JP3029004B2 - 立体ビジョンカメラ - Google Patents
立体ビジョンカメラInfo
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- JP3029004B2 JP3029004B2 JP06062305A JP6230594A JP3029004B2 JP 3029004 B2 JP3029004 B2 JP 3029004B2 JP 06062305 A JP06062305 A JP 06062305A JP 6230594 A JP6230594 A JP 6230594A JP 3029004 B2 JP3029004 B2 JP 3029004B2
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- Japan
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- light
- prism
- signal
- emitting element
- axis
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- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチメディア等の立
体ビジョンカメラに関する。
体ビジョンカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、立体ビジョンカメラは、2つの独
立した光学系により映像をとらえて立体映像信号として
いた。即ち、CCD等からなる撮像部の光学系と、ライ
ンセンサ等の受光素子からなる距離計測部の光学系とで
構成され、それぞれの信号を合成して立体画像信号を得
ていた。
立した光学系により映像をとらえて立体映像信号として
いた。即ち、CCD等からなる撮像部の光学系と、ライ
ンセンサ等の受光素子からなる距離計測部の光学系とで
構成され、それぞれの信号を合成して立体画像信号を得
ていた。
【0003】図6に従来例の構成を示す。1はCCD等
の撮像素子2と撮像用レンズ3からなる撮像部で、4は
ラインセンサ等の受光素子6と距離計測用レンズ7から
なる距離計測部である。また、8は撮影される物体で、
9は撮像部1と距離計測部4の信号を合成する合成器で
ある。撮像部1によって得られた画像信号と距離計測部
4によって得られた距離信号は、合成器9で合成され立
体画像信号となる。
の撮像素子2と撮像用レンズ3からなる撮像部で、4は
ラインセンサ等の受光素子6と距離計測用レンズ7から
なる距離計測部である。また、8は撮影される物体で、
9は撮像部1と距離計測部4の信号を合成する合成器で
ある。撮像部1によって得られた画像信号と距離計測部
4によって得られた距離信号は、合成器9で合成され立
体画像信号となる。
【0004】次に距離の計測方法について説明する。図
7は、その原理を示す図である。距離の計測方法は、い
わゆるTCL位相検出方式によるものである。図におい
て6はラインセンサ等の受光素子、7は距離計測用レン
ズ、8は撮影される物体である。また、A1〜A3はA系
列の受光素子のチップ、B1〜B3はB系列の受光素子の
チップであって、A1とB1、A2とB2のようにペアに構
成されており、レンズ7の左側と右側を通り入射した光
は、A系列とB系列のチップにそれぞれ入射する。
7は、その原理を示す図である。距離の計測方法は、い
わゆるTCL位相検出方式によるものである。図におい
て6はラインセンサ等の受光素子、7は距離計測用レン
ズ、8は撮影される物体である。また、A1〜A3はA系
列の受光素子のチップ、B1〜B3はB系列の受光素子の
チップであって、A1とB1、A2とB2のようにペアに構
成されており、レンズ7の左側と右側を通り入射した光
は、A系列とB系列のチップにそれぞれ入射する。
【0005】図7(a)で示すように焦点が合っていれ
ばレンズ7の両側を通った光は、中央のペアのチップ
(A2、B2)に結像し、その出力はイのようになる。ま
た、図7(b)で示すように焦点が合っていなければ、
レンズ7の両側を通った光は、離れたチップに結像し
て、その出力はロのようになる。従って、焦点の合った
時のレンズ7の位置が分かれば物体8の距離が分かると
いうものである。
ばレンズ7の両側を通った光は、中央のペアのチップ
(A2、B2)に結像し、その出力はイのようになる。ま
た、図7(b)で示すように焦点が合っていなければ、
レンズ7の両側を通った光は、離れたチップに結像し
て、その出力はロのようになる。従って、焦点の合った
時のレンズ7の位置が分かれば物体8の距離が分かると
いうものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、少なくとも2個の独立した光学系(撮像部1
の光学系と距離計測部4の光学系)が必要で装置が高価
になることや、撮像部1と距離計測部4が離れているた
め完全なX、Y、Z軸のベクトルを持った立体画像信号
の作成が困難であるという問題があった。
来例では、少なくとも2個の独立した光学系(撮像部1
の光学系と距離計測部4の光学系)が必要で装置が高価
になることや、撮像部1と距離計測部4が離れているた
め完全なX、Y、Z軸のベクトルを持った立体画像信号
の作成が困難であるという問題があった。
【0007】本発明は、かかる点に鑑み、1つの光学系
で撮像と距離計測を行うことを可能とし、安価でかつ完
全なX、Y、Z軸のベクトルを持った立体画像信号が得
られる立体ビジョンカメラの提供を目的とする。
で撮像と距離計測を行うことを可能とし、安価でかつ完
全なX、Y、Z軸のベクトルを持った立体画像信号が得
られる立体ビジョンカメラの提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、X軸、Y軸、Z軸方向のベクトルをもつ
立体画像信号を出力する立体ビジョンカメラにおいて、
光源用の発光素子と、前記発光素子から出た光をX方向
に走査する第1プリズムと、前記発光素子から出た光を
Y方向に走査する第2プリズムと、前記発光素子から出
た光を物体に当てるとともにZ方向に移動自在なレンズ
装置と、前記物体から反射して前記発光素子側へ戻って
くる光を側路する手段と、前記側路された光を受ける光
電変換素子がアレイ状に並列して成る受光素子と、前記
第1、第2プリズムをそれぞれ駆動する第1、第2信号
を出力するとともに前記レンズ装置をZ方向に駆動する
第3信号を出力するコントローラと、前記受光素子の出
力が所定の光電変換素子からのみ得られるときの第3信
号をZ方向の位置信号として出力する手段とから成る。
め本発明では、X軸、Y軸、Z軸方向のベクトルをもつ
立体画像信号を出力する立体ビジョンカメラにおいて、
光源用の発光素子と、前記発光素子から出た光をX方向
に走査する第1プリズムと、前記発光素子から出た光を
Y方向に走査する第2プリズムと、前記発光素子から出
た光を物体に当てるとともにZ方向に移動自在なレンズ
装置と、前記物体から反射して前記発光素子側へ戻って
くる光を側路する手段と、前記側路された光を受ける光
電変換素子がアレイ状に並列して成る受光素子と、前記
第1、第2プリズムをそれぞれ駆動する第1、第2信号
を出力するとともに前記レンズ装置をZ方向に駆動する
第3信号を出力するコントローラと、前記受光素子の出
力が所定の光電変換素子からのみ得られるときの第3信
号をZ方向の位置信号として出力する手段とから成る。
【0009】
【作用】上記構成では、発光素子から出た光を第1プリ
ズムが回転駆動することによりX方向の走査を行い、発
光素子から出た光を第2プリズムが回転駆動することに
よりY方向の走査を行い、レンズ装置がZ軸方向に直線
駆動することによりZ軸方向の走査を行い、受光素子の
出力が所定の光電変換素子からのみ得られるときのコン
トローラから出力されるレンズ装置の駆動信号である第
3信号をZ信号として出力する。
ズムが回転駆動することによりX方向の走査を行い、発
光素子から出た光を第2プリズムが回転駆動することに
よりY方向の走査を行い、レンズ装置がZ軸方向に直線
駆動することによりZ軸方向の走査を行い、受光素子の
出力が所定の光電変換素子からのみ得られるときのコン
トローラから出力されるレンズ装置の駆動信号である第
3信号をZ信号として出力する。
【0010】
【実施例】本発明の実施例について図面に基づいて説明
する。図1は本発明の立体ビジョンカメラの概略構成図
である。5はレーザダイオード等の発光素子で、6はフ
ォトダイオードアレイ等の受光素子である。また、A、
B、Cは受光素子6の各フォトダイオードを示してい
る。10はレンズで、11a、11b及び11cはプリ
ズムである。図のようにプリズム11aは水平方向(即
ちX軸方向)に回転駆動し、プリズム11bは垂直方向
(即ちY軸方向)に回転駆動する構成になっている。ま
た、プリズム11cは射出光と入射光を分岐する働きを
している。
する。図1は本発明の立体ビジョンカメラの概略構成図
である。5はレーザダイオード等の発光素子で、6はフ
ォトダイオードアレイ等の受光素子である。また、A、
B、Cは受光素子6の各フォトダイオードを示してい
る。10はレンズで、11a、11b及び11cはプリ
ズムである。図のようにプリズム11aは水平方向(即
ちX軸方向)に回転駆動し、プリズム11bは垂直方向
(即ちY軸方向)に回転駆動する構成になっている。ま
た、プリズム11cは射出光と入射光を分岐する働きを
している。
【0011】14はムービングマグネット型のZ軸方向
にリニヤに動作するレンズ10の駆動部である。13a
はレンズ10をZ軸方向にリニヤに駆動する駆動部14
のドライバ、13bはプリズム11aを水平方向に回転
駆動するドライバ、13cはプリズム11bを垂直方向
に回転駆動するドライバである。15はフォトダイオー
ドアレイ等の受光素子6の出力に応じてHレベルまたは
Lレベルの信号を出力するコンパレータである。また、
12は各部を制御するコントローラで、16は駆動信号
からなるX、Y、Zのデータを立体画像信号に変換する
変換器である。また、8は撮影される物体である。X、
Y、Z軸は3次元空間の各ベクトル軸を示している。
にリニヤに動作するレンズ10の駆動部である。13a
はレンズ10をZ軸方向にリニヤに駆動する駆動部14
のドライバ、13bはプリズム11aを水平方向に回転
駆動するドライバ、13cはプリズム11bを垂直方向
に回転駆動するドライバである。15はフォトダイオー
ドアレイ等の受光素子6の出力に応じてHレベルまたは
Lレベルの信号を出力するコンパレータである。また、
12は各部を制御するコントローラで、16は駆動信号
からなるX、Y、Zのデータを立体画像信号に変換する
変換器である。また、8は撮影される物体である。X、
Y、Z軸は3次元空間の各ベクトル軸を示している。
【0012】次に動作を説明する。発光素子5は常にプ
リズム11c、プリズム11b、プリズム11a、レン
ズ10を介してレーザ光線を照射している。コントロー
ラ12は一定のスキャン信号による駆動信号をドライバ
13aを介して駆動部14に与えている。この駆動信号
によってレンズ10が駆動され、常にZ軸方向に被写体
を求めてレーザ光線が照射されている。
リズム11c、プリズム11b、プリズム11a、レン
ズ10を介してレーザ光線を照射している。コントロー
ラ12は一定のスキャン信号による駆動信号をドライバ
13aを介して駆動部14に与えている。この駆動信号
によってレンズ10が駆動され、常にZ軸方向に被写体
を求めてレーザ光線が照射されている。
【0013】また、コントローラ12は一定のスキャン
信号による駆動信号をドライバ13bを介してプリズム
11aに与えている。この駆動信号によってプリズム1
1aが水平方向に回転駆動され、常にX軸方向に被写体
を求めてレーザ光線が照射されている。同様に、コント
ローラ12は一定のスキャン信号による駆動信号をドラ
イバ13cを介してプリズム11bに与えている。この
駆動信号によってプリズム11bが垂直方向に回転駆動
され、常にY軸方向に被写体を求めてレーザ光線が照射
されている。
信号による駆動信号をドライバ13bを介してプリズム
11aに与えている。この駆動信号によってプリズム1
1aが水平方向に回転駆動され、常にX軸方向に被写体
を求めてレーザ光線が照射されている。同様に、コント
ローラ12は一定のスキャン信号による駆動信号をドラ
イバ13cを介してプリズム11bに与えている。この
駆動信号によってプリズム11bが垂直方向に回転駆動
され、常にY軸方向に被写体を求めてレーザ光線が照射
されている。
【0014】照射されたレーザ光線は被写体の物体8に
当たって反射し、レンズ10、プリズム11a、プリズ
ム11b、プリズム11cを介して受光素子6に当た
る。即ち、受光素子6の中央のフォトダイオードBのみ
出力があれば、目的とする位置に被写体である物体8が
存在していることになる。従って、この時のX軸方向、
Y軸方向、Z軸方向の駆動信号をデータとして取り出
し、変換器16で立体画像の位置信号X、Y、Zとして
出力する。
当たって反射し、レンズ10、プリズム11a、プリズ
ム11b、プリズム11cを介して受光素子6に当た
る。即ち、受光素子6の中央のフォトダイオードBのみ
出力があれば、目的とする位置に被写体である物体8が
存在していることになる。従って、この時のX軸方向、
Y軸方向、Z軸方向の駆動信号をデータとして取り出
し、変換器16で立体画像の位置信号X、Y、Zとして
出力する。
【0015】図2は上記位置検出のうちX軸方向の位置
を計測する場合の原理図である。また、図2は焦点が物
体8に常に合っている状態、即ち、受光素子6の中央の
フォトダイオードBのみ出力がある場合を考えている。
図2(a)は、プリズム11aが図のような状態にある
時、照射されたレーザ光線が被写体の物体8のハの位置
に当たって反射してくる様子を示している。また、図2
(b)は、プリズム11aが図のような状態にある時、
照射されたレーザ光線が被写体の物体8のニの位置に当
たって反射してくる様子を示している。さらに、図2
(c)は、プリズム11aが図のような状態にある時、
照射されたレーザ光線が被写体の物体8のホの位置に当
たって反射してくる様子を示している。以上のようにプ
リズム11aが水平方向(即ちX軸方向)に回転駆動す
ることによって、物体8はハ〜ホまでスキャンされるこ
とになる。図示しないが、同様にプリズム11bが垂直
方向(即ちY軸方向)に回転駆動することによって、物
体8は垂直方向(即ちY軸方向)にスキャンされる。2
0はCCD等の撮像素子であり、その出力は画像信号と
なる。
を計測する場合の原理図である。また、図2は焦点が物
体8に常に合っている状態、即ち、受光素子6の中央の
フォトダイオードBのみ出力がある場合を考えている。
図2(a)は、プリズム11aが図のような状態にある
時、照射されたレーザ光線が被写体の物体8のハの位置
に当たって反射してくる様子を示している。また、図2
(b)は、プリズム11aが図のような状態にある時、
照射されたレーザ光線が被写体の物体8のニの位置に当
たって反射してくる様子を示している。さらに、図2
(c)は、プリズム11aが図のような状態にある時、
照射されたレーザ光線が被写体の物体8のホの位置に当
たって反射してくる様子を示している。以上のようにプ
リズム11aが水平方向(即ちX軸方向)に回転駆動す
ることによって、物体8はハ〜ホまでスキャンされるこ
とになる。図示しないが、同様にプリズム11bが垂直
方向(即ちY軸方向)に回転駆動することによって、物
体8は垂直方向(即ちY軸方向)にスキャンされる。2
0はCCD等の撮像素子であり、その出力は画像信号と
なる。
【0016】図3はZ軸方向の距離を計測する場合の原
理図である。図3(a)は、物体8が距離Lの位置にあ
りレンズ10がzの位置にある時、レーザ光線の反射光
は焦点を受光素子6の中央のフォトダイオードBに結ん
でいる。この時、出力のあるフォトダイオードは、受光
素子6の中央のフォトダイオードBだけである。次に図
3(b)は、物体8が距離L’の位置にありレンズ10
がzの位置にある時、焦点がずれてレーザ光線の反射光
は散乱して受光素子6のフォトダイオードA、B、Cの
全部に当たることになる。この時、フォトダイオード
A、B、Cの全てから出力が発生する。
理図である。図3(a)は、物体8が距離Lの位置にあ
りレンズ10がzの位置にある時、レーザ光線の反射光
は焦点を受光素子6の中央のフォトダイオードBに結ん
でいる。この時、出力のあるフォトダイオードは、受光
素子6の中央のフォトダイオードBだけである。次に図
3(b)は、物体8が距離L’の位置にありレンズ10
がzの位置にある時、焦点がずれてレーザ光線の反射光
は散乱して受光素子6のフォトダイオードA、B、Cの
全部に当たることになる。この時、フォトダイオード
A、B、Cの全てから出力が発生する。
【0017】次に、図3(c)は、物体8が距離L’の
位置にありレンズ10が動いてz’の位置にある時、レ
ーザ光線の反射光は再び焦点を受光素子6の中央のフォ
トダイオードBだけに結ぶ。この時、中央のフォトダイ
オードBからだけ出力が発生する。従って、中央のフォ
トダイオードBのみ出力が発生するようにレンズ10を
Z軸方向に駆動し、そのレンズ10の位置zによって物
体8の距離を知ることができる。コントローラ12は、
中央のフォトダイオードBのみに出力が発生する時のレ
ンズ10の位置に基づいて、物体8の距離データ(Z方
向の位置データ)を変換器16へ与える。
位置にありレンズ10が動いてz’の位置にある時、レ
ーザ光線の反射光は再び焦点を受光素子6の中央のフォ
トダイオードBだけに結ぶ。この時、中央のフォトダイ
オードBからだけ出力が発生する。従って、中央のフォ
トダイオードBのみ出力が発生するようにレンズ10を
Z軸方向に駆動し、そのレンズ10の位置zによって物
体8の距離を知ることができる。コントローラ12は、
中央のフォトダイオードBのみに出力が発生する時のレ
ンズ10の位置に基づいて、物体8の距離データ(Z方
向の位置データ)を変換器16へ与える。
【0018】このようにしてフォトダイオードBのみ出
力がある時、プリズム11aの回転駆動によって得られ
るX軸方向のデータ、プリズム11bの回転駆動によっ
て得られるY軸方向のデータ、レンズ10のリニヤの駆
動によって得られるZ軸方向のデータは、変換器16を
介して完全なX軸、Y軸、Z軸方向のベクトルをもった
位置信号として出力される。一方、撮像素子20からは
ドット単位の画像信号が出力される。この画像信号と
X、Y、Z信号によって立体画像信号が構成される。
力がある時、プリズム11aの回転駆動によって得られ
るX軸方向のデータ、プリズム11bの回転駆動によっ
て得られるY軸方向のデータ、レンズ10のリニヤの駆
動によって得られるZ軸方向のデータは、変換器16を
介して完全なX軸、Y軸、Z軸方向のベクトルをもった
位置信号として出力される。一方、撮像素子20からは
ドット単位の画像信号が出力される。この画像信号と
X、Y、Z信号によって立体画像信号が構成される。
【0019】得られた立体画像信号を立体スクリーン上
に析出させる様子を図4、図5に示す。図4は被写体系
を表し、被写体としての物体8がX軸、Y軸、Z軸方向
にスキャンされて撮影されている様子を示している。ま
た、図5は得られた画像信号に基づいて被写体系と同期
をとって立体スクリーン上に物体8がX軸、Y軸、Z軸
方向にスキャンされて映し出される様子を示している。
に析出させる様子を図4、図5に示す。図4は被写体系
を表し、被写体としての物体8がX軸、Y軸、Z軸方向
にスキャンされて撮影されている様子を示している。ま
た、図5は得られた画像信号に基づいて被写体系と同期
をとって立体スクリーン上に物体8がX軸、Y軸、Z軸
方向にスキャンされて映し出される様子を示している。
【0020】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、完全な
X、Y、Z軸のベクトルをもつ立体画像信号が得られる
立体ビジョンカメラを提供できる。
X、Y、Z軸のベクトルをもつ立体画像信号が得られる
立体ビジョンカメラを提供できる。
【図1】本発明の立体ビジョンカメラの略構成図。
【図2】本発明のX軸方向の走査方法を説明する原理
図。
図。
【図3】本発明のZ軸方向の走査方法を説明する原理
図。
図。
【図4】物体が撮影される様子を示す図。
【図5】立体スクリーン上に物体が映し出される様子を
示す図。
示す図。
【図6】従来の立体ビジョンカメラの略構成図。
【図7】従来の距離計測方法を説明する原理図。
1 撮像部 2 CCD等の撮像素子 3 撮像部のレンズ 4 距離計測部 5 レーザダイオード等の発光素子 6 フォトダイオードアレイ等の受光素子 7 距離計測部のレンズ 8 物体 9 合成器 10 レンズ 11a、11b、11c プリズム 12 コントローラ 13a、13b、13c ドライバ 14 駆動部 15 コンパレータ 16 変換器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 13/02 G03B 19/00 G01B 11/24
Claims (1)
- 【請求項1】X軸、Y軸、Z軸方向のベクトルをもつ立
体画像信号を出力する立体ビジョンカメラにおいて、 光源用の発光素子と、 前記発光素子から出た光をX方向に走査する第1プリズ
ムと、 前記発光素子から出た光をY方向に走査する第2プリズ
ムと、 前記発光素子から出た光を物体に当てるとともにZ方向
に移動自在なレンズ装置と、 前記物体から反射して前記発光素子側へ戻ってくる光を
側路する手段と、 前記側路された光を受ける光電変換素子がアレイ状に並
列して成る受光素子と、 前記第1、第2プリズムをそれぞれ駆動する第1、第2
信号を出力するとともに前記レンズ装置をZ方向に駆動
する第3信号を出力するコントローラと、 前記受光素子の出力が所定の光電変換素子からのみ得ら
れるときの第3信号をZ方向の位置信号として出力する
手段と、を有する ことを特徴とする立体ビジョンカメラ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06062305A JP3029004B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 立体ビジョンカメラ |
US08/377,589 US5502480A (en) | 1994-01-24 | 1995-01-24 | Three-dimensional vision camera |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06062305A JP3029004B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 立体ビジョンカメラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07274215A JPH07274215A (ja) | 1995-10-20 |
JP3029004B2 true JP3029004B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=13196299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06062305A Expired - Fee Related JP3029004B2 (ja) | 1994-01-24 | 1994-03-31 | 立体ビジョンカメラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3029004B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108307103A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-07-20 | 努比亚技术有限公司 | 输入输出设备的控制方法、终端以及计算机可读存储介质 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100441880B1 (ko) * | 2001-10-22 | 2004-07-27 | 한국전자통신연구원 | 회전 프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템 |
KR100709370B1 (ko) * | 2005-07-05 | 2007-04-20 | 삼성전자주식회사 | 입체영상을 생성하는 광학계 |
CN110186376A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-08-30 | 易视智瞳科技(深圳)有限公司 | 一种三维位置拾取方法和装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6378008A (ja) * | 1986-09-20 | 1988-04-08 | Fujitsu Ltd | パタ−ン検査装置 |
JP2567698Y2 (ja) * | 1990-08-31 | 1998-04-02 | 大成建設 株式会社 | 測距機能を有するレーザースキャンニング装置 |
JPH04255819A (ja) * | 1991-02-07 | 1992-09-10 | Citizen Watch Co Ltd | 光ビ−ムの走査装置 |
JP2655456B2 (ja) * | 1991-05-02 | 1997-09-17 | 日本電気株式会社 | 機械的走査光学装置 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP06062305A patent/JP3029004B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN108307103A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-07-20 | 努比亚技术有限公司 | 输入输出设备的控制方法、终端以及计算机可读存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07274215A (ja) | 1995-10-20 |
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