FR2702056A1

FR2702056A1 - Camera and objective for taking pictures in axial stereovision

Info

Publication number: FR2702056A1
Application number: FR9302276A
Authority: FR
Inventors: Puech Philippe
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-02

Abstract

The present invention relates to a camera (10) and an objective (13) for taking pictures in axial stereovision. According to the invention, an optical unit (11) is placed in the path of an incident light beam (A) coming from an object scene S. The unit (11) then creates, for this beam, two optical paths (C1, C2) of different lengths but having, on entering and on exiting the optical unit, coincident optical axes. The beam (B) exiting the optical unit is then focused and received on a picture-taking means (14) and a determination means (16) established, for each point of the object scene (S), the distance (L) with respect to the camera. A three-dimensional image of the object scene is thus determined. The present invention applies in particular to the guiding of mobile robots and to the automatic approach of objects (gripping of components, assembly, etc.).

Description

APPAREIL ET OBJECTIF DE PRISE DE VUES EN STEREOVISION AXIALE
La présente invention concerne un appareil et un objectif de prise de vues en stéréovision axiale. Plus particulièrement, un tel appareil est destiné à permettre la détermination d'une scène en trois dimensions en effectuant, au moins, une double prise de vue.APPARATUS AND OBJECTIVE FOR TAKING PICTURES IN AXIAL STEREOVISION
The present invention relates to an apparatus and an objective for taking pictures in axial stereovision. More particularly, such a device is intended to allow the determination of a scene in three dimensions by performing, at least, a double shot.

Il est déjà connu des dispositifs utilisant le principe de la stéréovision latérale pour déterminer une scène en trois dimensions. Un tel principe nécessite de prendre différentes vues d'une même scène objet, à partir d'un même plan perpendiculaire à l'axe de visée, mais avec déplacement latéral de l'axe de visée. Devices are already known which use the principle of lateral stereovision to determine a scene in three dimensions. Such a principle requires taking different views of the same object scene, from the same plane perpendicular to the line of sight, but with lateral displacement of the line of sight.

En stéréovision latérale, les champs couverts par les deux prises de vues ne se recouvrent que partiellement. De ce fait, seule la partie commune est exploitable et sa surface varie selon la distance à la scène objet observée, le déplacement latéral et l'angle de champ de l'objectif. In lateral stereovision, the fields covered by the two shots only partially overlap. Therefore, only the common part can be used and its surface varies according to the distance to the object scene observed, the lateral displacement and the angle of view of the lens.

En outre, selon la théorie en stéréovision latérale, l'erreur de profondeur est constante pour un point quelconque d'un plan objet déterminé, perpendiculaire aux axes optiques. In addition, according to the theory in lateral stereovision, the depth error is constant for any point of a given object plane, perpendicular to the optical axes.

La présente invention concerne quant à elle, un appareil utilisant le principe de la stéréovision axiale. The present invention relates to an apparatus using the principle of axial stereovision.

Dans ce cas, les différentes vues sont situées sur le même axe de visée et reproduisent la scène objet sous un angle de vision unique. In this case, the different views are located on the same line of sight and reproduce the object scene from a single viewing angle.

De plus, en stéréovision axiale, un des champs inclue totalement l'autre, quelle que soit la distance de la scène objet observée. In addition, in axial stereovision, one of the fields fully includes the other, regardless of the distance from the object scene observed.

La stéréovision axiale permet par superposition des images et en mettant en coïncidence leurs axes optiques, d'obtenir que les points homologues d'une image et de l'autre soient toujours situés sur une demi-droite issue du point principal (intersection de l'axe optique avec le plan contenant les images). Axial stereovision makes it possible, by superimposing images and making their optical axes coincide, to obtain that the homologous points of one image and the other are always located on a half-straight line coming from the main point (intersection of the optical axis with the plane containing the images).

L'erreur de profondeur augmente à mesure que la distance du point par rapport au point principal diminue. The depth error increases as the distance from the point to the main point decreases.

La stéréovision axiale permet ainsi théoriquement une évaluation approximative d'une scène objet, quant à la profondeur de cette scène, mais un appariement sans ambiguïté des points homologues et donc leur localisation angulaire exacte. The axial stereovision thus theoretically allows an approximate evaluation of an object scene, as for the depth of this scene, but an unambiguous pairing of the homologous points and therefore their exact angular localization.

Pour utiliser le principe de la stéréovision axiale, il est nécessaire de prendre deux vues (au moins) d'une même scène objet, et ceci à deux distances distinctes. To use the principle of axial stereovision, it is necessary to take two views (at least) of the same object scene, and this at two distinct distances.

Il faut, en outre, que ces deux prises de vues soient faites selon le même axe optique.In addition, these two shots must be taken along the same optical axis.

Une première solution consiste donc à déplacer un appareil de prise de vues le long de l'axe optique de son objectif. Mais, d'une part les deux prises de vues ne sont pas simultanées (la scène objet a le temps d'évoluer entre ces deux prises de vues !), et d'autre part, le déplacement physique de la caméra le long de son axe optique est une opération très délicate sujette à des désalignements. Il est alors difficile d'obtenir des axes optiques confondus pour les deux vues. Chercher à appliquer le principe de la stéréovision axiale, par déplacement de l'appareil le long de son propre axe optique, n'est envisageable qu'en exercice de laboratoire, mais pas sur le plan pratique. A first solution therefore consists in moving a camera along the optical axis of its lens. But, on the one hand the two shots are not simultaneous (the object scene has time to evolve between these two shots!), And on the other hand, the physical movement of the camera along its optical axis is a very delicate operation subject to misalignments. It is therefore difficult to obtain coincident optical axes for the two views. Seeking to apply the principle of axial stereovision, by moving the device along its own optical axis, is only possible in laboratory exercise, but not in practical terms.

Une autre solution consisterait à ne pas déplacer l'appareil de prise de vues, mais à le munir d'un "zoom". On obtient ainsi un déplacement virtuel du centre optique le long de l'axe optique de l'objectif. Cependant, ce déplacement s'accompagne d'un changement de focale de l'objectif et, d'autre part, les prises de vues sont toujours décalées dans le temps. De ce fait, une évolution de la scène objet est toujours possible entre les deux prises de vues, ce qui peut provoquer une détermination erronée de la profondeur. Another solution would be not to move the camera, but to provide it with a "zoom". This gives a virtual displacement of the optical center along the optical axis of the objective. However, this displacement is accompanied by a change in focal length of the lens and, on the other hand, the shots are always offset in time. Therefore, an evolution of the object scene is always possible between the two shots, which can cause an incorrect determination of the depth.

La présente invention a pour objet de pallier l'ensemble de ces inconvénients. Notamment, on cherche à créer un appareil et un objectif permettant d'effectuer une prise de vue selon le principe de la stéréovision axiale ne nécessitant pas de déplacement physique de l'objectif le long de son axe optique et permettant deux prises de vues simultanées ou quasi-simultanees, ceci, de manière totalement statique. The object of the present invention is to overcome all of these drawbacks. In particular, an attempt is made to create an apparatus and a lens making it possible to take a shot according to the principle of axial stereovision which does not require physical movement of the lens along its optical axis and allowing two simultaneous shots or quasi-simultaneous, this, in a completely static way.

A cet effet, la présente invention concerne un appareil de prise de vues en stéréovision axiale, caractérisé en ce qu'il comporte
- un objectif comprenant
une unité optique adaptée pour recevoir un faisceau lumineux en provenance d'une scène objet et pour créer deux chemins optiques de longueurs différentes pour ce faisceau lumineux, ladite unité optique étant telle que dans un plan d'entrée et un plan de sortie de cette unité, les deux chemins optiques présentent des axes optiques confondus, et
tin ensemble de lentilles adapté pour focaliser le faisceau lumineux issu des deux chemins optiques, sur un moyen de prise de vues, et
- un moyen de prise de vues adapté pour recevoir simultanément l'image de la scène objet en provenance de chacun des chemins optiques.To this end, the present invention relates to a camera for taking pictures in axial stereovision, characterized in that it comprises
- an objective including
an optical unit adapted to receive a light beam from an object scene and to create two optical paths of different lengths for this light beam, said optical unit being such that in an input plane and an output plane of this unit , the two optical paths have coincident optical axes, and
a set of lenses adapted to focus the light beam coming from the two optical paths, on a camera, and
- A means of taking pictures adapted to simultaneously receive the image of the object scene from each of the optical paths.

Grâce à l'unité optique, deux chemins de longueurs différentes sont créés selon un axe optique unique. Thanks to the optical unit, two paths of different lengths are created along a single optical axis.

De ce fait, il y a création de deux images différentes prises à deux distances différentes pour une même scène objet, de façon statique.Therefore, there is creation of two different images taken at two different distances for the same object scene, statically.

De manière avantageuse, l'unité optique est constituée d'une paire de cubes séparateurs associée à une paire de prismes à réflexion totale ou de miroirs adaptés pour creer, pour la lumière issue d'une même scène objet, deux trajets de longueurs différentes, mais présentant des axes optiques confondus en entrée et en sortie de l'unité optique. Advantageously, the optical unit consists of a pair of separating cubes associated with a pair of prisms with total reflection or of mirrors adapted to create, for the light coming from the same object scene, two paths of different lengths, but having the same optical axes at the input and output of the optical unit.

Avantageusement, les axes optiques de chacun des trajets optiques créés sont situés en limite du champ de prise de vues. Une telle disposition permet de réduire la surface entachée d'erreurs située autour de l'axe optique (inhérent à la stéréovision axiale), puisque cet axe optique se situe sur un des bords de l'image. Advantageously, the optical axes of each of the optical paths created are located at the limit of the field of view. Such an arrangement makes it possible to reduce the area tainted with errors situated around the optical axis (inherent in axial stereovision), since this optical axis is located on one of the edges of the image.

La présente invention concerne également un objectif à placer devant tout appareil de prise de vues classique pour lui permettre d'effectuer une prise de vues en stéréovision axiale. Cet objectif comporte l'unité optique précédemment citée et un ensemble de lentilles. The present invention also relates to a lens to be placed in front of any conventional camera to enable it to take photos in axial stereovision. This objective comprises the previously mentioned optical unit and a set of lenses.

D'autres objets, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'information, en regard des figures annexées dans lesquelles
- la figure 1 est une vue schématique montrant l'appareil de prise de vues selon l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique exposant le principe de la stéréovision axiale, et
- la figure 3 est une vue schématique représentant l'image créée par la superposition des faisceaux optiques issus de l'unité optique selon l'invention.Other objects, aims and characteristics of the present invention will become apparent from the description which follows, for information, with reference to the appended figures in which
FIG. 1 is a schematic view showing the camera according to the invention,
FIG. 2 is a schematic view showing the principle of axial stereovision, and
- Figure 3 is a schematic view showing the image created by the superposition of the optical beams from the optical unit according to the invention.

Selon la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3, l'appareil 10 de prise de vues selon l'invention comporte
- une unité optique 11 et un ensemble de lentilles 12 constituant un objectif 13,
- un moyen de prise de vues 14, dans le cas représenté une caméra vidéo, munie d'un moyen de réception 15 d'une image d'une scène objet S, et
- un moyen 16 de détermination de l'éloignement de l'appareil par rapport à chaque point de la scène objet S.According to the embodiment shown in Figures 1 to 3, the camera 10 according to the invention comprises
an optical unit 11 and a set of lenses 12 constituting an objective 13,
a means of taking pictures 14, in the case shown a video camera, provided with a means of receiving 15 of an image of an object scene S, and
a means 16 for determining the distance of the device from each point of the object scene S.

Il est à noter que la scène objet S est une scène en trois dimensions. Sur les dessins cette scène est arbitrairement figurée sous la forme d'un arbre. It should be noted that the object scene S is a three-dimensional scene. In the drawings this scene is arbitrarily depicted in the form of a tree.

Il est à noter que (figure 2), selon le principe de la stéréovision axiale, si l'on a un objet d'une hauteur H et une image h1 de cet objet au travers d'un objectif de focale f, l r éloignement L de cet objet par rapport au plan focal P1 de l'objectif est donné par la formule suivante
f.H
L =
h1
Si l'on a deux images h1 et h2 d'un même objet H prises avec un objectif de même focale f à deux distances distinctes de l'objet H et selon le même axe optique (soit une première distance L et une seconde distance L + D (figure 2)), on aura
h2 L=D
h1 - h2
D'où il ressort que l'éloignement L de l'objectif dans sa première position par rapport à l'objet H est simplement dépendant de la distance D séparant les positions P1 et P2 du plan focal avant de l'objectif, multiplié par une fonction des hauteurs d'images h2 et h1, et ne dépend plus de la focale f.It should be noted that (Figure 2), according to the principle of axial stereovision, if we have an object of height H and an image h1 of this object through a focal lens f, lr distance L of this object with respect to the focal plane P1 of the objective is given by the following formula
F H
L =
h1
If there are two images h1 and h2 of the same object H taken with a lens with the same focal length f at two separate distances from the object H and along the same optical axis (i.e. a first distance L and a second distance L + D (figure 2)), we will have
h2 L = D
h1 - h2
From which it appears that the distance L from the lens in its first position relative to the object H is simply dependent on the distance D separating the positions P1 and P2 from the front focal plane of the lens, multiplied by a function of the heights of images h2 and h1, and no longer depends on the focal length f.

Les mesures de h2 et h1 sont faites à partir des images et la valeur D est connue. The measurements of h2 and h1 are made from the images and the value D is known.

Comme le montre la figure 2, le but de la stéréovision axiale est de créer deux images h1 et h2 de tous les points H d'une scène objet S. Ces deux images doivent être prises par le même objectif, de focale f, mais déplacées de la distance D. Dans ce cas, par la simple mesure de h1 et h2 et la connaissance de D, il est possible de déterminer la distance L, c'est-à-dire l'éloignement entre l'appareil de prise de vues et le point H considéré de la scène objet S. Par traitement des images obtenues, il est alors possible de déterminer la scène S dans toutes ses dimensions. As shown in Figure 2, the goal of axial stereovision is to create two images h1 and h2 of all the points H of an object scene S. These two images must be taken by the same lens, with focal length f, but displaced the distance D. In this case, by simply measuring h1 and h2 and knowing D, it is possible to determine the distance L, that is to say the distance between the camera and the point H considered of the object scene S. By processing the images obtained, it is then possible to determine the scene S in all its dimensions.

Comme le montre la figure 1, l'unité optique 11 se compose de deux cubes séparateurs à 50 % de transmission et 50 % de réflexion, 20 et 21, placés sur le trajet du faisceau optique A issu de la scène objet S, et de deux prismes à réflexion totale 22 et 23. Le faisceau lumineux incident A issu de l'objet H traverse pour moitié le cube 20 et se dirige vers le cube 21 qu'il traverse également pour moitié. Un premier chemin optique C1 se créé donc entre les deux cubes distants de a dans l'exemple représenté. L'autre moitié du faisceau incident A (au niveau du cube 20) est envoyée vers le prisme ou miroir 22, puis vers le prisme ou miroir 23 avant d'être renvoyée vers le cube 21 qui la dirige vers l'ensemble de lentilles 12. Un second chemin optique C2 est ainsi créé, de longueur a + 2t dans l'exemple représenté à la figure 1.En variante, l'écartement des prismes ou miroirs 22 et 23 peut être différent de a. As shown in FIG. 1, the optical unit 11 is composed of two separating cubes with 50% transmission and 50% reflection, 20 and 21, placed on the path of the optical beam A coming from the object scene S, and two prisms with total reflection 22 and 23. The incident light beam A coming from the object H crosses half of the cube 20 and goes towards the cube 21 which it also crosses for half. A first optical path C1 is therefore created between the two cubes distant from a in the example shown. The other half of the incident beam A (at the level of the cube 20) is sent to the prism or mirror 22, then to the prism or mirror 23 before being returned to the cube 21 which directs it towards the set of lenses 12 A second optical path C2 is thus created, of length a + 2t in the example shown in FIG. 1. Alternatively, the spacing of the prisms or mirrors 22 and 23 may be different from a.

De ce fait, le faisceau incident A issu de S parcourt dans l'unité optique 11 pour une part une distance a, pour l'autre part, une distance a + 2t (figure 1). La différence de marche entre ces deux faisceaux est donc de 2Z. As a result, the incident beam A from S travels in the optical unit 11 for a part a distance a, for the other part, a distance a + 2t (FIG. 1). The path difference between these two beams is therefore 2Z.

C'est cette différence de marche 2 qui correspond à la distance D donnée dans la formule précédemment citée.It is this difference in walking 2 which corresponds to the distance D given in the above-mentioned formula.

Ainsi, en ajustant l'unité optique 11, il est possible de fixer la distance D entre les deux plans focaux P et P2. La difficulté du réglage de cette unité optique 11 réside dans le fait qu'en entrée et en sortie, les axes optiques O des deux faisceaux ayant parcouru les chemins optiques C1 et C2 doivent être confondus. Thus, by adjusting the optical unit 11, it is possible to fix the distance D between the two focal planes P and P2. The difficulty of adjusting this optical unit 11 resides in the fact that at the input and at the output, the optical axes O of the two beams having traversed the optical paths C1 and C2 must be merged.

L'ensemble de lentilles 12 permet de focaliser le faisceau B issu de l'unité optique 11 et contenant les deux faisceaux virtuels vers le moyen de réception 15 de l'appareil de prise de vues. On obtient alors deux images d'une même scène objet S, prises selon le même axe optique, mais à des distances différentes. La première image est appelée image proche, la seconde est appelée image lointaine. Soit M un point de la scène objet S, alors m1 est le point de l'image proche correspondant à ce point M, et m2 est le point homologue de l'image lointaine. Selon la théorie (figure 3), si les images proche et lointaine sont superposées, tout en confondant leur centre optique, il existe une droite partant du centre optique C et joignant les points m1 et m2. The lens assembly 12 makes it possible to focus the beam B coming from the optical unit 11 and containing the two virtual beams towards the receiving means 15 of the camera. We then obtain two images of the same object scene S, taken along the same optical axis, but at different distances. The first image is called the near image, the second is called the far image. Let M be a point in the object scene S, then m1 is the point of the near image corresponding to this point M, and m2 is the homologous point of the far image. According to the theory (Figure 3), if the near and far images are superimposed, while confusing their optical center, there is a straight line starting from the optical center C and joining the points m1 and m2.

Ainsi, lorsqu'un point m1 est déterminé, on sait que son homologue m2 se trouve sur le segment de droite Cm1. Thus, when a point m1 is determined, we know that its counterpart m2 is on the line segment Cm1.

Le moyen 16 de détermination de l'éloignement de l'appareil par rapport à chaque point de la scène objet S comporte donc
- une unité 17 de traitement de l'image formée sur le moyen de prise de vues, adaptée pour déterminer des coordonnées (x, y) de paires de points homologues (m1 ; m2) appartenant à chacune des images.The means 16 for determining the distance of the device from each point of the object scene S therefore comprises
- An image processing unit 17 formed on the image pickup means, adapted to determine coordinates (x, y) of pairs of homologous points (m1; m2) belonging to each of the images.

Pour faciliter la localisation des points de chaque image, l'unité optique 11 comporte des moyens de dissociation des images, dans le cas représenté, deux obturateurs 30 et 31, placés sur le trajet de chaque faisceau lumineux C1 et C2 issu de la scène S. En refermant l'obturateur 30, seul le faisceau lumineux créant l'image lointaine est reçu sur le moyen de réception 15. En refermant l'autre obturateur 31, seul l'autre faisceau créant l'image proche, atteint le moyen de réception 15. De ce fait, en commandant alternativement la fermeture de l'un ou de l'autre obturateur, l'unité de traitement 17 détermine aisément l'image reçue. To facilitate the location of the points of each image, the optical unit 11 comprises means for dissociating the images, in the case shown, two shutters 30 and 31, placed on the path of each light beam C1 and C2 coming from the scene S By closing the shutter 30, only the light beam creating the distant image is received on the reception means 15. By closing the other shutter 31, only the other beam creating the near image, reaches the reception means 15. Therefore, by alternately controlling the closing of one or the other shutter, the processing unit 17 easily determines the image received.

Une fois, les coordonnées (x1, Y1 ; X2, Y2) de chacun des points homologues (m1, m2) déterminées, une unité de calcul 18 est adaptée pour calculer la distance entre chaque point homologue (m1, m2) et le point principal C pour en déduire les grandeurs h1 et h2. En effet, h1 est la distance séparant C et m1, et h2 est la distance séparant C et m2. D étant connu, l'unité de calcul en utilisant la formule précédemment citée calcule l'éloignement L entre chaque point de la scene S et le plan focal P1 de l'appareil de prise de vues, de manière à obtenir les coordonnées tridimensionnelles de chaque point de la scène S. Once, the coordinates (x1, Y1; X2, Y2) of each of the homologous points (m1, m2) determined, a calculation unit 18 is adapted to calculate the distance between each homologous point (m1, m2) and the main point C to deduce the quantities h1 and h2. Indeed, h1 is the distance separating C and m1, and h2 is the distance separating C and m2. D being known, the calculation unit using the above-mentioned formula calculates the distance L between each point of the scene S and the focal plane P1 of the camera, so as to obtain the three-dimensional coordinates of each point of scene S.

Cette unité de calcul 18 permet alors de déterminer complètement la scène objet S, avec indication pour chacun des points de cette scène de -son éloignement par rapport à l'appareil de prise de vues. This computation unit 18 then makes it possible to completely determine the object scene S, with indication for each of the points of this scene of its distance from the camera.

La présente invention concerne également un objectif 13, comprenant l'unité optique il et l'ensemble de lentilles 12. Cet objectif est adaptable sur tout moyen de prise de vues existant, et permet de réaliser des prises de vues en stéréovision axiale. Le traitement des images obtenues est alors effectué par un ordinateur effectuant les mêmes calculs que ceux réalisés par le moyen de détermination 16. The present invention also relates to a lens 13, comprising the optical unit il and the lens assembly 12. This lens is adaptable to any existing shooting means, and makes it possible to take shots in axial stereovision. The processing of the images obtained is then carried out by a computer carrying out the same calculations as those carried out by the determination means 16.

Il est à noter que la fonction de l'unité optique 11 est de créer deux chemins optiques C1 et C2 de longueur différente et à axes optiques confondus en entrée et en sortie de l'unité optique, à partir d'un faisceau lumineux unique. It should be noted that the function of the optical unit 11 is to create two optical paths C1 and C2 of different length and with optical axes combined at the input and at the output of the optical unit, from a single light beam.

En variante, de tels chemins optiques peuvent être créés en faisant passer le faisceau incident A, non pas à l'intérieur de cubes ou de prismes mais au travers d'éléments dont on peut modifier l'indice. As a variant, such optical paths can be created by passing the incident beam A, not inside cubes or prisms but through elements whose index can be modified.

On notera encore, que les moyens de dissociation peuvent être constitués de filtres colorés primaires associés à une caméra couleur permettant de récupérer les images sur deux plans de couleurs distincts assurant une réelle simultanéité des deux images. Cependant, dans ce cas, il est préférable que la scène objet soit peu colorée. It will also be noted that the dissociation means can consist of primary color filters associated with a color camera making it possible to recover the images on two distinct color planes ensuring real simultaneity of the two images. However, in this case, it is preferable that the object scene is not very colored.

En variante, on peut utiliser des polariseurs croisés sur chacun des deux chemins optiques C1 et C2 associés à un analyseur de polarisation adapté. As a variant, it is possible to use crossed polarizers on each of the two optical paths C1 and C2 associated with a suitable polarization analyzer.

En variante, il est possible de remplacer les cubes par des miroirs pivotants du type de ceux utilisés dans les appareils photographiques dits à visée reflex. Alternatively, it is possible to replace the cubes with pivoting mirrors of the type used in so-called reflex cameras.

Dans ce cas, les vibrations induites par ces miroirs pivotants, escamotables ou rotatifs sont soigneusement amorties par des dispositifs connus en soi. In this case, the vibrations induced by these pivoting, retractable or rotary mirrors are carefully damped by devices known per se.

On notera que de manière avantageuse, on place l'axe optique O en limite du champ de prise de vues. On limite ainsi la zone d'erreur de profondeur, entourant le point principal C. It will be noted that advantageously, the optical axis O is placed at the limit of the field of view. This limits the depth error zone, surrounding the main point C.

Pour placer l'axe optique O en bordure du champ, il suffit de déplacer l'unité optique 11 (figure 2) de telle sorte que l'axe optique O affleure l'un des côtés des cubes 20 et 21. Le moyen de prise de vues 14 est alors déplacé de manière correspondante, pour recevoir en totalité le faisceau B sortant de l'unité optique 11 décalée par rapport à l'axe optique O. To place the optical axis O at the edge of the field, simply move the optical unit 11 (Figure 2) so that the optical axis O is flush with one of the sides of the cubes 20 and 21. The gripping means of views 14 is then moved correspondingly, to receive the entire beam B leaving the optical unit 11 offset relative to the optical axis O.

L'appareil et l'objectif selon l'invention ont des domaines d'application très variés. Par exemple, ils peuvent constituer un dispositif de vision pour un robot, apte à indiquer l'éloignement des objets entourant celui-ci. The apparatus and the objective according to the invention have very varied fields of application. For example, they can constitute a vision device for a robot, capable of indicating the distance of the objects surrounding it.

Ainsi, l'appareil selon l'invention est plus particulièrement destiné au guidage de robots mobiles et aux approches automatiques d'objets (saisie de pièces, assemblage, ...). Thus, the device according to the invention is more particularly intended for guiding mobile robots and for automatic approaches to objects (gripping of parts, assembly, etc.).

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations ci-dessus décrits et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described above and encompasses any variant within the reach of ordinary skill in the art.

Claims

1 / - Camera for taking pictures in axial stereovision, characterized in that it comprises

* an objective (13) including

an optical unit (11) adapted to receive a light beam (A) from an object scene (S) and to create two optical paths (C1, C2) of different lengths for this light beam, said optical unit being such that in an input plane and an output plane of this unit, the two optical paths (C1) and (C2) have optical axes (O) combined, and

a set of lenses (12) adapted to focus the light beam (B) from the two optical paths (C1) and (C2) on a camera (14),

* a shooting means (14) adapted to simultaneously receive the image of the object scene from each of the optical paths (C1, C2).

2 / - Camera according to claim 1, characterized in that the optical unit (11) comprises two separating cubes (20, 21) and two prisms with total reflection or mirrors (22, 23) adapted to create for an incident light beam A penetrating into the optical unit, a first optical path (C1) and a second optical path (C2) of different length and optical axes combined at the input and at the output of the unit.

3 / - Apparatus according to claim 2, characterized in that the first optical path (C1) crosses only the separating cubes (20, 21) and the second optical path C2 partially crosses the separating cubes and entirely the prisms or mirrors (22 , 23).

4 / - Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the difference in length (2f) between the optical paths (C1) and (C2) is equal to twice the distance separating the separating cubes (20, 21) of prisms or mirrors (22, 23).

5 / - Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises, a means of dissociation of the light beam having traveled the optical paths C1 and C2.

6 / - Apparatus according to claim 5, characterized in that the dissociation means consists of two shutters (30, 31) each placed on an optical path (C1, C2).

7 / - Apparatus according to claim 5, characterized in that the dissociation means consists of two colored filters, each placed on one of the optical paths (C1, C2) and adapted to allow only one color to pass through the light beams given, different for each of them.

8 / - Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the optical unit (11) is placed in the incident light beam A so that the optical axis of this beam is placed at the limit of the separating cubes ( 20, 21), the image taking means (14) is then moved in a corresponding manner, to receive the entire beam B leaving the optical unit (11).

9 / - Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises

* a means of determining (16) the distance of the device (10) from each point of the object scene (S), this means comprising

an image processing unit (17) formed on the image pickup means (14), adapted to determine coordinates (x1, y1; x2, y2) of pairs of homologous points (m1, m2),

a calculation unit (18) adapted to calculate the distance (h1, h2) between each homologous point (m1, m2) and a main point (C) and to deduce the distance (L) between the device (10) and the point of the object scene (M) at the origin of the pair of homologous points, and thus determine the object scene (S) in three dimensions.

10 / - Shooting objective in axial stereovision, adapted to be put in place on a shooting means, characterized in that it comprises

an optical unit (11) adapted to receive a light beam (A) from an object scene (S) and to create two optical paths (C1, C2) of different lengths for this light beam, said unit being such that in an entry plane and an exit plane of this unit, the two optical paths (C1) and (C2) have optical axes (O) combined, and

a set of lenses (12) adapted to focus the light beam (B) from the two optical paths (C1) and (C2).

11 / - Shooting objective according to claim 10, characterized in that the optical unit (11) comprises two separating cubes (20, 21) and two total reflection prisms or mirrors (22, 23) adapted to create for an incident light beam A penetrating into the optical unit, a first optical path (C1) and a second optical path (C2) of different length and of optical axes combined.