JPS5972008A - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JPS5972008A
JPS5972008A JP58161202A JP16120283A JPS5972008A JP S5972008 A JPS5972008 A JP S5972008A JP 58161202 A JP58161202 A JP 58161202A JP 16120283 A JP16120283 A JP 16120283A JP S5972008 A JPS5972008 A JP S5972008A
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、距離測定装置に関する。
本発明の譲受人に譲渡された1980年1月22日に発
行された米国特許第4185191号「距離決定装置(
Range Determination Syste
m)Jの明細書において、自動焦点カメラに用いられる
遠隔物体までの距離を測定する装置が開示されているが
、その装置は、−列に設けられた複数の検出器対と、そ
れらに対応して検出器対の前に設けられた小さ々レンズ
レット(Ienslets )の列とを有して、カメラ
の撮影レンズを通してくる遠隔物体からの光を受けるよ
うになっている。検出器対のそれぞれは、撮影レンズの
出口瞳孔の像を受けるが、物体に焦点があっているとす
れば、対になっている各検出器の受ける光量はほぼ等し
くなるであろう。もしも、物体に焦点があっていなけれ
ば、各検出器の受ける光量(ハ異なる。そして、−組の
出力曲線が得られているので各組の個々の検出器出力を
分析することによって、物体までの距離を示している曲
線の相対変位量(relative displace
−ment)が、たとえばカメラの焦点を自動的に合わ
すだめの情報として用いられる。
本発明の譲受人に譲渡された1981年7月13日出願
の未決の米国特許出H第282379号r Tw。
1)emensional Image Panel 
With Range Measure−ment C
apability Jの明細書において、上記米国特
許第4185191号の明細書に示した検出器をアレイ
のように用いた装置が開示されて、ユーザーが物体寸で
の距離だけでなく、物体を確認するための簡単なパター
ン認識も決定できるようにしている。このような装置は
、たとえば、産業用ロゼツトに用いるために考案されて
、制御された方法でロセートアームを動かすように物体
までの距離を測定したり、物体の確認をするようになっ
ている。
上述の米国特許第4185191号明細書に開示の装置
は、正確な距#測定をするために1は、たとえば被写体
が多少のコントラストを有することが必要である。しか
し々から、十分なコントラストをもっていないどちらか
といえば特徴のない物体または表面の検出や測定をした
い場合が多々ある。
したがって、上述の米国特許第4185191号の明細
書に開示の受動形装置(passive system
 )けt物体までの距離を正確に測定することはできず
、カメラやロゼツトアームを、所望の方法で制御するこ
とができない。
しかしながら、距離を測定する方法には、物体のコント
ラストを必要としない能動形装置(acti−ve s
ystem )があ・る。その1つに、本発明の譲受人
に譲渡された1982年3月2日発行の米国特許第43
17991号rDigital Autofocus 
SystemUtilizing a Pbotode
tector Array Jの明細書に開示の装置が
ある。この能動形の自動焦点装置では、変調されたエネ
ルギーのビームが物体に向けて発射され、そこから反射
されたエネルギーは、特別の光学系を通して特別の検出
器アレイに向けられる。その検出器アレイ上の反射され
たエネルギーの位置を決定するととによって、物体まで
の距離が得られることになる。他にも多くの能動形の装
置が知られているが、その中のあるものは、音のエネル
ギーを利用して、エネルギー源から物体までのノぐルス
の往復の時間を計って、距離の測定を行なうものもあれ
ば、可視あるいは赤外の領域の光のエネルギーと、種々
の検出装置を用いて、三角測量によって距離測定を行な
うものもある。
このような装置は、その距離測定能力において物体のコ
ントラストに依存しない。しかし、能動形の装置を用い
るときは、物体の特性はわがらないし、このような装置
は物体の認識のためには用いることはできない。従来の
能動形も受動形の装置も、同じ検出器では、物体の認識
やまた低コントラストや特徴のない表面の距離の測定1
.71:できない。
本発明け、検出器が物体の特徴を表わす第1の出力を与
え、物体に特徴がないときでも、物体までの距離を表わ
す第2の出力を与えるようにするものである。本発明の
目的は、能動形の特徴を結合することによって達成され
る。本発明の装置は、複数の発光エレメントを有するこ
とで1つの能動形の装置であり、第1のモードで動作し
ているときは、物体の認識のために物体の形状外たけ特
徴が受動形で検出できるように発光エレメントH物体を
一様に照らし、第2のモーPでは、物体までの距離を測
定するだめに検出器アレイが受動的に観測する物体のコ
ントラストラ与えるように、予め決められたノぐターン
で物体を照らすようになっている。本発明の実施例では
、それらの全て寸たけほとんどを付勢して物体を一様に
照らし、そして、あらかじめ決められたものを付勢して
検出器アレイの大きさに一致するように物体に所望のパ
ターンを発生させ・る一つの可能な発光手段としての発
光ダイオ−Pまたはランプのアレイと、特徴認β3のた
めに一様に照明を与えるのを助け、しかも、距離測定の
ために選択された発光ダイオ−P斗たけランプがオンさ
れたときに発射されるべき一定のノぐターンも与える発
光エレメントの前に設けられた拡散器(d i f f
user )と、ランプまたは発光ダイオ−Pから発生
される波長以外の波長を弱めるために検出器アレイの前
に設けられたフィルターとを実施例では用いることを含
んでいる。本発明は、静止まだは運動しているウェブ(
web)のような物体の厚さの測定に応用でき、後述の
ようにウェブの両側に装置を位置させて、その出力を同
期したインターフェースモ・ジュールとその厚さを計算
するだめのマイクロコンピュータに接続することによっ
て、厚さの測定ができる。従来においては、厚さ測定の
ためには、非常に高価なセンサーだけがあった。
以下、本発明を図面を用いて一実施例によシ説明する。
2g1図には、あまp特徴のない表面を有する遠隔物体
】2の特徴およびそれまでの距離を測定するように動作
する距離および特徴の測定装備10が示されている。
装置10には、発光手段としての祖麩のランプまたは発
光ダイオード(以下LEDと略す。)14が制御手段と
してのスイッチ16に接続されて、それによって動作す
るように示されている。よって、1つまたはそれ以上の
L E D ]、 4が、拡散器18を通して伝達され
、矢印20と破線22および24で示される光路に沿っ
て鏡26へと進む光を発生する。光路け、@26のとこ
ろで下方に向い、矢印28と破線30および32で示す
ように、光は発散レンズ(negative 1ens
) 34を通って部分的に銀の付いた鏡36へと進む。
光の一部は、鏡36のところで左へ反射されて矢印38
と破線40および42ヤ示した光路に沿ってレンズ44
を通して進む。レンズ44は、カメラの撮影レンズまた
は距離測定装置の主レンズであろう。そして光は、矢印
46と破線48および50で示した光路に沿って物体1
2に進む。物体12の表面よシ反射された光は、矢印5
2と破線54および569− で示した光路に沿ってもどシ、レンズ44および部分的
に銀のついた鏡3Gを通って、さらに矢印58と破線6
0および62で示した光路に沿って進む。そして、光は
、フィルター64を通って上述の未決の米国特許出願第
282379号明細書に示したようなものであろう検出
器アレイ66に進む。
その中で説明したように、検出器アレイは、距離装置6
8に与えられる信号を符号70で示した線を介して発生
し、イメージプロセッサ72に与えられる信号を符号7
4で示した線を介して発生して、たとえば出カフ6で示
したように距離情報を含む信号と、たとえば出カフ8で
示したように特徴情報を含む信号とを発生するようにし
て、これらの結果から、物体12が何であるか、どこに
位置しているかを決定するようにする。
物体12の特徴を決定するためには、物体12けほぼ一
様に照らされるようにすることが望まれ、したがって、
スイッチ16が働いてランプまたはLED14のすべて
を同時に発光させ、その結果、拡散器18および上述し
た光路を通る光は物体12の表面を一様に照らして、物
体の特徴を決定するための装置の特徴認浣ができるよう
になる。もし、物体12の表面にelとんど特徴が々く
、そして、その距離を測定したいとすると、ランプまた
idT、 ED ]、 4のいくらかの予め決められた
ものが物体120表11f1にノミターンを発生するよ
うに発光し、十分かコントラストを有する物体を受動的
方法で装置が働いて距離情報を発生させるために検出器
アレイ66によって検出される。
検出器アレイ66はどちらかといえば小さな寸法である
ので、物体12上にi、 ED 14のアレイによって
投じられだノミターンの像は、検出器アレイ66が適応
するよりld大きいであろう。したがって、発散レンズ
34が、検出器アレイ66上の像が適切外大きさになる
ように光路に置かれている。フィルター64は望ましく
々い波長にフィルターをかけて、検出器アレイ66が、
ランプまたはLED14により投じられたパターンのみ
を用いて物体12までの距離を測定できるようにしてい
る。
第1図の装置は、反射された光が検出器アレイ66への
途中に通るのと同じレンズ44を通して物体12の表面
を照らす能動的装置々であることに注目したい。これは
、従来装置では反射した光の光路に対しである角度を有
する物体への光路に沿ってだされた光が往後するときに
起こるノξララツクスの問題を防せぐものである。従来
装置は、かなし限定された距離の範囲の測定のみできる
。第1図の装置においては、産業用ロゼツト用に得られ
る正確な距離の表示と部分的に鏝のついた鏡36によっ
て、この問題は克服される。
第2図は、たとえば移動するウェブの厚さを第1図に示
した装置を二つ用いてどのように測定するかを示してい
る。第2図において、材料80のウェブが、矢印82で
示す方向で下に移動しているように示されている。第1
図に示したようなユニットである第1のユニット84が
ウェブ80の左側に設けられて、ウェブ80の左側から
ユニット84tでの距離D1を測定するために用いられ
る。また同様に第1図に示したようなユニットである第
2のユニット86がウェブ8oの他の側に設けられて、
ウェブ80の右側からユニット86までの距離D2を測
定するために用いられる。ユニット84とユニット86
の間の距離は予め知られた距離りとして示してあり、ユ
ニット84およびユニット86からの距離の信号は、符
号88および90で示した線によりコンピュータ92へ
与えられる。コンピュータ92は、距離りから、ユニッ
ト84および86からの距離DIおよびD2を引いて、
矢印94で示したウェブ8oの74Lさを示す出力を出
す。
以上のように、本発明によれば、比軸的に特徴のない表
面までの距離およびその特徴を′6+11定できる距離
測定装置が得られ゛、それは、移動するウェブの厚さを
測定することにも応用できる装置でもある。
以上の説明は好ましい実施例で説明されたが、当業者で
あれば、この発明の範囲内で種々の変更が可能であるこ
とは明らかであろう。従ってこの発明は、特許請求の範
囲の記載のみによって限定されることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
第1[ン[け、本発明の好ましい実施例の構成図である
。 第2図は、移動す7)ウェブの厚さを測定するため用い
られる二つの装置の概略構成図である。 12・・・物体 14・・・発光ダイオ−P 18・・・拡散器 26.36−・・鏡 34・・・発散レンズ 44・・・レンズ 64・・・フィルター 66・・・検出器アレイ 特許出願人  ノ・ネウエル・インコーポレーテツP代
理人 弁理士   松 下 義 治 第2図 −45−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)遠隔物体の特徴を示す情報を含む第1の信号を発
    生し、そして、遠隔物体までの距離を示す情報を含む第
    2の信号を発生するように動作する検出器アレイを含む
    装着と、第1の条件のときには物体をほぼ一様に照らす
    ように物体に光を送り、上記第1の信号を発生するよう
    に物体は光のすくなくとも一部を検出器プレイへ反射し
    、第2の条件のときには物体を一様でないパターンで物
    体に光を送り、上記第2の信号を発生するように物体は
    光のすくなくとも一部を検出器アレイに反射するように
    動作する発光手段とを有したことを特徴とする距離測定
    装置。 (2、特許請求の範囲第(1)項において、上記装置は
    、物体へ送られた光が通シ、かつ、物体から検出器アレ
    イへ反射される光が辿るレンズを含むととを特徴とする
    距離測定装置。 (3)  遠隔物体からの光路に沿って光を受けるよう
    に設けられて物体の特徴に関する情報を含む第1の信号
    と物体までの距離に関する情報を含む第2の信号を発生
    するように動作する検出器アレイと、 第1および第2の条件を有して、第1の条件では、物体
    に光を送シ物体から上記検出器アレイへの光を上記第1
    の信号を発生させるために用い、第2の条件では、物体
    を一様でない・々ターンで照らすように光を送り物体か
    ら上記検出器アレイへの光を上記第2の信号を発生させ
    るために用いるようにした発光手段と、 上記発光手段に接続されて、上記発光手段を上記第1の
    条件から上記第2の条件に切換えるため制御手段とを有
    したことを特徴とする距離測定装置。 (4)特許請求の範囲第(3)項において、上記発光手
    段は、光を上記光路に沿って少々くとも部公的に物体に
    送ることを特徴とする距離測定装置。 (5)特許請求の範囲第(4)項において、上記発光手
    段は、複数の光源からなシ、上記制御手段の切換えによ
    って、複数の光源の中の第1のグループが付勢されたと
    きはほぼ一様に照らし、複数の光源の中の第2のグルー
    プが付勢されたときは一様でない・ぐターンで照らすよ
    うにしたことを特徴とする距離測定装置。
JP58161202A 1982-09-01 1983-09-01 距離測定装置 Granted JPS5972008A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/413,946 US4501961A (en) 1982-09-01 1982-09-01 Vision illumination system for range finder
US413946 1982-09-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5972008A true JPS5972008A (ja) 1984-04-23
JPH0226165B2 JPH0226165B2 (ja) 1990-06-07

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JP58161202A Granted JPS5972008A (ja) 1982-09-01 1983-09-01 距離測定装置

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JP (1) JPS5972008A (ja)
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