JP2009222449A - レンズ系を用いた距離計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 複雑な画像取込み手段を用いることなく、通常の光学系用いる簡易な光学系を用いた距離計測装置を得ること。
【解決手段】被対象物5からの光を集束する凸レンズ12と、該凸レンズ12の光を遮蔽すると共に、少なくとも第1孔e1、第2孔e2を有する第1マスク手段20と、該第1マスク手段20の第1孔e1、第2孔e2及び凸レンズ12を通過した第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ第1画像、第2画像を撮像する第1撮像素子14と、第1撮像素子14から得られた第1画像、第2画像に基づいて被対象物5との距離を検知する第1距離検出部30と、を備えたものである。
【選択図】 図1
【解決手段】被対象物5からの光を集束する凸レンズ12と、該凸レンズ12の光を遮蔽すると共に、少なくとも第1孔e1、第2孔e2を有する第1マスク手段20と、該第1マスク手段20の第1孔e1、第2孔e2及び凸レンズ12を通過した第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ第1画像、第2画像を撮像する第1撮像素子14と、第1撮像素子14から得られた第1画像、第2画像に基づいて被対象物5との距離を検知する第1距離検出部30と、を備えたものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、レンズ系を用いた距離計測装置に関するものである。
従来のレンズ系を用いた距離計測装置は、ぼけ量の解析が容易となるように光を通過させる瞳形状を有する光通過手段と、この光通過手段を通過した光を収束するレンズ系と、このレンズ系によって収束された光を二つ以上の光に分離し、これら分離した光から、互いに相違する合焦位置の画像をそれぞれ取り込む画像取込み手段と、これら画像を用いて対象の距離を演算する距離演算手段とを具え、光通過手段及びレンズ系によってテレセントリック光学系を構成している。
距離計測装置によれば、対象の距離を計測するに当たり、得られた画像に含まれるぼけを比較・解析し、その量から合焦位置を求める必要がある。このため、光通過手段をぼけ量の解析が容易となるように構造化する。これによって、ぼけによる情報損失を最小限に抑制し、高精度な距離計測が可能になる。
画像取出し手段は、光通過手段を通過した光を、各々がほぼ同一光量の二つ以上の光に分離し、分離した光から、互いに相違する奥行きを有する対象に関する画像をそれぞれ取り出す。これによって、表面テレテクスチャの種類に依存しない解析が可能になる。
さらに、通常の光学系では、光通過手段を主点の近辺に配置するために、像面の位置に応じて画像上の像の大きさに差異が生じるのに対して、通過手段及びレンズ系によってテレセントリック光学系を構成しているので、画像取出し手段によって取り出される複数の画像間の像倍率が等しくなる。
しかしながら、 上記距離計測装置は、通過手段及びレンズ系によってテレセントリック光学系を構成しており、しかも、画像取込み手段によりレンズ系によって収束された光を二つ以上の光に分離し、これら分離した光から、互いに相違する合焦位置の画像をそれぞれ取り込でいた。上記画像取込み手段を具現化すると、分光特性を除去するために全ての面が再蒸着されると共に収束光が第1面に入射される第1プリズムと、第1プリズムの第2面に第1面を接合した第2プリズムと、第2プリズムの第2面に第1面を接合した第3プリズムと、第1プリズムの第2面及び第1面による反射光が入射される第1撮像素子と、第2プリズムの第2面及び第1面による反射光が入射される第2撮像素子と、第1、第2及び第3プリズムの通過光が入射される第3撮像素子とを具え、これら第1、第2及び第3撮像素子の光学的配置が互いに相違するような構成にしなければならない。
したがって、上記画像取込み手段が複雑であると共に、通常の光学系に比較してテレセントリック光学系が複雑な構成であるという課題があった。
したがって、上記画像取込み手段が複雑であると共に、通常の光学系に比較してテレセントリック光学系が複雑な構成であるという課題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複雑な画像取込み手段を用いることなく、しかも、通常の光学系用いる簡易な光学系を用いた距離計測装置を提供することを目的とする。
第1の発明に係るレンズ系を用いた距離計測装置は、被対象物からの光を集束するレンズ系と、該レンズ系を遮蔽すると共に、少なくとも第1孔、第2孔を有する第1マスク手段と、該第1マスク手段の前記第1孔、第2孔及び前記レンズ系を通過する第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ第1画像、第2画像を撮像する第1撮像手段と、前記第1撮像手段から得られた第1画像、第2画像に基づいて前記被対象物との距離を検知する第1距離検出手段と、を備えたことを特徴とするものである。
距離計測装置によれば、第1マスク手段の第1孔、第2孔及びレンズ系を通過した第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ第1画像、第2画像が第1撮像手段に生じる。第1撮像手段が第1画像、第2画像を撮像して第1距離検出手段が第1画像、第2画像に基づいて被対象物との距離を検知する。
ここに、上記「第1撮像手段から得られた第1画像、第2画像に基づいて被対象物との距離を検知する第1距離検出手段と、」における第1画像、第2画像に基づくとは、例えば、第1画像と第2画像との距離を検知して、該距離に対応する距離計測装置から被対象物との距離までの第1テーブルを予め用意しておいて、該第1テーブルから第1画像と第2画像との距離に対応する被対象物との距離を読み出して求めることができる。
また、第1マスク手段の第1孔、第2孔は貫通しておれば、円形など任意の形状で、三つ以上でも良い。また、レンズ系は、一つのレンズでも、複数のレンズでも良い。
距離計測装置によれば、第1マスク手段の第1孔、第2孔及びレンズ系を通過した第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ第1画像、第2画像が第1撮像手段に生じる。第1撮像手段が第1画像、第2画像を撮像して第1距離検出手段が第1画像、第2画像に基づいて被対象物との距離を検知する。
ここに、上記「第1撮像手段から得られた第1画像、第2画像に基づいて被対象物との距離を検知する第1距離検出手段と、」における第1画像、第2画像に基づくとは、例えば、第1画像と第2画像との距離を検知して、該距離に対応する距離計測装置から被対象物との距離までの第1テーブルを予め用意しておいて、該第1テーブルから第1画像と第2画像との距離に対応する被対象物との距離を読み出して求めることができる。
また、第1マスク手段の第1孔、第2孔は貫通しておれば、円形など任意の形状で、三つ以上でも良い。また、レンズ系は、一つのレンズでも、複数のレンズでも良い。
第2の発明に係るレンズ系を用いた距離計測装置は、レンズ系又は第1撮像手段の少なくともいずれか一方となる第1移動部を、被対象物に対して移動する第1移動手段を備え、前記第1移動手段により前記第1移動部を移動し、前記第1撮像手段は、第1画像及び第2画像を撮像し、第1距離検出手段は、前記第1画像と第2画像との距離の変化に基づいて前記被対象物との距離を検知する、ことが好ましい。
これにより、第1移動部の移動距離に対応して第1画像と第2画像との距離の変化から被対象物との距離を検知するので、被対象物の距離の検出精度が向上すると共に、被対象物の表面形状を計測し易くなる。
これにより、第1移動部の移動距離に対応して第1画像と第2画像との距離の変化から被対象物との距離を検知するので、被対象物の距離の検出精度が向上すると共に、被対象物の表面形状を計測し易くなる。
第3の発明に係るレンズ系を用いた距離計測装置は、第1マスク手段の第1孔を遮蔽する第1遮蔽手段と、前記第1マスク手段の第2孔を遮蔽する第2遮蔽手段とを備え、第1撮像手段は、前記第1遮蔽手段により前記第1孔を遮蔽した際の第2孔を通過する第2光束に基づいて撮像し、前記第2遮蔽手段により前記第2孔を遮蔽した際の第1孔を通過する第1光束に基づいて撮像する、ことが好ましい。
これにより、第1画像と第2画像とが近接していても、第1画像又は第2画像のみを撮像するので、第1画像及び第2画像の撮像精度が向上する。このため、第1画像、第2画像を精度良く検知してから、被対象物との距離を検知するので、該距離の検出精度が向上する。
これにより、第1画像と第2画像とが近接していても、第1画像又は第2画像のみを撮像するので、第1画像及び第2画像の撮像精度が向上する。このため、第1画像、第2画像を精度良く検知してから、被対象物との距離を検知するので、該距離の検出精度が向上する。
第4の発明に係るレンズ系を用いた距離計測装置は、第1孔又は第2孔の少なくともいずれか一方を塞ぐと共に、色彩を有するフィルター手段を有することが好ましい。
これにより、第1画像と第2画像とが近接していても、第1画像又は第2画像の少なくともいずれか一方が色彩を有するので、第1画像及び第2画像の撮像精度が向上する。このため、第1画像、第2画像に基づいて被対象物との距離を検知するので、該距離の検出精度が向上する。
これにより、第1画像と第2画像とが近接していても、第1画像又は第2画像の少なくともいずれか一方が色彩を有するので、第1画像及び第2画像の撮像精度が向上する。このため、第1画像、第2画像に基づいて被対象物との距離を検知するので、該距離の検出精度が向上する。
第5の発明に係るレンズ系を用いた距離計測装置における第1マスク手段には、第1孔と第2孔とを結ぶ平行線に対して非平行に少なくとも第3孔が設けられており、第1撮像手段は、前記第3孔及びレンズ系を通過する第3光束に基づいて第3画像を撮像し、第1距離検出手段は、前記第1撮像手段から得られた第1画像から第3画像に基づいて被対象物との距離を検知する、ことが好ましい。
これにより、被対象物5に線状な特徴点が有り、該特徴点が第1マスク手段の第1孔と第2孔と平行でも、該平行と非平行に少なくとも第3孔を設けることにより、第1及び第2画像に加えて、新たな第3画像を得ることができる。第1又は第2画像と第3画像との距離を検出することにより、被対象物との距離を正確に検出できる。
これにより、被対象物5に線状な特徴点が有り、該特徴点が第1マスク手段の第1孔と第2孔と平行でも、該平行と非平行に少なくとも第3孔を設けることにより、第1及び第2画像に加えて、新たな第3画像を得ることができる。第1又は第2画像と第3画像との距離を検出することにより、被対象物との距離を正確に検出できる。
第6の発明に係るレンズ系を用いた距離計測装置は、被対象物からの光を集束するレンズ系と、該レンズの中心領域を遮蔽する第2マスク手段と、該第2マスク手段の周囲及び前記レンズ系を通過する光束に基づいて得られた画像を撮像する第2撮像手段と、該第2撮像手段から得られた画像に基づいて前記被対象物との距離を検知する第2距離検出手段と、を備えたことを特徴とするものである。
距離計測装置によれば、第2マスク手段を介してレンズ系を通過した光束に基づいて得られた画像が第2撮像手段に生じる。第2撮像手段が該画像を撮像して第2距離検出手段が該画像に基づいて被対象物との距離を検知するので、被対象物との距離を正確に検出できる。
ここに、「第2撮像手段から得られた画像に基づいて前記被対象物との距離を検知する第2距離検出手段と、」における第2撮像手段から得られた画像に基づいてとは、例えば、該画像の濃淡情報から該画像の周波数帯域を求め、該周波数帯域に対応する距離計測装置から被対象物との距離までの第2テーブルを予め用意しておいて、該第2テーブルから画像の周波数帯域に対応する被対象物との距離を読み出して求めることができる。
距離計測装置によれば、第2マスク手段を介してレンズ系を通過した光束に基づいて得られた画像が第2撮像手段に生じる。第2撮像手段が該画像を撮像して第2距離検出手段が該画像に基づいて被対象物との距離を検知するので、被対象物との距離を正確に検出できる。
ここに、「第2撮像手段から得られた画像に基づいて前記被対象物との距離を検知する第2距離検出手段と、」における第2撮像手段から得られた画像に基づいてとは、例えば、該画像の濃淡情報から該画像の周波数帯域を求め、該周波数帯域に対応する距離計測装置から被対象物との距離までの第2テーブルを予め用意しておいて、該第2テーブルから画像の周波数帯域に対応する被対象物との距離を読み出して求めることができる。
第7の発明に係るレンズ系を用いた距離計測装置は、レンズ系又は第2撮像手段の少なくともいずれか一方となる第2移動部を、被対象物に対して移動する第2移動手段を備え、前記第2移動手段により前記第2移動部を移動し、前記第2撮像手段は、得られた画像を撮像し、第2距離検出手段は、前記画像の変化から前記被対象物との距離を検知する、ことが好ましい。
これにより、第2移動部の移動距離に対応した画像の変化に基づいて被対象物との距離を検知するので、被対象物の距離の検出精度が向上すると共に、被対象物の表面形状を計測し易くなる。
ここに、画像の変化とは、画像の濃淡に基づく周波数帯域の変化などをいう。
これにより、第2移動部の移動距離に対応した画像の変化に基づいて被対象物との距離を検知するので、被対象物の距離の検出精度が向上すると共に、被対象物の表面形状を計測し易くなる。
ここに、画像の変化とは、画像の濃淡に基づく周波数帯域の変化などをいう。
本発明によれば、複雑な画像取込み手段を用いることなく、しかも、通常の光学系用いる簡易な光学系を用いた距離計測装置を得ることができる。
実施の形態1.
本発明の一実施の形態の基本原理を図1から図4によって説明する。図1及び図2は一実施の形態の基本原理を示す距離計測装置の原理図、図3は図1及び図2に示す被対象物の第1表面から得た撮像素子の画像(a)、同様に、基準面h2から得た撮像素子の画像(b)、第3表面から得た撮像素子の画像(c)の模式図、図4は図3に示す第1表面及び基準面の画像の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(a)、画像の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(b)である。
本発明の一実施の形態の基本原理を図1から図4によって説明する。図1及び図2は一実施の形態の基本原理を示す距離計測装置の原理図、図3は図1及び図2に示す被対象物の第1表面から得た撮像素子の画像(a)、同様に、基準面h2から得た撮像素子の画像(b)、第3表面から得た撮像素子の画像(c)の模式図、図4は図3に示す第1表面及び基準面の画像の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(a)、画像の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(b)である。
図1及び図2おいて、凹凸面を有する被対象物5は、第1表面h1、第2表面(基準面)h2、第3表面h3を有している。実際の被対象物5は、もっと多数の凹凸面を有するが、本発明の実施形態の原理を説明するために、上記のように三つの第1表面h1,第2表面h2,第3表面h3を有するものとする。
このように、距離計測装置の第1撮像系10は、レンズ系としての凸レンズ12と、該凸レンズ12を通過した光線を通じて得られた画像を撮像すると共に、多数のピクセルを有する第1撮像素子14とを備えており、凸レンズ12の前に二つの第1,第2孔e1,e2を有する第1マスク手段20を有している。第1マスク手段20は、板状の円形で、中心から対称に第1光束を通過させる貫通した第1孔e1と、第1孔e1から平行に所定距離離れた第2光束を通過させる貫通した第2孔e2とが設けられており、第1,第2孔e1,e2以外は、光線を遮蔽するように形成されている。
このように、距離計測装置の第1撮像系10は、レンズ系としての凸レンズ12と、該凸レンズ12を通過した光線を通じて得られた画像を撮像すると共に、多数のピクセルを有する第1撮像素子14とを備えており、凸レンズ12の前に二つの第1,第2孔e1,e2を有する第1マスク手段20を有している。第1マスク手段20は、板状の円形で、中心から対称に第1光束を通過させる貫通した第1孔e1と、第1孔e1から平行に所定距離離れた第2光束を通過させる貫通した第2孔e2とが設けられており、第1,第2孔e1,e2以外は、光線を遮蔽するように形成されている。
図1において、被対象物5の第1表面h1から点線で示すA光束b11,B光束b12は、第1マスク手段20の第1,第2孔e1,e2をそれぞれ通過して凸レンズ12に入射して、凸レンズ12で屈折して撮像素子14の撮像面に到達すると、撮像素子14では、焦点が合ってない、つまり合焦点位置でないため、図3(a)に示すようにぼけた円形状の第1画像としてのA画像Sa,第2画像としてのB画像Sbが得られる。このA画像Sa,B画像Sbの濃淡値と画像上の位置との関係は、図4(a)の点線に示すように、急峻な山形状の第1特性曲線fa,第2特性曲線fbとなる。
なお、説明の便宜上、画像は90°回転して表示している。
なお、説明の便宜上、画像は90°回転して表示している。
図1において、被対象物5の第2表面h2から実線で示す第1光束としてのC光束b21,第2光束としてのD光束b22は、第1マスク手段20の第1,第2孔e1,e2をそれぞれ通過して凸レンズ12に入射して、凸レンズ12で屈折し、撮像面が合焦点位置に到達すると、撮像素子14では、図3(b)に示すように合焦点位置のため、第1画像と第2画像とが重なって得られた鮮明で円形なC画像Scが得られる。C画像Scは、被対象物5の第1表面h1から第2表面h2に近づくに従いA画像SaとB画像Sbとの距離が狭くなり、第2表面h2では、A画像SaとB画像Sbとが重なったものである。このC画像Scの濃淡値と画像上の位置との関係は、図4(a)及び図4(b)の実線に示すように、急峻な略山状の第3特性曲線fcとなる。
図2に示すように、被対象物5の第3表面h3から一点鎖線で示す第1光束としてのD光束b31,第2光束としてのE光束b32は、第1マスク手段20の第1,第2孔e1,e2をそれぞれ通過して凸レンズ12に入射して、凸レンズ12で屈折して撮像素子14に到達する。撮像素子14では、図3(c)に示す二つのボケた円形状の第1画像としてのD画像Sd、第2画像としてのE画像Seが得られ、図4(c)の一点鎖線に示すように、急峻な山形状の第5特性曲線fd,第6特性曲線feとなる。
次に、撮像素子14が得た画像から撮像系10の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離を求める手段を図5及び図6によって説明する。図5は、図3に示す画像と撮像素子のピクセルの対応図(a)、画像の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(b)、図6は画像の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(b)、画像の二点間の距離と被対象物とレンズとの距離を示す特性曲線図である。
第1撮像素子14は、図5に示すように、多数の正方形のピクセルから成り、第1距離検出部は上記A画像Sa〜E画像Seの一つが得られた特徴点から、画像を有するピクセルを特定する。図3(a)に示すように、撮像素子14によりA,B画像Sa,Sbが得られると、A画像Saが第1ピクセルP46により検知されてA画像Saの位置が特定され、B画像Sbが第2ピクセルP66により検知されてB画像Sbの位置が特定される。第1距離検出部30は、A画像Saの中心とB画像Sbの中心とから二点間距離d1を求めると共に、図6(b)に示すように該二点間距離に対応した凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離の第1テーブルを有しており、該第1テーブルから該距離d1に対応した被対象物5の第1表面h1から凸レンズ12との距離L1を読み出すように形成されている。
第1撮像素子14は、図5に示すように、多数の正方形のピクセルから成り、第1距離検出部は上記A画像Sa〜E画像Seの一つが得られた特徴点から、画像を有するピクセルを特定する。図3(a)に示すように、撮像素子14によりA,B画像Sa,Sbが得られると、A画像Saが第1ピクセルP46により検知されてA画像Saの位置が特定され、B画像Sbが第2ピクセルP66により検知されてB画像Sbの位置が特定される。第1距離検出部30は、A画像Saの中心とB画像Sbの中心とから二点間距離d1を求めると共に、図6(b)に示すように該二点間距離に対応した凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離の第1テーブルを有しており、該第1テーブルから該距離d1に対応した被対象物5の第1表面h1から凸レンズ12との距離L1を読み出すように形成されている。
次に、被対象物5の第2表面h2を撮像すると、撮像素子14には、図3(b)に示すように、二つの点が重なったC画像Scが得られる。つまり、第1撮像系10が被対象物5を撮像した合焦点位置となり、C画像Scが第3ピクセルP56により検知されてC画像Scの位置が特定される。第1距離検出部30は、一つの画像しかないので、画像間の距離d2がゼロとなり、上記第1テーブルから距離ゼロに対応した被対象物5の第2表面h2から凸レンズ12との距離L2を求めて記憶する。
さらに、被対象物5の第3表面h3を撮像すると、撮像素子14には、図3(c)に示すD画像Sd,E画像Seが得られる。図5に示すように、D画像Sdが第5ピクセルP86により検知されてD画像Sdが特定され、第6画像Seが第6ピクセルP26により検知されて第6画像Seの位置が特定される。第1距離検出部30は、第5画像Sdの中心と第6画像Seの中心とから距離d2を求め、上記第1テーブルから距離d2に対応する被対象物5の第3表面h3から凸レンズとの距離L3を求めて記憶する。
このような距離計測装置によれば、A画像SaとB画像Sb、D画像SdとE画像Seに対応する二点間の距離を求め、図6(b)に示すように上記画像の二点間の距離と被対象物5の表面と凸レンズ12との距離が略直線状を示す。なお、合焦点位置におけるC画像Scの距離は、上記で説明したようにゼロである。
第1距離検出部30は、被対象物5の第1表面h1と凸レンズ12間の距離L1と、被対象物5の第2表面h2との凸レンズ12間の距離L2との差から、基準面h2を基準として被対象物5の突出量を求めることもできる。
同様に、第1距離検出部30は、被対象物5の第2表面h2と凸レンズ12間の距離L2と、被対象物5の第3表面h3との凸レンズ12間の距離L3との差から、基準面h2を基準として被対象物5の窪み量を求めることができる。
第1距離検出部30は、被対象物5の第1表面h1と凸レンズ12間の距離L1と、被対象物5の第2表面h2との凸レンズ12間の距離L2との差から、基準面h2を基準として被対象物5の突出量を求めることもできる。
同様に、第1距離検出部30は、被対象物5の第2表面h2と凸レンズ12間の距離L2と、被対象物5の第3表面h3との凸レンズ12間の距離L3との差から、基準面h2を基準として被対象物5の窪み量を求めることができる。
距離計測装置は、凹凸面を有する被対象物5からの光を集束する凸レンズ12と、該凸レンズ12を遮蔽すると共に、第1孔e1、第2孔e2を有する第1マスク手段20と、該第1マスク手段20の第1孔e1、第2孔e2及び凸レンズ12を通過する第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ得られた第1画像、第2画像を撮像する撮像素子14と、撮像素子14から得られた第1画像、第2画像に基づいて被対象物5の表面との距離を検知する第1距離検出部30と、を備えたものである。
上記距離計測装置によれば、該第1マスク手段20の第1孔e1、第2孔e2及び凸レンズ12を通過した第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ得られた第1画像、第2画像を第1撮像素子14が撮像することにより、第1距離検出部30は、第1画像と第2画像との距離を求め、該距離に基づいて被対象物5の表面との距離を検知する。これにより、被対象物5の凹の深さ、凸の突出値を高精度に検出できる。
上実施形態では、第1マスク手段20の中心から対称に二つの第1孔e1,第2孔e2を設けたが、三つ以上の孔でも良く、第1孔e1と、第2孔e2とを対称に設けなくても良い。
また、第1マスク手段20は、凸レンズ12から離して設けたが、凸レンズ12に固着しても良い。
また、第1マスク手段20は、凸レンズ12から離して設けたが、凸レンズ12に固着しても良い。
また、上記実施形態1に加えて、第1移動部としての第1撮像系10を被対象物5に対して接近させた第1位置、遠ざけた第2位置などの複数の位置で、該第1マスク手段20の第1孔e1、第2孔e2及び凸レンズ12を通過する第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ得られた第1画像と第2画像とを撮像素子14が撮像し、第1距離検出部30は、各位置毎に第1画像と第2画像との距離を求めて記憶し、複数の該距離に基づいて被対象物5の表面との凸レンズ12との距離を検知しても良い。
これにより、第1撮像系10の移動距離に対応して第1画像と第2画像との距離との関係から被対象物5との距離を検知するので、被対象物5と凸レンズ12との距離の検出精度が向上すると共に、被対象物5の表面形状を計測し易くなる。
なお、上記実施形態では、第1撮像系10を移動したが、凸レンズ12又は第1撮像素子14の少なくともいずれか一方を移動しても良い。
これにより、第1撮像系10の移動距離に対応して第1画像と第2画像との距離との関係から被対象物5との距離を検知するので、被対象物5と凸レンズ12との距離の検出精度が向上すると共に、被対象物5の表面形状を計測し易くなる。
なお、上記実施形態では、第1撮像系10を移動したが、凸レンズ12又は第1撮像素子14の少なくともいずれか一方を移動しても良い。
実施形態2.
本発明の他の実施の形態を図7及び図8によって説明する。図7は、被対象物の基準面に近い撮像素子の画像の模式図(a)、濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(b)、図8は、第1及び第2シャッターを開放した場合の画像の模式図(a)、第1シャッターのみを開放した場合の画像の模式図(b)、第2シャッターのみを開放した場合の画像の模式図(c)である。
上記実施形態1において、第1撮像系10が被対象物5の基準面に近い面を撮像すると、撮像素子14の画像が図7(a)に示すように、第1画像Saと第2画像Sbとか混在した略ダルマ状の画像となり、このダルマ状の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図が略駱駝のこぶ状となり第1画像Ssと第2画像Sbとの距離の検知がしにくくなる。これを解決するのが本実施の形態である。
すなわち、本実施の形態は、第1画像Saと第2画像Sbとが混在した画像でも、第1画像Saと第2画像Sbとの距離を精度良く検出することにより、被対象物5の表面と凸レンズ12との距離を正確に検出するものである。
本発明の他の実施の形態を図7及び図8によって説明する。図7は、被対象物の基準面に近い撮像素子の画像の模式図(a)、濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図(b)、図8は、第1及び第2シャッターを開放した場合の画像の模式図(a)、第1シャッターのみを開放した場合の画像の模式図(b)、第2シャッターのみを開放した場合の画像の模式図(c)である。
上記実施形態1において、第1撮像系10が被対象物5の基準面に近い面を撮像すると、撮像素子14の画像が図7(a)に示すように、第1画像Saと第2画像Sbとか混在した略ダルマ状の画像となり、このダルマ状の濃淡値と画像上の位置とを示す特性曲線図が略駱駝のこぶ状となり第1画像Ssと第2画像Sbとの距離の検知がしにくくなる。これを解決するのが本実施の形態である。
すなわち、本実施の形態は、第1画像Saと第2画像Sbとが混在した画像でも、第1画像Saと第2画像Sbとの距離を精度良く検出することにより、被対象物5の表面と凸レンズ12との距離を正確に検出するものである。
図8において、距離計測装置は実施形態1の構成に加え、四角形で板状の第1及び第2遮蔽部材51,52を第1マスク手段20の前に備え、該第1又は第2遮蔽部材51,52により第1マスク手段20の第1孔e1又は第2孔e2を選択するように形成されている。
このような距離計測装置によれば、図8(b)に示すように、第1遮蔽部材としての第1シャッター51を開放し、第2遮蔽部材としての第2シャッター52を閉じて第1孔e1のみから第1光束を通過して撮像素子14が第1画像Saのみを撮像し、第1距離検出部30は、第1画像Saの中心となる第1位置を求めて記憶する。次に、図8(c)に示すように、第1シャッター51を閉じて第2シャッター52を開放して第2孔e2のみから第2光束を通過して撮像素子14が第2画像Sbのみを撮像し、第1距離検出部30は、第2画像S2の中心となる第2位置を求めて記憶する。
第1距離検出部30は、記憶された第1位置と第2位置とから距離を求めて、該距離に対応した凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離の第1テーブルを有しており、該テーブルから該距離に対応した被対象物5の表面から凸レンズ12との距離を読み出す。
このような距離計測装置によれば、図8(b)に示すように、第1遮蔽部材としての第1シャッター51を開放し、第2遮蔽部材としての第2シャッター52を閉じて第1孔e1のみから第1光束を通過して撮像素子14が第1画像Saのみを撮像し、第1距離検出部30は、第1画像Saの中心となる第1位置を求めて記憶する。次に、図8(c)に示すように、第1シャッター51を閉じて第2シャッター52を開放して第2孔e2のみから第2光束を通過して撮像素子14が第2画像Sbのみを撮像し、第1距離検出部30は、第2画像S2の中心となる第2位置を求めて記憶する。
第1距離検出部30は、記憶された第1位置と第2位置とから距離を求めて、該距離に対応した凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離の第1テーブルを有しており、該テーブルから該距離に対応した被対象物5の表面から凸レンズ12との距離を読み出す。
また、上記実施形態2の構成に加えて、第1マスク手段20の第1孔e1を、光束が通過すると共に、赤などの第1色彩を有する第1フィルター(図示せず)と、マスク手段20の第2孔e2を、光束が通過すると共に、青などの第2色彩を有する第2フィルター(図示せず)とを備えることが好ましい。これにより、第1画像Sa及び第2画像Sbの判別が容易となる。
なお、第1,第2フィルターは、偏光フィルターでも良い。
なお、第1,第2フィルターは、偏光フィルターでも良い。
実施形態3.
本発明の他の実施の形態を図9及び図10によって説明する。図9は他の実施の形態を示し、被対象物の正面図(a)、第1マスク手段の正面図 (b)、第1マスク手段の第1孔と第2孔との平行線に対して、被対象物の線状な特徴点が平行の場合の合焦点位置での画像の模式図(c)、焦点位置がずれた位置での画像の模式図(d)、図10は他の実施の形態を示し、被対象物の正面図(a)、四つ孔を設けた第1マスク手段の正面図 (b)、合焦点位置での画像の模式図(c)、焦点位置がずれた位置での画像の模式図(d)である
上記実施形態1において、被対象物5に線状な特徴点5aとして例えば傷が有り、該特徴点5aが第1マスク手段20の第1孔e1と第2孔e2と平行な関係にあると、被対象物5の特徴点5aを合焦点位置及び、合焦点位置からずれて第1撮像系10が撮像すると、撮像素子14の画像が図9(c)及び(d)に示すように、第1画像としてのA画像Saと第2画像としてのB画像Sbとか混在した略長方形の画像となり、A画像SaとB画像Sbとの距離が極めて検知しにくくなる。これを解決するのが本実施の形態である。
本発明の他の実施の形態を図9及び図10によって説明する。図9は他の実施の形態を示し、被対象物の正面図(a)、第1マスク手段の正面図 (b)、第1マスク手段の第1孔と第2孔との平行線に対して、被対象物の線状な特徴点が平行の場合の合焦点位置での画像の模式図(c)、焦点位置がずれた位置での画像の模式図(d)、図10は他の実施の形態を示し、被対象物の正面図(a)、四つ孔を設けた第1マスク手段の正面図 (b)、合焦点位置での画像の模式図(c)、焦点位置がずれた位置での画像の模式図(d)である
上記実施形態1において、被対象物5に線状な特徴点5aとして例えば傷が有り、該特徴点5aが第1マスク手段20の第1孔e1と第2孔e2と平行な関係にあると、被対象物5の特徴点5aを合焦点位置及び、合焦点位置からずれて第1撮像系10が撮像すると、撮像素子14の画像が図9(c)及び(d)に示すように、第1画像としてのA画像Saと第2画像としてのB画像Sbとか混在した略長方形の画像となり、A画像SaとB画像Sbとの距離が極めて検知しにくくなる。これを解決するのが本実施の形態である。
すなわち、本実施の形態は、被対象物5に線状な特徴点5aが有り、該特徴点5aが第1マスク手段20の第1孔e1と第2孔e2と平行でも、該平行と直角に交わるように、図10(b)に示すように、第3孔e3、第4孔e4を設けることにより、A画像Sa,B画像Sbに加えて、図10(d)に示すように、新たな第3画像S3,第4画像S4を得ることができる。第1撮像素子14が第3画像S3,第4画像S4を撮像して第1距離検出部が第3画像S3と第4画像S4との距離を精度良く検出することにより、被対象物5の表面と凸レンズ12との距離を正確に検出するものである。
また、第1孔e1と第2孔e2とに平行線を引き、該平行線に直角に交わるように、図10(b)に示すように、第3孔e3、第4孔e4を設けたが、該平行線と交わる位置に第3孔e3、第4孔e4を設ければ良い。
また、第1マスク手段20に第3孔e3、第4孔e4を設けたが、第3孔e3又は第4孔e4いずれか一方の孔で良い。
また、第1孔e1と第2孔e2とに平行線を引き、該平行線に直角に交わるように、図10(b)に示すように、第3孔e3、第4孔e4を設けたが、該平行線と交わる位置に第3孔e3、第4孔e4を設ければ良い。
また、第1マスク手段20に第3孔e3、第4孔e4を設けたが、第3孔e3又は第4孔e4いずれか一方の孔で良い。
実施形態4.
本発明の他の実施の形態の原理を図11及び図12によって説明する。図11は、距離計測装置の原理図、図12は図11の被対象物の第2表面から得た撮像素子の画像の模式図(a)、同様に、第1表面,第3表面から得た画像の模式図(b)、画像の濃淡値と位置とを示す特性曲線図(c)である。図11中、図1と同一符号は、同一部分を示し説明を省略する。
本実施の形態は、上記実施形態1と同様に、マスク手段を用いるものであるが、その形状が上記実施形態1とは異なる。すなわち、第2マスク手段120は、図11に示すように、凸レンズ12の中心部の領域に凸レンズ12に入射される光束を遮断する円形の形状をしている。
距離計測装置の第2撮像系110は、レンズ系としての凸レンズ12と、該凸レンズ12を通過した光線を通じて撮像すると共に、多数のピクセルを有する第2撮像素子114とを備えており、
本発明の他の実施の形態の原理を図11及び図12によって説明する。図11は、距離計測装置の原理図、図12は図11の被対象物の第2表面から得た撮像素子の画像の模式図(a)、同様に、第1表面,第3表面から得た画像の模式図(b)、画像の濃淡値と位置とを示す特性曲線図(c)である。図11中、図1と同一符号は、同一部分を示し説明を省略する。
本実施の形態は、上記実施形態1と同様に、マスク手段を用いるものであるが、その形状が上記実施形態1とは異なる。すなわち、第2マスク手段120は、図11に示すように、凸レンズ12の中心部の領域に凸レンズ12に入射される光束を遮断する円形の形状をしている。
距離計測装置の第2撮像系110は、レンズ系としての凸レンズ12と、該凸レンズ12を通過した光線を通じて撮像すると共に、多数のピクセルを有する第2撮像素子114とを備えており、
図11において、被対象物5の第1表面h1から点線で示す光束b11,b12が第2マスク手段120の周囲をそれぞれ通過して凸レンズ12に入射して、凸レンズ12で屈折して第2撮像素子114の撮像面に到達すると、第2撮像素子114では、合焦点位置でないため、図12(a)に示すように、ボケた円形状の第1非合焦点画像S21が得られ、第1非合焦点画像S21の濃淡値と位置との関係は、図12(c)に示すように、太い点線で示す略山状な第1特性曲線f21となる。
図11において、被対象物5の第2表面h2から実線で示す光束b21,b22が第2マスク手段120の周辺をそれぞれ通過して凸レンズ12に入射して、凸レンズ12で屈折し、第2撮像素子114の撮像面が合焦点位置に到達すると、第2撮像素子114では、図12(a)に示すように鮮明な円形の合焦点画像S22が得られ、合焦点画像S22の濃淡値と位置との関係は、図12(c)に示すように、太い実線で示す略山状な第2特性曲線f22となる。
さらに、図11に示すように、被対象物5の第3表面h3から一点鎖線で示す光束b31,b31が第2マスク手段120の周辺をそれぞれ通過して凸レンズ12に入射して、凸レンズ12で屈折して第2撮像素子114の撮像面に到達すると、第2撮像素子114では、図12(b)に示すように、ボケた円形状の第2非合焦点画像S23が得られ、図12(c)に示すように、太い点線で示す略山状な第3特性曲線f23となる。
さらに、図11に示すように、被対象物5の第3表面h3から一点鎖線で示す光束b31,b31が第2マスク手段120の周辺をそれぞれ通過して凸レンズ12に入射して、凸レンズ12で屈折して第2撮像素子114の撮像面に到達すると、第2撮像素子114では、図12(b)に示すように、ボケた円形状の第2非合焦点画像S23が得られ、図12(c)に示すように、太い点線で示す略山状な第3特性曲線f23となる。
図12(c)から理解できるように、第1特性曲線f21と第2特性曲線f22(第3特性曲線f23)とは、ピーク値と周波数帯域とが異なり、特に、第2マスク手段120がない場合に比較して周波数帯域で顕著な差を有する。このため、この周波数帯域の特性を利用して被対象物5の表面と凸レンズ12との距離を求めることができる。
第2距離検出部130は、第1特性曲線f21の第1周波数帯域と、第2特性曲線f22(第3特性曲線f23)の第2周波数帯域を求めてそれぞれ記憶し、第1周波数帯域と第2周波数帯域との差Δfを求める。ここで、該Δf値に対して、被対象物5と凸レンズ12との距離値とのテーブルを予め用意しておいて、該Δf値に対応する距離値を読み出すようにしている。
また、上記実施形態1に加えて、第1移動部としての第1撮像系10を被対象物5に対して接近させたりした第1位置、遠ざけたりした第2位置などの複数の位置で、第2撮像素子は、該第2マスク手段120及び凸レンズ12を通過した光束に基づいて得られた画像を撮像し、第2距離検出部130は、各位置毎に画像の周波数帯域を求めて記憶し、複数の該周波数帯域に基づいて被対象物5の表面と凸レンズ12との距離を検知しても良い。
これにより、第2撮像系110の移動距離に対応して画像の周波数帯域の関係から被対象物5との距離を検知するので、被対象物5と凸レンズ12との距離の検出精度が向上すると共に、被対象物5の表面形状を計測し易くなる。
なお、上記実施形態では、第2撮像系110を移動したが、凸レンズ12又は第1撮像素子14の少なくともいずれか一方を移動しても良い。
これにより、第2撮像系110の移動距離に対応して画像の周波数帯域の関係から被対象物5との距離を検知するので、被対象物5と凸レンズ12との距離の検出精度が向上すると共に、被対象物5の表面形状を計測し易くなる。
なお、上記実施形態では、第2撮像系110を移動したが、凸レンズ12又は第1撮像素子14の少なくともいずれか一方を移動しても良い。
実施例1.
本発明の一実施例を図13によって説明する。図13は一実施例を示す距離計測装置の全体図である。図13中、図1と同一符号は、同一部分を示し、説明を省略する。
図13において、被対象物5は略階段状で、第1表面h1と基準表面(第2表面)h2と第3表面h3とを有しており、第1表面h1,基準表面h2,第3表面h3は、それぞれが図3の正面から見て微小な幅を有している。
距離計測装置は、第1移動部としての第1撮像系10をZ軸方向に上下させるためにL形状の台7に立設されたボールネジ62と、このボールネジ62に螺合されると共に、第1撮像系10が固定されたモータ等を有する駆動機構60と、第1撮像系10の下部に設けられたシャッター部50とを備えており、駆動機構60を動作させる位置指令信号を発生すると共に、シャッター部50を動作させる切換え指令信号を発生する第1制御部70を有している。
シャッター部50は、第1マスク手段20の第1孔e1のみを塞ぐ第1シャッター51と、第1マスク手段20の第2孔e2のみを塞ぐ第2シャッターとを有しており、第1または第2シャッターを選択できるように形成されている。
本発明の一実施例を図13によって説明する。図13は一実施例を示す距離計測装置の全体図である。図13中、図1と同一符号は、同一部分を示し、説明を省略する。
図13において、被対象物5は略階段状で、第1表面h1と基準表面(第2表面)h2と第3表面h3とを有しており、第1表面h1,基準表面h2,第3表面h3は、それぞれが図3の正面から見て微小な幅を有している。
距離計測装置は、第1移動部としての第1撮像系10をZ軸方向に上下させるためにL形状の台7に立設されたボールネジ62と、このボールネジ62に螺合されると共に、第1撮像系10が固定されたモータ等を有する駆動機構60と、第1撮像系10の下部に設けられたシャッター部50とを備えており、駆動機構60を動作させる位置指令信号を発生すると共に、シャッター部50を動作させる切換え指令信号を発生する第1制御部70を有している。
シャッター部50は、第1マスク手段20の第1孔e1のみを塞ぐ第1シャッター51と、第1マスク手段20の第2孔e2のみを塞ぐ第2シャッターとを有しており、第1または第2シャッターを選択できるように形成されている。
さらに、距離計測装置は、第1制御部70からの位置指令信号により駆動機構60を駆動する撮像系駆動部65と、第1制御部70からの切換え指令信号によりシャッター部50の第1又は第2シャッター51,52を選択する切換え駆動部55と、第1撮像系10の第1撮像素子14が撮像した画像を取込み、該画像から第1撮像系10の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離を求める第1距離検出部30を有している。
第1距離検出部30は、第1画像と第2画像との距離を求める二点間検知部32と、この二点間距離を記憶すると共に、該二点間距離に対応した凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離の第1テーブルを有する第1記憶部34と、該二点間距離を読み出すと共に、第1撮像系10の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離を求める第1距離算出部36と、を備えている。
なお、駆動機構60、ボールネジ62、撮像系駆動部65が第1移動手段を成している。
第1距離検出部30は、第1画像と第2画像との距離を求める二点間検知部32と、この二点間距離を記憶すると共に、該二点間距離に対応した凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離の第1テーブルを有する第1記憶部34と、該二点間距離を読み出すと共に、第1撮像系10の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離を求める第1距離算出部36と、を備えている。
なお、駆動機構60、ボールネジ62、撮像系駆動部65が第1移動手段を成している。
上記のように構成された距離計測装置の動作を図13及び図14を参照して説明する。図14は図13の距離計測装置の動作を示すフローチャートである。
まず、予め第1撮像系10のZ軸方向の開始位置と最終位置と、開始位置から最終位置までの間で、撮像するための停止位置となる各移動位置とを設定して第1制御部70に記憶する。第1制御部70は、切換え指令信号を発生して切換え駆動部55を介して第1シャッター51を開放して第2シャッター52を閉成し(ステップS101)、撮像系駆動部65を介して第1撮像系10を開始位置に移動するように位置指令信号を発生して移動する(ステップS103)。第1距離検出部30は、第1撮像系10の第1撮像素子14が撮像した第1画像としてのA画像Saを第1記憶部34に記憶する(ステップS105)。
まず、予め第1撮像系10のZ軸方向の開始位置と最終位置と、開始位置から最終位置までの間で、撮像するための停止位置となる各移動位置とを設定して第1制御部70に記憶する。第1制御部70は、切換え指令信号を発生して切換え駆動部55を介して第1シャッター51を開放して第2シャッター52を閉成し(ステップS101)、撮像系駆動部65を介して第1撮像系10を開始位置に移動するように位置指令信号を発生して移動する(ステップS103)。第1距離検出部30は、第1撮像系10の第1撮像素子14が撮像した第1画像としてのA画像Saを第1記憶部34に記憶する(ステップS105)。
第1制御部70は、切換え駆動部55を介して第1シャッター51を閉成して第2シャッター52を開放し(ステップS107)、第1距離検出部30は、第1撮像系10の第1撮像素子14が撮像した第2画像としてのB画像Sbを第1記憶部34に記憶する(ステップS109)。二点間検知部32は、第1記憶部32からA画像Sa及びB画像Sbとを読み出してA画像SaとB画像Sbとの距離を求めて第1記憶部34に記憶する(ステップS111)。
第1制御部70は第1撮像系10が最終位置に達したか否かを判断し、最終位置に達していないと、各移動位置に第1撮像系10を移動して上記ステップS101〜S111を実行する。やがて、第1撮像系10が最終位置に達すると、第1距離検出部30の第1距離算出部は、第1記憶部34に記憶された上記第1テーブルと、多数の上記二点間距離に基づいて被対象物5の表面とレンズ12との距離を求めて(ステップS115)、終了する。
この求めた距離を用いて被対象物5の表面形状h1,h2,h3を得ることもできる。
この求めた距離を用いて被対象物5の表面形状h1,h2,h3を得ることもできる。
実施例2.
本発明の他の実施例を図15によって説明する。図15は他の実施例を示す距離計測装置の全体図である。図15中、図11及び図13と同一符号は、同一部分を示し、説明を省略する。
図15において、距離計測装置は、第2移動部としての第2撮像系110と、駆動機構60を動作させる位置指令信号を発生する第2制御部170と、第2距離検出部130とを有しており、第2距離検出部130は、画像などを記憶する第2記憶部134と、駆動機構60の各停止位置における画像の周波数帯域を検知して第2記憶部134に記憶すると共に、基準位置と各位置とにおける画像の周波数帯域の差を求めて第2記憶部134に記憶する周波数帯域検知部132と、予め用意された該帯域差と第2撮像系110の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離との第2テーブルを有し、上記帯域差を第2記憶部134から読み出すと共に、該帯域差に対応する第2撮像系110の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離を上記第2テーブルから求める第2距離算出部136と、を備えている。
なお、駆動機構60、ボールネジ62、撮像系駆動部65が第2移動手段を成している。
本発明の他の実施例を図15によって説明する。図15は他の実施例を示す距離計測装置の全体図である。図15中、図11及び図13と同一符号は、同一部分を示し、説明を省略する。
図15において、距離計測装置は、第2移動部としての第2撮像系110と、駆動機構60を動作させる位置指令信号を発生する第2制御部170と、第2距離検出部130とを有しており、第2距離検出部130は、画像などを記憶する第2記憶部134と、駆動機構60の各停止位置における画像の周波数帯域を検知して第2記憶部134に記憶すると共に、基準位置と各位置とにおける画像の周波数帯域の差を求めて第2記憶部134に記憶する周波数帯域検知部132と、予め用意された該帯域差と第2撮像系110の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離との第2テーブルを有し、上記帯域差を第2記憶部134から読み出すと共に、該帯域差に対応する第2撮像系110の凸レンズ12から被対象物5の表面までの距離を上記第2テーブルから求める第2距離算出部136と、を備えている。
なお、駆動機構60、ボールネジ62、撮像系駆動部65が第2移動手段を成している。
上記のように構成された距離計測装置の動作を図15及び図16を参照して説明する。図16は図15の距離計測装置の動作を示すフローチャートである。
まず、Z軸方向の開始位置と最終位置と、開始位置から最終位置までの間で、撮像するための停止位置となる各移動位置とを設定して第2制御部170に記憶する。第2制御部170は、撮像系駆動部65を介して第2撮像系110を開始位置に移動するように位置指令信号を発生して移動する(ステップS203)。第2距離検出部130は、第2撮像素子114が撮像した開始位置としての第1停止位置の画像を第2記憶部134に記憶する(ステップS205)。
まず、Z軸方向の開始位置と最終位置と、開始位置から最終位置までの間で、撮像するための停止位置となる各移動位置とを設定して第2制御部170に記憶する。第2制御部170は、撮像系駆動部65を介して第2撮像系110を開始位置に移動するように位置指令信号を発生して移動する(ステップS203)。第2距離検出部130は、第2撮像素子114が撮像した開始位置としての第1停止位置の画像を第2記憶部134に記憶する(ステップS205)。
周波数帯域検知部132は、第1停止位置の画像の第1周波数帯域を検知して第2記憶部134に記憶する(ステップS207)、第2距離検出部130は、撮像回数が2回以上か否かを判定し、2回以下であるので(ステップS209)、2回以下であることを第2制御部170に送信する。第2制御部170は、第2撮像系110が最終位置に達したか否かを判定し、まだ、最終位置に達していないので(ステップS213)、第2制御部170は、撮像系駆動部65を介して第2撮像系110を予め定めた第2停止位置へ移動するために位置指令信号を発生して移動する(ステップS203)。
第2距離検出部130は、第2撮像素子114が撮像した第2停止位置の画像を第2記憶部134に記憶し(ステップS205)、周波数帯域検知部132は、上記第2停止位置の画像の第2周波数帯域を検知して第2記憶部134に記憶する(ステップS207)。
第2距離検出部130は、第2撮像素子114が撮像した第2停止位置の画像を第2記憶部134に記憶し(ステップS205)、周波数帯域検知部132は、上記第2停止位置の画像の第2周波数帯域を検知して第2記憶部134に記憶する(ステップS207)。
第2距離検出部130は、撮像回数が2回以上か否かを判定し、2回以上であるので(ステップS209)、周波数帯域検知部132は、第2記憶部134から第1及び第2周波数帯域を読み出し第1周波数帯域と第2周波数帯域との差Δf12を求めて第2記憶部134に記憶し、第2制御部170は、第2撮像系110が最終位置に達したか否かを判定し(ステップS213)、達していないと、上記ステップS203〜S209を実行して、周波数帯域検知部132は、第1周波数帯域と第3周波数帯域との差Δf13を求め第2記憶部134に記憶する(ステップS211)。
やがて第2撮像系110が最終位置に達すると(ステップS213)、第2距離算出部136は、上記差Δf12,f13を第2記憶部134から読み出して上記第2テーブルを利用して被対象物5の表面とレンズ12との距離を求めて(ステップS217)終了する。
この求めた距離を用いて被対象物5の表面形状h1,h2,h3を得ることもできる。
この求めた距離を用いて被対象物5の表面形状h1,h2,h3を得ることもできる。
本発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本発明は、レンズ系を用いた距離計測装置に適用できる。
5 被対象物、10 第1撮像系、12 凸レンズ、14 第1撮像素子、20 第1マスク手段、30 第1距離検出部、110 第2撮像系、114 第2撮像素子、120 第2マスク手段、130 第2距離検出部、第1孔 e1、第2孔 e2、第3孔 e3、第4孔 e4。
Claims (7)
- 被対象物からの光を集束するレンズ系と、
該レンズ系の前記光を遮蔽すると共に、少なくとも第1孔、第2孔を有する第1マスク手段と、
該第1マスク手段の前記第1孔、第2孔及び前記レンズ系を通過する第1光束、第2光束に基づいてそれぞれ第1画像、第2画像を撮像する第1撮像手段と、
前記第1撮像手段から得られた第1画像、第2画像に基づいて前記被対象物との距離を検知する第1距離検出手段と、
を備えたことを特徴とするレンズ系を用いた距離計測装置。 - 前記レンズ系又は前記第1撮像手段の少なくともいずれか一方となる第1移動部を、前記被対象物に対して移動する第1移動手段を備え、
前記第1移動手段により前記第1移動部を移動し、前記第1撮像手段は、前記第1画像及び前記第2画像を撮像し、前記第1距離検出手段は、前記第1画像と第2画像との距離の変化に基づいて前記被対象物との距離を検知する、
ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ系を用いた距離計測装置。 - 前記第1マスク手段の第1孔を遮蔽する第1遮蔽手段と、
前記第1マスク手段の第2孔を遮蔽する第2遮蔽手段と、を備え、
前記第1撮像手段は、前記第1遮蔽手段により前記第1孔を遮蔽した際の第2孔を通過する第2光束に基づいて撮像し、前記第2遮蔽手段により前記第2孔を遮蔽した際の第1孔を通過する第1光束に基づいて撮像する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ系を用いた距離計測装置。 - 前記第1孔又は第2孔の少なくともいずれか一方を覆うフィルター手段を有する、
ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のレンズ系を用いた距離計測装置。 - 前記第1マスク手段には、前記第1孔と前記第2孔とを結ぶ平行線に対して非平行に少なくとも第3孔が設けられており、
第1撮像手段は、前記第3孔及び前記レンズ系を通過する第3光束に基づいて第3画像を撮像し、
前記第1距離検出手段は、前記第1撮像手段から得られた第1画像から前記第3画像に基づいて前記被対象物との距離を検知する、
ことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のレンズ系を用いた距離計測装置。 - 被対象物からの光を集束するレンズ系と、
該レンズ系の中心領域を遮蔽する第2マスク手段と、
該第2マスク手段の周囲及び前記レンズ系を通過する光束に基づいて得られた画像を撮像する第2撮像手段と、
該第2撮像手段から得られた画像に基づいて前記被対象物との距離を検知する第2距離検出手段と、
を備えたことを特徴とするレンズ系を用いた距離計測装置。 - 前記レンズ系又は前記第2撮像手段の少なくともいずれか一方となる第2移動部を、前記被対象物に対して移動する第2移動手段を備え、
前記第2移動手段により前記第2移動部を移動し、前記第2撮像手段は、得られた画像を撮像し、前記第2距離検出手段は、前記画像の濃淡の変化から前記被対象物との距離を検知する、
ことを特徴とする請求項5に記載のレンズ系を用いた距離計測装置。
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JP2008065041A JP2009222449A (ja) | 2008-03-14 | 2008-03-14 | レンズ系を用いた距離計測装置 |
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JP2008065041A JP2009222449A (ja) | 2008-03-14 | 2008-03-14 | レンズ系を用いた距離計測装置 |
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2008
- 2008-03-14 JP JP2008065041A patent/JP2009222449A/ja active Pending
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