JP7030592B2 - 測距装置、撮像装置、移動装置、ロボット装置、プログラム - Google Patents
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Description
本発明の目的は、測距装置によって色再現性が高い画像を取得し、且つ距離情報の誤差を低減することである。
図1は、本発明の第1実施形態に係る測距装置の構成を概略的に示す図である。図1(A)は、測距装置100の主要な構成要素である撮像部101、距離情報取得部105、画像処理部106を示す模式図である。撮像部101は、撮像光学系102および多数の画素部が配列された撮像素子103を備える。撮像光学系102は複数のレンズを備える。例えば、光軸に沿って配置されたレンズ102aと102bによって、被写体から反射光が撮像素子103上に結像する。撮像光学系102は、レンズ102aと102bとの間の絞り位置に光学フィルタ104を備える。
図8を参照して、第1実施形態の変形例1について説明する。本変形例は、撮像素子103の備える撮像用画素部103aと測距用画素部103bの構成が前記した構成とは異なる。本変形例の光学フィルタ104は、第2の領域104bと第3の領域104cが、図7(B)に示す分光透過特性を有する。以下では第1実施形態と同様の事項については既に使用した符号または記号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。このような説明の省略については、後述の変形例や実施形態等でも同じである。
図11を用いて、第1実施形態の変形例2について、撮像用光束と測距用光束の各波長帯域を異ならせる方法を説明する。本変形例の撮像光学系は、撮像光学系102から光学フィルタ104を除いた構成である。
本変形例では、図11に示す例と同様、撮像素子を構成する撮像用画素部1301aが第1の光電変換部211を備える。また、撮像素子を構成する測距用画素部1301bが第2の光電変換部212および第3の光電変換部213を備える。
本実施形態の測距装置は、例えば移動装置の外界を認識するための情報取得手段として用いることができる。図13を参照して、測距装置を移動装置に搭載した例を説明する。駆動部により移動する移動装置としては、自動車、船舶、航空機、ドローンあるいは産業用ロボット等への適用が可能である。以下では、自動車への適用例を説明する。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図14(A)は、本実施形態に係る測距装置1000の構成を概略的に示すブロック図である。測距装置1000は撮像部101と、距離情報取得部105と、画像処理部106と、パターン投光部1001と、投光制御部1002を備える。
本実施形態の測距装置は、生産作業用のロボット装置に適用可能である。図15は、本実施形態の測距装置を備えたロボット装置の説明図である。ロボット装置1100は、架台1101とロボットアーム1102を備える多関節型ロボットである。ロボットアーム1102の先端部にはロボットハンド1103が取り付けられている。ロボットハンド1103は、ワーク1104を把持して他の部品に取り付ける作業を行うための末端効果器である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
102 撮像光学系
103 撮像素子
104 光学フィルタ
105 距離情報取得部
106 画像処理部
Claims (15)
- 分光透過特性が異なる複数の領域を有する光学フィルタと、
撮像素子を構成する第1の画素部が備える第1の光電変換部並びに前記撮像素子を構成する第2の画素部が備える第2および第3の光電変換部と、
前記第2および第3の光電変換部がそれぞれ出力する信号に基づく画像データの視差に対応する距離情報を取得する取得手段と、を備え、
前記光学フィルタは、第1の分光透過特性を有する第1の領域と、前記第1の分光透過特性に比べて波長の長い光を透過する第2の分光透過特性を有する第2および第3の領域と、を有し、
前記第1の光電変換部は、前記第1の領域を通過した光を受光して光電変換を行い、前記第2および第3の光電変換部は、前記第2および第3の領域をそれぞれ通過した光を受光して光電変換を行い、
前記第1の領域は、第1の波長から第2の波長までの光を透過する前記第1の分光透過特性を有し、前記第2および第3の領域は、第3の波長から第4の波長までの光を透過する前記第2の分光透過特性を有しており、前記第1の波長は前記第3の波長よりも短く、前記第2の波長は前記第4の波長よりも短い
ことを特徴とする測距装置。 - 分光透過特性が異なる複数の領域を有する光学フィルタと、
撮像素子を構成する画素部が備える第1、第2、第3の光電変換部と、
前記第2および第3の光電変換部がそれぞれ出力する信号に基づく画像データの視差に対応する距離情報を取得する取得手段と、を備え、
前記光学フィルタは、第1の分光透過特性を有する第1の領域と、前記第1の分光透過特性に比べて波長の長い光を透過する第2の分光透過特性を有する第2および第3の領域と、を有し、
前記第1の光電変換部は、前記第1の領域を通過した光を受光して光電変換を行い、前記第2および第3の光電変換部は、前記第2および第3の領域をそれぞれ通過した光を受光して光電変換を行い、
前記第1の領域は、第1の波長から第2の波長までの光を透過する前記第1の分光透過特性を有し、前記第2および第3の領域は、第3の波長から第4の波長までの光を透過する前記第2の分光透過特性を有しており、前記第1の波長は前記第3の波長よりも短く、前記第2の波長は前記第4の波長よりも短い
ことを特徴とする測距装置。 - 分光透過特性が異なる複数の領域を有する光学フィルタと、
撮像素子を構成する第1の画素部が備える第1の光電変換部並びに前記撮像素子を構成する第2の画素部が備える第2および第3の光電変換部と、
前記第2および第3の光電変換部がそれぞれ出力する信号に基づく画像データの視差に対応する距離情報を取得する取得手段と、を備え、
前記光学フィルタは、第1の分光透過特性を有する第1の領域と、前記第1の分光透過特性に比べて波長の長い光を透過する第2の分光透過特性を有する第2および第3の領域と、を有し、
前記第1の光電変換部は、前記第1の領域を通過した光を受光して光電変換を行い、前記第2および第3の光電変換部は、前記第2および第3の領域をそれぞれ通過した光を受光して光電変換を行い、
前記第1の領域は、第1の波長から第2の波長までの光を透過する前記第1の分光透過特性を有し、前記第2および第3の領域は、第3の波長から第4の波長までの光を透過する前記第2の分光透過特性を有しており、前記第2の波長は前記第3の波長よりも短い
ことを特徴とする測距装置。 - 分光透過特性が異なる複数の領域を有する光学フィルタと、
撮像素子を構成する画素部が備える第1、第2、第3の光電変換部と、
前記第2および第3の光電変換部がそれぞれ出力する信号に基づく画像データの視差に対応する距離情報を取得する取得手段と、を備え、
前記光学フィルタは、第1の分光透過特性を有する第1の領域と、前記第1の分光透過特性に比べて波長の長い光を透過する第2の分光透過特性を有する第2および第3の領域と、を有し、
前記第1の光電変換部は、前記第1の領域を通過した光を受光して光電変換を行い、前記第2および第3の光電変換部は、前記第2および第3の領域をそれぞれ通過した光を受光して光電変換を行い、
前記第1の領域は、第1の波長から第2の波長までの光を透過する前記第1の分光透過特性を有し、前記第2および第3の領域は、第3の波長から第4の波長までの光を透過する前記第2の分光透過特性を有しており、前記第2の波長は前記第3の波長よりも短い
ことを特徴とする測距装置。 - 前記第3の波長は450nm以上であり、または前記第4の波長は1100nm以下である
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の測距装置。 - 前記光学フィルタは、撮像光学系を構成する第1のレンズと第2のレンズとの間の絞り位置に配置される
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の測距装置。 - 前記第1の光電変換部の出力から撮像用の第1の画像データを生成し、前記第2および第3の光電変換部の出力から第2および第3の画像データをそれぞれ生成する生成手段を備え、
前記取得手段は、前記第2の画像データと前記第3の画像データとの視差に対応する距離情報を取得する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の測距装置。 - 分光透過特性が異なる複数の領域を有する光学フィルタと、
撮像素子を構成する第1の画素部が備える第1のカラーフィルタ並びに第1および第2の光電変換部と、
撮像素子を構成する第2の画素部が備える第2のカラーフィルタ並びに第3および第4の光電変換部と、
前記第3および第4の光電変換部がそれぞれ出力する信号に基づく画像データの視差に対応する距離情報を取得する取得手段と、を備え、
前記光学フィルタは、第1の波長から第2の波長までの光を透過する第1の分光透過特性を有する第1の領域と、前記第1の波長よりも長い第3の波長から前記第2の波長よりも長い第4の波長までの光を透過する第2の分光透過特性を有する第2および第3の領域と、を有し、
前記第1のカラーフィルタは当該カラーフィルタの色に対応する分光透過特性を有し、前記第2のカラーフィルタは、前記第3の波長から前記第4の波長までの光を透過する分光透過特性を有しており、
前記第1および第2の光電変換部は、前記第1の領域および第1のカラーフィルタを通過した光を受光して光電変換を行い、前記第3の光電変換部は、前記第2の領域および第2のカラーフィルタを通過した光を受光して光電変換を行い、前記第4の光電変換部は、前記第3の領域および第2のカラーフィルタを通過した光を受光して光電変換を行う
ことを特徴とする測距装置。 - 撮像素子を構成する第1の画素部が備える第1のカラーフィルタおよび第1の光電変換部と、
撮像素子を構成する第2の画素部が備える第2のカラーフィルタ並びに第2および第3の光電変換部と、
前記第2および第3の光電変換部がそれぞれ出力する信号に基づく画像データの視差に対応する距離情報を取得する取得手段と、を備え、
前記第1のカラーフィルタは当該カラーフィルタの色に対応する第1の分光透過特性を有し、前記第2のカラーフィルタは、前記第1の分光透過特性に比べて波長の長い光を透過する第2の分光透過特性を有し、
前記第1の光電変換部は、前記第1のカラーフィルタを通過した光を受光して光電変換を行い、前記第2および第3の光電変換部は、前記第2のカラーフィルタを通過した光を受光して光電変換を行い、
前記第1のカラーフィルタは、第1の波長から第2の波長までの光を透過する前記第1の分光透過特性を有し、前記第2のカラーフィルタは、第3の波長から第4の波長までの光を透過する前記第2の分光透過特性を有しており、前記第1の波長は前記第3の波長よりも短く、前記第2の波長は前記第4の波長よりも短い
ことを特徴とする測距装置。 - 撮像素子を構成する第1の画素部が備える第1の光電変換部と、
撮像素子を構成する第2の画素部が備える第2および第3の光電変換部と、
前記第2および第3の光電変換部がそれぞれ出力する信号に基づく画像データの視差に対応する距離情報を取得する取得手段と、を備え、
前記第1の光電変換部は、撮像光学系の射出瞳における第1の領域を通過した光を受光して光電変換を行い、前記第2および第3の光電変換部は、前記撮像光学系の射出瞳における第2および第3の領域をそれぞれ通過した光を受光して光電変換を行い、
前記第1の画素部は、第1の波長から第2の波長までの帯域にて高い分光感度を有し、前記第2および第3の画素部は、前記第1の波長よりも長い第3の波長から前記第2の波長よりも長い第4の波長までの帯域にて高い分光感度を有し、
前記第1の領域は、前記第1の波長から前記第2の波長までの光を透過する第1の分光透過特性を有し、前記第2および第3の領域は、前記第3の波長から前記第4の波長までの光を透過する第2の分光透過特性を有しており、前記第1の波長は前記第3の波長よりも短く、前記第2の波長は前記第4の波長よりも短い
ことを特徴とする測距装置。 - 空間的な明暗分布を有するパターンの光を被写体に照射する投光手段をさらに備え、
前記投光手段が照射する光の波長は、前記第2の波長よりも長く前記第4の波長よりも短い
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の測距装置。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の測距装置と、
前記取得手段により取得される前記距離情報またはデフォーカス量を用いて撮像光学系の焦点調節の制御を行う制御手段と、を備える
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の測距装置と、
前記測距装置により取得された画像および前記距離情報により移動装置の駆動部を制御する制御装置と、を備える
ことを特徴とする移動装置。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の測距装置と、
ロボットアーム、ロボットハンド、制御装置を備え、
前記制御装置は、前記測距装置により取得された画像および前記距離情報を用いて対象物の位置姿勢を算出して前記ロボットアームまたはロボットハンドを制御する
ことを特徴とするロボット装置。 - コンピュータを、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の前記取得手段として機能させることを特徴とするプログラム。
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