JPH0814842A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH0814842A JPH0814842A JP14274394A JP14274394A JPH0814842A JP H0814842 A JPH0814842 A JP H0814842A JP 14274394 A JP14274394 A JP 14274394A JP 14274394 A JP14274394 A JP 14274394A JP H0814842 A JPH0814842 A JP H0814842A
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- slit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 距離測定装置をコンパクトにする。
【構成】 光源１から出射された光は、シリンドリカル
レンズ２によってスリット状の光にされ、このスリット
状の光はガルバノミラー３によって反射される。このガ
ルバノミラー３は、回転するようになされており、スリ
ット状の光を動かし測定対象物体４を走査する。ガルバ
ノミラー３により反射されたスリット状の光は、さらに
固定ミラー８において反射され、測定対象物体４に照射
される。測定対象物体４により反射されたスリット状の
光は、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子６にお
いて結像し、非走査型撮像素子６を構成するフォトセル
６Ｃi,j を横切るタイミングが制御部５において検出さ
れ、その時のガルバノミラー３の回転位置がさらに検出
される。制御部５は、これらの入力から、測定対象物体
４と各フォトセル６Ｃi,j との間の距離を演算する。
レンズ２によってスリット状の光にされ、このスリット
状の光はガルバノミラー３によって反射される。このガ
ルバノミラー３は、回転するようになされており、スリ
ット状の光を動かし測定対象物体４を走査する。ガルバ
ノミラー３により反射されたスリット状の光は、さらに
固定ミラー８において反射され、測定対象物体４に照射
される。測定対象物体４により反射されたスリット状の
光は、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子６にお
いて結像し、非走査型撮像素子６を構成するフォトセル
６Ｃi,j を横切るタイミングが制御部５において検出さ
れ、その時のガルバノミラー３の回転位置がさらに検出
される。制御部５は、これらの入力から、測定対象物体
４と各フォトセル６Ｃi,j との間の距離を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元物体の形状測定
に用いて好適な距離測定装置に関する。
に用いて好適な距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】測定対象物体の表面の三次元座標位置す
なわち三次元形状を計測するために、スリット状の光を
走査しながらリアルタイムに測定対象物体までの距離を
求める距離測定装置が知られている。この距離測定装置
は、スリット状の光で測定対象物体を走査し、測定対象
物体により反射されたスリット状の光を、非走査型撮像
素子等の距離画像センサを用いてリアルタイムに検出
し、検出した時刻（タイミング）に基づいて、スリット
状の光を走査させているミラーの角度を求め、距離の測
定を行う装置である。
なわち三次元形状を計測するために、スリット状の光を
走査しながらリアルタイムに測定対象物体までの距離を
求める距離測定装置が知られている。この距離測定装置
は、スリット状の光で測定対象物体を走査し、測定対象
物体により反射されたスリット状の光を、非走査型撮像
素子等の距離画像センサを用いてリアルタイムに検出
し、検出した時刻（タイミング）に基づいて、スリット
状の光を走査させているミラーの角度を求め、距離の測
定を行う装置である。
【０００３】図４は、上述した従来のリアルタイム距離
測定装置の一構成例を示す図である。赤外光レーザ源等
からなる光源１１より出射れた光は、シリンドリカルレ
ンズ１２によってスリット状の光とされる。このスリッ
ト状の光は、スキャニングミラーとしてのガルバノミラ
ー１３によって測定対象物体１４に向かって反射され
る。この反射されたスリット状の光は、ガルバノミラー
１３を回転させることによって、測定対象物体１４上で
走査される。
測定装置の一構成例を示す図である。赤外光レーザ源等
からなる光源１１より出射れた光は、シリンドリカルレ
ンズ１２によってスリット状の光とされる。このスリッ
ト状の光は、スキャニングミラーとしてのガルバノミラ
ー１３によって測定対象物体１４に向かって反射され
る。この反射されたスリット状の光は、ガルバノミラー
１３を回転させることによって、測定対象物体１４上で
走査される。
【０００４】非走査型撮像素子１６は、複数のフォトセ
ル１６Ｃi,j がマトリクス状に配置された構造となって
おり、各フォトセル１６Ｃi,j は、その視線方向が固定
されている。すなわち、所定の視線方向からの光のみを
受光するようになされている。測定対象物体１４により
反射されたスリット状の光は、対物レンズ１７を介し
て、非走査型撮像素子１６を構成するフォトセル１６Ｃ
i,j 上に結像される。この場合、各フォトセル１６Ｃ
i,j には、測定対象物体１４からの光のうち、所定の視
線方向からの光のみが結像される。
ル１６Ｃi,j がマトリクス状に配置された構造となって
おり、各フォトセル１６Ｃi,j は、その視線方向が固定
されている。すなわち、所定の視線方向からの光のみを
受光するようになされている。測定対象物体１４により
反射されたスリット状の光は、対物レンズ１７を介し
て、非走査型撮像素子１６を構成するフォトセル１６Ｃ
i,j 上に結像される。この場合、各フォトセル１６Ｃ
i,j には、測定対象物体１４からの光のうち、所定の視
線方向からの光のみが結像される。
【０００５】制御部１５は、制御部１５を構成している
図示せぬ微分回路または積分回路によって、非走査型撮
像素子１６を構成しているフォトセル１６Ｃi,j 上を光
が横切る時刻（タイミング）を、各フォトセル１６Ｃ
i,j 毎に測定し、その時刻におけるガルバノミラー１３
の走査位置（回転位置）をさらに検出する。
図示せぬ微分回路または積分回路によって、非走査型撮
像素子１６を構成しているフォトセル１６Ｃi,j 上を光
が横切る時刻（タイミング）を、各フォトセル１６Ｃ
i,j 毎に測定し、その時刻におけるガルバノミラー１３
の走査位置（回転位置）をさらに検出する。
【０００６】このガルバノミラー１３の走査位置及び非
走査型撮像素子１６とガルバノミラー１３との所定の位
置関係から、後述する三角測量の原理で、非走査型撮像
素子１６の各フォトセル１６Ｃi,j 毎の測定対象物体１
４までの距離を演算することができる。
走査型撮像素子１６とガルバノミラー１３との所定の位
置関係から、後述する三角測量の原理で、非走査型撮像
素子１６の各フォトセル１６Ｃi,j 毎の測定対象物体１
４までの距離を演算することができる。
【０００７】また、図４においては、光源１１、シリン
ドリカルレンズ１２及びガルバノミラー１３で構成され
る投光部は、非走査型撮像素子１６及び対物レンズ１７
で構成される受光部と、別の位置に配置されているよう
に示されているが、実際は、投光部と受光部は一つにパ
ッケージングされている。
ドリカルレンズ１２及びガルバノミラー１３で構成され
る投光部は、非走査型撮像素子１６及び対物レンズ１７
で構成される受光部と、別の位置に配置されているよう
に示されているが、実際は、投光部と受光部は一つにパ
ッケージングされている。
【０００８】次に、上述した三角測量の原理を説明す
る。図５は、図４に示したリアルタイム距離測定装置、
測定対象物体１４及び光の光路を真上から見た図であ
る。非走査型撮像素子１６を構成している、所定の１つ
のフォトセル１６Ｃi,j の視線方向の測定対象物体１４
上の所定の点ｘにおいて反射された光は、この所定のフ
ォトセル１６Ｃi,j 上の点ｙにおいて結像する。このと
きの、ガルバノミラー１３の回転中心とその光の結像点
ｙ（非走査型撮像素子１６）との間の図中、上下方向の
距離をａとし、左右方向の距離をｂとする。また、光源
１１から出射された光がガルバノミラー１３において反
射したとき、この反射した光の光路と図中の左右方向に
引かれた軸線ｚとのなす角度をθ11とし、測定対象物体
１４で反射された光が非走査型撮像素子１６に結像した
ときの、この光と非走査型撮像素子１６とのなす角度
（所定のフォトセル１６Ｃi,j の視線方向角度）をθ12
とする。
る。図５は、図４に示したリアルタイム距離測定装置、
測定対象物体１４及び光の光路を真上から見た図であ
る。非走査型撮像素子１６を構成している、所定の１つ
のフォトセル１６Ｃi,j の視線方向の測定対象物体１４
上の所定の点ｘにおいて反射された光は、この所定のフ
ォトセル１６Ｃi,j 上の点ｙにおいて結像する。このと
きの、ガルバノミラー１３の回転中心とその光の結像点
ｙ（非走査型撮像素子１６）との間の図中、上下方向の
距離をａとし、左右方向の距離をｂとする。また、光源
１１から出射された光がガルバノミラー１３において反
射したとき、この反射した光の光路と図中の左右方向に
引かれた軸線ｚとのなす角度をθ11とし、測定対象物体
１４で反射された光が非走査型撮像素子１６に結像した
ときの、この光と非走査型撮像素子１６とのなす角度
（所定のフォトセル１６Ｃi,j の視線方向角度）をθ12
とする。
【０００９】上述した点ｘと点ｙとの図中、上下方向の
距離をｄとすると、ｄは次のように求めることができ
る。 ｄ＝｛ｂ−（ｄ−ａ）／ｔａｎθ11｝・ｔａｎθ12
距離をｄとすると、ｄは次のように求めることができ
る。 ｄ＝｛ｂ−（ｄ−ａ）／ｔａｎθ11｝・ｔａｎθ12
【００１０】上式を整理すると、次式のようになる。 ｛（ｔａｎθ11＋ｔａｎθ12）／ｔａｎθ12｝・ｄ＝ｂ
・ｔａｎθ11＋ａ
・ｔａｎθ11＋ａ
【００１１】上式をさらにｄについて解くと、ｄは次式
によって表される。 ｄ＝｛（ｔａｎθ11・ｔａｎθ12）／（ｔａｎθ11＋ｔ
ａｎθ12）｝・（ｂ＋ａ／ｔａｎθ11）
によって表される。 ｄ＝｛（ｔａｎθ11・ｔａｎθ12）／（ｔａｎθ11＋ｔ
ａｎθ12）｝・（ｂ＋ａ／ｔａｎθ11）
【００１２】このｄを表す式において、ａ及びｂは、予
め実測するか、またはキャリブレーションすることによ
って計測することができる既知の値であり、またθ12は
この所定のフォトセル１６Ｃi,j の決められている（固
定されている）視線方向角度である。θ11は、上述した
ように、非走査型撮像素子１６のフォトセル１６Ｃi, j
を測定対象物体１４からの反射光が横切る時刻（タイミ
ング）と、ガルバノミラー１３の走査位置から求めるこ
とができる。
め実測するか、またはキャリブレーションすることによ
って計測することができる既知の値であり、またθ12は
この所定のフォトセル１６Ｃi,j の決められている（固
定されている）視線方向角度である。θ11は、上述した
ように、非走査型撮像素子１６のフォトセル１６Ｃi, j
を測定対象物体１４からの反射光が横切る時刻（タイミ
ング）と、ガルバノミラー１３の走査位置から求めるこ
とができる。
【００１３】上述した三角測量の原理により、非走査型
撮像素子１６上の各フォトセル１６Ｃi,j 毎に、測定対
象物体１４との距離ｄを測定する。
撮像素子１６上の各フォトセル１６Ｃi,j 毎に、測定対
象物体１４との距離ｄを測定する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】図６は、従来のリアル
タイム距離測定装置で、より小さな測定対象物体１４ｓ
と、測定対象物体１４ｓよりも大きな測定対象物体１４
ｂを測定する場合の、光源１１ｂ、シリンドリカルレン
ズ１２ｂ及びガルバノミラー１３ｂの配置について示し
た図である。図６に示すように、比較的大きな測定対象
物体１４ｂを測定する場合、ベースラインの長さ（ガル
バノミラー１３ｂと非走査型撮像素子１６ｂとの間の直
線距離）を大きくとる必要がある。
タイム距離測定装置で、より小さな測定対象物体１４ｓ
と、測定対象物体１４ｓよりも大きな測定対象物体１４
ｂを測定する場合の、光源１１ｂ、シリンドリカルレン
ズ１２ｂ及びガルバノミラー１３ｂの配置について示し
た図である。図６に示すように、比較的大きな測定対象
物体１４ｂを測定する場合、ベースラインの長さ（ガル
バノミラー１３ｂと非走査型撮像素子１６ｂとの間の直
線距離）を大きくとる必要がある。
【００１５】つまり、図６において、小さな測定対象物
体１４ｓを測定する場合、光源１１、シリンドリカルレ
ンズ１２及びガルバノミラー１３は、それぞれ図中、点
線で示す、光源１１ｓ、シリンドリカルレンズ１２ｓ及
びガルバノミラー１３ｓの位置に配置すれば良いが、測
定対象物体１４ｓよりも大きな測定対象物体１４ｂを測
定する場合、図中、実線で示す光源１１ｂ、シリンドリ
カルレンズ１２ｂ及びガルバノミラー１３ｂの位置、す
なわち、光源１１ｓ、シリンドリカルレンズ１２ｓ及び
ガルバノミラー１３ｓよりも、非走査型撮像素子１６か
ら図６において左方向へ離れた位置に配置しなければな
らない。
体１４ｓを測定する場合、光源１１、シリンドリカルレ
ンズ１２及びガルバノミラー１３は、それぞれ図中、点
線で示す、光源１１ｓ、シリンドリカルレンズ１２ｓ及
びガルバノミラー１３ｓの位置に配置すれば良いが、測
定対象物体１４ｓよりも大きな測定対象物体１４ｂを測
定する場合、図中、実線で示す光源１１ｂ、シリンドリ
カルレンズ１２ｂ及びガルバノミラー１３ｂの位置、す
なわち、光源１１ｓ、シリンドリカルレンズ１２ｓ及び
ガルバノミラー１３ｓよりも、非走査型撮像素子１６か
ら図６において左方向へ離れた位置に配置しなければな
らない。
【００１６】従って、比較的大きな測定対象物体を測定
しようとすると、距離測定装置の横幅が大きく（ベース
ラインの長さが長く）なってしまい、他の装置への組み
込みができなくなるといった、空間的支障をきたす課題
があった。
しようとすると、距離測定装置の横幅が大きく（ベース
ラインの長さが長く）なってしまい、他の装置への組み
込みができなくなるといった、空間的支障をきたす課題
があった。
【００１７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、コンパクトな距離測定装置を提供すること
を目的とする。
ものであり、コンパクトな距離測定装置を提供すること
を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の距離測
定装置は、スリット状の光を発生する光発生手段（例え
ば図１の光源１及びシリンドリカルレンズ２）と、この
スリット状の光を反射させ、測定対象物体（例えば図１
の測定対象物体４）を走査する走査手段（例えば図１の
ガルバノミラー３）と、この走査手段（例えば図１のガ
ルバノミラー３）と測定対象物体の間に固定配置され、
この走査手段によって反射されたスリット状の光を、さ
らにこの測定対象物体に対して反射する反射手段（例え
ば図１の固定ミラー８）と、この測定対象物体により反
射されたスリット状の光を撮像する撮像手段（例えば図
１の受光部９）と、上述した走査手段の走査位置を検出
し、この測定対象物体と撮像手段との距離を演算する演
算手段（例えば図１の制御部５）とを備えることを特徴
とする。
定装置は、スリット状の光を発生する光発生手段（例え
ば図１の光源１及びシリンドリカルレンズ２）と、この
スリット状の光を反射させ、測定対象物体（例えば図１
の測定対象物体４）を走査する走査手段（例えば図１の
ガルバノミラー３）と、この走査手段（例えば図１のガ
ルバノミラー３）と測定対象物体の間に固定配置され、
この走査手段によって反射されたスリット状の光を、さ
らにこの測定対象物体に対して反射する反射手段（例え
ば図１の固定ミラー８）と、この測定対象物体により反
射されたスリット状の光を撮像する撮像手段（例えば図
１の受光部９）と、上述した走査手段の走査位置を検出
し、この測定対象物体と撮像手段との距離を演算する演
算手段（例えば図１の制御部５）とを備えることを特徴
とする。
【００１９】この走査手段はガルバノミラー（例えば図
１のガルバノミラー３）によって構成し、反射手段は固
定ミラー（例えば図１の固定ミラー８）によって構成す
ることができる。
１のガルバノミラー３）によって構成し、反射手段は固
定ミラー（例えば図１の固定ミラー８）によって構成す
ることができる。
【００２０】この撮像手段（例えば図１の受光部９）に
は、非走査型撮像素子（例えば図１の非走査型撮像素子
６）と、上述した測定対象物体（例えば図１の測定対象
物体４）により反射されスリット状の光をこの非走査型
撮像素子に結像する結像手段（例えば図１の対物レンズ
７）とを設けるようにすることができる。
は、非走査型撮像素子（例えば図１の非走査型撮像素子
６）と、上述した測定対象物体（例えば図１の測定対象
物体４）により反射されスリット状の光をこの非走査型
撮像素子に結像する結像手段（例えば図１の対物レンズ
７）とを設けるようにすることができる。
【００２１】
【作用】上記構成の距離測定装置においては、ガルバノ
ミラー３によって反射されたスリット状の光が、固定ミ
ラー８に反射してから測定対象物体４に照射され、測定
対象物体４で反射したスリット状の光が受光部９に入射
し、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子６に結像
する。従って、ベースライン（ガルバノミラー３と非走
査型撮像素子６との間の直線距離）を小さくすることが
でき、距離測定装置をコンパクトにすることができる。
ミラー３によって反射されたスリット状の光が、固定ミ
ラー８に反射してから測定対象物体４に照射され、測定
対象物体４で反射したスリット状の光が受光部９に入射
し、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子６に結像
する。従って、ベースライン（ガルバノミラー３と非走
査型撮像素子６との間の直線距離）を小さくすることが
でき、距離測定装置をコンパクトにすることができる。
【００２２】
【実施例】図１は、本発明の距離測定装置を応用したリ
アルタイム距離測定装置の一実施例の構成を示す図であ
る。赤外光レーザ源等からなる光源１は、シリンドリカ
ルレンズ２に向けて光を出射するようになされており、
シリンドリカルレンズ２は、光源１から入射された光を
スリット状の光にして、スキャニングミラーとしてのガ
ルバノミラー３に向けて照射する。
アルタイム距離測定装置の一実施例の構成を示す図であ
る。赤外光レーザ源等からなる光源１は、シリンドリカ
ルレンズ２に向けて光を出射するようになされており、
シリンドリカルレンズ２は、光源１から入射された光を
スリット状の光にして、スキャニングミラーとしてのガ
ルバノミラー３に向けて照射する。
【００２３】ガルバノミラー３は、照射されたスリット
状の光を固定ミラー８に反射させてから測定対象物体４
に照射させるようになされており、さらにこのガルバノ
ミラー３は、回転することで、測定対象物体４をスリッ
ト状の光で走査するようになされている。固定ミラー８
は固定されており、ガルバノミラー３で反射されたスリ
ット状の光をさらに反射して、測定対象物体４に照射す
るようになされている。
状の光を固定ミラー８に反射させてから測定対象物体４
に照射させるようになされており、さらにこのガルバノ
ミラー３は、回転することで、測定対象物体４をスリッ
ト状の光で走査するようになされている。固定ミラー８
は固定されており、ガルバノミラー３で反射されたスリ
ット状の光をさらに反射して、測定対象物体４に照射す
るようになされている。
【００２４】受光部９は、対物レンズ７及び非走査型撮
像素子６等によって構成されている。対物レンズ７は、
測定対象物体４により反射された光を非走査型撮像素子
６に結像するようになされている。非走査型撮像素子６
は、複数のフォトセル６Ｃi, j がマトリクス状に配置さ
れた構造となっており、各フォトセル毎に視線方向が固
定されている。測定対象物体４により反射されたスリッ
ト状の光は、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子
６を構成するフォトセル６Ｃi,j 上に結像される。この
場合、各フォトセル６Ｃi,j には、固定されている視線
方向からの光のみが結像される。
像素子６等によって構成されている。対物レンズ７は、
測定対象物体４により反射された光を非走査型撮像素子
６に結像するようになされている。非走査型撮像素子６
は、複数のフォトセル６Ｃi, j がマトリクス状に配置さ
れた構造となっており、各フォトセル毎に視線方向が固
定されている。測定対象物体４により反射されたスリッ
ト状の光は、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子
６を構成するフォトセル６Ｃi,j 上に結像される。この
場合、各フォトセル６Ｃi,j には、固定されている視線
方向からの光のみが結像される。
【００２５】制御部５は、制御部５を構成している図示
せぬ微分回路または積分回路によって、非走査型撮像素
子６を構成しているフォトセル６Ｃi,j 上を光が横切る
時刻（タイミング）を各フォトセル毎に測定し、その時
刻におけるガルバノミラー３の走査位置（回転位置）を
さらに検出する。
せぬ微分回路または積分回路によって、非走査型撮像素
子６を構成しているフォトセル６Ｃi,j 上を光が横切る
時刻（タイミング）を各フォトセル毎に測定し、その時
刻におけるガルバノミラー３の走査位置（回転位置）を
さらに検出する。
【００２６】さらに、制御部５は、このガルバノミラー
３の走査位置及び非走査型撮像素子６とガルバノミラー
３との所定の位置関係から、後述する三角測量の原理
で、非走査型撮像素子６の各フォトセル６Ｃi,j 毎の測
定対象物体４までの距離を演算することができる。
３の走査位置及び非走査型撮像素子６とガルバノミラー
３との所定の位置関係から、後述する三角測量の原理
で、非走査型撮像素子６の各フォトセル６Ｃi,j 毎の測
定対象物体４までの距離を演算することができる。
【００２７】次に、図１に示した実施例の動作について
説明する。光源１から出射された光は、シリンドリカル
レンズ２に入射し、スリット状の光にされ、ガルバノミ
ラー３に照射される。ガルバノミラー３に照射されたス
リット状の光は、そこで反射された後に、固定ミラー８
でさらに反射され、測定対象物体４に照射される。この
とき、ガルバノミラー３は回転しており、ガルバノミラ
ー３によって反射された光は、反射角度を変えられるこ
とによって、測定対象物体４全体を走査する。
説明する。光源１から出射された光は、シリンドリカル
レンズ２に入射し、スリット状の光にされ、ガルバノミ
ラー３に照射される。ガルバノミラー３に照射されたス
リット状の光は、そこで反射された後に、固定ミラー８
でさらに反射され、測定対象物体４に照射される。この
とき、ガルバノミラー３は回転しており、ガルバノミラ
ー３によって反射された光は、反射角度を変えられるこ
とによって、測定対象物体４全体を走査する。
【００２８】測定対象物体４により反射されたスリット
状の光は、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子６
を構成するフォトセル６Ｃi,j 上に結像される。このと
き、各フォトセル６Ｃi,j には、固定されている視線方
向からの光のみが結像される。また、ガルバノミラー３
は、スリット状の光によって、測定対象物体４全体を走
査するために回転している。従って、測定対象物体４か
ら反射されたスリット状の光は、非走査型撮像素子６内
にマトリクス状に配列されたフォトセル６Ｃi, j を横切
って通過し、その横切る時刻（タイミング）が、制御部
５に内蔵されている微分回路または積分回路によって求
められ、さらにその時刻（タイミング）におけるガルバ
ノミラー３の回転位置がリアルタイムに求められる。
状の光は、対物レンズ７を介して、非走査型撮像素子６
を構成するフォトセル６Ｃi,j 上に結像される。このと
き、各フォトセル６Ｃi,j には、固定されている視線方
向からの光のみが結像される。また、ガルバノミラー３
は、スリット状の光によって、測定対象物体４全体を走
査するために回転している。従って、測定対象物体４か
ら反射されたスリット状の光は、非走査型撮像素子６内
にマトリクス状に配列されたフォトセル６Ｃi, j を横切
って通過し、その横切る時刻（タイミング）が、制御部
５に内蔵されている微分回路または積分回路によって求
められ、さらにその時刻（タイミング）におけるガルバ
ノミラー３の回転位置がリアルタイムに求められる。
【００２９】さらに制御部５は、このガルバノミラー３
の回転位置及び非走査型撮像素子６とガルバノミラー３
との所定の位置関係から、後述する三角測量の原理で、
非走査型撮像素子６の各フォトセル６Ｃi,j毎の測定対
象物体４までの距離をリアルタイムに測定することがで
きる。
の回転位置及び非走査型撮像素子６とガルバノミラー３
との所定の位置関係から、後述する三角測量の原理で、
非走査型撮像素子６の各フォトセル６Ｃi,j毎の測定対
象物体４までの距離をリアルタイムに測定することがで
きる。
【００３０】また、図１においては、光源１、シリンド
リカルレンズ２及びガルバノミラー３で構成される図示
せぬ投光部は、非走査型撮像素子６及び対物レンズ７で
構成される受光部９と、別の位置に配置されているよう
に示されているが、実際は、投光部と受光部９は一つに
パッケージングされている。
リカルレンズ２及びガルバノミラー３で構成される図示
せぬ投光部は、非走査型撮像素子６及び対物レンズ７で
構成される受光部９と、別の位置に配置されているよう
に示されているが、実際は、投光部と受光部９は一つに
パッケージングされている。
【００３１】図２は、図１に示した実施例を真上から見
た図である。図中破線で示す光源１ｒ、シリンドリカル
レンズ２ｒ及びガルバノミラー３ｒは、固定ミラー８に
対して、光源１、シリンドリカルレンズ２及びガルバノ
ミラー３と線対称（面対称）の位置に示されている。こ
の光源１ｒ、シリンドリカルレンズ２ｒ及びガルバノミ
ラー３ｒは、図６に実線で示した従来のリアルタイム距
離測定装置の光源１１、シリンドリカルレンズ１２及び
ガルバノミラー１３にそれぞれ対応している。つまり、
固定ミラー８を図に示すように配置することによって、
測定対象物体４が比較的大きい場合においても、ベース
ラインの長さ（ガルバノミラー３と非走査型撮像素子６
との間の直線距離）を小さくすることができ、従来のリ
アルタイム距離測定装置に比べて、よりコンパクトに構
成することができる。
た図である。図中破線で示す光源１ｒ、シリンドリカル
レンズ２ｒ及びガルバノミラー３ｒは、固定ミラー８に
対して、光源１、シリンドリカルレンズ２及びガルバノ
ミラー３と線対称（面対称）の位置に示されている。こ
の光源１ｒ、シリンドリカルレンズ２ｒ及びガルバノミ
ラー３ｒは、図６に実線で示した従来のリアルタイム距
離測定装置の光源１１、シリンドリカルレンズ１２及び
ガルバノミラー１３にそれぞれ対応している。つまり、
固定ミラー８を図に示すように配置することによって、
測定対象物体４が比較的大きい場合においても、ベース
ラインの長さ（ガルバノミラー３と非走査型撮像素子６
との間の直線距離）を小さくすることができ、従来のリ
アルタイム距離測定装置に比べて、よりコンパクトに構
成することができる。
【００３２】次に、上述した三角測量の原理を説明す
る。図３は、図１に示したリアルタイム距離測定装置、
測定対象物体４及び光の光路を真上から見た図である。
計算を簡単にするために、光源１、シリンドリカルレン
ズ２及びガルバノミラー３が、図２の点線部の位置に
（固定ミラー８に対して線対称の位置に）、それぞれ光
源１ｒ、シリンドリカルレンズ２ｒ及びガルバノミラー
３ｒとして配置してあるものとする。
る。図３は、図１に示したリアルタイム距離測定装置、
測定対象物体４及び光の光路を真上から見た図である。
計算を簡単にするために、光源１、シリンドリカルレン
ズ２及びガルバノミラー３が、図２の点線部の位置に
（固定ミラー８に対して線対称の位置に）、それぞれ光
源１ｒ、シリンドリカルレンズ２ｒ及びガルバノミラー
３ｒとして配置してあるものとする。
【００３３】非走査型撮像素子６を構成している、所定
の１つのフォトセル６Ｃi,j の視線方向の測定対象物体
４上の所定の点Ｘにおいて反射された光は、この所定の
フォトセル６Ｃi,j 上の点Ｙにおいて結像する。このと
きの、ガルバノミラー３の回転中心とその光の結像点Ｙ
（非走査型撮像素子６）との間の図中、上下方向の距離
をＡとし、左右方向の距離をＢとする。また、光源１か
ら出射された光がガルバノミラー３において反射したと
き、この反射した光の光路と図中の左右方向に引かれた
軸線Ｚとのなす角度をθ1とし、測定対象物体４で反射
された光が非走査型撮像素子６に結像したときの、この
光と非走査型撮像素子６とのなす角度（所定のフォトセ
ル６Ｃi,j の視線方向角度）をθ2とする。
の１つのフォトセル６Ｃi,j の視線方向の測定対象物体
４上の所定の点Ｘにおいて反射された光は、この所定の
フォトセル６Ｃi,j 上の点Ｙにおいて結像する。このと
きの、ガルバノミラー３の回転中心とその光の結像点Ｙ
（非走査型撮像素子６）との間の図中、上下方向の距離
をＡとし、左右方向の距離をＢとする。また、光源１か
ら出射された光がガルバノミラー３において反射したと
き、この反射した光の光路と図中の左右方向に引かれた
軸線Ｚとのなす角度をθ1とし、測定対象物体４で反射
された光が非走査型撮像素子６に結像したときの、この
光と非走査型撮像素子６とのなす角度（所定のフォトセ
ル６Ｃi,j の視線方向角度）をθ2とする。
【００３４】上述した点Ｘと点Ｙとの垂直方向の距離を
Ｄとすると、Ｄは次のように表すことができる。 Ｄ＝｛Ｂ−（Ｄ−Ａ）／ｔａｎθ1｝・ｔａｎθ2
Ｄとすると、Ｄは次のように表すことができる。 Ｄ＝｛Ｂ−（Ｄ−Ａ）／ｔａｎθ1｝・ｔａｎθ2
【００３５】上式を整理すると次式になる。 ｛（ｔａｎθ1＋ｔａｎθ2）／ｔａｎθ2｝・Ｄ＝Ｂ・
ｔａｎθ1＋Ａ
ｔａｎθ1＋Ａ
【００３６】さらに上式をＤについて解くと、Ｄは次式
によって表される。 Ｄ＝｛（ｔａｎθ1・ｔａｎθ2）／（ｔａｎθ1＋ｔａ
ｎθ2）｝・（Ｂ＋Ａ／ｔａｎθ1）
によって表される。 Ｄ＝｛（ｔａｎθ1・ｔａｎθ2）／（ｔａｎθ1＋ｔａ
ｎθ2）｝・（Ｂ＋Ａ／ｔａｎθ1）
【００３７】このＤを表す式において、Ａ及びＢは、予
め実測するか、またはキャリブレーションすることによ
って計測することができる既知の値であり、またθ2は
このフォトセル６Ｃi,j の決められている視線方向角度
である。θ1は上述したように、非走査型撮像素子６の
フォトセル６Ｃi,j を測定対象物体４からの反射光が横
切る時刻（タイミング）とガルバノミラー３の走査位置
から求めることができる。従って、上式から距離Ｄを演
算することができる。
め実測するか、またはキャリブレーションすることによ
って計測することができる既知の値であり、またθ2は
このフォトセル６Ｃi,j の決められている視線方向角度
である。θ1は上述したように、非走査型撮像素子６の
フォトセル６Ｃi,j を測定対象物体４からの反射光が横
切る時刻（タイミング）とガルバノミラー３の走査位置
から求めることができる。従って、上式から距離Ｄを演
算することができる。
【００３８】従って、距離Ｄ及びθ2 から、測定対象物
体４上の点Ｘの位置が定まり、スリット状の光が、測定
対象物体４全体を走査するので、測定対象物体４の３次
元形状を演算することができる。
体４上の点Ｘの位置が定まり、スリット状の光が、測定
対象物体４全体を走査するので、測定対象物体４の３次
元形状を演算することができる。
【００３９】以上示したような実施例の他に、本発明の
距離測定装置は、光を測定対象物体に向けて投光する投
光部と、測定対象物体からの光を受光する受光部とを１
つのパッケージ内に収容せず、別個のものとした場合に
も適用することができる。つまり、三角測量の原理を用
いた距離測定装置全般に適用可能である。
距離測定装置は、光を測定対象物体に向けて投光する投
光部と、測定対象物体からの光を受光する受光部とを１
つのパッケージ内に収容せず、別個のものとした場合に
も適用することができる。つまり、三角測量の原理を用
いた距離測定装置全般に適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明の距離測定装置によ
れば、反射手段を、走査手段と測定対象物体との間に配
置するようにしたので、大きな測定対象物体を測定する
場合においてもベースラインの長さを小さくすることが
でき、コンパクトな構成とすることが可能になる。
れば、反射手段を、走査手段と測定対象物体との間に配
置するようにしたので、大きな測定対象物体を測定する
場合においてもベースラインの長さを小さくすることが
でき、コンパクトな構成とすることが可能になる。
【図１】本発明を応用したリアルタイム距離測定装置の
構成例を示す斜視図である。
構成例を示す斜視図である。
【図２】図１の実施例の真上からの構成を示す平面図で
ある。
ある。
【図３】図１の実施例における三角測量の原理を説明す
る図である。
る図である。
【図４】従来のリアルタイム距離測定装置の一構成例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図５】図４の例における三角測量の原理を説明する図
である。
である。
【図６】比較的大きな測定対象物体を測定する場合の従
来のリアルタイム距離測定装置の構成例を示す図であ
る。
来のリアルタイム距離測定装置の構成例を示す図であ
る。
１，１ｒ 光源 ２，２ｒ シリンドリカルレンズ ３，３ｒ ガルバノミラー ４ 測定対象物体 ５ 制御部 ６ 非走査型撮像素子 ６Ｃi,j フォトセル ７ 対物レンズ ８ 固定ミラー ９ 受光部 １１，１１ｂ，１１ｓ 光源 １２，１２ｂ，１２ｓ シリンドリカルレンズ １３，１３ｂ，１３ｓ ガルバノミラー １４，１４ｂ，１４ｓ 測定対象物体 １５ 制御部 １６ 非走査型撮像素子 １６Ｃi,j フォトセル １７ 対物レンズ １８ 固定ミラー
Claims (3)
- 【請求項１】 スリット状の光を発生する光発生手段
と、 前記スリット状の光を反射させ、測定対象物体を走査す
る走査手段と、 前記走査手段と前記測定対象物体の間に固定配置され、
前記走査手段によって反射された前記スリット状の光
を、さらに前記測定対象物体に対して反射する反射手段
と、 前記測定対象物体により反射されたスリット状の光を撮
像する撮像手段と、 前記走査手段の走査位置を検出し、前記測定対象物体と
前記撮像手段との距離を演算する演算手段とを備えるこ
とを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 前記走査手段はガルバノミラーであり、 前記反射手段は固定ミラーであることを特徴とする請求
項１に記載の距離測定装置。 - 【請求項３】 前記撮像手段は、 非走査型撮像素子と、 前記測定対象物体により反射された前記スリット状の光
を前記非走査型撮像素子に結像する結像手段とを備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の距離測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14274394A JPH0814842A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14274394A JPH0814842A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0814842A true JPH0814842A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15322548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14274394A Withdrawn JPH0814842A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0814842A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020076681A (ja) * | 2018-11-09 | 2020-05-21 | 株式会社キーエンス | 変位測定装置 |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP14274394A patent/JPH0814842A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020076681A (ja) * | 2018-11-09 | 2020-05-21 | 株式会社キーエンス | 変位測定装置 |
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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: 20010904 |