JPH11160016A - 距離測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定対象物体表面の反射状態に左右されるこ
となく、短い処理時間で測定対象物体までの距離を測定
する。 【解決手段】 第１のパルス光を測定対象物体に照射す
る（１０４）。この第１のパルス光は測定対象物体で反
射し戻ってきて、空間光変調素子の受光部で受光され
る。次に、第１のパルス光の照射から予め定められた時
間間隔Ｔで第２のパルス光を空間光変調素子の変調部に
照射し、第２のパルス光の受光タイミングと同期して受
光された反射パルス光の各画素毎の光量を読み出し蓄積
する（１０８）。ここでの反射パルス光は、時間間隔Ｔ
で測定対象物体との間を往復した反射パルス光なので、
（時間間隔Ｔ×光の速度）は（測定対象物体の反射部分
までの距離×２）に等しい。そこで、上記反射パルス光
が反射した測定対象物体の反射部分までの距離を、（時
間間隔Ｔ×光の速度／２）として求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物体まで
の距離を測定する距離測定方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、写真フィルムや固体撮像素子
などの２次元画像受光面の中心を基点として対象との距
離を測定する技術が、オートフォーカス技術として実用
化されている。ところが、この技術は、結像というその
目的から本質的に対象上の１点からの距離を測定するも
のである。

【０００３】また、対象に接触して３次元形状を測定し
たり反射鏡を用いて三角測量を行うことにより対象の３
次元形状を測定するいわゆる３次元デジタイザも実用化
されているが、対象の２次元画像を構成する画素に測定
点を対応させるものではない。この他にも対象の３次元
形状を測定する種々の光計測技術（例えば刊行物「Ｏｐ
ｌｕｓ Ｅ」第２０２号の８０〜８７ページ及び１１８
ページ参照）が提案されているが、対象の２次元画像を
構成する画素との距離測定を行うものではない。

【０００４】一方、遠方より非接触で対象の３次元形状
あるいは対象表面の複数点の距離を求める光計測技術も
提案されている。例えば、画素間の明度情報に基づく特
徴量を利用して対応点を求める装置（特開昭６１−２０
０４２４号公報参照）や２次元画像の輝度からエッジを
求め３次元形状を生成する方法とその装置（特開平５−
１８１９８０号公報参照）が開示されている。また、距
離計算のデータ量を減らすため、複数輝点の情報から平
面を認識し対象を連続する平面でとらえる装置（特開平
５−２８０９４１号公報参照）や直交する２本のスリッ
ト光で不連続境界線の３次元座標を求める装置（特開平
６−１０９４４２号公報参照）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光計測技術については、以下のような問題点が指摘され
ている。即ち、２次元画像のみから対象の３次元形状あ
るいは表面の複数点の距離を求める場合、該対象を異な
る方向から撮像した複数の画像を入手し対応点（複数画
像間で対応する点）を決定するが、その際、画像の明る
さや形などを認識するための画像処理を行うのが一般的
であるので、対象表面の反射率や対象の形状などによっ
て画像の明るさや形などが変動し、得られた距離データ
に誤差が生じることがある。また、対象に光を照射しそ
の散乱光の中心位置（輝点）に基づいて対応点を決定す
る場合は、対象を光で走査する必要が生じるため、対象
が動体であるケースには適用困難となる。さらに、いず
れの場合でも測定点の増加に応じて距離の計算時間が増
大するため、距離測定を実時間で実行することが困難と
なる。

【０００６】また、他の光計測技術として、特開平２−
１９７９６６号公報には、対象を撮像した複数の画像を
逐次、空間光変調素子によって変調し、その変調結果と
対象の特徴パターンとのパターンマッチングを行うこと
で対応点決定を行う装置が示されているが、対象を撮像
した画像の状態に左右される事には変わりない。また、
特開平５−２６４２４７号公報には対象に複数の波長の
光を照射して得られる原色のビデオ信号から対象の傾き
を求め３次元形状を推定する方法が開示され、特開平６
−３４３２３号公報には対象からの反射スリット光を分
割し対象との距離を得る装置が開示されているが、これ
らの技術も対象の表面の反射率に影響されるのは同様で
ある。

【０００７】さらに、対象との距離を画素ごとに得る方
法として特開平３−１３９７７２号公報では、対象にス
ペクトル・パターンを投影し分光感度の異なるセンサで
画像入力を行う際に、スペクトル・パターンをセンサの
ダイナミックレンジが最大になるよう空間的に変調し、
その前後の画像間で演算を行う方法及び装置が提案され
ているが、この技術も反射スペクトルを用いるため、対
象の表面の反射率に影響されるところは同じである。

【０００８】本発明は、上記問題点を解消するために成
されたものであり、測定対象物体表面の反射状態に左右
されることなく、短い処理時間で測定対象物体までの距
離を測定することができる距離測定方法及び装置を提供
する事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の距離測定方法は、第１のパルス光を
測定対象物体に照射し、該第１のパルス光の照射から予
め定められた時間間隔で第２のパルス光を同期検知部に
照射し、前記同期検知部によって、前記第２のパルス光
の受光タイミングと同期して該同期検知部で受光された
前記測定対象物体からの反射パルス光を検知し、検知さ
れた反射パルス光が反射した前記測定対象物体の反射部
分までの距離を、前記時間間隔に対応する距離として求
める、ことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２記載の距離測定方法では、
請求項１記載の距離測定方法において、前記同期検知部
は、受光した所定光量以上の光を一定光量の光に変換す
る空間光変調素子により構成されたことを特徴とする。

【００１１】また、請求項３記載の距離測定装置は、第
１のパルス光を測定対象物体に照射し、該照射から予め
定められた時間間隔で第２のパルス光を照射する照射手
段と、前記照射手段により照射された前記第２のパルス
光を受光し、該受光タイミングと同期して受光された前
記測定対象物体からの反射パルス光を検知する同期検知
手段と、前記同期検知手段により検知された反射パルス
光が反射した前記測定対象物体の反射部分までの距離
を、前記時間間隔に対応する距離として求める距離測定
手段と、を有することを特徴とする。

【００１２】また、請求項４記載の距離測定装置は、請
求項３記載の距離測定装置において、前記測定対象物体
に光を照射し、該測定対象物体からの反射光に基づいて
該測定対象物体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に
よる撮像で得られた測定対象物体の２次元画像と前記距
離測定手段により求められた距離とを対応付ける対応付
け手段と、をさらに有することを特徴とする。

【００１３】また、請求項５記載の距離測定装置では、
請求項４記載の距離測定装置において、前記撮像手段に
より前記測定対象物体に照射される光の光路と、前記照
射手段により前記測定対象物体に照射される第１のパル
ス光の光路とが、一部共用されていることを特徴とす
る。

【００１４】上記請求項１記載の距離測定方法では、ま
ず、第１のパルス光を測定対象物体に照射する。この第
１のパルス光は測定対象物体で反射し戻ってきて、同期
検知部で受光される。

【００１５】次に、第１のパルス光の照射から予め定め
られた時間間隔で第２のパルス光を同期検知部に照射
し、同期検知部によって、第２のパルス光の受光タイミ
ングと同期して該同期検知部で受光された測定対象物体
からの反射パルス光を検知する。

【００１６】ここで検知された反射パルス光は、第１の
パルス光の照射と第２のパルス光の照射との時間間隔
で、測定対象物体との間を往復した反射パルス光であ
る。よって、（上記時間間隔×光の速度）は（測定対象
物体の反射部分までの距離×２）に等しい。

【００１７】そこで、上記検知された反射パルス光が反
射した測定対象物体の反射部分までの距離を、時間間隔
に対応する距離、即ち（時間間隔×光の速度／２）とし
て求めることができる。

【００１８】このように第１のパルス光の照射から予め
定められた時間間隔で第２のパルス光を同期検知部に照
射し、同期検知部によって、第２のパルス光の受光タイ
ミングと同期して受光された反射パルス光を検知するこ
とで、該反射パルス光が反射した測定対象物体の反射部
分までの距離を簡単に短い処理時間で測定することがで
きる。

【００１９】また、請求項２に記載したように、同期検
知部は、受光した所定光量以上の光を一定光量の光に変
換する空間光変調素子により構成することができる。こ
の空間光変調素子は、受光部と変調部から構成され、受
光部では予め定めた所定光量以上の光が照射されると、
複数の画素が形成され、これらの画素毎に所定光量に対
応する物理量（例えば、抵抗率）が保存される。これと
共に、受光部は変調部の対応画素へ作用し、一定光量の
読み取り出力が可能な状態にする。これにより、空間光
変調素子では、測定対象物体表面の反射状態（例えば、
光反射率）に左右されることなく、受光部で所定光量以
上の光を受光すれば、変調部で一定光量の読み取り出力
を得ることができる。即ち、測定対象物体表面の反射状
態の影響により反射パルス光の光量が多少変動してもそ
の変動の影響を無くし、精度の良い距離測定を行うこと
ができる。

【００２０】上記のような距離測定方法に基づく距離測
定を実行する距離測定装置として、請求項３記載の距離
測定装置を挙げることができる。

【００２１】この請求項３記載の距離測定装置では、照
射手段が、第１のパルス光を測定対象物体に照射し、該
照射から予め定められた時間間隔で第２のパルス光を照
射する。そして、同期検知手段は、第２のパルス光を受
光し、該受光タイミングと同期して受光された測定対象
物体からの反射パルス光を検知する。

【００２２】さらに、距離測定手段は、検知された反射
パルス光が反射した測定対象物体の反射部分までの距離
を、時間間隔に対応する距離、即ち（時間間隔×光の速
度／２）として求める。

【００２３】次に、請求項４記載の距離測定装置では、
撮像手段が測定対象物体に光を照射し、該測定対象物体
からの反射光に基づいて該測定対象物体を撮像し、対応
付け手段は、撮像で得られた測定対象物体の２次元画像
と、距離測定手段によって求められた測定対象物体まで
の距離とを対応付けることができる。これにより、測定
対象物体が複数存在する場合、複数の測定対象物体を撮
像した２次元画像と各測定対象物体までの距離とを対応
付けることができる。即ち、距離情報付き２次元画像を
得ることができる。

【００２４】このとき、請求項５に記載したように、撮
像手段により測定対象物体に照射される光の光路と、照
射手段により測定対象物体に照射される第１のパルス光
の光路とが、一部共用されるよう距離測定装置を構成す
れば、距離測定装置の構造の簡略化及び小型化を図るこ
とができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明に係る
距離測定方法及び装置の実施形態を説明する。まず、距
離測定装置の構成を説明する。

【００２６】図１に示すように、距離測定装置１０は、
パルス光を射出するパルス光源１２と、ＣＣＤ等で構成
された撮像素子１４Ａ、レンズ１４Ｂ、１４Ｃ、１４
Ｄ、ハーフミラー１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｈ、１４Ｉ、及
びミラー１４Ｇ、１４Ｊで構成された撮像部１４と、受
光部１６Ａ、光反射部１６Ｂ及び変調部１６Ｃで構成さ
れた空間光変調素子１６と、レンズ１８Ａ及びハーフミ
ラー１８Ｂで構成された縮小投影部１８と、距離測定装
置１０の各構成機器の動作を制御する制御部２０と、画
情報を記憶するメモリとしての画像記憶部２２と、ハー
フミラー１４Ｉにより図１において右方向に反射された
光を遮断するシャッタ２４と、ハーフミラー１４Ｆによ
り図１において右方向に反射された光を遮断するシャッ
タ２６と、を含んで構成されている。

【００２７】パルス光源１２は、制御部２０の制御によ
り、所定時間間隔で２つのパルス光を射出する。このう
ちパルス光源１２からの第１のパルス光は、レンズ１４
Ｂ、ハーフミラー１４Ｉ、１４Ｆ、レンズ１４Ｄを透過
した後、ハーフミラー１８Ｂで反射され、レンズ１８Ａ
を介して測定対象物体３０に照射される。この測定対象
物体３０からの反射光は、レンズ１８Ａを介してハーフ
ミラー１８Ｂを透過し空間光変調素子１６の受光部１６
Ａにより受光される。

【００２８】なお、パルス光源１２から射出される第１
のパルス光の波長及び発光光量は、測定対象物体３０で
反射された反射パルス光の受光部１６Ａによる受光量が
予め定めたしきい値（以下、しきい値Ｊと称する）より
も大きくなるよう設定されている（詳細は後述する）。

【００２９】また、パルス光源１２からの第２のパルス
光は、レンズ１４Ｂを透過しハーフミラー１４Ｉ、ミラ
ー１４Ｊで反射した後、ハーフミラー１４Ｅで反射さ
れ、変調部１６Ｃに照射される。その反射光はハーフミ
ラー１４Ｅ、レンズ１４Ｃ、ハーフミラー１４Ｈを透過
して撮像素子１４Ａにより受光される。

【００３０】なお、第１のパルス光の発光と第２のパル
ス光の発光との時間間隔は、測定したい距離に応じて設
定される。例えば、１０メートルの距離を測定したい場
合、上記時間間隔は、パルス光が２０メートルの距離を
進行する時間、即ち６６．６ナノ秒に設定される。

【００３１】ところで、図２には、１回目のパルス光Ｐ
１の発光からの経過時間ｔと測定原点からの距離ｄとの
関係を表すグラフを示している。この図２で特性Ｋ１
は、パルス光Ｐ１が進行した距離ｄ（＝光の速度Ｃ×経
過時間ｔ）の特性を示しており、特性Ｋ２は、上記距離
ｄをパルス光Ｐ１の往復距離とした場合の片道の距離、
即ち測定原点からパルス光の反射点までの距離（＝光の
速度Ｃ×経過時間ｔ／２）の特性を示している。

【００３２】ここで、ある測定点（距離ｄ＝ｄ₁ の地
点）で反射したパルス光Ｐ１が該パルス光Ｐ１の発光
（経過時間ｔ＝０）から受光部１６Ａに到達するまでの
時間（すなわち往復時間）が、２回目のパルス光Ｐ２の
発光までの時間間隔Ｔに相当する場合、測定点までの距
離は（時間間隔Ｔ×光の速度／２）として求めることが
できる。

【００３３】また、測定点からの反射パルス光の光量は
零ではないものの、距離による減衰や測定点表面の反射
状態の影響により反射パルス光の光量が変動するので、
距離測定装置１０では、反射パルス光の光量が所定のし
きい値以上の場合に該反射パルス光を一定の光量として
読み出すために、入力（＝反射パルス光の強度）を２値
化して出力する空間光変調素子１６が用いられている。

【００３４】この空間光変調素子１６では、受光部１６
Ａに導かれた反射パルス光の光量がしきい値Ｊ以上の場
合、変調部１６Ｃでの読み出し光量は一定の光量（以
下、一定光量Ｋと称する）に設定され、受光部１６Ａに
導かれた反射パルス光の光量がしきい値Ｊ未満の場合、
変調部１６Ｃでの読み出し光量は「０」に設定される。

【００３５】このように出力を２値化することで１回目
のパルス光について距離による減衰と表面反射状態の影
響を無くし反射の有無だけが得られるので、２回目のパ
ルスの同期時間（２つのパルス光の時間間隔Ｔ）だけが
距離情報を含む事になる。

【００３６】撮像素子１４Ａでは、このような読み出し
光量を、時間間隔Ｔに応じた距離（＝時間間隔Ｔ×光速
度Ｃ／２）に位置する部分からの反射光量として蓄積
し、この蓄積された光量値より上記距離に位置する部分
の画像（以下、距離画像と称する）が得られ、この距離
画像は画像記憶部２２に格納される。

【００３７】複数の距離の情報が必要な場合は、該複数
の距離に応じて時間間隔Ｔを変えて、上記のような距離
測定を行う。例えば、時間間隔Ｔが６６．６ナノ秒の場
合、１０メートルの距離に位置する部分の距離画像が得
られる。よって、時間間隔Ｔを３３．３ナノ秒とすれ
ば、５メートルの距離に位置する部分の距離画像が得ら
れる。

【００３８】このように複数の距離について測定を行う
場合、１つのパルス光の発光時間は、異なる時間間隔Ｔ
で複数の距離を測定したときに測定対象物体の同じ部分
の距離が異なる距離として二重に測定されてしまうこと
のないように、異なる時間間隔Ｔ同士の差分よりも小さ
い値に設定される。

【００３９】なお、光反射部１６Ｂは、パルス光源１２
からの読み出し光が受光部１６Ａへ進入すること及び測
定対象物体３０からの反射光が変調部１６Ｃへ進入する
ことを阻止し、受光部１６Ａと変調部１６Ｃとを光学的
に分離するため設けたものである。

【００４０】一方、図１の距離測定装置１０において測
定対象物体３０を撮像する場合は、図示しない光源から
の光が測定対象物体３０に照射され、その反射光がミラ
ー１８Ｂ、１４Ｆ、１４Ｇ、１４Ｈで順に反射され、距
離画像を得たものと共通の撮像素子１４Ａへ導かれる。
撮像素子１４Ａによる撮像で得られた測定対象物体３０
の画像（以下、前述した距離画像と区別するため濃淡画
像と称する）は画像記憶部２２に格納される。

【００４１】さらに、距離測定装置１０では、画像記憶
部２２に格納した距離画像と濃淡画像とを各画素毎に対
応させて、距離情報付き画像を形成する機能（詳細は後
述）を有する。

【００４２】次に、本実施形態における作用として、上
記距離測定装置１０で実行される距離測定処理を説明す
る。以下の距離測定処理では、時間間隔Ｔを３３．３ナ
ノ秒（５メートルの距離に相当）と６６．６ナノ秒（１
０メートルの距離に相当）の２通りに切り替えて、５メ
ートル、１０メートルの各距離に位置する部分の距離画
像を得るものとする。なお、時間間隔Ｔは、初期状態で
は３３．３ナノ秒に設定されているものとする。

【００４３】距離測定装置１０のオペレータにより距離
測定処理の実行が指示されると、制御部２０により図３
の制御ルーチンが実行開始される。まず、図３のステッ
プ１００では、距離画像の形成処理のサブルーチン（図
４参照）が実行される。

【００４４】図４のステップ１０２では、シャッタ２４
を開きシャッタ２６を閉じる。これにより、測定対象物
体３０からの反射パルス光がミラー１４Ｆ、１４Ｇ、１
４Ｈを経たルートで撮像素子１４Ａに投影されることが
なくなり、パルス光源１２からの読み出し光が空間光変
調素子１６の変調部１６Ｃに照射可能となる。

【００４５】次のステップ１０４ではパルス光源１２か
ら第１のパルス光を測定対象物体３０に照射する。この
第１のパルス光は測定対象物体３０に到達し反射され、
その反射パルス光は空間光変調素子１６の受光部１６Ａ
に投影される。

【００４６】各測定点での反射パルス光の光量は、距離
による減衰と反射状態の両方の影響を含んでいるため、
異なる値となる。このため、空間光変調素子１６では、
受光部１６Ａに導かれた１つの反射パルス光の光量がし
きい値Ｊ以上の場合、変調部１６Ｃでの読み出し光量を
一定光量Ｋに変換し、１つの反射パルス光の光量がしき
い値Ｊ未満の場合、変調部１６Ｃでの読み出し光量を光
量「０」に変換する。

【００４７】その一方で、パルス光源１２Ａから射出さ
れるパルス光の波長及び発光光量は、反射パルス光の受
光部１６Ａによる受光量が上記しきい値Ｊ以上になるよ
う設定されている。即ち、空間光変調素子１６の受光部
１６Ａで反射パルス光を受光した画素については、その
受光量がしきい値Ｊ以上になり、変調部１６Ｃでの読み
出し光量が一定光量Ｋとなる。一方、空間光変調素子１
６の受光部１６Ａで反射パルス光を受光していない画素
については、その受光量がしきい値Ｊ未満なので、変調
部１６Ｃでの読み出し光量が光量「０」となる。

【００４８】これにより、測定対象物体３０の表面の反
射状態によって１つの反射パルス光の光量が変動して
も、その光量変動の影響を無くし、空間光変調素子１６
の受光部１６Ａで反射パルス光を受光したか否かに応じ
て、変調部１６Ｃでの読み出し光量が光量Ｋと光量
「０」とで切り替わることになる。

【００４９】上記ステップ１０４での第１のパルス光の
照射から、予め定められた時間間隔Ｔ（ここでは３３．
３ナノ秒）が経過すると、ステップ１０８へ進み、パル
ス光源１２から第２のパルス光を変調部１６Ｃに照射
し、この照射タイミングで受光された反射パルス光（＝
距離５メートルの地点で反射された反射パルス光）の各
画素毎の光量を変調部１６Ｃより読み出し、各画素毎の
光量を撮像素子１４Ａに蓄積する。この蓄積された光量
値より距離情報が得られる。

【００５０】次のステップ１１０では各画素毎の光量に
基づく画像（距離画像）を画像記憶部２２に格納して、
図３の主ルーチンへリターンする。

【００５１】図３の主ルーチンで次のステップ１２０で
は全ての時間間隔についてステップ１００の距離画像形
成処理を実行完了したか否かを判定し、未処理の時間間
隔が残っている場合はステップ１４０で時間間隔Ｔを未
処理の時間間隔に切り替えた後、ステップ１００の処理
を再実行する。例えば、時間間隔Ｔを、１０メートルの
距離に相当する６６．６ナノ秒に切り替えて、ステップ
１００の処理を実行することで、１０メートルの距離に
位置する部分の距離画像が得られる。

【００５２】そして、全ての時間間隔についてステップ
１００の処理を実行完了すると、図３のステップ１６０
へ進む。

【００５３】ステップ１６０では、濃淡画像の形成処理
のサブルーチン（図５参照）が実行される。図５のステ
ップ１６２では、シャッタ２４を閉じてシャッタ２６を
開く。これにより、測定対象物体３０からの反射光を、
ミラー１４Ｆ、１４Ｇ、１４Ｈを経たルートで撮像素子
１４Ａに投影可能となり、パルス光源１２からの読み出
し光はシャッタ２４で遮断される。

【００５４】次のステップ１６４では、図示しない光源
からの光を測定対象物体３０に照射し、測定対象物体３
０からの反射光をミラー１４Ｆ、１４Ｇ、１４Ｈを経て
撮像素子１４Ａに直接投影する。なお、このとき測定対
象物体３０からの反射光は空間光変調素子１６の受光部
１６Ａに投影されるが、空間光変調素子１６内の光反射
部１６Ｂによって変調部１６Ｃへの該反射光の進入が阻
止される。

【００５５】そして、次のステップ１６６では上記投影
された反射光を撮像素子１４Ａで撮像し、該反射光によ
る測定対象物体３０の濃淡画像を得る。さらに、次のス
テップ１６８では前記撮像で得られた濃淡画像を画像記
憶部２２に格納して、図３の主ルーチンへリターンす
る。

【００５６】図３の主ルーチンで次のステップ１８０で
は、前記ステップ１００で得られた５メートルの距離画
像、１０メートルの距離画像、及び前記ステップ１２０
で得られた濃淡画像を各画素毎に対応付ける。

【００５７】これにより、例えば、図６に示すように複
数の測定対象物体３０Ａ、３０Ｂを撮像した２次元画像
と、５メートルの距離画像や１０メートルの距離画像と
を対応付けることができ、距離情報付き画像を得ること
ができる。測定対象物体３０Ａ上の測定点Ｆ₁ について
は、その２次元画像データと距離情報（例えば５メート
ル）とを得、測定対象物体３０Ｂ上の測定点Ｆ₂ につい
ては、その２次元画像データと距離情報（例えば１０メ
ートル）とを得ることができる。

【００５８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、予め定められた時間間隔Ｔと同期して受光された反
射パルス光は、該時間間隔Ｔで測定対象物体との間を往
復した反射パルス光であるので、該反射パルス光を検知
することで測定対象物体の反射部分までの距離を（光速
度Ｃ×時間間隔Ｔ／２）として簡単に短い処理時間で測
定することができる。

【００５９】また、光量が所定のしきい値以上の反射パ
ルス光については、一定光量Ｋに変換して撮像素子１４
Ａに蓄積するので、測定対象物体３０の表面の反射状態
の影響により反射パルス光の光量が多少変動してもその
変動の影響を無くし、精度の良い距離測定を行うことが
できる。

【００６０】また、本実施形態では、共通の撮像素子１
４Ａによって、測定対象物体３０の濃淡画像と共に距離
画像を得るので、該濃淡画像と距離画像とを各画素毎に
容易に短い処理時間で対応させることができる、という
利点がある。

【００６１】また、本実施形態の距離測定装置１０は、
測定対象物体３０の撮像時に測定対象物体３０に照射さ
れる光の光路と、第１のパルス光の光路とを一部共用す
る構成となっており、装置構造の簡略化及び小型化を容
易に図ることができる、という利点がある。

【００６２】なお、図３の制御ルーチンにおいて、ステ
ップ１００〜１４０の距離画像の形成に係る一連の処理
と、ステップ１６０の濃淡画像の形成処理とは、実行の
順番を逆にしても良い。

【００６３】また、得られた距離情報付き画像は、３次
元ＣＡＤデータや産業用ロボットの位置制御データ、医
療・教育・販売などの３次元映像資料とするための３次
元画像変換に用いることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、３に記
載の発明によれば、予め定められた時間間隔と同期して
受光された反射パルス光は、該時間間隔で測定対象物体
との間を往復した反射パルス光であるので、該反射パル
ス光を検知することで測定対象物体の反射部分までの距
離を簡単に短い処理時間で測定することができる。

【００６５】また、請求項２記載の発明によれば、空間
光変調素子により、測定対象物体表面の反射状態に左右
されることなく、受光部で所定光量以上の光を受光すれ
ば、変調部で一定光量の読み取り出力が得られるので、
測定対象物体表面の反射状態の影響により反射パルス光
の光量が多少変動してもその変動の影響を無くし、精度
の良い距離測定を行うことができる。

【００６６】また、請求項４記載の発明によれば、距離
情報付き２次元画像を得ることができ、測定対象物体が
複数存在する場合、複数の測定対象物体を撮像した２次
元画像と各測定対象物体までの距離とを対応付けること
ができる。

【００６７】また、請求項５記載の発明によれば、撮像
手段により測定対象物体に照射される光の光路と、第１
のパルス光の光路とを一部共用することで、距離測定装
置の構造の簡略化及び小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施形態における距離測定装置の概略構
成図である。

【図２】１回目のパルス光Ｐ１の発光からの経過時間ｔ
と測定原点からの距離ｄとの関係を表すグラフである。

【図３】距離測定処理の制御ルーチンを示す流れ図であ
る。

【図４】距離画像の形成処理のサブルーチンを示す流れ
図である。

【図５】濃淡画像の形成処理のサブルーチンを示す流れ
図である。

【図６】図３の距離測定処理により得られた距離情報付
き２次元画像の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 距離測定装置 １２ パルス光源 １４ 撮像部 １４Ａ 撮像素子 １６ 空間光変調素子 １６Ａ 受光部 １６Ｃ 変調部 ２０ 制御部 ２２ 画像記憶部 ３０ 測定対象物体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のパルス光を測定対象物体に照射
   し、 該第１のパルス光の照射から予め定められた時間間隔で
   第２のパルス光を同期検知部に照射し、 前記同期検知部によって、前記第２のパルス光の受光タ
   イミングと同期して該同期検知部で受光された前記測定
   対象物体からの反射パルス光を検知し、 検知された反射パルス光が反射した前記測定対象物体の
   反射部分までの距離を、前記時間間隔に対応する距離と
   して求める、 距離測定方法。
2. 【請求項２】 前記同期検知部は、受光した所定光量以
   上の光を一定光量の光に変換する空間光変調素子により
   構成されたことを特徴とする請求項１記載の距離測定方
   法。
3. 【請求項３】 第１のパルス光を測定対象物体に照射
   し、該照射から予め定められた時間間隔で第２のパルス
   光を照射する照射手段と、 前記照射手段により照射された前記第２のパルス光を受
   光し、該受光タイミングと同期して受光された前記測定
   対象物体からの反射パルス光を検知する同期検知手段
   と、 前記同期検知手段により検知された反射パルス光が反射
   した前記測定対象物体の反射部分までの距離を、前記時
   間間隔に対応する距離として求める距離測定手段と、 を有する距離測定装置。
4. 【請求項４】 前記測定対象物体に光を照射し、該測定
   対象物体からの反射光に基づいて該測定対象物体を撮像
   する撮像手段と、 前記撮像手段による撮像で得られた測定対象物体の２次
   元画像と前記距離測定手段により求められた距離とを対
   応付ける対応付け手段と、 をさらに有する請求項３記載の距離測定装置。
5. 【請求項５】 前記撮像手段により前記測定対象物体に
   照射される光の光路と、前記照射手段により前記測定対
   象物体に照射される第１のパルス光の光路とが、一部共
   用されていることを特徴とする請求項４記載の距離測定
   装置。