JP3964033B2 - ステレオカメラの回転調整装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラの光学的回転ズレを調整するステレオカメラの回転調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、画像による三次元計測技術として、2台のビデオカメラ(ステレオカメラ)で対象物を異なる位置から撮像した1対の画像の相関を求め、同一物体に対する視差からステレオカメラの取り付け位置や焦点距離等のカメラパラメータを用いて三角測量の原理により距離を求める、いわゆるステレオ法による画像処理が知られている。
【0003】
このステレオ法による画像処理では、ステレオカメラから得られた2つの画像信号を順次シフトしながら重ね合わせて2つの画像信号が一致した位置を求めるようにしている。
【0004】
そのため、2つの画像間には視差以外のズレがないことが望ましく、ステレオカメラの光学的な位置調整が重要となる。
【0005】
この光学的位置を調整する技術として、例えば特開平5−157557号公報には、一対のビデオカメラを連結保持する保持部材に、一方のビデオカメラの撮像素子の画素の並びが他方のビデオカメラの撮像素子の画素の並びと平行になるように調整する平行調整手段と、一方のビデオカメラの光軸と他方のビデオカメラの光軸とが平行となるように調整する光軸調整部材とを設け、2台のカメラの相関関係を機械的に調整・保持する技術が開示されている。
【0006】
又、本出願人が先に提出した特願平9−117268号には、ステレオカメラの光学的位置を、アフィン変換を用いて電気的に補正する技術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平5−157557号公報に開示されている調整装置では、ビデオカメラを一旦固定した後に機械的手段により光学的位置を調整しようとしているため、調整の際には、カメラ全体を移動させなければならず、精緻な調整を行うことは困難である。
【0008】
一方、特願平9−117268号では、光学的なズレを電気的に処理するため、調整に要する作業は不要になるが、画像信号を補正するためのアフィン変換回路を両カメラの信号処理回路に組み込まなければならないため、回路構成が複雑になり、製品コストの高騰を招く。又、双方のビデオカメラで撮像した画像を補正しなければならないので、補正幅が相対的に大きくなってしまい、リアルタイムな画像を得ることが困難になる。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑み、低コストで、光学的回転ズレを簡単で、しかも高精度で調整することのできるステレオカメラの回転調整装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第1のステレオカメラの回転調整装置は、メインカメラとサブカメラとをカメラステイに設定間隔を開けて配設し、該両カメラのマウントに撮像素子を備える回路基板を固設するステレオカメラの回転調整装置において、調整架台に上記カメラステイを固設する固定部を設けると共に回転ステージを設け、上記回転ステージに上記メインカメラ側の上記マウントの外周に嵌合して該マウントを光軸を中心に回転させるアジャスタを設け、上記固定部の、上記調整架台と反対側の端面に上記カメラステイの背面が固設され、上記アジャスタの上記調整架台と反対側の開口端に形成された内周に、上記カメラステイの背面から突出された上記マウントの外周が嵌合されることを特徴とする。
【0011】
第2のステレオカメラの回転調整装置は、第1のステレオカメラの回転調整装置において、前記回転ステージに前記マウントの回転角を調整するマイクロメータを併設したことを特徴とする。
【0012】
第3のステレオカメラの回転調整装置は、第1或いは第2のステレオカメラの回転調整装置において、前記アジャスタに前記回路基板から延出するケーブルを取り出すスリットを穿設したことを特徴とする。
【0013】
すなわち、第1のステレオカメラの回転調整装置では、メインカメラとサブカメラとを設定間隔を開けて固設するカメラステイの背面を、固定部の端面に固設し、又メインカメラに設けられているマウントの外周を、上記調整架台に設けられている回転ステージに連設するアジャスタの開口端に形成された内周に嵌合する。そして、上記回転ステージを回転させることで、上記アジャスタにより上記マウントを光軸を中心に回転させて光学的回転ズレを調整する。
【0014】
第2のステレオカメラの回転調整装置では、第1のステレオカメラの回転調整装置において、前記マウントの回転角をマイクロメータで調整する。
【0015】
第3のステレオカメラの回転調整装置は、第1或いは第2のステレオカメラの回転調整装置において、前記アジャスタに穿設したスリットから回路基板に接続するケーブルを取り出し、このケーブルを外部に備えられているモニタ等に接続し、モニタに表示された画像を確認しながら光学的回転ズレを調整する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図中の符号1はステレオカメラで、メインカメラ2とサブカメラ3とを有し、この両カメラ2,3が、1枚板を加工して形成したカメラステイ4に所定間隔を開けて配設されている。尚、本実施の形態に示す上記カメラステイ4は、板圧8mmのアルミ板を加工したものである。
【0017】
上記両カメラ2,3のマウント5の背面には、CCD等の撮像素子6を実装する回路基板7が、少なくとも対角線上をノックピン(図示せず)で位置決めされた状態で固定されていると共に、CCD駆動回路等の周辺回路が組み込まれた周辺回路基板8がスペーサ8aを介して固設されている。
【0018】
又、上記カメラステイ4には、上記マウント5の前面に突設されているボス5aを係入する取付け窓4aが穿設されており、この取付け窓4aの周囲4カ所に長孔4cが等間隔を置いて穿設され、上記マウント5が上記長孔4cに挿通されたねじを介して上記カメラステイ4に固設されている。尚、上記マウント5は上記長孔4cにより、光軸を中心として±6°の回転が許容されている。
【0019】
又、上記両カメラ2,3のマウント5に形成されているボス5aにレンズ鏡筒9が装着されている。更に、上記カメラステイ4の上記両カメラ2,3間の、その中央部と該中央部を中心とする対角線上との5カ所に取付け孔4bが穿設されている。
【0020】
一方、符号11は回転調整装置で、この回転調整装置11の調整架台12には、調整フレーム12aが立設されており、この調整フレーム12aの側面に形成された調整面12bの中央に、固定部の一例であるブラケット12cが突設されており、このブラケット12cに、上記カメラステイ4に穿設された取付け孔4bの内、中央部と図6の右下部に穿設されている取付け孔4bとがねじ止めされている。
【0021】
更に、上記調整面12bの上記メインカメラ2に対設する側に、回転ステージ13が取付けられ、この回転ステージ13の回転中心にピン15が螺入されており、このピン15にアジャスタ14の回転中心が係入されて位置決めされている。このアジャスタ14は前方を開口する筒状に形成されており、その背面が上記回転ステージ13にねじ止めされている。上記回転ステージ13は、その一側に設けたマイクロメータ16にて回転操作されるもので、本実施の形態では、0.1°以下の分解能を有するものを採用している。
【0022】
又、上記アジャスタ14の開口端の内周に、上記メインカメラ2のマウント5の外周が嵌合される。上記アジャスタ14の開口部内周と上記マウント5の外周とは、高精度のハメアイ寸法で形成されており、メインカメラ2の光軸と上記アジャスタ14の回転中心とが正確に一致される。
【0023】
上記アジャスタ14の開口端部の対角線上には、一対の回転調整用ピン17が螺入されており、この回転調整用ピン17の先端が上記マウント5の外周に当接、押圧されて、上記マウント5が上記アジャスタ14に固定される。又、上記アジャスタ14の外周の、上記回転調整用ピン17と位相をずらした位置に、スリット14aが開口端側から軸方向に沿って形成されている。このスリット14aは、上記回路基板8から延出するケーブル(図示せず)を外部に取り出すためのもので、このケーブルを外部モニタ等に接続することで、上記撮像素子6で撮像した画像を外部にて観察することができる。
【0024】
次に、上記構成よる回転調整装置11を用いてメインカメラ2の光軸回りの回転ズレを調整する作業について説明する。
【0025】
所定に組み立てられたステレオカメラ1のカメラステイ4の中央に穿設されている取付け孔4bの中で、中央部と右下部に穿設されている取付け孔4bを介して、上記カメラステイ4を、回転調整装置11の調整架台12の側面から突出するブラケット12cの前面に固設する。カメラステイ4は、上記ブラケット12cに対して中央部が支持されているだけであるため、左右に配設されたカメラ2,3に応力が加えられることがなく、変形が防止される。更に、カメラステイ4が2本のねじで固定されているだけであるため、着脱が容易である。
【0026】
又、カメラステイ4に固定されているメインカメラ2側のマウント5の外周を、上記回転調整装置11に設けられているアジャスタ14の開口端部に内装し、回転調整用ピン17で固定する。上記アジャスタ14の開口端部の内周と上記マウント5の外周とは、高精度のハメアイ寸法で形成されているため、装着の際に、メインカメラ2の光軸と上記アジャスタ14の回転中心とが正確に一致される。
【0027】
尚、このとき、上記メインカメラ2の回路基板8から延出されているケーブルを、上記アジャスタ14の外周に形成されているスリット14aを通して外部に引き出し、外部モニタ等に接続する。又、上記マウント5は上記カメラステイ4に穿設された長孔4cにねじにより、回転方向の動きが許容された状態で仮止めされている。
【0028】
次いで、サブカメラ3にて、その前方に配設されている画像を基準画像として撮像し、モニタに表示する。又、同様に、メインカメラ2にて、その前方に配設されている画像を撮像してモニタ上に上記基準画像と重ねて表示する。
【0029】
作業者は、上記回転調整装置11に設けられているマイクロメータ16を操作して、回転ステージ13を回転させ、この回転ステージ13に上記アジャスタ14を介して固設されている上記メインカメラ2のマウント5を回転させる。そして、上記モニタに表示されている画像が、視差を除いて基準画像と一致したとき、マイクロメータ16の操作を停止し、上記マウント5を上記カメラステイ4に対して仮止めしているねじを締結して固定する。
【0030】
上記回転ステージ13は 0.1°以下の分解能を有しているため、回転調整は必要十分な精度下で行うことができ、更に、モニタに表示された画像を観察しながら調整しているため、高精度な調整を効率よく行うことができる。更に、回転調整時の上記回転ステージ13の回転中心と上記アジャスタ14の中心とが、該回転ステージ13の中心から突出するピン15を介して一致されているため、光軸がずれてしまうことがなく、又、カメラの並進運動を防止することができる。
【0031】
このように、本実施の形態では、上記メインカメラ2の光軸回りの回転ズレを機械的に正確に調整できるようにしたので、このメインカメラで撮像した画像をアフィン変換等により電気的に補正する必要が無くなり、回路構成を簡略化することができ、部品コストの低減を図ることができる。
【0032】
尚、サブカメラ3の光軸回りの回転ズレは、メインカメラ2で撮像した画像を基準として、アフィン変換などにより電気的に補正する。
【0033】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、メインカメラの光軸回りの回転ズレを機械的に調整するようにしたので、メインカメラで撮像した画像を電気的に補正する必要が無くなり、電気回路の構成を簡略化でき、部品コストの低減を図ることができる。
【0034】
又、メインカメラのマウントを、光軸を中心に回転するアジャスタに嵌合させたので、回転調整の際に光軸がずれることが無く、高精度で調整することができる。
【0035】
更に、上記アジャスタを回転させる回転ステージをマイクロメータを用いて回転させるようにしたので、精緻な調整を簡単に行うことができ、作業性がよい。
【0036】
又、上記アジャスタにスリットを穿設し、このスリットから回路基板に接続するケーブルを取り出すようにしたので、このケーブルを外部モニタなどに接続することで、メインカメラで撮像した画像を確認しながら回転調整作業を行うことができ、作業性がよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】回転調整装置の上面方向からの斜視図
【図2】回転調整装置の下面方向からの斜視図
【図3】回転調整装置の要部断面側面図
【図4】回転調整装置のアジャスタを外した部分正面図
【図5】ステレオカメラの斜視図
【図6】カメラステイの正面図
【符号の説明】
1…ステレオカメラ
2…メインカメラ
3…サブカメラ
4…カメラステイ
5…マウント
6…撮像素子
7…回路基板
11…回転調整装置
12…調整架台
12c…固定部(ブラケット)
13…回転ステージ
14…アジャスタ
14a…スリット
16…マイクロメータ
Claims (3)
- メインカメラとサブカメラとをカメラステイに設定間隔を開けて配設し、該両カメラのマウントに撮像素子を備える回路基板を固設するステレオカメラの回転調整装置において、
調整架台に上記カメラステイを固設する固定部を設けると共に回転ステージを設け、
上記回転ステージに上記メインカメラ側の上記マウントの外周に嵌合して該マウントを光軸を中心に回転させるアジャスタを設け、
上記固定部の、上記調整架台と反対側の端面に上記カメラステイの背面が固設され、
上記アジャスタの上記調整架台と反対側の開口端に形成された内周に、上記カメラステイの背面から突出された上記マウントの外周が嵌合される
ことを特徴とするステレオカメラの回転調整装置。 - 前記回転ステージに前記マウントの回転角を調整するマイクロメータを併設したことを特徴とする請求項1記載のステレオカメラの回転調整装置。
- 前記アジャスタに前記回路基板から延出するケーブルを取り出すスリットを穿設したことを特徴とする請求項1或いは2記載のカメラの回転調整装置。
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