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JP2014020978A - 照射装置、距離測定装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法 - Google Patents

照射装置、距離測定装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法 Download PDF

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JP2014020978A JP2012161189A JP2012161189A JP2014020978A JP 2014020978 A JP2014020978 A JP 2014020978A JP 2012161189 A JP2012161189 A JP 2012161189A JP 2012161189 A JP2012161189 A JP 2012161189A JP 2014020978 A JP2014020978 A JP 2014020978A
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Takeshi Morikawa
剛 森河
Tomoe Otsuki
ともえ 大築
Koichi Tezuka
耕一 手塚
Koichi Iida
弘一 飯田
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Fujitsu Ltd
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Abstract

【課題】レーザ距離測定装置において、投影板の移動を行うことなくキャリブレーション関数算出を実現する。
【解決手段】レーザ光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、投光ユニットから照射基準軸に沿って距離(d)離れた位置に原点が設けられ、レーザ光を原点から垂直方向又は水平方向の所定の位置で反射をする反射マークが設けられている投影板を用意する。また、投光ユニットから照射角度を変更しつつレーザ光を投影板に向けて照射し(S10)、反射マークの位置に対応する角度と、投影板の当該反射マークで反射されたレーザ光を受光した際に角度調整部が設定していた照射角度から、拡大レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する(S12〜S16)。
【選択図】図8

Description

本件は、照射装置、距離測定装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法に関する。
近年、対象物までの距離計測に用いられるレーザ距離測定装置(レーザレーダ)は、自動車における障害物検知や、鉄道のホームの開閉扉と車両との間の人検知などの周辺監視等を目的として利用されるようになってきている。これに伴い、レーザ距離測定装置として、2次元スキャナ(MEMSミラーやガルバノミラーなど)を利用した広角走査(レーザ照射)による監視範囲の拡大が図られた装置が普及してきている。
また、最近では、更なる監視範囲の拡大のため、2次元スキャナとレーザ光の照射角を拡大するためのレンズ(拡大レンズ)とを組み合せたタイプの装置も提案されている。
特開平10−132518号公報
しかしながら、拡大レンズを使用したレーザ距離測定装置では、2次元スキャナのみで広角走査する装置と異なり、測定結果が拡大レンズによる歪の影響を受けるため、この歪を補正するためのキャリブレーションが必要となる。
なお、特許文献1には、レーザ距離測定装置のキャリブレーション方法の一例が開示されている。特許文献1では、投影板に対して投光器からレーザ光を投光し、投影板で反射されたレーザ光の受光結果を用いて変換関数を作成し、当該変換関数を用いてセンサのキャリブレーションを行う。しかるに、特許文献1では、投影板を随時移動して投光器と投影板との距離を変更させなければ変換関数を作成することができない。
1つの側面では、本発明は、投影部材の移動を行うことなくキャリブレーション関数を算出することが可能な照射装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。また、別の側面では、本発明は、高精度な距離測定が可能な距離測定装置を提供することを目的とする。
本明細書に記載の照射装置は、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第1方向又は第2方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材と、前記検出光照射ユニットから照射角度を変更しつつ前記検出光を前記投影部材に向けて照射し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の当該反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた照射角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出するキャリブレーション部と、を備えている。
本明細書に記載の距離測定装置は、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、前記出射部が検出光を出射した時刻と前記受光ユニットが検出光の反射を受光した時刻との差から検出光を反射させた対象までの距離を求め、前記角度設定部が設定をした前記照射角度を前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数で較正し、該求めた距離と該較正をした照射角度とを出力するデータ処理部と、を備えている。
本明細書に記載の照射装置のキャリブレーションプログラムは、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーションプログラムであって、前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第1方向又は第2方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射するよう前記検出光照射ユニットに指示し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する、処理をコンピュータに実行させるプログラムである。
本明細書に記載の照射装置のキャリブレーション方法は、検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーション方法であって、前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第1方向又は第2方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射する工程と、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得する工程と、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する工程と、をコンピュータが実行する。
本実施例に記載の照射装置、照射装置のキャリブレーションプログラム及びキャリブレーション方法は、投影部材の移動を行うことなくキャリブレーション関数を算出することができるという効果を奏する。また、本実施例に記載の距離測定装置は、高精度な距離測定ができるという効果を奏する。
一実施形態に係るレーザ距離測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。 測定部の概略構成図である。 図3(a)は、制御部のハードウェア構成図であり、図3(b)は、制御部の機能ブロック図である。 反射部材の垂直方向の角度及び水平方向の角度と、レーザ光の照射範囲(走査範囲)との関係を示す図である。 データ処理部による距離測定原理を説明するための図である。 投影板の反射マークについて説明するための図である。 角度テーブルの一例を示す図である。 キャリブレーション処理を示すフローチャートである。 投影板の設置場所を説明するための図である。 レーザ光の射出におけるスキャン動作を説明するための図である。 距離データが取得できた点の集合を描画した図である。 図12(a)、図12(b)は、ステップS14を説明するための図である。
以下、一実施形態について、図1〜図12に基づいて詳細に説明する。
図1には、一実施形態に係る照射装置及び距離測定装置としてのレーザ距離測定装置100がブロック図にて示されている。レーザ距離測定装置100は、距離測定対象の物体(対象物)までの距離をTOF(Time Of Flight)方式で測定する装置であり、図1に示すように、測定部10と、制御部50と、モニタ70と、を備える。
図2には、測定部10の概略構成図が示されている。図2に示すように、測定部10は、投光ユニット12と、受光ユニット14と、を有する。
投光ユニット12は、出射部としてのレーザダイオード20と、コリメータレンズ22と、角度設定部としての角度調整部24と、を有する。レーザダイオード20は、検出光としてのレーザ光(レーザパルス)を出射する。なお、レーザダイオード20は、制御部50(後述する投光指示部52(図3(b)))の指示の下、レーザ光(レーザパルス)を出射する。コリメータレンズ22は、レーザダイオード20から出射されたレーザ光を平行光にする。
角度調整部24は、レーザ光の出射角度を調整して対象物200に対して照射するための機構であり、MEMSミラーやガルバノミラーを含む反射部材26と、反射部材26で反射したレーザ光の出射角度を拡大するレンズ(拡大レンズ)28と、を有する。反射部材26は、第1方向(垂直方向)に関する角度、及び当該第1方向に垂直な第2方向(水平方向)に関する角度の調整が可能となっている。すなわち、反射部材26は、角度調整により、拡大レンズ28へのレーザ光の出射角を変更することが可能な2次元スキャナである。なお、反射部材26の駆動制御は、制御部50(後述する投光指示部52(図3(b)))により行われる。拡大レンズ28は、反射部材26によるレーザ光の出射角を拡大してレーザ光を照射する。
受光ユニット14は、拡大レンズ30と、フォトダイオード32とを有する。拡大レンズ30は、投光ユニット12の拡大レンズ28と同一のレンズであるものとする。フォトダイオード32は、レーザダイオード20と等価位置に設けられ、対象物200で反射され、拡大レンズ30で屈折されたレーザ光を受光する。なお、フォトダイオード32による受光結果は、制御部50(後述するデータ取得部54(図3(b)))に送信される。
図1に戻り、制御部50は、測定部10による測定動作を制御するとともに、測定部10の測定結果を処理して、当該処理結果をモニタ70に送信する。また、制御部50は、測定部10によるキャリブレーションに関する動作を制御する。図3(a)には、制御部50のハードウェア構成が示されている。この図3(a)に示すように、制御部50は、CPU90、ROM92、RAM94、記憶部(ここではHDD(Hard Disk Drive))96、及び可搬型記憶媒体用ドライブ99等を備えており、制御部50の構成各部は、バス98に接続されている。制御部50では、ROM92あるいはHDD96に格納されているプログラム(キャリブレーションプログラムを含む)、或いは可搬型記憶媒体用ドライブ99が可搬型記憶媒体91から読み取ったプログラム(キャリブレーションプログラムを含む)をCPU90が実行することにより、図3(b)の各部の機能が実現される。
図3(b)には、制御部50の機能ブロック図が示されている。図3(b)に示すように、制御部50では、CPU90がプログラムを実行することで、投光指示部52、データ取得部54、出力部としてのデータ処理部56、及びキャリブレーション部58としての機能が実現されている。
投光指示部52は、投光ユニット12のレーザダイオード20に対して、レーザ光(レーザパルス)の出射指示を出す。また、投光指示部52は、投光ユニット12の反射部材26の角度を調整する。ここで、反射部材26の垂直方向の角度及び水平方向の角度と、レーザ光の照射領域(走査範囲)との関係が、図4に示されている。図4に示すように、レーザ光は、反射部材26の角度に応じて、矩形の照射領域内のいずれかに照射される。また、反射部材26の垂直方向の角度及び水平方向の角度が初期値(0deg)である場合には、照射領域の中心にレーザ光が照射されるようになっている。
データ取得部54は、受光ユニット14のフォトダイオード32による受光結果(受光ユニット14が受光したときにフォトダイオード32から発せられる信号)を取得し、データ処理部56に対して送信する。
データ処理部56は、データ取得部54が取得したデータを処理する。具体的には、データ処理部56は、図5に模式的に示すように、投光ユニット12からレーザ光が出射(照射)された時刻と、受光ユニット14においてレーザ光が受光された時刻との間の時間ΔTを取得する。そして、データ処理部56は、対象物200とレーザ距離測定装置100との間の距離Lを、次式(1)を用いて算出する。なお、cは、光速(約30万km/s)であるものとする。
L=(c×ΔT)/2 …(1)
そして、データ処理部56は、対象物200までの距離Lと、そのときのレーザ光の照射角度とを関連付けたデータ(対象物200の距離に関する情報)を、モニタ70に対して出力する。なお、データ処理部56は、距離Lとレーザ光の照射角度とを関連付けたデータを生成する際に、キャリブレーション部58のキャリブレーション結果を反映させるものとする。
キャリブレーション部58は、測定部10のキャリブレーションを行う(キャリブレーション関数を算出する)。なお、キャリブレーション部58は、投影部材としての投影板300(図6)を用いたキャリブレーションを実行する。以下、投影板300の構成について図6に基づいて説明する。
投影板300は、図6に示すように、レーザ光を反射しない(又はほとんど反射しない)よう加工(着色)された非反射面を有する板状部材302と、当該板状部材302の非反射面に設けられた、レーザ光を反射する格子状の反射部としての反射マーク304と、を有する。
反射マーク304は、垂直方向(図6の縦方向)に延びるマークと水平方向(図6の横方向)に延びるマークとを有する。各マークは、キャリブレーションの際に投影板300を設置する位置(投光ユニット12(レンズ28のレンズ面)からの距離d)に応じた配置とされている。具体的には、各マークは、原点(反射部材26が初期状態にある場合にレーザ光が当たる位置)を基準とし、図7に示す角度テーブルで定義されている角度(θ)を用いて次式(2)で表される距離Dだけ離れた位置に配置される。
D=d・tanθ …(2)
すなわち、図6において、原点の右側に位置する垂直方向に延びるマークは、θ=30°、40°、50°、60°に対応し、原点の左側に位置する垂直方向に延びるマークは、θ=−30°、−40°、−50°、−60°に対応している。同様に、原点(中心の点)の上側に位置する水平方向に延びるマークは、θ=30°、40°、50°に対応し、原点の下側に位置する垂直方向に延びるマークは、θ=−30°、−40°、−50°に対応している。なお、キャリブレーション部58は、図7の角度テーブルを保持しているものとする。
キャリブレーション部58は、図6の投影板300を用いて、レーザ距離測定装置100のキャリブレーション関数を算出し、当該算出したキャリブレーション関数をデータ処理部56に対して送信する。
図1に戻り、モニタ70は、データ処理部56から出力される対象物200までの距離Lとレーザ光の照射角度との関係を表示する。モニタ70としては、液晶ディスプレイ(LCD)等を採用することができる。
(キャリブレーション方法)
次に、本実施形態におけるレーザ距離測定装置100のキャリブレーション方法について、図8〜図12に基づいて詳細に説明する。
なお、キャリブレーションを行う前提として、図9に示すように、投影板300を、投光ユニット12からの距離がdで、かつ反射部材26を初期状態(垂直方向及び水平方向の角度が0deg)にしたときに投影板300の原点にレーザ光が照射される位置に設置(固定)しておくものとする。すなわち、投影板300は、レーザ光の照射基準軸に沿って距離dだけ離れた位置に原点が位置するように設置されるものとする。なお、投影板300は、反射部材26を初期状態としたときのレーザ光に対して(照射基準軸に対して)板状部材302の非反射面(図9の右側の面であり、反射マーク304が設けられている面)が垂直になるように設置するものとする。
図8のステップS10では、投光指示部52が、レーザダイオード20及び反射部材26を制御して、投影板300に対してレーザ光を照射する。なお、この場合、投光指示部52は、一例として、図10に示すように、レーザ光を投影板300の四隅部の一つ(図10では、右下隅)から、左方向及び上方向にラスタスキャンしつつ(レーザ光の照射角度を変更しつつ)、レーザ光(レーザパルス)を投影板300に対して順次照射する。また、ステップS10では、データ取得部54が、受光ユニット14のフォトダイオード32による受光結果(データ)を取得し、キャリブレーション部58に対して送信する。なお、キャリブレーション部58は、フォトダイオード32の受光結果からレーザ光が照射された全方向に関する距離データ(実際には、投光ユニット12からレーザ光が出射(照射)された時刻と、受光ユニット14において投影板300の反射マーク304で反射されたレーザ光が受光された時刻との間の時間ΔTに基づく距離データ)を得る。
なお、図11は、距離データが取得できた点の集合を描画した図である。本実施形態では、測定部10が拡大レンズ28を有しているため、レンズによる歪により、距離データが取得できた点の集合(同一の反射マークに起因する点の集合)は、楕円の一部に近似した形状となる。なお、レンズの歪がなければ、図6の反射マーク304の形状(格子状)に倣った図形が描画される可能性が高い。
次いで、ステップS12では、キャリブレーション部58が、補間関数の算出を行う。具体的には、キャリブレーション部58は、ステップS10で得られた全方向の距離データ(図11)から、垂直走査角度(図4の水平方向の角度)が0degのデータを抜き出す。そして、キャリブレーション部58は、水平走査角度(図4の垂直方向の角度)0degから正の方向に沿ってデータを確認する。この場合、キャリブレーション部58は、距離データが取得できない状態からできる状態に変化した水平走査角度(反射率の変化した水平走査角度)を抽出し、データ番号(P0,P1,…Pi)を割り振る(図11ではi=3)。更に、キャリブレーション部58は、測定部10の実際の走査角度と、図7の角度テーブルで規定されている「水平正(+)方向」に関するマークに対応する角度θ(r0,r1,…,ri)を対応づけ、中心位置(原点)を用いて、ラグランジュ補間法により、水平正(+)方向の補間関数fpxを算出する。この場合、キャリブレーション部58は、例えば、次式(3)に基づいて補間関数fpxを算出する。なお、以下の式中で用いるxはキャリブレーション前の走査角度を示す。
Figure 2014020978
なお、上式(3)において、nは、反射率の変化したデータの抽出数を意味するものとする。また、λ(x)は、次式(4)で表される。
Figure 2014020978
なお、上式(4)において、Q1,Q2,…Qiは、測定部10における実際の走査角度を意味する。
なお、キャリブレーション部58は、水平負(−)方向の補間関数fpx’及び垂直正(+)方向の補間関数fpy、垂直負(−)方向の補間関数fpy’も、上記と同様の方法(上式(3))により算出する。
次いで、図8のステップS14では、キャリブレーション部58が、最大振り角の算出を行う。本実施形態の測定部10では、前述したように、距離データが取得できた点の集合が、拡大レンズによる歪により、楕円の一部に近似した形状となる。したがって、キャリブレーション部58は、図12(a)に示す楕円を、図12(b)に示す格子に補正するため、次式(5)の楕円の式よりx’=a1、y’=b2になるように変換する。この結果、次式(6),(7)の補正式がそれぞれ求まる。なお、a2,b1は、それぞれx方向とy方向の最大振り角である。
Figure 2014020978
Figure 2014020978
Figure 2014020978
この場合、キャリブレーション部58は、補間関数fpxと水平方向(正方向)の最大走査角度Pxmaxから、補正後の最大振り角a2を次式(8)に基づいて算出する。
2=fpx(Pxmax) …(8)
なお、キャリブレーション部58は、水平負(−)方向の補正後の最大振り角a2’、及び垂直正(+)方向の補正後の最大振り角b1、垂直負(−)方向の補正後の最大振り角b1’も次式(9)〜(11)に基づいて算出する。
なお、水平方向(正方向)の最大走査角度Pxmaのほか水平方向(負方向)の最大走査角度Pxma’、垂直方向(正方向)の最大走査角度Pymax、垂直方向(負方向)の最大走査角度Pymax’は、予め設定された値であるものとする。
2’=fpx’(Pxmax’) …(9)
1=fpy(Pymax) …(10)
1’=fpy’(Pymax’) …(11)
次いで、図8のステップS16では、キャリブレーション部58が、キャリブレーション関数の算出を行う。
キャリブレーション部58は、ステップS14で算出した最大振り角のうち、上式(8)で表されるa2と、上式(10)のb1とを、上式(6)、(7)に代入することで、キャリブレーション関数として、次式(12)を算出する。
Figure 2014020978
なお、上式(12)のキャリブレーション関数は、第1象限(垂直正(+)方向、水平正(+)方向の領域)で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
また、キャリブレーション部58は、ステップS14で算出した最大振り角のうち、上式(9)で表されるa2’と上式(10)のb1とを上式(6)、(7)に代入することで、キャリブレーション関数として、次式(13)を算出する。
Figure 2014020978
なお、上式(13)のキャリブレーション関数は、第2象限(垂直正(+)方向、水平負(−)方向の領域)で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
また、キャリブレーション部58は、ステップS14で算出した最大振り角のうち、上式(9)で表されるa2’と上式(11)のb1’とを上式(6)、(7)に代入することで、キャリブレーション関数として、次式(14)を算出する。
Figure 2014020978
なお、上式(14)のキャリブレーション関数は、第3象限(垂直負(−)方向、水平負(−)方向の領域)で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
更に、キャリブレーション部58は、ステップS14で算出した最大振り角のうち、上式(8)で表されるa2と上式(11)のb1’とを上式(6)、(7)に代入することで、キャリブレーション関数として、次式(15)を算出する。
Figure 2014020978
なお、上式(15)のキャリブレーション関数は、第4象限(垂直負(−)方向、水平正(+)方向の領域)で用いることが可能なキャリブレーション関数である。
以上のようにして算出されたキャリブレーション関数は、キャリブレーション部58からデータ処理部56に対して送信される。そして、データ処理部56では、データ取得部54で取得されたデータを処理する際に、測定部10からのレーザ光の走査角度を、キャリブレーション関数を用いて較正する(レーザ光の実際の照射角度を算出する)。これにより、データ処理部56では、拡大レンズ28による歪の影響を抑制したデータ処理(距離データのモニタ70への出力)を行うことが可能となる。
以上詳細に説明したように、本実施形態によると、レーザ光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、照射基準軸に沿って距離dだけ離れた位置に原点が設けられ、レーザ光を反射する複数の反射マーク304が、距離dと予め定めた所定角度θとに応じた距離(d・tanθ)だけ原点から垂直方向又は水平方向に離れた位置に設けられている投影板300に対し、走査角度を変更しつつレーザ光を照射するとともに、反射マーク304それぞれで反射されたレーザ光を受光し(S10)、該受光結果と、反射マークそれぞれに対応する所定角度θと、走査角度と、に基づいて、データ処理部56の出力を較正するためのキャリブレーション関数を算出する(S12〜S16)。これにより、本実施形態では、従来のように投影板300を複数回移動することなく(投影板300とレーザ距離測定装置100の位置関係を変更することなく)、位置が固定された投影板300を用いたデータ取得により、キャリブレーション関数(拡大レンズ28の歪の影響を較正するための関数)を算出することが可能である。また、データ処理部56が、キャリブレーション関数を用いたデータ処理を行うことで、レーザ距離測定装置100による対象物200の距離測定精度を向上することが可能となる。
なお、上記実施形態では、図8のステップS10のレーザ光の照射において、図10に示すようなスキャン動作を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。上記実施形態では、図11に示す原点から垂直方向及び水平方向に延びる軸上のデータを用いるのみであるので、例えば、レーザ光を原点から垂直方向及び水平方向にのみスキャンして、データを取得するようにしてもよい。このようにすることで、キャリブレーション処理に要する時間を短縮することができる。ただし、上記実施形態のようにスキャンすることで、実際の距離測定動作と同様の動作環境下でのキャリブレーションを実現できるので、高精度なキャリブレーション関数の算出が可能である。また、反射マーク304は、格子状でなくてもよく、垂直方向及び水平方向に延びる軸近傍にのみマークが設けられることとしてもよい。
なお、上記実施形態では、第1〜第4象限それぞれに対応するため、各象限に対応するキャリブレーション関数を算出する場合について説明したが、これに限らず、各象限で共通のキャリブレーション関数を算出するようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、補間関数の算出方法として、ラグランジュ補間法を用いる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、最小自乗法や、スプライン補間法、ニュートン補間法などを用いることとしてもよい。
(最小自乗法)
例えば、最小自乗法を用いる場合、キャリブレーション部58は、一例として、次式(16)で示す4次式を用いて補間関数を算出する。
Figure 2014020978
ここで、係数a〜eは、次式(17)にて表される。
Figure 2014020978
なお、パラメータri、Qi、nは、上記実施形態で説明したラグランジュ補間法のパラメータと同様の意味である。
(スプライン補間法)
また、スプライン補間法を用いる場合、キャリブレーション部58は、一例として、次式(18)で示す式を用いて補間関数を算出する。
Figure 2014020978
ここで、Nは、次元数を意味する。また、上式(18)においては、次式(19)、(20)を満たす。
NJ=rj …(19)
Figure 2014020978
(ニュートン補間法)
また、ニュートン補間法を用いる場合、キャリブレーション部58は、一例として、次式(21)で示す式を用いて補間関数を算出する。
Figure 2014020978
なお、上式(21)においては、次式(22)〜(24)を満たす。
Figure 2014020978
Figure 2014020978
Figure 2014020978
なお、上記実施形態では、投影板300に複数の反射マーク304が設けられている場合について説明したが、これに限らず、反射マーク304は1つのみであってもよい。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体(ただし、搬送波は除く)に記録しておくことができる。
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたDVD(Digital Versatile Disc)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)などの可搬型記録媒体の形態で販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
12 投光ユニット(検出光照射ユニット)
14 受光ユニット
20 レーザダイオード(出射部)
24 角度調整部(角度設定部)
28 拡大レンズ(レンズ)
56 データ処理部
58 キャリブレーション部
100 レーザ距離測定装置(照射装置、距離測定装置)
200 対象物
300 投影板(投影部材)
304 反射マーク(反射部)

Claims (4)

  1. 検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、
    前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、
    前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第1方向又は第2方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材と、
    前記検出光照射ユニットから照射角度を変更しつつ前記検出光を前記投影部材に向けて照射し、前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の当該反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた照射角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出するキャリブレーション部と、を備える照射装置。
  2. 検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、
    前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、
    前記出射部が検出光を出射した時刻と前記受光ユニットが検出光の反射を受光した時刻との差から検出光を反射させた対象までの距離を求め、前記角度設定部が設定をした前記照射角度を前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数で較正し、該求めた距離と該較正をした照射角度とを出力するデータ処理部と、を備える距離測定装置。
  3. 検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーションプログラムであって、
    前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第1方向又は第2方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射するよう前記検出光照射ユニットに指示し、
    前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得し、
    前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する、処理をコンピュータに実行させる照射装置のキャリブレーションプログラム。
  4. 検出光を出射する出射部と、レンズを含み前記検出光の照射角度を設定する角度設定部と、を有する検出光照射ユニットと、前記検出光照射ユニットが前記レンズを通過させて照射をした検出光の反射を受光する受光ユニットと、を備える照射装置のキャリブレーション方法であって、
    前記検出光の照射基準軸に対して垂直な面を有し、前記検出光照射ユニットから前記照射基準軸に沿って所定距離離れた位置に原点が設けられ、前記検出光を前記原点から前記面内の第1方向又は第2方向の所定の位置で反射をする反射部が設けられている投影部材に対し、前記照射角度を変更しつつ前記検出光を出射する工程と、
    前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度と、を取得する工程と、
    前記反射部の位置に対応する角度と、前記投影部材の前記反射部で反射された検出光を受光した際に前記角度設定部が設定していた角度から、前記レンズの歪みを較正するキャリブレーション関数を算出する工程と、をコンピュータが実行することを特徴とする照射装置のキャリブレーション方法。
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