(57)【要約】【課題】カメラの設計によらず距離を測定できる距離測定マーカを提供する。【解決手段】距離測定マーカは、平面を有する基体と、複数の管状体を密に集合した集合体とを有している。各管状体は、同じ径と同じ長さを有している。また、管状体の肉厚は、径および長さに比べて小さい。それぞれの管状体は基体の平面となっている表面に垂直に立つように配置され、管状体の外側面同士が密着している。上記の構成により、カメラの設計に依存することなく、単眼カメラで距離測定が可能な距離測定マーカを形成することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面を有する基体と、
所定の同じ径と、所定の同じ長さを有する複数の管状体を、前記管状体の外側面同士が接するように密に集合して前記平面の上に配置した集合体と
を有することを特徴とする距離測定マーカ。
【請求項２】
前記管状体の管が円筒である
ことを特徴とする請求項１に記載の距離測定マーカ。
【請求項３】
前記管状体の管の直径が管の厚さより１桁以上大きい
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の距離測定マーカ。
【請求項４】
前記管状体の管の長さが管の厚さより１桁以上大きい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の距離測定マーカ。
【請求項５】
前記管状体の管の内壁の光反射率が前記基体の表面の光反射率とは異なる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の距離測定マーカ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の距離測定マーカと、
前記距離測定マーカの上方から前記距離測定マーカを撮影するカメラと
を有することを特徴とする距離測定システム。
【請求項７】
前記カメラの視線方向を前記管状体の長さ方向に制御する視線制御手段を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の距離測定システム。
【請求項８】
平面を有する基体と、
同じ径と、同じ長さを有する複数の管状体を、前記管状体の外側面同士が接するように密に集合して前記平面の上に配置した集合体と
を有する距離測定マーカの画像を
前記管状体の長さ方向からカメラで撮影し、
前記画像で、前記管状体を通して前記基体の表面が見えている範囲に基づいて前記カメラと前記距離測定マーカとの距離を算出する
ことを特徴とする距離測定方法。
【請求項９】
前記カメラの視線の中心から所定の距離に前記距離測定マーカの基準部と、
前記カメラの撮像面の前記基準部の位置と
に基づいて前記カメラと前記距離測定マーカとの距離を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の距離測定方法。
【請求項１０】
平面を有する基体と、
同じ径と、同じ長さを有する複数の管状体を、側面が接するように密に集合して前記平面の上に配置した集合体と
を有する距離測定マーカの画像を
前記管状体の長さ方向からカメラで撮影するステップと、
前記画像で、前記管状体を通して前記基体の表面が見えている範囲に基づいて前記カメラと前記距離測定マーカとの距離を算出するステップと
を有することを特徴とする距離測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定マーカおよび距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物と基準点との距離の測定が、様々な場面で必要とされている。距離の測定方法としては、例えば、複数のカメラを用いる方法や、光を出射してから反射光が返ってくるまでの時間を計測する方法があるが、これらの方法では、設備が複雑になったり高価になったりするという問題がある。そこで、安価な構成で距離を測定する方法が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、単眼カメラを用いた簡易な構成で、対象物との距離を測定する技術が開示されている。この技術では、対象物上に設けられたマーカの実際の大きさと、カメラで撮影した画像におけるマーカの大きさとに基づいて、カメラと対象物との距離を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−１５８７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、計算にカメラの焦点距離や撮像素子サイズが必要であるという問題点があった。すなわち、予め、カメラの焦点距離や撮像素子サイズなどの設計情報を、カメラごとに取得しておく必要があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、カメラの設計によらず距離を測定できる距離測定マーカを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、距離測定マーカは、平面を有する基体と、複数の管状体を密に集合した集合体とを有している。各管状体は、同じ径と同じ長さを有している。また、管状体の肉厚は、径および長さに比べて小さい。それぞれの管状体は基体の平面となっている表面に垂直に立つように配置され、管状体の外側面同士が密着している。上記の構成により、カメラの設計に依存することなく、カメラで距離測定が可能な距離測定マーカを形成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果は、カメラの設計によらず距離を測定できる距離測定マーカを提供できることである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の距離測定マーカを示す平面図である。
【図２】第１の実施形態の距離測定マーカを示す断面図である。
【図３】第２の実施形態の距離測定マーカを示す平面図である。
【図４】第２の実施形態の距離測定方法を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態の距離による画像の違いを示す平面図である。
【図６】第２の実施形態の異なる距離における画像の形成を示す断面図である。
【図７】第３の実施形態の距離測定マーカを示す断面図である。
【図８】第４の実施形態の距離測定マーカを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の距離測定マーカを示す平面図である。距離測定マーカは、平面を有する基体１と、複数の管状体２を密に集合した集合体３とを有している。集合体３を構成する各管状体２は、同じ径と同じ長さを有している。また、管状体２の肉厚は、径および長さに比べて小さい。そして、管状体２の側面部同士が密に接するように集合して集合体３を形成している。この時各管状体２は、基体１の平面に垂直に立つように配置される。なお、ここでは管状体２の管の直径をＤとしている。
【００１２】
図２は、図１のＡ−Ａ´における、距離測定用マーカの断面を示す断面図である。それぞれの管状体２は基体１の平面の表面に垂直に立つように配置され、管状体２の外側面同士が密着している。
【００１３】
上記の構成により、カメラの撮像素子サイズに依存することなく、単眼カメラで距離測定が可能な距離測定マーカを形成することができる。
【００１４】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態の距離測定マーカ１００を示す平面図である。その構成は、第１の実施形態と同様である。すなわち、基体２０の平面となっている表面に、管状体１１が垂直に立つように配置され、各管状体１１の外側面同士が密に接して集合体１０を形成している。ここで、管状体１１の直径をＤとしている。管状体１１の肉厚は、その長さおよび径に比べて無視できる程度に小さい。例えば、肉厚は直径の１／１０以下であり、望ましくは１／２０以下である。このため、以降の説明では管状体１１の内径と外径とを区別せず、ともにＤであるとして扱う。実装基板１０と、実装基板１０に実装するチップ２０を示す平面図である。また、図３のＢ−Ｂ´における集合体１０の幅をＣとする。
【００１５】
図４は、図３のＢ−Ｂにおける距離測定マーカ１００の断面を示す断面図である。また、図４には集合体１０の中心から、基体２０表面の垂直方向に配置されたカメラの撮像面Ｐと焦点面Ｓとを示している。ここで、焦点距離をＦとする。なお、カメラの視線の中心と、集合体１０の中心とは、予め位置合わせされているものとする。このような位置合わせは、一般的な技術を用いて実行できるため、詳細な説明は省略する。
【００１６】
次に、上記の距離測定マーカ１００とカメラ２００の配置で、距離を測定する方法について説明する。ここで管状体１１の長さをＬｓとする。カメラ２００から撮影した画像では、距離測定マーカ１００の中心に近い角度では、管状体１１を通して、基体２０の表面が見えている。そこから角度が増えるに従って、基体２０表面の見える割合が小さくなる。基体２０の表面が見えなくなる境の角度をθとする。また、視線の中心から、基体２０の表面が見えなくなる管状体１１の外側までの距離をｇ、この２倍に当たる基体２０の表面が見える径をＧとする。図４から明らかなように、このθは、次の式１によって求められる。
2019196914.tif 000003
【００１７】
撮像面ＰにおけるＣの像の長さＲは、焦点面Ｓを頂点とする三角形の相似から次の式２によって表せる。
2019196914.tif 000004
【００１８】
次に撮像面Ｐ上でのＧの像Ｉについて説明する。図４から次の式３が成り立つ。また、定義から式４が成り立つ。
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【００１９】
図４からＩは次の式５で表せる。
2019196914.tif 000007
【００２０】
これに、式４、式３、式１を順次代入し、次のように展開できる。
2019196914.tif 000008
【００２１】
式６から、撮像面ＰにおけるＧの像Ｉの大きさは、距離測定マーカとカメラとの距離に関係なく一定であることが分かる。から視線方向の距離に影響せず、一定であることがわかる。
【００２２】
次に、Ｉを用いて視線方向距離を算出する方法について説明する。図５は、距離測定マーカ１００からの距離がことなる、ａ地点および、ａ地点より遠くにあるｂ地点における像を示す平面図である。ここで、ａ地点の像に関する諸データをＩａ、Ｌａ、・・・、ｂ地点の像に関する諸データをＩｂ、Ｌｂ、・・・、などのように添字で表すものとする。図５に示すように、集合体１０の幅Ｃの、ａ地点における像Ｒａは、ｂ地点における像Ｒｂよりも大きくなる。一方、式６で説明したように、基体２０の表面が見える範囲の、それぞれの幅ＩａとＩｂは等しくなる。
【００２３】
図６は、ａ地点、ｂ地点それぞれにおける像の形成を示す断面図である。まずａ地点の焦点面Ｓａから距離測定マーカ１００までの距離Ｌａの計算について説明する。焦点に頂点のある三角形の相似からＬａは、次の式７で表せる。
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【００２４】
ここで式６を変形し、式８を得る。
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【００２５】
式７に式８を代入して、Ｌａは次の式９で表せる。
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【００２６】
式９から、距離測定マーカ１００からカメラの焦点面Ｓａまでの距離Ｌａは、撮像面上に写った像Ｉａ、Ｒａの比率と、集合体１０の幅Ｃ、管の長さＬｓ、管の径Ｄから算出できることがわかる。同様に、カメラ２００がｂ地点にある場合の距離は、式１０で算出することができる。
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【００２７】
以上説明したように、カメラ２００の焦点距離や、撮像素子サイズを用いることなく、カメラ２００から距離測定マーカ１００までの距離を算出することができる。
【００２８】
なお、上記の説明では、Ｃを集合体の幅としたが、Ｃは、Ｇよりも大きな値となる任意の管状体１１を選択して定義しても良い。また、基体２０の表面と管状体１１の内壁の境目が明瞭に撮影されるように、基体２０の表面と管状体１１の内壁の光反射率が大きく異なるようにしておいてもよい。
【００２９】
（第３の実施形態）
図７、本実施形態の距離測定マーカ１０１を示す断面図である。距離測定マーカ１０１は、第２の実施形態の距離測定マーカ１００とほぼ同じ構造を有しているが、集合体１０の外縁に接して、補強部材１２を設けている点が異なっている。補強部材１２で、集合体１０をサポートすることで、距離測定マーカ１０１の機械的強度を増すことができる。そして、管状体１１の変形を防止できるため、距離測定の精度を確保することが容易になる。
【００３０】
（第４の実施形態）
図８は、本実施形態の距離測定マーカ１０２を示す断面図である。距離測定マーカ１０２の構成は、第２の実施形態の距離測定マーカ１００と、ほぼ同じであるが、基体２０の集合体１０側の表面が、面光源２１となっている点が異なっている。管状体１１の背景が面光源２１となっていることで、周辺が暗い状態であっても距離を測定することができる。
【００３１】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１、２０    基体
２、１１    管状体
３、１０    集合体
１２    補強部材
２１    面光源
１００、１０１、１０２    距離測定マーカ
２００    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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