JPS63113306A - 輻輳合せ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２つの集束光学系により同一の物体を所望の位
置に結像させるのに利用される幅幀合せ機構に関する。

この様な輻輳合せ機構はたとえば立体視により光学的に
物体までの距離を測定するの有効に利用される。

［従来の技術］ 光学的に物体までの距離を測定する方法としていわゆる
ステレオ法と呼ばれる方法がある。この方法においては
焦点距離が同一の２つの対物レンズを光軸を平行に保ち
且つ所定の距離隔てて並列に維持し該各対物レンズの後
方にそれぞれ照度分布測定手段を配置し、これら２つの
測定手段により測定される同一の照度分布パターンの位
置関係から物体までの距離を算出することができる。

第４図（ａ）、（ｂ）はステレオ法の原理を説明するた
めの図である０図において、１０１．１０２は焦点距離
の等しい光集束性の対物レンズであり、ｌ０ＩＡ、１０
２Ａはそれぞれそれらの光軸である。レンズ１０１．１
０２は光軸１０１Ａ、１０２Ａが平行になる様に且つレ
ンズ中心間を結ぶ直線（基線）が光軸１０１Ａ、１０２
Ａと直交する様に配置されている。レンズ１０１の後方
には該レンズの焦点圧ＪＩＦだけ隔てられた位置に測定
手段１０３が配置されており、レンズ１０２の後方には
距＃Ｆだけ隔てられた位置に測定手段１０４が配置され
ている。これら測定手段はレンズ１０１，１０２の基線
方向と平行な方向の１つの直線上に配こされている。

第４図（ａ）においては物体１０５が光軸１０１Ａ上に
おいて無限遠に存在する。この場合には、レンズ１０１
による測定手段１０３上での物体１０５の像１０Ｂは光
軸１０１Ａ上に存在し。

同様にレンズ１０２にょる測定手段１０４上での物体１
０５の像１０７は光軸１０２Ａ上に存在する。

第４図（ｂ）においては物体１０５が光軸１０１Ａ上に
おいて有限の距＠Ｘだけ離れた位置に存在する。この場
合には、レンズｌｏｔによる測定手段１０３上での物体
１０５の像１０Ｂは光軸１０１Ａ上に存在するが、レン
ズ１０２による測定手段１０４上での物体１０５の像１
０７は光軸１０２Ａから距ｆｉＤだけ離れた位置に存在
する。

従って、像１０７の光軸１０２Ａからのずれ量りを測定
手段で検出することによって、レンズ１０１．１０２と
測定手段と１０３，１０４との間の距＃Ｆ及び基線長り
から、測定すべき距ｇｌｘは次式により計算処理で求め
ることができる。

Ｘ＝ＦＬ／Ｄ ところで、一般に物体はある程度の広がりを有するので
、測定手段上にはある範囲にわたって画像が形成される
。このため、同一物体上の同一物点の像を特定すること
は困難である。そこで１以上の様なステレオ法において
は、測定手段１０３．１０４により像１０６，１０７の
位置を求めるために、一方の測定手段１０３における照
度分布と他方の測定手段１０４における照度分布との相
関をとることが行なわれる。

第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はこの様な相関法の原理
を説明するための図である。

測定手段１０３，１０４としては、たとえば自己走査型
センサであるＣＣＤアレイが用いられる。

第５図（Ｌ）において、レンズ１０１に対応する測定手
段であるＣＣＤアレイ１０３はｎ個の受光要素を有し、
レンズ１０２に対応する測定手段であるＣＣＤアレイは
ｍ個の受光要素を有する（　ｍ＞　ｎ　）　＃即ち、光
軸１０１Ａ上の物体までの距離を測定するとすれば、レ
ンズ１０１による像１０６は物体までの距離に無関係に
光軸１０１Ａ上に存在するが、レンズ１０２による像１
０７は物体までの距離に応じて位置が変化するので、Ｃ
ＣＤアレイ１０４にはＣＣＤアレイ１０３よりも多くの
受光要素が設けられている。この様な配置において、Ｃ
ＣＤアレイ１０３を基準視野と称し、ＣＣＤアレイ１０
４を参照視野と称する。

第５図（ａ）に示される様な基準視野及び参照視野での
照度分布は第５図（ｂ）に示される様になる。即ち、レ
ンズ１０１に関する物体１０５及び像１０６の光軸方向
の結像関係はレンズ１０２に関する物体１０５及び像１
０７の光軸方向の結像関係と等しい（即ち、倍率が等し
い）ので、像１０６の照度分布と像１０７の照度分布と
は光軸から距１１１０だけずれた点が異なるのみである
。

従って、ＣＣＤアレイ１０３，１０４からは、第５図（
ｃ）に示される様な各受光要素に対応する出力が得られ
る。

そこで、２つのＣＣＤアレイの出力の相関をとるため、
先ず基準視野における第１−ｎ番目の受光要素の出力５
（１）〜Ｓ　（ｎ）と参照視野における第１−　ｎ番目
の受光要素の出力Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）との対応する出力
どうしの差の和を求める０次に同様にして、基準視野に
おける第１〜ｎ番目の受光要素の出力５（１）〜５（ｎ
）と参照視野における第２〜（ｎ＋１）番目の受光要素
の出力Ｒ（２）〜Ｒ（ｎ＋１）との対応する出力どうし
の差の和 を求める。以下、同様にして ＣＯＲ（ｍ−ｎ＋１） まで求める。

この様にして求めた（ｍ−ｎ＋１）個の値のうちで最も
小さい値（理想的にはＯ）となるＣＯＨの番号を選び、
その番号にＣＣＤアレイの１受光要素の幅を乗すること
により」二記りの値を求めることができる。

以上の様に、相関法による距ｆｉＤの決定に際してはあ
る程度の大きさの基準視野と該基準視野よりも大きい参
照視野とを必要とする。そして、以上の説明から分る様
に、無限遠から近距離までの広い距離範囲にわたって距
ｇｌ測定を行なおうとする場合には、近距離測定に際し
ては上記りの値が大きくなるので、参照視野を構成する
ＣＣＤアレイの受光要素数をかなり多くする必要がある
という問題がある。

この様な問題を解決するため、参照視野を構成するＣＣ
Ｄアレイとして実質上基準視野ＣＣＤアレイと同数の受
光要素をもち且つ基線方向に沿って移動可能としたＣＣ
Ｄアレイを用いて本質的に同様に距離測定を行なうこと
が特開昭６１−１１６６１１号公報に記載されている。

該公報にはまた、所定の関係を維持しながらレンズ間隔
及びレンズとＣＣＤアレイとの間隔を変化させることに
より合焦状態で精度良く測定を行なうことが開示されて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで１以上の様な距ｆａ測定のための装置において
は、従来、レンズの移動及び照度分布測定手段の移動は
それぞれ独立にパルスモータ等の駆動手段を用いて行な
われていた。このため、それぞれの移動量を所定の関係
に維持するための制御手段が別途必要となり、構成が複
雑化するという問題点があった。

そこで、本発明は、この様な従来技術の問題点を解決し
、１つの駆動源でレンズ及び照度分布測定手段の双方を
所定の関係をもって移動させ、かくして立体視における
輻輳合せを容易ならしめることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして
、実質上同一の焦点距離を有し光軸が互いに平行になる
様に並置された２つの光学系と該光学系に対応して並置
された照度分布測定手段とを有し、上記光学系のうちの
少なくとも一方が他方の光学系に対し基線方向に移動可
能であり且つ上記照度分布測定手段が上記光学系に対し
光軸方向に移動可能であり、上記移動可能な光学系と照
度分布測定手段との間が上記２つの光学系の光軸により
形成される面に対し垂直な方向を軸として回動し得るク
ランクレバーにより直接的または間接的に連結されてお
り、該クランクレバーの回動にともない上記移動可能な
光学系が基線方向に移動じ且つ上記照度分布測定手段が
光軸方向に移動する様になっていることを特徴とする。

輻輳合せ機構、が提供される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明による輻輳合せ機構の第
１の実施例を示す概略図である。

図において、１１はレンズｌの鏡筒であり、該ｇ！筒は
不図示のフレームに固定されている。尚、ＩＡはレンズ
１の光軸である。１２はレンズ２の鏡筒であり、該鏡筒
には基線方向に延びた１対の付属部材１２ａ、１２ｂが
付設されている。該付属部材にはそれぞれ上記基線方向
に延びたガイド長穴１３ａ、１３ｂが形成されている。

１４ａ。

１４ｂはそれぞれ不図示のフレームに固定されたガイド
ピンであり、これらはそれぞれ上記ガイド長穴１３ａ、
１３ｂに嵌合されている。上記鏡筒１２にはまた光軸方
向及び基線方向の双方に直交する方向（以下、Ｐ方向と
称する）に突出せるガイドピン１５が付設されている。

上記レンズ１゜２の焦点距離はともにＦである。

１６はクランクレバーであり、該レバーはほぼ直交する
２つの腕１６ａ、１６ｂを有する。腕１６ａはほぼ光軸
方向に延びており、腕１６ｂはほぼ基線方向に延びてい
る。これら２つの腕の接続部分にはＰ方向の回転軸１６
ｃが設けられている。該回転軸は不図示のフレームに回
転自在な様に連結されている。上記腕ｌｅａの先端部に
は上記回転軸１６ｃの中心へと向かう方向に延びたガイ
ド長穴１７ａが形成されており、一方上記腕１６ｂの先
端部には上記回転軸１６ｃの中心へと向かう方向に延び
たガイド長穴１７ｂが形成されている。そして、上記鏡
筒１２に付設されたガイドピン１５は上記ガイド長穴１
７ａに嵌合されている。

３．４はそれぞれレンズ１，２に対応して配こされた同
数の受光要素を有するＣＣＤアレイであり、該ＣＣＤア
レイはいづれも基線方向に沿って支持体１８に固定され
ている。該支持体にはＰ方向に突出せるガイドピン１９
が付設されている。

そして、該ガイドピンは上記ガイド長穴１７ｂに嵌合さ
れている。また、支持体１８には光軸方向に延びてたガ
イド長穴２０が形成されている。２１ａ、２１ｂは光軸
方向に沿って整列して不図示のフレームに固定されてい
るガイドピンであり、該ガイドピンは上記ガイド長穴２
０に嵌合されている。

第１図（ａ）においては、レンズｌの中心とレンズ２の
中心とは基線方向に距ｇｌＬを隔てて位置しており、同
様にＣＣＤアレイ３の中心とＣＣＤアレイ４の中心とは
基線方向に距離りを隔てて位置しており、且つレンズ１
．２とＣＣＤアレイ３．４とはレンズ１．２の焦点距離
Ｆだけ隔てて位置している。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）の状態からクランクレバー
１６を回転軸１６ｃのまわりに図中反時計回りに角度０
だけ回転させた状態を示すものである。この回転により
、鏡筒１２はガイド長穴１７ａとガイドピン１５との結
合関係及びガイド長穴１３ａ、１３ｂとガイトビｙ１４
ａ、１４ｂとの結合関係に基づき基線方向に図中左方へ
と距離ΔＬだけ移動する。一方、この回転により、支持
体１８はガイド長穴１７ｂとガイドピン１９との結合関
係及びガイド長穴２０とガイドピン２１ａ、２１ｂとの
結合関係に基づき光軸方向に図中下方へと距離ΔＦだけ
移動する。そして、第１図（ｂ）では、レンズｌとレン
ズ２との間の距離がＬ’（＝Ｌ−ΔＬ）であり、レンズ
１．２とＣＣＤアレイ３，４との間の距離がＦ’（＝Ｆ
＋ΔＦ）である。

ここで、クランクレバー１６の腕１６ａが光軸方向の時
に、該クランクレバー１６の回転軸１６Ｃの中心から上
記鏡筒１２に付設されたガイドピン１５の中心までの距
離をＡ−Ｌとし該回転軸１６ｃの中心から上記支持体１
８に付設されたガイドピン１９の中心までの距離をＡ＠
Ｆとしておく（ここで、Ａは比例定数である）。

この場合、上記回転角０（ラジアン）が小さいとすれば
。

ΔＬ＝Ａ−Ｌ　　・　０ ΔＦ＝Ａ　・　Ｆ　・　０ と近似でき、従って、 Ｌ’−Ｆ’＝　（Ｌ−Ａ−Ｌ−θ）＃ （Ｆ＋Ａ　＠Ｆ・０） ＝Ｌ拳Ｆ−Ａ２ＬＦθ２ である、そして、Ｏが小さい場合にはＡ２ＬＦ０２は無
視し得るので、 Ｌ′・Ｆ’＝ＬφＦ と近似できる。

第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上記第１図（ａ）、（
ｂ）の状態に相当する光学図である。

第２図（ａ）は物体５が光軸ＩＡ上において無限遠に存
在する場合である。レンズ１，２によるＣＣＤアレイ３
，４上での物体５の像６．７はそれぞれ光軸上に存在す
る。そして、該像はＣＣＤアレイ３，４のそれぞれの中
央に合焦状態で位置している。

第２図（ｂ）は物体５が光軸ＩＡ上において有限の距離
ｘだけ離れた位置に存在する場合である。この場合は、
レンズｌによるＣＣＤアレイ３上での物体５の像６は光
軸ＩＡ上に存在するが。

レンズ２によるＣＣＤアレイ４上での物体５の像７は光
軸２Ａ上には存在しない、しかし、本実施例においては
、クランクレバー１６の回転に際し、上記の様にＬ′・
Ｆ’＝Ｌ＠Ｆなる関係を維持してΔＬ及びΔＦが変化す
るので、物体５の像６．７はそれぞれＣＣＤアレイ３．
４の中央に合焦状態で位置することになる。

以下、本実施例においてＣ０Ｄ７レイの中央には必ず合
焦状態で結像がなされる理由を説明する。

上記の様に、第２図（ａ）、（ｂ）において、Ｌ’−Ｆ
’＝Ｌ−Ｆであるので、 Ｌ−Ｆ＝（Ｌ−ΔＬ）ＣＦ＋ΔＦ） が成り立つ、また、第２図（ｂ）における相似関係から
、 （Ｌ−ΔＬ）／Ｘ＝ Ｌ／　［Ｘ＋　（Ｆ＋ΔＦ）］ が成り立つ、これらの式から、 １／Ｆ＝　ｌ／Ｘ＋　１／　（Ｆ＋ΔＦ）が導かれる。

これにより第２図（ｂ）における物体５と像６，７とは
それぞれレンズ１．２に関し合焦結像の公式を満たして
いることが分る。

本実施例におけるレンズ２の移動は、鏡筒１２、クラン
クレバー１６または支持体１８のうちの１つを適宜の駆
動手段により所定の方向に直線往復移動または回動させ
ることにより駆動することができる。

第３図は本発明による輻輳合せ機構の第２の実施例を示
す概略図である０本図において、上記第１図におけると
同様の部材には同一の符号が付されている。

本実施例においては、レンズｌの鏡筒１１もレンズ２の
鏡筒１２と同様に基線方向に但し反対向きに移動できる
様になっている。即ち、該鏡筒１１の移動に関連して、
上記付属部材１２ａ、１２ｂと同様な付属部材２２ａ、
２２ｂ、上記ガイド長穴１３ａ、１３ｂと同様なガイド
長穴２３ａ。

２３ｂ、上記ガイドビン１４ａ、１４ｂと同様なガイド
ビン２４ａ、２４ｂ、上記ガイドビン１５と同様なガイ
ドビン２５、上記クランクレバー１６と同様なりランク
レバー２６、」−記腕１６ａ。

ｔａｂと同様な腕２６ａ、２６ｂ、上記回転軸１６Ｃと
同様な回転軸２６ｃ、上記ガイド長穴１７ａ、１７ｂと
同様なガイド長穴２７ａ、２７ｂ。

及び上記ガイドビン１９と同様なガイドビン２９が設け
られている。

但し、本実施例においては、各クランクレバー１６．２
６の２つの腕の長さの比が１−１記第１の実施例の場合
と異なる。即ち、クランクレバー１６の腕１６ａが光軸
方向の時に、該クランクレバー１６の回転軸１６ｃの中
心から上記鏡筒１２に付設されたガイドビン１５の中心
までの距離をＡ・Ｌ／２とし該回転軸１６ｃの中心から
上記支持体１８に付設されたガイドビン１９の中心まで
の距離をＡ・Ｆとしておき（ここで、Ａは比例定数であ
る）、同様にクランクレバー２６の腕２６ａが光軸方向
の時に、該クランクレバー２６の回転軸２６ｃの中心か
ら上記鏡筒１１に付設されたガイドピン２５の中心まで
の距離をＡ−Ｌ／２とし該回転軸２６ｃの中心から上記
支持体１８に付設されたガイドピン２９の中心までの距
離をＡ−Ｆとしておく。

これにより、実質上上記第１の実施例と同様な関係を維
持してレンズ１．２及びＣＣＤアレイ３．４を相対的に
移動させることができる。

上記実施例においてはクランクレバーの腕の先端にガイ
ド長穴を形成し該ガイド長穴と嵌合するガイドピンを鏡
筒及び照度分布測定手段支持体に形成しているが、本発
明においては逆にクランクレバーにガイドピンを形成し
該ガイドピンと嵌合するガイド長穴を鏡筒及び支持体に
形成してもよい、この場合は、鏡筒には光軸方向のガイ
ド長穴を形成し且つ支持体には基線方向のガイド長穴を
形成する。この場合も上記実施例と実質上同様な輻輳合
せを実現することができる。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、１つの駆動源により常に２
つの照度分布測定手段に対し実質上同一の視野を合焦状
態で結像させる輻輳合せを実現することができ、ステレ
オ法による距離測定に適用した場合には測定の際の制御
が簡単になり且つ測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（！Ｌ）　、　（ｂ）は本発明による輻輳合せ機
構を示す概略図である。 第２図（ａ）、（ｂ）は本発明による輻輳合せ機構にお
ける光学図である。 第３図は本発明による輻輳合せ機構を示す概略図である
。 第４図（ａ）、（ｂ）はステレオ法の原理を説明するた
めの図である。 第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は相関法の原理を説明す
るための図である。 １．２：レンズ、　　　　　ＩＡ　、　２Ａ　：光軸、
３．４　：　ＣＣＤアレイ、　５：物体、６．７：像、
　　　　　　１１．１２：Ｍ筒。 １６．２６：クランクレバー、１８：支持体。 代理人　　弁理士　　山　下　積　子 弟２図 （０）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第４ 、ノ１０５

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質上同一の焦点距離を有し光軸が互いに平行に
   なる様に並置された２つの光学系と該光学系に対応して
   並置された照度分布測定手段とを有し、上記光学系のう
   ちの少なくとも一方が他方の光学系に対し基線方向に移
   動可能であり且つ上記照度分布測定手段が上記光学系に
   対し光軸方向に移動可能であり、上記移動可能な光学系
   と照度分布測定手段との間が上記２つの光学系の光軸に
   より形成される面に対し垂直な方向を軸として回動し得
   るクランクレバーにより直接的または間接的に連結され
   ており、該クランクレバーの回動にともない上記移動可
   能な光学系が基線方向に移動し且つ上記照度分布測定手
   段が光軸方向に移動する様になっていることを特徴とす
   る、輻輳合せ機構。
2. （２）クランクレバーの回動にともなう光学系及び照度
   分布測定手段の移動に際し、２つの光学系の光軸間の距
   離と光学系−照度分布測定手段間の距離との積がほぼ一
   定に維持される様になっている、特許請求の範囲第１項
   の輻輳合せ機構。
3. （３）一方の光学系のみが移動可能であり、クランクレ
   バーの回転中心と該レバーの光学系移動に対する作用点
   との間の距離と、クランクレバーの回転中心と該レバー
   の照度分布測定手段移動に対する作用点との間の距離と
   の比が、２つの照度分布測定手段間の距離と光学系の焦
   点距離との比にほぼ等しくなる様に設定されている、特
   許請求の範囲第２項の輻輳合せ機構。
4. （４）２つの光学系が移動可能であり、各光学系は照度
   分布測定手段の移動にともない互いに逆向きに移動する
   様になっており、各光学系の移動に関し、クランクレバ
   ーの回転中心と該レバーの光学系移動に対する作用点と
   の間の距離と、クランクレバーの回転中心と該レバーの
   照度分布測定手段移動に対する作用点との間の距離との
   比が、２つの照度分布測定手段間の距離の半分と光学系
   の焦点距離との比にほぼ等しくなる様に設定されている
   、特許請求の範囲第２項の輻輳合せ機構。