JPH07209573A - 立体ビジョンカメラ - Google Patents
立体ビジョンカメラInfo
- Publication number
- JPH07209573A JPH07209573A JP6005622A JP562294A JPH07209573A JP H07209573 A JPH07209573 A JP H07209573A JP 6005622 A JP6005622 A JP 6005622A JP 562294 A JP562294 A JP 562294A JP H07209573 A JPH07209573 A JP H07209573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image pickup
- optical system
- lens
- image signal
- distance measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １つの光学系で撮像と距離計測を行うことを
可能とし、安価でかつ完全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを
持った立体画像信号が得られる立体ビジョンカメラの提
供。 【構成】 １つのレンズ１０に入射した光をプリズム１
１ａ、１１ｂにより撮像部１と距離計測部４に分岐し、
ＣＣＤ等の撮像素子２からなる撮像部１で得られた画像
信号と、レーザダイオード等の発光素子５とフォトダイ
オードアレイ等の受光素子６からなる距離計測部４で得
られた距離信号を合成器９で合成し、立体画像信号とし
て出力する構成。
可能とし、安価でかつ完全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを
持った立体画像信号が得られる立体ビジョンカメラの提
供。 【構成】 １つのレンズ１０に入射した光をプリズム１
１ａ、１１ｂにより撮像部１と距離計測部４に分岐し、
ＣＣＤ等の撮像素子２からなる撮像部１で得られた画像
信号と、レーザダイオード等の発光素子５とフォトダイ
オードアレイ等の受光素子６からなる距離計測部４で得
られた距離信号を合成器９で合成し、立体画像信号とし
て出力する構成。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチメディア等の立
体ビジョンカメラに関する。
体ビジョンカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、立体ビジョンカメラは、２つの独
立した光学系により映像信号をとらえて立体映像信号と
していた。即ち、ＣＣＤ等からなる撮像部の光学系と、
ＬＥＤ等の発光素子及びフォトダイオードアレイ等の受
光素子からなる距離計測部の光学系とで構成され、それ
ぞれの信号を合成して立体画像信号を得ていた。
立した光学系により映像信号をとらえて立体映像信号と
していた。即ち、ＣＣＤ等からなる撮像部の光学系と、
ＬＥＤ等の発光素子及びフォトダイオードアレイ等の受
光素子からなる距離計測部の光学系とで構成され、それ
ぞれの信号を合成して立体画像信号を得ていた。
【０００３】図５に従来例の構成を示す。１はＣＣＤ等
の撮像素子２と撮像用レンズ３からなる撮像部で、４は
ＬＥＤ等の発光素子５及びフォトダイオードアレイ等の
受光素子６及び距離計測用レンズ７からなる距離計測部
である。また、８は撮影される物体で、９は撮像部１と
距離計測部４の信号を合成する合成器である。撮像部１
によって得られた画像信号と距離計測部４によって得ら
れた距離信号は、合成器９で合成され立体画像信号とな
る。
の撮像素子２と撮像用レンズ３からなる撮像部で、４は
ＬＥＤ等の発光素子５及びフォトダイオードアレイ等の
受光素子６及び距離計測用レンズ７からなる距離計測部
である。また、８は撮影される物体で、９は撮像部１と
距離計測部４の信号を合成する合成器である。撮像部１
によって得られた画像信号と距離計測部４によって得ら
れた距離信号は、合成器９で合成され立体画像信号とな
る。
【０００４】次に距離の計測方法について説明する。図
６は、その原理を示す図である。距離の計測方法は、い
わゆる３角法によるものである。距離計測部４におい
て、発光素子５はライン４０のＯ点から、θなる角度の
位置に配置されている。一方、受光素子６はライン４０
に沿って配置されている。物体８がＬの距離にある時、
ＬＥＤ等の発光素子５から出た光は物体８で反射され、
その反射光はフォトダイオードａに受光される。また、
物体８がＬ’の距離にある時、ＬＥＤ等の発光素子５か
ら出た光は物体８で反射され、その反射光はフォトダイ
オードｂに受光される。このフォトダイオードａとフォ
トダイオードｂの位置の差Δｘを検知することによっ
て、Ｚ方向に動く物体８の距離を計測することができる
というものである。
６は、その原理を示す図である。距離の計測方法は、い
わゆる３角法によるものである。距離計測部４におい
て、発光素子５はライン４０のＯ点から、θなる角度の
位置に配置されている。一方、受光素子６はライン４０
に沿って配置されている。物体８がＬの距離にある時、
ＬＥＤ等の発光素子５から出た光は物体８で反射され、
その反射光はフォトダイオードａに受光される。また、
物体８がＬ’の距離にある時、ＬＥＤ等の発光素子５か
ら出た光は物体８で反射され、その反射光はフォトダイ
オードｂに受光される。このフォトダイオードａとフォ
トダイオードｂの位置の差Δｘを検知することによっ
て、Ｚ方向に動く物体８の距離を計測することができる
というものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、少なくとも２個の独立した光学系（撮像部１
の光学系と距離計測部４の光学系）が必要で装置が高価
になることや、撮像部１と距離計測部４が離れているた
め完全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを持った立体画像信号
の作成が困難であるという問題があった。
来例では、少なくとも２個の独立した光学系（撮像部１
の光学系と距離計測部４の光学系）が必要で装置が高価
になることや、撮像部１と距離計測部４が離れているた
め完全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを持った立体画像信号
の作成が困難であるという問題があった。
【０００６】本発明は、かかる点に鑑み、１つの光学系
で撮像と距離計測を行うことを可能とし、安価でかつ完
全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを持った立体画像信号が得
られる立体ビジョンカメラの提供を目的とする。
で撮像と距離計測を行うことを可能とし、安価でかつ完
全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを持った立体画像信号が得
られる立体ビジョンカメラの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、撮像素子を備える撮像部と、発光素子と
フォトダイオードがアレイ状に配された受光素子からな
る距離計測部と、前記撮像部及び距離計測部に焦点を結
ぶ光学系と、上記各部を制御する制御部とからなる立体
ビジョンカメラにおいて、前記撮像部の光学系と前記距
離計測部の光学系をプリズムを用いて、１つの光学系で
構成している。
に本発明では、撮像素子を備える撮像部と、発光素子と
フォトダイオードがアレイ状に配された受光素子からな
る距離計測部と、前記撮像部及び距離計測部に焦点を結
ぶ光学系と、上記各部を制御する制御部とからなる立体
ビジョンカメラにおいて、前記撮像部の光学系と前記距
離計測部の光学系をプリズムを用いて、１つの光学系で
構成している。
【０００８】
【作用】上記構成では、１つのレンズに入射した光をプ
リズム等により撮像部と距離計測部に分岐し、撮像素子
からなる撮像部で得られた画像信号と、発光素子と受光
素子からなる距離計測部で得られた距離信号を合成器で
合成し、立体画像信号として出力する。
リズム等により撮像部と距離計測部に分岐し、撮像素子
からなる撮像部で得られた画像信号と、発光素子と受光
素子からなる距離計測部で得られた距離信号を合成器で
合成し、立体画像信号として出力する。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例について図面に基づいて説明
する。図１は本発明の立体ビジョンカメラの概略構成図
である。１はＣＣＤ等の撮像素子２からなる撮像部で、
４はレーザダイオード等の光束の広がらない発光素子５
及びフォトダイオードアレイ等の受光素子６からなる距
離計測部である。また、Ａ、Ｂ、Ｃは受光素子６の各フ
ォトダイオードを示している。
する。図１は本発明の立体ビジョンカメラの概略構成図
である。１はＣＣＤ等の撮像素子２からなる撮像部で、
４はレーザダイオード等の光束の広がらない発光素子５
及びフォトダイオードアレイ等の受光素子６からなる距
離計測部である。また、Ａ、Ｂ、Ｃは受光素子６の各フ
ォトダイオードを示している。
【００１０】１０はレンズで、１１ａ及び１１ｂは回動
可能なプリズムである。図のようにプリズム１１ａを介
して光路は撮像部１と距離計測部４とに分岐される光学
系となっている。また、１４はムービングマグネット型
のＺ軸方向にリニヤに動作するレンズ駆動部、１３はレ
ンズ駆動部１４のドライバ、９は撮像部１と距離計測部
４の信号を合成する合成器、１２は合成器９及びドライ
バ１３を制御するコントローラである。また、８ａ、８
ｂは撮影される物体で、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は３次元空間の各
ベクトル軸を示している。
可能なプリズムである。図のようにプリズム１１ａを介
して光路は撮像部１と距離計測部４とに分岐される光学
系となっている。また、１４はムービングマグネット型
のＺ軸方向にリニヤに動作するレンズ駆動部、１３はレ
ンズ駆動部１４のドライバ、９は撮像部１と距離計測部
４の信号を合成する合成器、１２は合成器９及びドライ
バ１３を制御するコントローラである。また、８ａ、８
ｂは撮影される物体で、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は３次元空間の各
ベクトル軸を示している。
【００１１】次に動作を説明する。まず、撮像部１では
レンズ１０の駆動に無関係にレンズ１０の焦点をプリズ
ム１１ａを介してＣＣＤ等の撮像素子２に結んでいる。
これによってＸ軸、Ｙ軸方向の２次元の画像信号が得ら
れる。
レンズ１０の駆動に無関係にレンズ１０の焦点をプリズ
ム１１ａを介してＣＣＤ等の撮像素子２に結んでいる。
これによってＸ軸、Ｙ軸方向の２次元の画像信号が得ら
れる。
【００１２】一方、距離計測部４では発光素子５から常
にプリズム１１ｂ、プリズム１１ａ、レンズ１０を介し
て物体８ａ、８ｂにレーザ光線を照射している。また、
コントローラ１２は一定のスキャン信号による駆動信号
をドライバ１３を介して駆動部１４に与えている。この
駆動信号によってレンズ１０が駆動され、常にＺ軸方向
に被写体を求めてレーザ光線が照射されている。
にプリズム１１ｂ、プリズム１１ａ、レンズ１０を介し
て物体８ａ、８ｂにレーザ光線を照射している。また、
コントローラ１２は一定のスキャン信号による駆動信号
をドライバ１３を介して駆動部１４に与えている。この
駆動信号によってレンズ１０が駆動され、常にＺ軸方向
に被写体を求めてレーザ光線が照射されている。
【００１３】距離測定は物体８ａ、８ｂに当たって反射
してくるレーザ光線がレンズ１０、プリズム１１ａ、プ
リズム１１ｂを介してフォトダイオードアレイ等の受光
素子６に受光することによって行われる。即ち、受光素
子６の中央のフォトダイオードＢのみ出力があれば、目
的とする深度、即ちＺ軸方向に被写体である物体が存在
していることになる。
してくるレーザ光線がレンズ１０、プリズム１１ａ、プ
リズム１１ｂを介してフォトダイオードアレイ等の受光
素子６に受光することによって行われる。即ち、受光素
子６の中央のフォトダイオードＢのみ出力があれば、目
的とする深度、即ちＺ軸方向に被写体である物体が存在
していることになる。
【００１４】図２は上記距離計測の原理図である。図２
（ａ）は、物体８が距離Ｌの位置にありレンズ１０がｚ
の位置にある時、レーザ光線の反射光は焦点を受光素子
６の中央のフォトダイオードＢに結んでいる。この時、
出力の出るフォトダイオードは、受光素子６の中央のフ
ォトダイオードＢだけである。次に図２（ｂ）は、物体
８が距離Ｌ’の位置にありレンズ１０がｚの位置にある
時、焦点がずれてレーザ光線の反射光は散乱して受光素
子６のフォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃの全部に当たること
になる。この時、フォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃの全てか
ら出力が発生する。
（ａ）は、物体８が距離Ｌの位置にありレンズ１０がｚ
の位置にある時、レーザ光線の反射光は焦点を受光素子
６の中央のフォトダイオードＢに結んでいる。この時、
出力の出るフォトダイオードは、受光素子６の中央のフ
ォトダイオードＢだけである。次に図２（ｂ）は、物体
８が距離Ｌ’の位置にありレンズ１０がｚの位置にある
時、焦点がずれてレーザ光線の反射光は散乱して受光素
子６のフォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃの全部に当たること
になる。この時、フォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃの全てか
ら出力が発生する。
【００１５】次に、図２（ｃ）は、物体８が距離Ｌ’の
位置にありレンズ１０が動いてｚ’の位置にある時、レ
ーザ光線の反射光は再び焦点を受光素子６の中央のフォ
トダイオードＢだけに結ぶ。この時、中央のフォトダイ
オードＢからだけ出力が発生する。従って、中央のフォ
トダイオードＢのみ出力が発生するようにレンズ１０を
Ｚ軸方向に駆動し、そのレンズ１０の位置ｚによって物
体８の距離を知ることができる。コントローラ１２は、
中央のフォトダイオードＢのみに出力が発生する時のレ
ンズ１０の位置に基づいて、物体８の距離データ（Ｚ方
向の位置データ）を合成器９へ与える。
位置にありレンズ１０が動いてｚ’の位置にある時、レ
ーザ光線の反射光は再び焦点を受光素子６の中央のフォ
トダイオードＢだけに結ぶ。この時、中央のフォトダイ
オードＢからだけ出力が発生する。従って、中央のフォ
トダイオードＢのみ出力が発生するようにレンズ１０を
Ｚ軸方向に駆動し、そのレンズ１０の位置ｚによって物
体８の距離を知ることができる。コントローラ１２は、
中央のフォトダイオードＢのみに出力が発生する時のレ
ンズ１０の位置に基づいて、物体８の距離データ（Ｚ方
向の位置データ）を合成器９へ与える。
【００１６】このようにして撮像部１によって得られた
Ｘ軸、Ｙ軸方向の２次元の画像信号と距離計測部４によ
って得られたＺ軸方向の距離信号は、合成器９で合成さ
れ立体画像信号となり、出力される。
Ｘ軸、Ｙ軸方向の２次元の画像信号と距離計測部４によ
って得られたＺ軸方向の距離信号は、合成器９で合成さ
れ立体画像信号となり、出力される。
【００１７】得られた立体画像信号を立体スクリーン上
に析出させる様子を図３、図４に示す。図３は被写体系
を表し、被写体としての物体８が、そのＺ方向への動き
に応じて、Ｚ軸方向にもスキャンされて撮影されている
様子を示している。また、図４は得られた画像データに
基づいて被写体系と同期をとって立体スクリーン上に物
体８がＺ軸方向にもスキャンされて映し出される様子を
示している。
に析出させる様子を図３、図４に示す。図３は被写体系
を表し、被写体としての物体８が、そのＺ方向への動き
に応じて、Ｚ軸方向にもスキャンされて撮影されている
様子を示している。また、図４は得られた画像データに
基づいて被写体系と同期をとって立体スクリーン上に物
体８がＺ軸方向にもスキャンされて映し出される様子を
示している。
【００１８】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、撮像部の
光学系と距離計測部の光学系をプリズム等を用いて分岐
させることにより、１つの光学系で構成しているので、
安価でかつ完全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを持った立体
画像信号が得られる立体ビジョンカメラを提供できる。
光学系と距離計測部の光学系をプリズム等を用いて分岐
させることにより、１つの光学系で構成しているので、
安価でかつ完全なＸ、Ｙ、Ｚ軸のベクトルを持った立体
画像信号が得られる立体ビジョンカメラを提供できる。
【図１】 本発明の立体ビジョンカメラの略構成図。
【図２】 本発明の距離計測方法を説明する原理図。
【図３】 物体が撮影される様子を示す図。
【図４】 立体スクリーン上に物体が映し出される様子
を示す図。
を示す図。
【図５】 従来の立体ビジョンカメラの略構成図。
【図６】 従来の距離計測方法を説明する原理図。
１ 撮像部 ２ ＣＣＤ等の撮像素子 ３ 撮像部のレンズ ４ 距離計測部 ５ レーザダイオード等の発光素子 ６ フォトダイオードアレイ等の受光素子 ７ 距離計測部のレンズ ８ 物体 ９ 合成器 １０ レンズ １１ａ、１１ｂ プリズム １２ コントローラ １３ ドライバ １４ 駆動部
Claims (1)
- 【請求項１】 撮像素子を備える撮像部と、 発光素子とフォトダイオードがアレイ状に配された受光
素子からなる距離計測部と、 前記撮像部及び距離計測部に焦点を結ぶ光学系と、 上記各部を制御する制御部と、 からなる立体ビジョンカメラにおいて、 前記撮像部の光学系と前記距離計測部の光学系をプリズ
ムを用いて、１つの光学系で構成したことを特徴とする
立体ビジョンカメラ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6005622A JPH07209573A (ja) | 1994-01-24 | 1994-01-24 | 立体ビジョンカメラ |
| US08/377,589 US5502480A (en) | 1994-01-24 | 1995-01-24 | Three-dimensional vision camera |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6005622A JPH07209573A (ja) | 1994-01-24 | 1994-01-24 | 立体ビジョンカメラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209573A true JPH07209573A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11616276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6005622A Pending JPH07209573A (ja) | 1994-01-24 | 1994-01-24 | 立体ビジョンカメラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07209573A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906762B1 (en) | 1998-02-20 | 2005-06-14 | Deep Video Imaging Limited | Multi-layer display and a method for displaying images on such a display |
| US9137525B2 (en) | 2002-07-15 | 2015-09-15 | Pure Depth Limited | Multilayer video screen |
| US9721378B2 (en) | 2001-10-11 | 2017-08-01 | Pure Depth Limited | Display interposing a physical object within a three-dimensional volumetric space |
-
1994
- 1994-01-24 JP JP6005622A patent/JPH07209573A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906762B1 (en) | 1998-02-20 | 2005-06-14 | Deep Video Imaging Limited | Multi-layer display and a method for displaying images on such a display |
| US9721378B2 (en) | 2001-10-11 | 2017-08-01 | Pure Depth Limited | Display interposing a physical object within a three-dimensional volumetric space |
| US10262450B2 (en) | 2001-10-11 | 2019-04-16 | Pure Depth Limited | Display interposing a physical object within a three-dimensional volumetric space |
| US9137525B2 (en) | 2002-07-15 | 2015-09-15 | Pure Depth Limited | Multilayer video screen |
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