JPH11508057A - 三次元測定及びフォーカス関連収束補正を有するイメージング装置及び使用法 - Google Patents
三次元測定及びフォーカス関連収束補正を有するイメージング装置及び使用法Info
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレンズ の焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレン ズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって、 a)左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置し 、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野の 実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記レ ンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、 b)左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの 外側に位置し、対象物方向外側を向き、内側ミラーの視野の実質的に全体を覆い 、垂直軸の周りに回転するようになっており、 c)反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手 段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手 段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるよう になっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野 を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散 させるようになっており、 d)上記レンズのフォーカッシング手段の作動に応答して、上記連動手段の制 御入力手段を移動させるためのアダプター手段を備え、該アダプター手段は上記 連動手段の制御入力手段及び上記レンズのフォーカッシング手段に接続され、上 記レンズがある選択された距離に焦点を合わせると、外側ミラーの視野がその選 択された距離に収束するようになっていることを特徴とするレンズアタッチメン ト。 2.上記外側ミラーの各々が、レンズの光学軸に対して45度の角度をもって装 着されている請求項1記載のレンズアタッチメント。 3.さらにレンズの光学軸に対する内側ミラーの角度を調整するためのタンデム 形手段を備える請求項1記載のレンズアタッチメント。 4.上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、 a)レンズの光学軸と外側ミラーの中心線との交差点に位置するセンターブロ ックを備え、該センターブロックはレンズの光学軸に沿って指向した第1孔とミ ラーのセンターラインに沿って指向する第2孔を有し、 b)上記二つの内側ミラーの端部が互いに接続される位置にセンターピボット を備え、上記二つのミラー間の接続は移動可能となっており、 c)上記ミラーの中心線上に位置し、上記センターブロックの第2孔を通り、 上記レンズの光学軸の中央に位置するスライドを備え、該スライドは二つの端部 とその一端が少なくともミラーの中心線上で内側ミラーを超えて延びるに充分な 長さを有し、 d)二つのスライド用ピボットを備え、各々は上記スライドがスライドして挿 入可能な孔と上記内側ミラーの一つがそのセンターライン位置で回転可能に装着 されるピボットを値え、 上記センターピボットを上記センターブロックの方向に光学軸に沿って移動さ せると、上記内側ミラーが取り付けられたスライド用ピボットが上記スライド上 を外側に向けてスライドし、上記内側ミラーがそこで回転し、上記内側ミラーと 光学軸との間の角度を平らにし、各内側ミラーをレンズの光学軸に対して同一角 度に維持するようになっている請求項3記載のレンズアタッチメント。 5.上記センターブロックの第1孔がネジ溝を有し、さらに適合溝を有するネ ジ溝付き調整ロッドを備え、該ロッドは上記センターブロックの第1孔を通り、 上記センターピボットに装着され、上記ネジ溝付き調整ロッドを上記ネジ溝付き 第1孔内で回転させることにより上記センターピボットをレンズの光学軸に沿っ て移動させるようになっている請求項4記載のレンズアタッチメント。 6.上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、 a)二つの内側ミラーの端部を互いに接続する位置にセンターピボットを備え 、二つのミラー間の接続は移動可能となっており、 b)第1連動ロッドを備え、該ロッドは上記センターピボットから最も離れた 位置のミラー端部近くの内側ミラーにフレキシブルに取り付けられた第1端部と 、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側ミラーにフレキシブルに取り付け られた第2端部を有し、 c)第2連動ロッドを備え、該ロッドは上記第1連動ロッドの第1端部が内側 ミラーに取り付けられると、同一取り付け地点で上記センターピボットから最も 離れたミラー端部近くの他の内側ミラーにフレキシブルに取付けられる第1端部 と、上記第1連動ロッドの第2端部が外側ミラーに取り付けられる同一位置に合 う外側ミラーのある位置において、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側 ミラーにフレキシブルに取り付けられる第2端部を有し、 上記外側ミラーがそのピボット上で移動するとき、上記第1及び第2連動ロッ ドが上記内側ミラーを等しく、反対方向に且つ同時に移動させるようになってい る請求項3記載のレンズアタッチメント。 7.上記第1及び第2連動ロッドの第2端部の外側ミラーへの取り付け地点が、 外側ミラーの中心近くである請求項6記載のレンズアタッチメント。 8.上記第1及び第2連動ロッドの第2端部の外側ミラーの取り付け地点が、外 側ミラーのピボット中心近くである請求項6記載のレンズアタッチメント。 9.上記連動手段が、 a)上記ミラーの中心線に位置するセンターピニオンギアを備え、 b)上記外側ミラーの一つの垂直軸上に位置するミラーピニオンギアを備え、 該ミラーピニオンギアを回転させることにより、外側ミラーがその垂直軸に沿っ て回動するようになっており、 c)上記センターピニオンギアをミラーピニオンギアに作動的に連動するラッ クを備え、上記センターピニオンギアを回転させると、該ラックが直線的に移動 し、上記ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを回動させるようにな っており、 d)上記他の外側ミラーを上記ミラーピニオンギアを有する外側ミラーに対し て等しく且つ反対方向に移動させる連結手段を有する請求項1記載のレンズアタ ッチメント。 10.上記外側ミラーを回動させる連結手段が右外側ミラーの一端と、左外側ミ ラーの他端に接続する連動ロッドを備える請求項9記載のレンズアタッチメント 。 11.上記外側ミラーを回動させる連結手段が第2ミラーピニオンギアと、該第 2ミラーピニオンギアど上記センターピニオンギアを接続させる第2ラックを備 え、上記センターピニオンギアを回転させることにより第2ラックを直線的に移 動させ、上記第2ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを他の外側ミ ラーの回動と等しく且つ反対方向に回動させるようになっている請求項9記載の レンズアタッチメント。 12.上記連動手段の制御入力手段が上記センターピニオンギアに連結した制御 ラックを備え、該制御ラックの直線的移動により上記センターピニオンギア を回転させるようになっている請求項9記載のレンズアタッチメント。 13.上記レンズのフォーカッシングリングの作動に応答して、連動手段の制御 入力手段を移動させるためのアダプター手段が、 a)上記レンズのフォーカッシングレンズの一部分を囲み、それとともに回転 するためにそれに接続され、その中に押圧されるスパイラル溝を有するアダプタ ースリーブを備え、 b)上記制御入力手段上に位置するピンを備え、 c)該ピンは上記アダプタースリーブのスパイラル溝内に保持され、上記アダ プタースリーブが回転すると、その回転に伴って上記ピンを直線的に且つ比例的 に移動させるようになっている請求項1記載のレンズアタッチメント。 14.上記スパイラル溝は、ピンの直線移動によって上記連動手段が上記外側ミ ラーを回動させ、上記レンズのフォーカッシングにより焦点距離を変えるとその 選択された焦点距離において外側ミラーの視野が重複するように、形成されてい る請求項13記載のレンズアタッチメント。 15.上記外側ミラーを回動させる連動手段が、上記外側ミラーに取り付けられ る外側端部を有する一対のロッドを備え、その外側端部は上記外側ミラーを回動 させる垂直軸から間隔を置いており、内側端部は互いに接続し且つレンズの光学 軸に平行に配置された作動ロッドに接続している請求項1記載のレンズアタッチ メント。 16.上記外側ミラーが旋回する垂直軸が上記外側ミラーの内側端部に位置し、 上記外側ミラーは、さらにその垂直軸において外側ミラーに接続し、上記ピボッ トから後方に延びる第1端部と第2の端部を有するオフセットロッドを備え、ま た上記外側ミラーを回動させる連動手段が上記オフセットロッドの第2 端部に取り付けられた外側端部と互いに接続され、上記レンズの光学軸に平行に 位置する作動ロッドに接続する内側端部を有する一対のロッドからなる請求項1 記載のレンズアタッチメント。 17.上記アダプター手段が、上記レンズの焦点を代表する電気信号のための電 気的入力手段と、上記連動手段の制御入力手段に接続され、機械的出力手段とを 有し、上記電気信号に応答する動きを有する電気的アクチュエーターを備え、上 記レンズの焦点を代表する電気信号により上記レンズの焦点の位置に適するよう にミラーの収束を調整する請求項1記載のレンズアタッチメント。 18.上記電気的アクチュエーターがソレノイドである請求項17記載のレンズ アタッチメント。 19.上記電気的アクチュエーターがステッパースウイッチである請求項17記 載のレンズアタッチメント。 20.上記電気的アクチュエーターがサーボ機構である請求項17記載のレンズ アタッチメント。 21.上記レンズが焦点距離可動レンズであり、上記アダプター手段をレンズの 焦点距離の変化に応じて移動させる請求項1記載のレンズアタッチメント。 22.光学軸の周りに対称な視野を有するレンズと、ある選択された距離にレン ズの焦点を合わせるためのフォーカッシング手段とを使用するために、単一のレ ンズを使用して三次元イメージを形成するためのレンズアタッチメントであって 、 a)左右の内側ミラーを備え、両方の内側ミラーは上記レンズの前方に位置 し、上記レンズの光学軸に沿って上記レンズ方向内方に向き、上記レンズの視野 の実質的に全体を覆い、且つ上記レンズの光学軸の一端で互いに接続され、上記 レンズの光学軸の周りに対称的に正確な角度を形成するようになっており、 b)左右の外側ミラーを備え、両者は上記内側ミラーより広く、内側ミラーの 外側に位置し、対象物方向外側を向き、外側ミラーによって内側ミラーの視野の 実質的に全体を覆い、外側ミラーは垂直軸の周りに回転するようになっており、 c)反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手 段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手 段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるよう になっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野 を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散 させるようになっており、 d)上記装置と対象物との間の距離に比例する制御出力を有する、上記装置と 対象物との間の距離を測定するための距離測定手段を備え、 e)上記距離測定手段の制御出力に応答して上記連動手段の制御入力を移動さ せる駆動手段を備え、上記外側ミラーの視野を上記測定手段により測定された距 離に重復させるようになっていることを特徴とするレンズアタッチメント。 23.上記外側ミラーの各々が、レンズの光学軸に対して45度の角度をもって 装着されている請求項22記載のレンズアタッチメント。 24.さらにレンズの光学軸に対する内側ミラーの角度を調整するためのタンデ ム形手段を備える請求項22記載のレンズアタッチメント。 25.上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、 a)レンズの光学軸と外側ミラーの中心線との交差点に位置するセンターブロ ックを備え、該センターブロックはレンズの光学軸に沿って指向した第1孔とミ ラーのセンターラインに沿って指向する第2孔を有し、 b)上記二つの内側ミラーの端部が互いに接続される位置にセンターピボット を備え、上記二つのミラー間の接続は移動可能となっており、 c)上記ミラーの中心線上に位置し、上記センターブロックの第2孔を通り、 上記レンズの光学軸の中央に位置するスライドを備え、該スライドは二つの端部 とその一端が少なくともミラーの中心線上で内側ミラーを超えて延びるに充分な 長さを有し、 d)二つのスライド用ピボットを備え、各々は上記スライドがスライドして挿 入可能な孔と上記内側ミラーの一つがそのセンターライン位置で回転可能に装着 されるピボットを備え、 上記センターピボットを上記センターブロックの方向に光学軸に沿って移動さ せると、上記内側ミラーが取り付けられたスライド用ピボットが上記スライド上 を外側に向けてスライドし、上記内側ミラーがそこで回転し、上記内側ミラーと 光学軸との間の角度を平らにし、各内側ミラーをレンズの光学軸に対して同一角 度に維持するようになっている請求項24記載のレンズアタッチメント。 26.上記センターブロックの第1孔がネジ溝を有し、さらに適合溝を有するネ ジ溝付き調整ロッドを備え、該ロッドは上記センターブロックの第1孔を通り、 上記センターピボットに装着され、上記ネジ溝付き調整ロッドを上記ネジ溝付き 第1孔内で回転させることにより上記センターピボットをレンズの光学軸に沿っ て移動させるようになっている請求項25記載のレンズアタッチメント。 27.上記内側ミラーの角度を調整するためのタンデム形手段が、 a)二つの内側ミラーの端部を互いに接続する位置にセンターピボットを備え 、二つのミラー間の接続は移動可能となっており、 b)第1連動ロッドを備え、該ロッドは上記センターピボットから最も離れた 位置のミラー端部近くの内側ミラーにフレキシブルに取り付けられた第1端部と 、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側ミラーにフレキシブルに取り付け られた第2端部を有し、 c)第2連動ロッドを備え、該ロッドは上記第1連動ロッドの第1端部が内側 ミラーに取り付けられると、同一取り付け地点で上記センターピボットから最も 離れたミラー端部近くの他の内側ミラーにフレキシブルに取付けられる第1端部 と、上記第1連動ロッドの第2端部が外側ミラーに取り付けられる同一位置に合 う外側ミラーのある位置において、上記レンズの光学軸の同一側に位置する外側 ミラーにフレキシブルに取り付けられる第2端部を有し、 上記外側ミラーがそのピボット上で移動するとき、上記第1及び第2連動ロッ ドが上記内側ミラーを等しく、反対方向に且つ同時に移動させるようになってい る請求項24記載のレンズアタッチメント。 28.上記第1及び第2連動ロッドの第2端部の外側ミラーへの取り付け地点が 、外側ミラーの中心近くである請求項27記載のレンズアタッチメント。 29.上記第1及び第2連動ロッドの第2端部の外側ミラーの取り付け地点が、 外側ミラーのピボット中心近くである請求項27記載のレンズアタッチメント。 30.上記連動手段が、 a)上記ミラーの中心線に位置するセンターピニオンギアを備え、 b)上記外側ミラーの一つの垂直軸上に位置するミラーピニオンギアを備え、 該ミラーピニオンギアを回転させることにより、外側ミラーがその垂直軸に沿っ て回動するようになっており、 c)上記センターピニオンギアをミラーピニオンギアに作動的に連動するラッ クを備え、上記センターピニオンギアを回転させると、該ラックが直線的に移動 し、上記ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを回動させるようにな っており、 d)上記他の外側ミラーを上記ミラーピニオンギアを有する外側ミラーに対し て等しく且つ反対方向に移動させる連結手段を有する請求項22記載のレンズア タッチメント。 31.上記外側ミラーを回動させる連結手段が右外側ミラーの一端と、左外側ミ ラーの他端に接続する連動ロッドを備える請求項30記載のレンズアタッチメン ト。 32.上記外側ミラーを回動させる連結手段が第2ミラーピニオンギアと、該第 2ミラーピニオンギアと上記センターピニオンギアを接続させる第2ラックを備 え、上記センターピニオンギアを回転させることにより第2ラックを直線的に移 動させ、上記第2ミラーピニオンギアを回転させ、上記外側ミラーを他の外側ミ ラーの回動と等しく且つ反対方向に回動させるようになっている請求項30記載 のレンズアタッチメント。 33.上記連動手段の制御入力手段が上記センターピニオンギアに連結した制御 ラックを備え、該制御ラックの直線的移動により上記センターピニオンギアを回 転させるようになっている請求項30記載のレンズアタッチメント。 34.上記距離測定手段が、光学的焦点センサーである請求項33記載のレンズ アタッチメント。 35.上記距離測定手段が、超音波トランスデュサーである請求項33記載の レンズアタッチメント。 36.上記外側ミラーを回動させる連動手段が、上記外側ミラーに取り付けられ る外側端部を有する一対のロッドを備え、その外側端部は上記外側ミラーを回動 させる垂直軸から間隔を置いており、内側端部は互いに接続し且つレンズの光学 軸に平行に配置された作動ロッドに接続している請求項33記載のレンズアタッ チメント。 37.上記外側ミラーが旋回する垂直軸が上記外側ミラーの内側端部に位置し、 上記外側ミラーは、さらにその垂直軸において外側ミラーに接続し、上記ピボッ トから後方に延びる第1端部と第2の端部を有するオフセットロッドを備え、ま た上記外側ミラーを回動させる連動手段が上記オフセットロッドの第2端部に取 り付けられた外側端部と互いに接続され、上記レンズの光学軸に平行に位置する 作動ロッドに接続する内側端部を有する一対のロッドからなる請求項33記載の レンズアタッチメント。 38.上記駆動手段が、上記レンズの焦点を代表する電気信号のための電気的入 力手段と、上記連動手段の制御入力手段に接続され、機械的出力手段とを有し、 上記電気信号に応答する動きを有する電気的アクチュエーターを備え、上記レン ズの焦点を代表する電気信号により上記レンズの焦点の位置に適するようにミラ ーの収束を調整する請求項33記載のレンズアタッチメント。 39.上記電気的アクチュエーターがソレノイドである請求項38記載のレンズ アタッチメント。 40.上記電気的アクチュエーターがステッパースウイッチである請求項38記 載のレンズアタッチメント。 41.上記電気的アクチュエーターがサーボ機構である請求項38記載のレンズ アタッチメント。 42. a)対象物に向かって外側を向き、垂直軸の周りに回動可能な左右の光 学イメージジングセンサーを備え、 b)反対向きで上記垂直軸の周りに上記光学イメージングセンサーを同時に回 転させる連動手段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、 この制御入力手段の動きによって左右の光学イメージングセンサーを等しく、反 対に且つ同時に回転させるようになっており、さらに上記制御入力手段の一方向 の動きにより光学イメージングセンサーの視野を収束させ、上記制御入力手段の 反対方向の動きにより光学イメージングセンサーの視野を分散させるようになっ ており、 c)上記装置と対象物との間の距離に比例する制御出力を有する、上記装置と 対象物との間の距離を測定するための距離測定手段を備え、 d)上記距離測定手段の制御出力に応答して上記連動手段の制御入力を移動さ せる駆動手段を備え、上記光学イメージングセンサーの視野を上記測定手段によ り測定された距離に重複させるようになっていることを特徴とする三次元イメー ジ形成装置。 43.上記光学イメージングセンサーがCCDイメージングセンサーである請求 項42記載の装置。 44.上記距離測定手段がビデオカメラの自動焦点機構である請求項42記載の 装置。 45.a)左右の光学イメンージングセンサーを備え、両者のセンサーは装置か ら対象物への線に対し垂直方向中央に位置する、該線上から外側に向くよう になっており、 b)左右の外側ミラーを備え、両者は上記光学イメージングセンサーより広く 、光学イメージングセンサーの外側に位置し、対象物方向外側を向き、外側ミラ ーによって光学イメージングセンサーの視野の実質的に全体を覆い、外側ミラー は垂直軸の周りに回転するようになっており、 c)反対向きで上記垂直軸の周りに上記外側ミラーを同時に回転させる連動手 段を備え、該連動手段はその作動のための制御入力手段を有し、この制御入力手 段の動きによって左右の外側ミラーを等しく、反対に且つ同時に回転させるよう になっており、さらに上記制御入力手段の一方向の動きにより外側ミラーの視野 を収束させ、上記制御入力手段の反対方向の動きにより外側ミラーの視野を分散 させるようになっており、 d)上記装置と対象物との間の距離に比例する制御出力を有する、上記装置と 対象物との間の距離を測定するための距離測定手段を備え、 e)上記距離測定手段の制御出力に応答して上記連動手段の制御入力を移動さ せる駆動手段を備え、上記外側ミラーの視野を上記測定手段により測定された距 離に重複させるようになっていることを特徴とするレンズアタッチメント。 46.上記光学イメージングセンサーがCCDイメージングセンサーである請求 項45記載の装置。 47.単一のレンズを使用し、三次元イメージを形成する装置であって、上記レ ンズをある選択された距離に焦点を合わせるフォーカッシング手段と、対象物方 向で外側に向く左右の外側ミラーとを有し、該外側ミラーを垂直軸の周りに同時 に且つ反対方向に回動させ、上記外側ミラーをレンズの焦点によりレンズの焦点 と関連する収束角度で収束させる装置により、左右のイメージから三次元で対象 物の位置を測定する方法であって、 a)三次元で既知の位置にある複数の測定点を有する複数のターゲットによっ て上記装置を較正し、複数の較正マップを得、各マップは収束角度により示され 、左右のイメージの各々における上記ターゲットの測定点の位置を表す復数の二 次元座標を有し、復数の座標は三次元のターゲットにおける測定点の現実の位置 を表すものであって、 b)上記装置で対象物を狙って焦点を合わせ、同時に上記外側ミラーを上記イ メージの重複部分が最大になるように収束させ、 c)上記外側ミラーの収束角度を測定し、 d)上記測定された収束角度と最も正確に適合する較正マップを選択し、 e)上記左右のイメージの各々における上記対象物の二次元位置を測定し、 f)上記左右のイメージにおける測定された二次元位置を用いて、上記選択さ れた較正マップから三次元の対象物の現実の位置を決定する測定方法。 48.上記較正工程(a)が、 a)各々が既知の位置の復数の測定点を有する復数のターゲットを選択し、 b)上記装置で複数のターゲットの一つを狙い、 c)上記装置を上記ターゲットに焦点を合わせ、上記ターゲットがレンズの視 野の深さ内に実質的に完全に入るようにし、上記ミラーの収束を調整し、 d)上記収束角度を測定し、 e)上記左右のイメージの各々におけるターゲットの測定点の各々の二次元イ メージ座標を測定し、 f)上記ターゲットの測定点の各々の左右の二次元イメージの座標を収束角度 によって示された較正マップに記録し、 g)上記ターゲットの測定点の各々の現実の位置を収束角度によって示された 上記較正マップ内に記録し、 h)残りのターゲットに対して、上記工程(b)から工程(g)を繰り返す 請求項47記載の測定方法。 49.上記ターゲットが選ばれた距離におけるレンズの視野の深さ及び視界を実 質的に完全に満たすようにサイズが選択される請求項48記載の測定方法。 50.二次元イメージの座標がx−y座標として測定される請求項47記載の測 定方法。 51.二次元イメージの座標がρ−θ極座標として測定される請求項47記載の 測定方法。
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