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JPH0457983B2 - - Google Patents
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JPH0457983B2 - - Google Patents

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JPH0457983B2
JPH0457983B2 JP62142190A JP14219087A JPH0457983B2 JP H0457983 B2 JPH0457983 B2 JP H0457983B2 JP 62142190 A JP62142190 A JP 62142190A JP 14219087 A JP14219087 A JP 14219087A JP H0457983 B2 JPH0457983 B2 JP H0457983B2
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JP
Japan
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phase
intensity
detector
output
laser beam
Prior art date
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Expired
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JP62142190A
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Japanese (ja)
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JPS63307374A (en
Inventor
Hidemi Takahashi
Minoru Kimura
Osamu Yamada
Hiroyuki Naito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、レーザ光を用いて対象物の距離画
像を得るレーザ視覚センサに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a laser visual sensor that obtains a distance image of an object using laser light.

従来の技術 対象物までの絶対距離をレーザを用いて測定す
ることはロボツトの遠隔操作のための視覚情報源
として最近注目されている。このようなレーザ測
距装置は三角法を用いるものと光の往復時間を測
定するものとに大別され、後者はさらにパルスレ
ーザを用いる方式と連続波発振をレーザを強度変
調する方式に分けるられる。ロボツトの視覚等の
比較的短い距離の測定には連続波発振レーザ強度
変調方式が適しており、この方式に関して例えば
デビツド・ニツツアン(David Nitzan)らがプ
ロシーデイングス オブ アイ・イー・イー・イ
ー 第65巻、第206巻、1977年(Proc.IEEE
Vol.65,p.206,197)に記載している。以下、第
2図を参照して、従来の強度変調方式レーザ視覚
センサについて説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Measuring the absolute distance to an object using a laser has recently attracted attention as a visual information source for remote control of robots. Such laser distance measuring devices are broadly divided into those that use trigonometry and those that measure the round trip time of light, and the latter are further divided into those that use pulsed lasers and those that modulate the intensity of continuous wave oscillation. . Continuous wave laser intensity modulation is suitable for relatively short-distance measurements such as robot vision, and for example, David Nitzan et al. 65, No. 206, 1977 (Proc. IEEE
Vol. 65, p. 206, 197). Hereinafter, a conventional intensity modulation type laser visual sensor will be explained with reference to FIG.

第2図においてレーザ1からの出力光を発振器
3によつて駆動される光変調器2によつて強度変
調する。強度変調されたレーザ光は穴開き鏡4の
穴を通り、スキヤナ5によつて対象物6に照射さ
れる。対象物6からの散乱光はスキヤナ5を通
り、穴開き鏡4によつて反射され、集光レンズ7
によつて光検出器8に集光される。光検出器8は
情報信号iを発生する。このとき、情報信号iの
振幅はレーザ光に対する対象物6の反射率ならび
に対象物6までの距離に対応して異なるため、強
度検出器9によつて情報信号iの強度を検出し、
スキヤナ5によつてレーザ光の走査を行なえば、
テレビカメラによる測定と類似の輝度画像が得ら
れる。また、情報信号iの位相は対象物6までの
距離に比例して遅れる。従つて、位相検出器10
によつて発振器3からの参照信号rと情報信号i
との位相差を測定することによつて対象物までの
距離が測定できる。位相差より距離を測定するに
は例えば特開昭60−216285号公報に示された演算
をすればよい。スキヤナ5によるレーザ光の走査
によつて距離画像を得ることができる。
In FIG. 2, the output light from a laser 1 is intensity-modulated by an optical modulator 2 driven by an oscillator 3. In FIG. The intensity-modulated laser light passes through the hole in the perforated mirror 4 and is irradiated onto the object 6 by the scanner 5. Scattered light from the object 6 passes through the scanner 5, is reflected by the perforated mirror 4, and is reflected by the condenser lens 7.
The light is focused on the photodetector 8 by the . Photodetector 8 generates an information signal i. At this time, since the amplitude of the information signal i varies depending on the reflectance of the object 6 with respect to the laser beam and the distance to the object 6, the intensity of the information signal i is detected by the intensity detector 9,
If the scanner 5 scans the laser beam,
A brightness image similar to that measured by a television camera is obtained. Further, the phase of the information signal i is delayed in proportion to the distance to the object 6. Therefore, the phase detector 10
The reference signal r and information signal i from the oscillator 3 are
By measuring the phase difference between the two objects, the distance to the object can be measured. To measure the distance from the phase difference, for example, the calculation disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-216285 may be performed. A distance image can be obtained by scanning the scanner 5 with laser light.

発明が解決しようとする問題点 以上のような構成において、輝度画像と距離画
像は別個に記録され、表示される。一般に距離画
像の表示には距離が近い画素ほど明るくなるよう
に輝度を与える方式を用いている。対象物6の材
質、表面状態、形状などによつて光検出器8が検
出する情報信号iの強度は大きく異なる。散乱光
強度が微弱な画素に対しては正確な位相検出が行
なえないことが起こり、この画素に対してはラン
ダムな輝度が与えられてしまう。この距離画像の
ままではノイズを含んだ画像となり、ロボツトの
遠隔操作のための視覚として用いるには不適当で
ある。
Problems to be Solved by the Invention In the above configuration, the brightness image and the distance image are recorded and displayed separately. Generally, when displaying a distance image, a method is used in which brightness is given so that pixels closer to each other are brighter. The intensity of the information signal i detected by the photodetector 8 varies greatly depending on the material, surface condition, shape, etc. of the object 6. Accurate phase detection may not be possible for pixels with weak scattered light intensity, and random brightness will be given to these pixels. If this distance image is used as it is, it will be an image containing noise, and is not suitable for use as vision for remote control of a robot.

本発明は上記問題を解決するもので、正確な位
置検出が行なえていない領域をわかりやすく表示
した距離画像を得るレーザ視覚センサを提供する
ものである。
The present invention solves the above problem and provides a laser visual sensor that obtains a distance image that clearly displays areas where accurate position detection has not been performed.

問題点を解決するための手段 上記問答点を解決するために、本発明は、 赤外線レーザ光を出射するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出射した前記赤外線レー
ザ光を強度変調する光変調器と、 この光変調器により強度変調された赤外線レー
ザ光を対象物に対し二次元照射するとともに、当
該赤外線レーザ光がその対象物から反射してくる
散乱光を受光するスキヤナと、 そのスキヤナを介して受光した前記対象物から
の前記散乱光を光電変換する光検出器と、 前記光変調器が強度変調した前記赤外線レーザ
光の出力に対する、前記光検出器の出力の位相遅
れを検出することにより、当該位相遅れを前記対
象物までの距離情報として出力する位相検出器
と、 前記光検出器の出力から、前記散乱光の強度を
検出する強度検出器と、 前記位相検出器が正確に位相検出を行なえたか
否かにより設定された閾値と前記強度検出器の出
力レベルとを比較することにより、当該位相検出
器が正確に位相検出を行なえたか否かの判定を行
なうレベル判定器と、 そのレベル判定器の判定結果に基づき前記位相
検出器が正確に位相検出を行なえなかつた領域を
明示しながら、当該位相検出器の出力に基づく前
記対象物までの距離情報を表示する距離画像表示
手段とを具備したものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above questions and answers, the present invention provides: a laser oscillator that emits an infrared laser beam; an optical modulator that modulates the intensity of the infrared laser beam that is emitted from the laser oscillator; A scanner that irradiates an object with an infrared laser beam whose intensity is modulated by this optical modulator in two dimensions, and receives the scattered light that is reflected from the object, and the scanner receives the light through the scanner. a photodetector for photoelectrically converting the scattered light from the target object; and a photodetector for photoelectrically converting the scattered light from the target object; a phase detector that outputs a phase delay as distance information to the object; an intensity detector that detects the intensity of the scattered light from the output of the photodetector; and a phase detector that accurately detects the phase. a level determiner that determines whether or not the phase detector has accurately detected the phase by comparing a threshold value set according to whether the intensity detector has detected the phase accurately; distance image display means for displaying distance information to the target object based on the output of the phase detector while clearly indicating the area in which the phase detector could not accurately detect the phase based on the determination result. It is something.

作 用 本発明の上記構成により以下のように作用す
る。正確な位相検出が行なえような光信号強度の
小さい領域レベル判定器によつて判定し、この領
域を表示装置によつて距離画像の上に重ねて表示
する。本方式によれば正確な位相検出が行なえて
いない領域をわかりやすく表示することができ、
ロボツトの遠隔操作ための視覚センサとして有用
である。
Effect The above structure of the present invention acts as follows. This area is determined by a region level determiner with a low optical signal intensity that allows accurate phase detection, and this region is displayed superimposed on the distance image by a display device. According to this method, areas where accurate phase detection cannot be performed can be clearly displayed,
It is useful as a visual sensor for remote control of robots.

実施例 以下、本発明の実施例について図面とともに詳
細に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明のレーザ視覚センサの概略図で
ある。第2図の従来例と同じ部位には同じ番号を
付し、詳しい説明は省略する。本実施例の特徴は
レベル判定器11と距離画像表示装置12を設置
したことである。散乱光が微弱な画素の場合には
光検出器8からの出力である情報信号iの強度は
小さい。位相検出器10によつて位相検出が正確
に行なえる情報信号iの強度の最低のレベルを設
定しておき、レベル判定器11によつて情報信号
iの強度がこの基準レベル以下かどうかを判定
し、強度の小さい画素の場合は距離画像表示装置
12に信号を送るようにする。距離画像表示装置
12の表示の方法としては以下のいくつかの例を
考えられる。
FIG. 1 is a schematic diagram of a laser vision sensor of the present invention. The same parts as in the conventional example shown in FIG. 2 are given the same numbers, and detailed explanations will be omitted. The feature of this embodiment is that a level determiner 11 and a distance image display device 12 are installed. In the case of a pixel where the scattered light is weak, the intensity of the information signal i output from the photodetector 8 is small. The lowest level of the intensity of the information signal i at which phase detection can be accurately performed by the phase detector 10 is set, and the level judger 11 judges whether the intensity of the information signal i is below this reference level. However, in the case of a pixel with low intensity, a signal is sent to the distance image display device 12. The following several examples can be considered as display methods on the distance image display device 12.

基準レベル以下の画素の輝度を小さくする。 Decrease the brightness of pixels below the reference level.

基準レベル以下の画素をカラー表示する。こ
の場合白黒画像の中に例えば赤い領域として表
示されるわけである。
Display pixels below the reference level in color. In this case, the area is displayed as, for example, a red area in the black and white image.

基準レベル以下の画素の領域を破線で囲む。 A region of pixels below the reference level is surrounded by a broken line.

以上、本発明によれば、正確な位相検出が行な
えていない領域を明示することができ、ロボツト
のための視覚センサとして有用である。
As described above, according to the present invention, it is possible to clearly indicate an area where accurate phase detection cannot be performed, and the present invention is useful as a visual sensor for a robot.

発明の効果 以上述べたように本発明はレベル判定器によつ
て光信号の強度が小さく正確な位相検出を行なえ
ていない画素をわかりやすく表示するレーザ視覚
センサを提供するものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides a laser visual sensor that uses a level determiner to clearly display pixels for which accurate phase detection cannot be performed because the intensity of the optical signal is small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図に本発明の一実施例におけるレーザ視覚
センサのブロツク図、第2図は従来例のレーザ視
覚センサのブロツク図である。 1……レーザ、2……光変調器、3……発振
器、4……穴開き鏡、5……スキヤナ、6……対
象物、7……集光レンズ、8……光検出器、9…
…強度検出器、10……位相検出器、11……レ
ベル判定器、12……距離画像表示装置。
FIG. 1 is a block diagram of a laser vision sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a conventional laser vision sensor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Laser, 2... Optical modulator, 3... Oscillator, 4... Hole mirror, 5... Scanner, 6... Target, 7... Condensing lens, 8... Photodetector, 9 …
...Intensity detector, 10... Phase detector, 11... Level determiner, 12... Distance image display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 赤外線レーザ光を出射するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出射した前記赤外線レー
ザ光を強度変調する光変調器と、 この光変調器により強度変調された赤外線レー
ザ光を対象物に対し二次元照射するとともに、当
該赤外線レーザ光がその対象物から反射してくる
散乱光を受光するスキヤナと、 そのスキヤナを介して受光した前記対象物から
の前記散乱光を光電変換する光検出器と、 前記光変調器が強度変調した前記赤外線レーザ
光の出力に対する、前記光検出器の出力の位相遅
れを検出することにより、当該位相遅れを前記対
象物までの距離情報として出力する位相検出器
と、 前記光検出器の出力から、前記散乱光の強度を
検出する強度検出器と、 前記位相検出器が正確に位相検出を行なえたか
否かにより設定された閾値と前記強度検出器の出
力レベルとを比較することにより、当該位相検出
器が正確に位相検出を行なえたか否かの判定を行
なうレベル判定器と、 そのレベル判定器の判定結果に基づき前記位相
検出器が正確に位相検出を行なえなかつた領域を
明示しながら、当該位相検出器の出力に基づく前
記対象物までの距離情報を表示する距離画像表示
手段とを具備したレーザ視覚センサ。
[Claims] 1. A laser oscillator that emits an infrared laser beam, an optical modulator that modulates the intensity of the infrared laser beam emitted from the laser oscillator, and an infrared laser beam that is intensity-modulated by the optical modulator. A scanner that irradiates an object two-dimensionally and receives scattered light reflected from the object by the infrared laser beam, and a light that photoelectrically converts the scattered light from the object received via the scanner. a detector; a phase detector that detects a phase lag in the output of the photodetector with respect to the output of the infrared laser beam intensity-modulated by the optical modulator, and outputs the phase lag as distance information to the object; a detector; an intensity detector that detects the intensity of the scattered light from the output of the photodetector; a threshold value set depending on whether or not the phase detector can accurately detect the phase; a level determiner that determines whether or not the phase detector has accurately detected the phase by comparing the output level; and a level determiner that determines whether or not the phase detector has accurately detected the phase by comparing the output level; A laser visual sensor comprising distance image display means for displaying distance information to the object based on the output of the phase detector while clearly indicating a region where the detection was not possible.
JP62142190A 1987-06-09 1987-06-09 Laser visual sensor Granted JPS63307374A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10444356B2 (en) 2017-10-16 2019-10-15 Hesai Photonics Technology Co., Ltd. Lidar system and method
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KR20120007734A (en) * 2010-07-15 2012-01-25 삼성전기주식회사 Distance measuring module and display device including same, distance measuring method of display device
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