JPH07280554A - 物体像固定装置 - Google Patents
物体像固定装置Info
- Publication number
- JPH07280554A JPH07280554A JP6087329A JP8732994A JPH07280554A JP H07280554 A JPH07280554 A JP H07280554A JP 6087329 A JP6087329 A JP 6087329A JP 8732994 A JP8732994 A JP 8732994A JP H07280554 A JPH07280554 A JP H07280554A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 常に所定寸法に目標物体の像を固定する。
【構成】 赤外光源４からの赤外光は、固定レンズ５、
メカニカルチョッパ７、レンズ群８、マスク９を経て目
標物体Ｓに照射される。目標物体Ｓからの反射光はレン
ズ群１１、１２、帯域通過フィルタ１３、ハーフミラー
１４を経て目標物体Ｓ内の情報信号が二次元位置センサ
１５により検出され、目標物体Ｓの像の大きさが二次元
位置センサ１６により検出される。これらの検出信号は
信号検出増幅回路１９を介して信号処理手段２５に送ら
れる。位置センサ１５の出力を基に信号処理手段２５は
モータ駆動回路２２、駆動モータ１８を介してレンズ群
１２を駆動し目標物体Ｓの像の大きさを固定する。
メカニカルチョッパ７、レンズ群８、マスク９を経て目
標物体Ｓに照射される。目標物体Ｓからの反射光はレン
ズ群１１、１２、帯域通過フィルタ１３、ハーフミラー
１４を経て目標物体Ｓ内の情報信号が二次元位置センサ
１５により検出され、目標物体Ｓの像の大きさが二次元
位置センサ１６により検出される。これらの検出信号は
信号検出増幅回路１９を介して信号処理手段２５に送ら
れる。位置センサ１５の出力を基に信号処理手段２５は
モータ駆動回路２２、駆動モータ１８を介してレンズ群
１２を駆動し目標物体Ｓの像の大きさを固定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラやビデオなどの
撮影機器、測量機器、情報読取機器などにおいて、像を
所定寸法に固定するための物体像固定装置に関するもの
である。
撮影機器、測量機器、情報読取機器などにおいて、像を
所定寸法に固定するための物体像固定装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】カメラ、ビデオなどの撮影機器で被写体
を撮影する場合に、被写体までの距離によって結像され
る像の大きさは一定とならず、被写体が移動すると像の
大きさが変化する。従って、実際の撮影では像の大きさ
を目視により判断して拡大や縮小を行ってから焦点合わ
せを行っている。特に、移動中の被写体の撮影では、被
写体までの距離が時間と共に変化するので、一定の大き
さの像を常に撮影することは極めて困難である。
を撮影する場合に、被写体までの距離によって結像され
る像の大きさは一定とならず、被写体が移動すると像の
大きさが変化する。従って、実際の撮影では像の大きさ
を目視により判断して拡大や縮小を行ってから焦点合わ
せを行っている。特に、移動中の被写体の撮影では、被
写体までの距離が時間と共に変化するので、一定の大き
さの像を常に撮影することは極めて困難である。
【０００３】しかしながら、被写体の像を所定寸法に固
定し、同じ大きさの像を常に撮影することは、正確に被
写体の有する情報を読み取る上で非常に有効である。
定し、同じ大きさの像を常に撮影することは、正確に被
写体の有する情報を読み取る上で非常に有効である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来から被写体の焦点
を自動的に合致させるオートフォーカス機構及び被写体
を拡大撮影するズーミング機構などが一般に用いられて
いるが、これらの方法では移動被写体の像を所定寸法に
固定し、直ちに合焦させて撮影することは困難である。
を自動的に合致させるオートフォーカス機構及び被写体
を拡大撮影するズーミング機構などが一般に用いられて
いるが、これらの方法では移動被写体の像を所定寸法に
固定し、直ちに合焦させて撮影することは困難である。
【０００５】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
物体の明暗に関係なく目標物体の位置を補正し所定の大
きさに像を固定することができる物体像固定装置を提供
することにある。
物体の明暗に関係なく目標物体の位置を補正し所定の大
きさに像を固定することができる物体像固定装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る物体像固定装置は、目標物体に赤外光を
照射する照射光学系と、前記目標物体からの反射光を結
像する結像光学系と、該結像光学系により結像された像
の大きさを検出する検出手段と、前記照射光学系及び前
記結像光学系を駆動する駆動手段と、前記検出手段の出
力を基に前記目標物体の像を所定寸法に固定する制御手
段とを有することを特徴とする。
の本発明に係る物体像固定装置は、目標物体に赤外光を
照射する照射光学系と、前記目標物体からの反射光を結
像する結像光学系と、該結像光学系により結像された像
の大きさを検出する検出手段と、前記照射光学系及び前
記結像光学系を駆動する駆動手段と、前記検出手段の出
力を基に前記目標物体の像を所定寸法に固定する制御手
段とを有することを特徴とする。
【０００７】
【作用】上述の構成を有する物体像固定装置は、目標物
体に赤外光を照射し、目標物体からの反射光を検出し、
検出された信号に基づいて駆動手段により照射光学系及
び結像光学系を駆動して、目標物体の像の大きさを所定
寸法に固定する。
体に赤外光を照射し、目標物体からの反射光を検出し、
検出された信号に基づいて駆動手段により照射光学系及
び結像光学系を駆動して、目標物体の像の大きさを所定
寸法に固定する。
【０００８】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は実施例の構成図であり、赤外光に高い反射
率を有する素材で構成されている目標物体Ｓに対し、稍
々斜めを向く２方向に照射光学系２及び結像光学系３が
それぞれ設けられている。照射光学系２には目標物体Ｓ
に向かって、赤外光を発する赤外光源４、固定レンズ
５、駆動用モータ６により駆動され赤外光を所定周波数
で断続照射するメカニカルチョッパ７、立体角調整用レ
ンズ群８、マスク９が配列され、レンズ群８は駆動モー
タ１０に連結されている。
する。図１は実施例の構成図であり、赤外光に高い反射
率を有する素材で構成されている目標物体Ｓに対し、稍
々斜めを向く２方向に照射光学系２及び結像光学系３が
それぞれ設けられている。照射光学系２には目標物体Ｓ
に向かって、赤外光を発する赤外光源４、固定レンズ
５、駆動用モータ６により駆動され赤外光を所定周波数
で断続照射するメカニカルチョッパ７、立体角調整用レ
ンズ群８、マスク９が配列され、レンズ群８は駆動モー
タ１０に連結されている。
【０００９】また、結像光学系３には目標物体Ｓの方向
から、焦点合わせ用レンズ群１１、像の大きさを調整す
る調整用レンズ群１２、赤外域通過フィルタ１３、光路
に斜め方向に置かれたハーフミラー１４、目標物体Ｓ内
の情報信号を検出する二次元位置センサ１５が配列さ
れ、ハーフミラー１４の反射方向には像の大きさを検出
する二次元位置センサ１６が配置されている。更に、レ
ンズ群１１及び１２はそれぞれ駆動モータ１７及び１８
に連結されている。なお、二次元位置センサ１５、１６
の代りに二次元ＣＣＤを使用することもできる。
から、焦点合わせ用レンズ群１１、像の大きさを調整す
る調整用レンズ群１２、赤外域通過フィルタ１３、光路
に斜め方向に置かれたハーフミラー１４、目標物体Ｓ内
の情報信号を検出する二次元位置センサ１５が配列さ
れ、ハーフミラー１４の反射方向には像の大きさを検出
する二次元位置センサ１６が配置されている。更に、レ
ンズ群１１及び１２はそれぞれ駆動モータ１７及び１８
に連結されている。なお、二次元位置センサ１５、１６
の代りに二次元ＣＣＤを使用することもできる。
【００１０】二次元位置センサ１５及び１６からの出力
は、信号検出用増幅回路１９に接続されており、赤外光
源４には光源用電源２０の出力が接続され、駆動用モー
タ６はチョッパ回路２１と接続されている。また、駆動
モータ１０、１７、１８はそれぞれモータ駆動回路２
２、２３、２４と接続され、信号検出用増幅回路１９、
光源用電源２０、チョッパ回路２１、モータ駆動回路２
２、２３、２４はＣＰＵなどから成る信号処理手段２５
に接続されている。
は、信号検出用増幅回路１９に接続されており、赤外光
源４には光源用電源２０の出力が接続され、駆動用モー
タ６はチョッパ回路２１と接続されている。また、駆動
モータ１０、１７、１８はそれぞれモータ駆動回路２
２、２３、２４と接続され、信号検出用増幅回路１９、
光源用電源２０、チョッパ回路２１、モータ駆動回路２
２、２３、２４はＣＰＵなどから成る信号処理手段２５
に接続されている。
【００１１】先ず、目標物体Ｓへの赤外光の照射面積を
自動調整する機構について、図２の照射光学系の構成図
に従って説明すると、赤外光源４の光束の光度をI0と
し、赤外光源４から固定レンズ５までの距離をr0とし、
有効面積A0のマスク９を固定レンズ５の前に配置し、こ
の面積A0を照射する時の赤外光源４からの立体角をΩO
とすると、このマスク９を透過する光量I1は、 I1＝I0・ΩO ＝A0／（４π・r02) …(1) となる。
自動調整する機構について、図２の照射光学系の構成図
に従って説明すると、赤外光源４の光束の光度をI0と
し、赤外光源４から固定レンズ５までの距離をr0とし、
有効面積A0のマスク９を固定レンズ５の前に配置し、こ
の面積A0を照射する時の赤外光源４からの立体角をΩO
とすると、このマスク９を透過する光量I1は、 I1＝I0・ΩO ＝A0／（４π・r02) …(1) となる。
【００１２】いま、固定レンズ５における光学損失を無
視し、レンズ群８にメカニカルチョッパ７を介して全光
束が照射され、レンズ群８により一旦点Ｏに結像し、そ
のまま目標物体Ｓの面Ｐに照射されるものとすると、面
Ｐに照射される光量は(1) 式のI1と等しくなる。従っ
て、光量I1が面Ｐ上の面積A1に照射され、この面積A1内
に目標物体Ｓがあり、その面積をＣとし、目標物体Ｓの
反射率が１００％と仮定すると、目標物体Ｓの照射光量
とその反射光量は等しくなる。このときの面積A1の反射
光の単位面積当たりの光量I2は、I2＝I1／A1となり、点
Ｏから面Ｐまでの距離をr1とすると、このときの立体角
Ω1 はΩ1 ＝A1／（４π・r12)となり、A1＝４π・r12
・Ω1 であるから、光量I2は、 I2＝I1／（４π・r12 ・Ω1) …(2) となる。(2) 式に(1) 式を代入すると、 I2＝｛A0／（４π・r02)} ・I0／（４π・r12 ・Ω1) ＝｛A0／（４π・r0)2｝・I0／（r12 ・Ω1) となり、目標物体Ｓの面積Ｃからの反射光量I3は、 I3＝I2・Ｃ＝｛A0・I0／（４π・r0)2｝・Ｃ／r12 ・Ω1) ∝Ｃ／（r12 ・Ω1) …(3) となる。
視し、レンズ群８にメカニカルチョッパ７を介して全光
束が照射され、レンズ群８により一旦点Ｏに結像し、そ
のまま目標物体Ｓの面Ｐに照射されるものとすると、面
Ｐに照射される光量は(1) 式のI1と等しくなる。従っ
て、光量I1が面Ｐ上の面積A1に照射され、この面積A1内
に目標物体Ｓがあり、その面積をＣとし、目標物体Ｓの
反射率が１００％と仮定すると、目標物体Ｓの照射光量
とその反射光量は等しくなる。このときの面積A1の反射
光の単位面積当たりの光量I2は、I2＝I1／A1となり、点
Ｏから面Ｐまでの距離をr1とすると、このときの立体角
Ω1 はΩ1 ＝A1／（４π・r12)となり、A1＝４π・r12
・Ω1 であるから、光量I2は、 I2＝I1／（４π・r12 ・Ω1) …(2) となる。(2) 式に(1) 式を代入すると、 I2＝｛A0／（４π・r02)} ・I0／（４π・r12 ・Ω1) ＝｛A0／（４π・r0)2｝・I0／（r12 ・Ω1) となり、目標物体Ｓの面積Ｃからの反射光量I3は、 I3＝I2・Ｃ＝｛A0・I0／（４π・r0)2｝・Ｃ／r12 ・Ω1) ∝Ｃ／（r12 ・Ω1) …(3) となる。
【００１３】(3) 式において、A0・I0 ／（４π・r0)2を
一定とすると、目標物体Ｓの移動がなければ距離r1も一
定となり、目標物体Ｓからの反射光の光量I3を大きくす
るためには、立体角Ω1 を小さくすればよいことにな
る。
一定とすると、目標物体Ｓの移動がなければ距離r1も一
定となり、目標物体Ｓからの反射光の光量I3を大きくす
るためには、立体角Ω1 を小さくすればよいことにな
る。
【００１４】目標物体Ｓを捕捉するために赤外光源４か
らの赤外光が目標物体Ｓに照射されると、目標物体Ｓか
らの反射像はレンズ群１１、１２を経て、二次元位置セ
ンサ１５、１６により検出される。信号処理手段２５は
位置センサ１５による信号検出用増幅回路１９の出力に
基づいて、目標物体Ｓの明るさを最大にするように照射
面積を調整し、更に位置センサ１６による出力に基づい
て目標物体Ｓの像の大きさを検出し、この像の焦点が合
致し像の大きさが所定寸法に固定されるように、モータ
駆動回路２３、２４を介して駆動モータ１７、１８を駆
動することによりレンズ群１１、１２を駆動制御する。
らの赤外光が目標物体Ｓに照射されると、目標物体Ｓか
らの反射像はレンズ群１１、１２を経て、二次元位置セ
ンサ１５、１６により検出される。信号処理手段２５は
位置センサ１５による信号検出用増幅回路１９の出力に
基づいて、目標物体Ｓの明るさを最大にするように照射
面積を調整し、更に位置センサ１６による出力に基づい
て目標物体Ｓの像の大きさを検出し、この像の焦点が合
致し像の大きさが所定寸法に固定されるように、モータ
駆動回路２３、２４を介して駆動モータ１７、１８を駆
動することによりレンズ群１１、１２を駆動制御する。
【００１５】なお、メカニカルチョッパ７は赤外光を交
流信号とし、信号処理を容易にするものであるが、この
ような機械的手段ではなく電気的に発光側或いは受光側
において変換してもよい。また、あえて交流信号としな
くとも信号処理を行うことは可能である。
流信号とし、信号処理を容易にするものであるが、この
ような機械的手段ではなく電気的に発光側或いは受光側
において変換してもよい。また、あえて交流信号としな
くとも信号処理を行うことは可能である。
【００１６】目標物体Ｓの検出される像の大きさを所定
寸法に固定する手段について、その原理を図３及び図４
の単一レンズ系をモデルにして説明する。図３に示すよ
うに、レンズＬにより物体Ｓは予め決められた所定寸法
の像Ｑとして結像するものとし、レンズＬから物体Ｓま
での距離をａ、同様にレンズＬから像Ｑまでの距離をｂ
とする。この場合には、像Ｑの大きさの倍率ＴはＴ＝ｂ
／ａである。
寸法に固定する手段について、その原理を図３及び図４
の単一レンズ系をモデルにして説明する。図３に示すよ
うに、レンズＬにより物体Ｓは予め決められた所定寸法
の像Ｑとして結像するものとし、レンズＬから物体Ｓま
での距離をａ、同様にレンズＬから像Ｑまでの距離をｂ
とする。この場合には、像Ｑの大きさの倍率ＴはＴ＝ｂ
／ａである。
【００１７】いま、図４に示すように物体Ｓが距離ｓだ
け移動したとき、同一寸法で像Ｑが結像するためにレン
ズＬが距離ｍだけ移動したとすると、倍率Ｔ’はＴ’＝
（ｂ＋ｍ）／（ａ＋ｓ−ｍ）となる。
け移動したとき、同一寸法で像Ｑが結像するためにレン
ズＬが距離ｍだけ移動したとすると、倍率Ｔ’はＴ’＝
（ｂ＋ｍ）／（ａ＋ｓ−ｍ）となる。
【００１８】像Ｑの大きさが変わらないためには、Ｔ＝
Ｔ’であることが必要であるから、これからｍ＝ｂ・ｓ
／（ａ＋ｂ）となる。従って、物体Ｓが距離ｓだけ移動
したとき、レンズＬの移動距離ｍをｍ＝ｂ・ｓ／（ａ＋
ｂ）とすれば、像Ｑの大きさが一定となるように調節す
ることができる。
Ｔ’であることが必要であるから、これからｍ＝ｂ・ｓ
／（ａ＋ｂ）となる。従って、物体Ｓが距離ｓだけ移動
したとき、レンズＬの移動距離ｍをｍ＝ｂ・ｓ／（ａ＋
ｂ）とすれば、像Ｑの大きさが一定となるように調節す
ることができる。
【００１９】即ち、図３において検出される像Ｑの大き
さの信号量をq0として予め設定しておき、図４において
物体Ｓが距離ｓだけ移動した時の像Ｑの信号量ｑをq0と
比較し、レンズＬを移動することによりその差が０とな
る移動量距離ｍを求めればよい。
さの信号量をq0として予め設定しておき、図４において
物体Ｓが距離ｓだけ移動した時の像Ｑの信号量ｑをq0と
比較し、レンズＬを移動することによりその差が０とな
る移動量距離ｍを求めればよい。
【００２０】以上のことから本実施例の物体像固定装置
では、光源用電源２０がオンして赤外光源４が点灯し、
出射された赤外光は固定レンズ５を透過し、チョッパ回
路２１、駆動モータ６を介して駆動しメカニカルチョッ
パ７を回転し、このメカニカルチョッパ７を通った赤外
光は断続光とされ、レンズ群８を経て比較的大きな立体
角を有する光束として目標物体Ｓに向かって照射され
る。
では、光源用電源２０がオンして赤外光源４が点灯し、
出射された赤外光は固定レンズ５を透過し、チョッパ回
路２１、駆動モータ６を介して駆動しメカニカルチョッ
パ７を回転し、このメカニカルチョッパ７を通った赤外
光は断続光とされ、レンズ群８を経て比較的大きな立体
角を有する光束として目標物体Ｓに向かって照射され
る。
【００２１】ここで、赤外光が被写体である目標物体Ｓ
を捕捉すると、直ちにその赤外光量が最大になるまで、
駆動モータ１０によりレンズ群８が移動し、立体角が小
さくなるように、つまり目標物体Ｓへの照射スポットが
小さくなるように自動的に調整される。この赤外光量は
二次元位置センサ１６により検出される。そして、この
検出信号は信号検出用増幅回路１９を介して信号処理手
段２５に送られ、モータ駆動回路２２により駆動モータ
１０が駆動してレンズ群８を移動し、目標物体Ｓからの
反射赤外光の光量が常時最大となるように制御される。
を捕捉すると、直ちにその赤外光量が最大になるまで、
駆動モータ１０によりレンズ群８が移動し、立体角が小
さくなるように、つまり目標物体Ｓへの照射スポットが
小さくなるように自動的に調整される。この赤外光量は
二次元位置センサ１６により検出される。そして、この
検出信号は信号検出用増幅回路１９を介して信号処理手
段２５に送られ、モータ駆動回路２２により駆動モータ
１０が駆動してレンズ群８を移動し、目標物体Ｓからの
反射赤外光の光量が常時最大となるように制御される。
【００２２】また、二次元位置センサ１５の出力により
駆動モータ１７、レンズ群１１を動かして目標物体Ｓに
対する合焦を行い、二次元位置センサ１６の出力により
駆動モータ１８、レンズ群１２を動かして像の大きさを
固定する。
駆動モータ１７、レンズ群１１を動かして目標物体Ｓに
対する合焦を行い、二次元位置センサ１６の出力により
駆動モータ１８、レンズ群１２を動かして像の大きさを
固定する。
【００２３】実際に、二次元位置センサ１５を用いて像
の大きさを固定するには、二次元位置センサのｘ軸方
向、ｙ軸方向の検出信号ｘ、ｙが像の大きさを定めた信
号量x0、y0に対し、ｘ＝α・x0 、ｙ＝β・y0 となるよう
に、像の大きさ調整用レンズ群１２を駆動すればよい。
の大きさを固定するには、二次元位置センサのｘ軸方
向、ｙ軸方向の検出信号ｘ、ｙが像の大きさを定めた信
号量x0、y0に対し、ｘ＝α・x0 、ｙ＝β・y0 となるよう
に、像の大きさ調整用レンズ群１２を駆動すればよい。
【００２４】このようにして、常時目標標物体Ｓの像の
大きさを所定寸法に固定しながら、目標物体Ｓ内の情報
を検出することができる。
大きさを所定寸法に固定しながら、目標物体Ｓ内の情報
を検出することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る物体像
固定装置では、目標物体の像の大きさをその位置の遠近
によらずに、常に予め設定した寸法に迅速に調整可能で
あり、目標物体の正確な情報を鮮明かつ簡便に読み取る
ことができる。
固定装置では、目標物体の像の大きさをその位置の遠近
によらずに、常に予め設定した寸法に迅速に調整可能で
あり、目標物体の正確な情報を鮮明かつ簡便に読み取る
ことができる。
【図１】本実施例の構成図である。
【図２】照射スポットの自動調節の説明図である。
【図３】単レンズ系の説明図である。
【図４】目標物体が移動する場合の説明図である。
２ 照射光学系 ３ 結像光学系 ４ 赤外光源 ８ 立体角調整レンズ群 １１ 焦点合わせ用レンズ群 １２ 調整用レンズ群 １３ 帯域通過フィルタ １５、１６ 二次元位置センサ ２５ 信号処理手段
Claims (2)
- 【請求項１】 目標物体に赤外光を照射する照射光学系
と、前記目標物体からの反射光を結像する結像光学系
と、該結像光学系により結像された像の大きさを検出す
る検出手段と、前記照射光学系及び前記結像光学系を駆
動する駆動手段と、前記検出手段の出力を基に前記目標
物体の像を所定寸法に固定する制御手段とを有すること
を特徴とする物体像固定装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は前記照射光学系により照
明された前記目標物体の照射部像の明るさを調整するよ
うにした請求項１に記載の物体像固定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087329A JPH07280554A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | 物体像固定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087329A JPH07280554A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | 物体像固定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07280554A true JPH07280554A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13911836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6087329A Pending JPH07280554A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | 物体像固定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07280554A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102003955A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-04-06 | 江门市蒙德电气有限公司 | 基于图像分析的位置检测传感装置及其位置检测方法 |
-
1994
- 1994-04-01 JP JP6087329A patent/JPH07280554A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102003955A (zh) * | 2010-09-17 | 2011-04-06 | 江门市蒙德电气有限公司 | 基于图像分析的位置检测传感装置及其位置检测方法 |
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