JP2004205222A

JP2004205222A - 測距装置

Info

Publication number: JP2004205222A
Application number: JP2002371059A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Honda; 達也本田; Yasushi Maeda; 裕史前田; Takashi Kishida; 貴司岸田; Kazunari Yoshimura; 一成吉村; Kazufumi Oki; 一史大木; Hideji Hamaguchi; 秀司濱口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】撮影した画像を利用しての測距を簡便に且つ正確に行う。
【解決手段】撮影にてデジタル画像を生成する撮影手段２と、撮影手段で撮影する被写体までの距離を測定するレーザ測距手段３と、画像データを表示する画像表示手段１２と、表示された画像中の任意の２点間を指示する指示手段１７と、上記２点間の距離を前記距離情報と撮影レンズ１０の焦点距離情報及び撮影手段１における撮像素子１３の画素密度情報に基づいて演算する演算手段とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測距装置、殊に撮影した画像を利用して測距を行う測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
撮影した画像を利用して対象物の高さなどを測定する測距装置が特開平１１−１７３８４０号公報（特許文献１）に示されている。これは校正尺と計測対象物とを同時に撮影する撮影手段を一対用いて、一対の撮影手段と校正尺の既知である位置関係に基づいて画像上の計測対象物までの距離や計測対象物の高さなどを演算により求めるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１７３８４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、一対の撮影手段と校正尺とを所定の位置関係に置かなくてはならないことから、どうしても装置全体が大型になるとともに複雑になってしまう。また、上記位置関係がずれたりした場合、正確な測距ができなくなってしまう。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは撮影した画像を利用しての測距を簡便に且つ正確に行うことができる測距装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、撮影にてデジタル画像を生成する撮影手段と、撮影手段で撮影する被写体までの距離を測定するレーザ測距手段と、画像データを表示する画像表示手段と、表示された画像中の任意の２点間を指示する指示手段と、上記２点間の距離を前記距離情報と撮影レンズの焦点距離情報及び撮影手段における撮像素子の画素密度情報に基づいて演算する演算手段とを備えていることに特徴を有しており、撮影にてデジタル画像を生成する撮影手段と、撮影手段で撮影する被写体における撮影手段から見て所定の角度だけ離れた２点までの距離を夫々測定するレーザ測距手段と、画像データを表示する画像表示手段と、表示された画像中の任意の２点間を指示する指示手段と、指示された２点間の距離を前記距離情報と角度及び撮影手段における撮像素子の画素密度情報に基づいて演算する演算手段とを備えていることに他の特徴を有している。
【０００７】
この時、画像データとともに演算手段による２点間の距離演算に必要な情報を記録する記録手段を備えていることが好ましい。
【０００８】
また、撮影手段もしくは画像表示手段は、演算手段で演算された結果に基づくスケールもしくはグリッドの表示機能を備えていてもよい。
【０００９】
画像表示手段が画像中におけるレーザ測距手段で距離測定がなされた点を表示する表示機能を備えたものとしていてもよい。
【００１０】
また、少なくとも撮影手段とレーザ測距手段とが単一の器体内に納められているものであっても、撮影手段を主体とするカメラ部と、レーザ測距手段を主体とするとともにカメラ部とは別体として形成された測距部とで構成され、カメラ部に対して着脱自在となっている測距部は、カメラ部との間のデータ通信用インターフェースを備えているものであってもよい。
【００１１】
画像表示手段は、演算手段で演算された２点間の距離の情報を基に複数の画像データを同じ縮尺で同時に表示する比較表示機能を備えたものとするのも好ましい。
【００１２】
レーザ測距手段で２点の距離を測定する場合、そのうちの１点は撮影される画角内の中央１点とするとよい。
【００１３】
また、レーザ測距手段で２点の距離を測定する場合、その２点はレーザ測距手段の投光方向の変更で可変とするとともに、撮影手段から見た２点の角度間隔を検出する角度検出手段を備えたものとしてもよい。
【００１４】
そして記録手段は、着脱自在な外部記憶媒体に記録を行うものであることが好ましい。
【００１５】
画像データ及び２点間距離の演算に必要な距離情報等を別体として形成された画像表示手段及び演算手段に対して送出する通信機能を備えたものであってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１に示すものは、デジタル画像を生成するカメラ本体１内にレーザ測距手段２を組み込んだもので、カメラ本体１の前面に位置する撮影レンズ１０の脇にレーザ測距手段２におけるレーザ光の投受光部２０が配置されている。このレーザ測距手段２は、カメラ本体１における撮影範囲のほぼ中心にある被写体までの距離を、レーザ光を投光してから被写体からの反射光を受光するまでの時間に基づいて算出するものとなっている。
【００１７】
また上記カメラ本体１は不揮発性メモリで構成された外部記憶媒体３に対する読み書きを行う読み書き部１１と、背面側に配された液晶ディスプレーからなる画像表示部１２とを備えている。さらにカメラ本体１は、ＣＣＤ等の撮像素子１３から得られるデータを処理してデジタル画像を生成する画像処理部１６と、このカメラ本体１０の動作を制御する制御部１５のほかに、指示手段１７と、距離演算を行う演算手段１４とを備えたものとなっている。
【００１８】
ここで上記制御部１５は、撮影のための動作制御や、画像処理部１６で生成された画像の上記外部記憶媒体３への記録や、外部記憶媒体３に記録されている画像の上記画像表示部１２への表示といったことを司るほか、撮影時に上記レーザ測距手段２を作動させることと、レーザ測距手段２から得られた被写体までの距離情報と撮影レンズ１０の焦点距離情報並びに撮像素子の画素密度情報などを外部記憶媒体３に書き込む画像データに付加することを行う。この時の記録フォーマットは独自規格でもよいが、デジタルスチルカメラ用のＥｘｉｆ規格に則ったものとするのが好ましい。
【００１９】
上記指示手段１７は、外部記憶媒体３に書き込まれている画像を画像表示部１２に表示させた状態で画像中の任意の２点を指示するためのものであり、この指示手段１７としては、画像中に表示されたカーソルをカメラ本体１が備えるカーソルキーで任意の位置に移動させて指定を行ったり、画像表示部１２そのものをタッチパネルやタブレットとして画像中の２点をペン等で指示することができるようになっているものを用いることができる。
【００２０】
そして前記演算手段１４は、指示手段１７によって指示された画像中の２点間の実際の距離を演算によって求めるもので、画像データ中に含まれている撮影レンズ１０の焦点距離情報とレーザ測距手段２で得られた距離情報と指示された画像上の２点間の距離情報とによって上記２点間の実際の距離を求める。すなわち、測定したい２点間距離が図２に示すように対象物におけるたとえば両端Ｐ１，Ｐ２間の距離Ｄ＝Ａ１＋Ａ２である場合、上記対象物を画面中央に入れて撮影すれば、レーザ測距手段２で測定された対象物までの距離情報ｂが得られることから、撮影レンズ１０の焦点距離ｆと被写体と像の関係（（１／ａ）＋（１／ｂ）＝１／ｆ）よりａ＝ｂ×ｆ／（ｂ−ｆ）を求め、さらにカメラ本体１に使用されている撮像素子１３固有の画素密度（画素ピッチ）情報などに基づく画像上の指定された２点間の距離（ｃ１＋ｃ２）を用いて、２点Ｐ１，Ｐ２間の距離Ｄ＝Ａ１＋Ａ２＝（（ｂ×ｃ１）／ａ）＋（ｂ×ｃ２）／ａを演算し、この演算結果を画像表示部１２に表示する。
【００２１】
撮影モードにセットしたカメラ本体１によって測定したい２点が存在している被写体を画面中央に入れて撮影を行い、次いでカメラ本体１を距離演算モードにセットして上記撮影によって外部記憶媒体３に記録された画像データを呼び出して画像表示部１２に表示させ、指示手段１７を用いて画像中の２点を指示すれば、上述のように２点間の距離が演算されて画像表示部１２に表示されるものである。上記の距離演算モードにおいて呼び出すことができる画像は直前に撮影したものでなくてもよいのはもちろんであり、また距離を知りたい２点は、レーザ測距手段２で距離を測定した被写体上であれば、撮影しなおすことなく変更することができる。
【００２２】
この時、図４に示すように、演算により求めた２点間の距離に応じたグリッドＧやスケールＳが画像表示部１２に表示されるようにしておいてもよい。指定した２点以外の点間の距離の概算を一見して把握することができるものとなる。また、図５に示すように画像表示部１２に表示した画像に他の画像を半透明化して重ねて表示することができるようにするとともに、各画像の指定された２点間の距離が前記演算結果を利用して同一の縮尺で表示されるようにしておくと、異なる画像中の被写体９，９’の２点間の距離の比較を容易に行うことができるものとなる。
【００２３】
なお、図示例のものにおいては、レーザ測距手段２で得られる距離情報はカメラ本体１から被写体までの距離であって、撮影レンズ１０から被写体まで距離ｂではないことから、ここではレーザ測距手段２と撮影レンズ１０の主点との間の距離及び撮影時の撮影レンズの繰り出し量でレーザ測距手段２で得られた距離情報を補正している。撮影レンズ１０とレーザ測距手段２とが常に同じ位置にくるようにレーザ測距手段２を設けてもよいのはもちろんであり、またカメラ本体１から所定の距離以上のところに被写体がある場合、レーザ測距手段２で得られる距離をｂとして扱うとともに、ａ＝ｆとして演算を行うようにしてもよい。
【００２４】
ここではカメラ本体１に距離の演算を行う演算手段１４や指示手段１７を設けたものを示したが、カメラ本体１に設けられている画像表示部１２のサイズは小さいことから、測定したい２点の指示手段１７による指示を十分な精度で行うことは困難である。この点を考えれば、図３に示すように、指示手段１７や演算手段１４は、カメラ本体１とは別体のものとして構成するようにしてもよく、この場合、指示手段１７や演算手段１４としてパーソナルコンピュータを好適に用いることができるとともに、パーソナルコンピュータの画面を画像表示部１２として使用することができる。
【００２５】
外部記憶媒体３を介して画像データを演算手段１４であるパーソナルコンピュータに取り込んで、画像データに含まれている距離情報と焦点距離情報及び画素密度情報を基に、パーソナルコンピュータのディスプレー（画像表示部１２）上でマウスなどの指示手段１７で指定した２点間の距離を前述の演算により求めて表示するのである。この場合においても、図４に示したグリッドやスケールの表示や、複数画像の同一縮尺での表示を行ってもよいのはもちろんである。
【００２６】
別体として構成された演算手段１４に対する画像データの受け渡しは、上記の外部記憶媒体３を介したものとするほか、通信によって外部記憶媒体３が装着されたカメラ本体１をパーソナルコンピュータの外部記憶装置として取り扱うようにしたり、パーソナルコンピュータが持つ記録媒体をカメラ本体１における外部記憶媒体として取り扱われるようにしたりすることで行ってもよい。
【００２７】
図６に他例を示す。これはレーザ測距手段２をカメラ本体１とは別体のものとして構成するとともに、カメラ本体１にレーザ測距手段２を装着した時、カメラ本体１とレーザ測距手段２との間にカメラ本体１側からの要求に応じてレーザ測距手段２を作動させて距離の測定動作を行わせるとともに測定結果としての距離情報をカメラ本体１側で受け取ることができる通信インターフェース（図示せず）を双方に設けたものである。なお、レーザ測距手段２で距離が測定されるのはカメラ本体１で撮影される画角内の中央１点となるように、レーザ測距手段２のカメラ本体１への装着がなされるようにしている。この場合においても、演算手段１４や指示手段１７を更に別体で構成してもよい。また、カメラ本体１とレーザ測距手段２とをこのように別体としたものにおいては、外部記憶媒体３をレーザ測距手段２側に設けて、カメラ本体１から得た画像データ（焦点距離情報や画素密度情報を含む）にレーザ測距手段２側で距離情報を付加して外部記憶媒体３に書き込むようにしたものであってもよい。
【００２８】
図７に他の実施の形態の一例を示す。これはカメラ本体１に装着されるレーザ測距手段２として、２つの投受光部２０，２０を備えて所定の角度αをなす２方向の測距を行うことができるものを用いている。この場合、レーザ光が照射された２点ｐ１，ｐ２までの距離Ｌ１，Ｌ２を夫々測定することができるとともに、上記角度αが既知であることから、図８に示すように上記２点ｐ１，ｐ２間の間隔Ｌ３も演算（Ｌ３＝（Ｌ１²＋Ｌ２²−２Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓα）^1/2）で求めることができ、更には被写体がカメラ本体１と正対していなくて傾いている場合の上記２点ｐ１，ｐ２間の距離Ｌ３や傾きβも演算で求めることができる。
【００２９】
従って、外部記憶媒体３に記録する画像データに、上記２点までの２つの距離情報と上記角度αと画素密度情報と画像上の上記２点がどこであるかを記録しておくことで、この画像を画像表示手段１に呼び出して指示手段１７で指定した被写体上の任意の２点Ｐ１，Ｐ２間の距離Ｄの演算を行う時、被写体の上記傾きβに応じた補正を加えることができるものであり、指示された任意の２点間の距離Ｄを傾きβがあっても正確に演算することができる。レーザ測距手段２で被写体上のどの２点までの距離を測定したのかは、レーザ測距手段２が投光したレーザスポット光が被写体に照射されている状態を撮影することで、レーザスポット光がどの位置にあるかを撮影した画像から確認することで行うことができる。
【００３０】
この時のレーザ測距手段２で距離を測定する２点ｐ１，ｐ２は、カメラ本体１の撮影画角の中心からたとえば左右に１０°の位置（角度α＝２０°）となるように中心から等角度のところにくるようにしたり、図９に示すように、レーザ測距手段２で距離が測定される２点ｐ１，ｐ２のうちの１点を撮影される画角内の中央１点とするのが上記角度βの演算（特に傾いているか否かの検出）が容易となる点で好ましい。また、後者であれば、傾いていない場合の距離Ｌ３はＬ２・ｔａｎαで演算することができる。
【００３１】
レーザ測距手段で距離が測定される２点ｐ１，ｐ２は、レーザ測距手段２の投光方向の変更で可変としておいても、つまり、角度αを可変としておいてもよい。この場合、撮影手段から見た２点の角度αを検出する角度検出手段も設けておく。被写体の状況や被写体とカメラ本体１との位置関係に応じて上記２点を変更することができるために、状況にかかわらず正確な測定を行うことができるものとなる。
【００３２】
この場合の上記角度αの変更は、たとえば２つの投受光部２０，２０の光軸が交わる点を中心に２つの投受光部２０，２０を夫々回動させることができるようにすることで行うことができ、角度αはポテンショメータなどを用いた角度検出手段によって、２つの投受光部２０，２０と回転軸とを結ぶ２つの線（光軸）がなす角度αを検出すればよい。
【００３３】
なお、図３〜図６に示した構成は、レーザ測距手段２で２点の測距を行うものにおいても適用することができる。また、レーザ測距手段２としては、図１０に示すように、２つのレーザ光源２１，２１を備えたもののほか、図１１に示すように、一つのレーザ光源と、このレーザ光源から出力されるレーザ光の方向を変更するミラー２２とを組み合わせたものを用いることができる。図中２３は集光レンズである。ちなみに前者であれば、低光量のレーザ光源でも離れたところにある被写体にレーザスポット光を照射することができ、後者であれば、レーザ光源２１の数が一つでよいために小型化の点で有利となる。また、ミラー２２として全反射ミラーを使用してミラー２２を駆動することで照射方向を変更することにより、ミラー２２による光量低下を小さくすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、撮影にてデジタル画像を生成する撮影手段と、撮影手段で撮影する被写体までの距離を測定するレーザ測距手段と、画像データを表示する画像表示手段と、表示された画像中の任意の２点間を指示する指示手段と、上記２点間の距離を前記距離情報と撮影レンズの焦点距離情報及び撮影手段における撮像素子の画素密度情報に基づいて演算する演算手段とを備えているために、画像中の任意の２点間の距離を簡便に求めることができる。
【００３５】
また、撮影にてデジタル画像を生成する撮影手段と、撮影手段で撮影する被写体における撮影手段から見て所定の角度だけ離れた２点までの距離を夫々測定するレーザ測距手段と、画像データを表示する画像表示手段と、表示された画像中の任意の２点間を指示する指示手段と、指示された２点間の距離を前記距離情報と角度及び撮影手段における撮像素子の画素密度情報に基づいて演算する演算手段とを備えているものにおいては、撮影手段と正対していない傾いた面に存在している２点を指示した場合にも、その２点間の距離を正確に且つ簡便に求めることができる。
【００３６】
この時、画像データとともに演算手段による２点間の距離演算に必要な情報を記録する記録手段を備えていると、この画像を呼び出して任意の２点を指定し、この２点間の距離を求めさせることができるものであり、必要な時に必要な距離情報を得ることができる。
【００３７】
また、撮影手段もしくは画像表示手段が演算手段で演算された結果に基づくスケールもしくはグリッドの表示機能を備えていると、被写体の概略の寸法を容易に知ることができる。
【００３８】
画像表示手段が画像中におけるレーザ測距手段で距離測定がなされた点を表示する表示機能を備えたものとしておけば、たとえばレーザ測距手段のレーザスポット光が撮影した画像内に写るようにしておけば、指定手段で指定する任意の２点の指定有効部分を容易に知ることができる。
【００３９】
また、少なくとも撮影手段とレーザ測距手段とが単一の器体内に納められているものであると、撮影及びレーザ測距時の取り扱いが容易となる。
【００４０】
また、撮影手段を主体とするカメラ部と、レーザ測距手段を主体とするとともにカメラ部とは別体として形成された測距部とで構成され、カメラ部に対して着脱自在となっている測距部は、カメラ部との間のデータ通信用インターフェースを備えているものであってもよく、この場合は必要な時のみ測距部を装着したり、複数のカメラ部で一つの測距部を共用するといったことが可能となる。
【００４１】
画像表示手段は、演算手段で演算された２点間の距離の情報を基に複数の画像データを同じ縮尺で同時に表示する比較表示機能を備えたものとするのも好ましい。撮影距離が異なる複数の画像内の被写体の長さ（大きさ）の比較が容易となる。
【００４２】
レーザ測距手段で２点の距離を測定する場合、そのうちの１点は撮影される画角内の中央１点としておくと、必要な演算を簡略化することができて高速に処理することができる。
【００４３】
また、レーザ測距手段で２点の距離を測定する場合、その２点はレーザ測距手段の投光方向の変更で可変とするとともに、撮影手段から見た２点の角度間隔を検出する角度検出手段を備えたものとしてもよい。被写体と撮像手段との位置関係に制約があって、被写体上の２点にレーザを照射することができない時にもこれができるようになるために、有効な距離情報を含む画像を得ることができる。
【００４４】
そして記録手段は、着脱自在な外部記憶媒体に記録を行うものであると、撮影後の画像データの取り扱いが容易となる。
【００４５】
画像データ及び２点間距離の演算に必要な距離情報等を別体として形成された画像表示手段及び演算手段に対して送出する通信機能を備えたものであってもよく、この時にはより高速な演算手段の使用が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は斜視図、(b)はブロック図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】他例のブロック図である。
【図４】(a)(b)は画像表示部への表示の例を示す説明図である。
【図５】画像表示部への表示の他の例を示す説明図である。
【図６】更に他例のブロック図である。
【図７】他の実施の形態の一例の斜視図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【図９】同上の他例の動作説明図である。
【図１０】同上のレーザ測距手段の概略図である。
【図１１】(a)(b)は同上のレーザ測距手段の他例の概略図である。
【符号の説明】
１カメラ本体
２レーザ測距手段
３外部記憶媒体
１０撮影レンズ
１２画像表示部
１３撮像素子
１４演算手段
１７指示手段

Claims

撮影にてデジタル画像を生成する撮影手段と、撮影手段で撮影する被写体までの距離を測定するレーザ測距手段と、画像データを表示する画像表示手段と、表示された画像中の任意の２点間を指示する指示手段と、上記２点間の距離を前記距離情報と撮影レンズの焦点距離情報及び撮影手段における撮像素子の画素密度情報に基づいて演算する演算手段とを備えていることを特徴とする測距装置。
撮影にてデジタル画像を生成する撮影手段と、撮影手段で撮影する被写体における撮影手段から見て所定の角度だけ離れた２点までの距離を夫々測定するレーザ測距手段と、画像データを表示する画像表示手段と、表示された画像中の任意の２点間を指示する指示手段と、指示された２点間の距離を前記距離情報と角度及び撮影手段における撮像素子の画素密度情報に基づいて演算する演算手段とを備えていることを特徴とする測距装置。
画像データとともに演算手段による２点間の距離演算に必要な情報を記録する記録手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の測距装置。
撮影手段もしくは画像表示手段は、演算手段で演算された結果に基づくスケールもしくはグリッドの表示機能を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の測距装置。
画像表示手段は、画像中におけるレーザ測距手段で距離測定がなされた点を表示する表示機能を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の測距装置。
少なくとも撮影手段とレーザ測距手段とが単一の器体内に納められていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の測距装置。
撮影手段を主体とするカメラ部と、レーザ測距手段を主体とするとともにカメラ部とは別体として形成された測距部とで構成され、カメラ部に対して着脱自在となっている測距部は、カメラ部との間のデータ通信用インターフェースを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の測距装置。
画像表示手段は、演算手段で演算された２点間の距離の情報を基に複数の画像データを同じ縮尺で同時に表示する比較表示機能を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の測距装置。
レーザ測距手段で距離が測定される２点のうちの１点は撮影される画角内の中央１点であることを特徴とする請求項２記載の測距装置。
レーザ測距手段で距離が測定される２点はレーザ測距手段の投光方向の変更で可変となっているとともに、撮影手段から見た２点の角度間隔を検出する角度検出手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の測距装置。
記録手段は、着脱自在な外部記憶媒体に記録を行うものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の測距装置。
画像データ及び指示した２点間距離の演算に必要な距離情報等を別体として形成された画像表示手段及び演算手段に対して送出する通信機能を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の測距装置。