JPH0735545A - 光学式距離計 - Google Patents
光学式距離計Info
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- JPH0735545A JPH0735545A JP20174993A JP20174993A JPH0735545A JP H0735545 A JPH0735545 A JP H0735545A JP 20174993 A JP20174993 A JP 20174993A JP 20174993 A JP20174993 A JP 20174993A JP H0735545 A JPH0735545 A JP H0735545A
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- Japan
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- image sensor
- optical axis
- distance
- line
- optical
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 合焦点検出による光学式距離計を構成簡単で
かつ高分解能とする。 【構成】 光軸Ｌ上にシリンドリカルレンズ１が設置さ
れ、対象物Ｂからの入射光により光軸と直交する直線上
に無限に焦点が並んで焦線Ｓが形成される。これにより
焦線Ｓを含みシリンドリカル中心軸を通る光軸面ＬＳが
できる。光軸面ＬＳに直交し、かつシリンドリカルレン
ズの焦線Ｓに対して傾斜させてイメージセンサ２が設置
される。イメージセンサの光軸面に直交する方向の各ラ
インには、いずれも同じ対象物からの入射光が到達し
て、合焦状態以外は同じ画像が撮影されるから、イメー
ジセンサの各ラインの画像の鮮明度を比較することによ
って合焦点位置を検出し、これをもとにシリンドリカル
レンズと対象物の間の距離が算出される。他の物体の像
と混同することなく、簡単に確実に対象物との距離が求
められる。
かつ高分解能とする。 【構成】 光軸Ｌ上にシリンドリカルレンズ１が設置さ
れ、対象物Ｂからの入射光により光軸と直交する直線上
に無限に焦点が並んで焦線Ｓが形成される。これにより
焦線Ｓを含みシリンドリカル中心軸を通る光軸面ＬＳが
できる。光軸面ＬＳに直交し、かつシリンドリカルレン
ズの焦線Ｓに対して傾斜させてイメージセンサ２が設置
される。イメージセンサの光軸面に直交する方向の各ラ
インには、いずれも同じ対象物からの入射光が到達し
て、合焦状態以外は同じ画像が撮影されるから、イメー
ジセンサの各ラインの画像の鮮明度を比較することによ
って合焦点位置を検出し、これをもとにシリンドリカル
レンズと対象物の間の距離が算出される。他の物体の像
と混同することなく、簡単に確実に対象物との距離が求
められる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イメージセンサやライ
ンセンサ上の合焦点検出により対象物までの距離と方向
を検出する光学式距離計に関する。
ンセンサ上の合焦点検出により対象物までの距離と方向
を検出する光学式距離計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のイメージセンサを用いた合焦点検
出による光学式距離計としては、まず第１に、イメージ
センサあるいはレンズを移動させて、焦点信号が最大に
なった時のイメージセンサまたはレンズの位置から、レ
ンズと対象物の間の距離を検出するようにしたものがあ
る。このほか、第２として例えば特開昭５９−３５１６
３号公報には、レンズの複数の焦点位置にイメージセン
サを配置して、各イメージセンサの出力を比較すること
により対象物の存在する距離範囲を求めるものが開示さ
れ、また、第３として特開昭６３−１１１４１３号公報
に提案されたものでは、イメージセンサの前方に、複数
の異なる焦点位置を持つレンズを配置し、それぞれのレ
ンズを通った対象物からの光によってイメージセンサに
生じる出力を比較して対象物の存在する距離範囲を求め
るようにしている。
出による光学式距離計としては、まず第１に、イメージ
センサあるいはレンズを移動させて、焦点信号が最大に
なった時のイメージセンサまたはレンズの位置から、レ
ンズと対象物の間の距離を検出するようにしたものがあ
る。このほか、第２として例えば特開昭５９−３５１６
３号公報には、レンズの複数の焦点位置にイメージセン
サを配置して、各イメージセンサの出力を比較すること
により対象物の存在する距離範囲を求めるものが開示さ
れ、また、第３として特開昭６３−１１１４１３号公報
に提案されたものでは、イメージセンサの前方に、複数
の異なる焦点位置を持つレンズを配置し、それぞれのレ
ンズを通った対象物からの光によってイメージセンサに
生じる出力を比較して対象物の存在する距離範囲を求め
るようにしている。
【０００３】これらのうち、第１の光学式距離計では、
イメージセンサかあるいはレンズを移動させるために機
構が複雑になるとともに、その移動操作自体に起因して
検出に時間もかかるという問題を有している。また第２
および第３のものにおいては、距離分解能に対応するだ
けの十分な数のイメージセンサあるいはレンズが要求さ
れ、現実問題として高分解能化は困難である。
イメージセンサかあるいはレンズを移動させるために機
構が複雑になるとともに、その移動操作自体に起因して
検出に時間もかかるという問題を有している。また第２
および第３のものにおいては、距離分解能に対応するだ
けの十分な数のイメージセンサあるいはレンズが要求さ
れ、現実問題として高分解能化は困難である。
【０００４】なおこれに関して、特開平３−２８０００
６号公報には、人工衛星に搭載され地球からの入射光を
計測する放射形の光学系の温度変化による焦点ずれを補
正するために、レンズの焦点位置に、光軸から０°〜９
０°の傾きで複数ラインのイメージセンサを設置し、光
学系の温度情報に基づいてその中から１ラインを選択使
用することにより、鮮明な画像を得るようにしたものが
開示されている。
６号公報には、人工衛星に搭載され地球からの入射光を
計測する放射形の光学系の温度変化による焦点ずれを補
正するために、レンズの焦点位置に、光軸から０°〜９
０°の傾きで複数ラインのイメージセンサを設置し、光
学系の温度情報に基づいてその中から１ラインを選択使
用することにより、鮮明な画像を得るようにしたものが
開示されている。
【０００５】しかし、これは人工衛星からの地球撮影の
ようにレンズと対象物の間の距離が明確な場合におい
て、温度変化による光学系の形状変化などに起因する焦
点ずれを補正するものであって、これをレンズと対象物
間の距離が不明な場合に適用しようとしても、各ライン
にはそれぞれ異なった画像が撮影されるためこのなかか
ら鮮明な画像を結んでいる１ラインを選択するのは容易
でない。したがって本発明は、上記従来の光学式距離計
が有する問題点に鑑み、構成を簡単にし、しかも対象物
までの距離と方向を短時間に高分解能で検出できるよう
にした合焦点検出による光学式距離計を提供することを
目的とする。
ようにレンズと対象物の間の距離が明確な場合におい
て、温度変化による光学系の形状変化などに起因する焦
点ずれを補正するものであって、これをレンズと対象物
間の距離が不明な場合に適用しようとしても、各ライン
にはそれぞれ異なった画像が撮影されるためこのなかか
ら鮮明な画像を結んでいる１ラインを選択するのは容易
でない。したがって本発明は、上記従来の光学式距離計
が有する問題点に鑑み、構成を簡単にし、しかも対象物
までの距離と方向を短時間に高分解能で検出できるよう
にした合焦点検出による光学式距離計を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため請求項１に記載
の本発明は、光軸と直交する直線上に焦点を結んで焦線
とする光学系と、前記の光軸と焦線を含んでなる光軸面
に直交するとともに、焦線に対して所定の傾きで交わる
ように設置された２次元画像センサと、対象物からの光
が前記の光学系により合焦する２次元画像センサ上の位
置を検出し、その合焦位置に基づいて対象物の距離と方
向を算出する画像処理手段とを有するものとした。また
請求項２に記載の発明は、さらに対象物上に明暗パター
ンを形成する照明装置を備えるものとした。
の本発明は、光軸と直交する直線上に焦点を結んで焦線
とする光学系と、前記の光軸と焦線を含んでなる光軸面
に直交するとともに、焦線に対して所定の傾きで交わる
ように設置された２次元画像センサと、対象物からの光
が前記の光学系により合焦する２次元画像センサ上の位
置を検出し、その合焦位置に基づいて対象物の距離と方
向を算出する画像処理手段とを有するものとした。また
請求項２に記載の発明は、さらに対象物上に明暗パター
ンを形成する照明装置を備えるものとした。
【０００７】
【作用】光学系が光軸と直交する直線を焦線とするか
ら、２次元画像センサの光軸面に直交する方向の各ライ
ンには、いずれも同じ対象物からの入射光が到達する。
画像処理手段では、２次元画像センサ上の対象物画像の
鮮明度を比較することによってその合焦点位置を検出す
ることにより、この検出された位置をもとに対象物との
距離が算出される。照明装置により明暗パターンを対象
物上に形成したときには、画像の鮮明度を比較するに際
して識別性能が向上する。
ら、２次元画像センサの光軸面に直交する方向の各ライ
ンには、いずれも同じ対象物からの入射光が到達する。
画像処理手段では、２次元画像センサ上の対象物画像の
鮮明度を比較することによってその合焦点位置を検出す
ることにより、この検出された位置をもとに対象物との
距離が算出される。照明装置により明暗パターンを対象
物上に形成したときには、画像の鮮明度を比較するに際
して識別性能が向上する。
【０００８】
【実施例】まず図１により、光学系としてシリンドリカ
ルレンズを用いた本発明の第１の実施例についてその原
理を説明する。なお、図１の（ａ）は構成全体の斜視
図、（ｂ）は光軸にそった横断面を示す。光軸Ｌ上にシ
リンドリカルレンズ１が設置されており、光軸Ｌ上の対
象物Ｂからシリンドリカルレンズ１への入射光による合
焦点Ｐは、シリンドリカルレンズ１のために光軸Ｌと直
交する直線上に無限に並んで焦点が結ばれる。この焦点
の集まりにより焦線Ｓが形成され、またこれにより、光
軸に代わり、焦線Ｓを含みシリンドリカル中心軸を通る
光軸面ＬＳができる。そして光軸面ＬＳに直交し、かつ
シリンドリカルレンズ１の焦線Ｓに対して傾斜させてイ
メージセンサ２が設置される。
ルレンズを用いた本発明の第１の実施例についてその原
理を説明する。なお、図１の（ａ）は構成全体の斜視
図、（ｂ）は光軸にそった横断面を示す。光軸Ｌ上にシ
リンドリカルレンズ１が設置されており、光軸Ｌ上の対
象物Ｂからシリンドリカルレンズ１への入射光による合
焦点Ｐは、シリンドリカルレンズ１のために光軸Ｌと直
交する直線上に無限に並んで焦点が結ばれる。この焦点
の集まりにより焦線Ｓが形成され、またこれにより、光
軸に代わり、焦線Ｓを含みシリンドリカル中心軸を通る
光軸面ＬＳができる。そして光軸面ＬＳに直交し、かつ
シリンドリカルレンズ１の焦線Ｓに対して傾斜させてイ
メージセンサ２が設置される。
【０００９】ここで図１の（ｂ）に示された断面におい
ては、シリンドリカルレンズ１は通常のレンズと同じで
あるから、図２に示すように、遠距離にある対象物Ｂａ
からのシリンドリカルレンズ１への入射光Ｘａによる合
焦線Ｓａは、近距離にある対象物Ｂｂからの入射光Ｘｂ
による合焦線Ｓｂに比べてシリンドリカルレンズ１に近
くなる。したがって、合焦線Ｓａ、Ｓｂは対象物Ｂの距
離によってシリンドリカルレンズ１からの距離が変化す
る。
ては、シリンドリカルレンズ１は通常のレンズと同じで
あるから、図２に示すように、遠距離にある対象物Ｂａ
からのシリンドリカルレンズ１への入射光Ｘａによる合
焦線Ｓａは、近距離にある対象物Ｂｂからの入射光Ｘｂ
による合焦線Ｓｂに比べてシリンドリカルレンズ１に近
くなる。したがって、合焦線Ｓａ、Ｓｂは対象物Ｂの距
離によってシリンドリカルレンズ１からの距離が変化す
る。
【００１０】このため、イメージセンサ２の光軸面ＬＳ
に直交する方向の各ラインには、いずれも同じ対象物か
らの入射光が到達して、合焦状態以外は同じ画像が撮影
されることになる。したがって、イメージセンサ２の各
ラインの画像の鮮明度を比較することによってイメージ
センサ２上の合焦点位置を検出することにより、この検
出された位置をもとにシリンドリカルレンズ１と対象物
Ｂの間の距離が算出される。
に直交する方向の各ラインには、いずれも同じ対象物か
らの入射光が到達して、合焦状態以外は同じ画像が撮影
されることになる。したがって、イメージセンサ２の各
ラインの画像の鮮明度を比較することによってイメージ
センサ２上の合焦点位置を検出することにより、この検
出された位置をもとにシリンドリカルレンズ１と対象物
Ｂの間の距離が算出される。
【００１１】図３は、上記イメージセンサ２の合焦点位
置を検出するための信号処理部２０の構成を示す。イメ
ージセンサ２はクロック部１０から出されるクロックに
より動作して画像信号を出力する。この画像信号は増幅
部１１で増幅され、信号分割部１２で各領域に分割され
てそれぞれの焦点検出部１３に入力される。領域は対象
物の位置方向に対応して分割されている。
置を検出するための信号処理部２０の構成を示す。イメ
ージセンサ２はクロック部１０から出されるクロックに
より動作して画像信号を出力する。この画像信号は増幅
部１１で増幅され、信号分割部１２で各領域に分割され
てそれぞれの焦点検出部１３に入力される。領域は対象
物の位置方向に対応して分割されている。
【００１２】各焦点検出部１３は、ハイパスフィルタ１
４、積分回路１５およびピーク検出回路１６からなる。
ここでは、ハイパスフィルタ１４と積分回路１５によ
り、領域毎に画像信号から焦点信号をつくり、ピーク検
出回路１６により前記焦点信号のピークを検出する。す
なわち画像信号の微分値が最大になる点を検出する。そ
して、焦点信号がピークになった時に、演算部１７にピ
ーク信号を送出するようになっている。また、クロック
部１０のクロックは、クロックカウンタ部１８にも送ら
れ、ここでイメージセンサ２の動作開始からの時間を計
測してそのクロックカウント値が演算部１７に送られ
る。
４、積分回路１５およびピーク検出回路１６からなる。
ここでは、ハイパスフィルタ１４と積分回路１５によ
り、領域毎に画像信号から焦点信号をつくり、ピーク検
出回路１６により前記焦点信号のピークを検出する。す
なわち画像信号の微分値が最大になる点を検出する。そ
して、焦点信号がピークになった時に、演算部１７にピ
ーク信号を送出するようになっている。また、クロック
部１０のクロックは、クロックカウンタ部１８にも送ら
れ、ここでイメージセンサ２の動作開始からの時間を計
測してそのクロックカウント値が演算部１７に送られ
る。
【００１３】演算部１７では、焦点検出部１３からピー
ク信号が送られてきたときのクロックカウント値から、
イメージセンサ２上の合焦点位置を算出するとともに、
これにより各領域にある対象物までの距離を演算して、
表示部１９に演算結果を送出する。表示部１９では各領
域の対象物までの距離と方向を数字あるいは図形により
表示出力する。
ク信号が送られてきたときのクロックカウント値から、
イメージセンサ２上の合焦点位置を算出するとともに、
これにより各領域にある対象物までの距離を演算して、
表示部１９に演算結果を送出する。表示部１９では各領
域の対象物までの距離と方向を数字あるいは図形により
表示出力する。
【００１４】なお、合焦点検出方法としては、上記のよ
うな画像信号の微分値が最大になる点を検出するものの
ほか、画像信号のピーク値が最大になる点を検出するな
どいくつかの方法がある。したがって、焦点検出部とし
ては、ハイパスフィルタ、積分回路およびピーク検出回
路を用いたものに限らず、このほかハイパスフィルタの
代わりにピーク検出回路やＦＦＴ、スペクトラムアナラ
イザ等の周波数分析手段を用いたり、マイコン等のデジ
タル演算器を使用することもできる。
うな画像信号の微分値が最大になる点を検出するものの
ほか、画像信号のピーク値が最大になる点を検出するな
どいくつかの方法がある。したがって、焦点検出部とし
ては、ハイパスフィルタ、積分回路およびピーク検出回
路を用いたものに限らず、このほかハイパスフィルタの
代わりにピーク検出回路やＦＦＴ、スペクトラムアナラ
イザ等の周波数分析手段を用いたり、マイコン等のデジ
タル演算器を使用することもできる。
【００１５】なお、イメージセンサ２に代えて、シリン
ドリカルレンズ１の焦線Ｓに対して傾斜させた平面上に
光軸面に垂直に設置された複数のラインセンサとするこ
ともできる。ここでは、各ラインセンサの画像の鮮明度
を比較することによって合焦点を検出すればよい。
ドリカルレンズ１の焦線Ｓに対して傾斜させた平面上に
光軸面に垂直に設置された複数のラインセンサとするこ
ともできる。ここでは、各ラインセンサの画像の鮮明度
を比較することによって合焦点を検出すればよい。
【００１６】次に本実施例における距離算出の具体的数
値例について説明する。図４は第１の具体例を示す。同
図の（ａ）は光軸面に添った縦断面を示し、（ｂ）は横
断面を示す。シリンドリカルレンズ１は、大きさが外形
３０ｍｍ×３０ｍｍで有効径が２５ｍｍ×２５ｍｍ、焦
点距離ｆ＝２５ｍｍ、口径比Ｆ１のものを用いた。イメ
ージセンサ２は、受光部寸法が５ｍｍ×５ｍｍ、画素数
５００×５００である。イメージセンサ２は焦線Ｓに対
して３０°傾斜させてある。
値例について説明する。図４は第１の具体例を示す。同
図の（ａ）は光軸面に添った縦断面を示し、（ｂ）は横
断面を示す。シリンドリカルレンズ１は、大きさが外形
３０ｍｍ×３０ｍｍで有効径が２５ｍｍ×２５ｍｍ、焦
点距離ｆ＝２５ｍｍ、口径比Ｆ１のものを用いた。イメ
ージセンサ２は、受光部寸法が５ｍｍ×５ｍｍ、画素数
５００×５００である。イメージセンサ２は焦線Ｓに対
して３０°傾斜させてある。
【００１７】シリンドリカルレンズ１の前方には長さ２
００ｍｍ、間隔１０ｍｍのスリット３０が設けられ、入
射光Ｘの入射方向を制限した。また、シリンドリカルレ
ンズ１とイメージセンサ２の組み合わせによる画角は１
１．４°となっている。なお、スリット３０および上記
画角１１．４°の下で、対象物Ｂまでの距離ａと撮影範
囲ｂ×ｃの関係は、図の（ｃ）のようになる。
００ｍｍ、間隔１０ｍｍのスリット３０が設けられ、入
射光Ｘの入射方向を制限した。また、シリンドリカルレ
ンズ１とイメージセンサ２の組み合わせによる画角は１
１．４°となっている。なお、スリット３０および上記
画角１１．４°の下で、対象物Ｂまでの距離ａと撮影範
囲ｂ×ｃの関係は、図の（ｃ）のようになる。
【００１８】この装置を用いて、図５に示すようにそれ
ぞれ方角を異ならせた遠距離にある点光源Ｖ１、中距離
にある点光源Ｖ２、近距離にある点光源Ｖ３を撮影し
た。これにより、イメージセンサ２には図６のようにそ
れぞれ位置（ｄ１、ｅ１）、（ｄ２、ｅ２）、（ｄ３、
ｅ３）で合焦する画像が得られる。上述の信号処理部２
０によりこの画像の鮮明度を各ラインで比較することに
よってイメージセンサ２上の合焦点位置を検出する。こ
れらの位置はそれぞれ上記の各点光源までの距離と方向
（ａ１、ｃ１）、（ａ２、ｃ２）、（ａ３、ｃ３）に対
応しているから、演算により各点光源までの距離と方向
を求めることができる。
ぞれ方角を異ならせた遠距離にある点光源Ｖ１、中距離
にある点光源Ｖ２、近距離にある点光源Ｖ３を撮影し
た。これにより、イメージセンサ２には図６のようにそ
れぞれ位置（ｄ１、ｅ１）、（ｄ２、ｅ２）、（ｄ３、
ｅ３）で合焦する画像が得られる。上述の信号処理部２
０によりこの画像の鮮明度を各ラインで比較することに
よってイメージセンサ２上の合焦点位置を検出する。こ
れらの位置はそれぞれ上記の各点光源までの距離と方向
（ａ１、ｃ１）、（ａ２、ｃ２）、（ａ３、ｃ３）に対
応しているから、演算により各点光源までの距離と方向
を求めることができる。
【００１９】次に、本装置の測距精度について説明す
る。非合焦の判断が可能な最小の合焦点ずれは、図７に
示されるように、合焦点ずれによって起こるイメージセ
ンサ上のボケ円Ｒの直径が１画素の大きさと同じ大きさ
になったときのものである。この１画素と同じ大きさの
ボケ円の直径を許容ボケ円直径Ｄ0 とする。ボケ円Ｒの
直径Ｄが許容ボケ円直径Ｄ0 となったときの合焦点から
のズレを許容合焦点ずれ量Ｗとすると、合焦点から前
後、許容合焦点ずれ量Ｗの区間は距離の区別ができない
ため、これにより装置の分解能が決定される。
る。非合焦の判断が可能な最小の合焦点ずれは、図７に
示されるように、合焦点ずれによって起こるイメージセ
ンサ上のボケ円Ｒの直径が１画素の大きさと同じ大きさ
になったときのものである。この１画素と同じ大きさの
ボケ円の直径を許容ボケ円直径Ｄ0 とする。ボケ円Ｒの
直径Ｄが許容ボケ円直径Ｄ0 となったときの合焦点から
のズレを許容合焦点ずれ量Ｗとすると、合焦点から前
後、許容合焦点ずれ量Ｗの区間は距離の区別ができない
ため、これにより装置の分解能が決定される。
【００２０】本実施例では、１画素の大きさが０．０１
ｍｍなので、許容ボケ円直径Ｄ0 は０．０１ｍｍであ
る。したがって、図８に示されるように、シリンドリカ
ルレンズ４の焦点距離が２５ｍｍ、有効径が２５ｍｍの
とき許容焦点ずれ量Ｗは０．０１ｍｍとなる。一方、シ
リンドリカルレンズ１から（焦点距離ｆ＋許容焦点ずれ
量Ｗ）の距離に合焦する対象物までの距離、すなわち過
焦点距離Ｈは、次のように表わされる。 Ｈ＝ｆ×ｆ／（δ×Ｆ） ただし、ｆは焦点距離 δは許容ボケ円直径 Ｆは口径比 である。
ｍｍなので、許容ボケ円直径Ｄ0 は０．０１ｍｍであ
る。したがって、図８に示されるように、シリンドリカ
ルレンズ４の焦点距離が２５ｍｍ、有効径が２５ｍｍの
とき許容焦点ずれ量Ｗは０．０１ｍｍとなる。一方、シ
リンドリカルレンズ１から（焦点距離ｆ＋許容焦点ずれ
量Ｗ）の距離に合焦する対象物までの距離、すなわち過
焦点距離Ｈは、次のように表わされる。 Ｈ＝ｆ×ｆ／（δ×Ｆ） ただし、ｆは焦点距離 δは許容ボケ円直径 Ｆは口径比 である。
【００２１】したがって、シリンドリカルレンズ１から
２５＋０．０１＝２５．０１ｍｍの距離に合焦する本実
施例では、過焦点距離は、 Ｈ＝２５×２５／（０．０１×１）＝６２５００ｍｍ となる。シリンドリカルレンズ１から対象物までの距離
ｆａとシリンドリカルレンズ１から合焦点までの距離ｆ
ｂの関係は反比例であり、 ｆａ×（ｆｂ−２５）／０．０１＝６２５００ｍｍ となるので、図９のように表わされる。また、距離測定
の精度は表１のようになり、距離の２乗に比例して精度
が悪くなる。
２５＋０．０１＝２５．０１ｍｍの距離に合焦する本実
施例では、過焦点距離は、 Ｈ＝２５×２５／（０．０１×１）＝６２５００ｍｍ となる。シリンドリカルレンズ１から対象物までの距離
ｆａとシリンドリカルレンズ１から合焦点までの距離ｆ
ｂの関係は反比例であり、 ｆａ×（ｆｂ−２５）／０．０１＝６２５００ｍｍ となるので、図９のように表わされる。また、距離測定
の精度は表１のようになり、距離の２乗に比例して精度
が悪くなる。
【表１】
【００２２】本実施例では、受光部５ｍｍのイメージセ
ンサ２を焦線Ｓに対し３０°傾けてあるから、図１０に
示されるように、光軸Ｌ方向に２．５ｍｍの幅を有す
る。すなわち、この幅は、（０．０１×２５０）である
から、シリンドリカルレンズ１から２５．０１ｍｍ〜２
７．５ｍｍの範囲をカバーするように位置させることに
よって、２５０〜６２５００ｍｍの距離範囲を測定でき
るものとなっている。以上のように本実施例は、シリン
ドリカルレンズを用いて光軸と直交する直線を焦線と
し、イメージセンサをこの焦線に対して傾斜させて設置
したから、イメージセンサの光軸面に直交する方向の各
ラインには、いずれも同じ対象物からの入射光が到達
し、その合焦点位置を検出することにより、他の物体の
像と混同することなく、簡単に確実に対象物との距離が
求められるという効果を有する。
ンサ２を焦線Ｓに対し３０°傾けてあるから、図１０に
示されるように、光軸Ｌ方向に２．５ｍｍの幅を有す
る。すなわち、この幅は、（０．０１×２５０）である
から、シリンドリカルレンズ１から２５．０１ｍｍ〜２
７．５ｍｍの範囲をカバーするように位置させることに
よって、２５０〜６２５００ｍｍの距離範囲を測定でき
るものとなっている。以上のように本実施例は、シリン
ドリカルレンズを用いて光軸と直交する直線を焦線と
し、イメージセンサをこの焦線に対して傾斜させて設置
したから、イメージセンサの光軸面に直交する方向の各
ラインには、いずれも同じ対象物からの入射光が到達
し、その合焦点位置を検出することにより、他の物体の
像と混同することなく、簡単に確実に対象物との距離が
求められるという効果を有する。
【００２３】なお、イメージセンサ２の代わりにシリン
ドリカルレンズ１の焦線Ｓと３０°の傾きで交わる平面
上に前記光軸面ＬＳに垂直に設置した複数のラインセン
サ２’を用いても同様の機能を得られる。なおまた、上
記イメージセンサあるいはラインセンサの傾斜角度は３
０°に限らず、測定したい距離範囲に応じて０°近傍か
ら９０°まで任意に設定できる。
ドリカルレンズ１の焦線Ｓと３０°の傾きで交わる平面
上に前記光軸面ＬＳに垂直に設置した複数のラインセン
サ２’を用いても同様の機能を得られる。なおまた、上
記イメージセンサあるいはラインセンサの傾斜角度は３
０°に限らず、測定したい距離範囲に応じて０°近傍か
ら９０°まで任意に設定できる。
【００２４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。この実施例は、第１の実施例の構成に加え、対象
物からの反射光の光量が十分でないときや、対象物のコ
ントラストが十分でなかったときに、対象物を照明する
ことによってコントラストを強くするものである。すな
わち、図１１に示されるように、図示省略した照明装置
によって対象物Ｂ上に明るい部分Ｍ１、Ｍ２を形成する
ようにパターン照明が行なわれる。
する。この実施例は、第１の実施例の構成に加え、対象
物からの反射光の光量が十分でないときや、対象物のコ
ントラストが十分でなかったときに、対象物を照明する
ことによってコントラストを強くするものである。すな
わち、図１１に示されるように、図示省略した照明装置
によって対象物Ｂ上に明るい部分Ｍ１、Ｍ２を形成する
ようにパターン照明が行なわれる。
【００２５】前述のように、イメージセンサ２がシリン
ドリカルレンズ１からの距離２５ｍｍから２７．５ｍｍ
にわたる２．５ｍｍの範囲にかかっているとき、図１２
に示すように、最大ボケ円Ｒｍの直径は２．５ｍｍとな
る。これに対して、上記照明による明暗パターンは、そ
の画像上の間隔が２．５ｍｍ以上になるように設定され
ている。 この場合、具体的には、明るい部分Ｍ１、Ｍ
２とシリンドリカルレンズ１の中心部とのなす角度が
５．２°以上とされる。これにより、明るい部分Ｍ１、
Ｍ２のそれぞれの最大ボケ円Ｒｍ１とＲｍ２同士が重な
らないようになる。この実施例は以上のように構成され
ているから、対象物のコントラストが明確になり、第１
の実施例の効果に加え、識別性能がさらに向上するとい
う利点がある。
ドリカルレンズ１からの距離２５ｍｍから２７．５ｍｍ
にわたる２．５ｍｍの範囲にかかっているとき、図１２
に示すように、最大ボケ円Ｒｍの直径は２．５ｍｍとな
る。これに対して、上記照明による明暗パターンは、そ
の画像上の間隔が２．５ｍｍ以上になるように設定され
ている。 この場合、具体的には、明るい部分Ｍ１、Ｍ
２とシリンドリカルレンズ１の中心部とのなす角度が
５．２°以上とされる。これにより、明るい部分Ｍ１、
Ｍ２のそれぞれの最大ボケ円Ｒｍ１とＲｍ２同士が重な
らないようになる。この実施例は以上のように構成され
ているから、対象物のコントラストが明確になり、第１
の実施例の効果に加え、識別性能がさらに向上するとい
う利点がある。
【００２６】なお、上記各実施例では、複数点の対象物
について測距する場合を示したが、使用目的により、撮
影範囲を狭くして１点のみの測距にも用いることができ
る。この場合には、画像処理での領域分割の必要がなく
なるので、前述の信号処理部における信号分割部をなく
することができ、ひとつの焦点検出部で済むことにな
る。さらに実施例では、光学系としてシリンドリカルレ
ンズを用いたものを示したが、これに限定されるもので
なく、光軸と直交する直線上に焦点を結ぶ光学系であれ
ば任意のものを用いることができる。
について測距する場合を示したが、使用目的により、撮
影範囲を狭くして１点のみの測距にも用いることができ
る。この場合には、画像処理での領域分割の必要がなく
なるので、前述の信号処理部における信号分割部をなく
することができ、ひとつの焦点検出部で済むことにな
る。さらに実施例では、光学系としてシリンドリカルレ
ンズを用いたものを示したが、これに限定されるもので
なく、光軸と直交する直線上に焦点を結ぶ光学系であれ
ば任意のものを用いることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、光軸と直交す
る直線上に焦点を結んで焦線とする光学系を用い、この
焦線を含む光軸面に直交するとともに焦線に対して所定
の傾きで交わるように２次元画像センサを設置して、そ
の２次元画像センサ上の対象物画像の合焦位置に基づい
て対象物の距離と方向を算出するようにしたので、２次
元画像センサの光軸面に直交する方向の各ラインには、
いずれも同じ対象物からの入射光が到達し、他の物体の
像と混同することなく、簡単に確実に対象物との距離が
求められるという効果を有する。さらにまた、対象物に
パターン照明を行なう照明装置を備えることにより、対
象物のコントラストが明確になり、識別性能がさらに向
上して一層測距精度が向上する。
る直線上に焦点を結んで焦線とする光学系を用い、この
焦線を含む光軸面に直交するとともに焦線に対して所定
の傾きで交わるように２次元画像センサを設置して、そ
の２次元画像センサ上の対象物画像の合焦位置に基づい
て対象物の距離と方向を算出するようにしたので、２次
元画像センサの光軸面に直交する方向の各ラインには、
いずれも同じ対象物からの入射光が到達し、他の物体の
像と混同することなく、簡単に確実に対象物との距離が
求められるという効果を有する。さらにまた、対象物に
パターン照明を行なう照明装置を備えることにより、対
象物のコントラストが明確になり、識別性能がさらに向
上して一層測距精度が向上する。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】対象物の位置による合焦点の変化を示す説明図
である。
である。
【図３】信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例における具体的数値例を示す図である。
【図５】撮影対象物の位置を示す図である。
【図６】イメージセンサ上の撮影画像を示す図である。
【図７】イメージセンサの１画素と許容ボケ円を説明す
る図である。
る図である。
【図８】許容ボケ円直径と許容合焦点ずれ量の関係を説
明する図である。
明する図である。
【図９】対象物までの距離と合焦点の関係を説明する図
である。
である。
【図１０】イメージセンサの傾きを説明する図である。
【図１１】第２の実施例を示す図である。
【図１２】最大ボケ円を示す説明図である。
【符号の説明】 １ シリンドリカルレンズ ２ イメージセンサ １０ クロック部 １１ 増幅部 １２ 信号分割部 １３ 焦点検出部 １４ ハイパスフィルタ １５ 積分回路 １６ ピーク検出回路 １７ 演算部 １８ クロックカウンタ部 １９ 表示部 ２０ 信号処理部 Ｂ 対象物 Ｄ ボケ円の直径 Ｄ0 許容ボケ円直径 ｆａ シリンドリカルレンズから対象物までの距離 ｆｂ シリンドリカルレンズから合焦点までの距離 Ｌ 光軸 ＬＳ 光軸面 Ｍ１、Ｍ２ 明るい部分 Ｐ 合焦点 Ｒ ボケ円 Ｓ 焦線 Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 点光源 Ｗ 許容合焦点ずれ量 Ｘ 入射光
Claims (5)
- 【請求項１】 光軸と直交する直線上に焦点を結んで焦
線とする光学系と、前記光軸と焦線を含んでなる光軸面
に直交するとともに、前記焦線に対して所定の傾きで交
わるように設置された２次元画像センサと、対象物から
の光が前記光学系により合焦する前記２次元画像センサ
上の位置を検出し、該合焦位置に基づいて前記対象物の
距離と方向を算出する画像処理手段とを有することを特
徴とする光学式距離計。 - 【請求項２】 光軸と直交する直線上に焦点を結んで焦
線とする光学系と、前記光軸と焦線を含んでなる光軸面
に直交するとともに、前記焦線に対して所定の傾きで交
わるように設置された２次元画像センサと、対象物上に
明暗パターンを形成する照明装置と、前記対象物からの
光が前記光学系により合焦する前記２次元画像センサ上
の位置を検出し、該合焦位置に基づいて前記対象物の距
離と方向を算出する画像処理手段とを有することを特徴
とする光学式距離計。 - 【請求項３】 前記２次元画像センサが、単一の２次元
イメージセンサであることを特徴とする請求項１または
２記載の光学式距離計。 - 【請求項４】 前記２次元画像センサが、前記光軸面に
直交し前記焦線に対して所定の傾きで交わる平面上に前
記光軸面に垂直に設置された複数のラインセンサからな
ることを特徴とする請求項１または２記載の光学式距離
計。 - 【請求項５】 前記対象物上の明暗パターンの間隔が、
その前記２次元画像センサ上の画像において最大ボケ円
の径以上となるように設定されていることを特徴とする
請求項２、３または４記載の光学式距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20174993A JPH0735545A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 光学式距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20174993A JPH0735545A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 光学式距離計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735545A true JPH0735545A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16446308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20174993A Withdrawn JPH0735545A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 光学式距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735545A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11344321A (ja) * | 1998-06-01 | 1999-12-14 | Akira Ishii | 非接触三次元物体形状測定方法および装置 |
| WO2012017577A1 (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | パナソニック株式会社 | 撮像装置および撮像方法 |
| WO2012147245A1 (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-01 | パナソニック株式会社 | 撮像装置、撮像装置を備える撮像システム、及び撮像方法 |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP20174993A patent/JPH0735545A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11344321A (ja) * | 1998-06-01 | 1999-12-14 | Akira Ishii | 非接触三次元物体形状測定方法および装置 |
| WO2012017577A1 (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | パナソニック株式会社 | 撮像装置および撮像方法 |
| US8711215B2 (en) | 2010-08-06 | 2014-04-29 | Panasonic Corporation | Imaging device and imaging method |
| WO2012147245A1 (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-01 | パナソニック株式会社 | 撮像装置、撮像装置を備える撮像システム、及び撮像方法 |
| JP5548310B2 (ja) * | 2011-04-27 | 2014-07-16 | パナソニック株式会社 | 撮像装置、撮像装置を備える撮像システム、及び撮像方法 |
| JPWO2012147245A1 (ja) * | 2011-04-27 | 2014-07-28 | パナソニック株式会社 | 撮像装置、撮像装置を備える撮像システム、及び撮像方法 |
| US9270948B2 (en) | 2011-04-27 | 2016-02-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image pick-up device, method, and system utilizing a lens having plural regions each with different focal characteristics |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001003 |