(57)【要約】【課題】調整量を自動的に計算して簡便かつ容易にその臨み方向を調整できるような距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法を提供する。【解決手段】距離センサ１０のレンズ越しにラインイメージセンサ表面の光軸マーカの映像を観察することにより、距離センサ内蔵装置２０に対する距離センサ１０の臨み方向を求め、基準臨み方向に対する距離センサ１０の実際の臨み方向ズレを定量化し、これを用いて臨み方向を修正するような距離センサ臨み方向調整方法とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右で対をなす左側ラインイメージセンサおよび右側ラインイメージセンサが一体に形成されたセンサチップを用いる位相差検出方式の距離センサにおいて、
前記センサチップは、
左側ラインイメージセンサの周囲に設けられた左側光軸マーカと、
右側ラインイメージセンサの周囲に設けられた右側光軸マーカと、
を備えることを特徴とする距離センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の距離センサにおいて、
前記左側光軸マーカは、上下中心を規定する左側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する左側左右方向光軸マーカと、からなり、
前記右側光軸マーカは、上下中心を規定する右側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する右側左右方向光軸マーカと、からなることを特徴とする距離センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置であって、
距離センサの上下方向の角度を調整する上下アオリ調整機構と、
距離センサの左右方向の角度を調整する左右アオリ調整機構と、
を備え、距離センサの上下左右の角度を調整可能とすることを特徴とする距離センサ内蔵装置。
【請求項４】
請求項３に記載の距離センサ内蔵装置における距離センサ臨み方向調整方法であって、
距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカの位置情報を算出し、
距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカの位置情報を算出し、
左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報から距離センサの臨み方向を求め、
基準臨み方向に対する距離センサの実際の臨み方向ズレを定量化し、これを用いて上下アオリ調整機構および左右アオリ調整機構を調整して距離センサの臨み方向を修正することを特徴とする距離センサ臨み方向調整方法。
【請求項５】
請求項４に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
距離センサの左右のレンズ前方に配置され、一方のレンズを遮蔽するとともに他方のレンズを開放するシャッタと、
シャッタ越しに、左側ラインイメージセンサ用の左側光軸マーカと、右側ラインイメージセンサ用の右側光軸マーカと、を交互に撮像する撮像装置と、
を備え、
シャッタにより開放された距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
シャッタにより開放された距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
撮像により得た画像情報に基づいて左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報を算出することを特徴とする距離センサ臨み方向調整方法。
【請求項６】
請求項５に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
撮像装置とシャッタとの間に配置されるスプリッタと、
光を発する照明装置と、
を備え、照明装置からの光をスプリッタで反射させてシャッタを介して左側ラインイメージセンサまたは右側ラインイメージセンサへ到達させて照明することを特徴とする距離センサ臨み方向調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差検出方式を採用した距離センサ、この距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置、および、この距離センサの臨み方向を調整するための距離センサ臨み方向調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差検出方式の距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置は、各種分野で用いられている。このような距離センサ内蔵装置の具体例として、例えば、カメラや、物体認識用イメージカメラを備えた移動ロボットなどがある。
【０００３】
カメラでは、撮影レンズが臨む対象物と、距離センサの視野風景内の対象物と、が一致した状態でその距離を知り、この距離に基づいて撮影レンズを制御して撮影レンズの焦点距離を合わせる。したがって、対象物へ撮影レンズを向けた際にその撮影レンズが臨む対象物と距離センサが臨む対象物とを一致させる必要がある。このような対象物の一致は距離センサの臨む方向と撮影レンズの光軸方向とを完全に一致させることで達成が可能である。
【０００４】
また、物体認識用のイメージカメラと距離センサを組み合わせる移動ロボットでは、イメージカメラ上に写っている物体に対し距離センサで得られた距離の分布が１対１で対応する必要がある。したがって、対象物へイメージカメラを向けた際にその距離センサが臨む対象物とイメージカメラが臨む対象物とを一致させる必要がある。このような対象物の一致は距離センサの臨む方向とイメージカメラの光軸方向とを完全に一致させることで達成が可能である。
【０００５】
しかしながら上記の距離センサ、撮影レンズ、イメージカメラは、当然ながらそれぞれ空間的に一定の大きさを持っているため、機械的に干渉しないように設置間隔ｓだけ離して配置する必要がある。この設置間隔ｓによって一般的には視差と呼ばれるズレが生じる。設置間隔ｓに対して対象物までの距離ｄが十分遠ければ視差の影響は小さく問題にならないが、対象物までの距離ｄが設置間隔ｓに近づくにつれて視差の影響は無視できなくなるというものであり、設置間隔ｓを少なくする必要もある。
【０００６】
実用上は、距離センサの臨む風景対象物と、レンズの撮影対象物と、が予め決定される設定距離で一致するように調整する。先のカメラであれば距離センサの臨む風景対象物と撮影レンズの撮影対象物とが一致するように調整している。また、物体認識用のイメージカメラと距離センサを組み合わせる移動ロボットでは、距離センサの臨む風景対象物とイメージカメラの撮影対象物とが予め決定される設定距離で一致するように調整している。
【０００７】
これら従来技術の距離センサの臨み方向調整方法について、カメラを例に図を参照しつつ説明する。図１１はカメラにおける距離センサの臨み方向調整方法の説明図、図１２はカメラにおける距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。カメラ１は、距離センサ２、左右アオリ調整機構３、上下アオリ調整機構４、撮影レンズ５、筐体ユニット６を備えている。
【０００８】
距離センサ２と撮影レンズ５とは予め筐体ユニット６に組み立てられた状態となっている。前記のように仕様に合わせて任意の設定距離で距離センサ２と撮影レンズ５との臨み方向を一致させるために、まず撮影レンズ５の前方に臨み方向の基準となるチャート７を置いた専用治具を設置し、撮影レンズ５側はその筐体ユニット６の基準面を使ってこの専用治具に位置方向を合わせて設置する（図１２のステップＳ１０１）。次に距離センサ２に調整用の信号処理電気回路を接続し（ステップＳ１０２）、チャート７の画を臨みながら信号を取り出して（ステップＳ１０３）、情報を得て臨み方向ズレ量を計算する（ステップＳ１０４）。
【０００９】
距離センサ２の臨み方向調整は、チャート７の基準中心に合わせるように距離センサ２の臨み方向調整機構（左右アオリ調整機構３・上下アオリ調整機構４）を動かして行う。距離センサ２の臨み方向とチャート７の基準中心のズレ量が規格以内に入らなければ（ステップＳ１０５でＮＯ）、臨み方向調整機構による調整後にまた信号を取り出してズレ量を計算し望み方向が規格以内に入ったかを確認する（ステップＳ１０６，Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）。そして距離センサ２の臨み方向とチャート基準中心のズレ量が規格以内に入ったならば（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、臨み方向調整機構をロック（ステップＳ１０７）して調整を完了し（ステップＳ１０８）、距離センサ２を電気回路から切り離し（ステップＳ１０９）、最後に筐体ユニット６を専用治具から取り外す（ステップＳ１１０）ことでカメラの調整を完了する。このようにしてカメラの調整を行う。
【００１０】
また、距離センサおよび距離センサの臨み方向調整方法に係る他の従来技術として、例えば、特許文献１（特開２００３−２６２７８９号公報；発明の名称「測距手段の睨み調整装置」）がある。この睨み調整装置では、測距手段の睨み方向（臨み方向）を調整取付手段で調整可能に装着したカメラに対して、撮影レンズ装置で撮影したマークの出力信号と、測距手段がマークを検出した出力信号とを利用し、測距手段の睨みを撮影レンズ装置の睨みに合わせるために調整する方向を表示手段に表示させ、表示手段に表示されている調整する方向に向けて調整取付手段を調整する操作を行い測距手段の睨みを撮影レンズ装置の睨みに合わせる、というものである。従来技術の距離センサおよび距離センサの臨み方向調整方法はこのようなものである。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２６２７８９号公報（段落番号００３６，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１１，１２を用いて説明した従来技術の距離センサおよび距離センサの臨み方向調整方法では、距離センサ２を取り付け後に信号処理電気回路に仮配線・接続し、信号を読み出し、情報を得ながら調整し、調整終了後に信号処理電気回路から配線を外すという一連の工程が必要となるため、作業が煩雑でかつ時間を要するという問題があった。
【００１３】
また、特許文献１に記載の測距手段の睨み調整装置では、装置に光学調整用の構成（プログラムや処理回路）を内蔵させる必要があり、コストの点で問題があった。
また、測距手段自身の出力を使って調整しており、睨み調整視認表示を構成要件とする（作業者が画面を見ながら調整する）ので自動化に不向きであるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、調整量を自動的に計算して簡便かつ容易にその臨み方向を調整できるような距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような本発明の請求項１に係る距離センサは、
左右で対をなす左側ラインイメージセンサおよび右側ラインイメージセンサが一体に形成されたセンサチップを用いる位相差検出方式の距離センサにおいて、
前記センサチップは、
左側ラインイメージセンサの周囲に設けられた左側光軸マーカと、
右側ラインイメージセンサの周囲に設けられた右側光軸マーカと、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る距離センサは、
請求項１に記載の距離センサにおいて、
前記左側光軸マーカは、上下中心を規定する左側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する左側左右方向光軸マーカと、からなり、
前記右側光軸マーカは、上下中心を規定する右側上下方向光軸マーカと、左右中心を規定する右側左右方向光軸マーカと、からなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に係る距離センサ内蔵装置は、
請求項１または請求項２に記載の距離センサを内蔵する距離センサ内蔵装置であって、
距離センサの上下方向の角度を調整する上下アオリ調整機構と、
距離センサの左右方向の角度を調整する左右アオリ調整機構と、
を備え、距離センサの上下左右の角度を調整可能とすることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４に係る距離センサ臨み方向調整方法は、
請求項３に記載の距離センサ内蔵装置における距離センサ臨み方向調整方法であって、
距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカの位置情報を算出し、
距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカの位置情報を算出し、
左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報から距離センサの臨み方向を求め、
基準臨み方向に対する距離センサの実際の臨み方向ズレを定量化し、これを用いて上下アオリ調整機構および左右アオリ調整機構を調整して距離センサの臨み方向を修正することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項５に係る距離センサ臨み方向調整方法は、
請求項４に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
距離センサの左右のレンズ前方に配置され、一方のレンズを遮蔽するとともに他方のレンズを開放するシャッタと、
シャッタ越しに、左側ラインイメージセンサ用の左側光軸マーカと、右側ラインイメージセンサ用の右側光軸マーカと、を交互に撮像する撮像装置と、
を備え、
シャッタにより開放された距離センサの左側のレンズ越しに見える左側光軸マーカの映像のみを用いて左側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
シャッタにより開放された距離センサの右側のレンズ越しに見える右側光軸マーカの映像のみを用いて右側光軸マーカを撮像装置が撮像し、
撮像により得た画像情報に基づいて左側光軸マーカおよび右側光軸マーカの位置情報を算出することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項６に係る距離センサ臨み方向調整方法は、
請求項５に記載の距離センサ臨み方向調整方法において、
撮像装置とシャッタとの間に配置されるスプリッタと、
光を発する照明装置と、
を備え、照明装置からの光をスプリッタで反射させてシャッタを介して左側ラインイメージセンサまたは右側ラインイメージセンサへ到達させて照明することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上のような本発明によれば、調整量を自動的に計算して簡便かつ容易にその臨み方向を調整できるような距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態の距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法について図を参照しつつ説明する。まず、距離センサについて説明する。図１は本形態の距離センサの構造図である。図２は本形態の距離センサの内部構造図である。
【００２３】
本形態の距離センサ１０は、図１，図２に示されるように、レンズユニット１１、絞り１２、パッケージ１３、センサチップ１４、リード１５、ワイヤ１６、透明樹脂１７を備えている。
レンズユニット１１は透明な樹脂で形成され、凸レンズである左レンズ１１Ｌ，右レンズ１１Ｒ（以下左レンズ１１Ｌ，右レンズ１１Ｒを総称してレンズ１１Ｌ，１１Ｒという）を備える。
絞り１２はセンサチップ１４へ不要な光が入り込まないように遮光性のある樹脂を材料としており、左絞り孔１２Ｌ，右絞り孔１２Ｒ（以下左絞り孔１２Ｌ，右絞り孔１２Ｒを総称して絞り孔１２Ｌ，１２Ｒという）を備える。
【００２４】
パッケージ１３は遮光性のある樹脂を材料としており、射出成形法を用いたモールド成形により、複数のリード１５と一体に成形される。また外部へ信号を出力するためにパッケージ１３の外辺にはリード１５の一部が外部リード１５ａとして突出している。パッケージ１３の中央のダイパッド部にはセンサチップ１４が接着剤によって固定配置されている。
【００２５】
センサチップ１４は、特に図２で示すように、多数の電極部１４ａと、左右対の左側ラインイメージセンサ１４Ｌおよび右側ラインイメージセンサ１４Ｒ（以下、左側ラインイメージセンサ１４Ｌおよび右側ラインイメージセンサ１４Ｒを総称してイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒという）を備えている。イメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ多数の受光素子が一列に配置された構造となっている。なお、特に示さないが、センサチップ１４には、その他に信号処理のための信号増幅部、デジタル回路部、信号出力回路部など必要な機能を実現する回路が形成されている。また、左右対で一組のイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒは、図中では一組であるが複数組形成されるようにしても良い。
【００２６】
リード１５は、鉄もしくは銅を基材とする合金である。外部リード１５ａは先に説明したようにリード１５と一体の構成である。
ワイヤ１６は、例えば金線やアルミ線である。パッケージ１３にインサートされているリード１５とセンサチップ１４の電極部１４ａとがワイヤ１６によってワイヤーボンディングされて、センサチップ１４の電極部１４ａとリード１５とを電気的に接続する。
透明樹脂１７は、距離センサ１０内の内部空隙に充填される樹脂であり、機械振動・衝撃等からセンサチップ１４を保護する。
【００２７】
これら構成を有する距離センサ１０は、以下のようにして測距する。図３は測距原理の説明図である。三角測量原理に基づく位相差検出方式の測距原理を採用している。左右対のレンズ１１Ｌ，１１Ｒは、光軸間距離ｂを隔てて配置され、それらの焦点距離ｆにイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ位置する。
【００２８】
左レンズ１１Ｌには左側ラインイメージセンサ１４Ｌが対応し、右レンズ１１Ｒには右側ラインイメージセンサ１４Ｒが対応する。距離センサ１０を無限遠に置かれた検出対象物Ｏｂに正対させた場合、それぞれのレンズ１１Ｌ，１１Ｒを通るお互いに平行な２本の光線ｉ０がイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒ上の基準位置Ｐ０に結像する。
また、距離センサ１０から距離ｄだけ離れた検出対象物Ｏｂのように対象が有限距離にある場合は、前記基準位置Ｐ０からずれた位置ＰＬとＰＲとに結像し、そのときの基準位置Ｐ０からのズレ量ＸＬとＸＲとすると、次式が成立する。
【００２９】
［数１］
ｄ＝ｂ×ｆ／（ＸＬ＋ＸＲ）
【００３０】
ここで、ｂとｆは距離センサ１０に固有で既知の値なので、イメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒに結像した対象映像の相対的な位置関係ＸＬとＸＲとから、対象までの距離ｄが求められる。
【００３１】
このような測距原理のもと、距離センサ１０は以下のように動作する。距離センサが臨む風景からの光はレンズユニット１１の左右一対一組のレンズ１１Ｌ，１１Ｒによって集光集束され、絞り１２の絞り孔１２Ｌ，１２Ｒで絞り込まれつつ通過し、パッケージ１３に内蔵されているセンサチップ１４のイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒに結像する。このとき、風景内の物の距離に応じて左右それぞれのイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒには位相のずれた画が投影されるため、この位相ズレを精緻に求めることにより風景内にあるそれぞれの物の距離を連続的に測定することが可能となる。
イメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒは出力制御部１４１によって制御駆動されて受光信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１４２は受光信号を受光データに変換して信号処理部１４３へ出力し、上記数１に基づいて計算されて距離情報が算出される。なお、Ａ／Ｄ変換部１４２および信号処理部１４３は距離センサ１０の外部に設けてもよい。
距離センサ１０の測距原理はこのようなものである。
【００３２】
このような距離センサ１０において、レンズ１１Ｌ，１１Ｒに対し相対するセンサチップ１４の位置が理想的に組み合わされてレンズ光軸と距離センサの臨み方向が完全に一致することが望ましい。しかしながら、実際にはある程度の位置ずれが発生し、その結果、レンズ１１Ｌ，１１Ｒの光軸と距離センサ１０の臨み方向は一致していない。従って、レンズ光軸方向とは別に距離センサ１０としての臨み方向を知る必要がある。そこで、本発明ではセンサチップ１４に光軸マーカを付ける構成を採用した。以下、本発明の特徴的な光軸マーカについて図を参照しつつ説明する。
【００３３】
図４は光軸マーカの説明図である。センサチップ１４の表面であってイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒの周囲に光軸マーカが設けられるものであり、詳しくは左側ラインイメージセンサ１４Ｌの周囲において上下方向を示す左側上下方向光軸マーカ１４４Ｌと、左右方向を示す左側左右方向光軸マーカ１４５Ｌが配置され、また、右側ラインイメージセンサ１４Ｒの周囲において上下方向を示す右側上下方向光軸マーカ１４４Ｒと、左右方向を示す右側左右方向光軸マーカ１４５Ｒが配置される（以下、左側上下方向光軸マーカ１４４Ｌ，左側左右方向光軸マーカ１４５Ｌ，右側上下方向光軸マーカ１４４Ｒ，右側左右方向光軸マーカ１４５Ｒを総称するとき、上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒという）。これら上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒにより、距離センサ１０の臨み方向を判別できるようになる。
【００３４】
判別方法であるが、レンズ１１の対物側（検出対象物のある側）からレンズ光軸方向に沿って距離センサ１０を臨み、レンズ１１Ｌ，１１Ｒを通して内部を覗き込んだときに見えるセンサチップ１４上の左右それぞれの上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの位置によって、距離センサ１０の臨み方向を知る、というものである。
なお光軸マーカの配置や形状は、本実施例に限定される必要はなく、適宜最適化することが可能である。
【００３５】
続いてこのような距離センサを搭載した距離センサ内蔵装置について説明する。図５，図６は距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の説明図である。図の距離センサ内蔵装置２０はカメラの場合を例にとっている。
距離センサ内蔵装置２０は、距離センサ１０、左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２、撮影レンズ２３、筐体ユニット２４を備えている。
左右アオリ調整機構２１は、距離センサ１０の左右方向の角度を調整する。
上下アオリ調整機構２２は、距離センサ１０の上下方向の角度を調整する。
これにより、距離センサ内蔵装置２０では距離センサ１０の上下左右の角度を調整可能としている。
【００３６】
続いて実際の臨み方向調整方法について説明する。先のカメラによる距離センサ内蔵装置２０の調整を例に挙げる。
図５，図６で示すように、調整システム１００に距離センサ内蔵装置２０を載置して調整するものである。調整システム１００は大別して、視認装置３０、照明装置４０、シャッタ装置５０を備える。視認装置３０は、調整用結像レンズ３１、ＣＣＤカメラ３２を備える。照明装置４０は、照明光源４１、集光投影レンズ４２、プレートビームスプリッタ４３を備える。このような調整システム１００で距離センサ内蔵装置２０をセットすると調整可能に位置決めされる。
【００３７】
カメラ２０では、予め距離センサ１０と撮影レンズ２３とが筐体ユニット２４に組み付けられており、このようなカメラ２０が調整システム１００の専用治具に据え付けられる。距離センサ１０には、図上で詳しく示していないが、臨み方向を調整するため左右アオリ調整機構２１と上下アオリ調整機構２２とが取り付けられている。さらに専用治具には、距離センサ１０の検出物対象の位置に視認装置３０が配置される。距離センサ１０に相対して基準となる調整用結像レンズ３１及びＣＣＤカメラ３２が位置する。この２つの間にプレートビームスプリッタ４３が置かれる。照明装置４０の照明光源４１と集光投影レンズ４２とは距離センサ１０が臨む方向からやや離れた位置に配置され、集光投影レンズ４２で集光された直線ビームが、プレートビームスプリッタ４３に向かって光を照射すると、プレートビームスプリッタ４３で反射した光が距離センサ１０へ到達する。
【００３８】
続いてこのような調整システム１００を用いて、距離センサ内蔵装置２０の距離センサ１０の臨み方向測定及び臨み方向調整を行う手順を図を参照しつつ説明する。図７は距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。図８は距離センサ左右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左右のラインイメージセンサ及び左右・上下光軸マーカを示す図である。図９は右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた右側ラインイメージセンサ１４Ｒ及びその左右・上下の光軸マーカ１４４Ｒ，１４５Ｒを示す図である。図１０は左レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左側ラインイメージセンサ１４Ｌ及びその左右・上下の光軸マーカ１４４Ｌ，１４５Ｌを示す図である。
【００３９】
ここで、調整方法で用いる調整原理について説明する。説明のため上記調整システム１００のシャッタ装置５０を取り去った場合を想定し、距離センサ１０のレンズ１１Ｌ，１１Ｒ越しに、内部のセンサチップ１４の表面を照らし出すものとする。すると、照明光によって照らし出されたセンサチップ１４のイメージセンサ１４Ｌ，１４Ｒの周囲の上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒを含む映像がプレートビームスプリッタ４３を透過し、調整用結像レンズ３１を経てＣＣＤカメラ３２で当該映像を映し出すこととなる。
【００４０】
図８はこのようにして得られたＣＣＤカメラ３２の映像である。実は、左右のレンズ１１Ｌおよび１１Ｒに対しそれぞれセンサチップ１４上の上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４５Ｌおよび１４４Ｒ，１４５Ｒが対応していて別々の像として写るため、図８のように重なって見える。
【００４１】
上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの映像は、距離センサ１０内のセンサチップ１４の取り付け誤差や、距離センサ１０の臨み方向に対するＣＣＤカメラ３２の相対的な据え付け時ねじれ角度ズレなどによって、上下方向左右方向に僅かにずれている。
【００４２】
このような状態において、距離センサ１０においてはレンズ１１Ｌ，１１Ｒのほぼ焦点位置にセンサチップ１４の表面が置かれるため、レンズ１１Ｌ，１１Ｒの対物側より臨むイメージセンサ１４Ｒ，１４Ｌの上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒはおおよそ無限遠の風景として見える前提がある。この場合、ＣＣＤカメラ３２で捕らえられる視野内における上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの位置は距離センサ１０の臨み方向と調整用結像レンズ３１の光軸の成す角に依存する。すなわち、距離センサ１０の臨み方向に対し調整用結像レンズ１１の光軸が正対し成す角が０度の場合は、上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５ＲがＣＣＤカメラ３２の視野中心に写り、傾くに従って視野中心からずれた位置に写ることになる。
【００４３】
この場合、この傾き角と、ＣＣＤカメラ３２の視野中心から上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒとが写っている位置までの距離とは比例するので、次のような関係になる。
【００４４】
［数２］
Δ＝ε×ｎ
Δ：傾き角
ｎ：ＣＣＤカメラ３２の視野中心から上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの結像位置までの距離
ε：調整用結像レンズ系の画角から求められる比例係数
【００４５】
この距離ｎを少なくすることで、傾き角も小さくなる。傾き角が小さくなると、図８のような二重像において、両者が重なった状態の映像となる。調整原理はこのようなものである。
【００４６】
なお、実際の調整において図８のような映像を用いる信号処理は上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５Ｒの区別が難しい。
そこで、シャッタ装置５０により、距離センサ１０のレンズ１１Ｌ，１１Ｒの左右どちらか一方の映像を遮蔽して左側の上下方向光軸マーカ１４４Ｌおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｌと、右側の上下方向光軸マーカ１４４Ｒおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｒと、の映像を分離し左右別々に取り込むことで対処する。
【００４７】
調整方法であるが、まず、調整システム１００の専用治具に距離センサ内蔵装置（カメラ）２０を設置する（図７のステップＳ１１）。このとき、図示しない調整システム１００の基準面および距離センサ内蔵装置（カメラ）２０の基準面により、調整システム１００に対する距離センサ内蔵装置（カメラ）２０の撮影レンズ２３の位置と方向を合わせる。専用治具上には、予め視認装置３０、照明装置４０、シャッタ装置５０が配置されており、距離センサ内蔵装置（カメラ）２０を設置すれば、以下の操作により距離センサ内蔵装置（カメラ）２０の仕様に合わせて任意の設定距離で撮影レンズ２３と距離センサ１０の臨み方向を一致させることができる。なお、この時点で、視認装置３０の調整用結像レンズ３１およびＣＣＤカメラ３２の光軸方向は、距離センサ１０の基準となる臨み方向とほぼ一致している。
【００４８】
続いて照明装置４０がプレートビームスプリッタ４３に向かって照明光を照射するとプレートビームスプリッタ４３で反射して方向を変え距離センサ１０に向かってビーム状の照明光が到達する（図７のステップＳ１１）。ここに距離センサ１０が臨む方向とプレートビームスプリッタ４３からの反射光の方向とは略一致している。
【００４９】
次にシャッタ装置５０を切り替えて（ステップＳ１２）、ＣＣＤカメラ３２によって右側の上下方向光軸マーカ１４４Ｒおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｒの映像を取り込む（ステップＳ１３）。図９のように右のレンズ越しに見える映像を観察する。
同様にシャッタ装置５０を切り替えて（ステップＳ１４）、ＣＣＤカメラ３２によって左側の上下方向光軸マーカ１４４Ｌおよび左右方向光軸マーカ１４５Ｌの映像を取り込む（ステップＳ１５）。図１０のように左のレンズ越しに見える映像を観察する。
【００５０】
この場合、上下左右光軸マーカ１４４Ｌ，１４４Ｒ，１４５Ｌ，１４５ＲはＣＣＤカメラ３２の画面内で左右別々の座標値をもつので、２つの映像を別途画像処理して左右それぞれに上下光軸マーカの中心位置ＹｉＲ，ＹｉＬと左右光軸マーカの中心位置ＸｉＲ，ＸｉＬを求める。これら中心位置を次式のように平均して左右の中心位置を算出し、距離センサ１０の臨み方向に相当する座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を得る（ステップＳ１６）。
【００５１】
［数３]
Ｘｃ＝（ＸｉＬ＋ＸｉＲ）／２
Ｙｃ＝（ＹｉＬ＋ＹｉＲ）／２
【００５２】
次にこの座標（Ｘｃ，Ｙｃ）とＣＣＤカメラ３２の基準中心座標（Ｘ０，Ｙ０）から、次式で示すように、上下方向・左右方向のズレ量を得て左右方向と上下方向の傾きズレ角（Δｘ，Δｙ）を求める（ステップＳ１７）。
【００５３】
[数４]
Δｘ＝ε×（Ｘｃ−Ｘｏ）
Δｙ＝ε×（Ｙｃ−Ｙｏ）
【００５４】
そして、求められた上下方向傾きズレ角Δｙと左右方向傾きズレ角Δｘの値が規格以内でなければ（ステップＳ１８でＮＯ）、距離センサ１０の左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２を上記（Ｘｃ，Ｙｃ）だけ移動させるように調整して方向を合わせる（ステップＳ１９）。その後もう一度距離センサ１０の臨み方向を測定し（ステップＳ１２〜１８）、臨み方向の傾きズレ角Δが規格未達成であれば（ステップＳ１８でＮＯ）規格の精度を満たすまで先の手順に沿って複数回測定と調整とを繰り返す。
【００５５】
距離センサ１０の臨み方向調整が規格を満たしたら（ステップＳ１８でＹＥＳ）、距離センサ１０の左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２をロックして（ステップＳ２０）、調整を完了する（ステップＳ２１）。最後に、専用治具から距離センサ内蔵装置（カメラ）２０を取り外して一連の作業を終了する（ステップＳ２２）。
なお、上記処理において、ステップＳ１２，Ｓ１３と、ステップＳ１４，Ｓ１５と、を交換して左→右の順で映像処理を行っても良い。
【００５６】
以上本発明の距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法について説明した。本明細書では特に距離センサ内蔵装置がカメラである場合を例に挙げて説明したが、カメラ以外でも距離センサを内蔵する装置（ロボット等）に採用することができる。
【００５７】
また、距離センサ臨み方向調整方法で用いる調整システムは、調整量を自動的に計算できるものであり、調整量を図示しない表示部に数値表示して調整量を確認できる。また、左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２にアクチュエータを結合し、視認装置からの信号を制御部が受けてアクチュエータにより左右アオリ調整機構２１、上下アオリ調整機構２２を調整させるような閉ループフィードバック制御を行えば、測定から調整まで自動化することも可能である。
【００５８】
また、距離センサ、距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の一例を挙げたが基本的な構成が同じであれば、部分的な配置やミラーなどの構成が異なっても実現可能であるため、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜構成を変えることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の距離センサの構造図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態の距離センサの内部構造図である。
【図３】測距原理の説明図である。
【図４】光軸マーカの説明図である。
【図５】距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の説明図である。
【図６】距離センサ内蔵装置および距離センサ臨み方向調整方法の説明図である。
【図７】距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。
【図８】距離センサ左右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左右のラインイメージセンサ及び左右・上下光軸マーカを示す図である。
【図９】右レンズを通してＣＣＤカメラで据えた右側のラインイメージセンサ及び左右・上下の光軸マーカを示す図である。
【図１０】左レンズを通してＣＣＤカメラで据えた左側のラインイメージセンサ及び左右・上下の光軸マーカを示す図である。
【図１１】カメラにおける距離センサの臨み方向調整方法の説明図である。
【図１２】カメラにおける距離センサの臨み方向調整方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１１：レンズユニット
１１Ｌ：左レンズ
１１Ｒ：右レンズ
１２：絞り
１２Ｌ：左絞り孔
１２Ｒ：右絞り孔
１３：パッケージ
１４：センサチップ
１５：リード
１６：ワイヤ
２０：距離センサ内蔵装置（カメラ）
２１：左右アオリ調整機構
２２：上下アオリ調整機構
２３：撮影レンズ
２４：筐体ユニット
３０：視認装置
３１：調整用結像レンズ
３２：ＣＣＤカメラ
４０：照明装置
４１：照明光源
４２：集光投影レンズ
４３：プレートビームスプリッタ
５０：シャッタ装置
１００：調整システム
１４４Ｌ，１４４Ｒ：上下方向光軸マーカ
１４５Ｌ，１４５Ｒ：左右方向光軸マーカ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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