JPS62222117A - 多点距離計測センサ - Google Patents
多点距離計測センサInfo
- Publication number
- JPS62222117A JPS62222117A JP6644186A JP6644186A JPS62222117A JP S62222117 A JPS62222117 A JP S62222117A JP 6644186 A JP6644186 A JP 6644186A JP 6644186 A JP6644186 A JP 6644186A JP S62222117 A JPS62222117 A JP S62222117A
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- Japan
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- light
- distance
- coordinates
- signal
- counter
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- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
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。
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］
本発明は移動ロボットの障害物センサおよび無人搬送台
車の誘導用センサ等に適用される多点距離計測センサに
関する。
車の誘導用センサ等に適用される多点距離計測センサに
関する。
［従来の技術］
第５図〜第８図はそれぞれ従来の光学的測距装置を示す
図である。第５図において投光器１０１から発した光１
０４が対象物１０３に当たり、反射して帰ってくる光の
量を光検出器１０２により測定する。この場合、対象物
１０３までの距離ノが増加するにつれ、光量は減少する
関係にあるので、光量検出により測距することが出来る
。
図である。第５図において投光器１０１から発した光１
０４が対象物１０３に当たり、反射して帰ってくる光の
量を光検出器１０２により測定する。この場合、対象物
１０３までの距離ノが増加するにつれ、光量は減少する
関係にあるので、光量検出により測距することが出来る
。
第６図は三角測量の原理を用いたものであり、回転鏡１
０５は、点Ａを通る紙面に垂直な軸の回りに回転可能で
あり、投光器１０１から発する光１０４を走査すること
が出来る。光検出器１０２が光１０４を検出した時の回
転鏡１０５の回転角から対象物１０３までの距離ノを三
角測量の原理により検出することが出来る。
０５は、点Ａを通る紙面に垂直な軸の回りに回転可能で
あり、投光器１０１から発する光１０４を走査すること
が出来る。光検出器１０２が光１０４を検出した時の回
転鏡１０５の回転角から対象物１０３までの距離ノを三
角測量の原理により検出することが出来る。
第７図は第６図の改良方式であり、第７図のように垂直
なスリット光１０９をスリット投光器１０６により投光
し、ＩＴＶカメラ１１１でスリット像１１２を検出する
。スリット光の投光方向は既知であり、またスリット像
１１２の位置はＩＴＶカメラ１１１の画像から決定でき
るので、三角測量によりＩＴＶカメラ１１１からスリッ
ト光の投光された対象物１１０の表面までの距離がわか
る。
なスリット光１０９をスリット投光器１０６により投光
し、ＩＴＶカメラ１１１でスリット像１１２を検出する
。スリット光の投光方向は既知であり、またスリット像
１１２の位置はＩＴＶカメラ１１１の画像から決定でき
るので、三角測量によりＩＴＶカメラ１１１からスリッ
ト光の投光された対象物１１０の表面までの距離がわか
る。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来例の中の第５図に示すような光量検出方式の場
合には、対象物１０３の表面色や傾斜により距離ノは同
じでも、光量が変化し、誤差が極めて大きくなる欠点が
ある。
合には、対象物１０３の表面色や傾斜により距離ノは同
じでも、光量が変化し、誤差が極めて大きくなる欠点が
ある。
また第６図に示すような方式は、１点１点測距する毎に
回転鏡を回す必要があるので、測定時間がかかる欠点が
ある。
回転鏡を回す必要があるので、測定時間がかかる欠点が
ある。
さらに第７図の方式では、スリット投光器１０６とＩＴ
Ｖカメラ光軸との間隔を基に距離が計算されるので、そ
れらの位置を固定しなければならない。従って投光位置
を変更する毎に、距離測定の較正が必要となり極めて不
便である。またこの第７図に示す方式のスリット光は、
通常、第８図のような光学系を用い、投光器１０２のビ
ーム１１３を凸レンズ１１４で一旦絞り、さらに円筒レ
ンズ１１５で１方向だけ絞ることによりスリット光を作
るので、光軸から遠く離れた所で光が弱くなる欠点があ
る。
Ｖカメラ光軸との間隔を基に距離が計算されるので、そ
れらの位置を固定しなければならない。従って投光位置
を変更する毎に、距離測定の較正が必要となり極めて不
便である。またこの第７図に示す方式のスリット光は、
通常、第８図のような光学系を用い、投光器１０２のビ
ーム１１３を凸レンズ１１４で一旦絞り、さらに円筒レ
ンズ１１５で１方向だけ絞ることによりスリット光を作
るので、光軸から遠く離れた所で光が弱くなる欠点があ
る。
本発明は上記従来の問題点を解消し、十分な光量か得ら
れ、投光系と受光系との配置を自由に設定することがで
き、さらに多数の対象物までの距離を高速に測定できる
多点距離計測センサを提供することを目的とする。
れ、投光系と受光系との配置を自由に設定することがで
き、さらに多数の対象物までの距離を高速に測定できる
多点距離計測センサを提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明による多点距離計Ｍｊセンサは、透過型回折格子
を用いて、スリット光の代わりにＩＴＶカメラ光軸に対
して平行な２段の直線状スポット光点列を投光するよう
にし、また高速に、多数、対象物までの距離を測定する
ためにＩＴＶカメラで撮像された２段の直線状スポット
光点列の画像上での位置及び間隔を測定する回路を設け
たものである。
を用いて、スリット光の代わりにＩＴＶカメラ光軸に対
して平行な２段の直線状スポット光点列を投光するよう
にし、また高速に、多数、対象物までの距離を測定する
ためにＩＴＶカメラで撮像された２段の直線状スポット
光点列の画像上での位置及び間隔を測定する回路を設け
たものである。
［作用］
本発明によれば直線状スポット光点列を採用することに
より、光軸より遠く離れた所でも明るいスポット光が得
られ、また距離ノは後述するように、スポット光の間隔
ｄで決まるので、投光系と受光系の配置を自由に設定で
き、かつ、画像上でスポット光の位置と間隔を検出する
ことにより、高速に多数の距離を検出することが出来る
。
より、光軸より遠く離れた所でも明るいスポット光が得
られ、また距離ノは後述するように、スポット光の間隔
ｄで決まるので、投光系と受光系の配置を自由に設定で
き、かつ、画像上でスポット光の位置と間隔を検出する
ことにより、高速に多数の距離を検出することが出来る
。
［実施例］
第１図は本発明の一実施例を示す図であり、Ｈｅ −Ｎ
ｅレーザ等の投光器１から出たビームをハーフミラ−
２により直角方向に分ける。一方は、直ちに透過型回折
格子３Ｂを通り、レーザ光が多数に分岐した回折光が得
られ、ハーフミラ−４により反射する。従って放射状に
拡がる多数の放射状回折光５が対象物６に投光され、下
段の直線状スポット光点列（黒点にて図示）が生じる。
ｅレーザ等の投光器１から出たビームをハーフミラ−
２により直角方向に分ける。一方は、直ちに透過型回折
格子３Ｂを通り、レーザ光が多数に分岐した回折光が得
られ、ハーフミラ−４により反射する。従って放射状に
拡がる多数の放射状回折光５が対象物６に投光され、下
段の直線状スポット光点列（黒点にて図示）が生じる。
他方は反射ミラー７で９０°反射し、透過型回折格子３
Ａを通り、先と同様に上段の直線状スポット光点列が生
じる。放射状回折光５と８の間隔ｄ２はハーフミラ−２
と反射ミラー３の間隔ｄ１に等しい。さらに、放射状回
折光５と８を含む２つの平面に対し、垂直な対象物面上
では、そこで生じるスポット光の上下の間隔ｄ３もｄ２
に等しい。
Ａを通り、先と同様に上段の直線状スポット光点列が生
じる。放射状回折光５と８の間隔ｄ２はハーフミラ−２
と反射ミラー３の間隔ｄ１に等しい。さらに、放射状回
折光５と８を含む２つの平面に対し、垂直な対象物面上
では、そこで生じるスポット光の上下の間隔ｄ３もｄ２
に等しい。
さて、ＩＴＶカメラ９はハーフミラ−４を通して、スポ
ット光点列を撮像するが、その先軸１０は、放射状回折
光５と８を含む各々の平面に平行に配置する。（第１図
では、放射状回折光５，８を含む各平面の間に来るよう
に配置している。）尚、第１図において上記各間隔ｄ１
＋ ｄ２ ＋ｄ３はｄ１ｍｄ２ ｍｄ３となるよう
に投光系を設定する。
ット光点列を撮像するが、その先軸１０は、放射状回折
光５と８を含む各々の平面に平行に配置する。（第１図
では、放射状回折光５，８を含む各平面の間に来るよう
に配置している。）尚、第１図において上記各間隔ｄ１
＋ ｄ２ ＋ｄ３はｄ１ｍｄ２ ｍｄ３となるよう
に投光系を設定する。
第２図は第１図におけるＩＴＶカメラ９のビデオ信号２
９を処理し″、対象物面までの距離を計測する装置のブ
ロック図である。ＩＴＶカメラ９には、同期信号発生器
１１により水平同期信号２８と垂直同期信号２７を供給
する。
９を処理し″、対象物面までの距離を計測する装置のブ
ロック図である。ＩＴＶカメラ９には、同期信号発生器
１１により水平同期信号２８と垂直同期信号２７を供給
する。
ビデオ信号２９は二値化回路１３であるしきい値以上で
１′ となる。時間差検出回路１４は２つのパルスの間
隔をゲート信号に置換すると共に、同じ水平走査線上で
ちょうど２つのパルスが存在した−１１を確認したパル
ス３３をＹ座標変換テープル２０に送る。
１′ となる。時間差検出回路１４は２つのパルスの間
隔をゲート信号に置換すると共に、同じ水平走査線上で
ちょうど２つのパルスが存在した−１１を確認したパル
ス３３をＹ座標変換テープル２０に送る。
一方、発振器１６て発生するクロック３２をＡＮＤゲー
ト１７に加え、ゲート信号３１の時間幅Ｔをカウンタ１
８によりクロックパルス数Ｎに変換する。カウンタ１８
は水平同期信号２８でクリアされる。ラッチ１９はカウ
ンタ１８の値Ｎを水平同期信号２８で保持する。確認ノ
くルス３３か存在すればそのデータＮからＹ座亭頂変換
テーブル２０を通じてＹ座標ΔＹとなり、又、確認ノ（
ルス３３がなければΔＹ−０にセットされ距離計算回カ
ウントする。このカウンタ２３は垂直同期信号２７によ
りクリアされる。即ち、このカウンタ２３の出力は、現
在、走査中の水平走査線番号Ｍを示している。Ｘ座標変
換テーブル２５により、値ＭをＸ座標ΔＸに変換し、距
離計算回路２１に入る。ここでは、Ｘ座標ΔＸとＹ座標
ΔＹにより距離）を求める。
ト１７に加え、ゲート信号３１の時間幅Ｔをカウンタ１
８によりクロックパルス数Ｎに変換する。カウンタ１８
は水平同期信号２８でクリアされる。ラッチ１９はカウ
ンタ１８の値Ｎを水平同期信号２８で保持する。確認ノ
くルス３３か存在すればそのデータＮからＹ座亭頂変換
テーブル２０を通じてＹ座標ΔＹとなり、又、確認ノ（
ルス３３がなければΔＹ−０にセットされ距離計算回カ
ウントする。このカウンタ２３は垂直同期信号２７によ
りクリアされる。即ち、このカウンタ２３の出力は、現
在、走査中の水平走査線番号Ｍを示している。Ｘ座標変
換テーブル２５により、値ＭをＸ座標ΔＸに変換し、距
離計算回路２１に入る。ここでは、Ｘ座標ΔＸとＹ座標
ΔＹにより距離）を求める。
本方式により対象物までの距離ノを求める原理を第３図
（Ａ） （Ｂ） （Ｃ）により説明する。ＩＴＶカメラ
９の投影中心Ｏを原点として光軸をｙ軸、それと直角か
つ画像面Ｉの中心ＯＩ、Ｘ、Ｙ軸は各々、図示の通りに
平行にｘ、ｚ軸をとる。図中の点Ｐ。
（Ａ） （Ｂ） （Ｃ）により説明する。ＩＴＶカメラ
９の投影中心Ｏを原点として光軸をｙ軸、それと直角か
つ画像面Ｉの中心ＯＩ、Ｘ、Ｙ軸は各々、図示の通りに
平行にｘ、ｚ軸をとる。図中の点Ｐ。
Ｑは上下に並んだ直線状スポット光点列の２つであり、
画像面への投影像はｐ、ｑとなり、その間隔を拡大図に
示したようにΔＹとする。００１−ｆはレンズ焦点距離
である。２段の直線状スポット光点列の間隔をｄ３．Ｐ
Ｑとｘｙ平面との交点をＲ１点Ｒからｙ軸に垂線を下し
た足を点Ｓとする。点Ｒの座標をＲ（ｘ、ｙ）とすると
、求める距Ｍノは次のようになる。
画像面への投影像はｐ、ｑとなり、その間隔を拡大図に
示したようにΔＹとする。００１−ｆはレンズ焦点距離
である。２段の直線状スポット光点列の間隔をｄ３．Ｐ
Ｑとｘｙ平面との交点をＲ１点Ｒからｙ軸に垂線を下し
た足を点Ｓとする。点Ｒの座標をＲ（ｘ、ｙ）とすると
、求める距Ｍノは次のようになる。
Ｌペロ−９９７７戸 ・・・・・・（１）ここに
Ｘ−□ ・ ΔＸ ・・・・・・（３）次
に第２図も併用して（１）式を計算する原理について示
す。いま、ＩＴＶカメラ９の水平走査線方向はＹ軸方向
（垂直走査はＸ軸方向）とする。点Ｐ、Ｑの像ｐ、ｑは
同じでＭ番目の水平走査線上にあり、そのビデオ信号２
９を第４図に示す。しきい値ｖＴの二値化回路１３によ
り二値化信号３０になるが、ここでＴ−ｔ−ｔ がゲ
ートｑ ３１となる。このゲートをクロックで計数した結果の値
Ｎは第３図（Ａ）のΔＹに正比例するので、その関係を
Ｙ座標変換テーブル２０に入れておけば、値Ｎからただ
ちにΔＹが求められる。ただし確認パルス３３がなけれ
ばΔＹ−０となる。
に第２図も併用して（１）式を計算する原理について示
す。いま、ＩＴＶカメラ９の水平走査線方向はＹ軸方向
（垂直走査はＸ軸方向）とする。点Ｐ、Ｑの像ｐ、ｑは
同じでＭ番目の水平走査線上にあり、そのビデオ信号２
９を第４図に示す。しきい値ｖＴの二値化回路１３によ
り二値化信号３０になるが、ここでＴ−ｔ−ｔ がゲ
ートｑ ３１となる。このゲートをクロックで計数した結果の値
Ｎは第３図（Ａ）のΔＹに正比例するので、その関係を
Ｙ座標変換テーブル２０に入れておけば、値Ｎからただ
ちにΔＹが求められる。ただし確認パルス３３がなけれ
ばΔＹ−０となる。
一方、点ｐ、ｑの存在するＭ番目の水平走査線というの
は、ラッチにより値Ｍが保持され、この値はΔＸと線型
な関係にあるので、それをＸ座標変換テーブル２５に入
れておけばただちにΔＸが求まる。
は、ラッチにより値Ｍが保持され、この値はΔＸと線型
な関係にあるので、それをＸ座標変換テーブル２５に入
れておけばただちにΔＸが求まる。
距離計算回路２１では、
（２） （３１式から
となるので、入力されるΔＸ、ΔＹから距離）が求まる
。ここにｄ、ｆは定数より、あらかじめ分かっている。
。ここにｄ、ｆは定数より、あらかじめ分かっている。
ただし確認パルス３３がないときはΔＹ−０のため（４
）式は計算出来ず、従って１の値として十分大きな値を
出力するようにしておけばよい。
）式は計算出来ず、従って１の値として十分大きな値を
出力するようにしておけばよい。
点Ｐ、Ｑ以外の、他のスポット光についても、その上下
の２つの点に対して、上記の計算が実行される。従って
ＩＴＶカメラの１回の垂直走査（３３ｍｓ）の間に同時
に対象物までの距離か多数Ｉ用足できる。
の２つの点に対して、上記の計算が実行される。従って
ＩＴＶカメラの１回の垂直走査（３３ｍｓ）の間に同時
に対象物までの距離か多数Ｉ用足できる。
以上述べたように本方式は、２段の平行な放射状回折光
が作るスポット光の上下の間隔ｄ３は、対象物までの距
離ノにかかわらず一定の場合、ＩＴＶカメラの画像面上
のスポット光の像の上下間隔ΔＹは距離ノに反比例する
ことを利用したものである。
が作るスポット光の上下の間隔ｄ３は、対象物までの距
離ノにかかわらず一定の場合、ＩＴＶカメラの画像面上
のスポット光の像の上下間隔ΔＹは距離ノに反比例する
ことを利用したものである。
［発明の効果コ
本発明によれば、以下の優れた効果が奏せられる。
（１）透過型回折格子により、端の方でも光量が＋分な
明るい直線状スポット光点列が得られる。
明るい直線状スポット光点列が得られる。
（２）一定の間隔ｄ３だけ離れた２段の直線状スポット
光点列を投光することにより、投光系と受光系（ＩＴＶ
カメラ）との配置を自由に設定できる。
光点列を投光することにより、投光系と受光系（ＩＴＶ
カメラ）との配置を自由に設定できる。
（３） 画像上における２点のスポット光の像の位置
及び間隔ΔＹを測定することにより高速に多数、対象物
までの距離が求められる。
及び間隔ΔＹを測定することにより高速に多数、対象物
までの距離が求められる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は第
１図に示す実施例の回路構成を示すブロック図、第３図
（Ａ） （Ｂ） （Ｃ）および第４図は第１図に示す実
施例の作用を説明するための図、第５図〜第８図はそれ
ぞれ従来例を示す図である。 ３・・・透過型回折格子、９・・・ＩＴＶカメラ、１４
・・・時間差検出回路。２１・・・距離計算回路。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦 第１名の刈象才ηΣ正面力゛ら舅Ｊ一時の輪郭○ （Ｂ） （Ｃ）冨３図 臨５図 臨 ６１Ａ 第８図
１図に示す実施例の回路構成を示すブロック図、第３図
（Ａ） （Ｂ） （Ｃ）および第４図は第１図に示す実
施例の作用を説明するための図、第５図〜第８図はそれ
ぞれ従来例を示す図である。 ３・・・透過型回折格子、９・・・ＩＴＶカメラ、１４
・・・時間差検出回路。２１・・・距離計算回路。 出願人復代理人 弁理士 鈴江武彦 第１名の刈象才ηΣ正面力゛ら舅Ｊ一時の輪郭○ （Ｂ） （Ｃ）冨３図 臨５図 臨 ６１Ａ 第８図
Claims (1)
- 投光器光源から対象物面に対して一定の間隔を有する上
下２段の直線状スポット光点列を作る透過型回折格子と
、投光方向と同じ方向からその光点の位置を検出するＩ
ＴＶカメラと、その画像上での２つの光点の間隔を検出
する時間差検出回路と、同回路の信号をカウントしΔＹ
を算出する演算回路と、同回路に同期してΔＸを算出す
る演算回路と、これらの演算回路でそれぞれ算出された
ΔＸ、ΔＹより対象物までの距離を検出する距離計算回
路とを具備してなることを特徴とする多点距離計測セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6644186A JPS62222117A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 多点距離計測センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6644186A JPS62222117A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 多点距離計測センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62222117A true JPS62222117A (ja) | 1987-09-30 |
Family
ID=13315862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6644186A Pending JPS62222117A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 多点距離計測センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62222117A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129510A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-17 | Agency Of Ind Science & Technol | スポット光位置設定方法 |
| JP2006308416A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Sharp Corp | マルチビーム光学式測距センサおよびそれを備えた自走式掃除機、エアコンデョショナ |
| CN104859562A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-26 | 北京信息科技大学 | 用于检测车辆后方障碍物的方法及装置 |
| US9121702B2 (en) | 2010-11-09 | 2015-09-01 | Panasonic Corporation | Distance measurement apparatus and distance measurement method |
-
1986
- 1986-03-25 JP JP6644186A patent/JPS62222117A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129510A (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-17 | Agency Of Ind Science & Technol | スポット光位置設定方法 |
| JP2006308416A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Sharp Corp | マルチビーム光学式測距センサおよびそれを備えた自走式掃除機、エアコンデョショナ |
| JP4589169B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2010-12-01 | シャープ株式会社 | マルチビーム光学式測距センサおよびそれを備えた自走式掃除機、エアコンディショナ |
| US9121702B2 (en) | 2010-11-09 | 2015-09-01 | Panasonic Corporation | Distance measurement apparatus and distance measurement method |
| CN104859562A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-26 | 北京信息科技大学 | 用于检测车辆后方障碍物的方法及装置 |
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