JP4508433B2 - 複眼カメラの調整方法及び調整装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複眼カメラのピント、光軸等を調整する調整方法、及びその調整を行う調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複眼カメラ、例えば2台のカメラを水平方向に配置したステレオカメラでは、2台のカメラの光軸を調整する必要がある。
図1を用いて、従来における複眼カメラの調整方法を説明する。図1は、複眼カメラ装置とターゲットを上から見た状態を示す。
【0003】
複眼カメラ1の左右のカメラ8A、8Bが、それぞれの光軸12A、12Bが平行になるように配置される。この光軸12A、12B間の距離が基線長bとなる。左右のカメラ8A、8Bの前方に、所定の距離Lだけ離して1つのターゲット(目標)5を配置する。左右のカメラ8A、8Bによりターゲット5を撮影する。左右のカメラ8A、8Bの画像9A、9Bに写ったターゲット5の位置から、左右のカメラ8A、8Bごとに光軸12A、12Bのズレ量を把握し、調整を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の複眼カメラ1の調整においては、前方に設定するターゲット5と複眼カメラ1の位置関係を正確に合わせることが困難であった。これは、複眼カメラ1とターゲット5までの距離が、多くの場合、例えば30mというように遠いためである。この位置精度が低いと、複眼カメラ1の光軸の精度を上げることはできない。
【0005】
複眼カメラ1を使用する代表的なアプリケーションとして、測距が挙げられる。このような場合、光軸の精度が低いことは測距性能に直接影響し、正確な測距が行えないこととなる。
本発明は、複眼カメラとターゲットの位置関係を正確に保つことができるようにし、これにより、複眼カメラの性能を向上させる複眼カメラの調整方法を得ることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。本発明の方法は、複眼カメラの取り付け位置に設けた2以上の光源から2本以上の光線を発射し、前記2本以上の光線の交点にターゲットを設置し、このターゲットを前記複眼カメラにより撮影することにより、前記複眼カメラの調整を行う。
【0007】
複眼カメラと光線の交点までの距離は、各光源間の距離と各光源間の相対角度により決る。この交点にターゲットを配置することで、複眼カメラとターゲットまでの距離を正確に設定することができる。したがって、複眼カメラの光軸調整及びピントの調整を正確に行うことができる。
本発明においては、光源を4以上設けて、光線の交点を2以上とすることができる。これにより、ターゲットの平面を規定することができる。また、各交点を2つのカメラの光軸に合わせれば、簡単に光軸調整をすることができる。また、各カメラの回転方向のずれを検出して調整することもできる。
【0008】
本発明においては、光線の交点を3以上設けることで、ターゲットの平面を規定することができる。
本発明においては、光線のうちの少なくとも1本の発射角度を自由に変更することにより、複眼カメラから交点までの距離、交点間の距離を任意に設定することができる。
【0009】
上記ターゲットとして、光源の波長の光線を反射する反射板を設置することにより、効率の良い調整作業を行うことができる。
本発明の複眼カメラの調整方法を実施するための装置は、複眼カメラを取り付ける治具と、この治具に取り付けられ、前記複眼カメラの前方に光線を発射する2以上の光源とから構成される。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の複眼カメラの調整方法及び調整装置について、図を用いて説明する。
(実施形態1)
図2(A)は、複眼カメラ調整装置の構成と、この装置を使用した複眼カメラの調整方法を示すもので、調整装置とターゲットを上から見た状態を示す。図2(B)(C)は、ターゲット上の光点を示す。
【0011】
ステレオカメラなどの複眼カメラ1が治具2に固定される。複眼カメラ1は、治具2の基準面に精度良く取付けられる。
治具2の左右両端に、前方に光線を発射する2つの光源3A、3Bが配置される。光源3A、3Bは、例えばHe−Neレーザのような光線径が小さく、かつ、高出力で、可視、あるいは複眼カメラで受光できる波長を持つもので構成される。レーザ等の光源機器は、複数台であっても良いし、ハーフミラーなどの光学部品を用いて2本の光線に分けるものであってもよい。
【0012】
2つの光源3A、3Bは、相互に距離aをおいて配置され、前方に対して内側に角度θ1、θ2を持って光線4A、4Bを発射する。2本の光線4A、4Bは、距離aと角度θ1、θ2で決まる距離Lで交わる。
複眼カメラ1の前方にターゲット(目標)5を配置すると、図2(B)に示すように、2本の光線4A、4Bによる光点6A、6Bが写る。ターゲット5が複眼カメラ1からの距離Lにあると、図2(C)に示すように、2つの光点6A、6Bは重なり、1つの点となる。以後、この点を交点7Aと言う。ターゲット5が距離Lから前後にずれると、2つの光点6A、6Bは別々に表れる。したがって、ターゲット5を、光点6A、6Bが重なり1つの交点7Aが形成される位置に配置することにより、複眼カメラ1から距離Lにある位置に正確に配置することができる。
【0013】
このように、距離Lの設定に光を利用するため、治具2とターゲット5の間の路面状態に影響を受けない。ターゲット5との位置関係を正確に測定するには、一般的にはメジャー等を用いなければならないが、路面に起伏がある場合などには、正確な直線距離を測ることは難しい。測定精度を向上させるために測量機器を用いる方法はあるが、新たに機器を導入したり、測定環境を変える度に大がかりな計測を行わなければならない。さらに、高さ情報まで得るには、このような測定では高精度に測定を行うことは困難である。これらの問題は本例により簡単に解決される。
【0014】
ターゲット5を配置した後、左右のカメラ8A、8Bでターゲット5を撮影する。
最初に、左右のカメラ8A、8Bごとにピント調整を行い、画像9A、9Bにターゲット5を写し出す。このように、所定の距離Lのターゲット5にピントが合った状態で、左右のカメラ8A、8Bのピント調整が行われる。このピント調整は、ターゲット5を正確な距離Lに置いた状態で行えるので、正確なものとなる。
【0015】
次に、画像9A、9B上でのターゲット5の位置から、光軸のズレを検出する。このズレに基づいて、左右のカメラ8A、8Bの光軸の調整が行われる。ここでも、ターゲット5を正確に距離L離れた位置に配置して調整を行うので、光軸調整は正確なものとなる。
図3は、左右のカメラ8A、8Bにおける具体的調整方法を示す。
【0016】
各カメラ8A、8Bにおいては、レンズ10の後方に撮像素子11が配置される。レンズ10の中心と撮像素子11の中心を結ぶ軸が光軸12となる。ピント調整は、レンズ10を光軸12の方向cに移動させることにより行われる。光軸12の調整は、撮像素子11を左右方向d又は上下方向eに移動させることにより行われる。また、詳細は後述するが、回転方向の調整は、撮像素子11を光軸12を中心として、回転方向fに回転させることにより行われる。
【0017】
なお、画像9A、9B上に写ったターゲット5を用いて各種調整を行う代わりに、ターゲット5に表れた交点7Aの位置から調整をすることもできる。この場合は、ターゲット5として、交点7Aを確認できる反射板を使用する。光源3A、3Bとして、可視光以外のレーザ光を使用する場合は、通常の反射板では光の反射が少なくなる。この場合は、光源3A、3Bの固有の波長を良く反射する板、例えば、ディテクトボードなどを使用することが好ましい。
【0018】
このようにターゲット5として反射板を使用して交点7Aを基準とした場合、専用のターゲットが不要となり、小型の反射板を使用することができる。したがって、複眼カメラ1の調整を行う場所の自由度が広がる。さらには、反射板がなくとも、建物の壁などをターゲットとして使用することも可能である。
(実施形態2)
以上説明した例では、距離Lを固定のものとしているが、これを可変のものとすることができる。光源からの発射角度θ1、θ2の一方又は両方を変更することにより、2本の光線4A、4Bの交点7Aができる位置を変更する。これにより、複眼カメラ1とターゲット5の間の距離Lが変更可能となる。
【0019】
発射角度θ1、θ2を変更する具体的手段としては、ハーフミラーやプリズムなどの光学部品を調整する方法と、光源3A、3Bの光源機器の取付け角度を変更する方法がある。
(実施形態3)
3本以上の光線を用いて1点で交差するように構成した場合、治具とターゲットの位置関係を3次元的に指定することができる。
【0020】
図4は、光源を3個設けた場合の複眼カメラ調整装置の構造を示す。図4(A)は、装置を正面から見た図であり、図4(B)は、ターゲット上の光点を示す図である。
図4(A)に示すように、治具2に第3の光源3Cが設けられる。この光源3Cは、左右の光源3A、3Bの中間の位置で、かつ、上方に配置される。ターゲット5には、距離Lからずれた場合は、図4(B)に示すように、3つの光点6A、6B、6Cが表れ、距離Lに配置された場合は、図4(C)に示すように、1つの交点7Aがあらわれる。
【0021】
(実施形態4)
4本以上の光線を用いて2点以上の交点を持つように構成すると、ターゲット5の平面に対する位置関係を規定することができる。
図5は、4本の光線により2点の交点を持つ例を示す。なお、ここでは、前述の図2と異なる点についてのみ説明をする。
【0022】
図5(A)に示すように、治具2の左右両端に2つずつ、光源3A、3B、3C、3Dが配置される。光源3A、3Bは距離aをおいて配置されて1組の光源を形成する。光源3C、3Dも距離aをおいて配置されて1組の光源を形成する。光源3A、3Bの組は、1つの交点7Aを形成し、光源3C、3Dは、1つの交点7Cを形成する。
【0023】
図5(B)はターゲット5が距離Lから外れた場合、(C)は距離Lに一致した場合における、ターゲット5上の光点6A〜6Dと交点7A、7Cの関係を示す。
各光源3Aと3B、3Cと3Dにより交点7A、7Cが形成される原理は、前述の実施形態1〜3と同様である。ターゲット5上に2つの交点7A、7Cが形成されると、ターゲット5の平面は、2つの交点7A、7Cにより位置関係が規定される。
【0024】
図示の例では、ターゲット5上での2つの交点7A、7C間の距離bを基線長bと同一にしている。これにより、左のカメラ8Aは交点7Aを使用して、右のカメラ13は交点7Cを使用して光軸調整を行う。この場合は、各カメラ8A、8Bは、その画像9A、9Bにおいて、同一座標位置で光軸調整を行うことができることとなる。交点7A、7C間の距離は、基線長bと異なる値とすることも可能である。
【0025】
図6に示す例は、6本の光線により3点の交点を持つ例を示す。図6(A)は、複眼カメラ調整装置を正面から見た図である。ここでは、前述の図5と異なる点についてのみ説明をする。
治具2に、第3組の光源3E、3Fが配置される。この光源3E、3Fは、複眼カメラ1の上方に配置され、各光源3E、3Fは、他の組の光源と同様に、距離aをおいて配置される。3つの交点7A、7C、7Eは、ターゲット5の上に、図6(B)に示すように形成される。これにより、ターゲット5の平面は、3つの交点7A、7C、7Eにより、位置関係が規定される。
【0026】
(変形例)
以上説明した実施形態1〜4では、カメラ8A、8Bを左右方向に配置しているが、これらは、上下方向等の任意の方向に配置することができる。
実施形態4のように、ターゲット5上に交点7A、7C等を2以上形成する場合、複眼カメラ1と交点7Aまでの距離L1と、交点7Cまでの距離L2等とを異なるものとすることも可能である。この場合、一度の設定処理で、複数の距離についてピント調整をすることができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、複眼カメラとターゲットの位置関係を正確に保つことができ、これにより、複眼カメラの性能を向上させる複眼カメラの調整方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の複眼カメラの調整方法を示す図。
【図2】本発明の複眼カメラの実施形態1の調整方法を示す図。
【図3】本発明における、各カメラでの具体的調整方法を示す図。
【図4】本発明の複眼カメラの実施形態3の装置を正面から見た図。
【図5】本発明の複眼カメラの実施形態4の調整方法を示す図。
【図6】図5の変形例を示す図。
【符号の説明】
1…複眼カメラ
2…治具
3A、3B、3C、3D、3E、3F…光源
4A、4B、3C、4D、4E、4F…光線
5…ターゲット
6A、6B、6C、6D、6E、6F…光点
7A、7C、7E…交点
8A、8B…カメラ
9A、9B…カメラの画像
10…レンズ
11…撮像素子
12…光軸
a…光源間の距離
b…基線長
L…複眼カメラからターゲットまでの距離
θ1、θ2…発射角度
Claims (11)
- 複眼カメラの取り付け位置に設けた2以上の光源から2本以上の光線を発射し、
前記2本以上の光線の交点にターゲットを設置し、
このターゲットを前記複眼カメラにより撮影し、
撮影した画像に基づいて前記複眼カメラの調整を行う複眼カメラの調整方法。 - 前記光線の数が2本である請求項1に記載の複眼カメラの調整方法。
- 複眼カメラの取付け位置に設けた4つの光源から4本の光線を発射し、
前記4本の光線のうち、2本ずつ2組の光線の交点を任意の一定の距離に設定し、
前記2組の交点を共有点とする平面にターゲットを設置し、
このターゲットを前記複眼カメラにより撮影し、
撮影した画像に基づいて前記複眼カメラの調整を行う複眼カメラの調整方法。 - 複眼カメラの取付け位置に設けた6つの光源から6本の光線を発射し、
前記6本の光線のうち、2本ずつ3組の光線の交点を任意の一定の距離に設定し、
前記3組の交点を共有点とする平面にターゲットを設置し、
このターゲットを前記複眼カメラにより撮影し、
撮影した画像に基づいて前記複眼カメラの調整を行う複眼カメラの調整方法。 - 前記各交点がそれぞれ異なる距離に設定される請求項3又は4に記載の複眼カメラの調整方法。
- 前記複眼カメラの調整が、光軸調整である請求項1から4のいずれか1項に記載の複眼カメラの調整方法。
- 前記複眼カメラの調整が、ピント調整である請求項1から4のいずれか1項に記載の複眼カメラの調整方法。
- 前記複眼カメラの調整が、光軸を基準とした回転の調整である請求項3又は4に記載の複眼カメラの調整方法。
- 前記2本以上の光線のうちの少なくとも1本の光線の発射角度を自由に変更することにより、前記複眼カメラから前記交点までの距離を可変とする請求項1から4のいずれか1項に記載の複眼カメラの調整方法。
- 前記ターゲットとして、前記光源の波長を反射する反射板を設置する請求項1から4のいずれか1項に記載の複眼カメラの調整方法。
- 複眼カメラを取り付ける治具と、
この治具に取り付けられ、前記複眼カメラの前方に光線を発射する2以上の光源と、
を具備することを特徴とする複眼カメラの調整装置。
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