JPH0643893B2 - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH0643893B2 JPH0643893B2 JP61136764A JP13676486A JPH0643893B2 JP H0643893 B2 JPH0643893 B2 JP H0643893B2 JP 61136764 A JP61136764 A JP 61136764A JP 13676486 A JP13676486 A JP 13676486A JP H0643893 B2 JPH0643893 B2 JP H0643893B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は距離測定装置に関し、特にアクテイブ方式によ
り対象物の任意の位置までの距離が測定出来、対象物の
３次元形状の測定等にも適用可能な距離測定装置に関す
る。
り対象物の任意の位置までの距離が測定出来、対象物の
３次元形状の測定等にも適用可能な距離測定装置に関す
る。
従来よりも、画像センサなどを用いて距離情報や３次元
形状に関する情報を取得する方法として、光切断法（ス
リツト法）、ステレオ法などが知られている。
形状に関する情報を取得する方法として、光切断法（ス
リツト法）、ステレオ法などが知られている。
光切断法は、対象物表面にスリツト光を投射し、対象物
面上の投射線を投射方向と別の方向から観測し、対象物
の断面形状、距離などの情報を得るものである。この方
法では、撮像側は固定され、スリツト投射方向を少しず
つ換えながら複数枚の画像をスリツト１本ごとに撮像し
て３次元情報を取得する。
面上の投射線を投射方向と別の方向から観測し、対象物
の断面形状、距離などの情報を得るものである。この方
法では、撮像側は固定され、スリツト投射方向を少しず
つ換えながら複数枚の画像をスリツト１本ごとに撮像し
て３次元情報を取得する。
また、出願人が提案した特願昭59−44920号などにおけ
るステレオ法は、像倍率の等しい光学系と組み合わされ
た２次元の撮像素子を所定基線長だけ離して配置し、異
なる方向からみた２次元画像を得、２枚の画情報のずれ
から対象物の各位置の高さ（撮像系までの距離）を算出
するものである。
るステレオ法は、像倍率の等しい光学系と組み合わされ
た２次元の撮像素子を所定基線長だけ離して配置し、異
なる方向からみた２次元画像を得、２枚の画情報のずれ
から対象物の各位置の高さ（撮像系までの距離）を算出
するものである。
ところが、光切断法では、撮像時のスリツト投射方向の
制御が面倒で、撮像に時間がかかる問題がある。また、
複数枚のスリツト画像から３次元情報を得るため、処理
する情報量が多く、最終的な情報取得までに多大な時間
を要する欠点があった。
制御が面倒で、撮像に時間がかかる問題がある。また、
複数枚のスリツト画像から３次元情報を得るため、処理
する情報量が多く、最終的な情報取得までに多大な時間
を要する欠点があった。
また、ステレオ法ではスリツト走査などの制御が必要な
いが、一般に従来方式はパツシブ方式であるため、対象
物表面が滑らかで、一様な輝度を有している場合には２
つの撮像素子で得られる像のコントラストが低下し、２
枚の画像の比較による距離測定が不可能になる問題があ
る。このような測定が不可能になってしまうケースは像
倍率が大きくなる近距離において出現頻度が多く、した
がって対象物の形状、色、サイズ、距離などが限定され
てしまうという欠点を有していた。
いが、一般に従来方式はパツシブ方式であるため、対象
物表面が滑らかで、一様な輝度を有している場合には２
つの撮像素子で得られる像のコントラストが低下し、２
枚の画像の比較による距離測定が不可能になる問題があ
る。このような測定が不可能になってしまうケースは像
倍率が大きくなる近距離において出現頻度が多く、した
がって対象物の形状、色、サイズ、距離などが限定され
てしまうという欠点を有していた。
本発明の目的は、上記従来例の問題点に鑑み、対象物の
種類によらず常に精度良い測定ができ、且つ比較的短時
間で対象物の任意の位置までの距離や対象物の３次元情
報を得ることが可能で、更に且つ測距範囲が広い距離測
定装置を提供することにある。
種類によらず常に精度良い測定ができ、且つ比較的短時
間で対象物の任意の位置までの距離や対象物の３次元情
報を得ることが可能で、更に且つ測距範囲が広い距離測
定装置を提供することにある。
上記目的を達成する為に、本願の第１発明に係る距離測
定装置は、光軸を平行に、かつ基線距離隔てて配置され
た複数の光学系と、前記の光学系の１つを通して複数の
パターン光束を対象物に照射する光源手段と、対象物上
の前記パターン光束による像を前記と異なる光学系を通
して受像する画像センサとを設け、この画像センサによ
り検出された前記対象物上のパターン光束による光像の
位置から対象物の所定の位置までの距離を測定する装置
であって、前記光源手段が光源と該光源からの光を受け
てパターン光束を形成するマスクと前記光源からの光を
マスクに指向する楕円反射鏡とを有し、前記光源が前記
楕円反射鏡から前記マスクに指向される光束の光路外に
配されており、前記楕円反射鏡の略一方の焦点位置に前
記光学系の入射瞳が、他方の焦点位置に前記光源が、夫
々配されていることを特徴とする。
定装置は、光軸を平行に、かつ基線距離隔てて配置され
た複数の光学系と、前記の光学系の１つを通して複数の
パターン光束を対象物に照射する光源手段と、対象物上
の前記パターン光束による像を前記と異なる光学系を通
して受像する画像センサとを設け、この画像センサによ
り検出された前記対象物上のパターン光束による光像の
位置から対象物の所定の位置までの距離を測定する装置
であって、前記光源手段が光源と該光源からの光を受け
てパターン光束を形成するマスクと前記光源からの光を
マスクに指向する楕円反射鏡とを有し、前記光源が前記
楕円反射鏡から前記マスクに指向される光束の光路外に
配されており、前記楕円反射鏡の略一方の焦点位置に前
記光学系の入射瞳が、他方の焦点位置に前記光源が、夫
々配されていることを特徴とする。
尚、本発明の更なる特徴は以下に示す実施例に記載され
ている。
ている。
第１図は本発明に係る距離測定装置の一実施例を示す光
学系概略図である。図中、１及び２は基線距離隔てて配
されたレンズで、互いの光軸は平行であり且つ、又夫々
のレンズ1,2の物体側主平面は同一平面上に存してい
る。又、本実施例に於てはレンズ1,2は互いに焦点距離
が等しいものを使用している。３は光源で比較的発光部
３′が小さなものが好ましい。４はＣＣＤ等から成る画
像センサ、５は測距の対象物、６はパターン投射用のマ
スクで遮光性部材に複数の透光部61,62,…65から成る開
口パターンが設けてあり、レンズ１の焦点近傍に配置さ
れている。又、７は楕円反射鏡で光源３からの光の一部
を反射する。第２図はマスク６の開口パターンの一例を
示したもので前述したよに、マスク６には細い長方形の
スリツト状の透光部61,62,63,…は複数個配列されてい
る。図において透光部61,62,…はその横方向の中心を細
線ＡＸで示すように、水平方向に疎、垂直方向に比較的
密な配列パターンとなっており、結果として斜め方向に
延びるスリツト列を形成している。透光部61,62,…の密
度、配列は必要な測定精度、使用する画像センサの縦横
の解像力に応じて定めればよいので、上記のような構成
に限定されるものではなく、種々のパターンを使用可能
である。マスク６の透光部61,62…の水平方向の密度を
第２図のように比較的低くしたのは、後述のように対象
物５の距離により画像センサ４上での光像の位置が水平
方向に移動するため、検出を行える距離範囲を大きくと
るためである。
学系概略図である。図中、１及び２は基線距離隔てて配
されたレンズで、互いの光軸は平行であり且つ、又夫々
のレンズ1,2の物体側主平面は同一平面上に存してい
る。又、本実施例に於てはレンズ1,2は互いに焦点距離
が等しいものを使用している。３は光源で比較的発光部
３′が小さなものが好ましい。４はＣＣＤ等から成る画
像センサ、５は測距の対象物、６はパターン投射用のマ
スクで遮光性部材に複数の透光部61,62,…65から成る開
口パターンが設けてあり、レンズ１の焦点近傍に配置さ
れている。又、７は楕円反射鏡で光源３からの光の一部
を反射する。第２図はマスク６の開口パターンの一例を
示したもので前述したよに、マスク６には細い長方形の
スリツト状の透光部61,62,63,…は複数個配列されてい
る。図において透光部61,62,…はその横方向の中心を細
線ＡＸで示すように、水平方向に疎、垂直方向に比較的
密な配列パターンとなっており、結果として斜め方向に
延びるスリツト列を形成している。透光部61,62,…の密
度、配列は必要な測定精度、使用する画像センサの縦横
の解像力に応じて定めればよいので、上記のような構成
に限定されるものではなく、種々のパターンを使用可能
である。マスク６の透光部61,62…の水平方向の密度を
第２図のように比較的低くしたのは、後述のように対象
物５の距離により画像センサ４上での光像の位置が水平
方向に移動するため、検出を行える距離範囲を大きくと
るためである。
第１図、第２図の構成において、光源３で照明され、透
光部61,65を通過した光束はレンズ１を通って対象物５
の位置に応じてそれぞれ対象物５上の符号P1,P2に示す
位置に光像を結ぶ。そしてP1,P2上の光像はそれぞれレ
ンズ２を通って画像センサ４上の位置D1、D2に光像を結
ぶ。
光部61,65を通過した光束はレンズ１を通って対象物５
の位置に応じてそれぞれ対象物５上の符号P1,P2に示す
位置に光像を結ぶ。そしてP1,P2上の光像はそれぞれレ
ンズ２を通って画像センサ４上の位置D1、D2に光像を結
ぶ。
ステレオ法の原理から分るように光像Dn（ｎ＝1,2…）
の位置は反射点の距離、すなわち対象物５の位置P1,P2
の距離により、レンズ1、2の配置方向に平行な直線上
（基線方向）を移動することになる。したがって、対象
物５表面の測定装置からの距離分布を光像Dn（ｎ＝1,2
…）の水平方向の密度の分布として検出することが可能
となる。すなわち、画像センサ４の出力波形をコンピユ
ータシステムなどを用いた画像処理装置により観測する
ことにより対象物５の表面の光像位置（光束投射点）ま
での距離を３角測量の原理により容易に求めることがで
きる。
の位置は反射点の距離、すなわち対象物５の位置P1,P2
の距離により、レンズ1、2の配置方向に平行な直線上
（基線方向）を移動することになる。したがって、対象
物５表面の測定装置からの距離分布を光像Dn（ｎ＝1,2
…）の水平方向の密度の分布として検出することが可能
となる。すなわち、画像センサ４の出力波形をコンピユ
ータシステムなどを用いた画像処理装置により観測する
ことにより対象物５の表面の光像位置（光束投射点）ま
での距離を３角測量の原理により容易に求めることがで
きる。
さて、本実施例に於ては測距可能な距離範囲を拡げる為
に、レンズ1,2の被写界深度を大きくするだけでなく、
対象物５に照射するパターン光束に工夫を施している。
即ち、第１図に於て、マスク６の透光部61,62,63,64,65
は点光源と見なすことが出来、通常の照明法によりマス
ク６の開口パターンを照明する際、夫々の透光部61,62
…65から出射した光は拡散し、レンズ１の瞳全体を通過
してレンズ１を介して対象物５に指向される。この様な
方法で対象物５にパターン光束を照射すると、たとえレ
ンズ１に被写界深度の大きいものを使用したとしても得
られる測距範囲には限界があり、画像センサ４上には開
口パターンの光像のぼけた像が結像されることになっ
て、光像位置の検出を困難にする。
に、レンズ1,2の被写界深度を大きくするだけでなく、
対象物５に照射するパターン光束に工夫を施している。
即ち、第１図に於て、マスク６の透光部61,62,63,64,65
は点光源と見なすことが出来、通常の照明法によりマス
ク６の開口パターンを照明する際、夫々の透光部61,62
…65から出射した光は拡散し、レンズ１の瞳全体を通過
してレンズ１を介して対象物５に指向される。この様な
方法で対象物５にパターン光束を照射すると、たとえレ
ンズ１に被写界深度の大きいものを使用したとしても得
られる測距範囲には限界があり、画像センサ４上には開
口パターンの光像のぼけた像が結像されることになっ
て、光像位置の検出を困難にする。
しかしながら、本実施例では光源３をマスク６から離れ
た位置で、且つ光源３からの光をマスク６に指向する為
の楕円反射鏡７で反射される光束の光路外に光源３を配
することによりマスク６の透光部61,62,…65に所定の方
向から来た光束のみが入射する様に構成している。更
に、本実施例では光源３（微小発光部３′）を楕円反射
鏡７の第１焦点に配し、且つ楕円反射鏡７の第２焦点が
レンズ１の入射瞳の中心と略一致する様にすることで、
マスク６で得られた複数のパターン光束の全てがレンズ
１を介して対象物５に照射される。
た位置で、且つ光源３からの光をマスク６に指向する為
の楕円反射鏡７で反射される光束の光路外に光源３を配
することによりマスク６の透光部61,62,…65に所定の方
向から来た光束のみが入射する様に構成している。更
に、本実施例では光源３（微小発光部３′）を楕円反射
鏡７の第１焦点に配し、且つ楕円反射鏡７の第２焦点が
レンズ１の入射瞳の中心と略一致する様にすることで、
マスク６で得られた複数のパターン光束の全てがレンズ
１を介して対象物５に照射される。
又、従来の映写機等で使用される楕円反射鏡を用いた照
明方法では光源からの直射光と反射光がどちらもマスク
を照明することによってマスク面に当る光量を増加させ
るという方法が採られている。この場合、反射光と直射
光のマスクに入射する方向に差を生じる。従って、対象
物５がP2のように合焦点位置からずれた位置にある場合
には反射光と直射光とが物体を照射する位置に差を生
じ、２点を照射することになり、画像センサ４で受像す
る光像位置にも差を生じることになり、光像位置を検出
して物体距離を測定するためには支障となる。又反射光
が光源を封止している硝子管を透過してマスク６を照明
する場合も生じ、対象物５にマスクの開口パターンを照
明する光束の広がり(NA)が大きくなって、合焦点位置か
ら離れた位置にある物体上に照射するマスク６の開口パ
ターンのぼけ量が大きくなるのは前述の通りである。
明方法では光源からの直射光と反射光がどちらもマスク
を照明することによってマスク面に当る光量を増加させ
るという方法が採られている。この場合、反射光と直射
光のマスクに入射する方向に差を生じる。従って、対象
物５がP2のように合焦点位置からずれた位置にある場合
には反射光と直射光とが物体を照射する位置に差を生
じ、２点を照射することになり、画像センサ４で受像す
る光像位置にも差を生じることになり、光像位置を検出
して物体距離を測定するためには支障となる。又反射光
が光源を封止している硝子管を透過してマスク６を照明
する場合も生じ、対象物５にマスクの開口パターンを照
明する光束の広がり(NA)が大きくなって、合焦点位置か
ら離れた位置にある物体上に照射するマスク６の開口パ
ターンのぼけ量が大きくなるのは前述の通りである。
一方、本発明に基く第１図に示す配置では、光源３から
発し直接マスク６を照明する光はレンズ１に入射しな
い。従って、マスク６の開口パターンを物体に照射する
光束は光源３から出て楕円反射鏡７で反射され、照射レ
ンズ１の入射瞳の中心付近に集まる光だけとなり、マス
ク６の透光部61,62…の一点を透過する光束の広がりは
この点から見た光源３の微小発光部３′が反射鏡に写っ
た際のその大きさの見込み角となり、図示する如く透光
部53の一点を透過する光は実線で示したように広がり角
の小さい光束となる。この結束合焦点位置から離れた位
置P2上のぼけの大きさはｄ′となり小さくすることがで
きる。又前記した楕円反射鏡の性質からマスク６の縁に
ある透光窓55を透過する光もレンズ１の入射瞳の中心に
向うのでレンズ１によるけられを生じることがなくレン
ズの口径を小さくすることが可能になる。さに、楕円反
射鏡７で反射されレンズ１に入射する光束の光路から光
源３の保持部材や硝子封止体を外すことが可能となりマ
スク６の透光窓を透過光量のむらを少なくすることがで
きる。
発し直接マスク６を照明する光はレンズ１に入射しな
い。従って、マスク６の開口パターンを物体に照射する
光束は光源３から出て楕円反射鏡７で反射され、照射レ
ンズ１の入射瞳の中心付近に集まる光だけとなり、マス
ク６の透光部61,62…の一点を透過する光束の広がりは
この点から見た光源３の微小発光部３′が反射鏡に写っ
た際のその大きさの見込み角となり、図示する如く透光
部53の一点を透過する光は実線で示したように広がり角
の小さい光束となる。この結束合焦点位置から離れた位
置P2上のぼけの大きさはｄ′となり小さくすることがで
きる。又前記した楕円反射鏡の性質からマスク６の縁に
ある透光窓55を透過する光もレンズ１の入射瞳の中心に
向うのでレンズ１によるけられを生じることがなくレン
ズの口径を小さくすることが可能になる。さに、楕円反
射鏡７で反射されレンズ１に入射する光束の光路から光
源３の保持部材や硝子封止体を外すことが可能となりマ
スク６の透光窓を透過光量のむらを少なくすることがで
きる。
第３図は画像センサ４としてＴＶカメラ用の２次元ＣＣ
Ｄセンサを用いた場合の１本の走査線（第２図の細線Ａ
Ｘに対応）の出力波形Ｏを示したものである。ここでは
図の左右方向を画像センサ４の水平方向の距離に対応さ
せてある。上記から明らかなように、この走査線と同一
直線上にあるマスク板６の透光部6n（ｎ＝1,2,…）に対
応して出力値が極大値Ｍを示す。１つの透光部6n（ｎ＝
1,2,…）に対応して出現する出力波形の極大値の左右位
置はその位置が限定されており、他の透光部による極大
値出現範囲と分離されているので、透光部6n（ｎ＝1,2,
…）とそこを通過した光束の画像センサ４への入射位置
は容易に対応づけることができる。したがって、従来の
ステレオ法におけるように近距離におけるコントラスト
低下による測定不能などの不都合を生じることなく、確
実に対象物５の任意に位置までの距離や３次元情報を取
得することができる。また、従来のステレオ方式と異な
り、光源を用いて照明を行うアクテイブ方式を採用して
いるので、近距離の対象物の測定では光源の光量が小さ
くて済む利点がある。また、画像センサ出力の極大値の
大きさから、対象物の光源位置の傾斜角を推定すること
も可能である。
Ｄセンサを用いた場合の１本の走査線（第２図の細線Ａ
Ｘに対応）の出力波形Ｏを示したものである。ここでは
図の左右方向を画像センサ４の水平方向の距離に対応さ
せてある。上記から明らかなように、この走査線と同一
直線上にあるマスク板６の透光部6n（ｎ＝1,2,…）に対
応して出力値が極大値Ｍを示す。１つの透光部6n（ｎ＝
1,2,…）に対応して出現する出力波形の極大値の左右位
置はその位置が限定されており、他の透光部による極大
値出現範囲と分離されているので、透光部6n（ｎ＝1,2,
…）とそこを通過した光束の画像センサ４への入射位置
は容易に対応づけることができる。したがって、従来の
ステレオ法におけるように近距離におけるコントラスト
低下による測定不能などの不都合を生じることなく、確
実に対象物５の任意に位置までの距離や３次元情報を取
得することができる。また、従来のステレオ方式と異な
り、光源を用いて照明を行うアクテイブ方式を採用して
いるので、近距離の対象物の測定では光源の光量が小さ
くて済む利点がある。また、画像センサ出力の極大値の
大きさから、対象物の光源位置の傾斜角を推定すること
も可能である。
以上のようにして、対象物５表面の測定系からの距離を
２次元の画像センサ４を介して測定することができる。
以上の構成によれば、光切断法のように機械的な走査を
行う必要なく、対象物５全面の３次元情報を１回の画像
読み取りで抽出することができる。
２次元の画像センサ４を介して測定することができる。
以上の構成によれば、光切断法のように機械的な走査を
行う必要なく、対象物５全面の３次元情報を１回の画像
読み取りで抽出することができる。
また、後の画像処理も光像の左右方向の分布のみに関し
て行えばよいので、簡単かつ光束な処理が可能である。
さらに、本実施例によれば、画像センサ４上の構造の画
像をそのまま２値化するなどしてＣＲＴデイスプレイ
や、ハードコピー装置に出力して視覚的な３次元表現を
行うことができる。
て行えばよいので、簡単かつ光束な処理が可能である。
さらに、本実施例によれば、画像センサ４上の構造の画
像をそのまま２値化するなどしてＣＲＴデイスプレイ
や、ハードコピー装置に出力して視覚的な３次元表現を
行うことができる。
本実施例による距離測定方式もしくは３時元情報処理方
式は、いわば多数の触針を物体に押し付けて触針の基準
面からの突出量の変化により物体形状を知覚する方法を
光学的に非接触で行うものであり、高速かつ正確な処理
が可能なため、実時間処理が必要とされるロボツトなど
の視覚センサとして用いることが可能である。特に比較
的近距離に配置された対象物の形状、姿勢などを知覚
し、対象物の把握、回避などの動作を行なわせる場合に
有効である。
式は、いわば多数の触針を物体に押し付けて触針の基準
面からの突出量の変化により物体形状を知覚する方法を
光学的に非接触で行うものであり、高速かつ正確な処理
が可能なため、実時間処理が必要とされるロボツトなど
の視覚センサとして用いることが可能である。特に比較
的近距離に配置された対象物の形状、姿勢などを知覚
し、対象物の把握、回避などの動作を行なわせる場合に
有効である。
また、以上の説明では、簡略化のために装置の主要部の
みを図示し、信号処理系や遮閉のための筐体等の図示を
省略したが、これらの部材は必要に応じて当業者におい
て従来どおり適当なものを設ければよい。また光学系は
単レンズのみを図示したが、複数エレメントから成る光
学系、ミラーなどを含む光学系を用いることもできる。
みを図示し、信号処理系や遮閉のための筐体等の図示を
省略したが、これらの部材は必要に応じて当業者におい
て従来どおり適当なものを設ければよい。また光学系は
単レンズのみを図示したが、複数エレメントから成る光
学系、ミラーなどを含む光学系を用いることもできる。
更に、上記の各実施例では、２つの同一焦点距離の光学
系を用いる構成を示したが、必要に応じて異なる焦点距
離の光学系を３系統以上を用いることも考えられる。た
だし、諸収差のそろった同一焦点距離の同一の光学系を
用いるのが最も簡単である。
系を用いる構成を示したが、必要に応じて異なる焦点距
離の光学系を３系統以上を用いることも考えられる。た
だし、諸収差のそろった同一焦点距離の同一の光学系を
用いるのが最も簡単である。
又、以上説明した実施例に於いては、２次元に配列され
た複数の透光部を有する開口パターンの光像をＣＣＤ等
の２次元画像センサで検出して測定を行う方法を示した
が、例えば複数の透光部を一次元に所定間隔毎に配した
開口パターンを対象物に投射し、該開口パターンの光像
を長手方向にセンサ列を有する画像センサで受像して特
定の方向に沿った対象物の形状を検知しても良い。
た複数の透光部を有する開口パターンの光像をＣＣＤ等
の２次元画像センサで検出して測定を行う方法を示した
が、例えば複数の透光部を一次元に所定間隔毎に配した
開口パターンを対象物に投射し、該開口パターンの光像
を長手方向にセンサ列を有する画像センサで受像して特
定の方向に沿った対象物の形状を検知しても良い。
又、対象物からパターン光束を受ける第２の光学系を２
つ以上とし、測距の視野を広げることも可能であり、更
に第２の光学系を所定の駆動装置を用いて平行移動させ
ることによても測距の視野を広げることが可能である。
又、逆に複数のパターン光束を対象物に照射する第１の
光学系と光源手段とを所定の駆動装置を用いて平行移動
させても同様の機能を得ることが出来る。
つ以上とし、測距の視野を広げることも可能であり、更
に第２の光学系を所定の駆動装置を用いて平行移動させ
ることによても測距の視野を広げることが可能である。
又、逆に複数のパターン光束を対象物に照射する第１の
光学系と光源手段とを所定の駆動装置を用いて平行移動
させても同様の機能を得ることが出来る。
本発明によれば、対象物に照射されるパターン光束は出
来る限り広がり角が小さい細い光ビームであることが好
ましいが、その限界は主として画像センサの感度に依存
する為、使用可能なセンサの感度や光源出力、要求され
る測定精度、仕様に併せて決定される。
来る限り広がり角が小さい細い光ビームであることが好
ましいが、その限界は主として画像センサの感度に依存
する為、使用可能なセンサの感度や光源出力、要求され
る測定精度、仕様に併せて決定される。
又、光学系の倍率や基線長の長さ、即ち第１図の第１の
光学系と第２の光学系との間の距離、マスクの透光部の
ピッチ等は測定すべき測距範囲を考慮して決定すれば良
い。
光学系と第２の光学系との間の距離、マスクの透光部の
ピッチ等は測定すべき測距範囲を考慮して決定すれば良
い。
又、本発明で言う画像センサはフオトダイオードやＣＣ
Ｄ等に代表される全ての光電変化素子を含んでおり、１
次元アレイ、２次元アレイ等配列状態にも限定はない。
Ｄ等に代表される全ての光電変化素子を含んでおり、１
次元アレイ、２次元アレイ等配列状態にも限定はない。
又、第１図に示す様に本発明で用いる楕円ミラーは楕円
ミラーの一部で構成しても良いし、又楕円ミラー全体を
そのまま配して構成しても良く、少なくとも楕円ミラー
の第２焦点近傍に第１の光学系、望ましくはその入射瞳
が位置するようにすることにより、収差の影響が少ない
細い光ビームを得ることができる。即ち、マスクから出
射する光束の殆どが第１の光学系中でその光軸近傍を通
過する様に構成するのが良い。
ミラーの一部で構成しても良いし、又楕円ミラー全体を
そのまま配して構成しても良く、少なくとも楕円ミラー
の第２焦点近傍に第１の光学系、望ましくはその入射瞳
が位置するようにすることにより、収差の影響が少ない
細い光ビームを得ることができる。即ち、マスクから出
射する光束の殆どが第１の光学系中でその光軸近傍を通
過する様に構成するのが良い。
以上、本発明に係る距離測定装置はアクテイブ方式を採
用することで対象物の種類や位置によらず短時間且つ高
精度の測距を達成し、又、マスクや微小発光源やミラー
等を用い対象物に照射せしめるパターン光束径を細い光
ビームとすることにより、広い測定範囲を備えたもので
ある。
用することで対象物の種類や位置によらず短時間且つ高
精度の測距を達成し、又、マスクや微小発光源やミラー
等を用い対象物に照射せしめるパターン光束径を細い光
ビームとすることにより、広い測定範囲を備えたもので
ある。
更に、本発明によれば短時間且つ高精度で対象物からの
３次元情報を取得することが出来、ロボツト等の視覚セ
ンサとして好適な装置である。
３次元情報を取得することが出来、ロボツト等の視覚セ
ンサとして好適な装置である。
第１図は本発明に係る距離測定装置の一実施例を示す光
学系概略図。 第２図はマスクの開口パターンの一例を示す図。 第３図は画像センサとしてＣＤＤを用いた際の１本の走
査線の出力波形を示す図。 1,2……レンズ、 ３……光源装置、 31,32…,3n……小型発光源、 ４……画像センサ、 ５……対象物、 ６……マスク、 61,62,…,6n……透光部、 ７……楕円反射鏡。
学系概略図。 第２図はマスクの開口パターンの一例を示す図。 第３図は画像センサとしてＣＤＤを用いた際の１本の走
査線の出力波形を示す図。 1,2……レンズ、 ３……光源装置、 31,32…,3n……小型発光源、 ４……画像センサ、 ５……対象物、 ６……マスク、 61,62,…,6n……透光部、 ７……楕円反射鏡。
Claims (1)
- 【請求項１】光軸を平行に、かつ基線距離隔てて配置さ
れた複数の光学系と、前記の光学系の１つを通して複数
のパターン光束を対象物に照射する光源手段と、対象物
上の前記パターン光束による像を前記と異なる光学系を
通して受像する画像センサとを設け、この画像センサに
より検出された前記対象物上のパターン光束による光像
の位置から対象物の所定の位置までの距離を測定する装
置であって、前記光源手段が光源と該光源からの光を受
けてパターン光束を形成するマスクと前記光源からの光
をマスクに指向する楕円反射鏡とを有し、前記光源が前
記楕円反射鏡から前記マスクに指向される光束の光路外
に配されており、前記楕円反射鏡の略一方の焦点位置に
前記光学系の入射瞳が、他方の焦点位置に前記光源が、
夫々配されていることを特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136764A JPH0643893B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 距離測定装置 |
| DE19863642051 DE3642051A1 (de) | 1985-12-10 | 1986-12-09 | Verfahren zur dreidimensionalen informationsverarbeitung und vorrichtung zum erhalten einer dreidimensionalen information ueber ein objekt |
| FR868617220A FR2591329B1 (fr) | 1985-12-10 | 1986-12-09 | Appareil et procede de traitement d'informations tridimensionnelles |
| US07/289,456 US4867570A (en) | 1985-12-10 | 1988-12-22 | Three-dimensional information processing method and apparatus for obtaining three-dimensional information of object by projecting a plurality of pattern beams onto object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136764A JPH0643893B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291512A JPS62291512A (ja) | 1987-12-18 |
| JPH0643893B2 true JPH0643893B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=15182960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61136764A Expired - Fee Related JPH0643893B2 (ja) | 1985-12-10 | 1986-06-11 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643893B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100885998B1 (ko) * | 2008-04-14 | 2009-03-03 | 에이티아이 주식회사 | 오목거울을 이용한 3차원 영상획득장치 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2395261A (en) | 2002-11-11 | 2004-05-19 | Qinetiq Ltd | Ranging apparatus |
| GB2395262A (en) | 2002-11-11 | 2004-05-19 | Qinetiq Ltd | Optical proximity sensor with array of spot lights and a mask |
| JP5423946B2 (ja) * | 2008-09-01 | 2014-02-19 | 株式会社ニコン | 複合光学系及び光学装置 |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61136764A patent/JPH0643893B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100885998B1 (ko) * | 2008-04-14 | 2009-03-03 | 에이티아이 주식회사 | 오목거울을 이용한 3차원 영상획득장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62291512A (ja) | 1987-12-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |