JPH10274807A - ステレオカメラ用架台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラを実際に架台に乗せることなく２台の
カメラの光軸を同一平面にすることのできる架台とす
る。 【解決手段】 ブラケット３の取り付け孔に支柱２を挿
通し、支柱２の両端にブラケット３を配設する。そし
て、両端のブラケット３の座面３ｃを、面精度の高い定
盤２０の基準面に当接させる。このとき、一組のブラケ
ット３は、少なくとも一方が支柱２の周りに回転可能な
ため、支柱２に許容範囲内の曲がり誤差があっても互い
の座面の高低差を吸収することができ、各座面３ｃが同
一平面上に位置決めされる。そして、各ブラケット３の
座面３ｃを同一平面上に調整した状態で、各ブラケット
３と支柱２とを固定することで、高精度の架台を構成す
ることができ、架台上の２台のカメラの光軸を同一平面
上にすることができる。これにより、複数の架台を平面
精度を保ったまま同品質で大量生産が可能となり、作業
工数の削減、コスト低減を達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオカメラを
構成する１組のカメラを支持するステレオカメラ用架台
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、画像による三次元計測技術とし
て、２台のカメラ（ステレオカメラ）で対象物を異なる
位置から撮像した１対の画像の相関を求め、同一物体に
対する視差からステレオカメラの取り付け位置や焦点距
離等のカメラ・パラメータを用いて三角測量の原理によ
り距離を求める、いわゆるステレオ法による画像処理が
知られている。

【０００３】このステレオ法による画像処理では、ステ
レオカメラから得られた２つの画像信号を順次シフトし
ながら重ね合わせて２つの画像画像信号が一致した位置
を求めるようにしているため、２つの画像間には視差以
外のズレがないことが望ましく、２台のカメラは、光軸
が平行で、且つ、互いのカメラのイメージセンサの画素
の並びが平行であることが好ましい。

【０００４】このため、特開平５−１１５７５５７号公
報には、一対のビデオカメラを連結保持する保持部材
に、一方のビデオカメラのイメージセンサの画素の並び
が他方のビデオカメラのイメージセンサの画素の並びと
平行になるように調整する平行調整手段、一方のビデオ
カメラの光軸と他方のビデオカメラの光軸とが平行とな
るように調整する光軸調整部材を設け、２台のカメラの
相関関係を機械的に調整・保持する技術が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
先行技術では、実際にカメラを架台に乗せ、架台に設け
た可動部を調整しながら２台のカメラの光学的位置を調
整するため、架台とカメラの組み合わせが限定されるば
かりでなく、架台毎の作業を必要とし、工数の増加やコ
スト上昇を招く。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、カメラを実際に架台に乗せることなく２台のカメラ
の光軸を同一平面とすることができ、作業工数やコスト
を低減して生産性を向上することのできるステレオカメ
ラ用架台を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ステレオカメラを構成する１組のカメラを支持するステ
レオカメラ用架台であって、上記カメラを取り付ける座
面と、この座面に平行な取り付け用孔とを有する部材
と、上記部材の取り付け用孔に挿通して一対の上記部材
を所定間隔を置いて支持する管状の支柱とを備え、上記
支柱の一対の上記部材の少なくとも一方を、上記支柱に
対して少なくとも回転可能に組み付け、一対の上記部材
の座面を同一平面上に有る基準面にそれぞれ当接して同
一平面とした後、可動部を固定して架台を構成すること
を特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、ステレオカメラを
構成する１組のカメラを支持するステレオカメラ用架台
であって、上記カメラを取り付ける座面が少なくとも平
行でない２つの軸の周りに独立して回転可能な部材と、
一対の上記部材を所定間隔を置いて支持する支柱とを備
え、上記支柱に一対の上記部材を組み付け、一対の上記
部材の座面を同一平面上に有る基準面にそれぞれ当接し
て同一平面とした後、可動部を固定して架台を構成する
ことを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、ステレオカメラを
構成する１組のカメラを支持するステレオカメラ用架台
であって、上記カメラを取り付ける座面を有する部材
と、一対の上記部材を所定間隔を置いて支持する支柱
と、上記部材と上記支柱とを多方向に回転可能に連結す
る関節部材とを備え、上記支柱に一対の上記部材を上記
関節部材を介してそれぞれ連結し、一対の上記部材の座
面を同一平面上に有る基準面にそれぞれ当接して同一平
面とした後、可動部を固定して架台を構成することを特
徴とする。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１又は請求
項２又は請求項３記載の発明において、少なくとも一つ
の光軸を想定可能な光学系と、該光学系を通過した光の
照射される撮像面とを有し、該光軸及び該撮像面と所定
の関係を有する取り付け面を有する撮像装置が上記座面
に固定されることを特徴とする。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、上記光学系と上記撮像面とを固定する筐体
を有し、該筐体と上記取り付け面との間に少なくとも平
行でない２軸の自由度を有する調整機構を有する撮像装
置が上記座面に固定されることを特徴とする。

【００１２】すなわち、請求項１記載のステレオカメラ
用架台は、カメラを取り付ける一対の部材に管状の支柱
を挿通して所定の間隔で配設し、各部材のカメラ取り付
け用座面を、同一平面上に有る面精度の高い定盤等の基
準面に当接させる。このとき、少なくとも一方の部材が
支柱に対して回転可能であるため、一対のカメラ取り付
け用座面を容易に同一平面に揃えることができ、その状
態で可動部を固定することにより、架台として完成させ
ることができる。

【００１３】請求項２記載のステレオカメラ用架台は、
カメラを取り付ける一対の部材を支柱に所定の間隔で配
設し、各部材のカメラ取り付け用座面を、同一平面上に
有る面精度の高い定盤等の基準面に当接させる。このと
き、カメラ取り付け用座面が少なくとも平行でない２つ
の軸の周りに独立して回転可能であるため、一対のカメ
ラ取り付け用座面を容易に同一平面に揃えることがで
き、その状態で可動部を固定することにより、架台とし
て完成させることができる。

【００１４】請求項３記載のステレオカメラ用架台は、
カメラを取り付ける一対の部材を、それぞれ関節部材を
介して支柱に所定間隔で配設し、各部材のカメラ取り付
け用座面を、同一平面上に有る面精度の高い定盤等の基
準面に当接させる。このとき、各部材が各関節部材によ
って多方向に回転可能であるため、一対のカメラ取り付
け用座面が容易に同一平面となる。従って、その状態で
可動部を固定することにより、架台として完成させるこ
とができる。

【００１５】この場合、上記架台のカメラ取り付け用座
面には、光学系の光軸及び撮像面と所定の関係を有する
取り付け面を有する撮像装置、あるいは、光学系と撮像
面とを固定する筐体と取り付け面との間に少なくとも平
行でない２軸の自由度を有する調整機構を有する撮像装
置が固定される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の第１
形態に係わり、図１はステレオカメラ用架台の全体構成
図、図２はブラケットの側面図、図３は座面調整の説明
図である。

【００１７】図１において、符号１は、ステレオカメラ
用架台であり、この架台１に、ステレオカメラを構成す
る２台のカメラ１５が所定間隔で取り付けられ、例えば
三次元測距装置等に接続され、撮像された一対の画像に
おける同一物体の視差から、三角測量の原理によって被
写体までの距離が算出される。

【００１８】２台のカメラ１５は、複数のレンズからな
る光学系と、撮像面となるＣＣＤ素子等のイメージセン
サが筐体内に所定の位置関係で収容され、又は汎用のＣ
ＣＤカメラ等に調整機構を付加し、カメラの取り付け用
座面に対する光学系の光軸およびイメージセンサの位
置、イメージセンサの画素の並びが一定になるように構
成され、上記架台１に乗せて固定した段階で互いの光軸
が同一平面上に位置するようになる。

【００１９】上記架台１は、管からなる支柱２と、この
支柱２の両端に配設された２個のブラケット３とからな
り、上記支柱２と上記ブラケット３とが組み付けられ、
各ブラケット３のカメラ取り付け用座面が同一平面上に
なるよう調整された状態で、固定される。

【００２０】上記支柱２は、軽量で、且つ、ねじり・曲
げに対して十分な剛性を有する管によって形成され、例
えばアルミニウム合金継目無管等の市販の規格品を用い
ることができる。また、上記ブラケット３は、図２（図
１のＡ矢視方向を示す）に示すように、上記支柱２が挿
通される取り付け孔３ａを有する基底部３ｂと、この基
底部３ｂと一体的に形成され、上記取り付け孔３ａの中
心軸と平行な平面を形成し、上記カメラ１５が取り付け
られる座面３ｃを有する台座部３ｄとから構成されてい
る。

【００２１】上記支柱２の外径と上記ブラケット３の取
り付け孔３ａの内径とは、上記支柱２の両端に上記ブラ
ケット３を組み付ける際、少なくとも一方のブラケット
３が上記支柱２の軸周りに所定の自由度をもって回転自
在となるよう、互いの寸法公差が管理されている。

【００２２】この場合のはめあいは、すきまばめでも良
いが、上記支柱２と上記ブラケット３との間の隙間が大
き過ぎ、組み付け固定時に安定性を欠く嫌いがある。こ
のため、上記支柱２と上記ブラケット３とのはめあい
は、例えば、中間ばめが適当である。この中間ばめで
は、厳密には、孔と軸との許容限界寸法内でのバラツキ
によっては、しまりばめとなるが、実際には、製造公差
の管理や選択組み合わせ等により、両端のブラケット３
が共にしまりばめになることはない。

【００２３】上記支柱２と上記ブラケット３との組み付
けは、以下の手順で行う。すなわち、まず、各ブラケッ
ト３の取り付け孔３ａに支柱２を挿通し、支柱２の両端
にブラケット３を配設する。次に、図３に示すように、
両端のブラケット３の座面３ｃを、面精度の高い定盤２
０の基準面に当接させる。このとき、一組のブラケット
３は、少なくとも一方が支柱２の周りに回転可能なた
め、支柱２に許容範囲内の曲がり誤差があっても、互い
の座面の高低差を吸収することができ、各座面３ｃが同
一平面上に位置決めされる。

【００２４】尚、上記定盤２０は、所定の水準以上の平
面度及び表面粗さの基準面を有するものが使用され、そ
の基準面は、ＪＩＳに規定する仕上げ記号で▽▽▽程度
の表面粗さ以下であることが望ましい。

【００２５】そして、各ブラケット３の座面３ｃを同一
平面上に調整した状態で、各ブラケット３と支柱２とを
接着剤等で固定して架台１として構成する。ここで用い
られる接着剤は、固化時の体積変化の少ない、例えば、
エポキシ系接着剤が好ましい。

【００２６】すなわち、簡単な加工部品を組み合わせて
高精度の架台を構成することができ、後調整を最小限に
して架台上の２台のカメラの光軸を同一平面上にするこ
とができる。

【００２７】これにより、複数の架台を平面精度を保っ
たまま同品質で大量生産が可能となり、作業工数の削
減、コスト低減を達成することができ、しかも、メンテ
ナンスが容易である。

【００２８】図４〜図８は本発明の実施の第２形態に係
わり、図４はステレオカメラ用架台の全体構成図、図５
はベースブラケット周辺の側面図、図６はベースステー
ジの上面図、図７はベースブラケット周辺の正面図、図
８は座面調整の説明図である。

【００２９】本形態は、前述の第１形態に対し、ステレ
オカメラの取り付け用座面の平面精度を更に向上するも
のであり、図４に示すように、本形態の架台５は、前述
の第１形態の支柱２を用い、この支柱２の両端に配設し
たベースブラケット６に、板状のベースステージ７を取
り付け、更に、このベースステージ７に、カメラ１５が
取り付けられる座面を有するステージ８を取り付けて構
成される。

【００３０】図５に示すように、上記ベースブラケット
６は、第１形態のブラケット３の基底部３ｂに相当する
部材であり、上記支柱２が挿通される取り付け孔６ａ
と、この取り付け孔６ａの中心軸と平行な平面部６ｂと
を有し、このベースブラケット６の平面部６ｂに、同じ
く第１形態のブラケット３の台座部３ｄに相当する部材
である板状のベースステージ７がビス９を介して取り付
けられるようになっている。尚、上記ベースブラケット
６の取り付け孔６ａの内径と上記支柱２の外径との関係
は、第１形態と同様である。

【００３１】上記ベースステージ７には、図５，６に示
すように、上記ビス９が通る貫通孔７ａが４個所設けら
れ、上記ベースブラケット６側の対応する個所に、上記
ビス９に螺合する雌ネジ６ｃが螺設されている。すなわ
ち、上記ベースステージ７は、上記ベースブラケット６
の平面部６ｂ上で、上記貫通孔７ａと上記ビス９との間
の隙間分だけ回転可能となる。

【００３２】一方、上記ステージ８は、図７に示すよう
に、円柱を中心軸と平行に切断したような形状の部材で
形成され、長手方向の平面部８ａがカメラ１５取り付け
用の座面となる。対するベースステージ７側には、上記
ベースブラケット６の平面部６ｂに当接する面と反対側
の面に、凹部７ｂが長手方向に形成されており、この凹
部７ｂに、上記ステージ８の外周円筒面が当接して回転
自在に収納されるようになっている。

【００３３】すなわち、上記ベースブラケット６の取り
付け孔６ａの中心軸をＸ軸とすると、このＸ軸周りに上
記ベースブラケット６が回転可能であるとともに、Ｘ軸
と直交するＹ軸周りに上記ベースステージ７が回転可能
であり、さらに、Ｘ，Ｙ軸に直交するＺ軸周りに上記ス
テージ８が回転可能となっている。従って、最終的に、
上記支柱２に対し、カメラ１５が固定されるステージ８
の座面８ａが３軸で回転可能となっている。尚、上記ス
テージ８の半径Ｒの回転中心は、Ｘ軸と８０〜１２０度
の範囲で交わるようにしても良い。

【００３４】本形態の架台５の組み付けに際しては、予
め、ベースステージ７の凹部７ｂに接着剤を塗布する等
してステージ８を収納するとともに、ベースブラケット
６にベースステージ７をビス９によって仮止めし、ブラ
ケットアッセンブリとして仮組みする。

【００３５】そして、ベースブラケット６の取り付け孔
６ａに支柱２を挿通し、支柱２の両端にブラケットアッ
センブリを配設すると、図６に示すように、両端のブラ
ケットアセンブリのステージ８の座面８ａを、第１形態
で説明した定盤２０の基準面に当接させる。

【００３６】このとき、一組のブラケットアセンブリ
は、少なくとも一方のベースブラケット６が支柱２の周
りに回転可能であり、且つ、両方のステージ８がベース
ブラケット６の平面部６ｂに平行な軸の周りに回転可能
であるため、支柱２の曲がり誤差を吸収し、両方のステ
ージ８の座面８ａを極めて高精度で同一平面上に置くこ
とができる。

【００３７】さらに、一方のブラケットアッセンブリの
ステージ８を基準とし、他方のブラケットアッセンブリ
のベースステージ７をベースブラケット６の平面部６ｂ
に直交する軸の周りに回動することで、支柱２に管の曲
がり誤差が生じた場合に起こりやすい、ステレオカメラ
の寄り目（光軸が遠方で交差する現象）を調整すること
ができる。

【００３８】尚、架台５の組み付けに際し、ベースブラ
ケット６、ベースステージ７、及び、ステージ８の三者
を必ずしもブラケットアッセンブリとして仮組みする必
要はなく、最初は、第１形態と同様に、ベースブラケッ
ト６のみを支柱２に取り付けて平面部６ｂを定盤２０に
当接させることにより、ベースブラケット６の平面部６
ｂを略同一平面として粗調整・固定した後、ベースブラ
ケット６にベースステージ７とステージ８とを仮組して
微調整を行っても良い。

【００３９】本形態では、前述の第１形態に対し、支柱
２の曲がり誤差に対する許容度を大きくすることがで
き、さらに精密な平面調整を行うことができる。

【００４０】図９〜図１２は本発明の第３形態に係わ
り、図９はステレオカメラ用架台の全体構成図、図１０
は関節継手周辺の拡大図、図１１は関節継手の変形例を
示す説明図、図１２は座面調整の説明図である。

【００４１】本形態は、前述の第１，第２形態の管から
なる支柱２に対し、管、角柱、リブ等の入った板材、棒
材等、支柱としての部材の選択の自由度を拡大するとと
もに、カメラ取り付け用座面の調整可動範囲を大幅に拡
大するものである。

【００４２】このため、図９に示すように、本形態のカ
メラ用架台１０は、支柱（図においては角柱）１１の両
端に、関節継手１２を介してカメラ取り付け用の台座１
３を自由結合し、多方向回転による調整を可能としてい
る。上記支柱１１は、ねじり・曲げに対して十分な強度
を有し、また、上記関節継手１２も台座１３に負荷が掛
かった際にたわみやねじれが生じないよう、台座１３を
支持するのに十分な強度・剛性を有している。

【００４３】上記関節継手１２は、球と、この球の外形
形状に合わせた受け部とによって構成することができ、
この受け部を、支柱１１、台座１３の少なくとも一方に
形成する。すなわち、図１０（ａ）に示すように、支柱
１１に球を一体的に形成あるいは固定した球状部１２ａ
を設け、台座１３側に、球の外形形状に合わせた受け部
１２ｂを形成して関節継手１２を構成しても良く、ま
た、図１０（ｂ）に示すように、上記関節継手１２を、
台座１３と一体的に形成あるいは固定した球状部１２ｃ
と、この球状部１２ｃの外形形状に合わせた支柱１１の
受け部１２ｄとによる構成としても良い。

【００４４】尚、この場合、上記関節継手１２は、必ず
しも完全な球体による自由結合でなくとも良く、楕円体
等の曲面を利用しても良い。

【００４５】さらに、上記関節継手１２は、図１１に示
すように、支持脚を有する球状部１２ｅと、支持脚を有
する受け部１２ｆとによって構成することも可能であ
る。この場合においても、球状部１２ｅの支持脚、受け
部１２ｆの支持脚を、それぞれ、支柱１１、台座１３の
いずれの側に固定するかは任意である。

【００４６】本形態の架台１０では、図１２に示すよう
に、支柱１１両端の台座１３のカメラ取り付け用座面を
定盤２０に当接させたとき、各関節継手１２によって各
台座１３が多方向に傾斜自在に当接されるため、支柱１
１に対する台座１３の板厚方向の寸法バラツキを無理な
く吸収し、互いの座面を容易に同一平面上におくことが
できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
メラを実際に架台に乗せることなく２台のカメラの光軸
を同一平面とすることができ、作業工数やコストを低減
して生産性を向上する、更にはカメラ交換の度の調整を
不要とすることができる等優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係わり、ステレオカ
メラ用架台の全体構成図

【図２】同上、ブラケットの側面図

【図３】同上、座面調整の説明図

【図４】本発明の実施の第２形態に係わり、ステレオカ
メラ用架台の全体構成図

【図５】同上、ベースブラケット周辺の側面図

【図６】同上、ベースステージの上面図

【図７】同上、ベースブラケット周辺の正面図

【図８】同上、座面調整の説明図

【図９】本発明の実施の第３形態に係わり、ステレオカ
メラ用架台の全体構成図

【図１０】同上、関節継手周辺の拡大図

【図１１】同上、関節継手の変形例を示す説明図

【図１２】同上、座面調整の説明図

【符号の説明】

１，５，１０…架台 ２，１１ …支柱 ３ …ブラケット ６ …ベースブラケット ７ …ベースステージ ８ …ステージ １２ …関節継手 ２０ …定盤

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステレオカメラを構成する１組のカメラ
   を支持するステレオカメラ用架台であって、 上記カメラを取り付ける座面と、この座面に平行な取り
   付け用孔とを有する部材と、 上記部材の取り付け用孔に挿通して一対の上記部材を所
   定間隔を置いて支持する管状の支柱とを備え、 上記支柱の一対の上記部材の少なくとも一方を、上記支
   柱に対して少なくとも回転可能に組み付け、一対の上記
   部材の座面を同一平面上に有る基準面にそれぞれ当接し
   て同一平面とした後、可動部を固定して架台を構成する
   ことを特徴とするステレオカメラ用架台。
2. 【請求項２】 ステレオカメラを構成する１組のカメラ
   を支持するステレオカメラ用架台であって、 上記カメラを取り付ける座面が少なくとも平行でない２
   つの軸の周りに独立して回転可能な部材と、 一対の上記部材を所定間隔を置いて支持する支柱とを備
   え、 上記支柱に一対の上記部材を組み付け、一対の上記部材
   の座面を同一平面上に有る基準面にそれぞれ当接して同
   一平面とした後、可動部を固定して架台を構成すること
   を特徴とするステレオカメラ用架台。
3. 【請求項３】 ステレオカメラを構成する１組のカメラ
   を支持するステレオカメラ用架台であって、 上記カメラを取り付ける座面を有する部材と、 一対の上記部材を所定間隔を置いて支持する支柱と、 上記部材と上記支柱とを多方向に回転可能に連結する関
   節部材とを備え、 上記支柱に一対の上記部材を上記関節部材を介してそれ
   ぞれ連結し、一対の上記部材の座面を同一平面上に有る
   基準面にそれぞれ当接して同一平面とした後、可動部を
   固定して架台を構成することを特徴とするステレオカメ
   ラ用架台。
4. 【請求項４】 少なくとも一つの光軸を想定可能な光学
   系と、該光学系を通過した光の照射される撮像面とを有
   し、該光軸及び該撮像面と所定の関係を有する取り付け
   面を有する撮像装置が上記座面に固定されることを特徴
   とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載のステレ
   オカメラ用架台。
5. 【請求項５】 上記光学系と上記撮像面とを固定する筐
   体を有し、該筐体と上記取り付け面との間に少なくとも
   平行でない２軸の自由度を有する調整機構を有する撮像
   装置が上記座面に固定されることを特徴とする請求項４
   記載のステレオカメラ用架台。