JP2011090166A - Stereo imaging apparatus - Google Patents

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善宗 山岸
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereo imaging apparatus enabling stereo imaging by a single camera. <P>SOLUTION: The stereo imaging apparatus includes one camera 4, first and second plane reflecting mirrors 5 and 6, and first and second concave lenses 15 and 16. The camera 4 has a camera lens 20 of an object-side telecentric optical system. The first and second plane reflecting mirrors 5 and 6 are arranged in front of the camera lens 20. The first and second concave lenses 15 and 16 are arranged corresponding to the first and second plane reflecting mirrors 5 and 6 respectively so that their optical axes 27 and 28 may be parallel with each other, and emit light beams 53 and 54 incident from an object side in parallel toward the first and second plane reflecting mirrors 5 and 6. The first and second plane reflecting mirrors 5 and 6 are arranged so that light beams incident from the first and second concave lenses 15 and 16 may be mutually made to be incident in parallel with the camera lens 20 as a principal light beam 51 on the object side. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステレオ撮像装置に関する。   The present invention relates to a stereo imaging device.

左右一対の視差画像を撮像するステレオ撮像装置が知られている。   Stereo imaging devices that capture a pair of left and right parallax images are known.

特開2002−300603号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-300603

上記従来のステレオ撮像装置では、同一時刻の同一の被写体を2台のカメラによって撮像した際の視差を用いたステレオ視法により、カメラから被写体までの距離を計測することができる。   In the conventional stereo imaging apparatus, the distance from the camera to the subject can be measured by stereo viewing using parallax when the same subject at the same time is imaged by two cameras.

例えば、図6に示すように、左右(図中では上下)に配置された2台のカメラ101,102の間隔(レンズ103,104間の距離)をLab、カメラ焦点距離をf、被写体Qの撮像面G,Gでの各座標位置をそれぞれP(X,Y)、P(X,Y)とすると、YとYとがほぼ等しい場合、カメラ101,102(レンズ103,104)から被写体Qまでの距離dは、次式によって算出される。 For example, as shown in FIG. 6, the distance (the distance between the lenses 103 and 104) between two cameras 101 and 102 arranged on the left and right (up and down in the figure) is Lab , the camera focal length is f, and the subject Q If the coordinate positions on the imaging surfaces G a and G 2 are P a (X a , Y a ) and P b (X b , Y b ), respectively, when Y a and Y b are substantially equal, the camera 101 , 102 (lenses 103, 104) to the subject Q is calculated by the following equation.

d=Lab×f/(X−X
なお、撮像面G,Gでの座標位置は、各光軸OA,OAと各撮像面G,Gとの交点O,Oを原点とし、左方向(図中上方向)をx軸の正方向とし、鉛直方向上方をy軸の正方向とした各平面座標系における座標値である。図6の例では、Xは正の値となり、Xは負の値となる。
d = L ab × f / (X a −X b )
The imaging plane G a, the coordinates position in the G b is the optical axis OA a, OA b and each imaging plane G a, the intersection O a and G b, the O b is the origin, the left (the top in FIG. (Direction) is the positive direction of the x axis, and the vertical value is the coordinate value in each plane coordinate system with the positive direction of the y axis. In the example of FIG. 6, Xa is a positive value and Xb is a negative value.

しかし、上記従来のステレオ撮像装置では、一つの被写体を2台のカメラによって同時に撮像しなければならない。すなわち、2台のカメラが必要であり、且つ両者の撮像タイミングを合わせる必要がある。   However, in the conventional stereo imaging device, one subject must be simultaneously imaged by two cameras. That is, two cameras are necessary and the imaging timings of both need to be matched.

そこで、本発明は、単一のカメラによってステレオ撮像が可能なステレオ撮像装置の提供を目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a stereo imaging device capable of performing stereo imaging with a single camera.

上記目的を達成すべく、本発明に係るステレオ撮像装置は、1台のカメラと第1及び第2の平面反射鏡と、第1及び第2のレンズとを備える。カメラは、物体側テレセントリック光学系又は両側テレセントリック光学系を構成するカメラレンズを有する。第1及び第2の平面反射鏡は、カメラレンズの前方に配置される。第1及び第2のレンズは、第1及び第2の平面反射鏡にそれぞれ対応して配置されている。カメラの撮像面は、第1の平面反射鏡を介した鏡像が結像される第1の領域と、第2の平面反射鏡を介した鏡像が結像される第2の領域とを有する。   In order to achieve the above object, a stereo imaging apparatus according to the present invention includes one camera, first and second planar reflecting mirrors, and first and second lenses. The camera has a camera lens that constitutes an object-side telecentric optical system or a double-sided telecentric optical system. The first and second planar reflecting mirrors are disposed in front of the camera lens. The first and second lenses are arranged corresponding to the first and second planar reflecting mirrors, respectively. The imaging surface of the camera has a first region where a mirror image is formed via a first plane reflecting mirror and a second region where a mirror image is formed via a second plane reflecting mirror.

第1及び第2のレンズは、その光軸同士が平行となるように配置され、且つ物体側から入射した光線を第1及び第2の平面反射鏡に向けて平行に出射させる。第1及び第2の平面反射鏡は、第1及び第2のレンズから入射した光線を、物体側の主光線としてカメラレンズに対して相互に平行に入射させるように配置されている。   The first and second lenses are arranged so that their optical axes are parallel to each other, and emit light incident from the object side in parallel toward the first and second planar reflecting mirrors. The first and second planar reflecting mirrors are arranged so that the light rays incident from the first and second lenses are incident on the camera lens in parallel with each other as principal light rays on the object side.

上記構成では、第1の領域に結像された第1画像と、第2の領域に結像された第2画像とは、相互に視差を有している。すなわち、単一のカメラによって、ステレオ撮像が可能であり、これら第1及び第2画像を用いることにより、ステレオマッチング処理を行うことができる。   In the above configuration, the first image formed in the first region and the second image formed in the second region have parallax with each other. That is, stereo imaging can be performed with a single camera, and stereo matching processing can be performed by using these first and second images.

また、第1のレンズに入射した光線は、第1のレンズの光軸(第1の光軸)と平行な方向を指向して出射し、第1の平面反射鏡で反射して、撮像光学系(カメラレンズ)の光軸と平行な主光線としてカメラレンズに入射する。同様に、第2のレンズに入射した光線は、第2のレンズの光軸(第2の光軸)と平行な方向を指向して出射し、第2の平面反射鏡で反射して、撮像光学系の光軸と平行な主光線としてカメラレンズに入射する。このため、第1の平面反射鏡をカメラレンズに対してその光軸方向に近接または離間させた場合であっても、撮像面の第1の領域は変化しない。同様に、第2の平面反射鏡をカメラレンズに対してその光軸方向に近接または離間させた場合であっても、撮像面の第2の領域26は変化しない。すなわち、第1の光軸と第2の光軸との距離(ベースライン)を変更しても、撮像面の第1の領域及び第2の領域は、いずれも影響を受けず、同じ範囲に維持される。   The light beam incident on the first lens is emitted in a direction parallel to the optical axis (first optical axis) of the first lens, reflected by the first planar reflecting mirror, and image pickup optics. It enters the camera lens as a chief ray parallel to the optical axis of the system (camera lens). Similarly, the light beam incident on the second lens is emitted in a direction parallel to the optical axis (second optical axis) of the second lens, reflected by the second plane reflecting mirror, and imaged. It enters the camera lens as a chief ray parallel to the optical axis of the optical system. For this reason, even if it is a case where the 1st plane reflective mirror is made to adjoin or separate in the optical axis direction with respect to a camera lens, the 1st field of an imaging surface does not change. Similarly, even when the second planar reflecting mirror is brought close to or away from the camera lens in the optical axis direction, the second region 26 on the imaging surface does not change. That is, even if the distance (baseline) between the first optical axis and the second optical axis is changed, neither the first area nor the second area on the imaging surface is affected, and the same range. Maintained.

従って、第2の平面反射鏡の大きさを変更せずに、且つ第2の領域の範囲を維持したまま、第2の平面反射鏡を移動させてベースラインを増減することができる。すなわち、ベースラインの変更によって平面反射鏡の大型化(装置全体の大型化)を招くことがない。また、ベースラインを長く設定することにより、遠くの対象物の視差が大きくなり、測定精度を高めることができる。   Therefore, the baseline can be increased or decreased by moving the second plane reflecting mirror without changing the size of the second plane reflecting mirror and maintaining the range of the second region. That is, the change in the base line does not cause an increase in the size of the planar reflecting mirror (an increase in the size of the entire apparatus). In addition, by setting the base line long, the parallax of a distant object increases and the measurement accuracy can be improved.

本発明によれば、単一のカメラによってステレオ撮像が可能である。   According to the present invention, stereo imaging is possible with a single camera.

本発明の一実施形態のステレオ撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the stereo imaging device of one Embodiment of this invention. 図1のカメラユニットの配置例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the example of arrangement | positioning of the camera unit of FIG. 図1のステレオ撮像装置の光学的な構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the optical structure of the stereo imaging device of FIG. 図1の画像演算装置が実行する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the image calculating apparatus of FIG. 1 performs. 変形例の光学的な構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the optical structure of a modification. ステレオ視法による距離の計測を説明するための光学的な構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the optical structure for demonstrating the measurement of the distance by a stereo vision method.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態のステレオ撮像装置の機能的構成を示すブロック図、図2は図1のカメラユニットの配置例を模式的に示す斜視図、図3は図1のステレオ撮像装置の光学的な構成を模式的に示す平面図、図4は図1の画像演算装置が実行する処理を示すフローチャートである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the stereo imaging device of the present embodiment, FIG. 2 is a perspective view schematically showing an arrangement example of the camera unit of FIG. 1, and FIG. 3 is an optical diagram of the stereo imaging device of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing processing executed by the image arithmetic apparatus shown in FIG. 1.

図1に示すように、本実施形態のステレオ撮像装置1は、カメラユニット2と画像演算装置3とを備える。   As shown in FIG. 1, the stereo imaging device 1 of the present embodiment includes a camera unit 2 and an image arithmetic device 3.

カメラユニット2は、1台のカメラ4と、カメラ4の前方に固定された複数(本実施形態では第1及び第2の平面反射鏡の2つ)の平面反射鏡5,6と、各平面反射鏡5,6にそれぞれ対応する複数のレンズ(本実施形態では第1及び第2の平面反射鏡に対応する第1及び第2の凹レンズ15,16)とを備える。画像演算装置3は、カメラ4から撮像データを受信する受信部7と、受信した撮像データを一時的に記憶する記憶部8と、記憶した撮像データを用いてステレオ視法による距離演算処理を実行する画像処理演算部9とを備える。   The camera unit 2 includes one camera 4, a plurality of (two in the present embodiment, first and second planar reflectors) planar reflectors 5 and 6 fixed in front of the camera 4, and each plane. And a plurality of lenses respectively corresponding to the reflecting mirrors 5 and 6 (first and second concave lenses 15 and 16 corresponding to the first and second planar reflecting mirrors in this embodiment). The image calculation device 3 executes a distance calculation process by stereo vision using the reception unit 7 that receives imaging data from the camera 4, a storage unit 8 that temporarily stores the received imaging data, and the stored imaging data. And an image processing arithmetic unit 9 for performing the processing.

カメラユニット2は、例えば、図2に示すように、トラック10のキャブ11のルーフ上の空間内に固定される。カメラ4は、凹レンズ15,16及び平面反射鏡5,6を介して入力する車両の前方領域を所定時間毎に撮像し、その撮像データを画像演算装置3に送信する。   For example, as shown in FIG. 2, the camera unit 2 is fixed in a space on the roof of the cab 11 of the truck 10. The camera 4 images the front area of the vehicle input via the concave lenses 15 and 16 and the plane reflecting mirrors 5 and 6 at predetermined time intervals, and transmits the captured image data to the image calculation device 3.

図3に示すように、カメラ4のレンズ鏡筒内には、カメラレンズ20を備える撮像光学系21が配置されている。このカメラレンズ20は、開口絞り50の物体側に配置された物体側テレセントリック光学系のレンズである。テレセントリック光学系では、開口絞り50がレンズの焦点位置Vに存在し、物体側の主光線51が撮像光学系21(カメラ4)の光軸22と平行となる。   As shown in FIG. 3, an imaging optical system 21 including a camera lens 20 is disposed in the lens barrel of the camera 4. The camera lens 20 is a lens of an object side telecentric optical system disposed on the object side of the aperture stop 50. In the telecentric optical system, the aperture stop 50 exists at the focal position V of the lens, and the principal ray 51 on the object side is parallel to the optical axis 22 of the imaging optical system 21 (camera 4).

カメラユニット2内において、第1及び第2の凹レンズ15,16は、その光軸同士(第1の光軸27と第2の光軸28)が平行となるように配置され、且つ物体側から入射した光線53,54を第1及び第2の反射鏡5,6に向けて平行に出射させる。第1及び第2の反射鏡の反射面(鏡面)16,18は、カメラレンズ20の前方に配置され、第1及び第2の凹レンズ15,16を介して入射した光線を、撮像光学系21の光軸22と平行な物体側の主光線51としてカメラレンズ20へ入射させるように配置されている。   In the camera unit 2, the first and second concave lenses 15 and 16 are arranged so that their optical axes (the first optical axis 27 and the second optical axis 28) are parallel to each other, and from the object side. The incident light rays 53 and 54 are emitted in parallel toward the first and second reflecting mirrors 5 and 6. The reflecting surfaces (mirror surfaces) 16 and 18 of the first and second reflecting mirrors are disposed in front of the camera lens 20 and receive the light rays incident through the first and second concave lenses 15 and 16 by the imaging optical system 21. The principal ray 51 on the object side parallel to the optical axis 22 is incident on the camera lens 20.

撮像光学系21の光軸22上には撮像素子(例えばCCD)23の撮像面24が光軸22に垂直に配置される。本実施形態では、撮像光学系21の像側の画角2θの範囲のうち、第1の平面反射鏡5の反射面(鏡面)17を介して撮像される範囲が、焦点位置Vを中心として光軸22から一方向に角度θまでの範囲となり、第2の平面反射鏡6の反射面(鏡面)18を介して撮像される範囲が、焦点位置Vを中心として光軸22から他方向に角度θまでの範囲となるように設定されている。すなわち、撮像面24は、第1の平面反射鏡5を介した鏡像が結像される第1の領域25と、第2の平面反射鏡6を介した鏡像が結像される第2の領域26とに左右に分割される。なお、以下の説明において、第1及び第2の反射面15,16で反射し第1及び第2の凹レンズ15,16を介して撮像方向前方へ向かう範囲をそれぞれ第1の視野及び第2の視野と称する。   On the optical axis 22 of the imaging optical system 21, an imaging surface 24 of an imaging element (for example, CCD) 23 is arranged perpendicular to the optical axis 22. In the present embodiment, of the range of the field angle 2θ on the image side of the imaging optical system 21, the range imaged through the reflecting surface (mirror surface) 17 of the first planar reflecting mirror 5 is centered on the focal position V. The range from the optical axis 22 to the angle θ in one direction and the range imaged through the reflecting surface (mirror surface) 18 of the second planar reflecting mirror 6 is from the optical axis 22 around the focal position V in the other direction. The range is set up to the angle θ. In other words, the imaging surface 24 includes a first region 25 where a mirror image is formed via the first plane reflecting mirror 5 and a second region where a mirror image is formed via the second plane reflecting mirror 6. 26 and divided into left and right. In the following description, the ranges reflected by the first and second reflecting surfaces 15 and 16 and directed forward in the imaging direction through the first and second concave lenses 15 and 16 are respectively defined as the first visual field and the second visual field. This is called a visual field.

上記構成において、第1の凹レンズ15に入射した光線は、第1の光軸27と平行な方向を指向して第1の凹レンズ15から出射し、第1の平面反射鏡5で反射して、撮像光学系21の光軸22と平行な主光線としてカメラレンズ20に入射する。同様に、第2の凹レンズ16に入射した光線は、第2の光軸28と平行な方向を指向して第2の凹レンズ16から出射し、第2の平面反射鏡6で反射して、撮像光学系21の光軸22と平行な主光線としてカメラレンズ20に入射する。このため、第1の平面反射鏡5をカメラレンズ20に対して光軸22方向に近接または離間させた場合であっても、撮像面24の第1の領域25は変化しない。同様に、第2の平面反射鏡6をカメラレンズ20に対して光軸22方向に近接または離間させた場合であっても、撮像面24の第2の領域26は変化しない。従って、第1の光軸27と第2の光軸28との距離(ベースライン)Bを変更しても、撮像面24の第1の領域24及び第2の領域25は、いずれも影響を受けず、同じ範囲に維持される。   In the above configuration, the light beam incident on the first concave lens 15 is emitted from the first concave lens 15 in a direction parallel to the first optical axis 27, reflected by the first planar reflecting mirror 5, The light enters the camera lens 20 as a principal ray parallel to the optical axis 22 of the imaging optical system 21. Similarly, a light beam incident on the second concave lens 16 is emitted from the second concave lens 16 in a direction parallel to the second optical axis 28, reflected by the second planar reflecting mirror 6, and imaged. The light enters the camera lens 20 as a principal ray parallel to the optical axis 22 of the optical system 21. For this reason, even when the first planar reflecting mirror 5 is moved closer to or away from the camera lens 20 in the direction of the optical axis 22, the first region 25 of the imaging surface 24 does not change. Similarly, even when the second planar reflecting mirror 6 is moved closer to or away from the camera lens 20 in the direction of the optical axis 22, the second area 26 of the imaging surface 24 does not change. Therefore, even if the distance (baseline) B between the first optical axis 27 and the second optical axis 28 is changed, both the first region 24 and the second region 25 of the imaging surface 24 are affected. And remain in the same range.

上記第1の領域25の画像と第2の領域26の画像とを用いて、ステレオマッチング処理を行うことができる。なお、ステレオマッチング処理には、ステレオ視法において、視差のある複数の画像について、被写体における同一部位に対応した画素の対を見つける対応点探索処理や、対応点について、三角測量の原理を適応して被写体までの距離を求める距離計測処理などが含まれる。   Stereo matching processing can be performed using the image of the first region 25 and the image of the second region 26. For stereo matching processing, in stereo vision, for a plurality of images with parallax, corresponding point search processing for finding a pair of pixels corresponding to the same part in the subject, and triangulation principle is applied to the corresponding points. Distance measurement processing for obtaining the distance to the subject.

次に、画像演算装置3が実行する処理について、図4に基づき説明する。   Next, processing executed by the image arithmetic device 3 will be described with reference to FIG.

画像処理演算部9は、カメラ4から受信部7が受信して記憶部8に一時的に記憶された画像(画像データ)を取り込み(ステップS1)、取り込んだ画像を、第1の領域25に対応する画像(第1画像)と、第2の領域26に対応する画像(第2画像)とに切り分ける(ステップS2)。   The image processing calculation unit 9 captures an image (image data) received by the receiving unit 7 from the camera 4 and temporarily stored in the storage unit 8 (step S1), and stores the captured image in the first area 25. A corresponding image (first image) and an image (second image) corresponding to the second region 26 are divided (step S2).

次に、第1及び第2画像とを用いて、上記ステレオマッチング処理を実行する(ステップS3)。   Next, the stereo matching process is executed using the first and second images (step S3).

なお、凹レンズ15,16による放射歪みの影響が大きい場合、ステレオマッチング処理に際して、取り込んだ画像に対する放射歪みの補正処理を行うことが好適である。放射歪みの補正処理は、事前にキャリブレーションを行い、光学系(凹レンズ15,16)の特性を調べ、補正に必要なパラメータを同定するという一般的な方法を用いればよい。   If the influence of the radial distortion due to the concave lenses 15 and 16 is large, it is preferable to perform a correction process of the radial distortion on the captured image during the stereo matching process. For the correction process of the radiation distortion, a general method of performing calibration in advance, checking the characteristics of the optical system (concave lenses 15 and 16), and identifying parameters necessary for correction may be used.

また、上記放射歪みの補正処理は、凹レンズ15,16に代えて、低ディストーションレンズなどのように光学系によって放射歪みを補正する複数のレンズ群を用いることにより省略することが可能である。   Further, the correction processing of the radial distortion can be omitted by using a plurality of lens groups that correct the radial distortion by an optical system, such as a low distortion lens, instead of the concave lenses 15 and 16.

本実施形態によれば、第1の領域25に結像された第1画像と、第2の領域26に結像された第2画像とは、相互に視差を有している。すなわち、単一のカメラ4によって、ステレオ撮像が可能であり、これら第1及び第2画像を用いることにより、ステレオマッチング処理を行うことができる。   According to the present embodiment, the first image formed in the first region 25 and the second image formed in the second region 26 have parallax with each other. That is, stereo imaging can be performed with the single camera 4, and stereo matching processing can be performed by using these first and second images.

また、カメラレンズとして上記物体側テレセントリック光学系のレンズに代えて一般的な凸レンズを用い、且つ上記凹レンズは設けない撮像光学系では、平面反射鏡をカメラレンズから離間させるほど撮像面における撮像領域が減少する。すなわち、撮像領域を同範囲に維持したまま平面反射鏡をカメラレンズから離間させる場合には、平面反射鏡を大きくする必要が生じる。このため、ベースラインを大きく設定しようとすると、平面反射鏡を大きくしなければならず、装置全体の大型化を招く。   Further, in an imaging optical system in which a general convex lens is used as a camera lens instead of the object side telecentric optical system and the concave lens is not provided, the imaging area on the imaging surface increases as the plane reflecting mirror is separated from the camera lens. Decrease. That is, when the plane reflecting mirror is separated from the camera lens while the imaging area is maintained in the same range, the plane reflecting mirror needs to be enlarged. For this reason, if an attempt is made to set a large baseline, the plane reflecting mirror must be enlarged, resulting in an increase in the size of the entire apparatus.

これに対し、本実施形態では、第1の凹レンズ15に入射した光線は、第1の光軸27と平行な方向を指向して第1の凹レンズ15から出射し、第1の平面反射鏡5で反射して、撮像光学系21の光軸22と平行な主光線としてカメラレンズ20に入射する。同様に、第2の凹レンズ16に入射した光線は、第2の光軸28と平行な方向を指向して第2の凹レンズ16から出射し、第2の平面反射鏡6で反射して、撮像光学系21の光軸22と平行な主光線としてカメラレンズ20に入射する。このため、第1の平面反射鏡5をカメラレンズ20に対して光軸22方向に近接または離間させた場合であっても、撮像面24の第1の領域25は変化しない。同様に、第2の平面反射鏡6をカメラレンズ20に対して光軸22方向に近接または離間させた場合であっても、撮像面24の第2の領域26は変化しない。すなわち、第1の光軸27と第2の光軸28との距離(ベースライン)Bを変更しても、撮像面24の第1の領域24及び第2の領域25は、いずれも影響を受けず、同じ範囲に維持される。   On the other hand, in this embodiment, the light beam incident on the first concave lens 15 is emitted from the first concave lens 15 in a direction parallel to the first optical axis 27, and the first planar reflecting mirror 5. And enters the camera lens 20 as a principal ray parallel to the optical axis 22 of the imaging optical system 21. Similarly, a light beam incident on the second concave lens 16 is emitted from the second concave lens 16 in a direction parallel to the second optical axis 28, reflected by the second planar reflecting mirror 6, and imaged. The light enters the camera lens 20 as a principal ray parallel to the optical axis 22 of the optical system 21. For this reason, even when the first planar reflecting mirror 5 is moved closer to or away from the camera lens 20 in the direction of the optical axis 22, the first region 25 of the imaging surface 24 does not change. Similarly, even when the second planar reflecting mirror 6 is moved closer to or away from the camera lens 20 in the direction of the optical axis 22, the second area 26 of the imaging surface 24 does not change. That is, even if the distance (baseline) B between the first optical axis 27 and the second optical axis 28 is changed, both the first region 24 and the second region 25 of the imaging surface 24 are affected. And remain in the same range.

従って、第2の平面反射鏡6の大きさを変更せずに、且つ第2の領域25の範囲を維持したまま、第2の平面反射鏡6を移動させてベースラインBを増減することができる。すなわち、ベースラインBの変更によって平面反射鏡6の大型化(装置全体の大型化)を招くことがない。また、ベースラインBを長く設定することにより、遠くの対象物の視差が大きくなり、測定精度を高めることができる。   Accordingly, the base line B can be increased or decreased by moving the second planar reflecting mirror 6 without changing the size of the second planar reflecting mirror 6 and maintaining the range of the second region 25. it can. That is, the change in the base line B does not cause an increase in the size of the planar reflecting mirror 6 (an increase in the size of the entire apparatus). Further, by setting the base line B long, the parallax of a distant object increases, and the measurement accuracy can be improved.

また、上記実施形態では、物体側テレセントリック光学系のカメラレンズを使用した場合を説明したが、これに代えて両側テレセントリック光学系のカメラレンズを用いてもよい。両側テレセントリック光学系の場合、カメラユニット2内には、図5に示すように、上記物体側のカメラレンズ20に加えて像側のカメラレンズ30が設けられる。像側のカメラレンズ30は、物体側のカメラレンズ20から出射した光線を、撮像光学系21の光軸22と平行な像側の主光線55として撮像面24へ入射させる。すなわち、物体側の主光線51と像側の主光線55との双方が、撮像光学系21の光軸22に平行となる。   Moreover, although the case where the camera lens of the object side telecentric optical system was used was demonstrated in the said embodiment, it may replace with this and the camera lens of a both-side telecentric optical system may be used. In the case of a bilateral telecentric optical system, an image side camera lens 30 is provided in the camera unit 2 in addition to the object side camera lens 20 as shown in FIG. The image-side camera lens 30 causes light rays emitted from the object-side camera lens 20 to enter the imaging surface 24 as image-side principal rays 55 parallel to the optical axis 22 of the imaging optical system 21. That is, both the object side principal ray 51 and the image side principal ray 55 are parallel to the optical axis 22 of the imaging optical system 21.

また、上記実施形態では、2枚の平面反射鏡5,6によりカメラ視界を2分割しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、凹レンズと平面反射鏡との組数を増やすことによって、カメラ視界の分割数を増やすことができる。例えば、凹レンズと平面反射鏡とを3組設けてカメラ視界を3つに分割し、3つの視野(第1〜第3の視野)が存在する場合、これら3つの視野が重なる領域が発生する。この重なった領域では、例えば第1の視野のオクルージョン(不可視領域)に被写体が存在している場合であっても、第2の視野と第3の視野とによって被写体が撮像可能な場合がある。すなわち、凹レンズ及び平面反射鏡を3組以上配置する場合には、相互に視差を有する3つ以上の画像を得ることができるので、全体としてオクルージョンを低減させることができる。   In the above embodiment, the camera field of view is divided into two by the two plane reflecting mirrors 5 and 6, but the present invention is not limited to this, and the number of sets of concave lenses and plane reflecting mirrors is increased. As a result, the number of divisions of the camera view can be increased. For example, when three sets of concave lenses and plane reflecting mirrors are provided to divide the camera field of view into three and there are three fields of view (first to third fields of view), a region where these three fields of view overlap is generated. In this overlapped region, for example, even when the subject is present in the occlusion (invisible region) of the first visual field, the subject may be imaged by the second visual field and the third visual field. That is, when three or more sets of concave lenses and planar reflecting mirrors are arranged, three or more images having parallax can be obtained, and thus occlusion can be reduced as a whole.

本発明のステレオ撮像装置は、ステレオ視法を用いた画像処理に有用である。   The stereo imaging apparatus of the present invention is useful for image processing using stereo vision.

1:ステレオ撮像装置
2:カメラユニット
3:画像演算装置
4:カメラ
5:第1の平面反射鏡
6:第2の平面反射鏡
15:第1の凹レンズ
16:第2の凹レンズ
20:カメラレンズ(物体側のカメラレンズ)
21:撮像光学系
22:撮像光学系の光軸
24:撮像面
25:第1の領域
26:第2の領域
27:第1の凹レンズの光軸
28:第2の凹レンズの光軸
30:カメラレンズ(像側のカメラレンズ)
50:開口絞り
51:物体側の主光線
53:第1の凹レンズに入射する光線
54:第2の凹レンズに入射する光線
55:像側の主光線
1: Stereo imaging device 2: Camera unit 3: Image calculation device 4: Camera 5: First plane reflecting mirror 6: Second plane reflecting mirror 15: First concave lens 16: Second concave lens 20: Camera lens ( Object side camera lens)
21: Imaging optical system 22: Optical axis of imaging optical system 24: Imaging surface 25: First region 26: Second region 27: Optical axis of first concave lens 28: Optical axis of second concave lens 30: Camera Lens (camera lens on the image side)
50: aperture stop 51: principal ray on the object side 53: ray incident on the first concave lens 54: light ray incident on the second concave lens 55: principal ray on the image side

Claims (2)

物体側テレセントリック光学系又は両側テレセントリック光学系を構成するカメラレンズを有する1台のカメラと、
前記カメラレンズの前方に配置された第1及び第2の平面反射鏡と、
前記第1及び第2の平面反射鏡にそれぞれ対応して配置された第1及び第2のレンズと、を備え、
前記カメラの撮像面は、前記第1の平面反射鏡を介した鏡像が結像される第1の領域と、前記第2の平面反射鏡を介した鏡像が結像される第2の領域とを有し、
前記第1及び第2のレンズは、その光軸同士が平行となるように配置され、且つ物体側から入射した光線を前記第1及び第2の平面反射鏡に向けて平行に出射させ、
前記第1及び第2の平面反射鏡は、前記第1及び第2のレンズから入射した光線を、物体側の主光線として前記カメラレンズに対して相互に平行に入射させるように配置されている
ことを特徴とするステレオ撮像装置。
One camera having a camera lens constituting the object side telecentric optical system or the both side telecentric optical system;
First and second planar reflecting mirrors disposed in front of the camera lens;
First and second lenses disposed corresponding to the first and second planar reflecting mirrors, respectively,
The imaging surface of the camera includes a first region where a mirror image is formed via the first plane reflecting mirror, and a second region where a mirror image is formed via the second plane reflecting mirror. Have
The first and second lenses are arranged so that their optical axes are parallel to each other, and emit light rays incident from the object side in parallel toward the first and second planar reflecting mirrors,
The first and second planar reflecting mirrors are arranged so that light rays incident from the first and second lenses are incident on the camera lens as parallel principal rays on the object side. The stereo imaging device characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載のステレオ撮像装置であって、
前記第1の領域に結像された第1画像と前記第2の領域に結像された第2画像とを用いて、ステレオマッチング処理を行う画像処理演算部を備えた
ことを特徴とするステレオ撮像装置。
The stereo imaging device according to claim 1,
A stereo comprising an image processing calculation unit that performs a stereo matching process using the first image formed in the first region and the second image formed in the second region. Imaging device.
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