(57)【要約】【課題】画像歪補正プログラムの負担を軽減し、ステレオカメラなど複眼式カメラシステムの低価格化を図ること。【解決手段】ステレオカメラ１００は、一対のレンズ部１と、各レンズ部１と１対１に対応して設けられ、対応するレンズ部１を通して入射されてくる光信号を電気信号に変換するCCD２と、各CCD２から出力される電気信号に基づいて画像データを作成するデータ処理装置７とを備える。レンズ部１には、低歪レンズ１Aが組み込まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ部と、各レンズ部と１対１に対応して設けられ、対応するレンズ部を通して入射されてくる光信号を電気信号に変換するCCDと、各CCDから出力される電気信号に基づいて画像データを作成するデータ処理装置とを備える複眼式カメラにおいて、
前記レンズ部に低歪レンズを組み込んでなることを特徴とする複眼式カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内外に定点設置して距離情報を得るステレオカメラなど複眼式カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステレオカメラは、一対のレンズ部と、各レンズ部と１対１に対応して設けられ、対応するレンズ部を通して入射されてくる光信号を電気信号に変換するCCDと、各CCDから出力される電気信号に基づいて画像データを作成するデータ処理装置とを備える。
【０００３】
従来、ステレオカメラの多くは、レンズ部及びCCDがそれぞれ予め決められた定位置に組み付けられており、レンズ部とCCDとの間に光軸のズレが発生し易かった。また、従来、レンズ部は球面レンズで構成されていたため、画像に比較的大きな歪が発生し、距離情報算出演算に支障をきたしていた。
【０００４】
このため、従来のステレオカメラは、光軸のズレ及び球面レンズ使用に基づく画像の歪を補正するために、プログラムソフトを用意していた。
【０００５】
しかし、上記プログラムは煩雑、高価であるため、複眼式カメラシステムの高価格化を招いていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、複眼式カメラに適用され、ステレオカメラのみに限定されるものではないが、上記のような従来技術の問題点を解決し、画像歪補正プログラムの負担を軽減し、ステレオカメラなど複眼式カメラシステムの低価格化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数のレンズ部と、各レンズ部と１対１に対応して設けられ、対応するレンズ部を通して入射されてくる光信号を電気信号に変換するCCDと、各CCDから出力される電気信号に基づいて画像データを作成するデータ処理装置とを備える複眼式カメラにおいて、前記レンズ部に低歪レンズを組み込んでなることを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、レンズ部に低歪レンズを組み込むことにより、画像に歪が生じることがなく、データ処理装置において画像の歪を補正するためのプログラムソフトが不要になる。また、同一物体を撮像したとき左右の画像が縦方向にずれると、通常、距離情報算出演算ができないため縦方向のズレを補正する必要があり、そのため、レンズ部中心（光軸）とCCD中心を合わせて画像の歪を補正し易くしていた。本発明によると、低歪レンズを組み込んだため、光軸とCCDの中心を正確に合わせる必要がなく、画像の歪補正も不要となる。また、本発明によると、データ処理装置の負荷を軽減し、ステレオカメラなど複眼式カメラシステムの低価格化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係るステレオカメラのブロック構成図、図２は、低歪レンズの実施形態を示す断面図、図３は、レンズ部の低歪レンズの説明図、図４は、光軸調整方法に係る第１の画像表示パターン図、図５は、同光軸調整方法に係る第２の画像表示パターン図、図６は、同光軸調整方法の説明図をそれぞれ示す。
【００１１】
図１において、ステレオカメラ１００は、左右一対のレンズ部１と、各レンズ部１と１対１に対応して設けられるCCD（電荷結合素子）２とを備える。
【００１２】
レンズ部１とCCD２との各組合せに係るレンズ部１及びCCD２は、互いに別個独立して当該ステレオカメラ１００の筐体に組み付けられる。換言すると、レンズ部１及びCCD２は、従来のように撮像ユニットとして一体化されていない。
【００１３】
各レンズ部１は、低歪レンズを組み込んで構成される。低歪レンズは、単数又は複数枚のレンズ体からなり、少なくとも１枚のレンズ体は非球面レンズ１A（図２（A）、図３）で構成されるが、図２（B）、（C）に示すように、非球面レンズ１Aと球面レンズ１Bとの組合せ、非球面レンズ１Aと球面レンズ１Bと球面レンズ１Cとの組合せなど、各種レンズを組み合わせて形成することができる。なお、従来のレンズ部に組み込まれる球面レンズ１Bが図７に示すように収差が大きいのに対し、低歪レンズもしくは非球面レンズ１Aは、図３に示すように収差が殆ど無い特性を有する。
【００１４】
各CCD２は、対応するレンズ部１から入射されてくる光信号を電気信号に変換する。データ処理装置７は、CPU、ROM、RAM、IFPGAなどを備え、CCD２からの電気信号に基づいて画像処理などを行う。
【００１５】
データ処理装置７で作成された画像データは、インタフェース８及びコネクタ９を介して外部のパソコン２００へ出力される。
【００１６】
次に、レンズ部１及びCCD２を筐体に組付ける方法を説明する。
【００１７】
図示しないが、ステレオカメラ１００の筐体にレンズ部１を仮固定し、かつ、CCD２が取り付けられる取付プレートをXYステージの上に載せた状態にセットし、ステレオカメラ１００にパソコン２００を接続する。パソコン２００は、本体部２００Aとディスプレイ２００Bを備える。また、ステレオカメラ１００の被写体として、格子状に直線が描かれた平面チャート３００を用意する。
【００１８】
次に、ステレオカメラ１００で平面チャート３００を撮像する。撮像した平面チャート３００は、ディスプレイ２００B上に、図４に示すように、左側のレンズ部１及びCCD２による画像G1は左側に、右側のレンズ部１及びCCD２による画像G2は右側にそれぞれ表示させる（第１の画像表示パターン）。あるいは、図５に示すように、左側のレンズ部１及びCCD２による画像G1と右側のレンズ部１及びCCD２による画像G2を重ね合わせて表示させる（第２の画像表示パターン）。ここで、ディスプレイ２００Bに表示される画像G1、G2には、基準線SL1、SL2が明瞭に表示される。
【００１９】
作業者は、ディスプレイ２００B上の２つの画像G1、G2を見て、焦点が合っているかどうかを判断し、焦点が合っていない場合、レンズ部１を前後方向（Z軸方向）へ移動させ、焦点を合わせる。焦点が合うと、レンズ部１を筐体の前壁部に固定する。
【００２０】
その後、光軸調整を行う。光軸調整は、ディスプレイ２００B上の２つの画像G1、G2を見て、各画像G1、G2の基準線SL1、SL2が、互いにズレのある状態、すなわち、図６において、画像G1に対して、画像G2が２つの細い斜線で示すようなズレを有している状態から、図６において、画像G2が２つの太い水平線で示すようなズレの無い状態に遷移するよう、右側のCCD２の姿勢を調整する。各画像G1、G2の基準線SL1、SL2が互いにズレの無い状態になったとき、光軸調整を終了し、各CCD２の取付プレートを筐体の内部壁部に固定する。
【００２１】
ここで、従来技術のように、レンズ部１が球面レンズ１Bのみからなる場合、歪のない球面レンズも考えられるが、通常、歪のない球面レンズにするためには、複数枚の球面レンズの組合せが必要となり、高価で、重いものとなっていた。一方、安価で軽量な球面レンズを用いると、図８に示すように、左側の画像G1と右側の画像G2がともに歪を有し、X軸、Y軸に歪曲収差が発生する。つまり、左側の画像G1の物体L4と右側の画像G2の物体L3は、Y軸方向のずれはないが、X軸方向にずれた位置に見え、また、左側の画像G1の物体L4及び右側の画像G2の物体L4は、X軸方向、Y軸方向ともにずれた位置に撮像される。図８に示した２つの破線間の間隔は歪曲収差の差であり、この歪曲収差を補正し、物体L4を正規の位置に補正しないと、正確な距離情報を算出することができない。歪曲収差を補正する際、補正基準点としてレンズ部の中心（光軸）を用いることが最適ではあるが、レンズ部の中心が画像上のどの点であるかを認識することは非常に困難である。一方、CCDの中心は、画像の中心であるため、容易に認識することができる。そこで、レンズ部の中心とCCDの中心を予め合わせておけば、CCDの中心をレンズ部の中心の近似点として補正基準点とすることができる。しかしながら、レンズ部の中心とCCDの中心を合わせることは容易ではなく、また、歪曲収差の補正には、歪曲特性に応じた複雑なプログラムが必要となる問題がある。
【００２２】
本実施形態によると、レンズ部１に低歪レンズ１Aを使用しているため、画像に歪が殆ど発生しなくなり、従来は、レンズ部１の中心とCCD2の中心を予め合わせてCCD中心を基準点として補正することになっていたが、本実施形態では、図６に示すような、上記中心位置合わせを正確に行う必要がなく、左右の画像G1、G2の水平軸（横線）が合致すればよく、すなわち、画像G2の細い斜線を太い横線に合致するようCCDの姿勢を調整するだけでよく、レンズ中心をさがす必要もなく、CCD中心とレンズ中心のズレを修正する必要がなくなる。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態のステレオカメラ１００は、一対のレンズ部１と、各レンズ部１と１対１に対応して設けられ、対応するレンズ部１を通して入射されてくる光信号を電気信号に変換するCCD２と、各CCD２から出力される電気信号に基づいて画像データを作成するデータ処理装置７とを備え、レンズ部１に低歪レンズ１Aを組み込んで構成される。
【００２４】
本実施形態によると、レンズ部１に低歪レンズ１Aを組み込むことにより、画像G1、G2に歪が生じにくくなり、データ処理装置７において画像G1、G2の歪を補正するためのプログラムソフトが不要になり、距離情報の算出演算を簡単に行うことができ、データ処理装置７の負荷を軽減し、ステレオカメラ１００など複眼式カメラシステムの低価格化を図ることができる。
【００２５】
なお、本発明は、ステレオカメラ１００に限定されるものではなく、複眼式カメラに広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るステレオカメラのブロック構成図である。
【図２】低歪レンズの実施形態を示す断面図である。
【図３】同レンズ部の非球面レンズの説明図である。
【図４】同光軸調整方法に係る第１の画像表示パターン図である。
【図５】同光軸調整方法に係る第２の画像表示パターン図である。
【図６】同光軸調整方法の説明図である。
【図７】従来のレンズ部の球面レンズの説明図である。
【図８】同球面レンズによる左右の表示画像図である。
【図９】同球面レンズによる光軸のズレの説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    レンズ部
１A    低歪レンズ（非球面レンズ）
２    CCD
７    データ処理装置
１００    ステレオカメラ（複眼式カメラ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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