JPH09297261A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH09297261A
JPH09297261A JP13261896A JP13261896A JPH09297261A JP H09297261 A JPH09297261 A JP H09297261A JP 13261896 A JP13261896 A JP 13261896A JP 13261896 A JP13261896 A JP 13261896A JP H09297261 A JPH09297261 A JP H09297261A
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JP
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light
image pickup
unit
light receiving
distance
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JP13261896A
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English (en)
Inventor
Shuichi Shinkawa
秀一 新川
Shigeru Nagarego
繁 流郷
Yoshinao Ishikawa
義直 石川
Hidefumi Ito
秀文 伊藤
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Koden Electronics Co Ltd
Original Assignee
Koden Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 〔課題〕 被写体までの距離を高精度で検出可能なオー
トフォーカス機能を備えた撮像装置を提供する。 〔解決手段〕本発明の撮像装置は、レーザ発光素子(22)
と送光レンズ(13)とを備えこ送光部(20)と、この送光部
(20)から放射されたレーザ光線の物体による反射光を受
ける受光レンズ(33)と受光素子(32)とを備えた受光部(3
0)と、送光部(20)から放射され受光部(30)に受光された
反射光の伝播所要時間からこの反射光を発光させた被写
体までの距離を算定する距離算定部(40)とを備えた光学
式距離計;と、受光レンズ(13)と、カメラ(11)と距離算
定部(40)で算定された被写体までの距離に基づき受光レ
ンズ(13)による結像面がカメラ(11)の受光面にほぼ一致
するように距離の調整を行う微動機構(15,16) とを備え
た撮像部(10); とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式のオートフ
ォーカス機構を備えた撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】感光面として銀塩フィルムを利用するカ
メラや、CCDを利用する電子式カメラなどの撮像装置
には、通常、オートフォーカス機構が具備されている。
このようなオートフォーカス機構は、被写体までの距離
を測定し、この測定した被写体までの距離とレンズ系の
既知の焦点距離などの諸元に合わせて受光レンズと受光
面の距離を調整するように構成されている。このような
オートフォーカス機能の良否は、被写体までの距離の測
定精度に依存する。従来、このような被写体までの距離
の測定は、周知の三角測量法などの他に、超音波レーダ
装置も利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の被写体
までの距離の測定手段は、測定精度の点で必ずしも十分
とは言えない。特に、最大百メートルにも達する被写体
までの長い距離を超音波レーダ装置を利用して検出しよ
うとすると、横風によって超音波の伝播経路が曲げられ
てしまい、検出不能になったり、かなりの測定誤差が発
生するという問題がある。従って、本発明の課題は、被
写体までの距離を高精度で検出できるオートフォーカス
機能を備えた撮像装置を提供することにある。
【0004】また、従来のカメラは、内蔵のタイマーな
どで日時を管理しておき、撮像画面に管理中の撮像日時
を記録する機能を備えているが、撮像場所を記録する機
能を備えていない。従って、本発明の他の目的は、撮像
場所を記録する機能を備えた撮像装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、レ
ーザ発光素子と送光レンズとを備えた送光部と、この送
光部から放射されたレーザ光線の物体による反射光を受
ける受光レンズと受光素子とを備えた受光部と、前記送
光部から放射され前記受光部に受光された反射光の伝播
所要時間からこの反射光を発生させた被写体までの距離
を算定する距離算定部とを備えた光学式距離計と;受光
レンズと、カメラと、前記距離算定部で算定された前記
被写体までの距離に基づき前記受光レンズによる結像面
が前記カメラの受光面にほぼ一致するように距離の調整
を行う微動機構とを備えた撮像部と;を備えている。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によれば、撮
像部の受光レンズは光学式距離計の送光部の送光レンズ
と共用されると共に、送光部のレーザ発光素子と送光レ
ンズとの間に設置されてこの送光レンズを通過した光線
を反射して撮像部のカメラに入射させるハーフミラーが
備えられる。本発明の他の実施の形態によれば、送光部
から放射されたレーザ光線の照射スポットをカメラの受
光面の中心に捕捉させるように、この撮像装置を前記送
光レンズの光軸又は前記ハーフミラーによって折曲げら
れた光軸と直交する方向に微動させる微動機構が備えら
れる。
【0007】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の光学式距離計を
備えた撮像装置のブロック図であり、10は撮像部、2
0,30,40は光学式距離計を構成する送光部、受光
部及び距離算定部、50はデータ処理部、60はGPS
受信部である。
【0008】撮像部10は、CCDカメラ11、ハーフ
ミラー12、受光レンズ13、光学フィルタ14、三次
元微動機構15、自動焦点調整部16と、撮像データメ
モリ17及びモニタ18を備えている。距離算定部は、
送光部20と、受光部30と、距離算定部40とから構
成されている。送光部20は、LD(レーザダイオー
ド)ドライバ21と、レーザダイオード22と、上記撮
像部の受光レンズ13と共用の送光レンズとを備えてい
る。受光部30は、受信増幅器31と、APD(アバラ
ンシェ・フォトダイオード)32と、受光レンズ33と
を備えている。データ処理部50は、CPU51と、デ
ータメモリ52と、キー入力部53を備えている。
【0009】送光部20、受光部30及び距離算定部4
0から構成される光学式距離計は、本出願人の先願に係
わる特公平7ー69423 号公報、特公平7ー69427 号公
報、特公平7ー78537 号公報などに開示されている接岸
速度計等と全く同一のサンプリング方式の構成となって
おり、それらと全く同一の動作を行う。ただし、この実
施例では、距離の測定対象は、海上の船舶に限らず任意
の物体である。
【0010】すなわち、送光部20のレーザダイオード
22は、LDドライバ21の制御のもとに鋭いパルス状
のレーザ光線を一定周期Toで発生し、これらのパルス
状のレーザ光線のほぼ半分の光量がハーフミラー12を
通過し、撮像部の受光レンズ13と共用の送光レンズに
よる収束を受けながら、撮像対象の物体に向けて放射さ
れる。撮影対象の物体で反射されて戻ってきた反射レー
ザ光線は、受光部30の受光レンズ33による収束を受
けながらこれを通過し、APD32に入射して電気パル
ス信号に変換される。この変換済みの電気パルス信号
は、受信増幅器31による増幅を受けて距離算定部40
に供給される。
【0011】距離算定部40は、受光部30が受光した
反射レーザ光線を、受光のたびに微小量δτずつ時間を
ずらしながらサンプルホールドしてメモリ内に取り込ん
でゆく。この結果、受光レーザパルスの波形は、その時
間軸があたかも(To/ δτ) 倍に拡大されたと同様の
状態でメモリ内に保存され、このメモリ内に保存済みの
受光パルスの時間軸上の位置からレーザ光線の往復の伝
播所要時間が高精度で検出される。距離算定部40は、
上述のようにして算出した伝播所要時間を一定の光速で
除算することにより、この撮像装置から反射光を生じさ
せた物体までの距離を算定し、データ処理部50内のC
PU51と撮像部10内の自動焦点調整部16とに出力
する。
【0012】撮像部10は、送光部20内のレーザダイ
オード22と受光レンズ13と共用の送光レンズとの間
の光路内に設置されたハーフミラー12と、このハーフ
ミラー12で反射された光線を受けるCCDカメラ12
とを備えている。ハーフミラー12は、受光レンズ13
の光軸と45o の角度を成すように設置されており、受
光レンズ13による収束を受けながら送光部20内に入
射する光線は、このハーフミラー51によって90o の反
射を受けてCCDカメラ11の受光面上に結像する。C
CDカメラ11で作成された撮像画面は、液晶表示パネ
ルで構成されたモニタ18上に表示される。
【0013】CCDカメラ11は、三次元微動機構15
上に固定されており、この撮像装置の最終組立調整時
に、ハーフミラー12によって90o 折返された受光レン
ズ13の光軸に直交する平面上に想定された直交XーY
軸のそれぞれの方向への位置合わせが行われる。この
X,Y各軸方向への位置合わせは、適宜な距離を置いて
設置した標的にレーザダイオード22からレーザ光線を
照射し、このレーザ光線による照射スポットの中心がモ
ニタ18上に表示されるモニタ画面の中心と一致するよ
うに、X,Y微動調整信号を三次元微動機構15に手動
入力することによって実現される。
【0014】レーザダイオード22から放射されるレー
ザ光線の波長は赤外領域に存在するため、肉眼では照射
スポットを認識することができない。しかしながら、C
CDカメラ11は、赤外領域までの感度を有しているた
め、調整作業者は、モニタ18上に撮像対象の映像に重
畳して表示される高輝度の領域をレーザ光線の照射スポ
ットとして目視することができる。可視光線による撮像
対象の結像の中央部分に赤外線のレーザ光線の照射スポ
ットが出現すると、CCDカメラ11の撮像面の中央部
分がハレーションを起こして映像の品質が劣化する。こ
のハレーションを防ぐため、この撮像装置の組立時の調
整の終了後には、ハーフミラー12とCCDカメラ11
との間に、赤外線に大きな減衰を与えるフィルタ赤外線
フィルタ14が挿入される。
【0015】ハーフミラー12によって90o 折り返さ
れた受光レンズ13の光軸上に想定されたZ軸方向への
微動によってピント調整(焦点調整)が行われる。自動
焦点調整部16は、距離算定部40から受けた撮像対象
までの距離に基づき、この撮像対象の受光レンズ13に
よる結像位置を算定し、このCCDカメラ11の受光面
がこの算定された結像位置と一致するように三次元微動
機構15にZ軸方向の駆動信号を供給する。
【0016】受光レンズ13の中心からその光軸に沿っ
てハーフミラー12の中心に至るまでの距離と、このハ
ーフミラー12の中心からCCDカメラ11の受光面に
下ろした垂線の長さとの和をb、受光レンズ13の中心
から撮像対象までの距離をa、受光レンズ13の焦点距
離をfとおくと、周知の次式の関係が成立する。 1/f =1/a +1 /b ・・・・(1)
【0017】(1)式から、 b =af/ ( a−f) ・・・・(2) の関係が成立するように、既知の値fと距離算定部40
で算定された撮像対象までの距離aに基づき、自動焦点
調整部16と三次元微動機構15とによって自動焦点調
整が行われる。
【0018】上述したようなX,Y軸方向の位置合わせ
が終了した後は、モニタ18上に表示されるモニタ画面
の中心に存在する箇所にレーザ光線が照射されることが
確認できる。
【0019】受光レンズ13の倍率をmとすれば、これ
は以下の式で与えられる。 m=a/ f ・・・(3) aを100 m、f を150 mmと見積もれば、m≒667 とな
る。この場合、レーザダイオード22の送光端面の寸法
を0.5 mm×0.5 mmとすれば、100 m先の目標物体上
に形成される照射スポットの寸法は、上記発光端面の縦
横の寸法をそれぞれ667 倍することにより、33cm×33cm
となる。また、CCDカメラ11の受光面の寸法を12m
m×12mmとすれば、100 m前方の撮像対象を中心に含
む視野の寸法は、受光面の縦横の寸法をそれぞれ667 倍
することにより、8 m×8 mとなる。なお、走行レンズ
13の直径は、50mmに設定される。
【0020】データ処理部50内のCPU51は、キー
入力部53を介してこの撮像装置のユーザーが入力した
撮像指令を受け取ると、CCDカメラ11から出力され
る撮像データを、GPS受信部60が検出した絶対位置
データと時間データと共に撮像データメモリ17に記録
させる。キー入力部53を介してこの撮像装置の送光方
位などが撮像データメモリ17に記録される。
【0021】他の動作例によれば、データ処理部50内
のCPU51は、光学式距離計の距離算定部40からこ
れが検出した物体までの距離を受取り、この距離の時間
的変化率を検出する。CPU51は、この距離の時間変
化率、すなわち、この撮像装置に対する物体の接近速度
やこの撮像装置から物体が遠ざかる速度が所定値以上に
達すると、これを動く目標と見做し、CCDカメラ11
から出力される撮像データを撮像データメモリ11に記
録させる。
【0022】上記動く物体の検出を含む自動撮像の動作
例は、建造物の内外に設置した対人用の監視カメラや、
野性動物の生態などを自動撮像するために屋外に設置し
た記録用カメラなどに適用できる。このような場合、夜
間の撮影を可能にするため、光学式フィルタ14をCC
Dカメラ11の前方から別の位置に移動させることによ
り、送光部20のレーザダイオード22から送信した赤
外線の反射波をCCDカメラ11で撮像する構成を採用
することもできる。あるいは、昼間であるか夜間である
かに応じて、赤外線に対する感度の高い適宜なカメラを
CCDカメラ11と交代に使用する構成とすることもで
きる。
【0023】以上、GPS受信機を利用してこの撮像装
置の絶対位置を検出し撮像データと共に記録する構成を
例示した。しかしながら、この撮像装置を気球や船舶な
どの移動体に設置する場合などには、GPS受信機で検
出した撮像装置の位置の変化や、付加したジャイロで検
出した移動体の移動方向、従って撮像装置の向きを撮像
撮像データと共に記録する構成を採用することもでき
る。あるいは、また、そのようなGPS受信機やジャイ
ロなどの付属品を一切省略する構成とすることもでき
る。
【0024】また、時間軸を拡大しながら撮像物体まで
の距離を検出するサンプリング方式の光学式レーダを例
示した。しかしながら、距離検出時間を短縮するため
に、サンプリング方式以外の他の公知の手法を採用でき
る。例えば、レーザ光線を帆社してから受光するまでの
時間を所定周期のクロックパルスでカウントすることに
よって測定する直接カウント方式や、レーザ光線の放射
時点でランプ電圧を発生させ、反射光の受光時点のラン
プ電圧の値から往復の伝播所要時間を測定するTAC
( TIME TO AMPLITUDE CONVERTER) 方式などを採用でき
る。
【0025】以上詳細に説明したように、本発明の撮像
装置は、光学式距離計を利用して撮像対象までの距離を
高精度で計測する構成であるから、高精度のオートフォ
ーカス機能を実現できるという効果が奏される。
【0026】また、本発明によれば、撮像部の受光レン
ズを光学式距離計の送光部の送光レンズとして利用する
構成であるから、レーザパルス光線の照射箇所、すなわ
ち撮像対象物を高い精度で設定できるという効果が奏さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の光学式距離計を備えた撮像
装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】 10 撮像部 11 CCDカメラ 12 ハーフミラー 15 三次元微動装置 16 自動焦点調整部 17 撮像データメモリ 18 モニタ 20 送光部 22 レーザダイオード 30 受光部 32 APD 23 受光レンズ 40 距離算定部 50 データ処理部 51 CPU 60 GPS受信部
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 秀文 東京都目黒区碑文谷1ー20ー13 ひまわり 荘15号

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ発光素子と送光レンズとを備えた送
    光部と、この送光部から放射されたレーザ光線の物体に
    よる反射光を受ける受光レンズと受光素子とを備えた受
    光部と、前記送光部から放射され前記受光部に受光され
    た反射光の伝播所要時間からこの反射光を発生させた被
    写体までの距離を算定する距離算定部とを備えた光学式
    距離計と、 受光レンズと、カメラと、前記距離算定部で算定された
    前記被写体までの距離に基づき前記受光レンズによる結
    像面が前記カメラの受光面にほぼ一致するように距離の
    調整を行う微動機構とを備えた撮像部とを備えたことを
    特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記撮像部の受光レンズは、前記光学式距離計の送光部
    の送光レンズと共用されることを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記撮像部は、 前記送光部のレーザ発光素子と前記送光レンズとの間に
    設置され、この送光レンズを通過した光線を反射して前
    記撮像部の撮像装置に入射させるハーフミラーを備えた
    ことを特徴とする撮像装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のそれぞれにおいて、 前記送光部から放射されたレーザ光線の照射スポットを
    前記撮像装置の受光面の中心に捕捉させるように、この
    撮像装置を前記送光レンズの光軸又は前記ハーフミラー
    によって折曲げられた光軸と直交する方向に微動させる
    微動機構を備えたことを特徴とする撮像装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のそれぞれにおいて、 GPS受信機を含み自装置の位置を検出する自位置検出
    部と、 この自位置検出部で検出された自装置の位置と、前記撮
    像物で撮影された撮像とを関連付けて保存する保存部と
    を更に備えたことを特徴とする撮像装置。
  6. 【請求項6】レーザ発光素子と送光レンズとを備えた送
    光部と、この送光部から放射されたレーザ光線の物体に
    よる反射光を受ける受光レンズと受光素子とを備えた受
    光部と、前記送光部から放射され前記受光部に受光され
    た反射光の伝播所要時間からこの反射光を発生させた被
    写体までの距離を算定する距離算定部とを備えた光学式
    距離計と、 受光レンズと、カメラと、前記距離算定部で算定された
    前記被写体までの距離に基づき前記受光レンズによる結
    像面が前記カメラの受光面にほぼ一致するように距離の
    調整を行う微動機構とを備えた撮像部と、 前記光学式距離計で算定された物体までの距離の時間変
    化率が所定値以上になった時に前記撮像部に撮像データ
    を保存させるデータ処理部とを備えたことを特徴とする
    撮像装置。
  7. 【請求項7】 請求項6において、 前記レーザ発光素子は赤外線を発光し、前記撮像部のカ
    メラは赤外線に対する感度を有することを特徴とする撮
    像装置。
JP13261896A 1996-04-30 1996-04-30 撮像装置 Pending JPH09297261A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356170A (ja) * 2001-07-09 2001-12-26 Nac Image Technology Inc ビデオカメラ使用の移動体計測装置
US7502064B2 (en) 2004-08-10 2009-03-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Using light pulses to implement auto-focus in a digital camera
JP2015081921A (ja) * 2013-10-21 2015-04-27 ジック アーゲー 回転軸を中心に運動する走査ユニットを備えるセンサ
JP2018534599A (ja) * 2015-10-20 2018-11-22 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co.,Ltd 対象物体を撮像するシステム

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