JPH09133518A

JPH09133518A - 立体視撮像装置、形状計測装置及び可動性撮像装置

Info

Publication number: JPH09133518A
Application number: JP28945495A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kobayashi; 茂樹小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】容易、かつ再現精度の高い視野変更を得て、
異なる様々な方向に位置する対象に急速に位置決めし、
撮像する。【解決手段】メモリ１１に、予め教示によって立体視
撮像位置と立体撮像エリア（２ａ、２ｂ）を記憶してお
き、入力ユニット１２より立体視撮像指示データを入力
することにより、平面ミラー４を偏向して、対象視野２
ａ、２ｂに視角を教示通りに選定する。また、立体視結
像光学系３ｂ、３ｂ’を制御してズームレンズを教示通
りに動作し、所定の光学的位置決めを行い、撮像素子３
ａ、３ａ’で立体撮像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体視撮像技術、
立体視画像データを利用した３次元計測技術、及び移動
式撮像技術に関する。特に、任意の方向に視野を定め、
それぞれの視野について立体視監視・観測するために対
象光景を立体視撮像する技術、あるいは任意の方向に視
野を定め、それぞれの視野について立体視撮像して３次
元計測を行う技術、さらには任意の方向に視野を定め、
それぞれの視野について撮像する撮像装置自体がその位
置を移動し、移動した位置において、任意の方向に視野
を定め、撮像する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立体視撮像技術は、従来から、２台の撮
像用カメラを一定間隔で左右に配置固定し、共通の対象
光景を撮像して、視差画像を得ることを基本技術として
いた。また、３次元画像計測技術は、従来から原理上２
台の撮像用カメラを一定間隔で固定配置し、共通の対象
光景を撮像して、得られた各フレームの画像データを用
いて、図１０に示す三角測量演算法から３次元距離計測
を行っていた。

【０００３】このような従来の立体視撮像技術や３次元
画像計測技術においては、種々の方向に視野を変えて撮
像または計測を行う必要が生じた時には、２台のカメラ
の相対位置を固定したまま、回転台等に据付け、その回
転によって全体を対象方向に向けてやる必要があった。
また、可動型ロボット（mobile robot）が視覚機能を備
え、画像センシングした内容に従って自動的に移動した
り、自動検出や自動計測等の機能を実行する技術におい
て、広範囲の視角を対象とする場合には、従来は可動型
ロボットにさらに回転軸を装備し、これにテレビカメラ
等を取付けて目的を達成していた。

【０００４】これらの技術はいずれも、撮像装置の質量
が大きい上に、電源や画像信号用ケーブルを接続してい
るテレビカメラを回転するので、カメラの視角を急速に
変更して、多数の異なる視野について次から次に連続的
に撮像したり、あるいは急速に位置を変える対象に追従
して、それらを撮像するには適合しない技術であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上述べた
従来技術としての立体視撮像技術、３次元画像計測技
術、または移動型撮像装置技術に見られる不満足な視野
変更能力に鑑み、立体視撮像装置、あるいは立体形状計
測装置、さらには、視覚機能を備えた可動型ロボットに
おいて、容易かつ再現精度の高い視野変更によって、異
なる様々な方向に位置する対象に急速に視野決めして、
これを撮像することが可能な撮像技術の提供をその目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この出願の特許請求の範
囲の請求項１に係わる立体視撮像装置は、対象を撮像す
る視角を決定するために、ミラー偏向によって対象から
到達する光束を受光する角度に受光角を選定する視角決
め手段と、対象像を撮像する撮像手段とを備え、撮像視
野を光学的に位置決めして対象像を撮像する撮像装置で
ある。

【０００７】この撮像装置は、前記撮像手段が立体視撮
像手段であるので、種々の視角にある対象の各々を立体
視撮像する立体視撮像装置である。請求項２に係わる立
体形状計測装置は、前記立体視撮像装置が演算手段を備
え、演算手段が撮像手段の出力する立体視画像信号から
３次元形状を算出するので、種々の視角にある対象の各
々を立体形状計測する立体形状計測装置である。

【０００８】請求項３に係わる撮像装置は、対象を撮像
する視角を決定するために、ミラー偏向によって対象か
ら到達する光束を受光する角度に、受光角を選定する視
角決め手段と、対象像を撮像する撮像手段とを備えるこ
とによって、撮像視野を光学的に位置決めし、対象像を
撮像する撮像装置であって、この撮像装置が自動的移動
手段を備えたので、それ自体が自動的に移動して種々の
視角にある対象の各々を撮像する可動性撮像装置であ
る。

【０００９】請求項４に係わる可動性撮像装置は、前記
可動性撮像装置の撮像手段を立体視撮像手段としたの
で、種々の方向の対象に視角決めして立体視撮像が可能
な可動性立体視撮像装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明に係わる立
体視撮像装置を具体化した第１の実施形態の監視装置の
全体構成を示している。本実施形態は、視角も距離も異
なる複数の監視領域に含まれる対象に光学的に位置決め
した後、その対象を立体視撮像して、立体視画像観測に
供する実施形態である。その視角の変更には、図２に示
す平面ミラーの角度を変え、ミラー反射光束の方向ベク
トルを偏向することによって撮像装置に入射してくる視
野像を立体視撮像装置によって撮像する監視装置であ
る。

【００１１】今、この平面ミラー２１を、図２のＭτモ
ータ２３によって偏向すると、視角の方位角偏向が実現
される。また、図２のＭσモータ２２によって傾斜させ
ると、視角の傾斜角偏向が実現される。これら方位角及
び傾斜角偏向動作を組合わせることによって、撮像装置
は対象が存在する広範囲の光景を全面的に走査すること
ができる。そこで、方位角の偏向角τと傾斜角σの偏向
角を選択すると、対象からの入射光束を受光する角度が
選定されるので、光景の中の特定箇所を観測対象として
光学的に選択して位置決めし、その視野像を後方の結像
光学系へと送達することができる。

【００１２】第１の実施形態の監視装置は、この平面ミ
ラーによって選定された受光方向に位置する対象像を、
後方の立体視結像光学系３ｂと３ｂ’が撮像素子の撮像
面上に結像することによって、撮像対象の領域決めと位
置決めを実現している。この立体視結像光学系の機能を
図３によって説明する。図３のＡカメラ３２とＢカメラ
３２’は、一定の間隔をもって固定されており、平面ミ
ラー３１が存在しない場合には、各々の結像光学系３２
ａと３２ａ’は、それぞれの撮像素子３２ｂと３２ｂ’
に仮想対象Ｏ’（３３’）の像を結像する。この光学的
配置はＡカメラ３２とＢカメラ３２’の間の距離が視差
を生じるので、立体視撮像を形成する従来の普遍的な立
体視撮像法を構成している。

【００１３】本発明は、図３に示すように、仮想対象
Ｏ’３３’と、２台のカメラ３２、３２’の間に両カメ
ラに対して、ある角度だけ傾斜させた平面ミラー３１を
挿入している。このために、図３に示されるミラー角度
の例では、両カメラ３２、３２’に入射する像は実対象
Ｏ（３３）の像となっている。そこでＡカメラ３２とＢ
カメラ３２’は、実対象Ｏ（３３）を立体視撮像する。
この光学系の原理的構成を保存したまま、平面ミラー３
１をその中心３１’の周りにモータ等（図示せず）によ
って回転すれば、両カメラ３２、３２’に対象像が入射
する有効角度の範囲内で、種々の異なる方向に位置する
対象を、両カメラ３２、３２’が立体視撮像することが
できる。また、図３の実対象Ｏ（３３）がその上下に示
した破線矢印の方向に移動した場合にも、ミラーの回転
によって両カメラが素早くかつ容易に対象像に追随し、
その立体視撮像をすることができる。

【００１４】図３は平面図のために、２台のカメラ３２
と３２’をあたかも水平に設置したかのように図示して
いる。その光学的条件においては、平面ミラー３１は水
平面に対して垂直に保持されているので、ミラー中心３
１’の周りのミラー回転は方位角偏向のための回転とな
っている。しかしここで、平面ミラー３１に図２に示す
ような方位角偏向及び傾斜角偏向の両機能を具備すれ
ば、広範囲の対象視野を上下左右にわたって立体視撮像
することができる。

【００１５】立体視結像光学系３ｂと３ｂ’は、レンズ
をズームレンズとしているので、図１の立体視結像光学
系制御ユニット７からの立体視結合光学系制御信号によ
り各々のレンズのズーム倍率を指定すれば、立体視によ
って所定のサイズの視差像が得られる。第１実施形態監
視装置の立体視撮像のための光学的配置は上述の通りで
あり、立体視結像光学系３ｂと３ｂ’によって撮像した
い視野の倍率を設定し、ミラー偏向角を立体視撮像した
い視野の方向に設定すれば、対象の中の立体視撮像した
い視野に所望のサイズの視野が位置決めされ、その視野
を立体視撮像することができる。

【００１６】図１において、１は作業者、２ａは作業
台、２ｂはベンチであり、監視装置は一定間隔で設置さ
れた立体視撮像素子３ａ及び３ａ’と、一定間隔で設置
された立体視結像光学系３ｂ、３ｂ’と、平面ミラー４
と、制御・演算部５と、平面ミラー４の受光角選択を制
御するミラー偏向制御ユニット６と、立体視結像光学系
３ｂ、３ｂ’の結像条件を制御する立体視結像光学系制
御ユニット７と、立体視撮像素子３ａ及び３ａ’の撮像
条件を制御する立体視撮像制御ユニット８と、本実施形
態の全システムの動作を制御するシステム制御装置９
と、ＣＰＵ１０と、メモリ１１と、入力ユニット１２
と、出力ユニット１３と、表示ユニット１４と、バス１
５とを備えている。

【００１７】例えば、単純化例として、ある工場の中
で、図１の作業者１が近距離のベンチ２ｂにいる時間
と、遠距離の作業台２ａで作業をする時間について、立
体視撮像によって滞在時間計測を行い、作業分析をしよ
うとする時、監視箇所をベンチと作業台に位置決めした
上、各々適切な撮像倍率で監視領域像を立体視撮像し
て、立体視撮像する必要がある。

【００１８】図１のメモリ１１に、予め教示によって立
体視撮像位置と立体視撮像エリアをメモリ（記憶）して
おくことによって、入力ユニット１２でその立体視撮像
指示データを入力すれば、ミラー制御ユニット６が図２
の２種類のモータを作動して平面ミラー４を偏向し、対
象視野２ａあるいは２ｂに視角を教示通りに選定する。
また、立体視結像光学系制御ユニット７が立体視結像光
学系３ｂ、３ｂ’を制御して各ズームレンズを教示通り
に動作し、所定の光学的位置決め立体視撮像が達成され
る。結像光学系３ｂと撮像素子３ａ、及び結像光学系３
ｂ’と撮像素子３ａ’は、それぞれ光路系として一体化
しており、両光路系は、視差によって立体撮像を形成す
るために、一定の距離を保って固定されている。例え
ば、ヒトの瞳孔距離にほぼ等しい６０ミリ程度の間隔を
設ければ、人間にとって最も迫真力のある立体感を有す
る立体視画像が得られる。立体視撮像素子３ａ及び３
ａ’は、それぞれの撮像により得られた映像信号を、立
体視映像表示のために同期的に出力する。

【００１９】次に、図４のフローチャートに従って、第
１の実施形態の動作教示フローを説明する。まず、オペ
レータが図１の入力ユニット１２により装置を教示モー
ドにセットする（ＳＴ４１）。次に対象光景のＩＤを入
力する（ＳＴ４２）。次に、入力ユニット１２からミラ
ー制御ユニット６を介して平面ミラー４を操作して、第
１番目の光景領域に位置決めし（ＳＴ４３）、立体視撮
像制御ユニット８を介して立体視撮像素子３ａ及び３
ａ’を操作して、第１番目の光景領域を立体視撮像して
画像表示し（ＳＴ４４）、オペレータが画像を見ながら
立体視結像光学系制御ユニット７を介して立体視結像光
学系３ｂ、３ｂ’を操作して、自動合焦機能を利用しな
がら、この光景の立体視撮像倍率を決定し（ＳＴ４
５）、決定した立体視撮像条件データ（位置データ及び
倍率データ）をメモリ１１にメモリ（記憶）する（ＳＴ
４６）。光景領域ごとに倍率を設定しながら全立体視観
測領域を順次撮像して、表示ユニット１４に画像表示し
て行き（ＳＴ４７）、この対象の立体視観測光景領域の
画像表示の都度、立体視撮像領域指定信号をオペレータ
が入力すると、その撮像条件データはメモリ１１にメモ
リされる（ＳＴ４８）。このようにして、全光景領域の
撮像条件データのメモリが完了すると、ＳＴ４９がＹＥ
Ｓとなって、ファイルが閉じ（ＳＴ５０）、教示が完了
する。以上述べた操作フローに従って完成した教示デー
タは、この対象の立体視観測すべき全光景領域の撮像条
件データを含んでおり、図１のメモリ１１にメモリされ
たのである。

【００２０】次に、第１の実施形態の観測フローについ
て、図５のフローチャートに従って説明する。まず、オ
ペレータが装置を観測モードにセットする（ＳＴ５
１）。次に、対象光景のＩＤを図１の入力ユニット１２
から入力すると（ＳＴ５２）、上述の教示モードで教示
された位置データに従って、システム制御ユニット９が
第１番目の立体視観測領域に位置決めするよう指示し、
ミラー制御ユニット６がミラー４のステッピングモータ
（図示せず）を駆動して指示された受光角にミラーを偏
向させ、光学的な位置決めを行う（ＳＴ５３）。そこ
で、教示された倍率データを受けて、立体視結像光学制
御ユニット７が指示して立体視結像光学系３ｂ、３ｂ’
のズームレンズを制御して、所期の倍率に合わせる（Ｓ
Ｔ５４）。このタイミングで自動合焦点強が動作する
（ＳＴ５５）。このようにして、立体視撮像素子３ａ及
び３ａ’の受光面上に結像した光景領域像を、立体視撮
像制御ユニット８からの撮像指令により、立体視撮像素
子３ａ及び３ａ’が撮像し、表示ユニット１４にその画
像を立体視表示する（ＳＴ５６）。表示された画像を目
視観測することによって、オペレータが必要な作業を実
施し（ＳＴ５７）、教示データに従い、ＳＴ５８がＮＯ
となればフローは循環サイクル（ルートＡ）に入り、次
の光景領域に移って同様の位置決め・立体視画像表示・
光景観測のフローが繰返され、教示された全光景領域の
画像表示及び作業が完了すれば、ＳＴ５８はＹＥＳとな
って（ルートＢ）、ファイルを閉じ（ＳＴ５９）、観測
による全作業を終了する。

【００２１】次に、第２の実施形態を説明する。本実施
形態は第１の実施形態である立体視撮像装置から出力さ
れる立体視画像信号を用いて、演算装置が対象の３次元
形状を算出する立体形状計測装置である。通常、３次元
形状計測には三角測量法の原理が用いられる。その代表
例は両眼視法である。上述の第１の実施形態は、ミラー
の偏向による光学的な視野位置決め撮像装置が両眼視法
によって立体視撮像を可能にした形態であるので、さら
に演算装置を装備して図１０の三角測量演算法を実行す
れば、異なる方向の対象に向かって偏向して３次元形状
を算出することが可能になる。

【００２２】第２の実施形態の全体的構成図を図６に、
またその計測ステップを図７のフローチャートに、それ
ぞれ示す。図６に示す立体形状計測装置の基本構成は、
図１に示すものと変わりはないが、制御・演算部５に、
さらに画像処理演算ユニット１０を備えている。計測ス
テップを追って、本実施形態の機能を説明する。まず、
装置を計測モードにセットし（ＳＴ６１）、入力ユニッ
ト１３からコマンドを入力すると、システム制御ユニッ
ト９からの制御信号により、ミラー偏向制御ユニット６
が平面ミラー４を制御して、受光角を自動選定する（Ｓ
Ｔ６２）。立体視結像光学系制御ユニット７が立体視結
像光学系３ｂ、３ｂ’を制御して、予めセットされた倍
率に自動的に立体視倍率を合わせ（ＳＴ６３）、ついで
自動的に立体視焦点合わせを行う（ＳＴ６４）。次に、
立体視撮像制御ユニット８が撮像装置３ａ、３ａ’を制
御して対象を立体視撮像し、その画像信号を画像処理演
算ユニット１０が量子化し、得られた画像データをメモ
リ１２にメモリ（記憶）する（ＳＴ６５）。次に、立体
視画像データをメモリ１２から呼び出し（ＳＴ６６）、
メモリ１２に記憶されている図１０の演算式を用いて、
ＣＰＵ１１が三角測量法演算を行い、３次元形状データ
を算出する（ＳＴ６７）。計測データは、表示ユニット
１６に表示することもできるし、出力ユニット１４によ
りプリント・アウトすることも、またメモリ１２に記憶
して通信ユニット１５から他のコンピュータ等へ送信す
ることもできる（ＳＴ６８）。その後、ファイルを閉じ
て（ＳＴ６９）、計測を終了する。ここで言うまでもな
く、撮像装置３ａ、３ａ’は目的に従って、モノクロカ
メラでもカラーカメラでも、いずれを使用しても原理上
差支えない。

【００２３】次に、本発明の第３の実施形態である。光
学的視野位置決め撮像装置を搭載して“見回り警備”等
の応用機能を持つ、可動型ロボット（mobile robot）に
ついて説明する。第３の実施形態の装置の全体構成を図
８に示す。図において、１及び２は可動型ロボットの駆
動機構系を示しており、１は舵輪、２ａ、２ｂは左右の
駆動輪である。このロボットは、メモリ１２に記憶する
プログラムに従って自走系制御ユニット１０が駆動機構
１、２を駆動制御し、工場構内を自走して被点検箇所を
順次撮像していく巡回監視ロボットである。

【００２４】図８において、本実施形態装置は、撮像素
子３ａと、結像光学系３ｂと、平面ミラー４と、制御・
演算部５と、平面ミラー４の受光角選択を制御するミラ
ー偏向制御ユニット６と、結像光学系３ｂの結像条件を
制御する結像光学系制御ユニット７と、撮像素子３ａの
撮像条件を制御する撮像制御ユニット８と、本実施形態
の全システムの動作を制御するシステム制御ユニット９
と、ロボットの自走系を制御するユニット１０と、ＣＰ
Ｕ１１と、メモリ１２と、入力ユニット１３と、出力ユ
ニット１４と、通信ユニット１５と、表示ユニット１６
と、バス１７とを備えている。

【００２５】被点検箇所は工場構内に複数箇所あり、プ
ログラムされたロボットの自走コース上の位置から見
て、上下左右に存在する。そこで、本実施形態のロボッ
トは記憶した位置に到着すると、ミラー偏向制御ユニッ
ト６が平面ミラー４を制御して、記憶した被点検箇所か
らの光束を受光する角度に偏向させ、結像光学系制御ユ
ニット７が結像光学系３ｂを制御して、記憶した撮像倍
率で被点検箇所の像を撮像素子３ａに結像すると、撮像
素子３ａはその被点検箇所を撮像して、通信ユニット１
６を通じて監視センター等へその映像を送信する。

【００２６】このような巡回監視ロボットは、従来、撮
像装置であるカメラ自体を旋回することによって、上述
の目的を達成していた。カメラの旋回動作は、カメラの
質量のために動作が緩慢となり、かつ撮像角度選定の精
度も高くできなかった。また、単なる回転動作ばかりで
なく、カメラの傾斜動作をも実行しようとすると、その
駆動機構系は嵩高なものとなり、実用性からかけ離れた
形態にならざるを得なかった。これに反し、本実施形態
は、平面ミラーを回転あるいは傾斜させることによっ
て、必要とする受光角を選定することができるので、軽
快かつ素早い動作を精度高く行うことができるようにな
っている。

【００２７】次に、本発明の第４の実施形態である立体
視撮像用可動型ロボットを説明する。この実施形態は、
第３の実施形態の結像光学系と撮像素子を両眼視撮像用
となした形態であり、その全体構成は図９の通りであ
る。図において、１及び２は可動型ロボットの駆動機構
系を示しており、１は舵輪、２ａ、２ｂは左右の駆動輪
である。

【００２８】図９において、この実施形態装置は、立体
視撮像素子３ａ、３ａ’と、立体視結像光学系３ｂ、３
ｂ’と、平面ミラー４と、制御・演算部５と、平面ミラ
ー４の受光角選択を制御するミラー偏向制御ユニット６
と、立体視結像光学系３ｂ、３ｂ’の結像条件を制御す
る立体視結像光学系制御ユニット７と、立体視撮像素子
３ａ、３ａ’の立体視撮像条件を制御する立体視撮像制
御ユニット８と、本実施形態の全システムの動作を制御
するシステム制御ユニット９と、ロボットの自走系を制
御する自走系制御ユニット１０と、ＣＰＵ１１と、メモ
リ１２と、入力ユニット１３と、出力ユニット１４と、
通信ユニット１５と、表示ユニット１６と、バス１７と
を備えている。

【００２９】このロボットは、メモリ１２に記憶するプ
ログラムに従って自走系制御ユニット１０が駆動機構
１、２を駆動制御し、工場構内を自走して被点検箇所を
順次立体視撮像していく巡回立体監視ロボットである。
被点検箇所は工場構内に複数箇所あり、プログラムされ
たロボットの自走コース上の位置から見て、上下左右に
存在する。そこで、本実施形態のロボットは記憶してい
る位置に到着すると、ミラー偏向制御ユニット６が平面
ミラー４を制御して、記憶している被点検箇所からの光
束を受光する角度に偏向させ、立体視結像光学系制御ユ
ニット７が立体視結像光学系３ｂ、３ｂ’を制御して、
記憶している撮像倍率で被点検箇所の像を各々立体視撮
像素子３ａに結像すると、立体視撮像素子３ａ、３ａ’
はその被点検箇所を立体視撮像して、通信ユニット１６
を通じて監視センター等へその立体視映像を送信する。

【００３０】ここで、平面ミラーの方位角と傾斜角を偏
向して、対象からの入射光束を受光する角度を選定する
ことによって、撮像視野を位置決めする方法において、
２台の静置カメラを用いた両眼視撮像によって立体視撮
像する方法の原理については、第１の実施形態の説明に
おいて、図３を用いて述べた通りである。このような巡
回立体監視ロボットは、従来技術では、立体視撮像装置
である２台のカメラを、その相対位置を固定したまま同
時に旋回することによって、上述の目的を達成しなけれ
ばならないので、実用化が困難であった。。カメラの旋
回動作は、２台のカメラの質量のために動作がさらに緩
慢となり、かつ撮像角度選定の精度も高くできない。ま
た、単なる回転動作ばかりでなく、カメラの傾斜動作を
も実行しようとすると、その駆動機構系は嵩高なものと
なり、実用性からかけ離れた形態にならざるを得なかっ
た。これに反し、本実施形態は、平面ミラーを回転ある
いは傾斜させることによって、必要とする受光角を選定
することができ、かつ２台のカメラは静止的に固定した
ままで良いので、視野位置決めを軽快かつ素早く、また
精度高く行うことができるようになった。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、対象を選んで撮像する
光学的な位置決め技術において、ミラーの偏向によって
対象に撮像視角を定め、立体視撮像する技術を実現した
ので、さまざまなロケーションの対象を急速かつ精度良
く立体視撮像することができるようになった。また、ミ
ラーの偏向によって、対象に撮像視角を定めて撮像する
光学的な位置決め技術を可動型ロボットにおいて活用す
る技術をも実現したので、自走巡回監視ロボットが軽快
かつ精度高く、標的撮像及び立体視撮像をすることがで
きるようになった。

【００３２】以下、本発明の効果を各請求項に従って具
体的に説明する。請求項１に係わる発明により、ミラー
を偏向して対象から到達する光束を受光する角度に入射
光束を偏向することによって撮像視角を決定し、この視
角において得られた対象像を立体視撮像する撮像手段を
備えたので、種々の方向に位置する対象に対して、それ
ぞれ高速かつ高精度の位置決め立体視撮像を行う立体視
撮像装置を実現できた。

【００３３】請求項２に係わる発明によれば、ミラーを
偏向により対象から到達する光束を受光する角度に入射
光束を偏向することによって撮像視角を決定し、この視
角の対象像を立体視撮像する撮像装置が撮像装置の出力
である立体視画像信号を用いて、対象の３次元形状計測
演算を行う演算手段を備えたので、種々の方向に位置す
る対象に対して、それぞれ高速かつ高精度の位置決め立
体視撮像を行い、その出力画像信号から対象を３次元形
状計測する立体形状計測装置を実現できた。

【００３４】請求項３に係わる発明によれば、ミラー偏
向により対象から到達する光束を受光する角度に入射光
束を偏向して撮像視角を決定し、この視角の対象像を撮
像する撮像装置が、自己移動手段を備えたので、自己の
位置を変えて標的対象の高速かつ高精度の位置決め撮像
を行う可動型撮像装置を実現できた。請求項４に係わる
発明によれば、ミラー偏向により対象から到達する光束
を受光する角度に入射光束を偏向することよって、撮像
視角を決定し、この視角の対象像を立体視撮像する撮像
装置が、自己移動手段を備えたので、自己の位置を変え
て標的対象の高速かつ高精度の位置決め立体視撮像を行
う可動型立体視撮像装置を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態監視装置の全体構成を
示す図である。

【図２】本発明に係わる撮像視野位置決め装置の光束偏
向装置が備える平面ミラーを含む光学装置の一例を示す
図である。

【図３】本発明に係わる光束偏向装置のミラー光束反射
を介して、本発明に係わる立体視結像光学装置と立体視
撮像装置の組合せが実対象像を立体視撮像する光学的原
理を説明する図である。

【図４】本発明の第１の実施形態監視装置の教示モード
のステップを示すフローチャートである。

【図５】同第１の実施形態監視装置の観測モードのステ
ップを示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２の実施形態形状計測装置の全体構
成を示す図である。

【図７】同第２の実施形態形状計測装置の計測モードの
ステップを示すフローチャートである。

【図８】本発明の第３の実施形態可動性視角ロボットの
全体構成を示す図である。

【図９】本発明の第４の実施形態可動性視角ロボットの
全体構成を示す図である。

【図１０】本発明に係わる演算装置が行う対象の３次元
形状計測のための三角測量法演算式と、その光学的配置
関係とを説明する図である。

【符号の説明】

２ａ、２ｂ対象視野３ａ、３ａ’ 撮像素子３ｂ、３ｂ’ 立体視撮像光学系４平面ミラー１１メモリ１２入力ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象を撮像する視角を決定するために、対
象から到達する光束を受光する角度に、受光角を選定す
る視角決め手段と、対象像を撮像する撮像手段とを備
え、撮像視野を光学的に位置決めして対象像を撮像する
撮像装置であって、前記視角決め手段は、ミラー偏向による入射光束偏向手
段を備え、前記撮像手段は、立体視撮像手段であること
によって、種々の方向に位置する対象に視角決めして立
体視撮像することを特徴とする立体視撮像装置。
【請求項２】前記請求項１記載の立体視撮像装置と、演
算手段とを備え、前記撮像手段が出力する立体視画像信
号を用いて、種々の方向に位置する対象に視角決めして
３次元形状計測することを特徴とする立体形状計測装
置。
【請求項３】対象を撮像する視角を決定するために、対
象から到達する光束を受光する角度に、受光角を選定す
る視角決め手段と、対象像を撮像する撮像手段とを備
え、撮像視野を光学的に位置決めして対象像を撮像する
撮像装置が、自己移動手段を備え、前記視角決め手段は、ミラー偏向による入射光束偏向手
段を備え、種々の方向に位置する対象に視角決めして撮
像することを特徴とする可動性撮像装置。
【請求項４】前記可動性撮像装置の撮像手段は、立体視
撮像手段であって、種々の方向に位置する対象に視角決
めして立体視撮像することを特徴とする請求項３記載の
可動性撮像装置。