JPH05141965A - スペツクルノイズの除去装置 - Google Patents
スペツクルノイズの除去装置Info
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- JPH05141965A JPH05141965A JP3334269A JP33426991A JPH05141965A JP H05141965 A JPH05141965 A JP H05141965A JP 3334269 A JP3334269 A JP 3334269A JP 33426991 A JP33426991 A JP 33426991A JP H05141965 A JPH05141965 A JP H05141965A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 センサに悪影響のある振動を与えることな
く、確実にスペックルノイズを除去することを可能とす
る。 【構成】 レーザ光を物体面に投射し、その反射光を撮
像系によって撮像する装置に用いられるスペックルノイ
ズの除去装置において、物体面までの光路が異なるよう
に複数配置された投光手段１１ａ〜１１ｎと、投光手段
を組み合わせて所定の時間内に複数回点灯させる点灯制
御手段１５，１８とからなり、投光手段から投光される
複数の組み合わせからなるレーザ光をインコヒーレント
加算することによりスペックルノイズを除去する。
く、確実にスペックルノイズを除去することを可能とす
る。 【構成】 レーザ光を物体面に投射し、その反射光を撮
像系によって撮像する装置に用いられるスペックルノイ
ズの除去装置において、物体面までの光路が異なるよう
に複数配置された投光手段１１ａ〜１１ｎと、投光手段
を組み合わせて所定の時間内に複数回点灯させる点灯制
御手段１５，１８とからなり、投光手段から投光される
複数の組み合わせからなるレーザ光をインコヒーレント
加算することによりスペックルノイズを除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いた距離
計測装置などに用いるスペックルノイズの除去装置に関
するものである。
計測装置などに用いるスペックルノイズの除去装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】３次元距離計測は、ロボットビジョンに
限らず、医用、アパレル等多くの分野で重要な情報入力
手段となっている。このような計測の中で、レーザ光を
用いた手法は、安定性や計測精度の点から他の手法と比
較して優れている。
限らず、医用、アパレル等多くの分野で重要な情報入力
手段となっている。このような計測の中で、レーザ光を
用いた手法は、安定性や計測精度の点から他の手法と比
較して優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したレー
ザ光を用いた距離計測では、レーザの高い干渉性のため
にスペックルノイズが発生し、計測精度に対して悪影響
を与えていた。ここで、スペックルノイズとは、レーザ
光のように高い可干渉性を持つ波によって発生するノイ
ズである。
ザ光を用いた距離計測では、レーザの高い干渉性のため
にスペックルノイズが発生し、計測精度に対して悪影響
を与えていた。ここで、スペックルノイズとは、レーザ
光のように高い可干渉性を持つ波によって発生するノイ
ズである。
【０００４】このようなレーザ光を用いた距離計測で
は、レーザスポット光やスリット光を計測対象に投影
し、その反射光を撮像して距離を計測する。そのため、
スペックルノイズの発生原因としては、物体表面での
波長程度の凹凸による光路差、物体表面から撮像素子
までの経路の違いによる光路差の２つが考えられる。し
たがって、スペックルノイズを除去するためには、複数
の光路を伝搬してきた光をインコヒーレント加算するこ
とによって除去できることになる。
は、レーザスポット光やスリット光を計測対象に投影
し、その反射光を撮像して距離を計測する。そのため、
スペックルノイズの発生原因としては、物体表面での
波長程度の凹凸による光路差、物体表面から撮像素子
までの経路の違いによる光路差の２つが考えられる。し
たがって、スペックルノイズを除去するためには、複数
の光路を伝搬してきた光をインコヒーレント加算するこ
とによって除去できることになる。
【０００５】この手法を実現するために、物体または撮
像素子を振動させることも考えられるが、そのような振
動はセンサにとって悪影響を与えてしまい、距離計測器
などに適用するスペックルノイズの除去方法として採用
することはできない。
像素子を振動させることも考えられるが、そのような振
動はセンサにとって悪影響を与えてしまい、距離計測器
などに適用するスペックルノイズの除去方法として採用
することはできない。
【０００６】本発明の目的は、前述の課題を解決し、セ
ンサに悪影響のある振動を与えることなく、確実にスペ
ックルノイズを除去するスペックルノイズの除去装置を
提供することである。
ンサに悪影響のある振動を与えることなく、確実にスペ
ックルノイズを除去するスペックルノイズの除去装置を
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるスペックル
ノイズの除去装置は、レーザ光を物体面に投射し、その
反射光を撮像系によって撮像する装置に用いられるスペ
ックルノイズの除去装置において、前記物体面までの光
路が異なるように複数配置された投光手段と、前記投光
手段を組み合わせて所定の時間内に複数回点灯させる点
灯制御手段とからなり、前記投光手段から投光される複
数の組み合わせからなるレーザ光をインコヒーレント加
算することによりスペックルノイズを除去するように構
成してある。
ノイズの除去装置は、レーザ光を物体面に投射し、その
反射光を撮像系によって撮像する装置に用いられるスペ
ックルノイズの除去装置において、前記物体面までの光
路が異なるように複数配置された投光手段と、前記投光
手段を組み合わせて所定の時間内に複数回点灯させる点
灯制御手段とからなり、前記投光手段から投光される複
数の組み合わせからなるレーザ光をインコヒーレント加
算することによりスペックルノイズを除去するように構
成してある。
【０００８】
【作用】本発明によれば、投光手段を物体面までの光路
が異なるように複数配置して、点灯制御手段によって所
定時間内にランダムに点灯させると、複数のレーザ光が
あたかも１つのレーザ光のようにして、物体面に投光さ
れる。それらのレーザ光は、その組み合わせによって、
特有なスペックルノイズが発生する。物体面から反射さ
れたレーザ光は、所定の時間内に点灯した全ての組み合
わせにより平均化されるので、スペックルノイズが除去
される。
が異なるように複数配置して、点灯制御手段によって所
定時間内にランダムに点灯させると、複数のレーザ光が
あたかも１つのレーザ光のようにして、物体面に投光さ
れる。それらのレーザ光は、その組み合わせによって、
特有なスペックルノイズが発生する。物体面から反射さ
れたレーザ光は、所定の時間内に点灯した全ての組み合
わせにより平均化されるので、スペックルノイズが除去
される。
【０００９】
【実施例】次に、実施例をあげて、本発明を詳細に説明
する。図１は、本発明によるスペックルノイズの除去装
置の第１の実施例を示したブロック図、図２は、第１の
実施例に係る除去装置に用いる投射手段を示した斜視
図、図３は、第１の実施例に係る除去装置の動作を説明
する線図である。
する。図１は、本発明によるスペックルノイズの除去装
置の第１の実施例を示したブロック図、図２は、第１の
実施例に係る除去装置に用いる投射手段を示した斜視
図、図３は、第１の実施例に係る除去装置の動作を説明
する線図である。
【００１０】この実施例のスペックルノイズの除去装置
は、図１に示すように、レーザ光を用いた計測装置に組
み込んだものである。投光器１１ａ〜１１ｎは、レーザ
光源から発振した光をスリット光にして投射するための
ものであり、物体面Ａまでの光路が異なるように配置さ
れている。これらの投光器１１ａ〜１１ｎは、ＣＰＵ１
５からの信号により、レーザコントローラ１８を介し
て、所定の時間内に所定の組み合わせでランダムに点灯
されるように制御される。投光器１１ａ〜１１ｎから投
射されたスリット光は、物体面Ａに照射され、その反射
光が結像レンズ１２によって、ＣＣＤ１４上の観察面Ｂ
に結像する。このときに、レーザ光は、投光器１１ａ〜
１１ｎの組み合わせによって、特有なスペックルノイズ
が発生する（図３（Ａ）参照）。しかし、物体面Ａから
反射されてしたレーザ光は、所定のシャッタ時間内に点
灯した全ての組み合わせにより平均化されるので、スペ
ックルノイズが除去される（図３（Ｂ）参照）。
は、図１に示すように、レーザ光を用いた計測装置に組
み込んだものである。投光器１１ａ〜１１ｎは、レーザ
光源から発振した光をスリット光にして投射するための
ものであり、物体面Ａまでの光路が異なるように配置さ
れている。これらの投光器１１ａ〜１１ｎは、ＣＰＵ１
５からの信号により、レーザコントローラ１８を介し
て、所定の時間内に所定の組み合わせでランダムに点灯
されるように制御される。投光器１１ａ〜１１ｎから投
射されたスリット光は、物体面Ａに照射され、その反射
光が結像レンズ１２によって、ＣＣＤ１４上の観察面Ｂ
に結像する。このときに、レーザ光は、投光器１１ａ〜
１１ｎの組み合わせによって、特有なスペックルノイズ
が発生する（図３（Ａ）参照）。しかし、物体面Ａから
反射されてしたレーザ光は、所定のシャッタ時間内に点
灯した全ての組み合わせにより平均化されるので、スペ
ックルノイズが除去される（図３（Ｂ）参照）。
【００１１】ＣＣＤカメラ１４の出力は、カメラコント
ローラ１６によって、画像メモリ１７の入力信号として
変換され、その変換された信号は、画像メモリ１７に一
時記憶される。ＣＰＵ１５は、画像メモリ１７上でデー
タの処理を行い、物体面Ａの三次元的な表面形状を算出
して出力する。ＣＰＵ１５の出力は、ＣＲＴ，プリンタ
や磁気記録装置等からなる表示・記録装置２０に出力さ
れる。
ローラ１６によって、画像メモリ１７の入力信号として
変換され、その変換された信号は、画像メモリ１７に一
時記憶される。ＣＰＵ１５は、画像メモリ１７上でデー
タの処理を行い、物体面Ａの三次元的な表面形状を算出
して出力する。ＣＰＵ１５の出力は、ＣＲＴ，プリンタ
や磁気記録装置等からなる表示・記録装置２０に出力さ
れる。
【００１２】この実施例のように、撮像素子としてＣＣ
Ｄカメラ１４を用いた場合には、１／３０秒で１画面が
取り込まれる。したがって、この期間内に、投光器１１
ａ〜１１ｎの所定の組み合わせパターンを出現させるこ
とによって、距離計算用のＣＰＵ１５には、特別な演算
をさせる必要がない。
Ｄカメラ１４を用いた場合には、１／３０秒で１画面が
取り込まれる。したがって、この期間内に、投光器１１
ａ〜１１ｎの所定の組み合わせパターンを出現させるこ
とによって、距離計算用のＣＰＵ１５には、特別な演算
をさせる必要がない。
【００１３】次に、ｎ個の投光器１１ａ〜１１ｎの点灯
の仕方について説明する。投光器１１ａ〜１１ｎを１個
点灯させる場合には、ｎ個の組み合わせの数だけ存在す
る。また、投光器１１ａ〜１１ｎを２個点灯させる場合
には、ｎ個の中から２個を取り出す組み合わせの数だけ
存在する。さらに、投光器１１ａ〜１１ｎをｍ個点灯さ
せる場合には、ｎ個の中からｍ個を取り出す組み合わせ
の数だけ存在する。
の仕方について説明する。投光器１１ａ〜１１ｎを１個
点灯させる場合には、ｎ個の組み合わせの数だけ存在す
る。また、投光器１１ａ〜１１ｎを２個点灯させる場合
には、ｎ個の中から２個を取り出す組み合わせの数だけ
存在する。さらに、投光器１１ａ〜１１ｎをｍ個点灯さ
せる場合には、ｎ個の中からｍ個を取り出す組み合わせ
の数だけ存在する。
【００１４】このような点灯は、１サンプリング時間内
に、全ての点灯を終了させることにより、本来の計測用
センサになんら変更を加えることなく、スペックルノイ
ズの除去が可能となる。また、点灯時間は、光強度を考
慮して、点灯させる投光器１１ａ〜１１ｎの数に反比例
させることが好ましい。
に、全ての点灯を終了させることにより、本来の計測用
センサになんら変更を加えることなく、スペックルノイ
ズの除去が可能となる。また、点灯時間は、光強度を考
慮して、点灯させる投光器１１ａ〜１１ｎの数に反比例
させることが好ましい。
【００１５】例えば、シャッタ時間を１／３０秒とし
て、４個の投光器を用いて、１個点灯させる場合には 4
Ｃ1 ＝４通り、２個点灯させる場合には 4Ｃ2 ＝６通
り、３個点灯させる場合には 4Ｃ3 ＝４通り、４個点灯
させる場合には 4Ｃ4 ＝１通りの１５通りある。これら
全ての組み合わせで、１／３０秒以内に点灯させること
により、１５1/2 のノイズを除去し、計測精度を向上さ
せることができる。点灯時間および光強度は、各組み合
わせにおいて、点灯時間×光強度×点灯個数を一定にす
ることが必要である。例えば、光強度を一定とした場合
には、点灯個数が１個、２個、３個、４個の場合に、点
灯時間をそれぞれ１、１／２、１／３、１／４の割合に
制御すればよい。
て、４個の投光器を用いて、１個点灯させる場合には 4
Ｃ1 ＝４通り、２個点灯させる場合には 4Ｃ2 ＝６通
り、３個点灯させる場合には 4Ｃ3 ＝４通り、４個点灯
させる場合には 4Ｃ4 ＝１通りの１５通りある。これら
全ての組み合わせで、１／３０秒以内に点灯させること
により、１５1/2 のノイズを除去し、計測精度を向上さ
せることができる。点灯時間および光強度は、各組み合
わせにおいて、点灯時間×光強度×点灯個数を一定にす
ることが必要である。例えば、光強度を一定とした場合
には、点灯個数が１個、２個、３個、４個の場合に、点
灯時間をそれぞれ１、１／２、１／３、１／４の割合に
制御すればよい。
【００１６】図４は、本発明によるスペックルノイズの
除去装置の第２の実施例を示した斜視図である。なお、
以下に説明する各実施例では、第１の実施例と重複する
部分は省略して、相違点のみ説明する。第２の実施例で
は、投光手段として、マルチチャンネルＬＤ２１を用い
て、コリメータレンズ２２およびシリンドリカルレンズ
２３を通過させることにより、スリット光群を生成した
ものである。この実施例のようなマルチチャンネルＬＤ
２１を用いることにより、投光器を小型化することがで
きる。
除去装置の第２の実施例を示した斜視図である。なお、
以下に説明する各実施例では、第１の実施例と重複する
部分は省略して、相違点のみ説明する。第２の実施例で
は、投光手段として、マルチチャンネルＬＤ２１を用い
て、コリメータレンズ２２およびシリンドリカルレンズ
２３を通過させることにより、スリット光群を生成した
ものである。この実施例のようなマルチチャンネルＬＤ
２１を用いることにより、投光器を小型化することがで
きる。
【００１７】図５は、本発明によるスペックルノイズの
除去装置の第３の実施例を示した斜視図である。第３の
実施例では、投光手段として、ＬＤ３１ａ〜３１ｎから
ビーム状のレーザ光を発振させて、ハーフミラー３２ａ
〜３２ｎにより順次反射させたものである。この実施例
は、レーザを用いた距離計測において、ビーム光を用い
るものに適用できるようにしたものである。
除去装置の第３の実施例を示した斜視図である。第３の
実施例では、投光手段として、ＬＤ３１ａ〜３１ｎから
ビーム状のレーザ光を発振させて、ハーフミラー３２ａ
〜３２ｎにより順次反射させたものである。この実施例
は、レーザを用いた距離計測において、ビーム光を用い
るものに適用できるようにしたものである。
【００１８】なお、シャッタ時間が非常に短い場合など
であって、点灯回数が十分にとれないときには、撮像さ
れた像をＣＰＵ内においてインコヒーレント加算して平
均化するようにしてもよい。
であって、点灯回数が十分にとれないときには、撮像さ
れた像をＣＰＵ内においてインコヒーレント加算して平
均化するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザを用いた距離計測などにおいて問題となるスペッ
クルノイズを、複数の投光手段からの光束を組み合わせ
て投射して、インコヒーレント加算して平均化するよう
にしたので、スペックルノイズを除去することができ
る。
レーザを用いた距離計測などにおいて問題となるスペッ
クルノイズを、複数の投光手段からの光束を組み合わせ
て投射して、インコヒーレント加算して平均化するよう
にしたので、スペックルノイズを除去することができ
る。
【図１】本発明によるスペックルノイズの除去装置の第
１の実施例を示したブロック図である。
１の実施例を示したブロック図である。
【図２】第１の実施例に係るスペックルノイズの除去装
置に用いる投光手段を示した斜視図である。
置に用いる投光手段を示した斜視図である。
【図３】第１の実施例に係るスペックルノイズの除去装
置の動作を説明するための図である。
置の動作を説明するための図である。
【図４】本発明によるスペックルノイズの除去装置の第
２の実施例を示した斜視図である。
２の実施例を示した斜視図である。
【図５】本発明によるスペックルノイズの除去装置の第
３の実施例を示した斜視図である。
３の実施例を示した斜視図である。
１１ａ〜１１ｎ 投光器 １２ 結像レンズ １４ ＣＣＤカメラ １５ ＣＰＵ １６ カメラコントローラ １７ 画像メモリ １８ レーザコントローラ ２０ 表示・記録装置 ２１ マルチチャンネルレーザ光源 ２２ コリメートレンズ ２３ シリンドリカルレンズ ３１ａ〜３１ｎ レーザ光源 ３２ａ〜３２ｎ ハーフミラー
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光を物体面に投射し、その反射光
を撮像系によって撮像する装置に用いられるスペックル
ノイズの除去装置において、 前記物体面までの光路が異なるように複数配置された投
光手段と、 前記投光手段を組み合わせて所定の時間内に複数回点灯
させる点灯制御手段とからなり、 前記投光手段から投光される複数の組み合わせからなる
レーザ光をインコヒーレント加算することによりスペッ
クルノイズを除去することを特徴とするスペックルノイ
ズの除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334269A JP3018003B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | スペックルノイズの除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334269A JP3018003B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | スペックルノイズの除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141965A true JPH05141965A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3018003B2 JP3018003B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=18275455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3334269A Expired - Fee Related JP3018003B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | スペックルノイズの除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018003B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007113810A1 (en) * | 2006-04-02 | 2007-10-11 | Abraham Aharoni | System and method for optical sensing of surface motions |
| WO2013115134A1 (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | 株式会社東芝 | 距離計測装置、距離計測方法及び制御プログラム |
| JP2022521459A (ja) * | 2019-02-09 | 2022-04-08 | シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド | スペックル感度が低減されたｌｉｄａｒシステム |
| WO2024202556A1 (ja) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 測距装置および測距方法 |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP3334269A patent/JP3018003B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007113810A1 (en) * | 2006-04-02 | 2007-10-11 | Abraham Aharoni | System and method for optical sensing of surface motions |
| US7957006B2 (en) | 2006-04-02 | 2011-06-07 | Avraham Aharoni | System and method for optical sensing of surface motions |
| WO2013115134A1 (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | 株式会社東芝 | 距離計測装置、距離計測方法及び制御プログラム |
| JP2013160570A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Toshiba Corp | 距離計測装置、距離計測方法及び制御プログラム |
| TWI491904B (zh) * | 2012-02-02 | 2015-07-11 | Toshiba Kk | Distance measurement device, distance measurement method and control program |
| US9851198B2 (en) | 2012-02-02 | 2017-12-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Distance measuring apparatus, distance measuring method, and control program |
| JP2022521459A (ja) * | 2019-02-09 | 2022-04-08 | シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド | スペックル感度が低減されたｌｉｄａｒシステム |
| WO2024202556A1 (ja) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 測距装置および測距方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3018003B2 (ja) | 2000-03-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |