ハードウェア

ブロック図

以下はレーザーレンジファインダーのハードウェアブロック図です。

webカメラは後述する赤外フィルタを外すだけで後は手を加えずにUSBポートにそのまま接続します。

赤外線レーザーモジュールは3V程度で動作させるため、バッテリーの6Vを３端子レギュレーターで3.3Vまで電圧を落として使います。

レーザーモジュールの電源には外乱光除去処理を行うため、レーザー光をON/OFF出来るようにFETを付けています。

構成部品

以下はレーザーレンジファインダーに使っている主な構成部品です。

赤外線レーザーモジュール

購入出来る赤外線レーザーモジュールは点投射のものだけだったので同じメーカの一字投射の赤色レーザーポインターも購入してレンズだけ交換しています。

ペパレス第二製作所製赤外線レーザーモジュール
・型番：TR-LM300S
・レーザー波長：980nm
・レーザー出力：30mw
・電源電圧：3V-5V

Webカメラ

Raspberry Pi専用の赤外線カメラはOpenCVから画像が取得出来なかったので代わりにUSB接続のWebカメラを改造して使います。

自動焦点カメラの場合、撮影対象が動いた（ロボットが動いた）時、焦点が合うまで時間がかかるのでOpenCVでボケた画像を取り込んでしまう可能性があるため、これを避けるために固定焦点カメラを使います。

Webカメラ
・型番：不明
・解像度:VGA

デジカメやWebカメラで使われる画像センサは人の目に見えない赤外領域に関しても感度があります。

従って、何も対策をしない画像センサを使った場合、太陽光下の撮影などで撮影対象からの反射光に赤外成分が多いと、カメラは赤色の成分が多いと勘違いして色補正を入れてしまうため、撮影画像のホワイトバランスが崩れてしまいます。

これを防ぐため、デジカメやWebカメラには赤外線をカットするフィルターが付けられています。
今回は赤外線を写すことが目的ですので、この赤外線フィルターを外して使います。

左図は今回使用したものとは別のカメラですが、レンズを外して画像センサ側を示したものです。

中央の赤紫色に見える部分が赤外線フィルターです。

固定焦点のカメラはレンズ部分を回すとレンズが外れますので、この赤紫色のフィルターをカッター等を使って外します。
レンズに傷を付けないようにして割ってしまっても構いません。

赤外線フィルター

背景と赤外レーザー光の反射光を分離するために赤外線のみを通す赤外線フィルターを使います。

富士フィルム製赤外線フィルター
・型番：IR80
・カットオフ波長:800nm以下

コスト

コスト合計は６千円を少し超えました。内訳は以下のとおりです。
価格が\300くらいのWebカメラがありますので、これに換えれば\6000を切ることが出来ます。

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