JPH0743115A - Distance measurement method and distance measurement device - Google Patents

Distance measurement method and distance measurement device

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JPH0743115A
JPH0743115A JP5183635A JP18363593A JPH0743115A JP H0743115 A JPH0743115 A JP H0743115A JP 5183635 A JP5183635 A JP 5183635A JP 18363593 A JP18363593 A JP 18363593A JP H0743115 A JPH0743115 A JP H0743115A
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JP
Japan
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distance
light
measured
image
image pickup
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Withdrawn
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JP5183635A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Yokoyama
敦 横山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0743115A publication Critical patent/JPH0743115A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a density value or color information regarding an object, together with a distance up to the object. CONSTITUTION:Reflected light from a measurement object 4 is separated into infrared and light not including the infrared via a mirror 8. Also, the infrared forms the image of the object 4 on a distance image pick-up element 62, and a distance up to the object 4 can be obtained from information processed with a distance image processing section 5 and the position of a scanning mirror 3. In addition, the light other than the infrared forms an image on a density image pick-up element 61, and a density value is thereby obtained. Also, the mirror 8 is slightly dislocated and images before and after the dislocation are superposed, thereby providing an image having improved resolution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3次元物体の形状測定
に用いて好適な距離測定方法および距離測定装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring method and a distance measuring device suitable for measuring the shape of a three-dimensional object.

【0002】[0002]

【従来の技術】測定対象物体の表面の三次元座標位置測
定、すなわち三次元形状を計測するために、スリット光
を走査しながらリアルタイムに計測対象物体までの距離
を求めるものが、例えば特開昭62−228106号公
報に開示されている。これは、スリット光を走査して測
定対象物体からの反射スリット光を、非走査型撮像素子
等の距離画像撮像素子を用いてリアルタイムで検出し、
空間に座標を一意的に設定するものである。
2. Description of the Related Art For measuring the three-dimensional coordinate position of the surface of an object to be measured, that is, in order to measure a three-dimensional shape, a method for obtaining a distance to the object to be measured in real time while scanning slit light is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. No. 62-228106. This is to detect the slit light reflected from the object to be measured by scanning the slit light in real time using a distance image pickup device such as a non-scanning image pickup device.
The coordinates are uniquely set in the space.

【0003】図3は、このような装置の構成例を示し、
レーザ源等からなる光源1により照射された光は、光学
系2によりスリット化され、このスリット光は、スキャ
ンニングミラー3を回転させることにより測定対象物体
4上で走査される。
FIG. 3 shows an example of the configuration of such a device.
The light emitted by the light source 1 such as a laser source is slit by the optical system 2, and the slit light is scanned on the measurement target object 4 by rotating the scanning mirror 3.

【0004】測定対象物体4から反射された光は、光学
系7によって、距離画像撮像素子6上に結像される。測
定対象物体4からの反射スリット光が距離画像撮像素子
6内で二次元に配列された各セル6Cを横切るタイミン
グが、距離画像処理部5の微分回路等を用いて求めら
れ、そのときのスキャンニングミラー3の回転位置が求
められる。このスキャンニングミラー3の回転位置関係
から、三角測量の原理で距離画像撮像素子6の各セル6
C毎に測定対象物体4までの距離が測定される。すなわ
ち、この場合に得られる距離画像の解像度は、距離画像
撮像素子6に配列されている各セル6Cの数のみで決定
される。
The light reflected from the object 4 to be measured is imaged on the range image pickup device 6 by the optical system 7. The timing at which the reflected slit light from the object to be measured 4 crosses each cell 6C arranged two-dimensionally within the distance image pickup device 6 is obtained by using a differentiating circuit of the distance image processing unit 5 and the scan at that time is obtained. The rotational position of the mirror 3 is obtained. Based on the rotational positional relationship of the scanning mirror 3, each cell 6 of the range image pickup device 6 is operated on the principle of triangulation.
The distance to the measurement target object 4 is measured for each C. That is, the resolution of the distance image obtained in this case is determined only by the number of cells 6C arranged in the distance image pickup device 6.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらロボット
によるハンドリング作業、各種検査作業等において、測
定対象物体の三次元位置座標の他に、それに対応する濃
淡値を必要とする場合がある。すなわち、距離画像では
距離画像撮像素子6の各セル6Cに対応する測定対象物
体4の三次元座標位置が得られるが、この三次元位置に
おける濃淡値が必要になる場合が多々ある。
However, in the handling work by the robot, various inspection works and the like, in addition to the three-dimensional position coordinates of the object to be measured, there are cases where the gray value corresponding thereto is required. That is, although the three-dimensional coordinate position of the measurement target object 4 corresponding to each cell 6C of the distance image pickup device 6 is obtained in the distance image, the grayscale value at this three-dimensional position is often required.

【0006】しかし、従来の距離測定装置においては、
距離画像撮像素子の各セルに対応する三次元座標位置デ
ータしか得られず、この三次元位置に対応する測定対象
物体表面の明るさ、すなわち濃淡画像は得られなかっ
た。
However, in the conventional distance measuring device,
Only the three-dimensional coordinate position data corresponding to each cell of the range image pickup device was obtained, and the brightness of the surface of the object to be measured corresponding to the three-dimensional position, that is, the grayscale image was not obtained.

【0007】この問題を解決するものとして、従来の一
般的な測定対象物体の表面の明るさを、CCDカメラ等
の走査型の画像入力装置を用いて画像信号の形で測定す
ることが考えられる。
As a solution to this problem, it is conceivable to measure the brightness of the surface of a conventional general measuring object in the form of an image signal by using a scanning type image input device such as a CCD camera. .

【0008】図4は、異なる位置から距離画像撮像素子
を含む距離画像入力装置6Dおよび、CCDカメラ等の
濃淡画像入力装置6Tを用いて測定対象物体4の三次元
座標位置と、その明るさまたは色とを各々測定する態様
を示す。しかしながら、濃淡画像入力装置6Tによって
測定された各明るさ、または色が、距離画像撮像素子6
Dによって求められた三次元座標位置の、どこに相当す
るのかを正確に判定することは非常に困難であった。
FIG. 4 shows a three-dimensional coordinate position of an object 4 to be measured and its brightness or brightness using a range image input device 6D including a range image pickup device and a grayscale image input device 6T such as a CCD camera from different positions. The mode which measures each and color is shown. However, each brightness or color measured by the grayscale image input device 6T is determined by the distance image pickup device 6
It was very difficult to accurately determine where the three-dimensional coordinate position obtained by D corresponds.

【0009】また、CCD等の濃淡画像撮像素子による
画像取り込み時に測定対象物体上をスリット光が走査す
ると、その走査によるノイズが画像に混入する。これを
回避するために、測定対象物体上にスリット光が照射さ
れていないときに、濃淡画像撮像素子による画像取り込
みを行うことになるが、その構成をとると、測定対象物
体の三次元座標位置とその明るさ、または色とを同時に
測定できなくなり、測定に長時間を要することになる。
Further, when the slit light scans the object to be measured at the time of capturing an image by a grayscale image pickup device such as a CCD, noise due to the scanning is mixed into the image. In order to avoid this, when the slit light is not irradiated on the measurement target object, the image is captured by the grayscale image pickup device, but with that configuration, the three-dimensional coordinate position of the measurement target object is taken. And its brightness or color cannot be measured at the same time, which requires a long time for measurement.

【0010】また、距離画像撮像素子6内に配列されて
いる各セル6Cの数は、前記距離画像撮像素子6の製造
プロセスの問題等に起因して一定数以上にすることが不
可能であるため、必要十分な解像度を持つ距離画像が得
られないことがある。
Further, the number of cells 6C arranged in the range image pickup device 6 cannot be set to a certain number or more due to problems in the manufacturing process of the range image pickup device 6 or the like. Therefore, a range image having a necessary and sufficient resolution may not be obtained.

【0011】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、ノイズの影響を受けることなく測定対象物の濃
淡値または色の情報を得るとともに、必要十分な解像度
を得るようにしたものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to obtain information about the grayscale value or color of an object to be measured without being affected by noise and to obtain a necessary and sufficient resolution. is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために請求項1の発明は、測定対象物体の表面にスリ
ット光を投射し、測定対象物体からの反射光が撮像面を
構成するセルを通過するタイミングを検出して、測定対
象物体までの距離を測定する距離測定方法において、反
射光を分光してその一方の光によって測定対象物体まで
の距離を測定し他方の光によって測定対象物体の濃淡値
または色を測定することを特徴とする。
In order to solve such a problem, the invention of claim 1 projects slit light on the surface of the object to be measured, and the reflected light from the object to be measured constitutes an imaging surface. In the distance measurement method that detects the timing of passing through the cell and measures the distance to the object to be measured, the reflected light is dispersed, one of the lights measures the distance to the object to be measured, and the other light measures the object. It is characterized by measuring the gray value or color of an object.

【0013】請求項2の発明は、赤外光または紫外光の
いずれか一方の光を取り出したものと、その取り出した
光を含まないものに分けることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that it is divided into one in which either infrared light or ultraviolet light is extracted and one in which the extracted light is not included.

【0014】請求項3の発明は、その分光させる物理的
位置を移動自在にしたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is characterized in that the physical position for the spectral separation is made movable.

【0015】請求項4の発明は、分光位置を移動させた
結果得られた像を重ね合わせることを特徴とする。
The invention of claim 4 is characterized in that the images obtained as a result of moving the spectral positions are superimposed.

【0016】請求項5の発明は、測定対象物体の表面に
スリット光を投射し、測定対象物体からの反射光が撮像
面を構成するセルを通過するタイミングを検出して、測
定対象物体までの距離を測定する距離測定装置におい
て、反射光を分光する分光手段(例えばミラー8)と、
分光された一方の光によって測定対象物体までの距離を
測定する距離画像測定手段(例えば距離画像撮像素子6
2および距離画像処理部5)と、分光された他方の光に
よって測定対象物体の距離測定部分の濃淡値または色を
測定する濃淡画像処理手段(例えば濃淡画像撮像素子6
1および濃淡画像処理部11)とを備えることを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the present invention, slit light is projected onto the surface of the object to be measured, the timing at which the reflected light from the object to be measured passes through the cells constituting the image pickup surface, and the object up to the object to be measured is detected. In a distance measuring device that measures a distance, a spectroscopic unit (for example, a mirror 8) that disperses reflected light,
Distance image measuring means (for example, the distance image pickup device 6) that measures the distance to the object to be measured by one of the split lights.
2 and a distance image processing unit 5) and a grayscale image processing unit (for example, a grayscale image pickup device 6) that measures the grayscale value or color of the distance measurement portion of the measurement target object by the other spectrally separated light.
1 and a grayscale image processing unit 11).

【0017】請求項6に記載の発明は、分光手段を光軸
方向に移動させる移動手段(例えばリニアモータ9およ
び制御部10)と、移動前および移動後の画像を重ね合
わせる加算手段(例えばバッファメモリ19)を更に備
えることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, moving means (for example, the linear motor 9 and control unit 10) for moving the spectroscopic means in the optical axis direction and addition means (for example, a buffer) for superposing the images before and after the movement. A memory 19) is further provided.

【0018】[0018]

【作用】請求項1、2、5の発明は、測定対象物体から
反射されたスリット光が可視光を含む光と、可視光を含
まない光とに分光され、一方の光によって距離が測定さ
れ、他方の光によって濃淡値または色が測定される。
According to the present invention, the slit light reflected from the object to be measured is split into light containing visible light and light not containing visible light, and the distance is measured by one light. , The gray value or color is measured by the other light.

【0019】請求項3、4、6の発明は、位置の若干ず
れた画像が重ね合わされることによって実質的に画素数
が増えたことになり解像度の良い画像が得られる。
According to the third, fourth and sixth aspects of the present invention, the images having a slightly different position are superposed, so that the number of pixels is substantially increased, and an image having a high resolution can be obtained.

【0020】[0020]

【実施例】図1は、本発明による距離測定装置の一実施
例を示す光学経路図である。この実施例は、測定対象物
体の表面の三次元座標位置と明るさとを、リアルタイム
で同時に測定するものである。不可視光である赤外光レ
ーザ源等からなる光源1により出射された光(赤外線)
は、光学系2によりスリット状にされ、このスリット光
は、ガルバノミラー等からなるスキャンニングミラー3
を用いて反射される。スリット光は、スキャンニングミ
ラー3を制御部14で駆動されるモータ15により回転
させることにより、測定対象物体4上で走査される。
1 is an optical path diagram showing an embodiment of a distance measuring device according to the present invention. In this embodiment, the three-dimensional coordinate position and the brightness of the surface of the measurement target object are simultaneously measured in real time. Light (infrared) emitted by a light source 1 including an infrared laser source that is invisible light
Are slitted by the optical system 2, and the slit light is scanned by the scanning mirror 3 including a galvanometer mirror or the like.
Is reflected using. The slit light is scanned on the measurement target object 4 by rotating the scanning mirror 3 by the motor 15 driven by the control unit 14.

【0021】赤外線に対して感応する距離画像撮像素子
62と、可視光に対して感応するCCD等からなる濃淡
画像撮像素子61は、測定対象物体4の映像が光学系7
およびミラー(ダイクロイックミラー)8により結像す
る位置に配置されており、ミラー8は赤外光のみを反射
して、それ以外の可視光を透過し、後述するように光軸
上を自在に移動できる構成となっている。
In the range image pickup device 62 sensitive to infrared rays and the grayscale image pickup device 61 made of CCD or the like sensitive to visible light, the image of the object 4 to be measured is recorded by the optical system 7.
And the mirror (dichroic mirror) 8 are arranged at a position where an image is formed. The mirror 8 reflects only infrared light and transmits other visible light, and freely moves on the optical axis as described later. It can be configured.

【0022】すなわち、光学系7を介した測定対象物体
4からの光は、ミラー8に達すると、赤外光はミラー8
で反射されるが、その表面に施されているコーティング
によって赤外光より波長が短い可視光を透過するように
なっている。
That is, when the light from the object 4 to be measured via the optical system 7 reaches the mirror 8, the infrared light is reflected by the mirror 8.
However, visible light having a shorter wavelength than infrared light is transmitted through the coating on the surface.

【0023】このため、赤外光はミラー8で反射され、
距離画像撮像素子62上に結像し、それ以外の光(測定
対象物体4には、通常の可視光も照射されており、その
反射光)は、ミラー8を透過して濃淡画像撮像素子61
上に結像する。距離画像撮像素子62および濃淡画像撮
像素子61を構成する個々のセル62Cと61Cは、適
当なキャリブレーション等により対応付けがされてい
る。
Therefore, the infrared light is reflected by the mirror 8,
The other light (the object to be measured 4 is also irradiated with normal visible light and its reflected light) forms an image on the distance image pickup device 62, passes through the mirror 8, and the grayscale image pickup device 61.
Image on top. The individual cells 62C and 61C forming the range image pickup device 62 and the grayscale image pickup device 61 are associated with each other by appropriate calibration or the like.

【0024】このように構成することによって、距離画
像撮像素子62上で赤外光のスリット光が結像され、従
来と同様に距離画像処理部5でリアルタイムで距離が測
定される。すなわち、可視光が、濃淡画像撮像素子61
に結像されると同時に、その濃淡画像撮像素子61に結
像されたと同じ部分の赤外光による像が、測定対象物体
4の画像として距離画像撮像素子62に結像される。こ
こで、濃淡画像撮像素子61の各セル61Cと、距離画
像撮像素子62の各セル62Cの各々の位置関係は、一
意的に決まり、セル16Cの出力より濃淡画像処理部1
1において、求められた測定対象物体4の各三次元座標
位置における明るさが、対応するセル62Cの出力より
距離画像処理部5において同定できる。
With this configuration, infrared light slit light is imaged on the distance image pickup element 62, and the distance image processing section 5 measures the distance in real time as in the conventional case. That is, the visible light is converted into the grayscale image pickup device 61.
At the same time, the infrared image of the same portion as the image formed on the grayscale image pickup device 61 is formed on the distance image pickup device 62 as the image of the object 4 to be measured. Here, the positional relationship between each cell 61C of the grayscale image pickup device 61 and each cell 62C of the distance image pickup device 62 is uniquely determined, and the grayscale image processing unit 1 is determined from the output of the cell 16C.
In 1, the obtained brightness at each three-dimensional coordinate position of the measurement object 4 can be identified by the distance image processing unit 5 from the output of the corresponding cell 62C.

【0025】図1の例によれば、ミラー8を用いて入射
光を分割することにより、距離画像撮像素子62により
測定された測定対象物体4の三次元座標位置と、CCD
等の濃淡画像撮像素子61により測定された明るさとの
正確な対応付けが可能となる。
According to the example of FIG. 1, the incident light is split by using the mirror 8 so that the three-dimensional coordinate position of the object to be measured 4 measured by the distance image pickup device 62 and the CCD.
Accurate correspondence with the brightness measured by the grayscale image pickup device 61 is possible.

【0026】また、赤外光のみを反射する特性を持つミ
ラー8を用いることにより、大部分の赤外スリット光の
反射光を距離画像撮像素子62に結像させることがで
き、これにより、分光による光強度の減衰を防ぐことが
できる。また、可視光を含む赤外光よりも波長が短い光
は、ミラー8を透過し、CCD等の濃淡画像撮像素子6
1に結像され、測定対象物体4の三次元座標位置を測定
するために用いられるスリット光(赤外線)による影響
が除去される。このことにより、測定対象物体の三次元
座標位置の明るさを正確に測定できる。
Further, by using the mirror 8 having the characteristic of reflecting only infrared light, most of the reflected light of infrared slit light can be imaged on the distance image pickup element 62. It is possible to prevent the light intensity from being attenuated. Light having a shorter wavelength than infrared light including visible light is transmitted through the mirror 8 and the grayscale image pickup device 6 such as CCD.
The influence of the slit light (infrared ray) which is imaged at 1 and is used for measuring the three-dimensional coordinate position of the measurement object 4 is removed. As a result, the brightness at the three-dimensional coordinate position of the measurement target object can be accurately measured.

【0027】図1の制御部10は、リニアモータ9を駆
動し、定量的にミラー8の位置を光軸方向に移動させ
る。これにより、距離画像撮像素子62に結像する像の
位置を精度良く、任意の量だけ平行移動させることが可
能になる。
The controller 10 in FIG. 1 drives the linear motor 9 to quantitatively move the position of the mirror 8 in the optical axis direction. As a result, the position of the image formed on the distance image pickup element 62 can be moved in parallel by an arbitrary amount with high accuracy.

【0028】図2は、図1のミラー8の位置をリニアモ
ータ9によって移動させることにより、高解像度の像を
得る距離画像生成方法の一例の構成を示す。すなわち図
2の例は、図1において、ミラー8を入射光軸方向に平
行移動する制御部10を持つリニアモータ9により、ミ
ラー8の位置を入射光方向に所定の距離だけ平行移動さ
せて、距離画像撮像素子62のセル62C間隔(すなわ
ち、ピッチP)の半分だけ像を横方向に移動させて撮像
した像と、移動前に撮像した像とを、加算器18で合成
することにより、横方向の解像度を2倍にする例であ
る。
FIG. 2 shows an example of the configuration of a range image generating method for obtaining a high resolution image by moving the position of the mirror 8 of FIG. 1 by a linear motor 9. That is, in the example of FIG. 2, the position of the mirror 8 is translated in the incident light direction by a predetermined distance by the linear motor 9 having the control unit 10 that translates the mirror 8 in the incident light axis direction in FIG. By adding the image captured by moving the image in the lateral direction by half the cell 62C interval (that is, the pitch P) of the range image pickup device 62 and the image captured before the movement by the adder 18, This is an example in which the directional resolution is doubled.

【0029】まず図2(a)は、ミラー8が移動する前
に、距離画像撮像素子62上に像12Aが結像されてい
る状態を示している。すなわち、図1のスキャンニング
ミラー3によって測定対象物体4上をスリット光を走査
することによって、距離画像撮像素子62上で距離画像
が得られていることを示している。
First, FIG. 2A shows a state in which the image 12A is formed on the range image pickup device 62 before the mirror 8 moves. That is, it shows that a distance image is obtained on the distance image pickup device 62 by scanning the slit light on the object 4 to be measured by the scanning mirror 3 of FIG.

【0030】図2(b)は、ミラー8を所定の距離だけ
移動させ、距離画像撮像素子62上の像12Bが横方向
のセル62Cの間隔の半分、すなわちP/2だけ横にず
れ、結像した状態を示す。すなわち、ここでも、図1の
スキャンニングミラー3によって測定対象物体4上をス
リット光が走査し、距離画像撮像素子62上で距離画像
が得られていることを示している。ミラー8の移動は、
スキャンニングミラー3により測定対象物体4上でのス
リット光の走査を開始する直前のタイミングに行う。
In FIG. 2B, the mirror 8 is moved by a predetermined distance so that the image 12B on the distance image pickup element 62 is laterally displaced by half the distance between the cells 62C in the lateral direction, that is, P / 2. The imaged state is shown. That is, here also, it is shown that the scanning mirror 3 in FIG. 1 scans the measurement target object 4 with slit light, and a range image is obtained on the range image pickup device 62. The movement of the mirror 8 is
This is performed at a timing immediately before the scanning of the slit light on the measurement target object 4 by the scanning mirror 3 is started.

【0031】図2(c)は、図2(a)に示されている
状態で、距離画像撮像素子62上に結像されている像1
2Aを、距離画像撮像素子62内に配列されている各セ
ル62Cが感知しているところを示している。すなわ
ち、図2(c)は、黒く塗り潰されているセル62C上
に、三角形の像が結像されていることを示しており、こ
の像の解像度は、距離画像撮像素子62内のセル62C
の数で決定される。
FIG. 2C shows an image 1 formed on the range image pickup device 62 in the state shown in FIG.
2A is shown as being sensed by each cell 62C arranged in the range image pickup device 62. That is, FIG. 2C shows that a triangular image is formed on the cell 62C filled in black, and the resolution of this image is the cell 62C in the range image pickup device 62.
Is determined by the number of.

【0032】図2(d)は、図2(b)に示されている
状態で、距離画像撮像素子62上に結像されている像1
2Bを、距離画像撮像素子62内に配列されている各セ
ル62Cが感知しているところを示している。すなわち
図2(d)は、黒く塗り潰されているセル62C上に、
三角形の像が撮像されているところを示している。
FIG. 2D shows the image 1 formed on the range image pickup device 62 in the state shown in FIG. 2B.
2B is shown as being sensed by each cell 62C arranged in the range image pickup device 62. That is, FIG. 2D shows that a cell 62C that is filled with black is
It shows that a triangular image is being captured.

【0033】図2(e)は、図4(b)のようにして撮
像された像と、図2(d)のようにして撮像された像と
を加算器18で合成、すなわち重ね合わせることにより
得られる像を示している。このように位置をずらせて得
られた像を重ね合わせると、横方向の解像度が2倍にな
った距離画像13が得られる。
FIG. 2E shows that the image picked up as shown in FIG. 4B and the image picked up as shown in FIG. 2D are combined by the adder 18, that is, superposed. Shows the image obtained by. By superimposing the images obtained by shifting the positions in this way, a range image 13 having double the horizontal resolution is obtained.

【0034】すなわち、図2(c)のようにして撮像さ
れた距離画像を、図1における距離画像処理部5内のバ
ッファメモリ19に記憶し、図2(d)のようにして撮
像された距離画像も同様にバッファメモリ19に記憶
し、図2(c)の撮像により得られた距離画像の横方向
の各画素間に、図4(d)の撮像により得られた距離画
像以内の対応する画素を埋め込む。これにより、2回の
スリット光の走査を行うことにより、横方向の解像度が
2倍になった1枚の距離画像が生成される。
That is, the range image taken as shown in FIG. 2 (c) is stored in the buffer memory 19 in the range image processing unit 5 in FIG. 1 and taken as shown in FIG. 2 (d). The range image is also stored in the buffer memory 19 in the same manner, and the correspondence between the pixels in the lateral direction of the range image obtained by the image pickup of FIG. 2C is within the range image obtained by the image pickup of FIG. 4D. Embed the pixels to be used. As a result, by performing the scanning of the slit light twice, a single distance image with double the horizontal resolution is generated.

【0035】図1の例では、ミラー8として赤外光のみ
を反射させて、それより波長が短い光可視光を透過させ
るミラーを用いて入射光を分光したが、ミラーの代わり
にプリズム等の光学素子を用いても良い。
In the example of FIG. 1, the mirror 8 reflects only infrared light, and the incident light is dispersed by using a mirror that transmits visible light having a shorter wavelength than that, but instead of the mirror, a prism or the like is used. An optical element may be used.

【0036】図1の例では、白黒濃淡画像撮像素子を用
いたが、カラーの画像を撮像するときは、この代わりに
カラー画像撮像素子を用いても良い。例えば、カラー画
像撮像素子として用いられるものとしては、CCD撮像
素子の各画素上にR(赤)、G(緑)、B(青)の三色
のフィルタを均等に配列させたカラーCCD撮像素子が
あげられる。これはRのフィルタの下にある画素につい
ては撮像素子に対する入射光の中で、R(赤)の成分だ
けがその明るさとして感知されるものである。G
(緑)、B(青)についても同様で、これによりR,
G,B各々についての像が生成され、カラー画像が読み
取られる。
In the example of FIG. 1, a monochrome gray-scale image pickup device is used, but when picking up a color image, a color image pickup device may be used instead. For example, what is used as a color image pickup device is a color CCD image pickup device in which filters of three colors R (red), G (green) and B (blue) are evenly arranged on each pixel of the CCD image pickup device. Can be given. This means that for the pixel below the R filter, only the R (red) component is detected as its brightness in the incident light to the image sensor. G
The same applies to (green) and B (blue).
An image for each of G and B is generated, and a color image is read.

【0037】図1の例では赤外光を用いてスリット光を
生成したが、紫外光を用いることもできる。このとき、
紫外光のみを反射する分光ミラーと、紫外光に対する感
光特性がある距離画像撮像素子を用いることになる。
In the example of FIG. 1, slit light is generated using infrared light, but ultraviolet light can also be used. At this time,
A spectral mirror that reflects only ultraviolet light and a range image pickup device that has a photosensitive characteristic for ultraviolet light will be used.

【0038】図2の例では解像度を2倍にする例である
が、距離画像撮像素子に結像する像の移動量を小さく
し、その分多くの像を撮像し、そこで得られた数多くの
像を合成することにより、解像度をより高めることが可
能となる。
In the example of FIG. 2, the resolution is doubled. However, the amount of movement of the image formed on the range image pickup device is reduced, so many images are picked up, and a large number of images are obtained. By combining the images, it is possible to further increase the resolution.

【0039】図1と図2の例では、距離画像の解像度を
横方向に向上させる例であるが、図1のミラー8を入射
光軸を中心にして90度回転させ、それに伴い距離画像
撮像素子62とリニアモータ9を所定の位置に配置さ
せ、同様な処理を行うと、距離画像の解像度を縦方向に
向上させることが可能となる。
In the examples of FIGS. 1 and 2, the resolution of the range image is improved in the lateral direction, but the mirror 8 of FIG. 1 is rotated 90 degrees about the incident optical axis, and the range image is captured accordingly. By disposing the element 62 and the linear motor 9 at predetermined positions and performing similar processing, it is possible to improve the resolution of the range image in the vertical direction.

【0040】図1の例では、分光ミラーを移動させる方
法として、リニアモータを使用したが、正確な位置決め
ができるピエゾ素子など、直線動作を行うアクチュエー
タを用いても良い。
In the example of FIG. 1, a linear motor is used as the method of moving the spectral mirror, but an actuator that performs linear movement, such as a piezo element that can perform accurate positioning, may be used.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように請求項1、2、5の
発明は、測定対象物体から反射されたスリット光が可視
光を含む光と、可視光を含まない光とに分光され、一方
の光によって距離が測定され、他方の光によって濃淡値
または色が測定されるので、測定対象物体までの距離
と、その距離を測定した部分の濃淡値または色が同時に
測定できるという効果を有する。
As described above, according to the inventions of claims 1, 2 and 5, the slit light reflected from the object to be measured is split into light containing visible light and light not containing visible light. The light is used to measure the distance, and the other light is used to measure the grayscale value or the color. Therefore, the distance to the measurement object and the grayscale value or the color of the portion where the distance is measured can be simultaneously measured.

【0042】請求項3、4、6の発明は、位置の若干ず
れた位置画像が重ね合わされることによって実質的に画
素数が増えたことになり、解像度の良い画像が得られ
る。
According to the third, fourth and sixth aspects of the present invention, the number of pixels is substantially increased by superimposing the position images whose positions are slightly shifted from each other, and an image with good resolution can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】距離画像撮像素子に位置をずらせて測定対象の
像を結像させ、それを合成した状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which an image of an object to be measured is formed by shifting the position on a range image pickup device, and the images are combined.

【図3】従来の測定方法の一例を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional measuring method.

【図4】従来の方法において距離情報と濃淡値情報を同
時に得る手段の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of means for simultaneously obtaining distance information and grayscale value information in a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 光学系 3 スキャンニングミラー 4 測定対象物体 5 距離画像処理部 6 距離画像撮像素子 7、7A 光学系 8 ミラー 9 リニアモータ 10 制御部 13 画像 18 加算器 19 バッファメモリ 61 濃淡画像撮像素子 62 距離画像撮像素子 1 Light Source 2 Optical System 3 Scanning Mirror 4 Object to be Measured 5 Distance Image Processing Unit 6 Distance Image Imaging Device 7, 7A Optical System 8 Mirror 9 Linear Motor 10 Control Unit 13 Image 18 Adder 19 Buffer Memory 61 Gray Image Imaging Device 62 Range image sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 7/00 1/00 7/60 8837−5L G06F 15/70 350 J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G06T 7/00 1/00 7/60 8837-5L G06F 15/70 350 J

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象物体の表面にスリット光を投射
し、前記測定対象物体からの反射光が撮像面を構成する
セルを通過するタイミングを検出して、前記測定対象物
体までの距離を測定する距離測定方法において、 前記反射光を分光してその一方の光によって前記測定対
象物体までの距離を測定し、他方の光によって前記測定
対象物体の濃淡値または色を測定することを特徴とする
距離測定方法。
1. A distance to the object to be measured is measured by projecting slit light on the surface of the object to be measured and detecting the timing at which reflected light from the object to be measured passes through a cell forming an imaging surface. In the distance measuring method, the reflected light is dispersed to measure the distance to the object to be measured by one of the lights, and the gray value or color of the object to be measured is measured by the other light. Distance measurement method.
【請求項2】 前記分光は、赤外光または紫外光のいず
れか一方の光を取り出したものと、その取りだした光を
含まないものに分けることを特徴とする請求項1に記載
の距離測定方法。
2. The distance measurement according to claim 1, wherein the spectrum is divided into one in which either infrared light or ultraviolet light is extracted and one in which the extracted light is not included. Method.
【請求項3】 前記分光させる物理的位置を移動自在に
したことを特徴とする請求項1に記載の距離測定方法。
3. The distance measuring method according to claim 1, wherein a physical position for the spectral separation is made movable.
【請求項4】 前記分光位置を移動させた結果得られた
像を重ね合わせることを特徴とする請求項3に記載の距
離測定方法。
4. The distance measuring method according to claim 3, wherein the images obtained as a result of moving the spectral position are superimposed.
【請求項5】 測定対象物体の表面にスリット光を投射
し、前記測定対象物体からの反射光が撮像面を構成する
セルを通過するタイミングを検出して、前記測定対象物
体までの距離を測定する距離測定装置において、 前記反射光を分光する分光手段と、 前記分光された一方の光によって前記測定対象物体まで
の距離を測定する距離画像測定手段と、 前記分光された他方の光によって前記測定対象物体の距
離測定部分の濃淡値または色を測定する濃淡画像処理手
段とを備えることを特徴とする距離測定装置。
5. The distance to the measurement target object is measured by projecting slit light on the surface of the measurement target object and detecting the timing at which the reflected light from the measurement target object passes through a cell forming an imaging surface. In the distance measuring device, a spectroscopic unit that disperses the reflected light, a distance image measuring unit that measures the distance to the object to be measured by the one spectrally separated light, and the measurement by the other spectrally separated light. A distance measuring device, comprising: a grayscale image processing means for measuring a grayscale value or a color of a distance measuring portion of a target object.
【請求項6】 前記分光手段を光軸方向に移動させる移
動手段と、 前記移動手段による移動前に得られる距離画像と、移動
後に得られる距離画像を重ね合わせる加算手段を更に備
えることを特徴とする請求項5に記載の距離測定装置。
6. A moving means for moving the spectroscopic means in the optical axis direction, and an adding means for superimposing a distance image obtained before the movement by the moving means and a distance image obtained after the movement. The distance measuring device according to claim 5.
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