JP4508433B2 - 複眼カメラの調整方法及び調整装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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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