JPS6215479A

JPS6215479A - オ−トトラツキング測距装置

Info

Publication number: JPS6215479A
Application number: JP15560885A
Authority: JP
Inventors: Eisaku Yamada; 山田　栄作
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-07-15
Filing date: 1985-07-15
Publication date: 1987-01-23

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】〔産業上の利用分野〕本発明はレーザ光を用いて目標体までの距離を測定する
装置に関し、特に目標体と測距側との相対距離が時々刻
々変化する場合の距離を測定するためのオートトラッキ
ング測距装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、レーザ光を目標体に照射し、その反射光が返って
くるまでの時間により該目標体までの距離を測定するレ
ーザ測距装置は、高い精度で遠方まで測定できるので、
主に測量の分野で利用されている。

今、第３図に示すように地点Ａと地点Ｂとの水平距離を
求める場合には、地点Ａにレーザ測距装置１を設置し、
地点Ｂにコーナーキューブミラーと呼ばれる回帰反射性
を有する反射器２を設置して、この反射器２にレーザ光
を照射し、その反射光が返ってくるまでの時間（こより
地点ＡＢ間の直線距離りを求め、前記レーザ光の水平線
とのなす角αにより、ＡＢ間の水平距離Ｉ、　−ｃｏｓ
αを求めることができる。

ところで、上記距離測定に際して、レーザ光を反射器２
に照射するためには、人間が照準器３をのぞいて、レー
ザ光が反射器２に当たるように測距装置１を動かして設
置する必要があった。

〔発明が解決しようとする間頭点〕

上記従来のレーザ測距装置１では、固定した区間の距離
を測定する場合にはよいが、移動体間の距離のように、
測定値が時間とともに変化する対象（こ対しては、常に
照準器３をのぞいてレーザ光が反射器２に当たるように
する必要があり、これを行なうｆこは多くの困難を要し
、照準が合わない時には、その間、距離を測定できない
という問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、目標体と
測距側との相対距離が時々刻々変化する場合において、
常にレーザ光を目標体に向けることができるオートトラ
ッキング測距装置を提供することを目自勺とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明によ
れば、レーザ投光手段から目標体番こ配設した回帰反射
手段にレーザ光を照射し、その反射光が返ってくるまで
の時間により該目標体までの距離を測定する測距装置に
おいて、前記回帰反射手段をその視野の所定位置で捕え
たときに前記レーザ投光手段からのレーザ光が前記回帰
反射手段に照射されるように該レーザ投光手段に対して
視覚手段を配設し、前記視覚手段の視野の所定位置に対
する前記回帰反射手段位置のずれ量を検出し、このずれ
量が常にＯになるようζこ前記視覚手段の視野の方向と
とも０こ前記１／−ザ光の照射方向を制御するようにし
ている。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

まず本発明装置の具体的な使用例について説明する。い
ま、第２図に示すように見通しのよい場所でダンプトラ
ックのような走行する車両４の走行ルートを求める場合
について考える。この場合、車両４の走行ルートは、あ
る固定した地点Ａを基準にしてその地点Ａからの車両４
の方向および距離を時々刻々測定することにより求める
ことができる。

すなわち、固定した地点Ａにレーザ測距装置５を設け、
そこから見える車両４にコーナーキューブミラー６を取
り付ける。そして、車両４の方向は、レーザ測距装置５
から照射されるレーザ光がコーナーキューブミラー６に
当たるときの該レーザ光の照射方向から求めることがで
き、車両４の距離は、レーザ光の反射光が返ってくるま
での時間により求めることができる。

次に、時々刻々と変化する車両４のコーナーキューブミ
ラー６に常にレーザ光を照射するための本発明装置の一
実施例を第１図を参照しながら説明する。

第１図において、レーザ発振器１０は、レーザ光を半透
過ミラー１１．ミラー１２およびミラー１３を介して発
振する。一方、テレビカメラ１４は、ミラー１３、ミラ
ー１２、半透過ミラー１１およびレンズ１５を介して前
記レーザ光と同じ光軸をもって所定の視野を撮影し、そ
のビデオ信号をモニタテレビ１６に出力するとともに、
移動景検出器３０のＡＤ変換器３１に出力する。

さて、計測を開始する場合には、コーナーキューブミラ
ー６が画面の中心にくるようにセットする。このとき、
レーザ光はコーナーキューブミラー６に当たり、その反
射光がミラー１３．ミラー１４゜半透過ミラー１１を介
して受光検知器乙に入射し、測距可能となる。

上記コーナーキューブミラー６の画面中心へのセットは
、モニタテレビ１６に映し出された画面からコーナーキ
ューブミラー６を捜し出し、そのコーナーキューブミラ
ー６の画像位置が画面中心にくるように、左右方向設定
器１７および上下方向設定器１８を用いて手動操作でそ
れぞれミラー駆動回路１９および加に回動指令を与える
。

ミラー駆動回路１９および加は、上記設定器１７および
１８から指令信号が加えられたとき（こは、後述する移
動量検出器側からの信号に優先して、上記指令信号（こ
関連してモータ２１および２２１こ駆動信号を与える。

これにより、ミラー１２はβ方向（左右方向）に回動し
、ミラー１３はα方向（上下方向）に回動じ、テレビカ
メラ１４の視野の方向（上下方向および左右方向）が変
更される。このようにして、コーナキューブミラー６の
画像位置がモニタテレビ１６の画面中心にくるまで上記
回動指令を与えることにより、コーナーキューブミラー
６の画面中心へのセットが行なわれる。

さて、移動量検出器ＩのＡＤ変換器３１は入力するビデ
オ信号を例えば１６階調の画像データに変換し、これを
切換スイッチ３２に加える。切換スイッチ３２は、１フ
レ一ム分の画像データの入力毎にその可動接片３２ａを
接点３２ｂと接点３２Ｃに交互に切り換え接続し、１画
面分の画像データを第１画像メモリ３３および第２画像
メモＩＪ　３４に出力する。

いま、切換スイッチ３２の可動接片３２ａが接点３２ｂ
（こ切り換えられており、またコーナーキューブミラー
６の画面中心へのセットが完了したとする。

このとき、コーナーキューブミラー６は画面中心にある
ので、後述する最大値検出器３６は、画面中心からのコ
ーナーキューブミラー６のずれ４Ｂ　（ｙ　。

Ｙ）がともに０を示す信号を出力している。

その後、切換スイッチ３２の可動接片３２ａが接点３２
　Ｃｔこ切り換えられ、第２画像メモ１３４に新たな１
画面分の画像データが格納された場合について考える。

第１画像メモリ３３および第２画像メモリ３４からは、
最大値検出器３６から加えられる信号の示す位置を基準
として、少なくともコーナーキューブミラーの画像デー
タを含む所定の定義域の部分画像が切り出されて、相関
演算器３５に加えられる。なお、最大値検出器３６から
加えられる信号の示す位置が０のときは画面の中心位置
を意味する。

相関演算器あは、入力する両部分画像間の相関を求め、
最大値検出器３６はその相関が最大となるときの第１画
像メモリ３３の部分画像に対する第２画像メモリ３４の
部分画像の位置ずれ量（△Ｘ、　１△ｙｔ）を求める。

すなわち、車両５が移動している場合、第１画像メモＩ
Ｊ　３３と第２画像メモリ３４に記憶される画像データ
はずれるが、そのずれ量だけ相関が最大となる位置がず
れて現われる。

最大値検出器Ｉで検出されたＸ方向のずれを示す信号は
ミラー駆動回路１９に加えられ、Ｙ方向のずれを示す信
号はミラー駆動回路加に加えられて、テレビカメラ１４
がコーナーキューブミラー６を画面中心で捕えるような
ミラー１２およびミラー１３の回動制御が行なわれる。

また、上記Ｘ方向およびＹ方向のずれを示す信号は、第
１画像メモリ３３および第２画像メモＩＪ　３４に加え
られ、次に切り出すべき部分画像の基準位置として与え
られる。

すなわち、切換スイッチ３２の可動接片３２ａが再び接
点３２ｂ側に切り換えられ、第１画像メモＩＪ　３３に
新たな１画面分の画像データが格納されると、上記最大
値検出器３６から加えられる信号の示す位置を基準にし
て第１画像メモＩＪ　３３および第２画像メモＩＪ　３
４からそれぞれ部分画像が切り出される。

そして、相関演算器あは、切り出された部分画像の相関
を求め、最大値検出器３６はその相関が最大となるとき
の第２画像メモリ３４の部分画像に対する第１画像メモ
リ３３の部分画像の位置ずれ（△Ｘ、１△Ｙ、）を求め
、これを従前の位置ずれ（ΔＸ、。

Δｙｓ）に加算した位置ずれ（△Ｘ、＋△Ｘ、　　１Δ
Ｙ１＋△ｙｔ　）を示す信号を出力する。

このようにして、１フレ一ム時間毎に、テレビカメラ１
４の画面中心に対するコーナーキューブミラー６のずれ
量（Ｘ、Ｙ）が算出され、このずれ量（Ｘ、Ｙ）がなく
なるようなミラー１２および１３の回動制御が行なわれ
る。なお、テレビカメラ１４がコーナーキューブミラー
６をその画面中心またはその近傍で捕えた場合には、レ
ーザ発振器１０から発振されたレーザ光はコーナーキュ
ーブミラー６に当たることはいうまでもない。

このようにコーナーキューブミラー６を画面の中央に捕
えることにより、レーザ光を常にコーナーキューブミラ
ー６に当てておくことができる。

コーナーキューブミラー６に当ったレーザ光は、コーナ
ーキューブミラー６の回帰反射性により、入射した方向
と同一方向に反射し、ミラー１３．ミラー１２．半透過
ミラー１１を介して受光検知器に入射する。位相差測定
器２４は、この反射光とレーザ発振器１０から直接入力
した場合のレーザ光との光路差による位相差を検出し、
測定値表示器５は、この位相差を距離Ｅこ換算して測定
した距離を数値で表示する。

なお、移動量検出器としては、上記時間的にずれた部分
画像間の相関から移動量を求めるものに限らず、他のパ
ターンマツチング法を用いたものでもよい。また、レー
ザ光の反射光が検出可能なレベルにあれば、上記テレビ
カメラの位置に、２次元の光位置検出器（ＰＳＤ）を用
いて直接的に移動量を求めるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、目標体と測距装置
側のいずれか一方または双方が移動して、目標体の方向
が変動しても常にレーザ光を目標体に配設した反射器に
当てることができ、リアルタイムに目標体の距離測定が
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるオートトラッキング測距装置の一
実施例を示すブロック図、第２図は本発明装置の使用例
を示す概念図、第３図は従来のレーザ測距装置による測
距を説明するために用いた概念図である。６・・・コーナーキューブミラー、１０・・・レーザ発
振器、１１・・・半透過ミラー、１２．１３・・ミラー
、１４・・・テレビカメラ、１５・・・レンズ、１６・
・・モニタテレビ、１９゜加・・・ミラー駆動回路、２
１　、２２・−・モータ、る・・受光検知器、冴・・・
位相差測定器、ｚ５・・・測定値表示器、加・・・移動
量検出器、３１・・・ＡＤ変換器、３２・・切換スイッ
チ、お・・・第１画像メモリ、３４・・・第２画像メモ
リ、５・・・相関演算器、３６・・・最大値検出器。照弾経戸射艶ハ第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ投光手段から目標体に配設した回帰反射手
段にレーザ光を照射し、その反射光が返ってくるまでの
時間により該目標体までの距離を測定する測距装置にお
いて、前記回帰反射手段をその視野の所定位置で捕えたときに
前記レーザ投光手段からのレーザ光が前記回帰反射手段
に照射されるように該レーザ投光手段に対して配設した
視覚手段と、前記視覚手段の視野の所定位置に対する前記回帰反射手
段位置のずれ量を検出する検出手段と、前記検出したず
れ量をなくすべく前記視覚手段の視野の方向とともに前
記レーザ光の照射方向を制御する制御手段とを具えたオ
ートトラッキング測距装置。
（２）前記目標体は移動体である特許請求の範囲第（１
）項記載のオートトラッキング測距装置。