構成】 発光素子１から投光された光線をコリメータ
レンズ２により平行光線に変換し、走査機構３、４によ
り対象物６上をスポット状に２次元的に走査する。水平
方向φ、鉛直方向θの角度方向に測定光線Ｒを出射した
ときに、距離ｄは照射光線Ｒの方向角θ、φ、基線長
Ｌ、及び、結像光学系５への入射角ｉを用いて、ｄ＝
｛− sinφ＋( cos2φ・tan2ｉ−tan2θ）1/2 ｝・ cos
φ・Ｌ／（cos2φ・tan2ｉ−tan2θ−sin2φ）と表され
る。入射角ｉを２次元受光素子７により求め、光線Ｒの
出射方向θ、φとこの式で関連ずけて、対象物６までの
距離ｄを計算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンジファインダーに
関し、特に、３次元の情報を距離画像として測定するレ
ンジファインダーに関するものである。
関し、特に、３次元の情報を距離画像として測定するレ
ンジファインダーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、距離画像を得るためのレンジファ
インダーとして、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．８５２（１９８
７）ｐｐ．３４〜４３に示されているように、変調され
たレーザーダイオードからの放出光をコリメートした光
線をその前部に置かれたポリゴンミラー及び副走査用の
反射鏡で２次元的に走査し、同時に、この測定光線の走
査機構を測定方向の走査機構として用いて、測定光線の
投光されている測定対象面からの反射散乱光を検出し
て、照射光の出力変調と反射光の変調との位相差を測定
することにより、測定対象物面までの距離を測定して、
３次元情報を距離画像として測定を行う方法が知られて
いる。
インダーとして、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．８５２（１９８
７）ｐｐ．３４〜４３に示されているように、変調され
たレーザーダイオードからの放出光をコリメートした光
線をその前部に置かれたポリゴンミラー及び副走査用の
反射鏡で２次元的に走査し、同時に、この測定光線の走
査機構を測定方向の走査機構として用いて、測定光線の
投光されている測定対象面からの反射散乱光を検出し
て、照射光の出力変調と反射光の変調との位相差を測定
することにより、測定対象物面までの距離を測定して、
３次元情報を距離画像として測定を行う方法が知られて
いる。
【０００３】また、特公平４−５７９８３号に示されて
いる方法も、上記手法と同様なものであり、これは、赤
外輻射光強度を同時に計測して輝度情報により対象物の
可視化を行うようにしたものである。
いる方法も、上記手法と同様なものであり、これは、赤
外輻射光強度を同時に計測して輝度情報により対象物の
可視化を行うようにしたものである。
【０００４】また、電子通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ６８
−Ｄ Ｎｏ．５（１９８５）ｐｐ．１１４１〜１１４８
に示されたように、スリット状の光線を照射及び走査
し、対象物に投影された像の測定を行い、スリット投影
像の歪み方から距離を測定する光切断法と呼ばれる距離
画像の測定法がある。
−Ｄ Ｎｏ．５（１９８５）ｐｐ．１１４１〜１１４８
に示されたように、スリット状の光線を照射及び走査
し、対象物に投影された像の測定を行い、スリット投影
像の歪み方から距離を測定する光切断法と呼ばれる距離
画像の測定法がある。
【０００５】さらに、特開平５−１６４５２２号に示さ
れたものは、液晶シャッタアレイを用いてスリット光を
走査し、ＣＣＤカメラを用いて画像を取り込み、３次元
情報を距離画像として得るものである。
れたものは、液晶シャッタアレイを用いてスリット光を
走査し、ＣＣＤカメラを用いて画像を取り込み、３次元
情報を距離画像として得るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の照射光を２次元
的に走査を行うレンジファインダーは、検出器が一点状
であるため、測定すべき視野角全体からの光を検出する
ために、測定光線の送光のため走査機構が受光のための
走査機構をも兼ねており、測定光線の投光経路が常に受
光経路に一致するような構成となっている。ところで、
測定面からの反射散乱光は非常に微弱であるため、受光
のための開口は大きくとる必要があるが、その場合、必
然的に走査機構が大規模になり、全体的に装置の規模が
大きくなることになるため、扱い易さという面で不利に
なる。
的に走査を行うレンジファインダーは、検出器が一点状
であるため、測定すべき視野角全体からの光を検出する
ために、測定光線の送光のため走査機構が受光のための
走査機構をも兼ねており、測定光線の投光経路が常に受
光経路に一致するような構成となっている。ところで、
測定面からの反射散乱光は非常に微弱であるため、受光
のための開口は大きくとる必要があるが、その場合、必
然的に走査機構が大規模になり、全体的に装置の規模が
大きくなることになるため、扱い易さという面で不利に
なる。
【０００７】また、スリット光投影方式のものは、測定
光線をスリット光に拡大するため、対象物が遠方にある
場合、光強度が著しく減少するため、反射散乱光を検出
することが不可能となり、遠距離までの測定ができな
い。
光線をスリット光に拡大するため、対象物が遠方にある
場合、光強度が著しく減少するため、反射散乱光を検出
することが不可能となり、遠距離までの測定ができな
い。
【０００８】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、小型でしかも遠方まで
の距離画像を精度よく測定することができるレンジファ
インダーを提供することである。
されたものであり、その目的は、小型でしかも遠方まで
の距離画像を精度よく測定することができるレンジファ
インダーを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のレンジファインダーは、対象物体の３次元情報を距
離画像として取得するためのレンジファインダーにおい
て、スポット状の光線を前記対象物体に照射する投光器
と、前記対象物体に照射されたスポット像を結像するた
めの光学的結像手段と、前記光学的結像手段により結像
された像の位置を検出するための２次元光検出素子と、
前記照射光を２次元的に走査する走査手段と、走査角に
応じて前記光検出素子上に結像されたスポット像を検
出、処理することにより、前記対象物体上の前記スポッ
ト状光線照射位置までの距離を算出して３次元情報を距
離画像情報として得るための機構と、を有することを特
徴とするものである。
明のレンジファインダーは、対象物体の３次元情報を距
離画像として取得するためのレンジファインダーにおい
て、スポット状の光線を前記対象物体に照射する投光器
と、前記対象物体に照射されたスポット像を結像するた
めの光学的結像手段と、前記光学的結像手段により結像
された像の位置を検出するための２次元光検出素子と、
前記照射光を２次元的に走査する走査手段と、走査角に
応じて前記光検出素子上に結像されたスポット像を検
出、処理することにより、前記対象物体上の前記スポッ
ト状光線照射位置までの距離を算出して３次元情報を距
離画像情報として得るための機構と、を有することを特
徴とするものである。
【００１０】もう１つの本発明のレンジファインダー
は、対象物体の３次元情報を距離画像として取得するた
めのレンジファインダーにおいて、スポット状の光線を
前記対象物体に照射する投光器と、前記対象物体に照射
されたスポット像を結像するための光学的結像手段と、
前記光学的結像手段により結像された像の光強度を検出
するための２次元光検出素子と、前記照射光を２次元的
に走査する走査手段と、走査角に応じて前記光検出素子
上に結像されたスポット像を検出、処理することによ
り、前記対象物体上の前記スポット状光線照射位置まで
の距離を算出して３次元情報を距離画像情報として得る
ための機構と、を有することを特徴とするものである。
は、対象物体の３次元情報を距離画像として取得するた
めのレンジファインダーにおいて、スポット状の光線を
前記対象物体に照射する投光器と、前記対象物体に照射
されたスポット像を結像するための光学的結像手段と、
前記光学的結像手段により結像された像の光強度を検出
するための２次元光検出素子と、前記照射光を２次元的
に走査する走査手段と、走査角に応じて前記光検出素子
上に結像されたスポット像を検出、処理することによ
り、前記対象物体上の前記スポット状光線照射位置まで
の距離を算出して３次元情報を距離画像情報として得る
ための機構と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】これらの場合、距離情報に加えて反射光線
の強度も同時に測定し、その２次元情報を併せて得る機
構を有するようにすることもできる。
の強度も同時に測定し、その２次元情報を併せて得る機
構を有するようにすることもできる。
【００１２】
【作用】本発明のレンジファインダーにおいては、２次
元走査手段によりスポット状にコリメートされた光線で
測定範囲を走査し、測定対象物体に投影されたスポット
が光学的結像手段を通して２次元光検出素子上に結像さ
れたスポット位置を測定して、そのスポット位置と測定
光線の照射角度とからスポットの投影された面までの距
離を測定するものであり、走査は細く絞られたスポット
光線に対して行われるため、走査手段として小型のもの
を用いることができ、全体的に走査機構が小型化される
と共に、コリメートされた光線を投光するため、光強度
の減衰量が小さいので、遠距離までの測定が可能とな
り、操作性に優れた、高性能なレンジファインダーを構
成することができ、様々な環境、用途における３次元情
報の取得の目的に利用することができる。
元走査手段によりスポット状にコリメートされた光線で
測定範囲を走査し、測定対象物体に投影されたスポット
が光学的結像手段を通して２次元光検出素子上に結像さ
れたスポット位置を測定して、そのスポット位置と測定
光線の照射角度とからスポットの投影された面までの距
離を測定するものであり、走査は細く絞られたスポット
光線に対して行われるため、走査手段として小型のもの
を用いることができ、全体的に走査機構が小型化される
と共に、コリメートされた光線を投光するため、光強度
の減衰量が小さいので、遠距離までの測定が可能とな
り、操作性に優れた、高性能なレンジファインダーを構
成することができ、様々な環境、用途における３次元情
報の取得の目的に利用することができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明のレンジファインダーを実施例
に基づいて説明する。図１〜図３は本発明による１実施
例の詳細な構成を示す図であり、図１は側面図、図２は
斜め正面図、図３は図１の二重矢印方向から見た側面図
である。図１〜図３中、１は発光素子であり、本発明に
おいてはレーザダイオードを用いている。２は発光素子
から出射された光線を平行光線に変換するためのコリメ
ータレンズ、３はコリメートされた光線を水平方向に走
査する走査機構（図では、ポリゴンミラー）、４は鉛直
方向に走査するための走査機構（図では、ポリゴンミラ
ー）であり、走査機構３、４を組み合わせて走査するこ
とにより、２次元の走査を行う。５は対象物体６に投影
されたスポット像を２次元の受光素子７上に結像するた
めのレンズである。受光素子７として、本発明では２次
元のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｄｉｔｅｃｔｏｒ）を用いている。２次元の受光素子７
としては、ＰＳＤ以外に、２次元的な位置を検出できる
素子であれば特に限定されることなく、例えばＣＣＤの
ようなものを用いてもよい。
に基づいて説明する。図１〜図３は本発明による１実施
例の詳細な構成を示す図であり、図１は側面図、図２は
斜め正面図、図３は図１の二重矢印方向から見た側面図
である。図１〜図３中、１は発光素子であり、本発明に
おいてはレーザダイオードを用いている。２は発光素子
から出射された光線を平行光線に変換するためのコリメ
ータレンズ、３はコリメートされた光線を水平方向に走
査する走査機構（図では、ポリゴンミラー）、４は鉛直
方向に走査するための走査機構（図では、ポリゴンミラ
ー）であり、走査機構３、４を組み合わせて走査するこ
とにより、２次元の走査を行う。５は対象物体６に投影
されたスポット像を２次元の受光素子７上に結像するた
めのレンズである。受光素子７として、本発明では２次
元のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｄｉｔｅｃｔｏｒ）を用いている。２次元の受光素子７
としては、ＰＳＤ以外に、２次元的な位置を検出できる
素子であれば特に限定されることなく、例えばＣＣＤの
ようなものを用いてもよい。
【００１４】受光素子７又は結像レンズ５の前には、８
で示すようなフィルターを置く。これは、測定光線の波
長と等しい波長の光を通す光学的なバンドパスフィルタ
ーであり、外乱光、背景光の除去を行い、Ｓ／Ｎ比の良
い測定を行うことができるようにするものである。
で示すようなフィルターを置く。これは、測定光線の波
長と等しい波長の光を通す光学的なバンドパスフィルタ
ーであり、外乱光、背景光の除去を行い、Ｓ／Ｎ比の良
い測定を行うことができるようにするものである。
【００１５】さらに、発光素子として用いているレーザ
ダイオード１は、強度変調をかけて発光している。受光
側でも、発光の変調と等しい周波数の電気的フィルター
を用いており、測定光成分のみを計測し、ノイズ等の影
響を減少させ、Ｓ／Ｎ比の良い測定値を得ることがで
き、精度の良い測定を行うことができる。
ダイオード１は、強度変調をかけて発光している。受光
側でも、発光の変調と等しい周波数の電気的フィルター
を用いており、測定光成分のみを計測し、ノイズ等の影
響を減少させ、Ｓ／Ｎ比の良い測定値を得ることがで
き、精度の良い測定を行うことができる。
【００１６】次に、本発明において、このような構成を
用いて対象物体までの距離を測定する原理を説明する。
発光素子１から投光された光線をコリメータレンズ２に
より平行光線に変換し、それを走査機構３、４により２
次元的に走査するとき、図４に示すように、水平方向
φ、鉛直方向θの角度方向に測定光線Ｒを出射したとき
に、投光点Ｏと結像光学系５の中心Ｓとを結ぶ基線Ｌか
らの距離ｄに測定対象物面６がある場合、距離ｄは光線
Ｒの方向角θ、φ、基線の長さＬ、及び、結像光学系５
への入射角ｉを用いて、 ｄ＝｛− sinφ＋( cos2φ・tan2ｉ−tan2θ）1/2 ｝・ cosφ・Ｌ ／（cos2φ・tan2ｉ−tan2θ−sin2φ） ・・・（１） と表すことができる。したがって、光線Ｒの出射方向
θ、φ、光学系５への入射角ｉを求めることにより、対
象となる面６までの距離ｄを計算することができる。
用いて対象物体までの距離を測定する原理を説明する。
発光素子１から投光された光線をコリメータレンズ２に
より平行光線に変換し、それを走査機構３、４により２
次元的に走査するとき、図４に示すように、水平方向
φ、鉛直方向θの角度方向に測定光線Ｒを出射したとき
に、投光点Ｏと結像光学系５の中心Ｓとを結ぶ基線Ｌか
らの距離ｄに測定対象物面６がある場合、距離ｄは光線
Ｒの方向角θ、φ、基線の長さＬ、及び、結像光学系５
への入射角ｉを用いて、 ｄ＝｛− sinφ＋( cos2φ・tan2ｉ−tan2θ）1/2 ｝・ cosφ・Ｌ ／（cos2φ・tan2ｉ−tan2θ−sin2φ） ・・・（１） と表すことができる。したがって、光線Ｒの出射方向
θ、φ、光学系５への入射角ｉを求めることにより、対
象となる面６までの距離ｄを計算することができる。
【００１７】受光素子７としてＰＳＤを用いる場合、図
５に示すように、スポットＰが結像する点から図示の４
方向への光電流Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 が発生し、
Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 を測定して、ｘ＝（Ｉ1 −
Ｉ3 ）・Ｌx ／｛２・（Ｉ1 ＋Ｉ3 ）｝，ｙ＝（Ｉ2 −
Ｉ4 ）・Ｌy ／｛２・（Ｉ2 ＋Ｉ4 ）｝の関係により、
ＰＳＤ上のスポットＰ位置が測定される。ここで、
Ｌx 、Ｌy はＰＳＤの検出面のｘ方向、ｙ方向の寸法で
ある。
５に示すように、スポットＰが結像する点から図示の４
方向への光電流Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 が発生し、
Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 を測定して、ｘ＝（Ｉ1 −
Ｉ3 ）・Ｌx ／｛２・（Ｉ1 ＋Ｉ3 ）｝，ｙ＝（Ｉ2 −
Ｉ4 ）・Ｌy ／｛２・（Ｉ2 ＋Ｉ4 ）｝の関係により、
ＰＳＤ上のスポットＰ位置が測定される。ここで、
Ｌx 、Ｌy はＰＳＤの検出面のｘ方向、ｙ方向の寸法で
ある。
【００１８】また、受光素子７としてＣＣＤを用いてス
ポットＰ位置を検出する場合は、適当な画像処理（平滑
化処理等）を施した後にその強度のピーク位置を求める
ことにより、２次元的なスポットＰ結像位置を測定する
ことになる。
ポットＰ位置を検出する場合は、適当な画像処理（平滑
化処理等）を施した後にその強度のピーク位置を求める
ことにより、２次元的なスポットＰ結像位置を測定する
ことになる。
【００１９】測定光の２次元走査のためには、３及び４
に示すようなポリゴンミラーを用いる。ポリゴンミラー
の回転角は、ミラー又はミラーを回転させるためのモー
タに取り付けた角度センサを用いて得ることができるの
で、その角度より投光光線Ｒの走査角φ、θを得ること
ができ、各測定毎に走査角及び光検出素子７上の結像位
置を測定し、上記（１）の関係式により各測定点毎に距
離測定を行う。
に示すようなポリゴンミラーを用いる。ポリゴンミラー
の回転角は、ミラー又はミラーを回転させるためのモー
タに取り付けた角度センサを用いて得ることができるの
で、その角度より投光光線Ｒの走査角φ、θを得ること
ができ、各測定毎に走査角及び光検出素子７上の結像位
置を測定し、上記（１）の関係式により各測定点毎に距
離測定を行う。
【００２０】ところで、一般に、光学系には歪曲収差が
存在するため、図６に示すように、光学系Ａに入射する
ときの入射角ｉと出射角ｉ’とは一致しないので、使用
する光学系５の歪曲収差を予め求めておき、受光素子７
上に結像されるスポット位置ｒと入射角ｉとの対応付け
をしておき、測定されたスポット位置ｒから、入射角ｉ
を求め、距離ｄを計算する。スポット位置ｒは、ｒ＝
（ｘ2 ＋ｙ2 ）1/2 から計算する。
存在するため、図６に示すように、光学系Ａに入射する
ときの入射角ｉと出射角ｉ’とは一致しないので、使用
する光学系５の歪曲収差を予め求めておき、受光素子７
上に結像されるスポット位置ｒと入射角ｉとの対応付け
をしておき、測定されたスポット位置ｒから、入射角ｉ
を求め、距離ｄを計算する。スポット位置ｒは、ｒ＝
（ｘ2 ＋ｙ2 ）1/2 から計算する。
【００２１】測定角度範囲が小さい場合等、光学系の歪
曲収差が十分小さいと考えられる場合には、ｘ、φ、Ｌ
及び結像光学系５の焦点距離ｆから直接、 ｄ＝ｆ・Ｌ／（ｆ・tan φ−ｘ） ・・・（２） として求めることもできる。この場合は、計算量が少な
いので、より高速な測定を行うことができる。
曲収差が十分小さいと考えられる場合には、ｘ、φ、Ｌ
及び結像光学系５の焦点距離ｆから直接、 ｄ＝ｆ・Ｌ／（ｆ・tan φ−ｘ） ・・・（２） として求めることもできる。この場合は、計算量が少な
いので、より高速な測定を行うことができる。
【００２２】別な実施例として、受光素子７として大面
積のＡＰＤ（アバランシェ・フォト・ダイオード）を用
いるものも考えられる。投光光線を強度変調し、反射光
の光強度を検出し、投光光線の強度変調との位相差を測
定することにより、対象物体面までの距離を得ることが
できる。このとき、変調の周波数をＦ（Ｈｚ）、反射光
の位相差をΔΘ（ｒａｄｉａｎ）、光速をｃとすると、
距離ｄは、 ｄ＝ｃ・ΔΘ／（４π・Ｆ） ・・・（３） として求めることができる。
積のＡＰＤ（アバランシェ・フォト・ダイオード）を用
いるものも考えられる。投光光線を強度変調し、反射光
の光強度を検出し、投光光線の強度変調との位相差を測
定することにより、対象物体面までの距離を得ることが
できる。このとき、変調の周波数をＦ（Ｈｚ）、反射光
の位相差をΔΘ（ｒａｄｉａｎ）、光速をｃとすると、
距離ｄは、 ｄ＝ｃ・ΔΘ／（４π・Ｆ） ・・・（３） として求めることができる。
【００２３】通常の点状のＡＰＤでは、先行例のように
受光範囲も走査しなければならないのであるが、大面積
であるため、結像された像がそのＡＰＤ上の任意の位置
に生じても、距離測定を行うことができるので、より広
範囲の測定ができ、レンジファインダーとして用いるこ
とができる。なお、このような位相差の測定によって距
離を求める場合に、受光素子７として十分高速なＰＳＤ
を用いることもできる。
受光範囲も走査しなければならないのであるが、大面積
であるため、結像された像がそのＡＰＤ上の任意の位置
に生じても、距離測定を行うことができるので、より広
範囲の測定ができ、レンジファインダーとして用いるこ
とができる。なお、このような位相差の測定によって距
離を求める場合に、受光素子７として十分高速なＰＳＤ
を用いることもできる。
【００２４】また、２次元的に配列されたＡＰＤアレイ
を受光素子７として用いることも考えられる。アレイ内
で受光しているＡＰＤ画素を特定し、その受光光の変調
と投光光線の変調との位相差を検出して、同様に距離測
定を行う。この場合は、位置情報と変調情報とを併せて
得ることができるので、相補的な扱いを行うことによ
り、より正確な測定を行うことができる。
を受光素子７として用いることも考えられる。アレイ内
で受光しているＡＰＤ画素を特定し、その受光光の変調
と投光光線の変調との位相差を検出して、同様に距離測
定を行う。この場合は、位置情報と変調情報とを併せて
得ることができるので、相補的な扱いを行うことによ
り、より正確な測定を行うことができる。
【００２５】さらに、距離画像と同時に、反射光強度画
像も測定するように構成することも可能である。図５の
ＰＳＤ７上に結像されたスポットＰにより生じる全光電
流Ｉ0 ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 ＋Ｉ3 ＋Ｉ4 により、受光された光
線の強度が測定でき、測定光束の走査と共に強度を測定
することにより、２次元的な反射光強度データを得るこ
とができる。大面積ＡＰＤを用いる場合には、得られた
光強度信号の時間平均化されたものを反射光強度測定値
として用いることができる。このデータは、例えば、３
次元画像認識において距離画像データを用いるとき、距
離画像と同一の測定範囲における反射光線の強度画像を
同時に取得し、これを併せて画像処理を行うことによ
り、より認識率の高い処理を行うことができる。
像も測定するように構成することも可能である。図５の
ＰＳＤ７上に結像されたスポットＰにより生じる全光電
流Ｉ0 ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 ＋Ｉ3 ＋Ｉ4 により、受光された光
線の強度が測定でき、測定光束の走査と共に強度を測定
することにより、２次元的な反射光強度データを得るこ
とができる。大面積ＡＰＤを用いる場合には、得られた
光強度信号の時間平均化されたものを反射光強度測定値
として用いることができる。このデータは、例えば、３
次元画像認識において距離画像データを用いるとき、距
離画像と同一の測定範囲における反射光線の強度画像を
同時に取得し、これを併せて画像処理を行うことによ
り、より認識率の高い処理を行うことができる。
【００２６】以上、本発明のレンジファインダーをいく
つかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれ
ら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
つかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれ
ら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
レンジファインダーは、２次元走査手段によりスポット
状にコリメートされた光線で測定範囲を走査するとき、
走査は細く絞られたスポット光線に対して行われるた
め、走査手段として小型のものを用いることができ、全
体的に走査機構が小型化されると共に、コリメートされ
た光線を投光するため、光強度の減衰量が小さいので、
遠距離までの測定が可能となり、操作性に優れた、高性
能なレンジファインダーを構成することができ、様々な
環境、用途における３次元情報の取得の目的に利用する
ことができる。
レンジファインダーは、２次元走査手段によりスポット
状にコリメートされた光線で測定範囲を走査するとき、
走査は細く絞られたスポット光線に対して行われるた
め、走査手段として小型のものを用いることができ、全
体的に走査機構が小型化されると共に、コリメートされ
た光線を投光するため、光強度の減衰量が小さいので、
遠距離までの測定が可能となり、操作性に優れた、高性
能なレンジファインダーを構成することができ、様々な
環境、用途における３次元情報の取得の目的に利用する
ことができる。
【図１】本発明による１実施例のレンジファインダーの
側面図である。
側面図である。
【図２】図１の実施例の斜め正面図である
【図３】図１の二重矢印方向から見た側面図である。
【図４】本発明の距離測定の原理図である。
【図５】ＰＳＤ上のスポット位置と発生する電流を示す
図である。
図である。
【図６】光学系への入射角と出射角との関係を示す図で
ある。
ある。
１…レーザダイオード ２…コリメータレンズ ３、４…投光光線走査機構 ５…結像レンズ ６…対象物体 ７…２次元受光素子（ＰＳＤ） ８…光学的バンドパスフィルター
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年５月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】通常の点状のＡＰＤでは、先行例のように
受光範囲も走査しなければならないのであるが、大面積
であるため、結像された像がそのＡＰＤ上の任意の位置
に生じても、距離測定を行うことができるので、より広
範囲の測定ができ、レンジファインダーとして用いるこ
とができる。なお、このような位相差の測定によって距
離を求める場合に、受光素子７として十分高速なＰＳＤ
又は大面積のＰｉｎＰＤを用いることもできる。
受光範囲も走査しなければならないのであるが、大面積
であるため、結像された像がそのＡＰＤ上の任意の位置
に生じても、距離測定を行うことができるので、より広
範囲の測定ができ、レンジファインダーとして用いるこ
とができる。なお、このような位相差の測定によって距
離を求める場合に、受光素子７として十分高速なＰＳＤ
又は大面積のＰｉｎＰＤを用いることもできる。
Claims (3)
- 【請求項１】 対象物体の３次元情報を距離画像として
取得するためのレンジファインダーにおいて、スポット
状の光線を前記対象物体に照射する投光器と、前記対象
物体に照射されたスポット像を結像するための光学的結
像手段と、前記光学的結像手段により結像された像の位
置を検出するための２次元光検出素子と、前記照射光を
２次元的に走査する走査手段と、走査角に応じて前記光
検出素子上に結像されたスポット像を検出、処理するこ
とにより、前記対象物体上の前記スポット状光線照射位
置までの距離を算出して３次元情報を距離画像情報とし
て得るための機構と、を有することを特徴とするレンジ
ファインダー。 - 【請求項２】 対象物体の３次元情報を距離画像として
取得するためのレンジファインダーにおいて、スポット
状の光線を前記対象物体に照射する投光器と、前記対象
物体に照射されたスポット像を結像するための光学的結
像手段と、前記光学的結像手段により結像された像の光
強度を検出するための２次元光検出素子と、前記照射光
を２次元的に走査する走査手段と、走査角に応じて前記
光検出素子上に結像されたスポット像を検出、処理する
ことにより、前記対象物体上の前記スポット状光線照射
位置までの距離を算出して３次元情報を距離画像情報と
して得るための機構と、を有することを特徴とするレン
ジファインダー。 - 【請求項３】 請求項１又は２項記載のレンジファイン
ダーにおいて、距離情報に加えて反射光線の強度も同時
に測定し、その２次元情報を併せて得る機構を有するこ
とを特徴とするレンジファインダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29636893A JPH07151528A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | レンジファインダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29636893A JPH07151528A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | レンジファインダー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151528A true JPH07151528A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17832652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29636893A Pending JPH07151528A (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | レンジファインダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07151528A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010014706A (ja) * | 2008-06-06 | 2010-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ車両検出システム |
-
1993
- 1993-11-26 JP JP29636893A patent/JPH07151528A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010014706A (ja) * | 2008-06-06 | 2010-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ車両検出システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020626 |