JPS6287809A - 多方向距離測定装置 - Google Patents

多方向距離測定装置

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JPS6287809A
JPS6287809A JP22783385A JP22783385A JPS6287809A JP S6287809 A JPS6287809 A JP S6287809A JP 22783385 A JP22783385 A JP 22783385A JP 22783385 A JP22783385 A JP 22783385A JP S6287809 A JPS6287809 A JP S6287809A
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反町 誠宏
Toru Jinguji
神宮司 徹
Shigeru Yamada
茂 山田
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は距離測定方法に関し、特に多方向にある物体ま
での距離を光学的に測定するための方法に関する。この
様な方法は自走ロゲット用の視覚センサや自動車の衝突
防止装置用の障害物検知センサとして利用される。
〔従来の技術及びその問題さ〕
自走ロコ、トにおいては、周囲環境認識のための手段と
して多方向にわたって周囲の物体までの距離を測定する
ことが行なわれ、かくして得られた距離情報に基づき物
体への衝突を避けながら走行することができる。
また、自動車の衝突防止装置においては、障害物検知の
ための手段として多方向にわたって周囲の物体までの距
離を測定することが行なわれ、かくして得られた距離情
報に基づき他の自動車または壁等の物体に対し所定の距
離よシも近づいた時に運転者に対し警告を発するかある
いは自動車を停止または減速させるための指示を発する
ことがなされる。
以上の様な多方向の距離測定のための手段としては、従
来よシ、被測定物体に対し超音波を発射して反射によシ
戻ってくる超音波を解析して距離を求めるという方法が
用いられている。
しかるに、この方法では被測定物体が小さい場合には測
定が困難であシ、また分解能が比較的低く、更に遠方の
物体までの距離測定に時間がかかるという問題点がある
多方向の距離測定を光学的に行なう方法として、スリッ
ト状の光束を被測定物体に投射して、該投射方向と異な
る方向から物体表面上の輝線形状を測定して、該形状か
ら演算により距離を求めるという方法が提案されている
しかるに、この方法では輝線形状の入力及びその後の演
算に比較的多くの時間を要するという問題点がある。
更に、光学的方法としてステレオ法がある。
しかるに、ステレオ法では測定方向の分解能を向上させ
ることが困難であるという問題点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、以上の如き従来技術の問題点を解決す
るものとして、光源からの光束を平面反射鏡に入射させ
、該平面反射鏡をその反射面と平行な方向の回転軸のま
わシに回転または回動させ、かくして該反射鏡からの反
射光束を被測定物体に投射しながら走査し、該被測定物
体からの反射光束を前記平面反射鏡により反射させ且つ
集光レンズを通過させて結像させ、該結像位置を測定す
ることを特徴とする、多方向距離測定方法が提供される
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。
第1図(!L) 、 (b)は本発明方法の第1の実施
例を示す概略側面図であフ、第2図及び第3図はその概
略平面図である。これらの図面において、1は光源であ
シ、該光源としては発光部に発光ダイオードや半導体レ
ーデ等を用いたものを使用することができる。該光源1
は発光部の発光光束をコリメートするためのコリメータ
レンズを内蔵している。
2は凸レンズであり、3は平面反射鏡である。4は回転
平面反射鏡であり、第1図(a) 、 (b)において
はその平面反射面のみが図示されている。尚、第1図(
a) 、 (b)は該反射面により反射される光路を展
開して示したものである。第2図及び第3図に示される
様に、回転平面反射鏡4は6つの平面反射面を有する。
該反射鏡4は回転軸4aのまわりに駆動回転せしめられ
、各反射面は該回転軸4aに関し対称的に位置する。図
において、5は凸レンズであシ、6は光電変換素子であ
る。該光電変換素子は光スポットの入射する位置に応じ
て出力信号の変化するいわゆるIジションセンサであり
、上記平面反射鏡3から回転平面反射鏡4に至る光路の
延長上に位置している。該光電変換素子6はシーに材6
&により保獲されている。該シール材6aは山形形状を
なしており、その斜面に斜めに入射する光束を反射を減
少させ効率よく光電変換素子6へと導く作用をも行なう
。尚、以上の光学系において、凸レンズ2の焦点位置と
凸レンズ5の焦点位置とは一致している。
光源1から発せられた平行光束は凸レンズ2により凸レ
ンズ5の焦点位置に集束せしめられ、平面反射鏡3及び
回転平面反射鏡4により反射せしめられた後に凸レンズ
5を通過し平行光束となる。
この平行光束は被測定物体の表面にて反射され、その一
部が上記凸レンズ5を通9回転平面反射鏡4により反射
せしめられて結像する。この際の結像位置は被測定物体
までの距離によって異なる。
第1図(、)は被測定物体(図示せず)が比較的近距離
にある場合を示しておシ、この場合には反射鏡4から比
較的離れた位置Aにおいて光電変換素子6上に結像する
。第1図(b)は被測定物体(図示せず)が比較的遠距
離にある場合を示しておシ、この場合には反射鏡4から
比較的近い位置Bにおいて光電変換素子6上に結像する
従って、予め光電変換素子6上の結像位置と被測定物体
までの距離との関係を求めておけば、光電変換素子6の
出力から直ちに被測定物体までの距離を得ることができ
る。
以上の様な関係は反射鏡4を回転軸4aのまわシに回転
させてもほぼ同様に保たれる。BIJち、第2図に示さ
れる様に、光源1から発せられた光束は、反射鏡4が実
線で示される回転位置にあるときには該反射鏡による反
射の後に実線で示される方向に投射され、反射鏡4が点
線で示される回転位置にあるときには該反射鏡による反
射の後に点線で示される方向に投射される。また、かく
して被測定物体に投射され、該物体によシ反射された光
束は、第3図に示される様に、反射鏡4が実線で示され
る回転位置にあるときには実線で示される様に凸レンズ
5及び反射鏡4を経て光電変換素子6上に結像せしめら
れ、反射鏡4が点線で示される回転位置にあるときには
点線で示される様に凸レンズ5及び反射鏡4を経て光電
変換素子6上に結像せしめられる。かくして1回転反射
!4による光束投射の方向によらず被測定物体からの反
射光束の一部は光電変換素子6上に結像せしめられる。
従って1反射鏡4を回転させることによシ所定の角度範
囲内にある被測定物体までの距離を測定することができ
る。尚、反射鏡4を回転させると、被測定物体からの反
射光が該反射鏡の反射面に到達するまでの時間内圧反射
鏡自体がある角度回転しているので、結像位置は厳密に
は第1図における紙面に垂直の方向にずれるのであるが
、反射鏡回転の角速度が一定の場合にはこのずれ童は予
め算出可能であシ、光電変換素子6を適宜移動させたり
更に平面反射鏡を介在きせ適宜回動させたシすることに
より光電変換素子6上に結像させる補正を行なうことが
できる。
本実施例によれば、反射鏡4の回転を継続することによ
フ、順次隣接反射面を用いて所定角度範囲にある被測定
物体までの距離測定を高速にて繰返し連続的に行なうこ
とができる。
第4図(a) 、 (b)は本発明方法の第2の実施例
を示す概略側面図であシ、第5図はその概略平面図であ
る。これらの図面において、上記第1〜3図におけると
同様の部材には同一の符号が付されておシ、これらにつ
いてはここでは説明を省略する。
図において、7は凸シリンドリカルレンズであシ、その
円筒軸方向は第4図における紙面と垂直の方向である。
また、・8は凸シリンドリカルレンズであり、その円筒
軸方向は第4図における紙面と垂直の方向である。9は
凸レンズであシ、1゜は光電変換素子である。該光電変
換素子10は上記光電変換素子6と同様なポジションセ
ンナである。該凸レンズ9及び光電変換素子10は、光
源1から凸シリンドリカルレンズ7を経て回転反射鏡4
に至る光路の真下の位置に存在している。尚、この光学
系において、凸シリンドリカルレンズ7の焦線位置と凸
シリンドリカルレンズ8o焦a位置とは一致している。
光源1から発せられた平行光束は凸シリンドリカルレン
ズ7によシ凸シリンドリカルレンズ8の焦線位置に第4
図の紙面に沿う方向に関してのみ集束せしめられ、回転
平面反射鏡4により反射せしめられた後に凸シリンドリ
カルレンズ8に入射し、該レンズによシ第4図の紙面に
沿う方向に関してのみ集束作用を受は平行光束となる。
尚1本実施例において、上記凸シリンドリカルレンズ7
の光軸及び凸シリンドリカルレンズ8の光軸を含み水平
な平面(第4図において紙面に垂直な平面)Sのことを
、以下、基準平面ということにする。
かくして、凸シリンドリカルレンズ8を出た平行光束は
被測定物体の表面にて反射され、その一部が上記凸シリ
ンドリカルレンズ8を通過し集束作用を受けて結像せし
められる。この際の結像位置は被測定物体までの距離に
よって異なる。第4図(&)は被測定物体(図示せず)
が比較的近距離にある場合を示しておシ、この場合には
反射鏡4の反射面から比較的離れた位置Cに結像する。
第4図(b)は被測定物体(図示せず)が比較的遠距離
にある場合を示しておシ、この場合には反射鏡4の反射
面に比較的近い位置りに結像する。これら結像位置C,
Dはいづれも基準平面S上にある。尚、これら結像は上
下方向に関してのみ行なわれる。
従って、像は水平方向に長い線状のものとなる。
上記凸レンズ9は上記基準平面Sの所定の部分(即ち、
上記結像位置C,Dを含み、測定すべき距離範囲内にあ
る被測定物体からの反射光束が結像する範囲内の全位置
をカバーする部分)Qを光電変換素子10上に結像させ
る。即ち、該光電変換素子10は凸レンズ9に関し上記
基準平面Sの所定の部分Qと共役の位置に配置されてお
シ、更に被測定物体から上記凸シリンドリカルレンズ8
を通って反射鏡4の反射面に入射して反射し上記所定部
分Q内に結像せしめられた光束は凸レンズ9を通って光
電変換素子10に入射せしめられる。
従って、光電変換素子10の出力から基準平面S上の結
像位置を知ることができ、該結像位置から被測定物体の
位置を知ることができる。かくして、予め光電変換素子
10上の結像位置と被測定物体までの距離との関係を求
めておけば、光電変換素子10の出力として直ちに被測
定物体までの距離が得られる。
以上の様な関係が反射鏡4を回転軸4mのまわシに回転
させてもほぼ同様に保たれることは、上記第1の実施例
の場合と同じである。ただ、本実施例においては上記の
如く基準平面S上の像は水平方向に長いので、反射鏡4
の回転によシ像位置が水平方向にずれても光電変換素子
10による結像位置の検出に実質上影響を与えない。
上記第2の実施例においては基準平面S内の所定の部分
Q内に結像せしめられる像を更に凸レンズ9を用いて光
電変換素子10上に結像させているが、本発明において
は上記所定の部分Qに光電変換素子を配置して結像位置
の測定を行なってもよい。
第6図は本発明方法の第3の実施例を示す概略側面図で
ある。本図において、上記第4図におけると同様の部材
には同一の符号が付されておシ、これらについてはここ
では説明を省略する。
本実施例は上記第2の実施例の変形例である。
本実施例においては、凸シリンドリカルレンズ11が基
準子面S近傍の部分を有しておらず、また光源1と回転
平面反射鏡4との間に凸シリンドリカルレンズは存在し
ない。そして、光源1から発せられた平行光束は回転平
面反射鏡4によシ反射せしめられた後に直ちに被測定物
体に投射される。その他は上記第2の実施例と同様であ
る。
本実施例によれば構成部品点数を少なくすることができ
る。
上記実施例においては反射鏡は回転多面鏡からなるが、
本発明においては反射鏡は1面のみからなるものでもよ
い。1面のみからなる反射鏡の場合には、上記実施例と
同様に同一の向きに回転を継続して継続的に多方向距離
測定を行なうこともできるし、回転軸のまわシに所定の
角度範囲内で回動させて連続的に多方向距離測定を行な
うこともできる。
また、本発明方法においては、外光と光源からの光束と
を区別してS/N比を上げ測定精度を向上させるために
、光源として赤外線発光素子を用い受光用光電変換素子
の前方に可視光遮断フィルタを置いたり、光源を変調発
光させ該変調に同期して光電変換素子の出力をと9出し
たシする等の方法を適用することもできる。
更に、本発明においては、集光レンズから被測定物体に
投射される光路上に平面反射鏡を配置し、該平面反射鏡
を上記回転平面反射鏡の回転軸と非平行な回転軸のまわ
シに回動させることによって2次元的に光束走査を行な
い、立体的多方向の距離測定を行なうこともできる。
〔発明の効果〕
以上の如き本発明によれば、多方向の距離測定結果を直
ちに時系列的電気信号として得ることができ、複雑な演
算処理を必要としないため、比較的簡単な構成にて高速
で測定を行なうことができる。
また、本発明によれば、光学的に結像された像の位置測
定により測定結果を得ることができるので、光学系の精
度を上げることによF)W易に分解能を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)は本発明方法を説明するため
の概略側面図であジ、第2図及び第3図はその概略平面
図である。 第4図(a) 、 (b)は本発明方法を説明するため
の概略側面図である。又、第5図はその概略平面図であ
る。 第6図は本発明方法を説明するための概略側面図である
。 1:光源、2,5,9:凸レンズ、3:千面反射鏡、4
:回転平面反射鏡、4a:回転軸、6゜10:光電変換
素子、7,8,11:凸シリンドリカルレンズ。 代理人  弁理士 山 下 穣 子 弟1図(G) 第1 図 (b) 第3図 第4図(0) 第4図(b) 第5図 第6 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源からの光束を平面反射鏡に入射させ、該平面
    反射鏡をその反射面と平行な方向の回転軸のまわりに回
    転または回動させ、かくして該反射鏡からの反射光束を
    被測定物体に投射しながら走査し、該被測定物体からの
    反射光束を前記平面反射鏡により反射させ且つ集光レン
    ズを通過させて結像させ、該結像位置を測定することを
    特徴とする、多方向距離測定方法。
  2. (2)前記平面反射鏡が1つの回転軸に関し対称的に複
    数個配列された反射面を有する、特許請求の範囲第1項
    の多方向距離測定方法。
JP60227833A 1985-10-15 1985-10-15 多方向距離測定装置 Expired - Lifetime JPH0610615B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60227833A JPH0610615B2 (ja) 1985-10-15 1985-10-15 多方向距離測定装置
US07/306,248 US5033845A (en) 1985-10-15 1989-02-06 Multi-direction distance measuring method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

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JP60227833A JPH0610615B2 (ja) 1985-10-15 1985-10-15 多方向距離測定装置

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JPS6287809A true JPS6287809A (ja) 1987-04-22
JPH0610615B2 JPH0610615B2 (ja) 1994-02-09

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63309809A (ja) * 1987-06-11 1988-12-16 Rikagaku Kenkyusho 非接触光学的距離検出プロ−ブの構成
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