JP2007285877A - Distance sensor, device with built-in distance sensor, and distance sensor facing directional adjustment method - Google Patents

Distance sensor, device with built-in distance sensor, and distance sensor facing directional adjustment method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distance sensor, a device with a built-in distance sensor, and a distance sensor facing direction adjustment method, capable of calculating automatically an adjustment quantity and adjusting its facing direction simply and easily. <P>SOLUTION: In the distance sensor facing direction adjustment method, the facing direction of the distance sensor 10 with respect to the device 20 with the built-in distance sensor is determined by observing an image of an optical axis marker on the line image sensor surface over a lens of the distance sensor 10, and actual facing direction deviation of the distance sensor 10 to a reference facing direction is quantified, and the facing direction is thereby corrected. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、位相差検出方式を採用した距離センサ、この距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置、および、この距離センサの臨み方向を調整するための距離センサ臨み方向調整方法に関する。   The present invention relates to a distance sensor that employs a phase difference detection method, a distance sensor built-in device incorporating the distance sensor, and a distance sensor facing direction adjustment method for adjusting the facing direction of the distance sensor.

位相差検出方式の距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置は、各種分野で用いられている。このような距離センサ内蔵装置の具体例として、例えば、カメラや、物体認識用イメージカメラを備えた移動ロボットなどがある。   A distance sensor built-in device that incorporates a phase difference detection type distance sensor is used in various fields. Specific examples of such a distance sensor built-in device include, for example, a camera and a mobile robot equipped with an object recognition image camera.

カメラでは、撮影レンズが臨む対象物と、距離センサの視野風景内の対象物と、が一致した状態でその距離を知り、この距離に基づいて撮影レンズを制御して撮影レンズの焦点距離を合わせる。したがって、対象物へ撮影レンズを向けた際にその撮影レンズが臨む対象物と距離センサが臨む対象物とを一致させる必要がある。このような対象物の一致は距離センサの臨む方向と撮影レンズの光軸方向とを完全に一致させることで達成が可能である。   In the camera, the distance between the object facing the photographic lens and the object in the field of view of the distance sensor is known, the distance is known, and the photographic lens is controlled based on this distance to adjust the focal length of the photographic lens. . Therefore, when the photographic lens is directed to the object, it is necessary to match the object that the photographic lens faces with the object that the distance sensor faces. Such matching of objects can be achieved by completely matching the direction of the distance sensor and the optical axis direction of the photographing lens.

また、物体認識用のイメージカメラと距離センサを組み合わせる移動ロボットでは、イメージカメラ上に写っている物体に対し距離センサで得られた距離の分布が１対１で対応する必要がある。したがって、対象物へイメージカメラを向けた際にその距離センサが臨む対象物とイメージカメラが臨む対象物とを一致させる必要がある。このような対象物の一致は距離センサの臨む方向とイメージカメラの光軸方向とを完全に一致させることで達成が可能である。   Further, in a mobile robot that combines an image camera for object recognition and a distance sensor, the distribution of distance obtained by the distance sensor needs to correspond one-to-one with an object shown on the image camera. Therefore, when the image camera is pointed at the object, it is necessary to match the object that the distance sensor faces with the object that the image camera faces. Such matching of the objects can be achieved by completely matching the direction of the distance sensor and the optical axis direction of the image camera.

しかしながら上記の距離センサ、撮影レンズ、イメージカメラは、当然ながらそれぞれ空間的に一定の大きさを持っているため、機械的に干渉しないように設置間隔ｓだけ離して配置する必要がある。この設置間隔ｓによって一般的には視差と呼ばれるズレが生じる。設置間隔ｓに対して対象物までの距離ｄが十分遠ければ視差の影響は小さく問題にならないが、対象物までの距離ｄが設置間隔ｓに近づくにつれて視差の影響は無視できなくなるというものであり、設置間隔ｓを少なくする必要もある。   However, since the distance sensor, the photographing lens, and the image camera have a spatially constant size as a matter of course, it is necessary to dispose them by an installation interval s so as not to interfere mechanically. Due to the installation interval s, a shift generally called parallax occurs. If the distance d to the object is sufficiently far from the installation interval s, the influence of the parallax is small and does not cause a problem. However, as the distance d to the object approaches the installation interval s, the influence of the parallax cannot be ignored. It is also necessary to reduce the installation interval s.

実用上は、距離センサの臨む風景対象物と、レンズの撮影対象物と、が予め決定される設定距離で一致するように調整する。先のカメラであれば距離センサの臨む風景対象物と撮影レンズの撮影対象物とが一致するように調整している。また、物体認識用のイメージカメラと距離センサを組み合わせる移動ロボットでは、距離センサの臨む風景対象物とイメージカメラの撮影対象物とが予め決定される設定距離で一致するように調整している。   Practically, adjustment is made so that the landscape object that the distance sensor faces and the photographing object of the lens coincide with each other at a predetermined set distance. In the case of the previous camera, adjustment is made so that the scenery object that the distance sensor faces and the photographing object of the photographing lens coincide with each other. Further, in a mobile robot that combines an image camera for object recognition and a distance sensor, adjustment is made so that a landscape object that the distance sensor faces and a photographing object of the image camera coincide with each other at a predetermined set distance.

これら従来技術の距離センサの臨み方向調整方法について、カメラを例に図を参照しつつ説明する。図１１はカメラにおける距離センサの臨み方向調整方法の説明図、図１２はカメラにおける距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。カメラ１は、距離センサ２、左右アオリ調整機構３、上下アオリ調整機構４、撮影レンズ５、筐体ユニット６を備えている。   With reference to the drawings, the conventional method for adjusting the facing direction of the distance sensor will be described taking a camera as an example. FIG. 11 is an explanatory diagram of a method for adjusting the viewing direction of the distance sensor in the camera, and FIG. 12 is a flowchart of the method for adjusting the viewing direction of the distance sensor in the camera. The camera 1 includes a distance sensor 2, a left / right tilt adjustment mechanism 3, a vertical tilt adjustment mechanism 4, a photographing lens 5, and a housing unit 6.

距離センサ２と撮影レンズ５とは予め筐体ユニット６に組み立てられた状態となっている。前記のように仕様に合わせて任意の設定距離で距離センサ２と撮影レンズ５との臨み方向を一致させるために、まず撮影レンズ５の前方に臨み方向の基準となるチャート７を置いた専用治具を設置し、撮影レンズ５側はその筐体ユニット６の基準面を使ってこの専用治具に位置方向を合わせて設置する（図１２のステップＳ１０１）。次に距離センサ２に調整用の信号処理電気回路を接続し（ステップＳ１０２）、チャート７の画を臨みながら信号を取り出して（ステップＳ１０３）、情報を得て臨み方向ズレ量を計算する（ステップＳ１０４）。   The distance sensor 2 and the photographing lens 5 are assembled in the housing unit 6 in advance. As described above, in order to match the facing direction of the distance sensor 2 and the photographing lens 5 at an arbitrary set distance in accordance with the specification, first, a chart 7 serving as a reference for the facing direction is placed in front of the photographing lens 5. The photographic lens 5 side is set in alignment with the dedicated jig using the reference surface of the housing unit 6 (step S101 in FIG. 12). Next, a signal processing electric circuit for adjustment is connected to the distance sensor 2 (step S102), a signal is taken out while looking at the image of the chart 7 (step S103), information is obtained, and the amount of direction deviation is calculated (step S103). S104).

距離センサ２の臨み方向調整は、チャート７の基準中心に合わせるように距離センサ２の臨み方向調整機構（左右アオリ調整機構３・上下アオリ調整機構４）を動かして行う。距離センサ２の臨み方向とチャート７の基準中心のズレ量が規格以内に入らなければ（ステップＳ１０５でＮＯ）、臨み方向調整機構による調整後にまた信号を取り出してズレ量を計算し望み方向が規格以内に入ったかを確認する（ステップＳ１０６，Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）。そして距離センサ２の臨み方向とチャート基準中心のズレ量が規格以内に入ったならば（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、臨み方向調整機構をロック（ステップＳ１０７）して調整を完了し（ステップＳ１０８）、距離センサ２を電気回路から切り離し（ステップＳ１０９）、最後に筐体ユニット６を専用治具から取り外す（ステップＳ１１０）ことでカメラの調整を完了する。このようにしてカメラの調整を行う。   The facing direction adjustment of the distance sensor 2 is performed by moving the facing direction adjusting mechanism (left / right tilt adjusting mechanism 3 / vertical tilt adjusting mechanism 4) of the distance sensor 2 so as to match the reference center of the chart 7. If the amount of deviation between the direction of the distance sensor 2 and the reference center of the chart 7 does not fall within the standard (NO in step S105), the signal is taken out again after adjustment by the direction-of-sight adjustment mechanism and the amount of deviation is calculated. It is confirmed whether it is within the range (steps S106, S103, S104, S105). If the distance between the direction of the distance sensor 2 and the center of the chart reference falls within the standard (YES in step S105), the direction adjustment mechanism is locked (step S107) to complete the adjustment (step S108). The distance sensor 2 is disconnected from the electric circuit (step S109), and finally the housing unit 6 is removed from the dedicated jig (step S110) to complete the camera adjustment. In this way, the camera is adjusted.

また、距離センサおよび距離センサの臨み方向調整方法に係る他の従来技術として、例えば、特許文献１（特開２００３−２６２７８９号公報；発明の名称「測距手段の睨み調整装置」）がある。この睨み調整装置では、測距手段の睨み方向（臨み方向）を調整取付手段で調整可能に装着したカメラに対して、撮影レンズ装置で撮影したマークの出力信号と、測距手段がマークを検出した出力信号とを利用し、測距手段の睨みを撮影レンズ装置の睨みに合わせるために調整する方向を表示手段に表示させ、表示手段に表示されている調整する方向に向けて調整取付手段を調整する操作を行い測距手段の睨みを撮影レンズ装置の睨みに合わせる、というものである。従来技術の距離センサおよび距離センサの臨み方向調整方法はこのようなものである。   Further, as another conventional technique related to the distance sensor and the direction-of-direction adjustment method of the distance sensor, for example, there is Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-262789; name of invention “sagging adjustment device for distance measuring means”). In this squeeze adjustment device, the output signal of the mark photographed by the photographic lens device and the distance finder detects the mark for a camera that is mounted so that the stagnation direction (direction of view) of the distance finder can be adjusted by the adjustment mounting means. Using the output signal, the display unit displays the adjustment direction for adjusting the sag of the distance measuring unit to the sag of the photographic lens device, and the adjustment mounting unit is directed toward the adjustment direction displayed on the display unit. An adjustment operation is performed to match the sag of the distance measuring means with the sag of the photographic lens device. Such a conventional distance sensor and a method of adjusting the facing direction of the distance sensor are as described above.

特開２００３−２６２７８９号公報（段落番号００３６，図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2003-262789 (paragraph number 0036, FIG. 1)

図１１，１２を用いて説明した従来技術の距離センサおよび距離センサの臨み方向調整方法では、距離センサ２を取り付け後に信号処理電気回路に仮配線・接続し、信号を読み出し、情報を得ながら調整し、調整終了後に信号処理電気回路から配線を外すという一連の工程が必要となるため、作業が煩雑でかつ時間を要するという問題があった。   In the prior art distance sensor and the distance direction adjustment method described with reference to FIGS. 11 and 12, the distance sensor 2 is attached and then temporarily wired and connected to the signal processing electric circuit, and the signal is read and adjusted while obtaining information. However, since a series of steps of removing the wiring from the signal processing electric circuit is necessary after the adjustment is completed, there is a problem that the work is complicated and time is required.

また、特許文献１に記載の測距手段の睨み調整装置では、装置に光学調整用の構成（プログラムや処理回路）を内蔵させる必要があり、コストの点で問題があった。
また、測距手段自身の出力を使って調整しており、睨み調整視認表示を構成要件とする（作業者が画面を見ながら調整する）ので自動化に不向きであるという問題があった。 Further, the stagnation adjusting device for the distance measuring means described in Patent Document 1 requires a configuration for optical adjustment (program or processing circuit) to be built in the device, which causes a problem in terms of cost.
In addition, since the adjustment is performed using the output of the distance measuring means itself and the stagnation adjustment visual indication is a constituent requirement (the operator adjusts while looking at the screen), there is a problem that it is not suitable for automation.

そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、調整量を自動的に計算して簡便かつ容易にその臨み方向を調整できるような距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to automatically calculate the adjustment amount and to easily and easily adjust the facing direction, and a built-in distance sensor. An apparatus and a distance sensor facing direction adjustment method are provided.

このような本発明の請求項１に係る距離センサは、
左右で対をなす左側ラインイメージセンサおよび右側ラインイメージセンサが一体に形成されたセンサチップを用いる位相差検出方式の距離センサにおいて、
前記センサチップは、
左側ラインイメージセンサの周囲に設けられた左側光軸マーカと、
右側ラインイメージセンサの周囲に設けられた右側光軸マーカと、
を備えることを特徴とする。 Such a distance sensor according to claim 1 of the present invention is:
In a phase difference detection type distance sensor using a sensor chip in which a left line image sensor and a right line image sensor that are paired on the left and right are integrally formed,
The sensor chip is
A left optical axis marker provided around the left line image sensor;
A right optical axis marker provided around the right line image sensor;
It is characterized by providing.

また、本発明の請求項２に係る距離センサは、
請求項１に記載の距離センサにおいて、
前記左側光軸マーカは、上下中心を規定する左側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する左側左右方向光軸マーカと、からなり、
前記右側光軸マーカは、上下中心を規定する右側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する右側左右方向光軸マーカと、からなることを特徴とする。 A distance sensor according to claim 2 of the present invention is
The distance sensor according to claim 1,
The left optical axis marker consists of a left vertical direction optical axis marker that defines a vertical center, and a left horizontal direction optical axis marker that defines a horizontal center,
The right optical axis marker includes a right vertical direction optical axis marker that defines a vertical center and a right horizontal direction optical axis marker that defines a horizontal center.

本発明の請求項３に係る距離センサ内蔵装置は、
請求項１または請求項２に記載の距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置であって、
距離センサの上下方向の角度を調整する上下アオリ調整機構と、
距離センサの左右方向の角度を調整する左右アオリ調整機構と、
を備え、距離センサの上下左右の角度を調整可能とすることを特徴とする。 A device with a built-in distance sensor according to claim 3 of the present invention is provided.
A distance sensor built-in device incorporating the distance sensor according to claim 1 or 2,
A vertical tilt adjustment mechanism that adjusts the vertical angle of the distance sensor;
A left and right tilt adjustment mechanism that adjusts the angle of the distance sensor in the left and right direction;
It is possible to adjust the vertical and horizontal angles of the distance sensor.

本発明の請求項４に係る距離センサ臨み方向調整方法は、
請求項３に記載の距離センサ内蔵装置における距離センサ臨み方向調整方法であって、
距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカの位置情報を算出し、
距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカの位置情報を算出し、
左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報から距離センサの臨み方向を求め、
基準臨み方向に対する距離センサの実際の臨み方向ズレを定量化し、これを用いて上下アオリ調整機構および左右アオリ調整機構を調整して距離センサの臨み方向を修正することを特徴とする。 The distance sensor facing direction adjusting method according to claim 4 of the present invention includes:
A distance sensor facing direction adjustment method in the distance sensor built-in device according to claim 3,
Calculate the position information of the left optical axis marker using only the image of the left optical axis marker that can be seen through the lens on the left side of the distance sensor.
Calculate the position information of the right optical axis marker using only the image of the right optical axis marker that can be seen through the right lens of the distance sensor,
Find the facing direction of the distance sensor from the position information of the left optical axis marker and the right optical axis marker,
The present invention is characterized in that an actual viewing direction deviation of the distance sensor with respect to the reference viewing direction is quantified, and using this, the vertical tilt adjusting mechanism and the left / right tilt adjusting mechanism are adjusted to correct the facing direction of the distance sensor.

また、本発明の請求項５に係る距離センサ臨み方向調整方法は、
請求項４に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
距離センサの左右のレンズ前方に配置され、一方のレンズを遮蔽するとともに他方のレンズを開放するシャッタと、
シャッタ越しに、左側ラインイメージセンサ用の左側光軸マーカと、右側ラインイメージセンサ用の右側光軸マーカと、を交互に撮像する撮像装置と、
を備え、
シャッタにより開放された距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
シャッタにより開放された距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
撮像により得た画像情報に基づいて左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報を算出することを特徴とする。 Moreover, the distance sensor facing direction adjustment method according to claim 5 of the present invention includes:
The distance sensor facing direction adjustment method according to claim 4,
A shutter that is disposed in front of the left and right lenses of the distance sensor, shields one lens and opens the other lens;
An imaging device that alternately images the left optical axis marker for the left line image sensor and the right optical axis marker for the right line image sensor through the shutter;
With
The imaging device images the left optical axis marker using only the image of the left optical axis marker that can be seen through the left lens of the distance sensor opened by the shutter,
The imaging device images the right optical axis marker using only the image of the right optical axis marker that can be seen through the right lens of the distance sensor opened by the shutter,
The position information of the left optical axis marker and the right optical axis marker is calculated based on image information obtained by imaging.

また、本発明の請求項６に係る距離センサ臨み方向調整方法は、
請求項５に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
撮像装置とシャッタとの間に配置されるスプリッタと、
光を発する照明装置と、
を備え、照明装置からの光をスプリッタで反射させてシャッタを介して左側ラインイメージセンサまたは右側ラインイメージセンサへ到達させて照明することを特徴とする。 A distance sensor facing direction adjustment method according to claim 6 of the present invention includes:
The distance sensor facing direction adjustment method according to claim 5,
A splitter disposed between the imaging device and the shutter;
A lighting device that emits light;
The light from the illumination device is reflected by a splitter and reaches the left line image sensor or the right line image sensor via a shutter for illumination.

以上のような本発明によれば、調整量を自動的に計算して簡便かつ容易にその臨み方向を調整できるような距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法を提供することができる。   According to the present invention as described above, it is possible to provide a distance sensor, a distance sensor built-in device, and a distance sensor facing direction adjustment method that can automatically calculate an adjustment amount and easily and easily adjust the facing direction. it can.

以下、本発明を実施するための最良の形態の距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法について図を参照しつつ説明する。まず、距離センサについて説明する。図１は本形態の距離センサの構造図である。図２は本形態の距離センサの内部構造図である。   Hereinafter, a distance sensor, a distance sensor built-in device, and a distance sensor facing direction adjustment method according to the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. First, the distance sensor will be described. FIG. 1 is a structural diagram of a distance sensor according to this embodiment. FIG. 2 is an internal structure diagram of the distance sensor of this embodiment.

本形態の距離センサ１０は、図１，図２に示されるように、レンズユニット１１、絞り１２、パッケージ１３、センサチップ１４、リード１５、ワイヤ１６、透明樹脂１７を備えている。
レンズユニット１１は透明な樹脂で形成され、凸レンズである左レンズ１１Ｌ，右レンズ１１Ｒ（以下左レンズ１１Ｌ，右レンズ１１Ｒを総称してレンズ１１Ｌ，１１Ｒという）を備える。
絞り１２はセンサチップ１４へ不要な光が入り込まないように遮光性のある樹脂を材料としており、左絞り孔１２Ｌ，右絞り孔１２Ｒ（以下左絞り孔１２Ｌ，右絞り孔１２Ｒを総称して絞り孔１２Ｌ，１２Ｒという）を備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the distance sensor 10 of this embodiment includes a lens unit 11, a diaphragm 12, a package 13, a sensor chip 14, leads 15, wires 16, and a transparent resin 17.
The lens unit 11 is formed of a transparent resin and includes a left lens 11L and a right lens 11R that are convex lenses (hereinafter, the left lens 11L and the right lens 11R are collectively referred to as lenses 11L and 11R).
The diaphragm 12 is made of a resin having a light shielding property so that unnecessary light does not enter the sensor chip 14, and the left diaphragm hole 12L and the right diaphragm hole 12R (hereinafter, the left diaphragm hole 12L and the right diaphragm hole 12R are collectively referred to as a diaphragm). Holes 12L and 12R).

パッケージ１３は遮光性のある樹脂を材料としており、射出成形法を用いたモールド成形により、複数のリード１５と一体に成形される。また外部へ信号を出力するためにパッケージ１３の外辺にはリード１５の一部が外部リード１５ａとして突出している。パッケージ１３の中央のダイパッド部にはセンサチップ１４が接着剤によって固定配置されている。   The package 13 is made of a light-shielding resin, and is molded integrally with the plurality of leads 15 by molding using an injection molding method. Further, in order to output a signal to the outside, a part of the lead 15 protrudes as an external lead 15 a on the outer side of the package 13. A sensor chip 14 is fixedly disposed on the die pad portion at the center of the package 13 with an adhesive.

センサチップ１４は、特に図２で示すように、多数の電極部１４ａと、左右対の左側ラインイメージセンサ１４Ｌおよび右側ラインイメージセンサ１４Ｒ（以下、左側ラインイメージセンサ１４Ｌおよび右側ラインイメージセンサ１４Ｒを総称してイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒという）を備えている。イメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ多数の受光素子が一列に配置された構造となっている。なお、特に示さないが、センサチップ１４には、その他に信号処理のための信号増幅部、デジタル回路部、信号出力回路部など必要な機能を実現する回路が形成されている。また、左右対で一組のイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒは、図中では一組であるが複数組形成されるようにしても良い。   As shown in FIG. 2 in particular, the sensor chip 14 is a collective term for a large number of electrode portions 14a, a left and right line image sensor 14L and a right line image sensor 14R (hereinafter, the left line image sensor 14L and the right line image sensor 14R). Image sensors 14L and 14R). Each of the image sensors 14L and 14R has a structure in which a large number of light receiving elements are arranged in a row. Although not particularly shown, the sensor chip 14 is formed with circuits for realizing necessary functions such as a signal amplification unit, a digital circuit unit, and a signal output circuit unit for signal processing. Further, a pair of the image sensors 14L and 14R in the left and right pair is one set in the drawing, but a plurality of sets may be formed.

リード１５は、鉄もしくは銅を基材とする合金である。外部リード１５ａは先に説明したようにリード１５と一体の構成である。
ワイヤ１６は、例えば金線やアルミ線である。パッケージ１３にインサートされているリード１５とセンサチップ１４の電極部１４ａとがワイヤ１６によってワイヤーボンディングされて、センサチップ１４の電極部１４ａとリード１５とを電気的に接続する。
透明樹脂１７は、距離センサ１０内の内部空隙に充填される樹脂であり、機械振動・衝撃等からセンサチップ１４を保護する。 The lead 15 is an alloy based on iron or copper. The external lead 15a has a structure integrated with the lead 15 as described above.
The wire 16 is, for example, a gold wire or an aluminum wire. The lead 15 inserted in the package 13 and the electrode portion 14a of the sensor chip 14 are wire-bonded by the wire 16, and the electrode portion 14a of the sensor chip 14 and the lead 15 are electrically connected.
The transparent resin 17 is a resin that fills the internal gap in the distance sensor 10 and protects the sensor chip 14 from mechanical vibration and impact.

これら構成を有する距離センサ１０は、以下のようにして測距する。図３は測距原理の説明図である。三角測量原理に基づく位相差検出方式の測距原理を採用している。左右対のレンズ１１Ｌ，１１Ｒは、光軸間距離ｂを隔てて配置され、それらの焦点距離ｆにイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ位置する。   The distance sensor 10 having these configurations measures the distance as follows. FIG. 3 is an explanatory diagram of the distance measuring principle. The phase detection principle of the phase difference detection method based on the triangulation principle is adopted. The pair of left and right lenses 11L and 11R are arranged with a distance b between the optical axes, and the image sensors 14L and 14R are located at their focal lengths f, respectively.

左レンズ１１Ｌには左側ラインイメージセンサ１４Ｌが対応し、右レンズ１１Ｒには右側ラインイメージセンサ１４Ｒが対応する。距離センサ１０を無限遠に置かれた検出対象物Ｏｂに正対させた場合、それぞれのレンズ１１Ｌ，１１Ｒを通るお互いに平行な２本の光線ｉ０がイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒ上の基準位置Ｐ０に結像する。
また、距離センサ１０から距離ｄだけ離れた検出対象物Ｏｂのように対象が有限距離にある場合は、前記基準位置Ｐ０からずれた位置ＰＬとＰＲとに結像し、そのときの基準位置Ｐ０からのズレ量ＸＬとＸＲとすると、次式が成立する。 The left lens 11L corresponds to the left line image sensor 14L, and the right lens 11R corresponds to the right line image sensor 14R. When the distance sensor 10 is directly opposed to the detection object Ob placed at infinity, the two light beams i 0 that pass through the lenses 11L and 11R and are parallel to each other become the reference position P on the image sensors 14L and 14R. It forms an image at zero .
In the object as a detection target object Ob apart from the distance sensor 10 by a distance d is in when in a finite distance, focused on the position P L and P R shifted from the reference position P 0, at that time When shift amount X L and X R from the reference position P 0, the following equation is established.

［数１］
ｄ＝ｂ×ｆ／（ＸＬ＋ＸＲ） [Equation 1]
d = b × f / (X L + X R )

ここで、ｂとｆは距離センサ１０に固有で既知の値なので、イメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒに結像した対象映像の相対的な位置関係ＸＬとＸＲとから、対象までの距離ｄが求められる。 Since b and f is the distance sensor 10 of known values at specific, the image sensor 14L, and a relative positional relationship X L and X R of the target image which is imaged on 14R, determined the distance d to the object It is done.

このような測距原理のもと、距離センサ１０は以下のように動作する。距離センサが臨む風景からの光はレンズユニット１１の左右一対一組のレンズ１１Ｌ，１１Ｒによって集光集束され、絞り１２の絞り孔１２Ｌ，１２Ｒで絞り込まれつつ通過し、パッケージ１３に内蔵されているセンサチップ１４のイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒに結像する。このとき、風景内の物の距離に応じて左右それぞれのイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒには位相のずれた画が投影されるため、この位相ズレを精緻に求めることにより風景内にあるそれぞれの物の距離を連続的に測定することが可能となる。
イメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒは出力制御部１４１によって制御駆動されて受光信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１４２は受光信号を受光データに変換して信号処理部１４３へ出力し、上記数１に基づいて計算されて距離情報が算出される。なお、Ａ／Ｄ変換部１４２および信号処理部１４３は距離センサ１０の外部に設けてもよい。
距離センサ１０の測距原理はこのようなものである。 Based on such a distance measurement principle, the distance sensor 10 operates as follows. The light from the scenery facing the distance sensor is condensed and focused by a pair of left and right lenses 11L and 11R of the lens unit 11, passes through while being narrowed down by the aperture holes 12L and 12R of the diaphragm 12, and is built in the package 13. The image is formed on the image sensors 14L and 14R of the sensor chip 14. At this time, because the left and right image sensors 14L and 14R project images with a phase shift in accordance with the distance between the objects in the landscape, each phase in the landscape is accurately determined by obtaining this phase shift. It becomes possible to measure the distance continuously.
The image sensors 14L and 14R are controlled and driven by the output control unit 141 and output light reception signals. The A / D conversion unit 142 converts the light reception signal into light reception data and outputs the light reception data to the signal processing unit 143. The A / D conversion unit 142 calculates the distance information by calculating based on the above formula 1. The A / D conversion unit 142 and the signal processing unit 143 may be provided outside the distance sensor 10.
The distance measuring principle of the distance sensor 10 is as described above.

このような距離センサ１０において、レンズ１１Ｌ，１１Ｒに対し相対するセンサチップ１４の位置が理想的に組み合わされてレンズ光軸と距離センサの臨み方向が完全に一致することが望ましい。しかしながら、実際にはある程度の位置ずれが発生し、その結果、レンズ１１Ｌ，１１Ｒの光軸と距離センサ１０の臨み方向は一致していない。従って、レンズ光軸方向とは別に距離センサ１０としての臨み方向を知る必要がある。そこで、本発明ではセンサチップ１４に光軸マーカを付ける構成を採用した。以下、本発明の特徴的な光軸マーカについて図を参照しつつ説明する。   In such a distance sensor 10, it is desirable that the position of the sensor chip 14 facing the lenses 11L and 11R is ideally combined so that the lens optical axis and the facing direction of the distance sensor completely coincide. However, in practice, a certain amount of misalignment occurs, and as a result, the optical axes of the lenses 11L and 11R and the facing direction of the distance sensor 10 do not match. Therefore, it is necessary to know the facing direction as the distance sensor 10 separately from the lens optical axis direction. Therefore, the present invention employs a configuration in which an optical axis marker is attached to the sensor chip 14. The characteristic optical axis marker of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図４は光軸マーカの説明図である。センサチップ１４の表面であってイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒの周囲に光軸マーカが設けられるものであり、詳しくは左側ラインイメージセンサ１４Ｌの周囲において上下方向を示す左側上下方向光軸マーカ１４４Ｌと、左右方向を示す左側左右方向光軸マーカ１４５Ｌが配置され、また、右側ラインイメージセンサ１４Ｒの周囲において上下方向を示す右側上下方向光軸マーカ１４４Ｒと、左右方向を示す右側左右方向光軸マーカ１４５Ｒが配置される（以下、左側上下方向光軸マーカ１４４Ｌ，左側左右方向光軸マーカ１４５Ｌ，右側上下方向光軸マーカ１４４Ｒ，右側左右方向光軸マーカ１４５Ｒを総称するとき、上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒという）。これら上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒにより、距離センサ１０の臨み方向を判別できるようになる。   FIG. 4 is an explanatory diagram of the optical axis marker. An optical axis marker is provided on the surface of the sensor chip 14 and around the image sensors 14L and 14R. Specifically, a left-side vertical optical axis marker 144L indicating a vertical direction around the left-side line image sensor 14L, Left and right optical axis marker 145L indicating the direction is disposed, right and left vertical optical axis marker 144R indicating the vertical direction and right and left optical axis marker 145R indicating the horizontal direction are disposed around the right line image sensor 14R. (Hereinafter, the left and right optical axis markers 144L, the left and right optical axis markers 145L, the right and left vertical optical axis markers 144R, and the right and left optical axis markers 145R are collectively referred to as the upper and lower left and right optical axis markers 144L and 144R. 145L, 145R). These up and down, left and right optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R can determine the facing direction of the distance sensor 10.

判別方法であるが、レンズ１１の対物側（検出対象物のある側）からレンズ光軸方向に沿って距離センサ１０を臨み、レンズ１１Ｌ，１１Ｒを通して内部を覗き込んだときに見えるセンサチップ１４上の左右それぞれの上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの位置によって、距離センサ１０の臨み方向を知る、というものである。
なお光軸マーカの配置や形状は、本実施例に限定される必要はなく、適宜最適化することが可能である。 As a discrimination method, on the sensor chip 14 that is visible when the distance sensor 10 is faced along the lens optical axis direction from the objective side (the side where the detection target is present) of the lens 11 and the inside is viewed through the lenses 11L and 11R. The direction of the distance sensor 10 is known from the positions of the left and right optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R.
The arrangement and shape of the optical axis marker need not be limited to the present embodiment, and can be optimized as appropriate.

続いてこのような距離センサを搭載した距離センサ内蔵装置について説明する。図５，図６は距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の説明図である。図の距離センサ内蔵装置２０はカメラの場合を例にとっている。
距離センサ内蔵装置２０は、距離センサ１０、左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２、撮影レンズ２３、筐体ユニット２４を備えている。
左右アオリ調整機構２１は、距離センサ１０の左右方向の角度を調整する。
上下アオリ調整機構２２は、距離センサ１０の上下方向の角度を調整する。
これにより、距離センサ内蔵装置２０では距離センサ１０の上下左右の角度を調整可能としている。 Next, a distance sensor built-in device equipped with such a distance sensor will be described. 5 and 6 are explanatory diagrams of the distance sensor built-in device and the distance sensor facing direction adjustment method. The distance sensor built-in device 20 shown in the figure is an example of a camera.
The distance sensor built-in device 20 includes a distance sensor 10, a left / right tilt adjustment mechanism 21, a vertical tilt adjustment mechanism 22, a photographing lens 23, and a housing unit 24.
The left / right tilt adjusting mechanism 21 adjusts the angle of the distance sensor 10 in the left / right direction.
The vertical tilt adjustment mechanism 22 adjusts the vertical angle of the distance sensor 10.
Thus, the distance sensor built-in device 20 can adjust the vertical and horizontal angles of the distance sensor 10.

続いて実際の臨み方向調整方法について説明する。先のカメラによる距離センサ内蔵装置２０の調整を例に挙げる。
図５，図６で示すように、調整システム１００に距離センサ内蔵装置２０を載置して調整するものである。調整システム１００は大別して、視認装置３０、照明装置４０、シャッタ装置５０を備える。視認装置３０は、調整用結像レンズ３１、ＣＣＤカメラ３２を備える。照明装置４０は、照明光源４１、集光投影レンズ４２、プレートビームスプリッタ４３を備える。このような調整システム１００で距離センサ内蔵装置２０をセットすると調整可能に位置決めされる。 Next, an actual approach direction adjustment method will be described. The adjustment of the distance sensor built-in device 20 by the previous camera is taken as an example.
As shown in FIGS. 5 and 6, the distance sensor built-in device 20 is placed on the adjustment system 100 for adjustment. The adjustment system 100 is roughly divided and includes a visual recognition device 30, an illumination device 40, and a shutter device 50. The visual recognition device 30 includes an adjustment imaging lens 31 and a CCD camera 32. The illumination device 40 includes an illumination light source 41, a condensing projection lens 42, and a plate beam splitter 43. When the distance sensor built-in device 20 is set in such an adjustment system 100, the adjustment sensor 100 is positioned so as to be adjustable.

カメラ２０では、予め距離センサ１０と撮影レンズ２３とが筐体ユニット２４に組み付けられており、このようなカメラ２０が調整システム１００の専用治具に据え付けられる。距離センサ１０には、図上で詳しく示していないが、臨み方向を調整するため左右アオリ調整機構２１と上下アオリ調整機構２２とが取り付けられている。さらに専用治具には、距離センサ１０の検出物対象の位置に視認装置３０が配置される。距離センサ１０に相対して基準となる調整用結像レンズ３１及びＣＣＤカメラ３２が位置する。この２つの間にプレートビームスプリッタ４３が置かれる。照明装置４０の照明光源４１と集光投影レンズ４２とは距離センサ１０が臨む方向からやや離れた位置に配置され、集光投影レンズ４２で集光された直線ビームが、プレートビームスプリッタ４３に向かって光を照射すると、プレートビームスプリッタ４３で反射した光が距離センサ１０へ到達する。   In the camera 20, the distance sensor 10 and the photographing lens 23 are assembled in advance in the housing unit 24, and such a camera 20 is installed in a dedicated jig of the adjustment system 100. Although not shown in detail in the drawing, the distance sensor 10 is provided with a left / right tilt adjustment mechanism 21 and a vertical tilt adjustment mechanism 22 for adjusting the direction of the appearance. Furthermore, the visual recognition device 30 is arranged at the position of the object to be detected by the distance sensor 10 in the dedicated jig. An adjustment imaging lens 31 and a CCD camera 32 serving as a reference are positioned relative to the distance sensor 10. A plate beam splitter 43 is placed between the two. The illumination light source 41 and the condensing projection lens 42 of the illuminating device 40 are arranged at positions slightly away from the direction in which the distance sensor 10 faces, and the linear beam condensed by the condensing projection lens 42 is directed toward the plate beam splitter 43. Then, the light reflected by the plate beam splitter 43 reaches the distance sensor 10.

続いてこのような調整システム１００を用いて、距離センサ内蔵装置２０の距離センサ１０の臨み方向測定及び臨み方向調整を行う手順を図を参照しつつ説明する。図７は距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。図８は距離センサ左右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左右のラインイメージセンサ及び左右・上下光軸マーカを示す図である。図９は右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた右側ラインイメージセンサ１４Ｒ及びその左右・上下の光軸マーカ１４４Ｒ，１４５Ｒを示す図である。図１０は左レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左側ラインイメージセンサ１４Ｌ及びその左右・上下の光軸マーカ１４４Ｌ，１４５Ｌを示す図である。   Next, a procedure for performing the direction-of-sight measurement and the direction-of-sight adjustment of the distance sensor 10 of the distance sensor built-in device 20 using such an adjustment system 100 will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a flowchart of a method for adjusting the direction of the distance sensor. FIG. 8 is a diagram showing the left and right line image sensors and the left and right / upper and lower optical axis markers set by the CCD camera through the distance sensor left and right lenses. FIG. 9 is a diagram showing the right line image sensor 14R installed on the CCD camera through the right lens and its left / right / up / down optical axis markers 144R and 145R. FIG. 10 is a diagram showing the left line image sensor 14L installed on the CCD camera through the left lens and its left / right / up / down optical axis markers 144L and 145L.

ここで、調整方法で用いる調整原理について説明する。説明のため上記調整システム１００のシャッタ装置５０を取り去った場合を想定し、距離センサ１０のレンズ１１Ｌ，１１Ｒ越しに、内部のセンサチップ１４の表面を照らし出すものとする。すると、照明光によって照らし出されたセンサチップ１４のイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒの周囲の上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒを含む映像がプレートビームスプリッタ４３を透過し、調整用結像レンズ３１を経てＣＣＤカメラ３２で当該映像を映し出すこととなる。   Here, the adjustment principle used in the adjustment method will be described. For the sake of explanation, it is assumed that the shutter device 50 of the adjustment system 100 is removed, and the surface of the internal sensor chip 14 is illuminated through the lenses 11L and 11R of the distance sensor 10. Then, the image including the upper, lower, left and right optical axis markers 144L, 144R, 145L, 145R around the image sensors 14L, 14R of the sensor chip 14 illuminated by the illumination light is transmitted through the plate beam splitter 43, and the adjustment imaging lens. The image is projected by the CCD camera 32 after 31.

図８はこのようにして得られたＣＣＤカメラ３２の映像である。実は、左右のレンズ１１Ｌおよび１１Ｒに対しそれぞれセンサチップ１４上の上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４５Ｌおよび１４４Ｒ，１４５Ｒが対応していて別々の像として写るため、図８のように重なって見える。   FIG. 8 is an image of the CCD camera 32 obtained in this way. Actually, the upper and lower optical axis markers 144L, 145L and 144R, 145R on the sensor chip 14 correspond to the left and right lenses 11L and 11R, respectively, and appear as separate images, so that they appear to overlap as shown in FIG.

上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの映像は、距離センサ１０内のセンサチップ１４の取り付け誤差や、距離センサ１０の臨み方向に対するＣＣＤカメラ３２の相対的な据え付け時ねじれ角度ズレなどによって、上下方向左右方向に僅かにずれている。   The images of the up / down / left / right optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R are caused by a mounting error of the sensor chip 14 in the distance sensor 10 or a twist angle deviation at the time of installation of the CCD camera 32 relative to the facing direction of the distance sensor 10. It is slightly shifted in the vertical direction and the horizontal direction.

このような状態において、距離センサ１０においてはレンズ１１Ｌ，１１Ｒのほぼ焦点位置にセンサチップ１４の表面が置かれるため、レンズ１１Ｌ，１１Ｒの対物側より臨むイメージセンサ１４Ｒ，１４Ｌの上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒはおおよそ無限遠の風景として見える前提がある。この場合、ＣＣＤカメラ３２で捕らえられる視野内における上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの位置は距離センサ１０の臨み方向と調整用結像レンズ３１の光軸の成す角に依存する。すなわち、距離センサ１０の臨み方向に対し調整用結像レンズ１１の光軸が正対し成す角が０度の場合は、上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５ＲがＣＣＤカメラ３２の視野中心に写り、傾くに従って視野中心からずれた位置に写ることになる。   In such a state, since the surface of the sensor chip 14 is placed almost at the focal position of the lenses 11L and 11R in the distance sensor 10, the vertical and horizontal optical axis markers of the image sensors 14R and 14L facing the objective side of the lenses 11L and 11R. 144L, 144R, 145L, and 145R have a premise that they can be viewed as landscapes at infinity. In this case, the positions of the upper, lower, left, and right optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R within the field of view captured by the CCD camera 32 depend on the angle formed by the facing direction of the distance sensor 10 and the optical axis of the adjustment imaging lens 31. That is, when the angle formed by the optical axis of the adjustment imaging lens 11 facing the direction of the distance sensor 10 is 0 degree, the vertical and horizontal optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R are the center of the field of view of the CCD camera 32. As the camera tilts, it appears in a position shifted from the center of the visual field.

この場合、この傾き角と、ＣＣＤカメラ３２の視野中心から上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒとが写っている位置までの距離とは比例するので、次のような関係になる。   In this case, the inclination angle is proportional to the distance from the center of the field of view of the CCD camera 32 to the positions where the up / down / left / right optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R are reflected.

［数２］
Δ＝ε×ｎ
Δ：傾き角
ｎ：ＣＣＤカメラ３２の視野中心から上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの結像位置までの距離
ε：調整用結像レンズ系の画角から求められる比例係数 [Equation 2]
Δ = ε × n
Δ: Inclination angle n: Distance from the center of the field of view of the CCD camera 32 to the imaging positions of the upper, lower, left and right optical axis markers 144L, 144R, 145L, 145R ε: Proportional coefficient obtained from the angle of view of the imaging lens system for adjustment

この距離ｎを少なくすることで、傾き角も小さくなる。傾き角が小さくなると、図８のような二重像において、両者が重なった状態の映像となる。調整原理はこのようなものである。   By reducing the distance n, the tilt angle is also reduced. When the tilt angle is reduced, the double image as shown in FIG. The adjustment principle is like this.

なお、実際の調整において図８のような映像を用いる信号処理は上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの区別が難しい。
そこで、シャッタ装置５０により、距離センサ１０のレンズ１１Ｌ，１１Ｒの左右どちらか一方の映像を遮蔽して左側の上下方向光軸マーカ１４４Ｌおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｌと、右側の上下方向光軸マーカ１４４Ｒおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｒと、の映像を分離し左右別々に取り込むことで対処する。 In actual adjustment, it is difficult to distinguish the upper, lower, left, and right optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R in signal processing using an image as shown in FIG.
Therefore, the shutter device 50 shields the left and right images of the lenses 11L and 11R of the distance sensor 10, and the left vertical optical axis marker 144L and the left horizontal optical axis marker 145L, and the right vertical optical axis marker. This is dealt with by separating the images of 144R and the left-right direction optical axis marker 145R and capturing them separately on the left and right.

調整方法であるが、まず、調整システム１００の専用治具に距離センサ内蔵装置（カメラ）２０を設置する（図７のステップＳ１１）。このとき、図示しない調整システム１００の基準面および距離センサ内蔵装置（カメラ）２０の基準面により、調整システム１００に対する距離センサ内蔵装置（カメラ）２０の撮影レンズ２３の位置と方向を合わせる。専用治具上には、予め視認装置３０、照明装置４０、シャッタ装置５０が配置されており、距離センサ内蔵装置（カメラ）２０を設置すれば、以下の操作により距離センサ内蔵装置（カメラ）２０の仕様に合わせて任意の設定距離で撮影レンズ２３と距離センサ１０の臨み方向を一致させることができる。なお、この時点で、視認装置３０の調整用結像レンズ３１およびＣＣＤカメラ３２の光軸方向は、距離センサ１０の基準となる臨み方向とほぼ一致している。   In the adjustment method, first, the distance sensor built-in device (camera) 20 is installed in a dedicated jig of the adjustment system 100 (step S11 in FIG. 7). At this time, the position and direction of the photographing lens 23 of the distance sensor built-in device (camera) 20 with respect to the adjustment system 100 are matched with a reference surface of the adjustment system 100 (not shown) and a reference surface of the device (camera) 20 built in the distance sensor. On the dedicated jig, the visual recognition device 30, the illumination device 40, and the shutter device 50 are arranged in advance. If the distance sensor built-in device (camera) 20 is installed, the distance sensor built-in device (camera) 20 is operated by the following operation. The facing direction of the photographic lens 23 and the distance sensor 10 can be made to coincide with each other at an arbitrary set distance according to the specifications. At this time, the optical axis directions of the adjustment imaging lens 31 and the CCD camera 32 of the visual recognition device 30 are substantially the same as the reference direction of the distance sensor 10.

続いて照明装置４０がプレートビームスプリッタ４３に向かって照明光を照射するとプレートビームスプリッタ４３で反射して方向を変え距離センサ１０に向かってビーム状の照明光が到達する（図７のステップＳ１１）。ここに距離センサ１０が臨む方向とプレートビームスプリッタ４３からの反射光の方向とは略一致している。   Subsequently, when the illumination device 40 emits illumination light toward the plate beam splitter 43, the illumination light is reflected by the plate beam splitter 43, changes its direction, and the beam-shaped illumination light reaches the distance sensor 10 (step S11 in FIG. 7). . Here, the direction in which the distance sensor 10 faces and the direction of the reflected light from the plate beam splitter 43 substantially coincide with each other.

次にシャッタ装置５０を切り替えて（ステップＳ１２）、ＣＣＤカメラ３２によって右側の上下方向光軸マーカ１４４Ｒおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｒの映像を取り込む（ステップＳ１３）。図９のように右のレンズ越しに見える映像を観察する。
同様にシャッタ装置５０を切り替えて（ステップＳ１４）、ＣＣＤカメラ３２によって左側の上下方向光軸マーカ１４４Ｌおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｌの映像を取り込む（ステップＳ１５）。図１０のように左のレンズ越しに見える映像を観察する。 Next, the shutter device 50 is switched (step S12), and the image of the right vertical optical axis marker 144R and the horizontal optical axis marker 145R is captured by the CCD camera 32 (step S13). Observe the image seen through the right lens as shown in FIG.
Similarly, the shutter device 50 is switched (step S14), and the image of the left vertical optical axis marker 144L and the horizontal optical axis marker 145L is captured by the CCD camera 32 (step S15). Observe the image seen through the left lens as shown in FIG.

この場合、上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５ＲはＣＣＤカメラ３２の画面内で左右別々の座標値をもつので、２つの映像を別途画像処理して左右それぞれに上下光軸マーカの中心位置ＹｉＲ，ＹｉＬと左右光軸マーカの中心位置ＸｉＲ，ＸｉＬを求める。これら中心位置を次式のように平均して左右の中心位置を算出し、距離センサ１０の臨み方向に相当する座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を得る（ステップＳ１６）。 In this case, the vertical and horizontal optical axis markers 144L, 144R, 145L, and 145R have separate left and right coordinate values in the screen of the CCD camera 32. The positions Y iR and Y iL and the center positions X iR and X iL of the left and right optical axis markers are obtained. These center positions are averaged as in the following equation to calculate the left and right center positions to obtain coordinates (X c , Y c ) corresponding to the facing direction of the distance sensor 10 (step S16).

［数３]
Ｘｃ＝（ＸｉＬ＋ＸｉＲ）／２
Ｙｃ＝（ＹｉＬ＋ＹｉＲ）／２ [Equation 3]
Xc = ( XiL + XiR ) / 2
Y c = (Y iL + Y iR ) / 2

次にこの座標（Ｘｃ，Ｙｃ）とＣＣＤカメラ３２の基準中心座標（Ｘ０，Ｙ０）から、次式で示すように、上下方向・左右方向のズレ量を得て左右方向と上下方向の傾きズレ角（Δｘ，Δｙ）を求める（ステップＳ１７）。 Next, from the coordinates (X c , Y c ) and the reference center coordinates (X 0 , Y 0 ) of the CCD camera 32, as shown by the following formula, the vertical / horizontal deviation is obtained and the horizontal and vertical directions are obtained. A direction inclination deviation angle (Δx, Δy) is obtained (step S17).

[数４]
Δｘ＝ε×（Ｘｃ−Ｘｏ）
Δｙ＝ε×（Ｙｃ−Ｙｏ） [Equation 4]
Δx = ε × (X c −X o )
Δy = ε × (Y c −Y o )

そして、求められた上下方向傾きズレ角Δｙと左右方向傾きズレ角Δｘの値が規格以内でなければ（ステップＳ１８でＮＯ）、距離センサ１０の左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２を上記（Ｘｃ，Ｙｃ）だけ移動させるように調整して方向を合わせる（ステップＳ１９）。その後もう一度距離センサ１０の臨み方向を測定し（ステップＳ１２〜１８）、臨み方向の傾きズレ角Δが規格未達成であれば（ステップＳ１８でＮＯ）規格の精度を満たすまで先の手順に沿って複数回測定と調整とを繰り返す。 If the calculated values of the vertical inclination angle Δy and the horizontal inclination angle Δx are not within the specifications (NO in step S18), the left / right tilt adjustment mechanism 21 and the vertical tilt adjustment mechanism 22 of the distance sensor 10 are (X c, Y c) orient and adjust to move only (step S19). Thereafter, the direction of the distance sensor 10 is measured again (steps S12 to S18). If the standard deviation angle Δ is not achieved (NO in step S18), follow the previous procedure until the accuracy of the standard is satisfied. Repeat measurement and adjustment several times.

距離センサ１０の臨み方向調整が規格を満たしたら（ステップＳ１８でＹＥＳ）、距離センサ１０の左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２をロックして（ステップＳ２０）、調整を完了する（ステップＳ２１）。最後に、専用治具から距離センサ内蔵装置（カメラ）２０を取り外して一連の作業を終了する（ステップＳ２２）。
なお、上記処理において、ステップＳ１２，Ｓ１３と、ステップＳ１４，Ｓ１５と、を交換して左→右の順で映像処理を行っても良い。 If the facing direction adjustment of the distance sensor 10 satisfies the standard (YES in step S18), the left / right tilt adjustment mechanism 21 and the vertical tilt adjustment mechanism 22 of the distance sensor 10 are locked (step S20), and the adjustment is completed (step S21). ). Finally, the distance sensor built-in device (camera) 20 is removed from the dedicated jig, and the series of operations is completed (step S22).
In the above processing, the video processing may be performed in the order of left → right by exchanging steps S12 and S13 and steps S14 and S15.

以上本発明の距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法について説明した。本明細書では特に距離センサ内蔵装置がカメラである場合を例に挙げて説明したが、カメラ以外でも距離センサを内蔵する装置（ロボット等）に採用することができる。   The distance sensor, the distance sensor built-in device, and the distance sensor facing direction adjustment method of the present invention have been described above. In this specification, the case where the device with a built-in distance sensor is a camera has been described as an example. However, a device other than a camera (such as a robot) that incorporates a distance sensor can be used.

また、距離センサ臨み方向調整方法で用いる調整システムは、調整量を自動的に計算できるものであり、調整量を図示しない表示部に数値表示して調整量を確認できる。また、左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２にアクチュエータを結合し、視認装置からの信号を制御部が受けてアクチュエータにより左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２を調整させるような閉ループフィードバック制御を行えば、測定から調整まで自動化することも可能である。   The adjustment system used in the distance sensor facing direction adjustment method can automatically calculate the adjustment amount, and the adjustment amount can be confirmed by numerically displaying the adjustment amount on a display unit (not shown). In addition, an actuator is coupled to the left / right tilt adjustment mechanism 21 and the upper / lower tilt adjustment mechanism 22, and a closed loop feedback that causes the control unit to receive a signal from the visual recognition device and adjust the left / right tilt adjustment mechanism 21 and the upper / lower tilt adjustment mechanism 22 by the actuator. If control is performed, it is possible to automate from measurement to adjustment.

また、距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の一例を挙げたが基本的な構成が同じであれば、部分的な配置やミラーなどの構成が異なっても実現可能であるため、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜構成を変えることは可能である。   Also, examples of the distance sensor, the distance sensor built-in device, and the distance sensor facing direction adjustment method are given. However, if the basic configuration is the same, it can be realized even if the partial arrangement or the configuration of the mirror is different. The configuration can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.

本発明を実施するための最良の形態の距離センサの構造図である。1 is a structural diagram of a distance sensor of the best mode for carrying out the present invention. 本発明を実施するための最良の形態の距離センサの内部構造図である。It is an internal structure figure of the distance sensor of the best form for implementing this invention. 測距原理の説明図である。It is explanatory drawing of the ranging principle. 光軸マーカの説明図である。It is explanatory drawing of an optical axis marker. 距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の説明図である。It is explanatory drawing of the distance sensor built-in apparatus and the distance sensor facing direction adjustment method. 距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の説明図である。It is explanatory drawing of the distance sensor built-in apparatus and the distance sensor facing direction adjustment method. 距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。It is a flowchart of the facing direction adjustment method of a distance sensor. 距離センサ左右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左右のラインイメージセンサ及び左右・上下光軸マーカを示す図である。It is a figure which shows the left and right line image sensor installed in the CCD camera through the distance sensor left and right lenses, and the left and right and up and down optical axis markers. 右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた右側のラインイメージセンサ及び左右・上下の光軸マーカを示す図である。It is a figure which shows the right side line image sensor installed in the CCD camera through the right lens, and the left, right, up and down optical axis markers. 左レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左側のラインイメージセンサ及び左右・上下の光軸マーカを示す図である。It is a figure which shows the left side line image sensor installed in the CCD camera through the left lens, and the optical axis marker of right and left, and up and down. カメラにおける距離センサの臨み方向調整方法の説明図である。It is explanatory drawing of the facing direction adjustment method of the distance sensor in a camera. カメラにおける距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。It is a flowchart of the facing direction adjustment method of the distance sensor in a camera.

符号の説明Explanation of symbols

１１：レンズユニット
１１Ｌ：左レンズ
１１Ｒ：右レンズ
１２：絞り
１２Ｌ：左絞り孔
１２Ｒ：右絞り孔
１３：パッケージ
１４：センサチップ
１５：リード
１６：ワイヤ
２０：距離センサ内蔵装置（カメラ）
２１：左右アオリ調整機構
２２：上下アオリ調整機構
２３：撮影レンズ
２４：筐体ユニット
３０：視認装置
３１：調整用結像レンズ
３２：ＣＣＤカメラ
４０：照明装置
４１：照明光源
４２：集光投影レンズ
４３：プレートビームスプリッタ
５０：シャッタ装置
１００：調整システム
１４４Ｌ，１４４Ｒ：上下方向光軸マーカ
１４５Ｌ，１４５Ｒ：左右方向光軸マーカ
11: Lens unit 11L: Left lens 11R: Right lens 12: Aperture 12L: Left aperture 12R: Right aperture 13: Package 14: Sensor chip 15: Lead 16: Wire 20: Distance sensor built-in device (camera)
21: Left / right tilt adjustment mechanism 22: Vertical tilt adjustment mechanism 23: Shooting lens 24: Housing unit 30: Viewing device 31: Adjustment imaging lens 32: CCD camera 40: Illumination device 41: Illumination light source 42: Condensing projection lens 43: Plate beam splitter 50: Shutter device 100: Adjustment system 144L, 144R: Vertical optical axis marker 145L, 145R: Horizontal optical axis marker

Claims (6)

左右で対をなす左側ラインイメージセンサおよび右側ラインイメージセンサが一体に形成されたセンサチップを用いる位相差検出方式の距離センサにおいて、
前記センサチップは、
左側ラインイメージセンサの周囲に設けられた左側光軸マーカと、
右側ラインイメージセンサの周囲に設けられた右側光軸マーカと、
を備えることを特徴とする距離センサ。 In a phase difference detection type distance sensor using a sensor chip in which a left line image sensor and a right line image sensor that are paired on the left and right are integrally formed,
The sensor chip is
A left optical axis marker provided around the left line image sensor;
A right optical axis marker provided around the right line image sensor;
A distance sensor comprising: 請求項１に記載の距離センサにおいて、
前記左側光軸マーカは、上下中心を規定する左側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する左側左右方向光軸マーカと、からなり、
前記右側光軸マーカは、上下中心を規定する右側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する右側左右方向光軸マーカと、からなることを特徴とする距離センサ。 The distance sensor according to claim 1,
The left optical axis marker consists of a left vertical direction optical axis marker that defines a vertical center, and a left horizontal direction optical axis marker that defines a horizontal center,
The right optical axis marker comprises a right up / down direction optical axis marker defining a vertical center and a right / left direction optical axis marker defining a left / right center. 請求項１または請求項２に記載の距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置であって、
距離センサの上下方向の角度を調整する上下アオリ調整機構と、
距離センサの左右方向の角度を調整する左右アオリ調整機構と、
を備え、距離センサの上下左右の角度を調整可能とすることを特徴とする距離センサ内蔵装置。 A distance sensor built-in device incorporating the distance sensor according to claim 1 or 2,
A vertical tilt adjustment mechanism that adjusts the vertical angle of the distance sensor;
A left and right tilt adjustment mechanism that adjusts the angle of the distance sensor in the left and right direction;
A device with a built-in distance sensor, characterized in that the vertical and horizontal angles of the distance sensor can be adjusted. 請求項３に記載の距離センサ内蔵装置における距離センサ臨み方向調整方法であって、
距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカの位置情報を算出し、
距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカの位置情報を算出し、
左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報から距離センサの臨み方向を求め、
基準臨み方向に対する距離センサの実際の臨み方向ズレを定量化し、これを用いて上下アオリ調整機構および左右アオリ調整機構を調整して距離センサの臨み方向を修正することを特徴とする距離センサ臨み方向調整方法。 A distance sensor facing direction adjustment method in the distance sensor built-in device according to claim 3,
Calculate the position information of the left optical axis marker using only the image of the left optical axis marker that can be seen through the lens on the left side of the distance sensor.
Calculate the position information of the right optical axis marker using only the image of the right optical axis marker that can be seen through the right lens of the distance sensor,
Find the facing direction of the distance sensor from the position information of the left optical axis marker and the right optical axis marker,
The distance sensor viewing direction characterized by quantifying the actual viewing direction deviation of the distance sensor with respect to the reference viewing direction and using this to adjust the vertical tilt adjustment mechanism and the horizontal tilt adjustment mechanism to correct the facing direction of the distance sensor. Adjustment method. 請求項４に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
距離センサの左右のレンズ前方に配置され、一方のレンズを遮蔽するとともに他方のレンズを開放するシャッタと、
シャッタ越しに、左側ラインイメージセンサ用の左側光軸マーカと、右側ラインイメージセンサ用の右側光軸マーカと、を交互に撮像する撮像装置と、
を備え、
シャッタにより開放された距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
シャッタにより開放された距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
撮像により得た画像情報に基づいて左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報を算出することを特徴とする距離センサ臨み方向調整方法。 The distance sensor facing direction adjustment method according to claim 4,
A shutter that is disposed in front of the left and right lenses of the distance sensor, shields one lens and opens the other lens;
An imaging device that alternately images the left optical axis marker for the left line image sensor and the right optical axis marker for the right line image sensor through the shutter;
With
The imaging device images the left optical axis marker using only the image of the left optical axis marker that can be seen through the left lens of the distance sensor opened by the shutter,
The imaging device images the right optical axis marker using only the image of the right optical axis marker that can be seen through the right lens of the distance sensor opened by the shutter,
A distance sensor facing direction adjustment method, wherein position information of a left optical axis marker and a right optical axis marker is calculated based on image information obtained by imaging. 請求項５に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
撮像装置とシャッタとの間に配置されるスプリッタと、
光を発する照明装置と、
を備え、照明装置からの光をスプリッタで反射させてシャッタを介して左側ラインイメージセンサまたは右側ラインイメージセンサへ到達させて照明することを特徴とする距離センサ臨み方向調整方法。 The distance sensor facing direction adjustment method according to claim 5,
A splitter disposed between the imaging device and the shutter;
A lighting device that emits light;
A distance sensor facing direction adjustment method comprising: irradiating light from a lighting device by reflecting it with a splitter and reaching a left line image sensor or a right line image sensor via a shutter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011154721A (en) * 2008-03-18 2011-08-11 Panasonic Corp Driver monitoring apparatus, driver monitoring method, and vehicle
JP2012107940A (en) * 2010-11-16 2012-06-07 Ricoh Co Ltd Color image position detecting device, and color image forming device equipped with the same

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