JP5614207B2 - Imaging device and visual axis alignment method in imaging device - Google Patents
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本出願は撮像装置及び撮像装置における視軸整合方法に関し、特に、赤外線又は可視光線を用いた光学系を含む複数以上の撮像センサを有する撮像装置の構造、並びに撮像装置の視軸整合方法に関する。 The present application relates to an imaging apparatus and a visual axis alignment method in the imaging apparatus, and more particularly to a structure of an imaging apparatus having a plurality of imaging sensors including an optical system using infrared rays or visible light, and a visual axis alignment method of the imaging apparatus.
従来、撮像装置は目標物体(ターゲット)の探知、探索、識別に用いられ、海上に浮かぶ浮遊物や漂流者を探索する哨戒機や船舶に搭載されたり、路上を走行する車両に取り付けられたりしていた。撮像装置には、可視光線を用いるものの他、赤外線、紫外線やX線を使用して目標物体を撮像するものがある(特許文献1参照)。 Conventionally, imaging devices have been used to detect, search, and identify target objects (targets), mounted on patrol aircraft and ships that search for floating objects and drifters floating on the sea, or attached to vehicles traveling on the road. It was. In addition to using visible light, some imaging devices use infrared, ultraviolet, or X-rays to image a target object (see Patent Document 1).
一方近年、撮像装置の性能向上(探知、識別性能)に対する以下のような要求がある。
(ア)撮像センサの高感度化、多素子化
(イ)撮像センサに使用する光学系の高倍率化及び視野の変倍化
(ウ)波長帯域の異なる撮像センサを用いたマルチセンサ化
(エ)撮影画像の低ノイズ化、画像処理の高速化
また、撮像装置に採用される各撮像センサは、赤外線用撮像センサを一例とした場合、1ピクセルあたり、約20μmのオーダの大きさを有する撮像素子が、縦方向に480、横方向に640程度並んで構成され、光学系の結像点に一致するよう設置されている。
On the other hand, in recent years, there are the following demands for improving the performance (detection and identification performance) of imaging devices.
(A) Higher sensitivity and multi-element imaging sensor (b) Higher magnification optical system used for the imaging sensor and field of view magnification (c) Multi-sensor using imaging sensors with different wavelength bands ) Reduced noise of captured image and high speed of image processing In addition, each imaging sensor employed in the imaging apparatus has an image size of about 20 μm per pixel when an infrared imaging sensor is taken as an example. The elements are arranged side by side at about 480 in the vertical direction and about 640 in the horizontal direction, and are arranged so as to coincide with the imaging point of the optical system.
複数の撮像センサから各モニタ表示される映像は、一般的には視軸が整合されていることが探知・認識性能を向上するに際して重要である。この理由は、同一目標物体を画面中央で見た場合、それぞれの撮像センサから表示される目標物体は同じ位置でなければならないからである。このことを以下、視軸整合と称する。 In order to improve detection / recognition performance, it is generally important that the images displayed on each monitor from a plurality of imaging sensors have the same visual axis. This is because when the same target object is viewed at the center of the screen, the target objects displayed from the respective imaging sensors must be at the same position. This is hereinafter referred to as visual axis alignment.
また、撮像装置の保守整備時には、撮像センサを備えたセンサモジュールを交換する場合があるが、撮像センサ交換後も同様に視軸整合が必要である。特に、赤外線センサを用いた撮像装置では、赤外線センサを冷却する為に冷却器を用いる場合があるため、冷却器の寿命から定期的なメンテナンスが必要とされる。このような撮像装置は、適宜筐体に実装され、下記に示す様な運用によって撮像装置として運用される。
(い)視軸が一定な固定カメラ装置
(ろ)視軸を任意の方向へ向ける為の「パン・チルト機構」を有する指向性カメラ装置
(は)視軸安定機能を有する「ジンバル」機構に搭載されるジンバル撮像装置
Also, during maintenance of the imaging apparatus, the sensor module provided with the imaging sensor may be replaced, but the visual axis alignment is required after the imaging sensor replacement as well. In particular, in an imaging device using an infrared sensor, a cooler may be used to cool the infrared sensor, so that regular maintenance is required from the lifetime of the cooler. Such an image pickup apparatus is appropriately mounted on a casing, and is operated as an image pickup apparatus through operation as described below.
(Ii) Fixed camera device with fixed visual axis (b) Directional camera device with “pan / tilt mechanism” for directing visual axis in an arbitrary direction (ha) “Gimbal” mechanism with visual axis stabilization function On-board gimbal imaging device
ここで、ジンバル撮像装置の機能及び運用方法の一例を図1(a)、(b)を用いて説明する。図1(a)はジンバル撮像装置1の航空機2(例えば哨戒機2)への搭載例を示すものである。ジンバル撮像装置1は哨戒機2のコクピット3の直下の機体4に取り付けられており、必要時に機体4から突出させて海面や地表等を撮像する。また、ジンバル撮像装置1が船舶に搭載される場合には、ジンバル撮像装置1は船首や船橋(ブリッジ)の屋上部分に設置されることが多い。更に、ジンバル撮像装置1は車両に搭載されることもある。
Here, an example of the function and operation method of the gimbal imaging apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 1A shows an example of mounting the
ジンバル撮像装置1は、図1(b)に示すように、一般的には航空機、船舶に設けられた固定台5にベース部分6が固定される。運用に適した空間安定性能を得るため、必要に応じて2軸(ヨー=アジマス(左右)方向・ピッチ=エレベーション(上下方向)方向)又は3軸(ロール(傾き方向)+ヨー+ピッチ方向)に回転軸を有する。図1(b)にはヨー方向yの回転軸7と、ピッチ方向pの回転軸8を備えたジンバル撮像装置1が示してある。また、この例のジンバル撮像装置1には2つの撮像装置が内蔵されており、符号9は2つの撮像装置が使用する波長帯域を透過する「光学ウインドウ」を示している。また、符号9a、9bは2つのウインドウ9の視軸を示している。
As shown in FIG. 1B, the
図2は、図1(b)に示した撮像装置1に搭載された赤外線撮像装置10の一般的な構成例を示すものである。赤外線撮像装置10はウインドウ9の背面側に設けられ、撮像ユニット10Aと、画像処理ユニット10Bとから構成される。撮像ユニット10Aには、赤外線等、物体が放射する波長帯のエネルギーを集光する光学レンズ系11と、集光された赤外線エネルギーを検出する検知素子13を備えたセンサモジュール12がある。センサモジュール12は、検知素子13の受光面に投射されたエネルギーを検出し、光電流として出力する。
FIG. 2 shows a general configuration example of the
一方、画像処理ユニット10Bは、増幅回路14、信号処理回路15、ビデオ回路16及びモニタ17から構成される。センサモジュール12から出力された光電流は、増幅回路14で増幅され、信号処理回路15とビデオ回路16で画像処理されて、ブラウン管や液晶表示器を使用したモニタ17に、検知素子13が検出した画像が示される。ここでは赤外線撮像装置10の一般的な構成例を説明したが、可視光線を使用する撮像装置の構成も、赤外線撮像装置10の構成と大差はない。
On the other hand, the image processing unit 10B includes an amplification circuit 14, a
撮像装置10は、可視・赤外線撮像装置に限らず高画質・高解像度が求められており、装置構造が複雑になり、維持管理も難易度が高くなってきている。この結果、顧客におけるメンテナンスも含め保守整備性を容易にすることが製品価値を向上させ、顧客満足度を得るキーとなる。そのために、撮像装置10の撮像ユニット10Aにおける視軸整合が可能な調整手段が望まれている。
The
ここで、従来の赤外又は可視光学系を含む複数の撮像センサを有する撮像ユニット20の構造及び視軸整合方法を図3(a)〜(c)を用いて説明する。説明を簡単にするために、ここでは第1の光学系30と第2の光学系40を備えた撮像ユニット20について説明する。
Here, the structure and visual axis alignment method of the
図3(a)は第1の光学系30において使用する第1のセンサモジュール31の構成を示すものである。第1のセンサモジュール31は、撮像センサ32を内蔵するセンサ部33と、センサ部33を後述する光学フレームに取り付ける取付ベース34とから構成される。センサ部33には、撮像センサ32を3軸(x、y、z)方向に移動させることができる移動機構35が内蔵されている。これは、撮像センサ32の設計位置は破線で示す位置であるが、製造ばらつきにより、製造後の撮像センサ32の位置は設計位置にはならず、例えば実線で示す位置にΔdet1だけずれるので、調整が必要となるためである。また、取付ベース34の取付面には、光学フレームとの位置合わせのための凹部36が設けられている。
FIG. 3A shows the configuration of the
図3(b)は第2の光学系40において使用する第2のセンサモジュール41の構成を示すものである。第2のセンサモジュール41は、第1のセンサモジュール31と同様に光学フレーム上に取り付けられる。センサモジュール41には、撮像センサ42を内蔵するセンサ部43と、センサ部43を後述する光学フレームに取り付ける取付ベース44とがある。センサ部43には、撮像センサ42を3軸(x、y、z)方向に移動させることができる移動機構45が内蔵されている。この図にも撮像センサ42の設計位置を破線で示し、製造後の撮像センサ42の位置を実線で示してある。撮像センサ42の設計位置に対する製造後の位置の誤差はΔdet2である。また、取付ベース44の取付面には、光学フレームとの位置合わせのための凹部46が設けられている。
FIG. 3B shows the configuration of the
ここで、図3(c)を用いて撮像ユニット20の全体の構造及び視軸整合方法を説明する。撮像ユニット20は、光学フレーム21に、第1の光学系30と第2の光学系40とが搭載されて構成される。第1の光学系30には複数の光学レンズ38を備えた第1の光学レンズ部37と第1のセンサモジュール31があり、第2の光学系40には複数の光学レンズ48を備えた第2の光学レンズ部47と第2のセンサモジュール41がある。第1の光学レンズ部37と第2の光学レンズ部47はそれぞれ、光学フレーム21に突設された取付部22,23に取り付けられている。また、第1のセンサモジュール31と第2のセンサモジュール41はそれぞれ光学フレーム21の上に、ガイドピン24,25によって位置決めされて取り付けられている。
Here, the overall structure of the
第1の光学レンズ部37と第2の光学レンズ部47についても、入射光の設計上の結像位置は破線で示す位置であるが、製造ばらつきにより、製造後の入射光の結像位置は設計位置にはならず、例えば実線で示す位置にそれぞれΔopt1, Δopt2だけずれる。また、光学フレーム21に突設されたガイドピン24,25についても、破線で示す設計上の位置に対して製造後のガイドピン24,25の位置は、実線で示すようにΔmecha1、Δmecha2だけずれる。視軸整合性を阻害する各構成部品の設計誤差(光学フレーム21、光学系37,47、撮像センサ32,42)は、総合でmmオーダとなる。
In the first optical lens unit 37 and the second
すなわち、撮像ユニット20の各構成品で採用する部品(構造部品、撮像センサ、光学系)の寸法精度には、技術的及び費用対効果上の限界が存在する。また、視軸整合性を成立させる為の各構成品の中で「光学系、撮像センサ」に関しては、単独で物理的絶対位置を必要な精度(μmオーダ)計測する手段が存在しない。これらの理由より、撮像ユニット20のメンテナンス時には、視軸整合(視軸整合要求精度約20μm)を阻害するレベルにあることから、以下に説明する方法で視軸整合調整を実施していた。尚、撮像ユニット20で採用される撮像センサ32,42は、冷却器の寿命によって発生するメンテナンス(交換等)が顧客又はメーカにて定期的に必要であることから、メンテナンス毎に各撮像センサ間の視軸整合再調整が必須であった。
That is, there are technical and cost-effective limits on the dimensional accuracy of the components (structural components, imaging sensor, and optical system) employed in each component of the
図3(a)から(c)に示した従来の装置における視軸を整合して調整するためには、光学系の誤差(Δopt1, Δopt2)、光学フレームの誤差(Δmecha1、Δmecha2)、センサモジュールの誤差(Δdet1、Δdet2)の積上げ総誤差(Δ)分を視軸整合調整する。この調整は、センサモジュール31,41内の移動機構35,45により物理的に撮像センサ32,42を軸(x、y、z)並進方向、及び回転(rot)方向へ移動させることによって行う。1つの光学系と他の光学系との視軸整合(光軸を平行にする)は撮像ユニットの製造時に行われていた。したがって、センサモジュール31,41の交換時には、撮像センサ32,42の中心を各光学系の光軸に合わせる視軸整合調整が必須である。尚、このとき部品累積誤差(約1mm)に対して、視軸整合に必要な位置精度(約20μm以内)への調整が必要である。
In order to align and adjust the visual axis in the conventional apparatus shown in FIGS. 3A to 3C, the optical system error (Δopt1, Δopt2), the optical frame error (Δmecha1, Δmecha2), sensor module The visual axis alignment adjustment is performed for the accumulated error (Δ) of the errors (Δdet1, Δdet2). This adjustment is performed by physically moving the
しかしながら、前述した従来の視軸整合調整方法には以下の要因より、多くの作業工数が掛かり、極めて難易度が高いという課題があった。
(a)撮像センサの多素子化(可視光ではハイビジョン化、赤外線では高精細化)、高感度化により撮像装置の探知性能を更に向上させる為に光学系の長焦点距離化(望遠化)が進んでいることから、視軸整合調整時の感度が大きくなった。
(b)撮像システムのマルチセンサ化(可視光系、中赤外線系、遠赤外線系等)が進み、視軸整合調整対象が多くなった。
(c)光学系長焦点距離化によって、光学系に高倍率ズームや複数視野を有する変倍光学系が採用されるため、光学系変倍時においても視軸整合機能を満足する必要が生じた。
(d)調整時における調整機構系の内部隙間や構造物の有する剛性(バネ性)により、調整時と固定後に再現性が無い範囲が存在することから調整が困難になった。
However, the above-described conventional visual axis alignment adjustment method has a problem that it takes a lot of work steps and is extremely difficult due to the following factors.
(A) Increasing the focal length (telephoto) of the optical system in order to further improve the detection performance of the imaging device by increasing the number of elements of the imaging sensor (high vision for visible light and high definition for infrared) and high sensitivity. Because of the progress, the sensitivity during visual axis alignment adjustment has increased.
(B) The imaging system has become multi-sensor (visible light system, mid-infrared system, far-infrared system, etc.), and the number of visual axis alignment adjustment targets has increased.
(C) Since the optical system has a longer focal length, a variable magnification optical system having a high magnification zoom and a plurality of fields of view is employed in the optical system, so that it is necessary to satisfy the visual axis alignment function even when the optical system is zoomed. .
(D) Due to the internal gap of the adjustment mechanism system at the time of adjustment and the rigidity (spring property) of the structure, adjustment is difficult because there is a range with no reproducibility after adjustment and after fixing.
そこで本出願は、撮像装置の視軸整合を確保しつつ、大幅な整合調整工数の削減、難易度の低減を実現する撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present application is to provide an imaging apparatus and a visual axis alignment method for the imaging apparatus that can significantly reduce the alignment adjustment man-hour and reduce the difficulty while ensuring the visual axis alignment of the imaging apparatus.
前記目的を達成する本出願の撮像装置は、少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、複数の撮像ユニットの各個は、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及びセンサモジュールを光学フレームに搭載するベース機構を備え、複数のセンサモジュールの各個にはベース機構に対する位置決め部材が設けられており、複数のセンサモジュールに搭載された撮像センサの各個は、各撮像センサを搭載するセンサモジュールの位置決め部材に対して3次元方向の位置が予め調整されており、複数のベース機構の各個には、位置決めされて搭載されたセンサモジュールの撮像センサの位置を3次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、光学フレームには、複数の撮像ユニットの中の1つの撮像ユニットの光軸に対して、他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴としている。 An imaging apparatus of the present application that achieves the above object is an imaging apparatus having a plurality of imaging units including at least a visible optical system imaging unit and an infrared optical system imaging unit, and an optical frame on which the imaging unit is mounted , Each of the imaging units includes an optical lens system, a sensor module including an imaging sensor, and a base mechanism that mounts the sensor module on an optical frame, and each of the plurality of sensor modules is provided with a positioning member for the base mechanism. each individual image sensor mounted on the plurality of sensor modules, are pre-adjusted position of the three-dimensional direction with respect to the positioning member of the sensor module for mounting each imaging sensor, the each individual plurality of base mechanism, It is possible to adjust the position of the imaging sensor of the mounted sensor module in the three-dimensional direction. Sei mechanism is provided with, in the optical frame, provided with respect to the optical axis of one imaging unit of the plurality of imaging units, the adjustment mechanism of the optical axis to adjust the parallel optical axis of the other imaging units It is characterized by being.
また、目的を達成する本出願の撮像装置の視軸整合方法は、少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、複数の撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、複数の撮像ユニットの各個は光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、複数のセンサモジュールの各個において、それぞれのセンサモジュールに備えられたベース機構への搭載位置の基準点に対して、撮像センサの位置を、調整装置を用いて正確に調整する工程と、複数の撮像ユニットの1つに対して、光学レンズ系とベース機構とを光学フレームに搭載した後に、基準点に対して撮像センサの位置が調整されたセンサモジュールをベース機構に搭載し、ベース機構に備えられた3次元方向調整で撮像センサ位置を光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、複数の撮像ユニットの他の撮像ユニットの各個に対して、光学レンズ系を光学フレームに設けられた光軸の調整機構に搭載した後に、光学レンズ系に治具を介してセンサモジュールを取り付け、光軸の調整機構で、他の撮像ユニットの各個の光軸を、光学フレームに既に搭載された光学レンズ系の光軸に平行になるように調整する工程と、他の撮像ユニットの各個に対して、治具を取り外してから、ベース機構を前記光学フレームに搭載した後に、取り外した前記センサモジュールを、基準点を合わせてベース機構に搭載し、ベース機構に備えられた3次元方向調整で撮像センサ位置を光学レンズ系の結像位置に調整する工程とを備えることを特徴としている。 The visual axis alignment method of the imaging apparatus of the present application that achieves the object includes a plurality of imaging units including at least a visible optical system imaging unit and an infrared optical system imaging unit, and an optical frame on which the plurality of imaging units are mounted. Each of the plurality of imaging units is a visual axis alignment method in an imaging device including an optical lens system, a sensor module incorporating an imaging sensor, and a base mechanism on which the sensor module is mounted , and in each of the plurality of sensor modules , A step of accurately adjusting the position of the imaging sensor with respect to the reference point of the mounting position on the base mechanism provided in the sensor module using an adjustment device, and an optical for one of the plurality of imaging units. a lens system and the base system after mounting the optical frame, the position of the image sensor is adjusted to the reference point Sensamo The Yuru mounted to the base mechanism, and adjusting the imaging sensor positioned in the imaging position of the optical lens system in three-dimensional directions adjustment provided in the base system, with respect to each individual other imaging unit of the plurality of image pickup unit After mounting the optical lens system on the optical axis adjustment mechanism provided on the optical frame , the sensor module is attached to the optical lens system via a jig, and the optical axis adjustment mechanism allows each light of the other imaging unit to be mounted. Adjusting the axis to be parallel to the optical axis of the optical lens system already mounted on the optical frame, and removing the jig for each of the other imaging units , and then moving the base mechanism to the optical frame equipped with after, the sensor module after removal, mounted in the base mechanism combined reference point, forming the image sensor position of the optical lens system in three-dimensional directions adjustment provided in the base mechanism It is characterized by comprising a step of adjusting the position.
本出願によれば、センサ部の撮像センサ位置の位置精度を向上させ、3軸方向への移動機構を備えたベース機構を光学フレーム上に付加してこの上にセンサモジュールを搭載したので、センサモジュールの交換時の視軸整合調整が容易になった。即ち、撮像装置を構成する主要部品である「光学系」及び「光学フレーム」を部品レベルでは、製造性及びコストを重視して互換性は無くしたが、装置レベルにおいてセンサモジュールに位置互換性を持たせた。この結果、センサモジュールの交換時の視軸整合調整において「回転方向」のみの調整で容易に視軸整合が可能となり、従来装置に比べて撮像装置の性能向上と製造コストの維持を確保しつつ、保守整備のし易さが向上した。 According to the present application, since the position accuracy of the image sensor position of the sensor unit is improved, a base mechanism having a mechanism for moving in three axes is added on the optical frame, and the sensor module is mounted thereon, the sensor The visual axis alignment adjustment during module replacement became easy. In other words, the “optical system” and “optical frame”, which are the main components that make up the imaging device, are not compatible at the component level with emphasis on manufacturability and cost. I gave it. As a result, the visual axis alignment can be easily performed by adjusting only the “rotation direction” in the visual axis alignment adjustment when replacing the sensor module, and while improving the performance of the imaging device and maintaining the manufacturing cost as compared with the conventional device, The ease of maintenance has improved.
以下、添付図面を用いて本出願における撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。まず、本出願の撮像装置に使用するセンサモジュール102の構成について図4から図6を用いて説明する。なお、センサモジュール102は赤外線撮像ユニットに使用されるものとする。ここで、図4(a)はセンサモジュール102の側面図、図4(b)は図4(a)に示したセンサモジュール102のガイドピン116に対する撮像センサ104の位置を調整する計測機器117の構成を示す構成図である。また、図5(a)、(b)は図4(b)のW部を拡大して平面視した平面図及び断面図である。更に、図6(a)は図4(b)に示した計測機器117の台座118の上に計測用治具115を介してセンサモジュール102が取り付けられた状態を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of an imaging apparatus and a visual axis alignment method of the imaging apparatus according to the present application will be described in detail based on specific examples with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of the
図4(a)に示すように、センサモジュール102には側面視L字状の取付ベース103があり、取付ベース103の外側の面の一方が取付面となっていて、ガイドピン116が突設されている。また、取付ベース103の外側の面の他方の面に撮像センサ104があり、撮像センサ104の3次元方向の位置は、取付ベース103に設けられた調整機構130によって調整することができる。撮像センサ104は撮像センサカバー120で密封されている。調整機構130は、撮像センサ104の位置をx方向、y方向、z方向及び回転方向Rに調整することができる。113は調整機構130に設けられた調整ねじである。
As shown in FIG. 4A, the
図4(a)のように構成されたセンサモジュール102は、図4(b)に示すような計測機器117に取り付けられ、ガイドピン116に対する撮像センサ104の位置が調整機構130によって調整される。計測機器117は、台座118、台座118の外周部に設けられた柱部121、柱部121に保持された天井部122、天井部122の台座118の対向面に設けられた赤外線照射部123及び台座118の上に固着された計測用治具115を備える。計測用治具115は赤外線照射部123の直下に配置されている。
The
全てのセンサモジュール102は、製造後に撮像センサカバー120が取り付けられる前の状態で、撮像センサ104が赤外線照射部123に対向するように計測用治具115に取り付けられる。この状態が図4(b)並びに図6(a)に示される。このとき、取付ベース103の撮像センサの取付面103Sは台座118に平行であり、取付ベース103のガイドピン116の設置面103Pは台座118に垂直である。撮像センサ104はセンサ保持部125によって撮像センサの取付面103Sに取り付けられており、センサ保持部125は調整ネジ113によって撮像センサの取付面103Sの上をx,y方向に移動可能である。また、センサ保持部125と撮像センサの取付面103Sの間に高さ調整部材であるシム126を挿入することによって、撮像センサ104のz方向の撮像センサの取付面103Sからの距離を調節することができる。
All the
ここで、計測機器117を使用したセンサモジュール102の調整方法について説明する。尚、調整時におけるセンサモジュール102は、撮像センサカバー120を取り付ける前のセンサモジュール製造工程にて実施されるものである。センサモジュール102が計測用治具115に取り付けられると、まず、計測機器117の台座118と測定対象物である撮像センサ104との平行がとられる。
Here, a method for adjusting the
次いで、ガイドピン116から撮像センサ104までのz方向計測が行われ、ガイドピン116から撮像センサ104までの距離が基準値内(約20μm以内)になるように、センサ保持部125と取付ベース103のセンサ取付面103との間にシム126が挿入される。この後、ガイドピン116から撮像センサ104の中心の位置が基準値以内(約20μm以内)になるように、調整ネジ113が緩められて撮像センサ104がx,y方向に移動させられて位置調整が行われる。位置調整時のx、y、z方向計測には、非接触計測が可能な光学系124を有する3次元測定機123が使用される。この3次元測定機123は、接触測定子と可視映像判定による非接触の両方の機能を有するものであり、ここでは可視映像による計測機能が使用される。123Aは原点位置の計測時に使用する接触型測定子である。
Next, z-direction measurement from the
以上のようにして撮像センサ104の高さと中心位置が調整された後は、撮像センサ104の四隅のポイントA,B,C,D(図5(a)参照)が計測され、撮像センサ104の一辺が取付ベース103の一辺に平行になるように調整される。例えば、図5(a)に示されるように、撮像センサ104の長辺が取付ベース103の長辺に対して角度θだけ傾いていた場合は、この傾きが0にされる。そして、全ての調整が終了した状態で調整ねじ113が固定され、撮像センサカバー120が取り付けられてセンサモジュール102の組立てが完了する。
After the height and center position of the
なお、前述の実施例では、撮像センサ104の高さと中心位置、並びに取付ベース103との平行度の調整を調整ねじ113のみで行うようにしているが、実際の調整精度は基準値に対して約20μm以内であるので、細かい調整が必要である。そこで、センサモジュール102には、図5(b)並びに図6(b)に示すような微調整機構131が設けられている。微調整機構131では、センサ保持部125と取付ベースのセンサ取付面103Sとの間にシム保持スライダ127があり、シム126はシム保持スライダ127の凹部とセンサ保持部125との間に挿入されている。
In the above-described embodiment, the height and center position of the
シム保持スライダ127は取付ベースのセンサ取付面103Sの上をx、y方向に移動可能であり、調整ねじ113によって取付ベースのセンサ取付面103Sの上に固定される。また、調整ねじ114はシム保持スライダ127の上にシム126を固着すると共に、緩められれば、センサ保持部125がシム保持スライダ127の中心線CLの回りに回転できるようになる。すなわち、微調整機構131は、第1のセンサモジュール102が光学フレーム105に設置された後に、回転方向(rot方向)のみ独立して位置調整が可能な構造を併せ持つ。
The
次に、精度良く調整されたセンサモジュール102を用いて、本出願の一実施例の撮像装置150の視軸調整について図7及び図8を用いて説明する。なお、撮像装置150には光学フレーム105に、第1の光学系(第1の撮像ユニット)50と第2の光学系(第2の撮像ユニット)100があるものとする。そして、第1の光学系50には第1の光学レンズ部101と、前述の調整済みの第1のセンサモジュール102があり、第2の光学系100には第2の光学レンズ部107と、同じく調整済みの第2のセンサモジュール108があるものとする。
Next, the visual axis adjustment of the
また、撮像装置150に視軸調整用の平行光を送るために、撮像装置150の前方には図9(a)に示すコリメータ60が設置されており、撮像装置150には図示はしないが図2で説明したような画像処理ユニットが接続されているものとする。コリメータ60は一方が開口する円筒形のハウジング61の内底部に凹面鏡62が設置され、凹面鏡62の焦点以遠のハウジング61内にコリメータ60の中心軸63に対して45度傾斜する平面鏡64が設置されたものである。平面鏡64の鏡面に対向するハウジング61の側面にはウインドウ65が設けられており、ウインドウ65の外側にはターゲットパターン66を備えた熱光源67がある。図9(b)に光を通す孔66Hを備えたターゲットパターン66の一実施例を示す。
Further, in order to send a collimated light for visual axis adjustment to the
図9(a)に示すように、熱光源67からターゲットパターン66の孔66Hを通ってウインドウ65からハウジング61内に入射した光は、反射鏡64で反射して凹面鏡62に向かい、凹面鏡62で反射されて平行光となって撮像装置150に向かう。凹面鏡62で反射された平行光の直径(コリメータ60の有効開口)Φは、撮像装置150を包含する大きさを備える。
As shown in FIG. 9A, light that has entered the
コリメータ60から出射されたターゲットパターン66が、例えば、視軸整合が行われていない撮像装置150の第1の撮像ユニット50に入射されると、ターゲットパターン66によるマークMは、図10に示すようにモニタ17に表示され、モニタ17の中心点CPからずれた位置にある。後述する撮像装置150の視軸整合調整は、ターゲットパターン66によるマークMがモニタ17の中心点CPに表示されるようにする調整である。
For example, when the
ここで、撮像装置150の視軸整合調整の一実施例について説明する。撮像装置150の視軸整合調整は初回製造時に実施される。この実施例では第1の光学系50を視軸基準として最初に視軸整合調整を実施し、次いで第2の光学系100の視軸整合調整を実施する場合について説明する。視軸整合調整時には前述の無縁遠方目標を表示するコリメータ60を使用する。
Here, an example of the visual axis alignment adjustment of the
(第1の光学系50の視軸調整)
図7(a)に示すように、まず、光学フレーム105の取付部141に第1の光学レンズ部101を固定する。第1の光学レンズ部101の構成は、図3で説明した従来の第1の光学レンズ部37の構成と同じで良い。次いで、光学フレーム105に突設されているガイドピン112に合わせて、光学フレーム105の上に第1のベース機構110を設置する。第1のベース機構110はこの上に第1のセンサモジュール102を搭載するものであり、内部に3軸並進方向(x1,y1,z1方向)調整機構(以後3軸調整機構)128が設けられている。
(Adjustment of the visual axis of the first optical system 50)
As shown in FIG. 7A, first, the first
第1のベース機構110を光学フレーム105の上に設置した後に、第1のベース機構110の上に、位置調整を実施済みの第1のセンサモジュール102をガイドピン116で位置決めして固定する。このとき第1の光学レンズ部101は前述のコリメータと正対している。この状態でコリメータにセットしたターゲットパターンを用い、第1の光学レンズ部101を通して第1のセンサモジュール102の撮像センサ104にターゲットパターンを結像させる。そして、撮像センサ104にて取得した画像をモニタ上に表示させる。この時、モニタ上に表示されたターゲットパターンの表示にピントが合い、かつモニタ中央に表示されるようにする。即ち、第1のベース機構110内に設けた3軸調整機構128により、第1のセンサモジュール102を微動させ、要求基準位置範囲内(約20μm以内)になるよう位置調整を実施する。これで第1の光学系50の視軸調整が完了する。
After the
(第2の光学系100の視軸調整)
第1の光学系50の視軸調整の完了後に、第2の光学系100の視軸調整を行う。第2の光学系100では、第2の光学レンズ部107を、光学フレーム105に設けられた光学系あおり機構106に取り付ける。あおり機構106は図7(b)に示すように、光学フレーム105に取り付けられるあおり調整ねじ142と、固定ボルト143、及び可動片144とから構成されている。そして、第2の光学レンズ部107は、そのフランジ部145が可動片144に取り付けられている。あおり機構106は、調整ねじ142を調整することにより、可動片144の光学フレーム105に対する取付角度を変更し、固定ボルト143でその取付角度を固定する。
(Visual axis adjustment of the second optical system 100)
After the visual axis adjustment of the first
第2の光学系100の第2の光学レンズ部107は、あおり機構106の取付ボルト143を調整することにより、第1の光学系50の第1の光学レンズ部101と光軸が平行になるように光学フレーム105に固定する。このように、第2の光学レンズ部107をあおり機構106を介して光学フレーム105に固定するのは、光学フレーム105、第1の光学レンズ部101及び第2の光学レンズ部107の部品精度を、従来類似品の部品精度レベルと同等にしているからである。
The second
部品精度が従来通りであると、実際の光学フレーム105は破線で示す設計位置から実線で示す位置にずれる製造誤差(Δmecha1、Δmecha2)を有する。このため、光学フレーム105の第1の光学系50及び第2の光学系100の取付面は、製造誤差によりθfre傾いている。また、第1と第2の光学レンズ部101,107への入射光の結像位置は、破線で示す設計位置に対して、実線で示すようにΔopt1、Δdet2だけずれる。光学フレーム105の設計位置からのずれにより、光学フレーム105に第1と第2の光学レンズ部101,107を直接取り付けると、第1と第2の光学レンズ部101,107の光軸の間にθfreの角度が生じる。あおり機構106は、第1と第2の光学レンズ部101,107の光軸の間にθfreの角度を無くして、両者の光軸を平行にするためのものである。
If the component accuracy is the same as before, the actual
あおり機構106によって第1と第2の光学レンズ部101,107の光軸を平行にする場合には、第2の光学レンズ部107にボアサイト調整治具155を取り付け、第2のセンサモジュール108をボアサイト調整治具155に固定する。このとき、第2のベース機構は光学フレーム105に取り付けない。そして、第2のセンサモジュール108にて取得したターゲットパターン像が、モニタの画面中央でピントが合う状態で表示されるよう、第2のセンサモジュール108全体をx及びy方向へ位置調整する。このとき、ピント調整は第2の光学レンズ部107のフォーカス調整機構のピント調整機能にて実施することができる。
In the case where the optical axes of the first and second
ターゲットパターン像がモニタの画面中央でピントが合う状態に第2のセンサモジュール108を位置調整した後は、第2の光学レンズ部107全体をあおり106にて微動させ、第1の光学系50の光軸に対して、第2の光学系100の光軸を平行にする。このとき、第1の光学系50のモニタに表示されたターゲットパターン像と、第2の光学系100のモニタに表示されたターゲットパターン像とが一致するようにあおり機構106を調整する。あおり機構106の調整では、調整ねじ142により第2の光学レンズ部107全体をx1,y1方向へ調整し、位置が決まった状態でその位置を固定ボルト143を締め付けて固定する。以上で第2の光学系100のボアサイト調整が完了する。
After the position of the
この後、第2の光学レンズ部107に取り付けられたボアサイト調整治具155を取り外し、図8に示すように、光学フレーム105に突設されているガイドピン112に合わせて、光学フレーム105の上に第2のベース機構111を設置する。第2のベース機構111はこの上に第2のセンサモジュール108を搭載するものであり、内部に3軸並進方向(x1,y1,z1方向)調整機構(以後3軸調整機構)129が設けられている。
Thereafter, the
第2のベース機構111を光学フレーム105の上に設置した後に、第2のベース機構111の上に、位置調整を実施済みの第2のセンサモジュール108をガイドピン116で位置決めして固定する。このとき第2の光学レンズ部107は前述のコリメータと正対している。この状態でコリメータにセットしたターゲットパターンを用い、第2の光学レンズ部107を通して第2のセンサモジュール108の撮像センサ119にターゲットパターンを結像させる。そして、撮像センサ119にて取得した画像をモニタ上に表示させる。この時、モニタ上に表示されたターゲットパターンの表示にピントが合い、かつモニタ中央に表示されるよう、第2のベース機構111内に設けた3軸調整機構129により、第2のセンサモジュール111を微動させ、要求基準位置範囲内(約20μm以内)になるよう位置調整を実施する。
After the
このとき、モニタ上に表示されたターゲットパターンの傾きが第1のセンサモジュール102にて取得したターゲットパターン像と回転方向の傾きが一致するように、rot方向へ第2のセンサモジュール108内のrot調整機構(図示せず)により整合調整を実施する。以上で第2の光学系100の視軸調整が完了し、撮像装置150の新規製造時における視軸整合調整が完了する。
At this time, the rot in the
(センサモジュール交換時の視軸整合調整)
以上説明した第1と第2の光学系50,100における第1と第2のセンサモジュール102,108の視軸整合調整は、撮像装置150の製造時に実施されるものである。一方、第1と第2のセンサモジュール102,108が赤外線用である場合に、第1と第2のセンサモジュール102,108は所定期間毎に交換が必要になる。交換時には第1と第2のセンサモジュール102,108に視軸整合調整が必要である。しかしながら、本出願の撮像装置150に使用する第1と第2のセンサモジュール102,108は、前述のように製造時にガイドピン116に対する撮像センサ104,119の位置が精密に調整されている。即ち、位置決め用のガイドピン116に対する第1と第2の撮像センサ104,119の位置調整は済んでいる。
(Visual alignment adjustment when replacing the sensor module)
The visual axis alignment adjustment of the first and
このため、位置調整が済んでいる第1と第2のセンサモジュール102,108は、交換時に第1と第2のベース機構110,111に搭載後、第1と第2のセンサモジュール102,108に設けられているrot調整機構によりrot方向調整のみ実施する。rot調整は、図5(b)に示すセンサ保持部125のΦD部の雌雄構造をガイドとして実施できる。すなわち、交換対象のセンサモジュールは、交換後のrot調整として、調整ねじ114を緩めてセンサ保持部125を回転させて軸整合調整のみを実行することにより、視軸調整が完了する。
For this reason, the first and
図11(a)は本出願の撮像ユニットを3つ備える撮像装置160の具体的な実施例の装置概観を示すものであり、図11(b)は図11(a)に示した撮像装置160を正面から見たものである。この実施例の撮像装置160には、可視光学系の撮像ユニット、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットが内蔵されている。符号161が可視光学系の撮像ユニットのウインドウ、符号162が中赤外線系の撮像ユニットのウインドウ、符号163が遠赤外線系の撮像ユニットのウインドウである。
FIG. 11A shows a device overview of a specific example of the
図11(a)、(b)に示した撮像ユニットを3つ備える撮像装置160に使用される撮像センサが、全てrot調整可能な撮像センサであれば、製造時にガイドピンに対する撮像センサの位置が調整済なので、交換時にrot調整無しに視軸整合が可能である。一方、rot調整が不可能な可視撮像センサがあれば、そのセンサの製造誤差を含むrot位置を基準として、その他の撮像センサをrot調整して視軸整合を行う。
If the imaging sensors used in the
可視光学系の撮像ユニットの光学系の光路は一直線状である。従って、可視光学系の撮像ユニットのセンサモジュール164は、撮像装置160の裏面側にある。可視光学系の撮像ユニットのセンサモジュール164は殆ど交換する必要がないので、撮像装置160の裏面側にあっても不便はない。一方、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路は2つの反射鏡によって180度曲げられている。遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の例を図12(a)に示す。遠赤外線系の撮像ユニットの光学系レンズ170には2つの反射鏡171,172があり、ウインドウ163から入射した赤外線は、2つの反射鏡171,172で90度ずつ反射されて、ウインドウ163と同じ側に設けられたセンサモジュール166内の撮像センサ167に達する。中赤外線系の撮像ユニットの光学系の構成は遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の構成と同じで良い。
The optical path of the optical system of the imaging unit of the visible optical system is straight. Therefore, the
2つの反射鏡を使用して、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路は180度曲げられている。このため、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットでは、センサモジュールを撮像装置160のインドウ162、163と同じ側に配置することができる。図11において、符号171で示す部分が中赤外線系の撮像ユニットのセンサモジュールであり、符号172で示す部分が遠赤外線系の撮像ユニットのセンサモジュールである。
Using two reflecting mirrors, the optical path of the optical system of the mid-infrared imaging unit and the far-infrared imaging unit is bent 180 degrees. For this reason, in the mid-infrared imaging unit and the far-infrared imaging unit, the sensor module can be arranged on the same side as the
このように、中赤外線系の撮像ユニット及び遠赤外線系の撮像ユニットの光学系の光路が180度曲げられていると、センサモジュール171,172がウインドウ162,163と同じ側に来る。赤外線系の撮像ユニットは定期的な交換が必要なので、メンテナンスにおけるセンサモジュール171,172の交換が撮像装置160の正面側から行うことができて便利であり、センサモジュール171,172の交換工数を低減することができる。
As described above, when the optical path of the optical system of the mid-infrared imaging unit and the far-infrared imaging unit is bent 180 degrees, the
なお、図12(b)に示すように、撮像ユニットの光学系レンズ180の光路は1つの反射鏡181によって90度だけ曲げ、撮像ユニットのセンサモジュール186を撮像装置の本体の右側の側面、或いは左側の側面に配置することも可能である。183はウインドウ、187は撮像センサを示している。
As shown in FIG. 12B, the optical path of the
以上説明したように、本出願の撮像装置及び撮像装置の視軸整合方法によれば、以下が可能である。
(1)撮像装置の構成部品である光学系と光学フレームを構成上別部品としてから構成した場合、初回製造時において視軸整合調整を実施すれば、以降のセンサモジュール交換時の視軸整合調整は、回転方向の調整を除き不要ある。このため、撮像装置の視軸整合時に視軸の整合を確保しつつ大幅な整合調整工数の削減、難易度の低減が可能になる。
(2)よって、撮像装置の性能が向上し複雑な構成になっても、視軸整合調整時の負荷がこれまでよりも大幅に改善される。
(3)更に、製造メーカにおける装置メンテナンス時の視軸整合調整作業工数の大幅な削減(コスト低減効果)が見込まれる。
(4)ユーザにおける同様のメンテナンスも可能な構造とできることから、装置稼働率の向上が図れ、顧客満足度の高い製品を提供できる。
As described above, according to the imaging apparatus and the visual axis alignment method of the imaging apparatus of the present application, the following is possible.
(1) When the optical system and the optical frame, which are components of the image pickup apparatus, are configured as separate components, if the visual axis alignment adjustment is performed at the time of initial manufacturing, the visual axis alignment adjustment at the time of subsequent sensor module replacement Is unnecessary except for adjustment of the rotation direction. For this reason, the alignment adjustment man-hours and the difficulty can be greatly reduced while ensuring the alignment of the visual axis during the visual axis alignment of the imaging apparatus.
(2) Therefore, even when the performance of the imaging apparatus is improved and the configuration becomes complicated, the load at the time of visual axis alignment adjustment is significantly improved than before.
(3) Furthermore, a significant reduction (cost reduction effect) of the visual axis alignment adjustment work man-hour at the time of apparatus maintenance in the manufacturer is expected.
(4) Since the same maintenance can be performed by the user, the apparatus operating rate can be improved and a product with high customer satisfaction can be provided.
(5)撮像センサ位置を製造毎に視軸整合に影響の無い精度以下に調整することが可能となる。
(6)センサモジュールのベース機構を付加することで、複雑で高性能になった撮像装置にもかかわらず、それを構成する各要素部品(光学系、光学フレーム部品等)は従来類似装置で実績のある部品精度相当で、撮像装置の視軸整合機能性能を満足する。
(7)コスト的に有利な専門業者にて設計及び製造委託したものを購入することが継続して可能となる。
(8)撮像装置製造に必要な部材費が安価で入手し構成する事が可能となり、製品利益率の向上に寄与する。
(9) 将来見込まれる撮像装置の更なる高性能化に対して、要求精度が調整可能な精度以下の場合は、技術的に本出願の技術を継続して採用可能である。
(5) It is possible to adjust the position of the image sensor to an accuracy that does not affect the visual axis alignment for each manufacture.
(6) Despite the complex and high-performance imaging device by adding the base mechanism of the sensor module, each component component (optical system, optical frame component, etc.) that composes it has a track record with similar devices. It satisfies the visual axis alignment function performance of the imaging apparatus with a certain part accuracy.
(7) It is possible to continue to purchase products that have been outsourced for design and manufacture by a specialist that is advantageous in terms of cost.
(8) It is possible to obtain and configure the material cost necessary for manufacturing the imaging device at a low cost, which contributes to the improvement of the product profit rate.
(9) The technology of the present application can be technically used continuously if the required accuracy is below the adjustable accuracy for further enhancement of the imaging device expected in the future.
以上、本発明を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本発明の容易な理解のために、本発明の具体的な形態を以下に付記する。 The present invention has been described in detail with particular reference to preferred embodiments thereof. For easy understanding of the present invention, specific embodiments of the present invention will be described below.
(付記1) 少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有する撮像装置であって、
前記各撮像ユニットは、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及び前記センサモジュールを前記光学フレームに搭載するベース機構を備え、
前記撮像センサは前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材に対して3次元方向の位置が予め調整されており、
前記ベース機構には、位置決めされて搭載された前記センサモジュールの前記撮像センサの位置を3次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、
前記光学フレームには、前記1つの撮像ユニットの光軸に対して他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴とする撮像装置。
(付記2) 前記センサモジュールには、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させる回転機構が設けられていることを特徴とする付記1に記載の撮像装置。
(付記3) 前記1つの撮像ユニットが赤外線光学系撮像ユニットであり、前記他の撮像ユニットが可視光線系撮像ユニットであることを特徴とする付記1又は2に記載の撮像装置。
(付記4) 前記センサモジュールの前記ベース機構に対する位置決め部材が少なくとも2つのガイドピンとガイド穴であることを特徴とする付記1から3の何れかに記載の撮像装置。
(付記5) 前記ベース機構の前記光学フレームに対する位置決め部材が少なくとも2つのガイドピンとガイド穴であることを特徴とする付記1から4の何れかに記載の撮像装置。
(Appendix 1) An imaging apparatus having a plurality of imaging units including at least a visible optical imaging unit and an infrared optical imaging unit, and an optical frame on which the imaging unit is mounted,
Each imaging unit includes an optical lens system, a sensor module including an imaging sensor, and a base mechanism for mounting the sensor module on the optical frame,
The position of the imaging sensor in a three-dimensional direction is adjusted in advance with respect to a positioning member for the base mechanism of the sensor module,
The base mechanism is provided with an adjustment mechanism capable of adjusting the position of the imaging sensor of the sensor module positioned and mounted in a three-dimensional direction,
The optical frame is provided with an optical axis adjustment mechanism that adjusts the optical axis of another imaging unit in parallel to the optical axis of the one imaging unit.
(Supplementary note 2) The imaging device according to
(Supplementary note 3) The imaging apparatus according to
(Additional remark 4) The imaging device in any one of
(Supplementary Note 5) The imaging apparatus according to any one of
(付記6) 前記赤外線光学系撮像ユニットとして、遠赤外線光学系撮像ユニットと、注赤外線光学系撮像ユニットとが設けられていることを特徴とする付記1から5の何れかに記載の撮像装置。
(付記7) 前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は2つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡でそれぞれ90度ずつ反射され、前記センサモジュールは前記光学レンズ系の入射窓と同じ側から交換可能に前記撮像装置に搭載されることを特徴とする付記1から6の何れかに記載の撮像装置。
(付記8) 前記各撮像ユニットの前記光学レンズ系は1つの反射鏡を備えており、前記各撮像ユニットへの入射光は前記反射鏡で90度反射され、前記光学レンズ系に直交する方向に設けられた前記センサモジュール機構に入射されることを特徴とする付記1から6の何れかに記載の撮像装置。
(付記9) 少なくとも可視光学系撮像ユニットと赤外線光学系撮像ユニットを含む複数の撮像ユニットと、該撮像ユニットを搭載する光学フレームを有し、前記撮像ユニットは光学レンズ系、撮像センサを内蔵するセンサモジュール及び該センサモジュールを搭載するベース機構を備える撮像装置における視軸整合方法であって、
前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を調整装置を用いて正確に調整する工程と、
前記撮像ユニットの1つに対して、前記光学レンズ系と前記ベース機構とを前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた3次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、
他の前記撮像ユニットに対して、前記光学レンズ系と前記光学フレームとの間に設けられた光軸の調整機構で、前記他の光学系撮像ユニットの光軸を、前記撮像センサ位置の調整済の撮像ユニットの光軸に平行になるように調整する工程と、
前記他の光学系撮像ユニットに対して、前記ベース機構を前記光学フレームに搭載した後に前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた3次元方向調整で前記撮像センサ位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、を備えることを特徴とする撮像装置における視軸整合方法。
(付記10) 前記センサモジュールにおける調整が、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させる調整を含むことを特徴とする付記9に記載の撮像装置。
(Additional remark 6) The far-infrared optical system imaging unit and the injection infrared optical system imaging unit are provided as said infrared optical system imaging unit, The imaging device in any one of
(Supplementary Note 7) The optical lens system of each imaging unit includes two reflecting mirrors, and incident light to each imaging unit is reflected by 90 degrees at each reflecting mirror, and the sensor module is the optical lens. The imaging apparatus according to any one of
(Supplementary Note 8) The optical lens system of each imaging unit includes one reflecting mirror, and incident light to each imaging unit is reflected by 90 degrees by the reflecting mirror in a direction orthogonal to the optical lens system. The imaging apparatus according to any one of
(Supplementary Note 9) A sensor having a plurality of imaging units including at least a visible optical system imaging unit and an infrared optical system imaging unit, and an optical frame on which the imaging unit is mounted, the imaging unit including an optical lens system and an imaging sensor A visual axis alignment method in an imaging apparatus including a module and a base mechanism for mounting the sensor module,
Accurately adjusting the position of the imaging sensor with respect to a reference point of the mounting position of the sensor module on the base mechanism using an adjustment device;
With respect to one of the imaging units, the sensor module is mounted on the base mechanism after the optical lens system and the base mechanism are mounted on the optical frame, and the three-dimensional direction adjustment provided in the base mechanism is performed. Adjusting the imaging sensor position to the imaging position of the optical lens system;
With respect to the other imaging unit, the optical axis adjustment mechanism provided between the optical lens system and the optical frame is used to adjust the optical axis of the other optical imaging unit to the position of the imaging sensor. Adjusting to be parallel to the optical axis of the imaging unit;
The sensor module is mounted on the base mechanism after the base mechanism is mounted on the optical frame with respect to the other optical imaging unit, and the position of the imaging sensor is adjusted by three-dimensional direction adjustment provided in the base mechanism. And a step of adjusting the imaging position of the optical lens system.
(Additional remark 10) The imaging device of
(付記11) 最初に調整する前記1つの撮像ユニットが前記可視光学系撮像ユニットであることを特徴とする付記9又は10に記載の撮像装置における視軸整合方法。
(付記12) 前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を正確に調整する工程が、
前記調整装置と前記撮像センサとの平行をとる工程と、
前記撮像センサの前記ガイドピンからのz方向の距離が基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの中心までの前記ガイドピンからのx,y方向の距離がそれぞれ基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの一辺が、前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載面に平行になるように、前記撮像センサを前記中心に対して回転させる工程とを備えることを特徴とする付記8に記載の撮像装置における視軸整合方法。
(付記13) 前記基準点が、前記センサモジュールに突設された少なくとも2つのガイドピンと、前記ベース機構に設けられたガイド穴であることを特徴とする付記12に記載の撮像装置における視軸整合方法。
(付記14) 前記光軸の調整機構による、前記可視光学系撮像ユニットの光軸に対して赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸を平行に調整する工程が、
前記他の光学系撮像ユニットの光出射面に、ボアサイト調整治具を用いて前記センサモジュールを、その光軸が前記赤外線光学系撮像ユニット及び他の光学系撮像ユニットの光軸に合わせて搭載する工程を含むことを特徴とする付記9から13の何れかに記載の撮像装置における視軸整合方法。
(付記15) 前記撮像センサの前記ガイドピンからのz方向の距離が基準値以内になるように調整する工程において、前記撮像センサの保持部に高さ調整用のシムが挿入されることを特徴とする付記9に記載の撮像装置における視軸整合方法。
(Supplementary note 11) The visual axis alignment method in the imaging apparatus according to
(Additional remark 12) The process of adjusting the position of the said image sensor correctly with respect to the reference point of the mounting position to the said base mechanism of the said sensor module,
Taking the adjustment device and the imaging sensor in parallel;
Adjusting the distance in the z direction from the guide pin of the imaging sensor to be within a reference value;
Adjusting the distance in the x and y directions from the guide pin to the center of the imaging sensor to be within a reference value, respectively;
The method according to
(Additional remark 13) The visual axis alignment in the imaging device according to
(Additional remark 14) The process of adjusting the optical axis of an infrared optical system imaging unit and another optical system imaging unit with the optical axis adjustment mechanism in parallel with the optical axis of the visible optical system imaging unit,
The sensor module is mounted on the light exit surface of the other optical system imaging unit using a bore sight adjusting jig, the optical axis of which is aligned with the optical axes of the infrared optical system imaging unit and the other optical system imaging unit. A visual axis alignment method in an imaging apparatus according to any one of
(Supplementary Note 15) In the step of adjusting the distance of the image sensor from the guide pin in the z direction to be within a reference value, a height adjustment shim is inserted into the holding unit of the image sensor. The visual axis alignment method in the imaging device according to
(付記16) 前記センサモジュールが交換された後の撮像装置における視軸整合方法であって、
前記ベース機構に対して新たに搭載された前記センサモジュールに対して、外部からの調整により前記撮像センサを光軸に対して回転させることを特徴とする付記10に記載の撮像装置における視軸整合方法。
(Supplementary Note 16) A visual axis alignment method in an imaging apparatus after the sensor module is replaced,
The visual axis alignment in the imaging apparatus according to
50 第1の光学系
100 第2の光学系
101 第1の光学レンズ部
102 第1のセンサモジュール
103 第1の取付ベース
104 第1の撮像センサ
105 光学フレーム
106 あおり機構
107 第2の光学レンズ部
108 第2のセンサモジュール
109 第2の取付ベース
110 第1のベース機構
111 第2のベース機構
112,116 ガイドピン
113,114 調整ねじ
115 計測用治具
117 計測機器
119 第2の撮像センサ
120 センサカバー
126 シム
128,129 3軸調整機構
130 調整機構
131 微調整機構
150 本願の撮像装置
155 ボアサイト調整治具
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の撮像ユニットの各個は、光学レンズ系、撮像センサを備えたセンサモジュール及び前記センサモジュールを前記光学フレームに搭載するベース機構を備え、
前記複数のセンサモジュールの各個には前記ベース機構に対する位置決め部材が設けられており、
前記複数のセンサモジュールに搭載された前記撮像センサの各個は、各撮像センサを搭載するセンサモジュールの前記位置決め部材に対して3次元方向の位置が予め調整されており、
前記複数のベース機構の各個には、位置決めされて搭載された前記センサモジュールの前記撮像センサの位置を3次元方向に調整可能な調整機構が設けられており、
前記光学フレームには、前記複数の撮像ユニットの中の1つの撮像ユニットの光軸に対して、他の撮像ユニットの光軸を平行に調整する光軸の調整機構が設けられていることを特徴とする撮像装置。 An imaging device having a plurality of imaging units including at least a visible optical imaging unit and an infrared optical imaging unit, and an optical frame on which the imaging unit is mounted,
Each of the plurality of imaging units includes an optical lens system, a sensor module including an imaging sensor, and a base mechanism for mounting the sensor module on the optical frame,
Each of the plurality of sensor modules is provided with a positioning member for the base mechanism,
Wherein the plurality of the image pickup sensor mounted on the sensor module each individual is pre-adjusted three-dimensional direction position relative to the positioning member of the sensor module for mounting each imaging sensor,
Each of the plurality of base mechanisms is provided with an adjustment mechanism capable of adjusting the position of the imaging sensor of the sensor module positioned and mounted in a three-dimensional direction,
Wherein the optical frame, characterized in that the optical axis of one imaging unit of the plurality of imaging units, the adjustment mechanism of the optical axis to adjust the parallel optical axis of the other imaging units are provided An imaging device.
前記複数の撮像ユニットの各個に備えられた前記センサモジュールは前記光学レンズ系の入射窓と同じ側に位置しており、
前記撮像装置に搭載された前記複数の撮像ユニットの前記センサモジュールは、前記光学レンズ系の入射窓側から交換可能であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The optical lens system provided in each of the plurality of imaging units includes two reflecting mirrors, and incident light to the imaging units is reflected by 90 degrees by the two reflecting mirrors, respectively.
The sensor module provided in each of the plurality of imaging units is located on the same side as the entrance window of the optical lens system ,
The sensor module of the plurality of imaging unit mounted on the imaging apparatus, an imaging apparatus according to claim 1, characterized in that the interchangeable from the entrance window side of the optical lens system.
前記複数のセンサモジュールの各個において、それぞれのセンサモジュールに備えられた前記ベース機構への搭載位置の基準点に対して、前記撮像センサの位置を、調整装置を用いて正確に調整する工程と、
前記複数の撮像ユニットの1つに対して、前記光学レンズ系と前記ベース機構とを前記光学フレームに搭載した後に、前記基準点に対して前記撮像センサの位置が調整された前記センサモジュールを前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた3次元方向調整で前記撮像センサの位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、
前記複数の撮像ユニットの他の撮像ユニットの各個に対して、前記光学レンズ系を前記光学フレームに設けられた光軸の調整機構に搭載した後に、前記光学レンズ系に治具を介して前記センサモジュールを取り付け、該光軸の調整機構で、前記他の撮像ユニットの各個の光軸を、前記光学フレームに既に搭載された前記光学レンズ系の光軸に平行になるように調整する工程と、
前記他の撮像ユニットの各個に対して、前記治具を取り外してから、前記ベース機構を前記光学フレームに搭載した後に、取り外した前記センサモジュールを、前記基準点を合わせて前記ベース機構に搭載し、前記ベース機構に備えられた3次元方向調整で前記撮像センサの位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程と、を備えることを特徴とする撮像装置における視軸整合方法。 A plurality of imaging units including at least a visible optical system imaging unit and an infrared optical system imaging unit; and an optical frame on which the plurality of imaging units are mounted. Each of the plurality of imaging units includes an optical lens system and an imaging sensor. A visual axis alignment method in an imaging device including a sensor module and a base mechanism on which the sensor module is mounted,
In each of the plurality of sensor modules, accurately adjusting the position of the imaging sensor with respect to a reference point of a mounting position on the base mechanism provided in each sensor module, using an adjustment device;
The sensor module in which the position of the imaging sensor is adjusted with respect to the reference point after the optical lens system and the base mechanism are mounted on the optical frame with respect to one of the plurality of imaging units. A step of mounting on the base mechanism and adjusting the position of the imaging sensor to the imaging position of the optical lens system by three-dimensional direction adjustment provided in the base mechanism;
The optical lens system is mounted on an optical axis adjustment mechanism provided on the optical frame for each of the other imaging units of the plurality of imaging units, and then the sensor is inserted into the optical lens system via a jig. Attaching a module, and adjusting the optical axis of each of the other imaging units with the optical axis adjustment mechanism so as to be parallel to the optical axis of the optical lens system already mounted on the optical frame;
For each of the other imaging units, after removing the jig and mounting the base mechanism on the optical frame, the removed sensor module is mounted on the base mechanism with the reference point aligned. And a step of adjusting the position of the image sensor to the image forming position of the optical lens system by adjusting the three-dimensional direction provided in the base mechanism.
前記調整装置と前記撮像センサとの平行をとる工程と、
前記撮像センサに設けられたガイドピンからのZ方向の距離が基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの中心までの前記ガイドピンからのx,y方向の距離がそれぞれ基準値以内になるように調整する工程と、
前記撮像センサの一辺が、前記センサモジュールの前記ベース機構への搭載面に平行になるように、前記撮像センサを前記中心に対して回転させる工程とを備えることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置における視軸整合方法。 The step of accurately adjusting the position of the imaging sensor with respect to the reference point of the mounting position on the base mechanism in each of the plurality of sensor modules,
Taking the adjustment device and the imaging sensor in parallel;
Adjusting the distance in the Z direction from a guide pin provided in the imaging sensor to be within a reference value;
Adjusting the distance in the x and y directions from the guide pin to the center of the imaging sensor to be within a reference value, respectively;
4. The method according to claim 3, further comprising a step of rotating the imaging sensor relative to the center so that one side of the imaging sensor is parallel to a mounting surface of the sensor module on the base mechanism. Visual axis alignment method in the image pickup apparatus.
交換するセンサモジュールを前記ベース機構から取り外し、
調整装置によって前記センサモジュールに備えられた前記ベース機構への搭載位置の基準点に対する前記撮像センサの位置が調整された前記センサモジュールを、前記センサモジュールを取り外した前記ベース機構に取り付け、
前記ベース機構に備えられた3次元方向調整で前記撮像センサの位置を前記光学レンズ系の結像位置に調整する工程を備えることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置における視軸整合方法。 When replacing one of the plurality of sensor modules,
Remove the sensor module to be replaced from the base mechanism,
The sensor module in which the position of the imaging sensor is adjusted with respect to a reference point of the mounting position on the base mechanism provided in the sensor module by the adjusting device is attached to the base mechanism from which the sensor module is removed,
4. The visual axis alignment method in an imaging apparatus according to claim 3, further comprising a step of adjusting the position of the imaging sensor to an imaging position of the optical lens system by three-dimensional direction adjustment provided in the base mechanism. .
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