(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインカメラとサブカメラとをカメラステイに設定間隔を開けて配設し、該両カメラのマウントに撮像素子を備える回路基板を固設するステレオカメラの回転調整装置において、
調整架台に上記カメラステイを固設する固定部を設けると共に回転ステージを設け、
上記回転ステージに上記メインカメラ側の上記マウントの外周に嵌合して該マウントを光軸を中心に回転させるアジャスタを設け、
上記固定部の、上記調整架台と反対側の端面に上記カメラステイの背面が固設され、
上記アジャスタの上記調整架台と反対側の開口端に形成された内周に、上記カメラステイの背面から突出された上記マウントの外周が嵌合される
ことを特徴とするステレオカメラの回転調整装置。
【請求項２】
前記回転ステージに前記マウントの回転角を調整するマイクロメータを併設したことを特徴とする請求項１記載のステレオカメラの回転調整装置。
【請求項３】
前記アジャスタに前記回路基板から延出するケーブルを取り出すスリットを穿設したことを特徴とする請求項１或いは２記載のカメラの回転調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラの光学的回転ズレを調整するステレオカメラの回転調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像による三次元計測技術として、２台のビデオカメラ（ステレオカメラ）で対象物を異なる位置から撮像した１対の画像の相関を求め、同一物体に対する視差からステレオカメラの取り付け位置や焦点距離等のカメラパラメータを用いて三角測量の原理により距離を求める、いわゆるステレオ法による画像処理が知られている。
【０００３】
このステレオ法による画像処理では、ステレオカメラから得られた２つの画像信号を順次シフトしながら重ね合わせて２つの画像信号が一致した位置を求めるようにしている。
【０００４】
そのため、２つの画像間には視差以外のズレがないことが望ましく、ステレオカメラの光学的な位置調整が重要となる。
【０００５】
この光学的位置を調整する技術として、例えば特開平５−１５７５５７号公報には、一対のビデオカメラを連結保持する保持部材に、一方のビデオカメラの撮像素子の画素の並びが他方のビデオカメラの撮像素子の画素の並びと平行になるように調整する平行調整手段と、一方のビデオカメラの光軸と他方のビデオカメラの光軸とが平行となるように調整する光軸調整部材とを設け、２台のカメラの相関関係を機械的に調整・保持する技術が開示されている。
【０００６】
又、本出願人が先に提出した特願平９−１１７２６８号には、ステレオカメラの光学的位置を、アフィン変換を用いて電気的に補正する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平５−１５７５５７号公報に開示されている調整装置では、ビデオカメラを一旦固定した後に機械的手段により光学的位置を調整しようとしているため、調整の際には、カメラ全体を移動させなければならず、精緻な調整を行うことは困難である。
【０００８】
一方、特願平９−１１７２６８号では、光学的なズレを電気的に処理するため、調整に要する作業は不要になるが、画像信号を補正するためのアフィン変換回路を両カメラの信号処理回路に組み込まなければならないため、回路構成が複雑になり、製品コストの高騰を招く。又、双方のビデオカメラで撮像した画像を補正しなければならないので、補正幅が相対的に大きくなってしまい、リアルタイムな画像を得ることが困難になる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、低コストで、光学的回転ズレを簡単で、しかも高精度で調整することのできるステレオカメラの回転調整装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第１のステレオカメラの回転調整装置は、メインカメラとサブカメラとをカメラステイに設定間隔を開けて配設し、該両カメラのマウントに撮像素子を備える回路基板を固設するステレオカメラの回転調整装置において、調整架台に上記カメラステイを固設する固定部を設けると共に回転ステージを設け、上記回転ステージに上記メインカメラ側の上記マウントの外周に嵌合して該マウントを光軸を中心に回転させるアジャスタを設け、上記固定部の、上記調整架台と反対側の端面に上記カメラステイの背面が固設され、上記アジャスタの上記調整架台と反対側の開口端に形成された内周に、上記カメラステイの背面から突出された上記マウントの外周が嵌合されることを特徴とする。
【００１１】
第２のステレオカメラの回転調整装置は、第１のステレオカメラの回転調整装置において、前記回転ステージに前記マウントの回転角を調整するマイクロメータを併設したことを特徴とする。
【００１２】
第３のステレオカメラの回転調整装置は、第１或いは第２のステレオカメラの回転調整装置において、前記アジャスタに前記回路基板から延出するケーブルを取り出すスリットを穿設したことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、第１のステレオカメラの回転調整装置では、メインカメラとサブカメラとを設定間隔を開けて固設するカメラステイの背面を、固定部の端面に固設し、又メインカメラに設けられているマウントの外周を、上記調整架台に設けられている回転ステージに連設するアジャスタの開口端に形成された内周に嵌合する。そして、上記回転ステージを回転させることで、上記アジャスタにより上記マウントを光軸を中心に回転させて光学的回転ズレを調整する。
【００１４】
第２のステレオカメラの回転調整装置では、第１のステレオカメラの回転調整装置において、前記マウントの回転角をマイクロメータで調整する。
【００１５】
第３のステレオカメラの回転調整装置は、第１或いは第２のステレオカメラの回転調整装置において、前記アジャスタに穿設したスリットから回路基板に接続するケーブルを取り出し、このケーブルを外部に備えられているモニタ等に接続し、モニタに表示された画像を確認しながら光学的回転ズレを調整する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図中の符号１はステレオカメラで、メインカメラ２とサブカメラ３とを有し、この両カメラ２，３が、１枚板を加工して形成したカメラステイ４に所定間隔を開けて配設されている。尚、本実施の形態に示す上記カメラステイ４は、板圧８mmのアルミ板を加工したものである。
【００１７】
上記両カメラ２，３のマウント５の背面には、ＣＣＤ等の撮像素子６を実装する回路基板７が、少なくとも対角線上をノックピン（図示せず）で位置決めされた状態で固定されていると共に、ＣＣＤ駆動回路等の周辺回路が組み込まれた周辺回路基板８がスペーサ８ａを介して固設されている。
【００１８】
又、上記カメラステイ４には、上記マウント５の前面に突設されているボス５ａを係入する取付け窓４ａが穿設されており、この取付け窓４ａの周囲４カ所に長孔４ｃが等間隔を置いて穿設され、上記マウント５が上記長孔４ｃに挿通されたねじを介して上記カメラステイ４に固設されている。尚、上記マウント５は上記長孔４ｃにより、光軸を中心として±６°の回転が許容されている。
【００１９】
又、上記両カメラ２，３のマウント５に形成されているボス５ａにレンズ鏡筒９が装着されている。更に、上記カメラステイ４の上記両カメラ２，３間の、その中央部と該中央部を中心とする対角線上との５カ所に取付け孔４ｂが穿設されている。
【００２０】
一方、符号１１は回転調整装置で、この回転調整装置１１の調整架台１２には、調整フレーム１２ａが立設されており、この調整フレーム１２ａの側面に形成された調整面１２ｂの中央に、固定部の一例であるブラケット１２ｃが突設されており、このブラケット１２ｃに、上記カメラステイ４に穿設された取付け孔４ｂの内、中央部と図６の右下部に穿設されている取付け孔４ｂとがねじ止めされている。
【００２１】
更に、上記調整面１２ｂの上記メインカメラ２に対設する側に、回転ステージ１３が取付けられ、この回転ステージ１３の回転中心にピン１５が螺入されており、このピン１５にアジャスタ１４の回転中心が係入されて位置決めされている。このアジャスタ１４は前方を開口する筒状に形成されており、その背面が上記回転ステージ１３にねじ止めされている。上記回転ステージ１３は、その一側に設けたマイクロメータ１６にて回転操作されるもので、本実施の形態では、0.1°以下の分解能を有するものを採用している。
【００２２】
又、上記アジャスタ１４の開口端の内周に、上記メインカメラ２のマウント５の外周が嵌合される。上記アジャスタ１４の開口部内周と上記マウント５の外周とは、高精度のハメアイ寸法で形成されており、メインカメラ２の光軸と上記アジャスタ１４の回転中心とが正確に一致される。
【００２３】
上記アジャスタ１４の開口端部の対角線上には、一対の回転調整用ピン１７が螺入されており、この回転調整用ピン１７の先端が上記マウント５の外周に当接、押圧されて、上記マウント５が上記アジャスタ１４に固定される。又、上記アジャスタ１４の外周の、上記回転調整用ピン１７と位相をずらした位置に、スリット１４ａが開口端側から軸方向に沿って形成されている。このスリット１４ａは、上記回路基板８から延出するケーブル（図示せず）を外部に取り出すためのもので、このケーブルを外部モニタ等に接続することで、上記撮像素子６で撮像した画像を外部にて観察することができる。
【００２４】
次に、上記構成よる回転調整装置１１を用いてメインカメラ２の光軸回りの回転ズレを調整する作業について説明する。
【００２５】
所定に組み立てられたステレオカメラ１のカメラステイ４の中央に穿設されている取付け孔４ｂの中で、中央部と右下部に穿設されている取付け孔４ｂを介して、上記カメラステイ４を、回転調整装置１１の調整架台１２の側面から突出するブラケット１２ｃの前面に固設する。カメラステイ４は、上記ブラケット１２ｃに対して中央部が支持されているだけであるため、左右に配設されたカメラ２，３に応力が加えられることがなく、変形が防止される。更に、カメラステイ４が２本のねじで固定されているだけであるため、着脱が容易である。
【００２６】
又、カメラステイ４に固定されているメインカメラ２側のマウント５の外周を、上記回転調整装置１１に設けられているアジャスタ１４の開口端部に内装し、回転調整用ピン１７で固定する。上記アジャスタ１４の開口端部の内周と上記マウント５の外周とは、高精度のハメアイ寸法で形成されているため、装着の際に、メインカメラ２の光軸と上記アジャスタ１４の回転中心とが正確に一致される。
【００２７】
尚、このとき、上記メインカメラ２の回路基板８から延出されているケーブルを、上記アジャスタ１４の外周に形成されているスリット１４ａを通して外部に引き出し、外部モニタ等に接続する。又、上記マウント５は上記カメラステイ４に穿設された長孔４ｃにねじにより、回転方向の動きが許容された状態で仮止めされている。
【００２８】
次いで、サブカメラ３にて、その前方に配設されている画像を基準画像として撮像し、モニタに表示する。又、同様に、メインカメラ２にて、その前方に配設されている画像を撮像してモニタ上に上記基準画像と重ねて表示する。
【００２９】
作業者は、上記回転調整装置１１に設けられているマイクロメータ１６を操作して、回転ステージ１３を回転させ、この回転ステージ１３に上記アジャスタ１４を介して固設されている上記メインカメラ２のマウント５を回転させる。そして、上記モニタに表示されている画像が、視差を除いて基準画像と一致したとき、マイクロメータ１６の操作を停止し、上記マウント５を上記カメラステイ４に対して仮止めしているねじを締結して固定する。
【００３０】
上記回転ステージ１３は 0.1°以下の分解能を有しているため、回転調整は必要十分な精度下で行うことができ、更に、モニタに表示された画像を観察しながら調整しているため、高精度な調整を効率よく行うことができる。更に、回転調整時の上記回転ステージ１３の回転中心と上記アジャスタ１４の中心とが、該回転ステージ１３の中心から突出するピン１５を介して一致されているため、光軸がずれてしまうことがなく、又、カメラの並進運動を防止することができる。
【００３１】
このように、本実施の形態では、上記メインカメラ２の光軸回りの回転ズレを機械的に正確に調整できるようにしたので、このメインカメラで撮像した画像をアフィン変換等により電気的に補正する必要が無くなり、回路構成を簡略化することができ、部品コストの低減を図ることができる。
【００３２】
尚、サブカメラ３の光軸回りの回転ズレは、メインカメラ２で撮像した画像を基準として、アフィン変換などにより電気的に補正する。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、メインカメラの光軸回りの回転ズレを機械的に調整するようにしたので、メインカメラで撮像した画像を電気的に補正する必要が無くなり、電気回路の構成を簡略化でき、部品コストの低減を図ることができる。
【００３４】
又、メインカメラのマウントを、光軸を中心に回転するアジャスタに嵌合させたので、回転調整の際に光軸がずれることが無く、高精度で調整することができる。
【００３５】
更に、上記アジャスタを回転させる回転ステージをマイクロメータを用いて回転させるようにしたので、精緻な調整を簡単に行うことができ、作業性がよい。
【００３６】
又、上記アジャスタにスリットを穿設し、このスリットから回路基板に接続するケーブルを取り出すようにしたので、このケーブルを外部モニタなどに接続することで、メインカメラで撮像した画像を確認しながら回転調整作業を行うことができ、作業性がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転調整装置の上面方向からの斜視図
【図２】回転調整装置の下面方向からの斜視図
【図３】回転調整装置の要部断面側面図
【図４】回転調整装置のアジャスタを外した部分正面図
【図５】ステレオカメラの斜視図
【図６】カメラステイの正面図
【符号の説明】
１…ステレオカメラ
２…メインカメラ
３…サブカメラ
４…カメラステイ
５…マウント
６…撮像素子
７…回路基板
１１…回転調整装置
１２…調整架台
１２ｃ…固定部（ブラケット）
１３…回転ステージ
１４…アジャスタ
１４ａ…スリット
１６…マイクロメータ
【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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