JP6786491B2 - 測距モジュール、３次元走査システム及び測距方法 - Google Patents

Description

本発明の実施例は、測距モジュール、３次元走査システム及び測距方法に関する。

近年、３Ｄ走査技術は、注目されている技術である。マイクロソフト社のＫｉｎｅｃｔ、アップル社が買収したＰｒｉｍｓｅｎｓｅ、さらにＩｎｔｅｌ社が大幅に普及させてきたｒｅａｌｓｅｎｓｅはすべて３Ｄ走査技術に属する。３Ｄ走査技術は、３Ｄ走査装置によって、前方のある物点から３Ｄ走査装置の原点までの距離を出力することに基づくものである。

本発明の実施例は、測距モジュール、３次元走査システム及び測距方法を提供する。

本発明に係る少なくとも1つの実施例は、測距モジュールを提供する。該測距モジュールは、レンズ機構と、第１反射鏡及び第２反射鏡と、第１画像センサと、第２画像センサとを含むカメラを備える。該レンズ機構はレンズ群を含み光軸を有する。該第１反射鏡及び第２反射鏡は前記レンズ機構からの結像光を反射するように構成される。該第１画像センサは前記第１反射鏡に対応するとともに前記第１反射鏡からの結像光を受けて結像する。該第１画像センサは第１中心点を持つ第１感光面を有する。該第２画像センサは前記第２反射鏡に対応するとともに前記第２反射鏡からの結像光を受けて結像する。該第２画像センサは第２中心点を持つ第２感光面を有する。前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線は前記レンズ機構の光軸に垂直する。前記第１感光面と前記第２感光面は前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜する。前記第１感光面は前記結ぶ線となす第１のなす角を有する。前記第２感光面は前記結ぶ線となす第２のなす角を有する。前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つはゼロではない。

本発明に係る少なくとも1つの実施例は、前記測距モジュールを備える３次元走査システムをさらに提供する。

本開示に係る実施例は、測距モジュールを用いた測距方法をさらに提供する。該方法は、被測定物の映像を前記測距モジュールのカメラで撮影するステップと、前記被測定物の、前記カメラの第１画像センサ及び第２画像センサに作る２つの像によって、前記被測定物から前記カメラまでの垂直距離ｈを決定するステップと、を含む、前記レンズ機構はレンズ群を含み光軸を有する。前記カメラは、前記レンズ機構からの結像光を反射するように構成される第１反射鏡及び第２反射鏡をさらに含む。前記第１画像センサは、前記第１反射鏡に対応するとともに前記第１反射鏡からの結像光を受けて結像する。前記第１画像センサは第１中心点を持つ第１感光面を有する。前記第２画像センサは、前記第２反射鏡に対応するとともに前記第２反射鏡からの結像光を受けて結像する。前記第２画像センサは第２中心点を持つ第２感光面を有する。前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線は前記レンズ機構の光軸に垂直する。前記第１感光面と前記第２感光面は前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜する。前記第１感光面は前記結ぶ線となす第１のなす角を有する。前記第２感光面は前記結ぶ線となす第２のなす角を有する。前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つはゼロではない。

以下、本発明の実施例について、当業者に明白に理解されるために、図面を参照しながら詳細に説明する。

大サイズ用の双眼測距システムにおける識別距離と測定精度との関係を示す。 本発明の実施例に係る測距モジュールの構造模式図を示す。 本発明の実施例に係る測距モジュールの構造ブロック図を示す。 本発明の実施例に係る他の測距モジュールの構造模式図を示す。 本発明の実施例に係るさらに他の測距モジュールの構造模式図を示す。

以下、本発明の実施例に係る目的、技術手段、およびメリットをより明白にするため、本発明の実施例に係る技術思想について本発明の実施例の図面を参照しながら全体として明確に説明する。説明された実施例が本発明の一部の実施例のみであり、本発明の全ての実施例ではないことは明白であろう。当業者には、開示された本発明の実施例に基づき、容易に成し遂げることができた他の実施例の全ては本発明の精神から逸脱しない。

特に定義しない限り、本開示に使用された技術用語または科学用語は、当業者に理解される一般的な意味である。本開示に使用された「第１」、「第２」及び類似する用語は、順番、数量や重要度を表すものではなく、異なる構成要素を区別させるものに過ぎない。「備える」、「含む」および類似する用語は、挙げられた要素に加えて、他の要素が共存してもよいことを意味する。「接続」、「連結」および類似する用語は、物理的や機械的接続に限定されず、直接または間接の電気的接続を含んでもよい。「上」、「下」、「左」、「右」等の用語は、相対的位置関係を表すものに過ぎず、説明しようとする対象の絶対的位置が変わると、その相対的位置関係の変化の可能性もある。

双眼視差による測距に関する３Ｄ走査技術は、ステレオ測距技術において重要な技術のうちの１つであるとされており、カメラで２枚の結像画面における同一物体の異なる位置を判断することによって物体の距離を取得するものである。

双眼視差による測距は、被写界深度に応じて深さを算出し、物体が遠いほど解像度が低い。図１は、大サイズ用の双眼立体視装置（双眼距離１２ｃｍ）における識別距離と測定精度との関係を示し、ただし、横座標はカメラと物体との距離、縦座標は該距離で単位データ（例えば、１）に対応する距離を表す。図１に示されるように、カメラと物体との距離が大きいほど、単位データに対応がる距離が大きく、つまり、測定精度が低い。実用中に遠距離の測定精度を向上させるため、２つのカメラ間の距離を増やすのが一般的であるが、２つのカメラ間の距離が大きいほど、双眼測距装置が占める空間が大きくなり、それによって、該双眼測距装置を収容する端末装置の体積が増加し、該端末装置の小型化、超薄型化の不利を招く。

本発明の実施例は、測距モジュール、該測距モジュールを備えた３次元走査システム及び該測距モジュールを用いた測距方法を提供し、測距モジュールの部材間の距離を変更せず、すなわち、測距モジュールの寸法を増やすことなく、測距精度の向上および測定範囲の拡大が図れる。

該測距モジュールはカメラを備える。該カメラは、レンズ機構と、第１反射鏡及び第２反射鏡と、第１画像センサと、第２画像センサとを含む。該レンズ機構はレンズ群を含み光軸を有する。該第１反射鏡及び第２反射鏡は前記レンズ機構からの結像光を反射するように構成される。該第１画像センサは前記第１反射鏡に対応するとともに前記第１反射鏡からの結像光を受けて結像する。該第１画像センサは第１中心点を持つ第１感光面を有する。該第２画像センサは前記第２反射鏡に対応するとともに前記第２反射鏡からの結像光を受けて結像する。該第２画像センサは第２中心点を持つ第２感光面を有する。前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線は前記レンズ機構の光軸に垂直する。前記第１感光面と前記第２感光面は前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜する。前記第１感光面は前記結ぶ線となす第１のなす角を有する。前記第２感光面は前記結ぶ線となす第２のなす角を有する。前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つはゼロではない。

該測距モジュールでは、第１画像センサ及び第２画像センサが、前記レンズ機構の光軸に垂直するのではなく、傾斜して設けられるため、同一物体の２つの画像センサごとに形成する像点から画像センサの中心点までの距離を増大でき、それによって、測距精度の向上および測定範囲の延伸が図れる。本発明の実施例では、測距モジュールの部材間の距離を変更せずに遠距離物体の測定精度を向上させるとともに、測距モジュールの寸法を増大せずに測距精度を向上させることによって、測距モジュール及び該測距モジュールを収容する３次元走査システムの小型化、極薄型化の有利を招き、携帯性を改善する。以下、本発明の実施例による測距モジュール、該測距モジュールを備えた３次元走査システム及び該測距モジュールを用いた測距方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は測距モジュールを提供し、図２は該３次元カメラモジュールの構造模式図を示す。図２に示されるように、測距モジュールはカメラ１００を備える。カメラ１００は、レンズ機構１０と、第１反射鏡２１及び第２反射鏡２２と、第１画像センサ４１と、第２画像センサ４２とを含む。レンズ機構１０はレンズ群を含み光軸ＯＡを有する。第１反射鏡２１及び第２反射鏡２２はレンズ機構１０からの結像光Ｌを反射するように構成される。第１画像センサ４１は第１反射鏡２１に対応するとともに第１反射鏡２１からの結像光Ｌ１を受けて結像する。第１画像センサ４１は第１中心点Ｏ１を持つ第１感光面Ｓ１を有する。第２画像センサ４２は第２反射鏡２２に対応するとともに第２反射鏡２２からの結像光Ｌ２を受けて結像する。第２画像センサ４２は第２中心点Ｏ２を持つ第２感光面Ｓ２を有する。

ここで、第１中心点Ｏ１と第２中心点Ｏ２とを結ぶ線Ｏ１Ｏ２は、レンズ機構の光軸ＯＡに垂直し、第１感光面Ｓ１と第２感光面Ｓ２は、結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対して傾斜する。第１感光面Ｓ１は結ぶ線Ｏ１Ｏ２となす第１のなす角β１を有し、第２感光面Ｓ２は結ぶ線Ｏ１Ｏ２となす第２のなす角β２を有する。

例えば、本発明の実施例では、第１のなす角β１と第２のなす角β２の少なくとも１つはゼロではない。それに応じて、例えば、第１感光面Ｓ１は傾斜するが第２感光面Ｓ２はレンズ機構の光軸ＯＡに垂直し、または第２感光面Ｓ２は傾斜するが第１感光面Ｓ１はレンズ機構の光軸ＯＡに垂直し、または第１感光面Ｓ１と第２感光面Ｓ２はいずれも傾斜して設けられる。

ここで、説明の便宜上、第１のなす角と第２のなす角とは、結ぶ線Ｏ１Ｏ２と感光面とがなす角であり、例えば、時計回りの角または反時計回りの角である。

なお、本発明の実施例では、説明の簡略上、感光面の中心点は画像センサの中心点に相当してもよい。

例示的に、第１のなす角β１と第２のなす角β２の少なくとも１つは、０°（度）より大きく９０°（度）未満の範囲にある。

図２に示されるように、感光面が傾斜するので、被測定物の画像センサ上の像点から感光面の中心点までの距離が増大する。そこで、画像センサの密度が一定になると、測距精度の向上が図れる。

例えば、第１のなす角β１と第２のなす角β２の少なくとも１つは、測距精度をさらに向上させるため、７０°以下９０°未満である。しかしながら、本発明の実施例はこれに限らず、例えば、第１のなす角β１と第２のなす角β２の少なくとも１つは別の角度であってもよく、例えば５０°、５５°、６０°または６５°以上９０°未満であってもよい。

例示的に、第１のなす角は第２のなす角に等しくなってもよい。図２の示例は第１のなす角と第２のなす角が同じ場合のみを示したが、本発明の実施例はこれに限定されない。

当業者にとっては、第１画像センサの結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角と、第２画像センサの結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角とが異なって僅かな差を有してもよく、または、第１画像センサと第２画像センサのうちの一方が傾斜するが他方が傾斜しなくてもよいことが自明である。例示的に、図２に例示されるように、第１画像センサと第２画像センサは、第１中心点と第２中心点を結ぶ線Ｏ１Ｏ２の中点を通過するとともに該結ぶ線に垂直する軸、つまり、レンズ機構の光軸ＯＡに関して対称に配置される。

１つまたは複数の実施形態では、単眼式双眼視差測距モジュールについて、図２に示されるように、カメラ１００は、レンズ機構１０からの結像光Ｌを第１反射鏡２１と第２反射鏡２２にそれぞれ射出するように、レンズ機構１０から第１反射鏡２１及び第２反射鏡２２への光路に設けられる分光システム３０をさらに含む。

なお、図２は、説明の便宜上、レンズ機構に垂直入射する光Ｌを例として説明したが、本発明の実施例はこれに限らず、例えば、被測定物からの光線はレンズ機構に傾斜して入射してもよい。

例示的に、図３に示されるように、本発明の第１実施例に係る測距モジュールは、カメラ以外に、前記カメラが撮影した画像情報を記憶するための記憶手段と、前記画像情報を処理するための処理手段と、前記カメラの撮影動作を制御するための制御手段とを備える。

該記憶手段は例えば、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）またはランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）など、フラッシュメモリなどであってもよく、制御手段はモータなどであってもよい。

例えば、上記した処理手段はデジタル信号処理手段であり、２つの画像センサは１つのデジタル信号処理手段を共用しても、それぞれ独立したデジタル信号処理手段を使用してもよい。該デジタル信号処理手段は汎用演算処理装置または専用演算処理装置（例えばＤＳＰ）によって実現できる。

例示的に、本開示の実施例に係るレンズ機構は、ガラスまたはプラスチックからなる任意のマイクロレンズ機構によって実現でき、カメラ１００は、赤色フィルタが設置されたカメラであってもよい。

例示的に、図５に示されるように、カメラ１００は、第１反射鏡２１と第１画像センサ４１の間に設置され、第１反射鏡２１から射出された結像光を第１画像センサ４１に導くように構成される第１光学モジュール６１と、第２反射鏡２２と第２画像センサ４２の間に設置され、第２反射鏡２２から射出された結像光を第２画像センサ４２に導くように構成される第２光学モジュール６２とをさらに備えてもよい。第１光学モジュール６１と第２光学モジュール６２は例えば、１組の光学素子、例えばレンズ、反射鏡などである。

以下、測距モジュールにおける第１画像センサ及び第２画像センサの傾斜して設置する形態を例示的に説明する。

示例１
例示的に、該測距モジュールは、画像センサを傾斜して設置するために、第１画像センサ４１と第２画像センサ４２が設置され、該測距モジュールのハウジングに直接に設置可能な載置台を含める。

例示的に、該載置台が１つあると、該載置台の、第１画像センサが設置された側面と第２画像センサが設置された側面は、第１中心点Ｏ１と第２中心点Ｏ２とを結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対して傾斜し、かつ該傾斜の角度が該側面に設置された第１画像センサまたは第２画像センサの結ぶ線Ｏ１Ｏ２となす角と等しい。一方、なす角は、プロセスのばらつきのため、厳密に等しくならない可能性もあって、多少異なってもよいが、これらのはらつきが誤差許容範囲にある。例えば、該載置台の、第１カメラが設置された側面と第２カメラが設置された側面とは、第１中心点Ｏ１と第２中心点Ｏ２とを結ぶ線Ｏ１Ｏ２の中点を通過するとともに光軸ＯＡに平行する軸に関して対称になる。

例えば、載置台が２つあると、各画像センサは独立した載置台にそれぞれ設置されており、各載置台の画像センサが設置された側面は結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対して傾斜し、かつ結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角が、該載置台に設置された画像センサの結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角と等しい。図４は、本発明の実施例に係る測距モジュールの1つの示例の構造図である。図４に示されるように、載置台５１と５２の各々には、第１画像センサ４１と第２画像センサ４２が設置される。

例示的に、載置台の断面は図４に示すような三角形、または台形であってもよいが、本発明の実施例はこれに限らず、例えば、載置台の断面は、該載置台によって第１画像センサと第２画像センサとの結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角を、対応した画像センサの傾斜角と等しくさせるような他の形状としてもよい。

ここで、載置台は支持作用を有する絶縁材料で製造され、画像センサは多様な方式にて載置台に固定される。例えば、載置台に取付溝が開口され、該取付溝の内壁にねじが設けられ、各画像センサがケーシング内に収容可能になり、該ケーシングの外壁にねじが設けられることで、画像センサが螺合によって固定される。あるいは、載置台に取付孔を開口し、リベット、ボルトなどによって画像センサを載置台に固定してもよい。本発明の実施例はこれに制限されない。

また、例えば、載置台にスルーホールを開口し、スルーホールを介して画像センサのコネクタをプリント回路基板またはフレキシブル回路基板に電気的に接続する。

例示的に、薄い一端に折れ角を有する剛性支持部材によって画像センサを傾斜して設置してもよい。例えば、画像センサを、ボルト、リベットにて剛性支持部材に固定し、該剛性支持部材の折れ角付き一端を該測距モジュールのハウジングに固定する。折れ角は、画像センサの結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角に等しい。

示例２
第１画像センサ４１と第２画像センサ４２とは、２つのプリント回路基板にそれぞれ設置され、各プリント回路基板は傾斜して設置される。プリント回路基板を傾斜して設置することで、画像センサが結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対して傾斜して設置されることが図れる。

例示的に、画像センサが設置された２つのプリント回路基板はされに、２つのスロープが形成された載置台に設置される。該載置台は、測距モジュールのハウジングに設置される。

例えば、２つのスロープは、光軸ＯＡに関して対称になり、かつ各スロープの勾配角が２つの画像センサの結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角に等しい。勿論、誤差許容範囲において、スロープの勾配角と画像センサの傾斜角とは多少異なってもよく、これらは全て本発明の実施例の保護範囲に属する。

例示的に、スロープを有する載置台の断面は二等辺三角形あるいは二等辺台形でもよく、本発明の実施例はこれに限定されない。

また、第１画像センサ４１と第２画像センサ４２が設置された２つのプリント回路基板は１つまたは2つの載置台に設置される。ここで、示例１による載置台は示例２にも適用できるので、載置台の構造に関する重複の説明を省略する。

プリント回路基板を固定して接続するための、２つのプリント回路基板と載置台との固定方式として、リベット締め、溶接、ボルト接合等の方式が用いられるが、本発明の実施例はこれに限定されない。

以上、結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する第１カメラと第２カメラの傾斜角を等しくさせる接続・固定方式を説明したが、当業者であれば、上記方式が傾斜角が異なる場合にも適用できることを容易に想到し得る。ただし、例えば載置台について、傾斜角が異なる場合には、画像センサが取り付けられた面の結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角が、画像センサの傾斜角に対応し、従って、画像センサが取り付けられた面の結ぶ線Ｏ１Ｏ２に対する傾斜角も互いに異なる。それ以外の接続・固定方式も類似している。説明の便宜上、重複な説明を省略する。

なお、当業者には、本発明の実施例において、例えば、解像度が１２８０＊７２０、水平及び垂直視野角ＦＯＶ（α，β）がＦＯＶ（７５，６０）、焦点距離が２．４ｍｍのカメラの採用が可能である。

例示的に、本発明の実施例における第１画像センサと前記第２画像センサのタイプは同一でも異なってもよい。前記画像センサは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）画像センサまたは（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、相補型金属酸化物半導体）ＣＭＯＳ画像センサなど、あるいは、規格が異なるＣＣＤ画像センサ、ＣＭＯＳ画像センサなどである。本発明の実施例はこれに限定されない。

本発明の実施例に係る測距モジュールによれば、２つの画像センサをこの２つの画像センサにおける２つの感光面の中心点の結ぶ線に対して傾斜させることで、同一物体の２つの画像センサに形成する像点毎から該画像センサの中心点までの距離が増大し、それによって、測距精度の向上および測定範囲の拡大が図れる。そして、本発明の実施例に係る測距モジュールは、従来の測距モジュールの寸法を変更せずに、遠距離物体のテスト精度を向上でき、測距モジュール及び該測距モジュールを収容した３次元走査システムの小型化および極薄型化の有利を招き、携帯性の向上に役立つ。ひいては、例えば、３次元カメラモジュールにおける２つの画像センサの傾斜角を完全に同一とすることで、さらに遠距離物体の測距精度を向上させ、測距モジュール及び該測距モジュールを収容した３次元走査システムの小型化および極薄型化の有利を招き、携帯性の向上に役立つ。

なお、ここで、画像センサを傾斜して設置する技術案を説明したが、測距精度を向上させるため、例えば、測距モジュールにおける第１反射鏡及び第２反射鏡の偏向角度を調整してもよい。例えば、反射鏡の偏向を調整することによって反射された結像光の画像センサでの投影位置と投影角度を調整して、物体の該画像センサに形成する像点から画像センサの感光面中心までの距離を増大し、ひいては測距精度を向上させる。反射鏡を調整する技術案は単独に使用してもよく、画像センサを傾斜して設置する技術案を併用してもよい。本発明の実施例はこれに限定されない。例えば、物体の画像センサに形成する像点から感光面の中心までの距離を増大できる他の方式を使用してもよい。

また、本発明の実施例は測距方法、特に上記測距モジュールのいずれかを用いた測距方法をさらに提供する。本発明の実施例に係る測距方法は、ステップ１とステップ２を含む。

ステップＳ１では、被測定物の映像を前記測距モジュールのカメラで撮影する。

ステップＳ２では、前記被測定物の、前記カメラの第１画像センサ及び第２画像センサに作る２つの像によって、前記被測定物から前記カメラまでの垂直距離ｈを決定する。

該カメラは、レンズ群を含み光軸を有するレンズ機構を含む。また、前記カメラは、前記レンズ機構からの結像光を反射するように構成される第１反射鏡及び第２反射鏡を含む。前記第１画像センサは、前記第１反射鏡に対応するとともに前記第１反射鏡からの結像光を受けて結像する。前記第１画像センサは、第１中心点を持つ第１感光面を有する。前記第２画像センサは、前記第２反射鏡に対応するとともに前記第２反射鏡からの結像光を受けて結像する。前記第２画像センサは、第２中心点を持つ第２感光面を有し、

前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線は前記レンズ機構の光軸に垂直する。前記第１感光面と前記第２感光面は、前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜する。前記第１感光面は前記結ぶ線となす第１のなす角を有する。前記第２感光面は前記結ぶ線となす第２のなす角を有する。前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つはゼロではない。

本開示の実施例に係る前記測距モジュールを用いた測距方法によれば、２つの画像センサを、この２つの感光面の中心点の結ぶ線に対して傾斜して設置することで、同一物体の２つの画像センサごとに形成する像点から感光面の中心点までの距離が増大し、ひいては測距精度の向上および測定範囲の拡大が図れる。

また、本発明の実施例は、上記した実施例に係る測距モジュールを備えた３次元走査システムをさらに提供する。

本発明の実施例に係る３次元走査システムは、内部または外部に測距モジュールが設けられたハウジングをさらに備える。

例えば、測距モジュールがハウジングの内部に設けられた場合、ハウジングにはカメラ孔が開口され、測距モジュールのレンズ機構はカメラ孔を介して外部に露出される。

例えば、測距モジュールがハウジングの外部に設けられた場合、該測距モジュールは、測距モジュールのレンズ機構、画像センサ及びデジタル信号処理手段などが収容されたケーシングをされに備える。該測距モジュールは、リード線、ＵＳＢインタフェース、シリアルインタフェースまたはパラレルインタフェースにて３次元走査システムの主制御回路に接続される。例えば、前記３次元走査システムは、ディスプレイなどのような出力装置をさらに備える。

例示的に、本発明の実施例に係る３次元走査システムは、タブレットＰＣ、スマートフォン、ノートパソコン、デスクトップパソコン、ナビゲータなどであり、勿論、本発明の実施例による測距モジュールは他の端末装置にも適用でき、本発明の実施例はこれに限定されない。

なお、本発明の実施例において、２つの画像センサが設置された双眼視差測距モジュール、３次元走査システム、及び２つの画像センサを用いた測距方法を例にして説明したが、本発明の実施例に係る技術案は、複数の画像センサからなる測距モジュール、３次元走査システム、及び複数の画像センサを用いた測距方法にも適用できる。例えば、画像センサの一部が傾斜するが残りの画像センサが傾斜せず、または、すべての画像センサが傾斜するなどが挙げられるが、本開示の実施例はこれに限定されない。また、本発明の実施例におけるレンズ機構の光軸とは、主光軸であり、レンズ機構が含んだレンズ群の共軸する各レンズのレンズ中心の結ぶ線である。

本発明の実施例に係る上記測距モジュールを備えた３次元走査システムは、２つの画像センサを、この２つの画像センサの感光面の中心の結ぶ線に対して傾斜して設置することで、物体の２つの画像センサごとに形成する像点から感光面の中心までの距離が増大し、測距精度の向上および測定範囲の拡大が図れる。そして、測距モジュールの寸法を増大せずに測距精度を向上させ、３次元走査システムの小型化および極薄型化の有利を招き、携帯性の向上に役立つ。

なお、ここで、画像センサを傾斜して設置する技術案を説明したが、測距精度を向上させるため、例えば、測距モジュールにおける第１反射鏡及び第２反射鏡の偏向角度を調整してもよい。例えば、反射鏡の偏向を調整することによって反射された結像光の画像センサでの投影位置と投影角度を調整して、物体の該画像センサに形成する像点から画像センサの感光面中心までの距離を増大し、ひいては測距精度を向上させる。反射鏡を調整する技術案は単独に使用してもよく、画像センサを傾斜して設置する技術案を併用してもよい。本発明の実施例はこれに限定されない。例えば、物体の画像センサに形成する像点から感光面の中心までの距離を増大できる他の方式を使用してもよい。
以上は、本発明の例示的な実施例に過ぎず、本発明はこれら実施例に限定されることはない。当業者にとっては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

本出願は、２０１６年０２月２３日に出願された中国専利出願２０１６１００９９２８５．８号（発明の名称「測距モジュール、３次元走査システム及び測距方法」）に基づく優先権を主張し、上記出願の全ての内容は引用により本明細書に組み込まれた。

Claims (16)

1. レンズ群を含み光軸を有するレンズ機構と、
   第１反射鏡及び第２反射鏡と、
   前記レンズ機構からの結像光を前記第１反射鏡と前記第２反射鏡にそれぞれ射出するように、前記レンズ機構から前記第１反射鏡及び第２反射鏡への光路に設けられる分光システムと、
   前記第１反射鏡に対応するとともに前記第１反射鏡からの結像光を受けて結像し、第１中心点を持つ第１感光面を有する第１画像センサと、
   前記第２反射鏡に対応するとともに前記第２反射鏡からの結像光を受けて結像し、第２中心点を持つ第２感光面を有する第２画像センサと、
   第１反射鏡と第１画像センサの間に設置され、第１反射鏡から射出された結像光を第１画像センサに導くように構成される第１光学モジュールと、
   第２反射鏡と第２画像センサの間に設置され、第２反射鏡から射出された結像光を第２画像センサに導くように構成される第２光学モジュールと、を含むカメラを備える測距モジュールであって、
   前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線は前記レンズ機構の光軸に垂直し、前記第１感光面と前記第２感光面は前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜し、前記第１感光面は前記結ぶ線となす第１のなす角を有し、前記第２感光面は前記結ぶ線となす第２のなす角を有し、前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つはゼロではない測距モジュール。
2. 前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つは、０°より大きく９０°未満の範囲にある請求項１に記載の測距モジュール。
3. 前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つは、約７０°以上９０°未満である請求項１または２に記載の測距モジュール。
4. 前記第１のなす角と前記第２のなす角はほぼ等しいである請求項１〜３のいずれか一項に記載の測距モジュール。
5. 前記第１画像センサと前記第２画像センサは、前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線の中点を通過するとともに前記結ぶ線に垂直する軸に関して対称に配置される請求項４に記載の測距モジュール。
6. 前記第１のなす角は前記第２のなす角と異なる請求項１〜３のいずれか一項に記載の測距モジュール。
7. 前記カメラが撮影した画像情報を記憶するように配置される記憶手段と、
   前記画像情報を処理するように配置される処理手段と、
   前記カメラの撮影動作を制御するように配置される制御手段とをさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の測距モジュール。
8. 前記第１画像センサと前記第２画像センサが設置されるとともに、前記第１画像センサが設置された側面と前記第２画像センサが設置された側面が、前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜する載置台をさらに備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の測距モジュール。
9. 前記第１画像センサと前記第２画像センサをそれぞれ設置するように構成される少なくとも２つの載置台をさらに備え、
   前記少なくとも２つの載置台において、前記第１画像センサが設置された側面と前記第
   ２画像センサが設置された側面とが、前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜する請求項１〜７のいずれか一項に記載の測距モジュール。
10. 少なくとも２つのプリント回路基板をさらに備え、
    前記少なくとも２つのプリント回路基板のうち、一方に前記第１画像センサが設置され、他方に前記第２画像センサが設置され、
    前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜する請求項１〜５のいずれか一項に記載の測距モジュール。
11. 前記第１画像センサと前記第２画像センサは、ＣＣＤ画像センサまたはＣＭＯＳ画像センサである請求項１〜５のいずれか一項に記載の測距モジュール。
12. 前記第１反射鏡及び／または前記第２反射鏡の偏向角度は、被測定物の前記第１画像センサ及び／または前記第２画像センサに結像させる像の、対応した画像センサの感光面の中心からの距離を増加させるように調整される請求項１〜３のいずれか一項に記載の測距モジュール。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の測距モジュールを備える３次元走査システム。
14. ハウジングをさらに備え、
    前記ハウジング内にはカメラ孔が形成され、前記測距モジュールは前記ハウジング内に設けられ、前記レンズ機構は前記カメラ孔を介して外部に露出される請求項１３に記載の３次元走査システム。
15. 外部に前記測距モジュールが取り付けられるハウジングをさらに備える請求項１３に記載の３次元走査システム。
16. 測距モジュールを用いた測距方法であって、
    被測定物の映像を前記測距モジュールのカメラで撮影するステップと、
    前記被測定物の、前記カメラの第１画像センサ及び第２画像センサに作る２つの像によって、前記被測定物から前記カメラまでの垂直距離ｈを決定するステップと、を含み、
    前記カメラは、
    レンズ群を含み光軸を有するレンズ機構と、
    第１反射鏡及び第２反射鏡と、
    前記レンズ機構からの結像光を前記第１反射鏡と前記第２反射鏡にそれぞれ射出するように、前記レンズ機構から前記第１反射鏡及び第２反射鏡への光路に設けられる分光システムと、
    第１反射鏡と第１画像センサの間に設置され、第１反射鏡から射出された結像光を第１画像センサに導くように構成される第１光学モジュールと、
    第２反射鏡と第２画像センサの間に設置され、第２反射鏡から射出された結像光を第２画像センサに導くように構成される第２光学モジュールと、
    を含み、
    前記第１画像センサは、前記第１反射鏡に対応し、第１中心点を持つ第１感光面を有し、
    前記第２画像センサは、前記第２反射鏡に対応し、第２中心点を持つ第２感光面を有し、
    前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線は前記レンズ機構の光軸に垂直し、前記第１感光面と前記第２感光面は前記第１中心点と前記第２中心点とを結ぶ線に対して傾斜し、前記第１感光面は前記結ぶ線となす第１のなす角を有し、前記第２感光面は前記結ぶ線となす第２のなす角を有し、前記第１のなす角と前記第２のなす角の少なくとも１つはゼロではない測距方法。