JPS6137563B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6137563B2 JPS6137563B2 JP12494676A JP12494676A JPS6137563B2 JP S6137563 B2 JPS6137563 B2 JP S6137563B2 JP 12494676 A JP12494676 A JP 12494676A JP 12494676 A JP12494676 A JP 12494676A JP S6137563 B2 JPS6137563 B2 JP S6137563B2
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- JP
- Japan
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- Expired
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 16
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 10
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、対象に光を照射し、その反射光を
検知して対象までの距離を測定する装置に関する
ものである。
検知して対象までの距離を測定する装置に関する
ものである。
従来の距離測定装置は、対象にコーナキユーブ
やミラーなどの光学部品を設置し、そこに光を照
射して反射してくるまでの時間を測定したり、あ
るいは干渉を利用したものが殆んどであつた。そ
のため、対象上の１点の計測に限定され、対象の
プロフイルを得るような多点計測には不向きであ
り、かつ、50ｍ以上の比較的長距離か５ｍ以下程
度の比較的短距離の計測に活用されているのが普
通である。
やミラーなどの光学部品を設置し、そこに光を照
射して反射してくるまでの時間を測定したり、あ
るいは干渉を利用したものが殆んどであつた。そ
のため、対象上の１点の計測に限定され、対象の
プロフイルを得るような多点計測には不向きであ
り、かつ、50ｍ以上の比較的長距離か５ｍ以下程
度の比較的短距離の計測に活用されているのが普
通である。
本発明の目的は５ｍ〜50ｍ程度の中距離の計測
に使用でき、かつ対象に何らの付加物も必要とし
ない新しい距離測定装置を提供するためになされ
たものである。
に使用でき、かつ対象に何らの付加物も必要とし
ない新しい距離測定装置を提供するためになされ
たものである。
そのために本発明では、第１図に示すごとく、
投光器Ａ、光変調器Ｂ、撮像器Ｃ、映像差分回路
Ｄ、光像位置検出回路Ｅで構成する。その原理
は、たとえばレーザ光を利用して投光器Ａからの
レーザ光を光変調器Ｂで、オンオフしてこれを対
象４に投射し、その対象上でオンオフする光像を
撮像器Ｃで撮像して、この映像信号から光像のオ
ンオフに伴う変化分を映像差分回路Ｄで求め、こ
の変化位置から光像の位置を光像位置検出回路Ｅ
で検出するものである。さらには映像差分回路Ｄ
は第２図に示すごとく、または、メモリ、シフト
レジスタ、デイレイラインなどを用いた記憶回路
d1、演算回路d2から構成され、現映像信号２０１
と記憶回路d1に記憶されている過去の映像信号２
０２との差を光のオンオフ制御信号２００と同期
して演算回路d2で求めるものである。
投光器Ａ、光変調器Ｂ、撮像器Ｃ、映像差分回路
Ｄ、光像位置検出回路Ｅで構成する。その原理
は、たとえばレーザ光を利用して投光器Ａからの
レーザ光を光変調器Ｂで、オンオフしてこれを対
象４に投射し、その対象上でオンオフする光像を
撮像器Ｃで撮像して、この映像信号から光像のオ
ンオフに伴う変化分を映像差分回路Ｄで求め、こ
の変化位置から光像の位置を光像位置検出回路Ｅ
で検出するものである。さらには映像差分回路Ｄ
は第２図に示すごとく、または、メモリ、シフト
レジスタ、デイレイラインなどを用いた記憶回路
d1、演算回路d2から構成され、現映像信号２０１
と記憶回路d1に記憶されている過去の映像信号２
０２との差を光のオンオフ制御信号２００と同期
して演算回路d2で求めるものである。
本発明によれば、対象の光反射率が低くてもそ
の変化光量を積分していくようにも構成でき比較
的安定に対象までの距離が測定できる。また、本
装置を移動することにより対象までの距離のプロ
フイルがわかるために、たとえばクレーンに塔載
してコンテナなどの積段数を判定する用途やクレ
ーンの位置決めの用途に利用できる。
の変化光量を積分していくようにも構成でき比較
的安定に対象までの距離が測定できる。また、本
装置を移動することにより対象までの距離のプロ
フイルがわかるために、たとえばクレーンに塔載
してコンテナなどの積段数を判定する用途やクレ
ーンの位置決めの用途に利用できる。
以下図面によつて本発明を詳細に説明する。第
３図は本発明の一実施例を模式的に示したもので
ある。図において、レーザ光源１からのビース２
は光シヤツタ３を経由して対象４に投射され、そ
こに光像５を形成する。この光像５は、レーザ光
源の波長特性に合致して選択的に透過する光学フ
イルタ６とレンズ７を介して複数個の光電変換素
子（センサ）８にて撮像される。このセンサ８
は、TVカメラのごとき二次元的走査の可能な撮
像装置でもよいが、CCDやフオトダイオードア
レイを用いた一次元走査のセンサアレイでも十分
な効果を奏すことができる。
３図は本発明の一実施例を模式的に示したもので
ある。図において、レーザ光源１からのビース２
は光シヤツタ３を経由して対象４に投射され、そ
こに光像５を形成する。この光像５は、レーザ光
源の波長特性に合致して選択的に透過する光学フ
イルタ６とレンズ７を介して複数個の光電変換素
子（センサ）８にて撮像される。このセンサ８
は、TVカメラのごとき二次元的走査の可能な撮
像装置でもよいが、CCDやフオトダイオードア
レイを用いた一次元走査のセンサアレイでも十分
な効果を奏すことができる。
このように構成したとき、光シヤツタ３の開閉
に応じて、ビームが照射されたときと照射されな
い時のそれぞれの対象像がセンサ８に撮像される
ことになる。この光シヤツタ３は機械的なもので
も実現できるが、モリブデン酸カドリニウムなど
の結晶を用いた固体光シヤツタがより適してい
る。この光シヤツタをたとえば電気的に交互に開
閉制御することにより、ビームのある時とない時
の対象像がとらえられるので、それらを減算すれ
ばビームの照射部が強調され、例えば、この操作
を数回繰り返えせばセンサ８上に照射されたビー
ムの領域が明確になる。かつこれを複数回加算し
ていけば積分効果によつてさらに強調されて、ビ
ーム像がより明確になる。このビーム像位置は、
センサ８上の位置として計測されるので、レーザ
ビームの方向とセンサ光学系の方向を勘案すれば
３角測量の原理によつて対象までの距離を演算す
ることができる。
に応じて、ビームが照射されたときと照射されな
い時のそれぞれの対象像がセンサ８に撮像される
ことになる。この光シヤツタ３は機械的なもので
も実現できるが、モリブデン酸カドリニウムなど
の結晶を用いた固体光シヤツタがより適してい
る。この光シヤツタをたとえば電気的に交互に開
閉制御することにより、ビームのある時とない時
の対象像がとらえられるので、それらを減算すれ
ばビームの照射部が強調され、例えば、この操作
を数回繰り返えせばセンサ８上に照射されたビー
ムの領域が明確になる。かつこれを複数回加算し
ていけば積分効果によつてさらに強調されて、ビ
ーム像がより明確になる。このビーム像位置は、
センサ８上の位置として計測されるので、レーザ
ビームの方向とセンサ光学系の方向を勘案すれば
３角測量の原理によつて対象までの距離を演算す
ることができる。
第４図は本発明における検出回路系の一構成例
である。一次元センサ８からの映像信号９は、
AD変換器１０によつて順次アナログ・デイジタ
ル変換され、その信号１１は減算器１２へ導かれ
るとともにたとえばシフトレジスタ型に構成され
たメモリ１３に順次記憶される。減算器１２で
は、信号１１と一つ前に記憶されたメモリ１３か
らの出力信号１４と遂次減算する。
である。一次元センサ８からの映像信号９は、
AD変換器１０によつて順次アナログ・デイジタ
ル変換され、その信号１１は減算器１２へ導かれ
るとともにたとえばシフトレジスタ型に構成され
たメモリ１３に順次記憶される。減算器１２で
は、信号１１と一つ前に記憶されたメモリ１３か
らの出力信号１４と遂次減算する。
一方、タイミング発振器１５では、センサアレ
イの走査クロツクa1を作り出すとともにこの信号
をもとにたとえばセンサアレイの走査時間を単位
としてオンオフするパルス信号a2を作り、これで
前述の光シヤツタ３を開閉して交互にビーム像の
含まれた映像信号とビーム像に含まれない映像信
号を作る。従つてこれら二種の映像信号はデイジ
タル化された映像信号１１と１４に光センサの走
査に応じ、交互にあらわれる。それゆえパルス信
号a2を用いて減算器１２の出力１６を符号反転器
１７で反転すれば、その出力１８には常に、ビー
ム像のある映像を差引いた映像が出力される。し
たがつてこの信号を加算器１９に導き、別のシフ
トレジスタ型のメモリ２０に記憶された内容と加
算し、その結果を再びメモリ２０に記憶するよう
にし、その加算回数をパルス信号a2で制御される
カウンタ２１によつてゲート２２を介して制御し
てやれば、既定回数加算までの出力を出力２３と
して得ることができる。このときの制御信号a3
は、既定回数毎に出力されるパルス信号であり、
これによりメモリ２０の内容を初期の差映像１８
に更新する。この時、出力１８を雑音分と照射光
による信号分とに分けると、雑音分はガウス分布
にしたがうガウス雑音が最も多く、例えば、Ｍ回
の単純加算積分の後では、この雑音分は√倍に
なるのに対して、信号分はＭ倍となり信号対雑音
比（Ｓ／Ｎ）は√倍向上する。加算された映像
信号２３は、所定のしきい値２４と比較器２５で
比較され、しきい値２４よりも出力２３が大のと
き比較器からの論理出力は“１”となる。したが
つてこの“１”、“０”のパターンを既定回数加算
時だけを出力するように最終走査信号a4を用いて
ゲート２６で制御するとともにその出力を算演回
路２７に導き、連なつた“１”パターンの中心位
置を求めるなどの処理をすればビーム像のセンサ
上の位置を求めることができ、また必要に応じそ
の位置情報から３角測量の原理によつて対象まで
の距離へと換算することもできる。従つてこの演
算回路２７はマイクロコンピユータで実現するこ
とにより好都合である。また場合によつては上述
のシフトレジスタ型メモリ１３，２０、減算器１
２、加算器１９、比較器２５などの機能もこのマ
イクロコンピユータによつて代替することができ
る。
イの走査クロツクa1を作り出すとともにこの信号
をもとにたとえばセンサアレイの走査時間を単位
としてオンオフするパルス信号a2を作り、これで
前述の光シヤツタ３を開閉して交互にビーム像の
含まれた映像信号とビーム像に含まれない映像信
号を作る。従つてこれら二種の映像信号はデイジ
タル化された映像信号１１と１４に光センサの走
査に応じ、交互にあらわれる。それゆえパルス信
号a2を用いて減算器１２の出力１６を符号反転器
１７で反転すれば、その出力１８には常に、ビー
ム像のある映像を差引いた映像が出力される。し
たがつてこの信号を加算器１９に導き、別のシフ
トレジスタ型のメモリ２０に記憶された内容と加
算し、その結果を再びメモリ２０に記憶するよう
にし、その加算回数をパルス信号a2で制御される
カウンタ２１によつてゲート２２を介して制御し
てやれば、既定回数加算までの出力を出力２３と
して得ることができる。このときの制御信号a3
は、既定回数毎に出力されるパルス信号であり、
これによりメモリ２０の内容を初期の差映像１８
に更新する。この時、出力１８を雑音分と照射光
による信号分とに分けると、雑音分はガウス分布
にしたがうガウス雑音が最も多く、例えば、Ｍ回
の単純加算積分の後では、この雑音分は√倍に
なるのに対して、信号分はＭ倍となり信号対雑音
比（Ｓ／Ｎ）は√倍向上する。加算された映像
信号２３は、所定のしきい値２４と比較器２５で
比較され、しきい値２４よりも出力２３が大のと
き比較器からの論理出力は“１”となる。したが
つてこの“１”、“０”のパターンを既定回数加算
時だけを出力するように最終走査信号a4を用いて
ゲート２６で制御するとともにその出力を算演回
路２７に導き、連なつた“１”パターンの中心位
置を求めるなどの処理をすればビーム像のセンサ
上の位置を求めることができ、また必要に応じそ
の位置情報から３角測量の原理によつて対象まで
の距離へと換算することもできる。従つてこの演
算回路２７はマイクロコンピユータで実現するこ
とにより好都合である。また場合によつては上述
のシフトレジスタ型メモリ１３，２０、減算器１
２、加算器１９、比較器２５などの機能もこのマ
イクロコンピユータによつて代替することができ
る。
以上説明したうち制御信号のタイムチヤートを
第５図に示す。走査クロツクa1はセンサアレイの
走査クロツクでありセンサの一走査分を繰返す。
また走査信号a2はセンサの走査期間ごとにオンオ
フを繰返す信号であり、初期走査信号a3はこのう
ちの初めの走査期間オンとなる信号、最終走査信
号a4はこのうちの終りの走査期間オンとなる信号
である。
第５図に示す。走査クロツクa1はセンサアレイの
走査クロツクでありセンサの一走査分を繰返す。
また走査信号a2はセンサの走査期間ごとにオンオ
フを繰返す信号であり、初期走査信号a3はこのう
ちの初めの走査期間オンとなる信号、最終走査信
号a4はこのうちの終りの走査期間オンとなる信号
である。
以上述べたように、本発明は対象に何んら付加
物を設置せず、光を直接対象に照射して光像を作
りこれを撮像するとともに光のオンオフに伴う光
像のオンオフの変化だけを撮像された映像の差か
ら合理的に求めるところに特徴がある。
物を設置せず、光を直接対象に照射して光像を作
りこれを撮像するとともに光のオンオフに伴う光
像のオンオフの変化だけを撮像された映像の差か
ら合理的に求めるところに特徴がある。
このようにして光像の撮像面上での位置がわか
ればあらかじめ既知である光の照射角度との関係
から三次元空間上の対象の位置を算出することが
できる。また本発明は映像の差の積分しＳ／Ｎを
向上させて照射された位置の反射光だけを強調す
る方式であるために、対象物体の反射率が低くて
も、あるいは照射光が弱くても位置検出が容易に
なり、屋外全天候のような照度の変化の激しいと
ころ、不明の雑物も存在する複雑な空間下等、苛
酷な環境のもとでも十分計測可能となる。したが
つてコンテナクレーンの自動掴み卸しにおいては
その段積み数を本発明の距離測定装置を用いて得
ることができるためにクレーンの自動化、高速化
に役立つなど工業利用上きわめて有効なものであ
る。
ればあらかじめ既知である光の照射角度との関係
から三次元空間上の対象の位置を算出することが
できる。また本発明は映像の差の積分しＳ／Ｎを
向上させて照射された位置の反射光だけを強調す
る方式であるために、対象物体の反射率が低くて
も、あるいは照射光が弱くても位置検出が容易に
なり、屋外全天候のような照度の変化の激しいと
ころ、不明の雑物も存在する複雑な空間下等、苛
酷な環境のもとでも十分計測可能となる。したが
つてコンテナクレーンの自動掴み卸しにおいては
その段積み数を本発明の距離測定装置を用いて得
ることができるためにクレーンの自動化、高速化
に役立つなど工業利用上きわめて有効なものであ
る。
なお、本発明の説明に用いた回路は一実施例で
あり、第４図のアナログ−デイジタル変換器１０
は以後の処理をデイジタル信号で行なうためのも
のでありアナログ信号の処理の場合には不用とな
るとともに記憶回路１３，２０をアナログ信号用
のメモリまたはシフトレジスタ、減算器１７、加
算器１９をアナログ信号用の減算器、加算器を用
いればよいわけである。さらに、容易に想像でき
るように、一次元センサアレイ８にTVカメラの
ごとき二次元的な撮像装置を用い等価な機能を得
ることもできる。このときにはたとえばレーザー
光を分割し、少しずつ角度を変えたたとえば３条
のビームとして投射し、それぞれの反射光がTV
カメラの３ケ所の走査線上に別々に撮像させるご
とくなし、それぞれの走査線上の映像信号を前記
方式と同様の方式で処理することにより、対象ま
での距離深度の深い測定装置を得ることも可能と
なる。
あり、第４図のアナログ−デイジタル変換器１０
は以後の処理をデイジタル信号で行なうためのも
のでありアナログ信号の処理の場合には不用とな
るとともに記憶回路１３，２０をアナログ信号用
のメモリまたはシフトレジスタ、減算器１７、加
算器１９をアナログ信号用の減算器、加算器を用
いればよいわけである。さらに、容易に想像でき
るように、一次元センサアレイ８にTVカメラの
ごとき二次元的な撮像装置を用い等価な機能を得
ることもできる。このときにはたとえばレーザー
光を分割し、少しずつ角度を変えたたとえば３条
のビームとして投射し、それぞれの反射光がTV
カメラの３ケ所の走査線上に別々に撮像させるご
とくなし、それぞれの走査線上の映像信号を前記
方式と同様の方式で処理することにより、対象ま
での距離深度の深い測定装置を得ることも可能と
なる。
第１図は本発明の原理図、第２図は映像差分回
路の原理図、第３図は一具体例の原理模式図、第
４図は詳細な回路構成図、第５図は回路の制御信
号のタイムチヤートである。
路の原理図、第３図は一具体例の原理模式図、第
４図は詳細な回路構成図、第５図は回路の制御信
号のタイムチヤートである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 対象物に対して所定の周期で断続してレーザ
光を照射する照射手段と、前記対象物体からの反
射光を前記所定周期で複数個の光電変換素子に撮
像し映像信号を順次送出する撮像手段と、前記断
続したレーザ光の照射に伴う前記映像信号の変化
分を検出することにより前記複数個の光電変換素
子に撮像された前記反射光の映像領域を検出する
映像領域検出手段と、前記映像領域の中心位置を
求める手段とを有し、該中心位置により前記対象
物体までの距離を求めることを特徴とする距離測
定装置。 ２ 前記映像領域検出手段は、前記映像信号の変
化分を積分する積分手段を有していることを特徴
とする前記特許請求の範囲第１項記載の距離測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12494676A JPS5350856A (en) | 1976-10-20 | 1976-10-20 | Distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12494676A JPS5350856A (en) | 1976-10-20 | 1976-10-20 | Distance measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5350856A JPS5350856A (en) | 1978-05-09 |
| JPS6137563B2 true JPS6137563B2 (ja) | 1986-08-25 |
Family
ID=14898101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12494676A Granted JPS5350856A (en) | 1976-10-20 | 1976-10-20 | Distance measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5350856A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0789058B2 (ja) * | 1986-06-11 | 1995-09-27 | キヤノン株式会社 | 距離測定装置 |
-
1976
- 1976-10-20 JP JP12494676A patent/JPS5350856A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5350856A (en) | 1978-05-09 |
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