JPH08338759A - 反射係数測定装置 - Google Patents
反射係数測定装置Info
- Publication number
- JPH08338759A JPH08338759A JP7129912A JP12991295A JPH08338759A JP H08338759 A JPH08338759 A JP H08338759A JP 7129912 A JP7129912 A JP 7129912A JP 12991295 A JP12991295 A JP 12991295A JP H08338759 A JPH08338759 A JP H08338759A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- target
- reflection coefficient
- reflected
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 目標物によって反射される反射光量と、目標
物までの距離を同時に計測し、リアルタイムで反射係数
を求めることのできる反射係数測定装置を提供すること
にある。 【構成】 レーザ光を出射する光源と、前記光源から出
射されたレーザ光を透過させ、かつ目標物によって反射
された前記レーザ光を反射させることができる光路分割
手段と、光を集める対物レンズと、目標物によって反射
された前記レーザ光を受光する受光素子と、該受光素子
によって受光された前記反射されたレーザ光の光量を測
定する光量測定手段と、前記レーザ光が前記レーザ光源
を出射してから前記受光素子に入射するまでの時間を計
測する計測手段と、該計測された時間を用いて前記目標
物までの距離を演算する演算手段とを備え、目標物の反
射係数を測定する。
物までの距離を同時に計測し、リアルタイムで反射係数
を求めることのできる反射係数測定装置を提供すること
にある。 【構成】 レーザ光を出射する光源と、前記光源から出
射されたレーザ光を透過させ、かつ目標物によって反射
された前記レーザ光を反射させることができる光路分割
手段と、光を集める対物レンズと、目標物によって反射
された前記レーザ光を受光する受光素子と、該受光素子
によって受光された前記反射されたレーザ光の光量を測
定する光量測定手段と、前記レーザ光が前記レーザ光源
を出射してから前記受光素子に入射するまでの時間を計
測する計測手段と、該計測された時間を用いて前記目標
物までの距離を演算する演算手段とを備え、目標物の反
射係数を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反射係数測定装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】光を目標物に向けて投射すると、投射し
た光の一部は反射光となって戻ってくる。この反射光を
受光することによって、目標物の有無を確認したり、記
録する装置が実用化されている。例えば、フォトインタ
ラプタやストロボ付きカメラがそれである。また、光を
投射してから反射光として戻ってくるまでの時間を計測
することによって、目標物までの距離を求める装置も実
用化されている。例えば、レーザレーダがそれである。
た光の一部は反射光となって戻ってくる。この反射光を
受光することによって、目標物の有無を確認したり、記
録する装置が実用化されている。例えば、フォトインタ
ラプタやストロボ付きカメラがそれである。また、光を
投射してから反射光として戻ってくるまでの時間を計測
することによって、目標物までの距離を求める装置も実
用化されている。例えば、レーザレーダがそれである。
【０００３】これらの装置を有効に使うためには、目標
物の検出限界距離や検出可能物を予め知る必要がある。
これら目標物の検出限界距離や検出可能物は、前記の装
置による出射光量及び目標物の形状や表面の反射率によ
って影響される。このため、従来これらの装置を使用す
るときには、様々な目標物の反射係数Ｒ／θ2(Ｒ：反射
率、θ：散乱角）を求め、これを定数として利用してい
た。
物の検出限界距離や検出可能物を予め知る必要がある。
これら目標物の検出限界距離や検出可能物は、前記の装
置による出射光量及び目標物の形状や表面の反射率によ
って影響される。このため、従来これらの装置を使用す
るときには、様々な目標物の反射係数Ｒ／θ2(Ｒ：反射
率、θ：散乱角）を求め、これを定数として利用してい
た。
【０００４】レーザ光源より出射されたレーザ光は、レ
ーザ光源から距離Ｌの位置にある目標物の表面で、その
固有の散乱角θをもって反射される。反射光の一部は受
光素子によって受光されるが、受光素子による受光量は
距離Ｌと散乱角θの関数として表される。この式を以下
に示す。 Ｐｒ＝Ｐｔ・Ｓｒ・Ｔｔ・Ｔｒ・Ｒ／｛π・Ｌ2・（θ／２）2｝ Ｐｒ：受光量（Ｗ） Ｐｔ：発光量（Ｗ） Ｓｒ：受光レンズ有効面積（ｍ2) Ｔｔ：投射側効率 Ｔｒ：受光側効率 Ｒ ：対象物の反射率 Ｌ ：対象物までの距離（ｍ） θ ：対象物による散乱角（ｒａｄ） これより、反射係数（Ｒ／θ2)は次のようになる。
ーザ光源から距離Ｌの位置にある目標物の表面で、その
固有の散乱角θをもって反射される。反射光の一部は受
光素子によって受光されるが、受光素子による受光量は
距離Ｌと散乱角θの関数として表される。この式を以下
に示す。 Ｐｒ＝Ｐｔ・Ｓｒ・Ｔｔ・Ｔｒ・Ｒ／｛π・Ｌ2・（θ／２）2｝ Ｐｒ：受光量（Ｗ） Ｐｔ：発光量（Ｗ） Ｓｒ：受光レンズ有効面積（ｍ2) Ｔｔ：投射側効率 Ｔｒ：受光側効率 Ｒ ：対象物の反射率 Ｌ ：対象物までの距離（ｍ） θ ：対象物による散乱角（ｒａｄ） これより、反射係数（Ｒ／θ2)は次のようになる。
【０００５】Ｒ／θ2=Ｐｒ・π・Ｌ2/（４・Ｐｔ・Ｓｒ
・Ｔｔ・Ｔｒ） ここで、受光量Ｐｒと距離Ｌ以外のパラメ−タは既知で
あるから、上式は次のように変形することができる。 Ｒ／θ2=Ｋ・Ｐｒ・Ｌ2 Ｋ：定数 そこで、受光量Ｐｒと対象物までの距離Ｌを計測して、
上記の式に代入することにより、反射係数Ｒ／θ2を求
めていた。
・Ｔｔ・Ｔｒ） ここで、受光量Ｐｒと距離Ｌ以外のパラメ−タは既知で
あるから、上式は次のように変形することができる。 Ｒ／θ2=Ｋ・Ｐｒ・Ｌ2 Ｋ：定数 そこで、受光量Ｐｒと対象物までの距離Ｌを計測して、
上記の式に代入することにより、反射係数Ｒ／θ2を求
めていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射係
数Ｒ／θ2を求めるために、受光量Ｐｒと対象物までの
距離Ｌの２つの値を直接計測しなければならなかった。
このため、受光量Ｐｒを計測する光量測定器と、対象物
までの距離Ｌを測定する距離測定器の２つの測定器が必
要であった。また、２つの測定器によって求めた値を計
算式に代入して、反射係数を求めなければならなかっ
た。
数Ｒ／θ2を求めるために、受光量Ｐｒと対象物までの
距離Ｌの２つの値を直接計測しなければならなかった。
このため、受光量Ｐｒを計測する光量測定器と、対象物
までの距離Ｌを測定する距離測定器の２つの測定器が必
要であった。また、２つの測定器によって求めた値を計
算式に代入して、反射係数を求めなければならなかっ
た。
【０００７】本発明の目的は、目標物によって反射され
る反射光量と、目標物までの距離を同時に計測し、リア
ルタイムで反射係数を求めることのできる反射係数測定
装置を提供することにある。
る反射光量と、目標物までの距離を同時に計測し、リア
ルタイムで反射係数を求めることのできる反射係数測定
装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】レーザ光を出射する光源
と、前記光源から出射されたレーザ光を透過させ、かつ
目標物によって反射された前記レーザ光を反射させるこ
とができる光路分割手段と、光を集める対物レンズと、
目標物によって反射された前記レーザ光を受光する受光
素子と、該受光素子によって受光された前記反射された
レーザ光の光量を測定する光量測定手段と、前記レーザ
光が前記レーザ光源を出射してから前記受光素子に入射
するまでの時間を計測する計測手段と、該計測された時
間を用いて前記目標物までの距離を演算する演算手段と
を備え、目標物の反射係数を測定する。
と、前記光源から出射されたレーザ光を透過させ、かつ
目標物によって反射された前記レーザ光を反射させるこ
とができる光路分割手段と、光を集める対物レンズと、
目標物によって反射された前記レーザ光を受光する受光
素子と、該受光素子によって受光された前記反射された
レーザ光の光量を測定する光量測定手段と、前記レーザ
光が前記レーザ光源を出射してから前記受光素子に入射
するまでの時間を計測する計測手段と、該計測された時
間を用いて前記目標物までの距離を演算する演算手段と
を備え、目標物の反射係数を測定する。
【０００９】
【作用】本発明によれば、目標物によって反射された反
射光は受光素子によって受光され、その受光量は光量測
定手段によって測定される。レーザ光がレーザ光源を出
射してから受光素子に入射するまでの時間は計測手段に
よって計測され、この計測された時間を用いて目標物ま
での距離が演算手段によって求められる。
射光は受光素子によって受光され、その受光量は光量測
定手段によって測定される。レーザ光がレーザ光源を出
射してから受光素子に入射するまでの時間は計測手段に
よって計測され、この計測された時間を用いて目標物ま
での距離が演算手段によって求められる。
【００１０】また、パルスレーザ光を光源に用いれば、
瞬時に高パワ−を投射することができる。この場合、目
標物の表面が黒色や艶無し等で反射率が低かったり、目
標物までの距離が遠くても、反射光を検出することが可
能になる。さらに、パルスレーザ光の平均投射パワ−は
連続光よりも低いので、生物、特に目に対する傷害が大
幅に低減できる。
瞬時に高パワ−を投射することができる。この場合、目
標物の表面が黒色や艶無し等で反射率が低かったり、目
標物までの距離が遠くても、反射光を検出することが可
能になる。さらに、パルスレーザ光の平均投射パワ−は
連続光よりも低いので、生物、特に目に対する傷害が大
幅に低減できる。
【００１１】
【実施例】図１は本実施例に係る、反射係数測定装置を
垂直断面図で示したものである。対物レンズ１１は反射
係数測定装置の内部からレーザ光を出射させたり、目標
物によって反射されたレーザ光を入射させたりするため
のレンズ、ハーフビームスプリッタ１２は出射光を透過
させ、入射光を反射させる光学素子、受光素子２１は装
置内に戻ってきたレーザ光を受光し、受光した光を電流
に変換するための光電変換素子、レーザ光源２２はパル
スレーザを出射するための光源、受信信号増幅回路３１
は受光素子２１によって変換された微弱信号を増幅する
ための回路、光源駆動回路３２はレーザ光源２２に対し
てパルスレーザの点灯及び消灯の制御を行う装置、中央
制御部３３は光源駆動回路３２に対し、光源２２の点灯
及び消灯の制御信号を送ったり、受信信号増幅回路３１
によって増幅された信号から受光量Ｐｒを求めたり、パ
ルスレーザがレーザ光源２２を出射してから受光素子２
１に入射するまでの時間を求めたりするための制御部、
スタートスイッチ３４は反射係数の測定を開始するため
のスイッチ、表示部３５は測定結果を表示するための表
示部である。
垂直断面図で示したものである。対物レンズ１１は反射
係数測定装置の内部からレーザ光を出射させたり、目標
物によって反射されたレーザ光を入射させたりするため
のレンズ、ハーフビームスプリッタ１２は出射光を透過
させ、入射光を反射させる光学素子、受光素子２１は装
置内に戻ってきたレーザ光を受光し、受光した光を電流
に変換するための光電変換素子、レーザ光源２２はパル
スレーザを出射するための光源、受信信号増幅回路３１
は受光素子２１によって変換された微弱信号を増幅する
ための回路、光源駆動回路３２はレーザ光源２２に対し
てパルスレーザの点灯及び消灯の制御を行う装置、中央
制御部３３は光源駆動回路３２に対し、光源２２の点灯
及び消灯の制御信号を送ったり、受信信号増幅回路３１
によって増幅された信号から受光量Ｐｒを求めたり、パ
ルスレーザがレーザ光源２２を出射してから受光素子２
１に入射するまでの時間を求めたりするための制御部、
スタートスイッチ３４は反射係数の測定を開始するため
のスイッチ、表示部３５は測定結果を表示するための表
示部である。
【００１２】まず、反射係数を測定したい目標物に向か
って対物レンズ１１が位置するように反射係数測定装置
を設置する。スタートスイッチ３４を押すと、中央制御
部３３に信号が伝えられる。中央制御部３３ではこの信
号を受信すると、光源駆動回路３２に対し、光源２２の
点灯の制御信号を送る。光源駆動回路３２はこの制御信
号を受信すると、光源２２を点灯させパルスレーザを出
射させる。同時にパルスレーザを出射させた時間が中央
制御部３３に伝えられる。光源２２を出射したパルスレ
ーザはハーフビームスプリッタ１２及び対物レンズ１１
を透過して目標物に向かう。目標物によって反射された
パルスレーザの一部は反射光として再び対物レンズ１１
の方向に戻り、対物レンズ１１を透過して反射係数測定
装置の内部に進入する。対物レンズ１１を透過したパル
スレーザはハーフビームスプリッタ１２によって反射さ
れ、受光素子２１の受光面で受光される。受光されたパ
ルスレーザは電流に変換された後、受信信号増幅回路３
１によって増幅される。増幅された電流値から、中央制
御部３３は受光量を求める。同時にパルスレーザ光が受
光素子２１に入射した時間が中央制御部３３に伝えられ
る。これによって中央制御部３３では、パルスレーザが
レーザ光源２２を出射してから受光素子２１に入射する
までの時間を求め、さらにこの時間から目標物までの距
離を求めることができる。中央制御部３３では、発光量
Ｐｔ、受光レンズ有効面積Ｓｒ、光学効率Ｔｔ・Ｔｒを
予め記憶しており、自ら求めた受光量及び目標物までの
距離の値から反射係数を求めることができる。中央制御
部３３によって求められた受光量、目標物までの距離及
び反射係数の値は瞬時に表示部３５に表示される。
って対物レンズ１１が位置するように反射係数測定装置
を設置する。スタートスイッチ３４を押すと、中央制御
部３３に信号が伝えられる。中央制御部３３ではこの信
号を受信すると、光源駆動回路３２に対し、光源２２の
点灯の制御信号を送る。光源駆動回路３２はこの制御信
号を受信すると、光源２２を点灯させパルスレーザを出
射させる。同時にパルスレーザを出射させた時間が中央
制御部３３に伝えられる。光源２２を出射したパルスレ
ーザはハーフビームスプリッタ１２及び対物レンズ１１
を透過して目標物に向かう。目標物によって反射された
パルスレーザの一部は反射光として再び対物レンズ１１
の方向に戻り、対物レンズ１１を透過して反射係数測定
装置の内部に進入する。対物レンズ１１を透過したパル
スレーザはハーフビームスプリッタ１２によって反射さ
れ、受光素子２１の受光面で受光される。受光されたパ
ルスレーザは電流に変換された後、受信信号増幅回路３
１によって増幅される。増幅された電流値から、中央制
御部３３は受光量を求める。同時にパルスレーザ光が受
光素子２１に入射した時間が中央制御部３３に伝えられ
る。これによって中央制御部３３では、パルスレーザが
レーザ光源２２を出射してから受光素子２１に入射する
までの時間を求め、さらにこの時間から目標物までの距
離を求めることができる。中央制御部３３では、発光量
Ｐｔ、受光レンズ有効面積Ｓｒ、光学効率Ｔｔ・Ｔｒを
予め記憶しており、自ら求めた受光量及び目標物までの
距離の値から反射係数を求めることができる。中央制御
部３３によって求められた受光量、目標物までの距離及
び反射係数の値は瞬時に表示部３５に表示される。
【００１３】図２はパルスレーザを出射させてから受光
素子によって受光されるまでの信号波形を示したもので
ある。上段に示すパルスレーザ出射時の波形のピークか
ら下段に示すパルスレーザ受光時の波形のピークまでの
時間から目標物までの距離を求めている。
素子によって受光されるまでの信号波形を示したもので
ある。上段に示すパルスレーザ出射時の波形のピークか
ら下段に示すパルスレーザ受光時の波形のピークまでの
時間から目標物までの距離を求めている。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、受光量及
び目標物までの距離を容易に測定することができる。さ
らに、測定した受光量及び目標物までの距離の値から、
リアルタイムに目標物の反射係数（Ｒ／θ2)を求めるこ
とができる。また、距離の測定に光を使用しているので
非接触で測定することができる。このため、近づくと危
険な対象物や近づけない対象物等の反射係数も測定でき
る。
び目標物までの距離を容易に測定することができる。さ
らに、測定した受光量及び目標物までの距離の値から、
リアルタイムに目標物の反射係数（Ｒ／θ2)を求めるこ
とができる。また、距離の測定に光を使用しているので
非接触で測定することができる。このため、近づくと危
険な対象物や近づけない対象物等の反射係数も測定でき
る。
【図１】は、本発明の実施例に係る、反射係数測定装置
を垂直断面図で示したものである。
を垂直断面図で示したものである。
【図２】は、パルスレーザを出射させてから受光素子に
よって受光されるまでの信号波形を示したものである。
よって受光されるまでの信号波形を示したものである。
１１・・・対物レンズ １２・・・ハーフビームスプリッタ ２１・・・受光素子 ２２・・・レーザ光源 ３１・・・受信信号増幅回路 ３２・・・光源駆動回路 ３３・・・中央制御部 ３４・・・スタートスイッチ ３５・・・表示部
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ光を出射する光源と、前記光源か
ら出射されたレーザ光を透過させ、かつ目標物によって
反射された前記レーザ光を反射させることができる光路
分割手段と、光を集める対物レンズと、目標物によって
反射された前記レーザ光を受光する受光素子と、該受光
素子によって受光された前記反射されたレーザ光の光量
を測定する光量測定手段と、前記レーザ光が前記レーザ
光源を出射してから前記受光素子に入射するまでの時間
を計測する計測手段と、該計測された時間を用いて前記
目標物までの距離を演算する演算手段と、を備えたこと
を特徴とする反射係数測定装置。 - 【請求項２】 前記レーザ光がパルスレーザ光であるこ
とを特徴とする請求項１記載の反射係数測定装置。 - 【請求項３】 前記光量測定手段によって求められた前
記目標物からの反射光量と、前記演算手段によって求め
られた前記目標物までの距離とを用いて、前記目標物の
反射係数を求める手段を備えたことを特徴とする反射係
数測定装置。 - 【請求項４】 前記反射係数を求める手段によって求め
られた反射係数を表示する表示部を備えたことを特徴と
する請求項３記載の反射係数測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129912A JPH08338759A (ja) | 1995-04-14 | 1995-05-29 | 反射係数測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8971995 | 1995-04-14 | ||
| JP7-89719 | 1995-04-14 | ||
| JP7129912A JPH08338759A (ja) | 1995-04-14 | 1995-05-29 | 反射係数測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338759A true JPH08338759A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=26431126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7129912A Pending JPH08338759A (ja) | 1995-04-14 | 1995-05-29 | 反射係数測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08338759A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009192499A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Stanley Electric Co Ltd | 距離画像生成装置 |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP7129912A patent/JPH08338759A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009192499A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Stanley Electric Co Ltd | 距離画像生成装置 |
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