[go: up one dir, main page]

JP2023019651A - Projection device and distance measuring system - Google Patents

Projection device and distance measuring system Download PDF

Info

Publication number
JP2023019651A
JP2023019651A JP2021124558A JP2021124558A JP2023019651A JP 2023019651 A JP2023019651 A JP 2023019651A JP 2021124558 A JP2021124558 A JP 2021124558A JP 2021124558 A JP2021124558 A JP 2021124558A JP 2023019651 A JP2023019651 A JP 2023019651A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
optical system
image
plate
projection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021124558A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
啓介 川上
Keisuke Kawakami
賢 安食
Masaru Ajiki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsumi Electric Co Ltd
Original Assignee
Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsumi Electric Co Ltd filed Critical Mitsumi Electric Co Ltd
Priority to JP2021124558A priority Critical patent/JP2023019651A/en
Priority to PCT/JP2022/018972 priority patent/WO2023007891A1/en
Publication of JP2023019651A publication Critical patent/JP2023019651A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02Details
    • G01C3/06Use of electric means to obtain final indication
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/30Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
    • G02B7/32Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B13/00Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B13/32Means for focusing
    • G03B13/34Power focusing
    • G03B13/36Autofocus systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00Stereoscopic photography
    • G03B35/02Stereoscopic photography by sequential recording
    • G03B35/04Stereoscopic photography by sequential recording with movement of beam-selecting members in a system defining two or more viewpoints
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/45Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from two or more image sensors being of different type or operating in different modes, e.g. with a CMOS sensor for moving images in combination with a charge-coupled device [CCD] for still images
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

【課題】対象物に投影されるパターンが測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持している範囲を拡張しつつ、対象物に投影されるパターンの輝度の低下を抑制可能な投影デバイスおよび測距システムを提供する。【解決手段】投影デバイス1は、第1のパターンを有する第1のパターン板11aと、第2のパターンを有する第2のパターン板11bと、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bに対して光を照射するための光源12と、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bを透過した透過光を集光することにより、第1のパターンおよび第2のパターンを対象物200上に投影するための投影光学系13と、を含む。第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bは、投影光学系13の光軸OA上であって、光源12と投影光学系13との間に設けられている。【選択図】図3Kind Code: A1 A reduction in brightness of a pattern projected onto an object can be suppressed while expanding a range in which the pattern projected onto the object maintains a contrast ratio that can be used as a feature point for distance measurement. A projection device and a ranging system are provided. A projection device (1) includes a first pattern plate (11a) having a first pattern, a second pattern plate (11b) having a second pattern, and the first pattern plate (11a) and the second pattern plate (11b). The light source 12 for irradiating light onto the object and the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b are collected by condensing the light transmitted through the first pattern plate 11a and second pattern plate 11b. and a projection optical system 13 for projecting onto 200 . The first pattern plate 11 a and the second pattern plate 11 b are provided on the optical axis OA of the projection optical system 13 and between the light source 12 and the projection optical system 13 . [Selection drawing] Fig. 3

Description

本発明は、一般に、対象物にパターンを投影するための投影デバイスおよび該投影デバイスを含む測距システムに関し、より具体的には、対象物に、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを投影するための投影デバイスおよび該投影デバイスを含む測距システムに関する。 The present invention relates generally to a projection device for projecting a pattern onto an object and a ranging system including the projection device, and more particularly to a first pattern and a first pattern imaged at different positions onto the object. The present invention relates to a projection device for projecting two patterns and a ranging system including the projection device.

従来、対象物を撮像することにより、対象物までの距離を測定する測距デバイスが広く用いられている。このような測距デバイスとして、対象物からの光を集光し、対象物の光学像を形成するための撮像光学系と、該撮像光学系によって形成された対象物の光学像を画像に変換するための撮像素子とを少なくとも2対備えるステレオカメラ方式の測距デバイスが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, ranging devices that measure the distance to an object by capturing an image of the object have been widely used. Such a distance measuring device includes an imaging optical system for condensing light from an object and forming an optical image of the object, and converting the optical image of the object formed by the imaging optical system into an image. A stereo camera-type distance measuring device is known that includes at least two pairs of imaging elements for performing the measurement (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1が開示するようなステレオカメラ方式の測距デバイスは、光軸方向に対して垂直な方向に互いにシフトして配置された2つの撮像光学系によって形成された2つの光学像の対応する特徴点間の視差を算出し、この視差の値に基づいて、対象物の特徴点までの距離を算出することができる。また、対象物の複数の特徴点までの距離を算出することによって、対象物の奥行情報(3次元情報)を生成することができる。 A stereo camera type distance measuring device such as that disclosed in Patent Document 1 measures two optical images corresponding to each other, which are formed by two imaging optical systems that are arranged to be mutually shifted in a direction perpendicular to the optical axis direction. The parallax between the feature points is calculated, and the distance to the feature point of the object can be calculated based on the value of this parallax. Further, depth information (three-dimensional information) of the object can be generated by calculating distances to a plurality of feature points of the object.

視差を算出する際に用いられる特徴点としては、エッジ部や模様(テクスチャともいう)等の他の部位との区別が容易で、検出し易い部位が利用される。換言すれば、ステレオカメラ方式の測距デバイスを用いて対象物までの距離を算出するためには、対象物上に、エッジ部や模様等の特徴点として利用可能な部位が存在している必要がある。そのため、対象物の表面が凹凸のない滑らかな曲面である場合のように、対象物の表面上に特徴点として利用可能な部位(エッジ部や模様等)が存在しない、または、少ない場合、視差に基づいて、対象物までの距離を測定し、対象物の3次元形状を正確に取得することが困難であった。 As feature points used when calculating parallax, parts that are easy to distinguish from other parts such as edges and patterns (also called textures) and that are easy to detect are used. In other words, in order to calculate the distance to an object using a stereo camera type distance measuring device, it is necessary to have a part that can be used as a feature point such as an edge part or a pattern on the object. There is Therefore, when there are few or no parts (edges, patterns, etc.) that can be used as feature points on the surface of the object, such as when the surface of the object is a smooth curved surface without unevenness, parallax Therefore, it has been difficult to measure the distance to the object and accurately acquire the three-dimensional shape of the object.

このような問題を解決するため、所定のパターン(例えば、ドットパターンや格子パターン)を有するパターン板(レチクル板ともいう)と、パターン板に光を照射する光源と、パターン板を透過した透過光を集光することにより、対象物にパターンを投影するための投影光学系と、を含む投影デバイスが、一般に用いられている。投影デバイスによって対象物にパターンが投影され、さらに、対象物に投影されたパターンが、視差を算出するための特徴点として利用される。この結果、対象物の表面上に特徴点として利用可能な部位が存在しない、または、少ない場合であっても、視差に基づいて、対象物までの距離を測定し、対象物の奥行情報を正確に取得することができる。 In order to solve such problems, a pattern plate (also called a reticle plate) having a predetermined pattern (for example, a dot pattern or a grid pattern), a light source for irradiating the pattern plate with light, and light transmitted through the pattern plate. and projection optics for projecting a pattern onto an object by focusing the light from the projection device is commonly used. A pattern is projected onto an object by a projection device, and the pattern projected onto the object is used as feature points for calculating parallax. As a result, even if there are no or few parts that can be used as feature points on the surface of the object, the distance to the object can be measured based on the parallax, and the depth information of the object can be obtained accurately. can be obtained.

投影光学系によってパターンを対象物に投影する場合、対象物のできるだけ広い範囲にパターンを投影するために、焦点距離の長い(すなわち、画角の広い)投影光学系が用いられる。また、対象物に投影されるパターンの輝度を上げるために、投影光学系のFナンバーは、小さいことが好ましい。しかしながら、焦点距離が長く、かつ、Fナンバーの小さい(すなわち、明るい)投影光学系を用いた場合、投影される所定のパターンが許容可能な合焦状態を維持できる被写界深度(DoF:Depth of Field)が非常に浅くなってしまう。投影光学系の被写界深度外に対象物が存在する場合、対象物に投影されるパターンがデフォーカスしてしまい、パターンが測距のための特徴点として利用可能なだけのコントラスト比を維持することができず、対象物に投影されたパターンを測距のための特徴点として利用することができない。そのため、対象物の測距可能範囲が極めて狭くなってしまう。 When a pattern is projected onto an object using a projection optical system, a projection optical system with a long focal length (that is, a wide angle of view) is used in order to project the pattern over the widest possible range of the object. Also, in order to increase the brightness of the pattern projected onto the object, it is preferable that the F-number of the projection optical system is small. However, when a projection optical system with a long focal length and a small F-number (that is, a bright one) is used, the depth of field (DoF) that allows a predetermined pattern to be projected to maintain an acceptable focus state. of Field) becomes very shallow. If the target is outside the depth of field of the projection optics, the pattern projected onto the target will be defocused, maintaining a contrast ratio that allows the pattern to be used as a feature point for ranging. Therefore, the pattern projected onto the object cannot be used as feature points for distance measurement. As a result, the measurable range of the object becomes extremely narrow.

このような問題に対し、特許文献2は、図1に示すような、投影デバイス500を開示している。図1に示されているように、投影デバイス500は、投影光学系510と、投影光学系510からの光路長がそれぞれ異なるよう配置された複数のパターン板520a、520b、520cと、投影光学系510の光軸上に配置された2つのハーフミラー530a、530bと、を含む。図示しない第1の光源から発せられ、第1のパターン板520aを透過した透過光は、2つのハーフミラー530a、530bを透過し、投影光学系510によって集光され、第1の合焦面540aで結像する。図示しない第2の光源から発せられ、第2のパターン板520bを透過した透過光は、第1のハーフミラー530aによって反射された後、第2のハーフミラー530bを透過し、投影光学系510によって集光され、第2の合焦面540bで結像する。図示しない第3の光源から発せられ、第3のパターン板520cを透過した透過光は、第2のハーフミラー530bによって反射され、投影光学系510によって集光され、第3の合焦面540cで結像する。このような構成により、対象物に投影されるパターンが、測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持している範囲を拡張し、対象物の測距可能範囲を拡張している。 In response to such problems, Patent Document 2 discloses a projection device 500 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the projection device 500 includes a projection optical system 510, a plurality of pattern plates 520a, 520b, and 520c arranged such that the optical path lengths from the projection optical system 510 are different from each other, and the projection optical system 510. two half mirrors 530a, 530b arranged on the optical axis of 510; Transmitted light emitted from a first light source (not shown) and transmitted through the first pattern plate 520a is transmitted through the two half mirrors 530a and 530b, condensed by the projection optical system 510, and projected onto the first focal plane 540a. to form an image. Transmitted light emitted from a second light source (not shown) and transmitted through the second pattern plate 520b is reflected by the first half mirror 530a, then transmitted through the second half mirror 530b, and projected by the projection optical system 510. It is collected and imaged at the second focal plane 540b. Transmitted light emitted from a third light source (not shown) and transmitted through the third pattern plate 520c is reflected by the second half mirror 530b, collected by the projection optical system 510, and projected onto the third focal plane 540c. form an image. With such a configuration, the range in which the pattern projected onto the object maintains a contrast ratio that can be used as feature points for distance measurement is extended, and the distance measurement range of the object is extended. .

しかしながら、図1に示した構成の場合、2つのハーフミラー530a、530bのそれぞれの光の反射率が80%であり、光の透過率が20%であると仮定すると、第1のパターン板520aを透過した透過光の光量は、投影光学系510に到達するまでに、4%にまで低下してしまう(1×0.2×0.2=0.04)。同様に、第2のパターン板520bを透過した透過光の光量は、投影光学系510に到達するまでに、16%まで低下し(1×0.8×0.2=0.16)、第3のパターン板520cを透過した透過光の光量は、投影光学系510に到達するまでに、80%まで低下してしまう(1×0.8=0.8)。そのため、各合焦面540a、540b、540cに結像されるパターンの光学像の輝度が低下、特に、第1の合焦面540aおよび第2の合焦面540bに結像されるパターンの光学像の輝度が著しく低下してしまうという問題があった。そのため、図1に示した構成では、対象物に投影されるパターンが測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持している範囲を拡張しつつ、対象物に投影されるパターンの輝度の低下を抑制したいというニーズを満たすことができなかった。 However, in the case of the configuration shown in FIG. 1, assuming that the light reflectance of the two half mirrors 530a and 530b is 80% and the light transmittance is 20%, the first pattern plate 520a The light amount of the transmitted light that has passed through is reduced to 4% by the time it reaches the projection optical system 510 (1×0.2×0.2=0.04). Similarly, the amount of light transmitted through the second pattern plate 520b decreases to 16% (1×0.8×0.2=0.16) before reaching the projection optical system 510, The amount of light transmitted through the pattern plate 520c of No. 3 is reduced to 80% before reaching the projection optical system 510 (1×0.8=0.8). As a result, the brightness of the optical image of the pattern imaged on each of the focal planes 540a, 540b, 540c is reduced, particularly the optical image of the pattern imaged on the first and second focal planes 540a, 540b. There is a problem that the brightness of the image is remarkably lowered. Therefore, in the configuration shown in FIG. 1, the range in which the pattern projected onto the object maintains a contrast ratio that can be used as a feature point for distance measurement is expanded, and the pattern projected onto the object is expanded. It was not possible to satisfy the need to suppress the decrease in brightness.

特開2012-26841号公報JP 2012-26841 A 特開平7-218232号公報JP-A-7-218232

本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、対象物に投影されるパターンが測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持している範囲を拡張しつつ、対象物に投影されるパターンの輝度の低下を抑制可能な投影デバイスおよび該デバイスを含む測距システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the conventional problems described above, and an object of the present invention is to extend the range in which a pattern projected onto an object maintains a contrast ratio that can be used as a feature point for distance measurement. It is also an object of the present invention to provide a projection device capable of suppressing a decrease in brightness of a pattern projected onto an object, and a distance measurement system including the device.

このような目的は、以下の(1)~(2)によって規定される本発明により達成される。 Such objects are achieved by the present invention defined by the following (1) to (2).

(1)第1のパターンを有する第1のパターン板と、
第2のパターンを有する第2のパターン板と、
前記第1のパターン板および前記第2のパターン板に対して光を照射するための光源と、
前記光源によって照射され、前記第1のパターン板および前記第2のパターンを透過した透過光を集光することにより、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンを対象物に投影するための投影光学系と、を含み、
前記第1のパターン板および前記第2のパターン板は、前記投影光学系の光軸上であって、前記光源と前記投影光学系との間に設けられていることを特徴とする投影デバイス。
(1) a first pattern plate having a first pattern;
a second pattern plate having a second pattern;
a light source for irradiating the first pattern plate and the second pattern plate with light;
projection for projecting the first pattern and the second pattern onto an object by condensing the transmitted light irradiated by the light source and transmitted through the first pattern plate and the second pattern; an optical system;
A projection device, wherein the first pattern plate and the second pattern plate are provided on the optical axis of the projection optical system and between the light source and the projection optical system.

(2)上記(1)に記載の投影デバイスと、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンが投影された前記対象物を撮像することにより、前記対象物までの距離を測定するよう構成された測距デバイスと、を含むことを特徴とする測距システム。
(2) the projection device according to (1) above;
a ranging device configured to measure a distance to the object by imaging the object onto which the first pattern and the second pattern are projected. distance system.

本発明の投影デバイスにおいては、第1のパターンを有する第1のパターン板および第2のパターンを有する第2のパターン板が、投影光学系の光軸上であって、光源と投影光学系との間に設けられている。そのため、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを、対象物に投影することができる。さらに、第1のパターン板および第2のパターン板は、光源から発せられる光に対する高い光透過率を有しているので、対象物に投影された第1のパターンおよび第2のパターンの輝度の低下を抑制することができる。この結果、本発明の投影デバイスは、対象物に投影される第1のパターンまたは第2のパターンの少なくとも一方が測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持している範囲を拡張しつつ、対象物に投影されるパターンの輝度の低下を抑制することができる。 In the projection device of the present invention, the first pattern plate having the first pattern and the second pattern plate having the second pattern are on the optical axis of the projection optical system, and are arranged between the light source and the projection optical system. is set between Therefore, the first pattern and the second pattern having different imaging positions can be projected onto the object. Furthermore, since the first pattern plate and the second pattern plate have high light transmittance with respect to the light emitted from the light source, the brightness of the first pattern and the second pattern projected onto the object is Decrease can be suppressed. As a result, the projection device of the present invention extends the range in which at least one of the first pattern or the second pattern projected onto the object maintains a contrast ratio that can be used as feature points for ranging. while suppressing a decrease in luminance of the pattern projected onto the object.

従来の投影デバイスを示す概略図である。1 is a schematic diagram of a conventional projection device; FIG. 本発明の実施形態に係る測距システムを示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a ranging system according to an embodiment of the invention; FIG. 図2に示す投影デバイスの構成を示す概略図である。3 is a schematic diagram showing the configuration of the projection device shown in FIG. 2; FIG. 第1のパターンおよび第2のパターンの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing examples of a first pattern and a second pattern; 第1のパターン板および第2のパターン板の代わりに使用可能な透明構造体を示す図である。Fig. 2 shows a transparent structure that can be used in place of the first pattern plate and the second pattern plate; 投影距離に応じた第1のパターンの光学像および第2のパターンの光学像のコントラスト比の変化の1例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of change in contrast ratio between the optical image of the first pattern and the optical image of the second pattern according to the projection distance; 図2に示す測距デバイスの構成を示す概略図である。3 is a schematic diagram showing the configuration of the ranging device shown in FIG. 2; FIG. 図7に示す演算ユニットのブロック図である。8 is a block diagram of an arithmetic unit shown in FIG. 7; FIG. 図2に示す測距システムによって実行される測距方法のフローチャートである。Figure 3 is a flow chart of a ranging method performed by the ranging system shown in Figure 2;

以下、図2~図9を参照して、本発明の実施形態に係る投影デバイスおよび測距システムを詳述する。また、各図において、同一または対応する要素には、同じ参照番号が付されている。図2は、本発明の実施形態に係る測距システムを示す概略図である。図3は、図2に示す投影デバイスの構成を示す概略図である。図4は、第1のパターンおよび第2のパターンの例を示す図である。図5は、第1のパターン板および第2のパターン板の代わりに使用可能な透明構造体を示す図である。図6は、投影距離に応じた第1のパターンの光学像および第2のパターンの光学像のコントラスト比の変化の1例を示すグラフである。図7は、図2に示す測距デバイスの構成を示す概略図である。図8は、図7に示す演算ユニットのブロック図である。図9は、図2に示す測距システムによって実行される測距方法のフローチャートである。 A projection device and a ranging system according to embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to FIGS. Identical or corresponding elements are provided with the same reference numerals in each figure. FIG. 2 is a schematic diagram showing a ranging system according to an embodiment of the invention. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the projection device shown in FIG. 2. FIG. FIG. 4 is a diagram showing examples of the first pattern and the second pattern. FIG. 5 shows a transparent structure that can be used in place of the first pattern plate and the second pattern plate. FIG. 6 is a graph showing an example of change in contrast ratio between the optical image of the first pattern and the optical image of the second pattern according to the projection distance. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the ranging device shown in FIG. 2. FIG. 8 is a block diagram of the arithmetic unit shown in FIG. 7. FIG. FIG. 9 is a flowchart of a ranging method performed by the ranging system shown in FIG.

図2に示す本発明の測距システム100は、対象物200上に、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを投影するための投影デバイス1と、第1のパターンおよび第2のパターンが投影された対象物200を撮像することにより、対象物200までの距離を算出するよう構成された測距デバイス2と、を含む。測距デバイス2は、2つの撮像系IS1、IS2(図7参照)を含むステレオカメラ方式の測距デバイスであり、対象物200を撮像することにより第1の画像と第2の画像を取得し、第1の画像と第2の画像との間の視差に基づいて対象物200までの距離を算出するよう構成されている。投影デバイス1から対象物200に第1のパターンおよび第2のパターンが投影された状態で、測距デバイス2が対象物200を撮像することにより、第1の画像および第2の画像を取得し、第1の画像と第2の画像と間の視差に基づいて、対象物200までの距離が算出される。なお、対象物200の種類は特に限定されず、対象物200は、電子部品、構造物、建築物、地形、人、動物等の測距の対象となり得る任意の種類のオブジェクトである。 A distance measuring system 100 of the present invention shown in FIG. a ranging device 2 configured to calculate the distance to the object 200 by imaging the object 200 onto which the two patterns are projected. The distance measuring device 2 is a stereo camera type distance measuring device including two imaging systems IS1 and IS2 (see FIG. 7), and obtains a first image and a second image by imaging an object 200. , is configured to calculate the distance to the object 200 based on the parallax between the first image and the second image. A first image and a second image are obtained by imaging the object 200 with the distance measuring device 2 while the projection device 1 projects the first pattern and the second pattern onto the object 200 . , the distance to the object 200 is calculated based on the parallax between the first image and the second image. Note that the type of the target object 200 is not particularly limited, and the target object 200 is any type of object that can be the target of distance measurement, such as electronic components, structures, buildings, topography, people, and animals.

図3は、投影デバイス1の構成を概略的に示している。図3に示されているように、投影デバイス1は、第1のパターンを有する第1のパターン板11aと、第2のパターンを有する第2のパターン板11bと、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bに対して光(典型的には、白色光)を照射する光源12と、光源12によって照射され、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bを透過した透過光を集光することにより、第1のパターンおよび第2のパターンを、対象物200上に投影するための投影光学系13と、を含む。 FIG. 3 schematically shows the configuration of the projection device 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the projection device 1 comprises a first pattern plate 11a with a first pattern, a second pattern plate 11b with a second pattern, a first pattern plate 11a and a A light source 12 that irradiates light (typically, white light) onto the second pattern plate 11b, and transmitted light emitted by the light source 12 and transmitted through the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b. and projection optics 13 for projecting the first pattern and the second pattern onto the object 200 by focusing the .

第1のパターン板11aは、光源12から発せられる光に対して高い光透過率(例えば、80%以上の光透過率)を有する透明ガラス等の透明材料から構成された透明板の一方または双方の面上に、着色料や顔料等の不透明材料をプリントまたは焼き付け、第1のパターンを形成することにより得られる。同様に、第2のパターン板11bは、光源12から発せられる光に対して高い光透過率(例えば、80%以上の光透過率)を有する透明ガラス等の透明材料から構成された透明板の一方または双方の面上に、着色料や顔料等の不透明材料をプリントまたは焼き付け、第2のパターンを形成することにより得られる。したがって、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bのそれぞれは、一方または双方の面上に、光源12からの光を透過させる透過部分と、光源12からの光を遮断する不透過部分とを有している。第1のパターン板11aは、一方または双方の面上の不透過部分が第1のパターンを形成するポジ型のパターン板である。同様に、第2のパターン板11bは、一方または双方の面上の不透過部分が第2のパターンを形成するポジ型のパターン板である。投影光学系13によって、第1のパターンの光学像が第1の合焦面FP1に結像され、第2のパターンの光学像が第2の合焦面FP2に結像される。 The first pattern plate 11a is one or both of transparent plates made of a transparent material such as transparent glass having a high light transmittance (for example, a light transmittance of 80% or more) with respect to the light emitted from the light source 12. It is obtained by printing or baking an opaque material such as a colorant or pigment on the surface of the substrate to form a first pattern. Similarly, the second pattern plate 11b is a transparent plate made of a transparent material such as transparent glass having a high light transmittance (for example, a light transmittance of 80% or more) with respect to the light emitted from the light source 12. It is obtained by printing or baking an opaque material such as a colorant or pigment on one or both surfaces to form a second pattern. Therefore, each of the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b has, on one or both surfaces thereof, a transmissive portion that transmits the light from the light source 12 and an opaque portion that blocks the light from the light source 12. and The first pattern plate 11a is a positive pattern plate in which the opaque portions on one or both surfaces form the first pattern. Similarly, the second pattern plate 11b is a positive pattern plate in which opaque portions on one or both surfaces form a second pattern. The projection optical system 13 forms an optical image of the first pattern on the first focal plane FP1, and forms an optical image of the second pattern on the second focal plane FP2.

第1のパターン板11aの第1のパターンおよび第2のパターン板11bの第2のパターンのそれぞれは、高いコントラスト比を有するパターンであれば特に限定されないが、典型的には、図4Aに示されているようなランダムドットパターン3または図4Bに示されているようなランダム格子パターン4である。ランダムドットパターン3は、ランダムに配置された複数のドット31によって構成されている。ランダムドットパターン3の複数のドット31は、全て同じサイズを有している。ランダム格子パターン4は、ランダムに延伸する複数の格子線41と、複数の格子線41の複数の交点(格子点)42と、から構成されている。ランダム格子パターン4の格子線41は、全て同じ太さを有している。さらに、各格子線41の延伸方向は、各格子線41が交点42を通過するたびにランダムに変化している。 Each of the first pattern of the first pattern plate 11a and the second pattern of the second pattern plate 11b is not particularly limited as long as it is a pattern having a high contrast ratio. A random dot pattern 3 as shown in FIG. 4B or a random grid pattern 4 as shown in FIG. 4B. The random dot pattern 3 is composed of a plurality of randomly arranged dots 31 . All the dots 31 of the random dot pattern 3 have the same size. The random lattice pattern 4 is composed of a plurality of randomly extending lattice lines 41 and a plurality of intersection points (lattice points) 42 of the plurality of lattice lines 41 . All the grid lines 41 of the random grid pattern 4 have the same thickness. Furthermore, the extending direction of each grid line 41 randomly changes each time each grid line 41 passes through the intersection point 42 .

第1のパターンと第2のパターンは、同じ種類のパターンである。例えば、第1のパターンがランダムドットパターン3である場合、第2のパターンもランダムドットパターン3である。同様に、第1のパターンがランダム格子パターン4である場合、第2のパターンもランダム格子パターン4である。このように第1のパターンと第2のパターンは、同じ種類のパターンであるが、第1のパターンのパターン特性と、第2のパターンのパターン特性は互いに異なっていてもよい。ここで言う「パターン特性」とは、ランダムドットパターン3の場合、複数のドット31のサイズおよび平均密度であり、ランダム格子パターン4の場合、複数の格子線41の太さおよび複数の交点42の平均密度である。また、以下の説明において、複数のドット31のサイズまたは格子線41の太さを「パターンサイズ」といい、複数のドット31の平均密度または複数の交点(格子点)42の平均密度を「パターン密度」という。 The first pattern and the second pattern are patterns of the same type. For example, if the first pattern is the random dot pattern 3, the second pattern is also the random dot pattern 3. Similarly, if the first pattern is a random grid pattern 4, then the second pattern is also a random grid pattern 4. FIG. Although the first pattern and the second pattern are of the same type as described above, the pattern characteristics of the first pattern and the pattern characteristics of the second pattern may be different from each other. The "pattern characteristics" referred to here are the size and average density of the plurality of dots 31 in the case of the random dot pattern 3, and the thickness of the plurality of grid lines 41 and the number of intersections 42 in the case of the random grid pattern 4. is the average density. In the following description, the size of the plurality of dots 31 or the thickness of the grid lines 41 is referred to as "pattern size", and the average density of the plurality of dots 31 or the average density of the plurality of intersections (grid points) 42 is referred to as the "pattern size." called density.

図3に戻り、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bの双方は、光源12と投影光学系13との間であって、投影光学系13の光軸OA上に設けられている。第1のパターン板11aは、投影光学系13の光軸OA上において、第2のパターン板11bよりも光源側に位置している。第2のパターン板11bは、投影光学系13の光軸OA上において、第1のパターン板11aよりも投影光学系13側に、距離Dだけ離間して位置している。また、第2のパターン板11bは、投影光学系13の後側主点から、投影光学系13の焦点距離より大きい距離だけ離間して位置している。 Returning to FIG. 3, both the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b are provided between the light source 12 and the projection optical system 13 and on the optical axis OA of the projection optical system 13. . The first pattern plate 11a is positioned on the optical axis OA of the projection optical system 13 closer to the light source than the second pattern plate 11b. The second pattern plate 11b is located on the optical axis OA of the projection optical system 13 and is spaced apart by a distance D from the first pattern plate 11a toward the projection optical system 13 side. Also, the second pattern plate 11 b is positioned apart from the rear principal point of the projection optical system 13 by a distance greater than the focal length of the projection optical system 13 .

第1のパターン板11aと第2のパターン板11bと間の距離Dは、任意に設定することができる。好ましくは、第1のパターンの光学像が合焦状態で結像される第1の合焦面FP1と、第2のパターンの光学像が合焦状態で結像される第2の合焦面FP2との間の範囲Rの全てにおいて、第1のパターンの光学像および第2のパターンの光学像の少なくとも一方が、測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持するよう、第1のパターン板11aと第2のパターン板11bと間の距離Dが設定される。このような構成により、対象物200が第1の合焦面FP1と第2の合焦面FP2との間の範囲R内に位置する場合に、確実に、対象物200上に、測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持した第1のパターンまたは第2のパターンを投影することができる。 The distance D between the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b can be set arbitrarily. Preferably, a first focusing plane FP1 on which the optical image of the first pattern is formed in focus, and a second focusing plane on which the optical image of the second pattern is formed in focus. In the entire range R between FP2, at least one of the optical image of the first pattern and the optical image of the second pattern maintains a contrast ratio that can be used as a feature point for ranging. A distance D between the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b is set. With such a configuration, when the object 200 is positioned within the range R between the first focal plane FP1 and the second focal plane FP2, the distance measurement can be reliably performed on the object 200. Either the first pattern or the second pattern can be projected while maintaining a contrast ratio that can be used as feature points for .

なお、図3に示す態様においては、それぞれ別部材である第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bを、投影光学系13の光軸OA上であって、光源12と投影光学系13との間に、互いに距離Dだけ離間して設けることにより、対象物200上に、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを投影することを可能としているが、本発明はこれに限られない。例えば、図5に示されているような透明構造体14を、投影光学系13の光軸OA上であって、光源12と投影光学系13との間に設けることにより、対象物200上に、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを投影することを可能としてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 3, the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b, which are separate members, are arranged on the optical axis OA of the projection optical system 13, and the light source 12 and the projection optical system 13 and are spaced apart from each other by a distance D, it is possible to project the first pattern and the second pattern whose imaging positions are different from each other on the object 200. However, according to the present invention, It is not limited to this. For example, by providing a transparent structure 14 as shown in FIG. 5 between the light source 12 and the projection optical system 13 on the optical axis OA of the projection optical system 13, , it may be possible to project the first pattern and the second pattern with different imaging positions.

透明構造体14は、光源12から発せられる光に対して高い光透過率(例えば、80%以上の光透過率)を有する透明ガラス等の透明材料によって構成された、対向する一対の面を有する構造体である。透明構造体14の一方の面上に、着色料や顔料等の不透明材料をプリントまたは焼き付けることにより第1のパターンが形成されており、透明構造体14の一方の面が第1のパターン板11aとして機能する。さらに、透明構造体14の他方の面上に、着色料や顔料等の不透明材料をプリントまたは焼き付けることにより第2のパターンが形成されており、透明構造体14の他方の面が第2のパターン板11bとして機能する。また、透明構造体14の対向する一対の面間の距離Dは、第1のパターン板11aと第2のパターン板11bとの間の距離Dと等しい。透明構造体14は、第1のパターン板11aとして機能する一方の面が光源12と対向し、第2のパターン板11bとして機能する他方の面が投影光学系13と対向するよう、投影光学系13の光軸OA上であって、光源12と投影光学系13との間に設けられる。このような透明構造体14を用いた態様も、本発明の範囲内である。 The transparent structure 14 has a pair of opposing surfaces made of a transparent material such as transparent glass having a high light transmittance (for example, a light transmittance of 80% or more) with respect to the light emitted from the light source 12. It is a struct. A first pattern is formed on one surface of the transparent structure 14 by printing or baking an opaque material such as a colorant or pigment, and one surface of the transparent structure 14 serves as a first pattern plate 11a. function as Furthermore, a second pattern is formed on the other side of the transparent structure 14 by printing or baking an opaque material such as a colorant or pigment, and the other side of the transparent structure 14 is the second pattern. It functions as a plate 11b. Also, the distance D between the pair of opposing surfaces of the transparent structure 14 is equal to the distance D between the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b. The transparent structure 14 has one surface functioning as the first pattern plate 11 a facing the light source 12 and the other surface functioning as the second pattern plate 11 b facing the projection optical system 13 . It is provided on the optical axis OA of 13 and between the light source 12 and the projection optical system 13 . An aspect using such a transparent structure 14 is also within the scope of the present invention.

図3に戻り、光源12は、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bに対して拡散光を照射する機能を有している。光源12が第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bに対して照射する拡散光は、白色光や単色光(赤色光、緑色光、青色光等)の可視光、または、赤外線光や紫外線光等の非可視光である。典型的には、光源12は、白色LEDである。なお、説明の簡略化のため、特に言及がない場合、光源12から発せられる光は、白色光であるものとして以下の説明が提供される。光源12は、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bに対して、略均一に拡散光を照射するよう構成されている。 Returning to FIG. 3, the light source 12 has a function of irradiating the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b with diffused light. The diffused light emitted from the light source 12 to the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b is visible light such as white light or monochromatic light (red light, green light, blue light, etc.), or infrared light or light. Invisible light such as ultraviolet light. Typically, light source 12 is a white LED. To simplify the explanation, the following explanation is provided assuming that the light emitted from the light source 12 is white light unless otherwise specified. The light source 12 is configured to irradiate the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b with diffused light substantially uniformly.

投影光学系13は、光源12によって照射され、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bを透過した透過光を集光することにより、第1のパターンおよび前記第2のパターンを、対象物200上に投影する機能を有している。投影光学系13は、1つ以上のレンズと絞り等の光学素子から構成された固定焦点光学系である。また、投影光学系13の色収差は、複数のレンズの組み合わせにより十分に補正されていることが好ましい。これにより、光源12が白色拡散光を発する場合、投影光学系13は、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bを透過した透過光を集光することにより、高コントラスト比で、対象物200に第1のパターンおよび第2のパターンを投影することができる。 The projection optical system 13 is irradiated by the light source 12 and collects the transmitted light that has passed through the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b, thereby projecting the first pattern and the second pattern as objects. It has a function of projecting onto the object 200 . The projection optical system 13 is a fixed focus optical system composed of optical elements such as one or more lenses and a diaphragm. Moreover, it is preferable that the chromatic aberration of the projection optical system 13 is sufficiently corrected by a combination of a plurality of lenses. As a result, when the light source 12 emits white diffused light, the projection optical system 13 collects the transmitted light that has passed through the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b, thereby producing an image of the object with a high contrast ratio. A first pattern and a second pattern can be projected onto the object 200 .

投影光学系13によって、第1のパターンの光学像が第1の合焦面FP1に結像され、さらに、第2のパターンの光学像が第2の合焦面FP2に結像される。ここで、投影光学系13の後側主点から第1のパターン板11aまでの距離までの距離bと、投影光学系13の後側主点から第2のパターン板11bまでの距離bは、レンズの公式から、下記式(1)によって表される。 The projection optical system 13 forms an optical image of the first pattern on the first focal plane FP1, and further forms an optical image of the second pattern on the second focal plane FP2. Here, the distance b1 from the rear principal point of the projection optical system 13 to the first pattern plate 11a and the distance b2 from the rear principal point of the projection optical system 13 to the second pattern plate 11b is represented by the following formula (1) from the lens formula.

Figure 2023019651000002
Figure 2023019651000002

ここで、fは、投影光学系13の焦点距離、aは、投影光学系13の前側主点から第1の合焦面FP1までの距離、aは、投影光学系13の前側主点から第2の合焦面FP2までの距離である。 Here, f is the focal length of the projection optical system 13, a1 is the distance from the front principal point of the projection optical system 13 to the first focal plane FP1, and a2 is the front principal point of the projection optical system 13. to the second focal plane FP2.

このように、本発明の投影デバイス1においては、投影光学系13の光軸OA上において、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bが、互いに投影光学系13の光軸方向に距離Dだけシフトした状態で配置されているため、第1のパターンの光学像が結像される第1の合焦面FP1と第2のパターンの光学像が結像される第2の合焦面FP2は一致しない。 Thus, in the projection device 1 of the present invention, the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b are separated from each other in the optical axis direction of the projection optical system 13 on the optical axis OA of the projection optical system 13. Since they are arranged in a state shifted by D, the first focal plane FP1 on which the optical image of the first pattern is formed and the second focal plane FP1 on which the optical image of the second pattern is formed. FP2 does not match.

図6は、投影光学系13の前側主点から第1の合焦面FP1までの距離aが450mmとなり、投影光学系13の前側主点から第2の合焦面FP2までの距離aが700mmとなるように、投影デバイス1を構成した場合における、投影距離(投影光学系13の前側主点からの距離)に応じた第1のパターンの光学像および第2のパターンの光学像のコントラスト比の変化の1例を示している。 6, the distance a1 from the front principal point of the projection optical system 13 to the first focal plane FP1 is 450 mm, and the distance a2 from the front principal point of the projection optical system 13 to the second focal plane FP2 is 450 mm . of the optical image of the first pattern and the optical image of the second pattern according to the projection distance (distance from the front principal point of the projection optical system 13) when the projection device 1 is configured so that is 700 mm An example of change in contrast ratio is shown.

図6から明らかなように、第1のパターンの光学像のコントラスト比は、第1のパターンの光学像の結像位置である450mm前後の範囲において高い値を維持しており、第2のパターンの光学像のコントラスト比は、第2のパターンの光学像の結像位置である700mm前後の範囲において高い値を維持している。対象物200上に投影される第1のパターンまたは第2のパターンが、測距のための特徴点として利用可能となるコントラスト比が30%だと仮定する。第1のパターンのみを対象物200に投影する場合、約300mm以下の投影距離および約800mm以上の投影距離において、第1のパターンの光学像のコントラスト比が30%以下となり、対象物200に投影された第1のパターンを、測距のための特徴点として利用することができなくなってしまう。この場合、測距デバイス2の測距可能範囲が、約300mm~約800mmに限定されてしまう。一方、第2のパターンのみを対象物200に投影する場合、約400mm以下の投影距離において、第2のパターンの光学像のコントラスト比が30%以下となり、対象物200に投影された第2のパターンを、測距のための特徴点として利用することができなくなってしまう。この場合、測距デバイス2の測距可能範囲が、約400mm以上に限定されてしまう。 As is clear from FIG. 6, the contrast ratio of the optical image of the first pattern maintains a high value in the range of around 450 mm, which is the imaging position of the optical image of the first pattern. maintains a high value in the range of about 700 mm, which is the imaging position of the optical image of the second pattern. Assume that the first pattern or the second pattern projected onto the object 200 has a contrast ratio of 30%, which makes it available as feature points for ranging. When only the first pattern is projected onto the object 200, the contrast ratio of the optical image of the first pattern is 30% or less at a projection distance of approximately 300 mm or less and a projection distance of approximately 800 mm or more. It becomes impossible to use the obtained first pattern as a feature point for distance measurement. In this case, the measurable range of the distance measuring device 2 is limited to approximately 300 mm to approximately 800 mm. On the other hand, when only the second pattern is projected onto the object 200, the contrast ratio of the optical image of the second pattern is 30% or less at a projection distance of approximately 400 mm or less, and the second pattern projected onto the object 200 is Patterns cannot be used as feature points for ranging. In this case, the measurable range of the distance measuring device 2 is limited to approximately 400 mm or more.

一方、本発明の投影デバイス1は、結像位置が互いに異なる第1のパターンと第2のパターンの双方を、対象物200に投影する。第1のパターンおよび第2のパターンの少なくとも一方が30%以上のコントラスト比を維持している投影距離は、約300mm以上となる。そのため、結像位置が互いに異なる第1のパターンと第2のパターンの双方を測距のための特徴点として利用することにより、測距デバイス2の測距可能範囲を拡張することができる。 On the other hand, the projection device 1 of the present invention projects onto the object 200 both the first pattern and the second pattern whose imaging positions are different from each other. A projection distance at which at least one of the first pattern and the second pattern maintains a contrast ratio of 30% or more is about 300 mm or more. Therefore, by using both the first pattern and the second pattern with different imaging positions as feature points for distance measurement, the distance measurement range of the distance measurement device 2 can be expanded.

このように、本発明の投影デバイス1において、第1のパターンの光学像が測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持する範囲と、第2のパターンの光学像が測距のための特徴点として利用可能なコントラスト比を維持する範囲とが完全に一致しない。測距デバイス2は、対象物200に投影された第1のパターンまたは第2のパターンのいずれかを測距のための特徴点として利用することができるので、投影デバイス1を用いて、対象物200に、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを投影することにより、測距デバイス2の測距可能範囲を拡張することができる。 As described above, in the projection device 1 of the present invention, the range in which the optical image of the first pattern maintains a contrast ratio that can be used as a feature point for distance measurement, and the optical image of the second pattern is the range in which the optical image of the second pattern is used for distance measurement. The range that maintains the contrast ratio that can be used as a feature point for . Since the ranging device 2 can use either the first pattern or the second pattern projected onto the object 200 as feature points for ranging, the projection device 1 can be used to measure the object By projecting onto 200 the first pattern and the second pattern with different imaging positions, the range of distance measurement device 2 can be expanded.

さらに、前述したように、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bのそれぞれは、一方または双方の面上の不透過部分が第1のパターンまたは第2のパターンを形成するポジ型のパターン板である。そのため、第1のパターンまたは第2のパターンのパターンサイズやパターン密度にもよるが、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bのそれぞれは、光源12から発せられる光(白色光)に対して、約70%以上の高い光透過率を有している。そのため、第1のパターン板11aを透過した透過光を投影光学系13によって集光することにより第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの輝度および第2のパターン板11bを透過した透過光を投影光学系13によって集光することにより第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの輝度の低下を大幅に抑制することができる。 Further, as described above, each of the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b is of a positive type with opaque portions on one or both surfaces forming the first pattern or the second pattern. pattern board. Therefore, depending on the pattern size and pattern density of the first pattern or the second pattern, each of the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b is sensitive to the light (white light) emitted from the light source 12. On the other hand, it has a high light transmittance of about 70% or more. Therefore, by condensing the transmitted light transmitted through the first pattern plate 11a by the projection optical system 13, the luminance of the first pattern imaged on the first focal plane FP1 and the second pattern plate 11b are By condensing the transmitted transmitted light by the projection optical system 13, it is possible to greatly suppress a decrease in luminance of the second pattern imaged on the second focal plane FP2.

また、本発明の投影デバイス1においては、第1のパターンの光学像が結像される第1の合焦面FP1と第2のパターンの光学像が結像される第2の合焦面FP2は一致しないので、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像の倍率mは、第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像の倍率mと異なるものとなる。 Further, in the projection device 1 of the present invention, the first focal plane FP1 on which the optical image of the first pattern is formed and the second focal plane FP2 on which the optical image of the second pattern is formed. do not match, the magnification m1 of the optical image of the first pattern formed on the first focal plane FP1 is the magnification of the optical image of the second pattern formed on the second focal plane FP2. It is different from the magnification m2 .

具体的には、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像の倍率mおよび第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像の倍率mは、下記式(2)によって表される。 Specifically, the magnification m1 of the optical image of the first pattern formed on the first focal plane FP1 and the magnification of the optical image of the second pattern formed on the second focal plane FP2 m2 is represented by the following formula (2).

Figure 2023019651000003
Figure 2023019651000003

このように、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像の倍率mと第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像の倍率mが異なる。通常、m>mの関係が成立する。そのため、第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターン密度は、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターン密度より低くなり、第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターンサイズは、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターンサイズよりも大きくなる。このように、第1のパターン板11aに形成された第1のパターンのパターン特性(パターンサイズおよびパターン密度)と、第2のパターン板11bに形成された第2のパターンのパターン特性が同じである場合、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターン特性は、第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターン特性と異なったものとなる。 Thus, the magnification m1 of the optical image of the first pattern formed on the first focal plane FP1 and the magnification m of the optical image of the second pattern formed on the second focal plane FP2 2 is different. Usually, the relationship m 2 >m 1 holds. Therefore, the pattern density of the optical image of the second pattern formed on the second focal plane FP2 is lower than the pattern density of the optical image of the first pattern formed on the first focal plane FP1. The pattern size of the optical image of the second pattern formed on the second focal plane FP2 is larger than the pattern size of the optical image of the first pattern formed on the first focal plane FP1. growing. Thus, the pattern characteristics (pattern size and pattern density) of the first pattern formed on the first pattern plate 11a and the pattern characteristics of the second pattern formed on the second pattern plate 11b are the same. In some cases, the pattern characteristics of the optical image of the first pattern imaged on the first focal plane FP1 are the pattern characteristics of the optical image of the second pattern imaged on the second focal plane FP2. becomes different.

本発明の投影デバイス1の1つの態様において、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターンサイズと第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターンサイズとが等しくなるように、第1のパターン板11aの第1のパターンおよび第2のパターン板11bの第2のパターンが構成されていてもよい。 In one aspect of the projection device 1 of the present invention, the pattern size of the optical image of the first pattern imaged on the first focal plane FP1 and the second pattern imaged on the second focal plane FP2 are The first pattern of the first pattern plate 11a and the second pattern of the second pattern plate 11b may be configured such that the pattern size of the optical image of the pattern is the same.

具体的には、第1のパターン板11aに形成されている第1のパターンの各ドット31のサイズ(第1のパターンおよび第2のパターンのそれぞれがランダムドットパターン3である場合)または各格子線41の太さ(第1のパターンおよび第2のパターンのそれぞれがランダム格子パターン4である場合)をPSとし、第2のパターン板11bに形成されている第2のパターンの各ドット31のサイズまたは各格子線41の太さをPSとした場合、PS×m=PS×mとの条件を満たすよう、第1のパターン板11aの第1のパターンおよび第2のパターン板11bの第2のパターンが構成されている。この場合、通常、m>mの関係が成立しているので、PS>PSの関係が成立する。すなわち、第1のパターン板11aの第1のパターンのパターンサイズPSは、第2のパターン板11bの第2のパターンのパターンサイズPSよりも大きい。このような構成により、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターンサイズと第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターンサイズとを等しくすることができる。 Specifically, the size of each dot 31 of the first pattern formed on the first pattern plate 11a (when each of the first pattern and the second pattern is the random dot pattern 3) or each grid The thickness of the line 41 (when each of the first pattern and the second pattern is the random lattice pattern 4) is assumed to be PS 1 , and each dot 31 of the second pattern formed on the second pattern plate 11b or the thickness of each grid line 41 is PS2 , the first pattern of the first pattern plate 11a and the second A second pattern is formed on the pattern plate 11b. In this case, since the relationship of m 2 >m 1 is usually established, the relationship of PS 1 >PS 2 is established. That is, the pattern size PS1 of the first pattern on the first pattern plate 11a is larger than the pattern size PS2 of the second pattern on the second pattern plate 11b. With this configuration, the pattern size of the optical image of the first pattern formed on the first focal plane FP1 and the pattern of the optical image of the second pattern formed on the second focal plane FP2 can be equal in size.

また、本発明の投影デバイス1の別の態様において、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターン密度と第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターン密度とが等しくなるように、第1のパターン板11aの第1のパターンおよび第2のパターン板11bの第2のパターンが構成されていてもよい。 In another aspect of the projection device 1 of the present invention, the pattern density of the optical image of the first pattern imaged on the first focal plane FP1 and the optical image of the first pattern imaged on the second focal plane FP2 The first pattern of the first pattern plate 11a and the second pattern of the second pattern plate 11b may be configured such that the pattern densities of the optical images of the two patterns are equal.

具体的には、第1のパターン板11aに形成されている第1のパターンの複数のドット31の平均密度(第1のパターンおよび第2のパターンのそれぞれがランダムドットパターン3である場合)または複数の交点42の平均密度(第1のパターンおよび第2のパターンのそれぞれがランダム格子パターン4である場合)をPDとし、第2のパターン板11bに形成されている第2のパターンの複数のドット31の平均密度または複数の交点42の平均密度をPDとした場合、PD×m=PD×mとの条件を満たすよう、第1のパターン板11aの第1のパターンおよび第2のパターン板11bの第2のパターンが構成されている。この場合、通常、m>mの関係が成立しているので、PD<PDの関係が成立する。すなわち、第1のパターン板11aの第1のパターンのパターン密度PDは、第2のパターン板11bの第2のパターンのパターン密度PDよりも低い。このような構成により、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターン密度と第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターン密度とを等しくすることができる。 Specifically, the average density of the plurality of dots 31 of the first pattern formed on the first pattern plate 11a (when each of the first pattern and the second pattern is the random dot pattern 3) or Let PD 1 be the average density of the plurality of intersections 42 (when each of the first pattern and the second pattern is the random lattice pattern 4), and the number of the second patterns formed on the second pattern plate 11b When the average density of the dots 31 or the average density of the plurality of intersections 42 is PD 2 , the first pattern of the first pattern plate 11 a satisfies the condition of PD 1 ×m 2 =PD 2 ×m 1 and the second pattern of the second pattern plate 11b. In this case, since the relationship of m 2 >m 1 is normally established, the relationship of PD 1 <PD 2 is established. That is, the pattern density PD1 of the first pattern on the first pattern plate 11a is lower than the pattern density PD2 of the second pattern on the second pattern plate 11b. With such a configuration, the pattern density of the optical image of the first pattern formed on the first focal plane FP1 and the pattern of the optical image of the second pattern formed on the second focal plane FP2 are densities can be equal.

また、本発明の投影デバイス1の別の態様において、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターンサイズおよびパターン密度と、第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターンサイズおよびパターン密度とが、それぞれ等しくなるように、第1のパターン板11aの第1のパターンおよび第2のパターン板11bの第2のパターンが構成されていてもよい。 Also, in another aspect of the projection device 1 of the present invention, the pattern size and pattern density of the optical image of the first pattern imaged on the first focal plane FP1 and the pattern density of the optical image of the first pattern formed on the second focal plane FP2 are the same. The first pattern on the first pattern plate 11a and the second pattern on the second pattern plate 11b are configured such that the pattern size and the pattern density of the optical image of the imaged second pattern are equal. may have been

このように、本発明の投影デバイス1においては、第1のパターン板11aに形成される第1のパターンのパターン特性と、第2のパターン板11bに形成される第2のパターンのパターン特性とが互いに異なっていてもよい。特に、第1の合焦面FP1に結像される第1のパターンの光学像のパターンサイズおよびパターン密度と、第2の合焦面FP2に結像される第2のパターンの光学像のパターンサイズおよびパターン密度とが、それぞれ等しくなるように、第1のパターン板11aの第1のパターンおよび第2のパターン板11bの第2のパターンが構成されていることが好ましい。 Thus, in the projection device 1 of the present invention, the pattern characteristics of the first pattern formed on the first pattern plate 11a and the pattern characteristics of the second pattern formed on the second pattern plate 11b are may be different from each other. In particular, the pattern size and pattern density of the optical image of the first pattern imaged on the first focal plane FP1 and the pattern of the optical image of the second pattern imaged on the second focal plane FP2 It is preferable that the first pattern of the first pattern plate 11a and the second pattern of the second pattern plate 11b are configured such that the size and the pattern density are equal.

このような構成により、第1の合焦面FP1と第2の合焦面FP2の間の範囲R内に位置する対象物200に投影される第1のパターンのパターン特性と第2のパターンのパターン特性とを略等しくすることができる。そのため、測距デバイス2が、範囲R内に位置する対象物200に投影された第1のパターンを測距のための特徴点として利用した場合であっても、範囲R内に位置する対象物200に投影された第2のパターンを測距のための特徴点として利用した場合であっても、対象物200の奥行情報を生成するために必要な分解能で、対象物200の距離情報を取得することができる。さらに、測距デバイス2が、範囲R内に位置する対象物200に投影された第1のパターンを測距のための特徴点として利用した場合であっても、範囲R内に位置する対象物200に投影された第2のパターンを測距のための特徴点として利用した場合であっても、取得される対象物200の距離情報の分解能に差が生じないため、対象物200の各箇所の奥行位置に応じて、生成される対象物200の奥行情報の精度が変化することを抑制することができる。 With such a configuration, the pattern characteristics of the first pattern projected onto the object 200 positioned within the range R between the first focal plane FP1 and the second focal plane FP2 and the pattern characteristics of the second pattern are projected. pattern characteristics can be approximately equal. Therefore, even when the ranging device 2 uses the first pattern projected onto the object 200 located within the range R as feature points for ranging, the object located within the range R Even when the second pattern projected onto the object 200 is used as a feature point for distance measurement, the distance information of the object 200 is obtained with the resolution necessary to generate the depth information of the object 200. can do. Furthermore, even when the ranging device 2 uses the first pattern projected onto the object 200 located within the range R as feature points for ranging, the object located within the range R Even when the second pattern projected onto the object 200 is used as a feature point for distance measurement, there is no difference in the resolution of the acquired distance information of the object 200. Therefore, each point of the object 200 It is possible to suppress a change in the accuracy of the generated depth information of the object 200 according to the depth position of the object 200 .

このように、第1のパターン板11aに形成される第1のパターンのパターン特性(パターンサイズPSおよびパターン密度PD)と、第2のパターン板11bに形成される第2のパターンのパターン特性(パターンサイズPSおよびパターン密度PD)は、任意に設定することができる。第1のパターン板11aに形成される第1のパターンのパターン特性と、第2のパターン板11bに形成される第2のパターンのパターン特性を適切に設定することにより、投影光学系13の前側主点から、第1のパターンおよび第2のパターンが投影される対象物200までの距離が大きくなった際に発生する、対象物200に投影される第1のパターンのパターン密度および第2のパターンのパターン密度の極度の低下、並びに、対象物200に投影される第1のパターンのパターンサイズおよび第2のパターンのパターンサイズの過度な拡大を防止することができる。 Thus, the pattern characteristics (pattern size PS 1 and pattern density PD 1 ) of the first pattern formed on the first pattern plate 11a and the pattern of the second pattern formed on the second pattern plate 11b The characteristics (pattern size PS 2 and pattern density PD 2 ) can be set arbitrarily. By appropriately setting the pattern characteristics of the first pattern formed on the first pattern plate 11a and the pattern characteristics of the second pattern formed on the second pattern plate 11b, the front side of the projection optical system 13 The pattern density of the first pattern projected onto the object 200 and the pattern density of the second pattern occurring when the distance from the principal point to the object 200 onto which the first pattern and the second pattern are projected increases. It is possible to prevent extreme reduction in the pattern density of the patterns and excessive enlargement of the pattern size of the first pattern and the pattern size of the second pattern projected onto the object 200 .

さらに、従来技術の欄において図1を参照して詳述した従来の投影デバイス500では、第1のパターン板520a用の第1の光源、第2のパターン板520b用の第2の光源、および第3のパターン板520c用の第3の光源を含む3つの光源を使用する必要があった。一方、本発明の投影デバイス1では、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bが、光源12と投影光学系13との間であって、投影光学系13の光軸OA上に設けられているので、1つの光源12で、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bに対して光を照射することができる。そのため、本発明の投影デバイス1において用いられる光源12の数は、従来の投影デバイス500において用いられる光源の数よりも少ない。この結果、投影デバイス1の製造コストを低減させることができる。 Furthermore, in the conventional projection device 500 detailed with reference to FIG. Three light sources had to be used, including a third light source for the third pattern plate 520c. On the other hand, in the projection device 1 of the present invention, the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b are provided between the light source 12 and the projection optical system 13 and on the optical axis OA of the projection optical system 13. Therefore, one light source 12 can irradiate the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b with light. Therefore, the number of light sources 12 used in the projection device 1 of the invention is less than the number of light sources used in the conventional projection device 500 . As a result, the manufacturing cost of the projection device 1 can be reduced.

さらに、従来の投影デバイス500では、第2のパターン板520bおよび第3のパターン板520cは、投影光学系510の光軸から、投影光学系510の光軸方向に対して垂直な方向にシフトした位置に設けられている。そのため、従来の投影デバイス500の幅(投影光学系510の光軸方向に対して垂直な方向の長さ)が増大してしまい、従来の投影デバイス500のサイズが増加してしまう。一方、本発明の投影デバイス1では、第1のパターン板11aおよび第2のパターン板11bが、投影光学系13の光軸OA上に設けられているので、投影デバイス1の幅の増加を抑制することができる。 Furthermore, in the conventional projection device 500, the second pattern plate 520b and the third pattern plate 520c are shifted from the optical axis of the projection optical system 510 in a direction perpendicular to the optical axis direction of the projection optical system 510. placed in position. Therefore, the width of the conventional projection device 500 (the length of the projection optical system 510 in the direction perpendicular to the optical axis direction) increases, and the size of the conventional projection device 500 increases. On the other hand, in the projection device 1 of the present invention, since the first pattern plate 11a and the second pattern plate 11b are provided on the optical axis OA of the projection optical system 13, an increase in the width of the projection device 1 is suppressed. can do.

図7は、本発明の測距システム100において用いられる測距デバイス2の構成を概略的に示している。図7に示されているように、測距デバイス2は、第1の撮像光学系OS1および第1の撮像素子S1を含む第1の撮像系IS1と、第2の撮像光学系OS2および第2の撮像素子S2を含む第2の撮像系IS2と、第1の撮像素子S1が取得した第1の画像および第2の撮像素子S2が取得した第2の画像を受信し、第1の画像と第2の画像との間の視差に基づいて対象物200までの距離を算出する演算ユニット5と、を含む。 FIG. 7 schematically shows the configuration of the ranging device 2 used in the ranging system 100 of the present invention. As shown in FIG. 7, the ranging device 2 includes a first imaging system IS1 including a first imaging optical system OS1 and a first imaging element S1, a second imaging optical system OS2 and a second imaging element S1. and a first image acquired by the first image sensor S1 and a second image acquired by the second image sensor S2. and a computing unit 5 for calculating the distance to the object 200 based on the parallax with the second image.

第1の撮像光学系OS1および第2の撮像光学系OS2のそれぞれは、1つ以上のレンズと絞り等の光学素子から構成され、同じ特性(焦点距離、収差特性、Fナンバー、前側主点位置、後側主点位置等)を有する固定焦点光学系である。また、第1の撮像光学系OS1および第2の撮像光学系OS2は、第1の撮像光学系OS1の光軸と第2の撮像光学系OS2の光軸が平行となり、かつ、第1の撮像光学系OS1の光軸方向(または、第2の撮像光学系OS2の光軸方向)に対して垂直な方向に距離Pだけ離間するよう配置されている。このため、第1の撮像光学系OS1によって形成される第1の光学像と第2の撮像光学系OS2によって形成される第2の光学像との間には視差が存在することになる。 Each of the first imaging optical system OS1 and the second imaging optical system OS2 is composed of optical elements such as one or more lenses and an aperture, and has the same characteristics (focal length, aberration characteristics, F-number, front principal point position, , back principal point position, etc.). In the first imaging optical system OS1 and the second imaging optical system OS2, the optical axis of the first imaging optical system OS1 and the optical axis of the second imaging optical system OS2 are parallel, and They are arranged so as to be separated by a distance P in a direction perpendicular to the optical axis direction of the optical system OS1 (or the optical axis direction of the second imaging optical system OS2). Therefore, a parallax exists between the first optical image formed by the first imaging optical system OS1 and the second optical image formed by the second imaging optical system OS2.

第1の撮像光学系OS1は、投影デバイス1によって第1のパターンおよび第2のパターンが投影された対象物200からの光を集光し、第1の撮像素子S1の撮像面上に第1の光学像を形成する。同様に、第2の撮像光学系OS2は、投影デバイス1によって第1のパターンおよび第2のパターンが投影された対象物200からの光を集光し、第2の撮像素子S2の撮像面上に第2の光学像を形成する。 The first imaging optical system OS1 collects the light from the target object 200 on which the first pattern and the second pattern are projected by the projection device 1, and onto the imaging surface of the first imaging element S1 the first optical system OS1. forms an optical image of Similarly, the second imaging optical system OS2 collects the light from the object 200 on which the first pattern and the second pattern are projected by the projection device 1, and collects the light onto the imaging surface of the second imaging element S2. forming a second optical image at .

第1の撮像素子S1は、第1の撮像光学系OS1の光軸上に配置されており、第1の撮像光学系OS1によって形成された第1の光学像を撮像し、第1の画像を取得する機能を有している。第2の撮像素子S2は、第2の撮像光学系OS2の光軸上に配置されており、第2の撮像光学系OS2によって形成された第2の光学像を撮像し、第2の画像を取得する機能を有している。第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2のそれぞれは、ベイヤー配列等の任意のパターンで配列されたRGB原色系カラーフィルターやCMY補色系カラーフィルターのようなカラーフィルターを有するカラー撮像素子であってもよいし、そのようなカラーフィルターを有さない白黒撮像素子であってもよい。 The first imaging element S1 is arranged on the optical axis of the first imaging optical system OS1, captures a first optical image formed by the first imaging optical system OS1, and outputs the first image. have the ability to retrieve The second imaging element S2 is arranged on the optical axis of the second imaging optical system OS2, captures a second optical image formed by the second imaging optical system OS2, and produces a second image. have the ability to retrieve Each of the first imaging element S1 and the second imaging element S2 is a color imaging element having a color filter such as an RGB primary color filter or a CMY complementary color filter arranged in an arbitrary pattern such as a Bayer array. It may be a black-and-white image sensor that does not have such a color filter.

また、測距デバイス2の向きと投影デバイス1の向きは、第1の撮像光学系OS1の光軸および第2の撮像光学系OS2の光軸が、投影デバイス1の投影光学系13の光軸OAに対して傾くように設定される。また、測距デバイス2は、測距デバイス2の第1の撮像系IS1の合焦面および第2の撮像系IS2の合焦面が、投影デバイス1の第1の合焦面FP1と第2の合焦面FP2との間の範囲R内において、投影デバイス1の投影光学系13の光軸OAと交差するよう、構成および配置されていることが好ましい。より好ましくは、測距デバイス2は、測距デバイス2の第1の撮像系IS1の合焦面および第2の撮像系IS2の合焦面が、投影デバイス1の第1の合焦面FP1と第2の合焦面FP2との間の範囲Rの中間点において、投影デバイス1の投影光学系13の光軸OAと交差するよう、構成および配置されていることが好ましい。このような構成により、投影デバイス1の第1の合焦面FP1と第2の合焦面FP2との間の範囲R内に位置する対象物200に対する測距を精度良く実行することができる。 The orientation of the distance measuring device 2 and the orientation of the projection device 1 are such that the optical axis of the first imaging optical system OS1 and the optical axis of the second imaging optical system OS2 are aligned with the optical axis of the projection optical system 13 of the projection device 1. It is set to tilt with respect to OA. Further, the distance measuring device 2 is such that the focusing plane of the first imaging system IS1 and the focusing plane of the second imaging system IS2 of the ranging device 2 are the first focusing plane FP1 of the projection device 1 and the second focusing plane FP1. is preferably configured and arranged to intersect the optical axis OA of the projection optical system 13 of the projection device 1 within the range R between the focal plane FP2 of the projection device 1 and the focal plane FP2. More preferably, in the ranging device 2, the focusing plane of the first imaging system IS1 and the focusing plane of the second imaging system IS2 of the ranging device 2 are aligned with the first focusing plane FP1 of the projection device 1. It is preferably constructed and arranged to intersect the optical axis OA of the projection optics 13 of the projection device 1 at the midpoint of the range R between the second focal plane FP2. With such a configuration, it is possible to accurately measure the distance to the object 200 positioned within the range R between the first focal plane FP1 and the second focal plane FP2 of the projection device 1 .

第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2は、演算ユニット5からの制御によって同じタイミングで撮像を行い、それぞれ、第1の画像および第2の画像を取得する。第1の撮像素子S1によって取得された第1の画像および第2の撮像素子S2によって取得された第2の画像は、演算ユニット5に送信される。 The first imaging element S1 and the second imaging element S2 perform imaging at the same timing under the control of the arithmetic unit 5, and obtain a first image and a second image, respectively. The first image captured by the first image sensor S1 and the second image captured by the second image sensor S2 are sent to the arithmetic unit 5 .

演算ユニット5は、第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2からそれぞれ受信した第1の画像および第2の画像を用いて、対象物200までの距離を算出するよう構成されている。図8に示されているように、演算ユニット5は、演算ユニット5の動作を実行するための1つ以上のプロセッサー51と、演算ユニット5への入力および演算ユニット5からの出力を実行するためのI/O(インプット/アウトプット)インターフェース52と、演算ユニット5の処理を実行するために用いられるデータ54およびモジュール55を保存している1つ以上のメモリー53と、を備えている。 The computing unit 5 is configured to calculate the distance to the object 200 using the first and second images received from the first image sensor S1 and the second image sensor S2, respectively. As shown in FIG. 8 , arithmetic unit 5 includes one or more processors 51 for executing the operations of arithmetic unit 5 and processors 51 for executing inputs to and outputs from arithmetic unit 5 . and one or more memories 53 storing data 54 and modules 55 used to perform the processing of the arithmetic unit 5 .

1つ以上のプロセッサー51は、1つ以上のマイクロプロセッサー、マイクロコンピューター、マイクロコントローラー、デジタル信号プロセッサー(DSP)、中央演算処理装置(CPU)、メモリーコントロールユニット(MCU)、画像処理用演算処理装置(GPU)、状態機械、論理回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、またはこれらの組み合わせ等のコンピューター可読命令に基づいて信号操作等の演算処理を実行する演算ユニットである。特に、プロセッサー51は、メモリー53内に保存されているコンピューター可読命令(例えば、データ、プログラム、モジュール等)をフェッチし、演算、信号操作および制御を実行するよう構成されている。 The one or more processors 51 include one or more microprocessors, microcomputers, microcontrollers, digital signal processors (DSPs), central processing units (CPUs), memory control units (MCUs), image processing arithmetic processing units ( A computing unit that performs arithmetic operations, such as signal manipulation, based on computer-readable instructions, such as a GPU), state machine, logic circuit, application specific integrated circuit (ASIC), or a combination thereof. In particular, processor 51 is configured to fetch computer readable instructions (eg, data, programs, modules, etc.) stored in memory 53 and to perform operations, signal manipulations and controls.

I/Oインターフェース52は、ウェブインターフェース、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)等の様々なソフトウェアインターフェースおよびハードウェアインターフェースを含む。例えば、I/Oインターフェース52は、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイ、外部メモリー、プリンター、ディスプレイのような周辺デバイスのためのインターフェースである。I/Oインターフェース52は、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイのような入力デバイスを用いた演算ユニット5への入力およびディスプレイ、プリンター、外部メモリーへの演算ユニット5からの出力を可能とする。 The I/O interface 52 includes various software and hardware interfaces such as web interfaces, graphical user interfaces (GUIs), and the like. For example, the I/O interface 52 is an interface for peripheral devices such as keyboards, mice, touch panel displays, external memories, printers and displays. The I/O interface 52 enables input to the arithmetic unit 5 using input devices such as a keyboard, mouse, and touch panel display, and output from the arithmetic unit 5 to a display, printer, and external memory.

メモリー53は、揮発性記憶媒体(例えば、RAM、SRAM、DRAM)、不揮発性記憶媒体(例えば、ROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリー、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、SDカード、光ディスク、CD-ROM、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイディスク、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク)、またはこれらの組み合わせを含むコンピューター可読媒体である。 The memory 53 can be a volatile storage medium (eg, RAM, SRAM, DRAM), a non-volatile storage medium (eg, ROM, EPROM, EEPROM, flash memory, hard disk, solid state drive, SD card, optical disk, CD-ROM, digital computer readable medium comprising a versatile disc (DVD), Blu-ray disc, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk), or combinations thereof.

メモリー53は、プロセッサー51と通信可能に接続されており、プロセッサー51により実行可能な複数のモジュール55、および、複数のモジュール55による処理に必要なデータ54を保存している。また、メモリー53は、複数のモジュール55の1つ以上によって受信、処理、生成されたデータや、複数のモジュール55による処理を実行するために必要なデータを一時保存する機能を備えている。 The memory 53 is communicably connected to the processor 51 and stores a plurality of modules 55 executable by the processor 51 and data 54 required for processing by the plurality of modules 55 . The memory 53 also has a function of temporarily storing data received, processed, and generated by one or more of the plurality of modules 55 and data required for executing processing by the plurality of modules 55 .

データ54は、第1の画像と第2の画像との間の視差に基づいて対象物200までの距離を測定するために必要な測距パラメーター541と、演算ユニット5の処理を実行するために必要な任意の数のその他データ542と、を含んでいる。測距パラメーター541は、第1の撮像系IS1および第2の撮像系IS2のそれぞれの特性に関する内部パラメーター(第1の撮像光学系OS1および第2の撮像光学系OS2の焦点距離、第1の撮像光学系OS1および第2の撮像光学系OS2の収差特性、第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2の画素数や画素ピッチ等の特性等)と、第1の撮像光学系OS1および第2の撮像光学系OS2の配置に関する外部パラメーター(第1の撮像光学系OS1の光軸と第2の撮像光学系OS2の光軸との距離P等)と、を含んでいる。測距パラメーター541は、第1の撮像系IS1および第2の撮像系IS2の構成および配置によって決定される固定パラメーターであり、メモリー53内に事前に保存される。演算ユニット5は、第1の画像と第2の画像との間の視差と、測距パラメーター541に基づいて、対象物200までの距離を算出する。 Data 54 include ranging parameters 541 required to measure the distance to object 200 based on the parallax between the first and second images, and and any number of other data 542 required. The ranging parameter 541 is an internal parameter (focal length of the first imaging optical system OS1 and the second imaging optical system OS2, the Aberration characteristics of the optical system OS1 and the second imaging optical system OS2, characteristics such as the number of pixels and the pixel pitch of the first imaging element S1 and the second imaging element S2, etc.) 2 (distance P between the optical axis of the first imaging optical system OS1 and the optical axis of the second imaging optical system OS2, etc.) related to the arrangement of the imaging optical system OS2. The ranging parameters 541 are fixed parameters determined by the configuration and arrangement of the first imaging system IS1 and the second imaging system IS2, and are prestored in the memory 53 . The arithmetic unit 5 calculates the distance to the object 200 based on the parallax between the first image and the second image and the distance measurement parameter 541 .

モジュール55は、ルーティーン、アプリケーション、プログラム、アルゴリズム、ライブラリー、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、またはこれらの組み合わせ等のプロセッサー51により実行可能なコンピューター可読命令である。 Modules 55 are computer readable instructions, such as routines, applications, programs, algorithms, libraries, objects, components, data structures, or combinations thereof, executable by processor 51 .

モジュール55は、第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2の撮像を制御するための撮像制御モジュール551と、第1の画像中の特徴点および第2の画像中の対応特徴点を抽出するための特徴点抽出モジュール552と、算出された視野に基づいて対象物200の特徴点までの距離を算出する距離算出モジュール553と、算出された対象物200の複数の特徴点までの距離に基づいて、対象物200の奥行情報を生成する奥行情報生成モジュール554と、演算ユニット5が提供する機能を補うための任意の数のその他モジュール555と、を含んでいる。 The module 55 includes an imaging control module 551 for controlling imaging by the first imaging element S1 and the second imaging element S2, and extracting feature points in the first image and corresponding feature points in the second image. a feature point extraction module 552 for calculating the distance to the feature points of the target object 200 based on the calculated field of view; Based on this, it includes a depth information generation module 554 for generating depth information of the object 200 and any number of other modules 555 for supplementing the functions provided by the computing unit 5 .

撮像制御モジュール551は、I/Oインターフェース52を介して、ユーザーから入力された操作に従って、第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2を制御し、第1のパターンおよび第2のパターンが投影された対象物200を撮像する機能を有している。撮像制御モジュール551からの制御によって、第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2が、同じタイミングで第1のパターンおよび第2のパターンが投影された対象物200を撮像し、第1の画像および第2の画像をそれぞれ取得する。 The imaging control module 551 controls the first imaging element S1 and the second imaging element S2 according to the operation input by the user via the I/O interface 52, and the first pattern and the second pattern are It has a function of imaging the projected object 200 . Under the control of the imaging control module 551, the first imaging element S1 and the second imaging element S2 image the object 200 on which the first pattern and the second pattern are projected at the same timing, and the first An image and a second image are respectively acquired.

特徴点抽出モジュール552は、第1の撮像素子S1が取得した第1の画像中の特徴点と、第2の撮像素子S2が取得した第2の画像中の対応特徴点を抽出する機能を有している。具体的には、特徴点抽出モジュール552は、最初に、第1の画像中における、対象物200に投影された第1のパターンまたは第2のパターンのエッジ部の1つを第1の画像中の特徴点として抽出する。その後、特徴点抽出モジュール552は、第2の画像を探索し、抽出した第1の画像中の特徴点に対応する対応特徴点を検出する。エッジ部の抽出および対応特徴点の抽出は、ステレオカメラ方式を用いた測距分野において既知の種々の方法(例えば、Sobelフィルタを用いたエッジ抽出方法や、エピポーラ線を利用した対応特徴点の検出方法等)を用いて実行することができる。第1の画像中の特徴点の座標および第2の画像中の対応特徴点の座標の差が算出され、第1の画像中の特徴点と第2の画像中の対応特徴点との間の視差として、メモリー53内に一時保存される。 The feature point extraction module 552 has a function of extracting feature points in the first image acquired by the first image sensor S1 and corresponding feature points in the second image acquired by the second image sensor S2. are doing. Specifically, the feature point extraction module 552 first extracts one of the edges of the first pattern or the second pattern projected onto the object 200 in the first image. are extracted as feature points. The feature point extraction module 552 then searches the second image to detect corresponding feature points corresponding to the extracted feature points in the first image. Extraction of edge portions and extraction of corresponding feature points can be performed by various methods known in the field of distance measurement using a stereo camera method (for example, an edge extraction method using a Sobel filter, detection of corresponding feature points using an epipolar line, etc.). method, etc.). A difference between the coordinates of the feature point in the first image and the coordinates of the corresponding feature point in the second image is calculated, and the difference between the feature point in the first image and the corresponding feature point in the second image is calculated. It is temporarily stored in the memory 53 as parallax.

また、特徴点抽出モジュール552は、パターンマッチングにより、第1の画像中の特徴点および第2の画像中の対応特徴点を抽出してもよい。この場合、特徴点抽出モジュール552は、最初に、第1の画像中における、対象物200に投影された第1のパターンまたは第2のパターンの任意の領域を、所定のサイズで切り出し、テンプレートパターンとしてメモリー53内に一時保存する。次に、特徴点抽出モジュール552は、メモリー53内に保存されているテンプレートパターンを用いてパターンマッチングを実行し、テンプレートパターンとマッチングするパターンを、第2の画像中から抽出する。なお、パターンマッチングは、2つのパターン間の相関係数(類似度)を算出する幾何学形状パターンマッチング等の画像処理の分野において既知の種々の方法を用いて実行することができる。第1の画像中の切り出されたパターン(テンプレートパターン)の任意の箇所の座標と、第2の画像中のマッチングパターンの対応する箇所の座標との差が算出され、第1の画像中の特徴点と第2の画像中の対応特徴点との間の視差として、メモリー53内に一時保存される。この場合、測距のために利用される一対の特徴点は、第1の画像中の切り出されたパターン(テンプレートパターン)の任意の箇所と、第2の画像中のマッチングパターンの対応する箇所である。 The feature point extraction module 552 may also extract feature points in the first image and corresponding feature points in the second image by pattern matching. In this case, the feature point extraction module 552 first cuts out an arbitrary region of the first pattern or the second pattern projected onto the object 200 in the first image to a predetermined size, and extracts the template pattern is temporarily stored in the memory 53 as . Next, the feature point extraction module 552 performs pattern matching using the template pattern stored in the memory 53 to extract patterns in the second image that match the template pattern. Pattern matching can be performed using various methods known in the field of image processing, such as geometric shape pattern matching for calculating a correlation coefficient (similarity) between two patterns. A difference between the coordinates of an arbitrary portion of the extracted pattern (template pattern) in the first image and the coordinates of the corresponding portion of the matching pattern in the second image is calculated, and the feature in the first image is calculated. It is temporarily stored in memory 53 as the parallax between the point and the corresponding feature point in the second image. In this case, the pair of feature points used for distance measurement is an arbitrary portion of the extracted pattern (template pattern) in the first image and a corresponding portion of the matching pattern in the second image. be.

距離算出モジュール553は、特徴点抽出モジュール552によって抽出された視差に基づいて、対象物200の特徴点までの距離を算出する機能を有している。具体的には、距離算出モジュール553は、メモリー53内に一時保存されている第1の画像中の特徴点と第2の画像中の対応特徴点との間の視差およびメモリー53内に保存されている測距パラメーター541を参照し、対象物200の特徴点までの距離を算出する。距離算出モジュール553によって算出された対象物200の特徴点までの距離は、メモリー53内に一時保存される。特徴点抽出モジュール552および距離算出モジュール553は、奥行情報生成モジュール554が対象物200の奥行情報を生成するのに十分な数の距離情報を取得するまで、第1の画像中の特徴点および第2の画像内の対応特徴点の抽出と、対象物200の特徴点までの距離の算出を、抽出する特徴点を変えながら、繰り返し実行する。 The distance calculation module 553 has a function of calculating the distance to the feature points of the object 200 based on the parallax extracted by the feature point extraction module 552 . Specifically, the distance calculation module 553 calculates the parallax between the feature points in the first image temporarily stored in the memory 53 and the corresponding feature points in the second image and the distance stored in the memory 53 . The distance measurement parameter 541 stored in the object 200 is referred to and the distance to the feature point of the object 200 is calculated. The distance to the feature point of the object 200 calculated by the distance calculation module 553 is temporarily stored in the memory 53 . The feature point extraction module 552 and the distance calculation module 553 continue to extract the feature points and the first image until the depth information generation module 554 acquires a sufficient number of distance information for generating depth information of the object 200 . Extraction of the corresponding feature points in the image of 2 and calculation of the distance to the feature points of the object 200 are repeatedly executed while changing the feature points to be extracted.

奥行情報生成モジュール554は、距離算出モジュール553によって算出された対象物200の複数の特徴点までの距離に基づいて、対象物200の奥行情報を生成する機能を有している。具体的には、奥行情報生成モジュール554は、対象物200の複数の特徴点までの距離に基づいて、対象物200の3次元グリッドおよびテクスチャを生成し、対象物200の3次元モデルを生成し、メモリー53内に対象物200の奥行情報として保存する。 The depth information generation module 554 has a function of generating depth information of the object 200 based on the distances to the plurality of feature points of the object 200 calculated by the distance calculation module 553 . Specifically, the depth information generation module 554 generates a 3D grid and texture of the object 200 based on the distances to the plurality of feature points of the object 200, and generates a 3D model of the object 200. , is stored as depth information of the object 200 in the memory 53 .

このように、本発明の測距システム100においては、投影デバイス1が対象物200に対して、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを投影する。また、上述のように、投影デバイス1によって対象物200に投影される第1のパターンおよび第2のパターンの輝度の低下が大幅に抑制されている。そのため、測距デバイス2は、投影デバイス1によって対象物200に投影された第1のパターンまたは第2のパターンを、測距のための特徴点として利用することができる。この結果、対象物200の表面が凹凸のない滑らかな曲面である場合であっても、対象物200の奥行情報を生成するのに十分な数の距離情報を取得することができる。 As described above, in the ranging system 100 of the present invention, the projection device 1 projects the first pattern and the second pattern having different imaging positions onto the object 200 . Moreover, as described above, the decrease in luminance of the first pattern and the second pattern projected onto the object 200 by the projection device 1 is greatly suppressed. Therefore, the ranging device 2 can use the first pattern or the second pattern projected onto the object 200 by the projection device 1 as feature points for ranging. As a result, even when the surface of the target object 200 is a smooth curved surface without unevenness, it is possible to acquire a sufficient number of distance information to generate the depth information of the target object 200 .

また、投影デバイス1によって対象物200に対して投影される第1のパターンおよび第2のパターンは、互いに異なる位置で結像する。さらに、測距デバイス2は、対象物200に投影された第1のパターンまたは第2のパターンを測距のための特徴点とすることができるので、測距デバイス2の測距可能範囲を拡張することができる。 Also, the first pattern and the second pattern projected onto the object 200 by the projection device 1 are imaged at different positions. Furthermore, since the distance measuring device 2 can use the first pattern or the second pattern projected onto the object 200 as a feature point for distance measurement, the distance measurement range of the distance measuring device 2 is extended. can do.

次に、図9を参照して、本発明の測距システム100によって実行される測距方法S100を詳述する。工程S110において、ユーザーは、投影デバイス1を用いて、対象物200に対して、結像位置が互いに異なる第1のパターンおよび第2のパターンを投影する。工程S120において、ユーザーは、演算ユニット5に対して対象物200に対する撮像を実行するための操作を実行する。演算ユニット5がユーザーからの操作を受け付けると、演算ユニット5のプロセッサー51は、撮像制御モジュール551を用いて、第1の撮像素子S1および第2の撮像素子S2を制御し、投影デバイス1によって第1のパターンおよび第2のパターンが投影された対象物200の撮像を行い、第1の画像および第2の画像を取得する。 Referring now to FIG. 9, the ranging method S100 performed by the ranging system 100 of the present invention will be detailed. In step S<b>110 , the user uses the projection device 1 to project onto the object 200 a first pattern and a second pattern whose imaging positions are different from each other. In step S<b>120 , the user operates the arithmetic unit 5 to image the object 200 . When the arithmetic unit 5 receives an operation from the user, the processor 51 of the arithmetic unit 5 uses the imaging control module 551 to control the first imaging element S1 and the second imaging element S2 so that the projection device 1 performs the first imaging. The object 200 on which the first pattern and the second pattern are projected is imaged to obtain a first image and a second image.

工程S130において、演算ユニット5のプロセッサー51は、特徴点抽出モジュール552を用いて、第1の画像中の特徴点および第2の画像中の対応特徴点を抽出し、第1の画像中の特徴点と第2の画像中の対応特徴点との間の視差を算出する。工程S140において、演算ユニット5のプロセッサー51は、距離算出モジュール553を用いて、工程S130において算出された視差に基づいて、対象物200の特徴点までの距離を算出する。工程S130および工程S140は、奥行情報生成モジュール554が対象物200の奥行情報を生成するのに十分な数の距離情報を取得するまで、工程S130において抽出される特徴点を変えて、繰り返し実行される。工程S150において、演算ユニット5のプロセッサー51は、奥行情報生成モジュール554を用いて、工程S140において算出された対象物200の複数の特徴点までの距離に基づいて、対象物200の奥行情報を生成する。工程S140において対象物200の奥行情報が生成されると、測距方法S100は、終了する。 In step S130, the processor 51 of the computing unit 5 uses the feature point extraction module 552 to extract the feature points in the first image and the corresponding feature points in the second image, and extract the feature points in the first image. A disparity between the point and the corresponding feature point in the second image is calculated. In step S140, the processor 51 of the arithmetic unit 5 uses the distance calculation module 553 to calculate the distance to the feature point of the object 200 based on the parallax calculated in step S130. Steps S130 and S140 are repeatedly performed by changing the feature points extracted in step S130 until the depth information generation module 554 acquires a sufficient number of distance information to generate depth information of the object 200. be. In step S150, the processor 51 of the arithmetic unit 5 uses the depth information generation module 554 to generate depth information of the object 200 based on the distances to the plurality of feature points of the object 200 calculated in step S140. do. Once depth information for object 200 is generated in step S140, ranging method S100 ends.

以上、本発明の投影デバイスおよび測距システムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。上述の投影デバイスおよび測距デバイスの構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、投影デバイスおよび測距デバイスに任意の構成のものを付加することができる。 Although the projection device and distance measuring system of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto. The configurations of the projection device and the ranging device described above can be replaced with anything that can perform similar functions, or any configuration can be added to the projection device and the ranging device.

例えば、図3に示された投影デバイスおよび図7に示された測距デバイスのそれぞれのコンポーネントの数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意のコンポーネントが追加若しくは組み合わされ、または任意のコンポーネントが削除された様態も、本発明の範囲内である。また、投影デバイスおよび測距デバイスの各コンポーネントは、ハードウェア的に実現されていてもよいし、ソフトウェア的に実現されていてもよいし、これらの組み合わせによって実現されていてもよい。 For example, the numbers and types of components of the projection device shown in FIG. 3 and the ranging device shown in FIG. 7 are merely illustrative examples, and the present invention is not necessarily limited thereto. It is within the scope of the present invention that any components may be added or combined, or any components omitted without departing from the principles and intent of the present invention. Also, each component of the projection device and the ranging device may be implemented in hardware, software, or a combination thereof.

また、上述の説明では、測距デバイスは、2つの画像間の視差を利用して対象物までの距離を算出しているが、本発明はこれに限られない。例えば、測距デバイスは、対象物に投影された第1のパターンまたは第2のパターンのドットや交点の画像中の位置や位相差情報等の視差以外の情報に基づいて、対象物までの距離を算出する測距分野において既知の種々の方法(アクティブステレオ法等)によって、対象物までの距離を算出してもよい。このような態様もまた、本発明の範囲内である。 Also, in the above description, the distance measuring device uses the parallax between the two images to calculate the distance to the object, but the present invention is not limited to this. For example, the distance measuring device measures the distance to the object based on information other than parallax, such as the positions of the dots of the first pattern or the second pattern projected onto the object and the intersection points in the image, and phase difference information. The distance to the object may be calculated by various methods known in the ranging field (active stereo method, etc.). Such embodiments are also within the scope of the present invention.

1…投影デバイス 11a…第1のパターン板 11b…第2のパターン板 12…光源 13…投影光学系 14…透明構造体 2…測距デバイス 3…ランダムドットパターン 31…ドット 4…ランダム格子パターン 41…格子線 42…交点 5…演算ユニット 51…プロセッサー 52…I/Oインターフェース 53…メモリー 54…データ 541…測距パラメーター 542…その他データ 55…モジュール 551…撮像制御モジュール 552…特徴点抽出モジュール 553…距離算出モジュール 554…奥行情報生成モジュール 555…その他モジュール 100…測距システム 200…対象物 500…投影デバイス 510…投影光学系 520a…第1のパターン板 520b…第2のパターン板 520c…第3のパターン板 530a…第1のハーフミラー 530b…第2のハーフミラー 540a…第1の合焦面 540b…第2の合焦面 540c…第3の合焦面 D…距離 FP1…第1の合焦面 FP2…第2の合焦面 IS1…第1の撮像系 IS2…第2の撮像系 OA…光軸 OS1…第1の撮像光学系 OS2…第2の撮像光学系 P…距離 R…範囲 S1…第1の撮像素子
S2…第2の撮像素子 S100…測距方法 S110、S120、S130、S140、S150…工程
Reference Signs List 1 projection device 11a first pattern plate 11b second pattern plate 12 light source 13 projection optical system 14 transparent structure 2 ranging device 3 random dot pattern 31 dots 4 random lattice pattern 41 Grid line 42 Intersection point 5 Arithmetic unit 51 Processor 52 I/O interface 53 Memory 54 Data 541 Ranging parameter 542 Other data 55 Module 551 Imaging control module 552 Feature point extraction module 553 Distance calculation module 554 Depth information generation module 555 Other modules 100 Ranging system 200 Object 500 Projection device 510 Projection optical system 520a First pattern plate 520b Second pattern plate 520c Third pattern plate Pattern plate 530a First half mirror 530b Second half mirror 540a First focal plane 540b Second focal plane 540c Third focal plane D Distance FP1 First focus Plane FP2 Second focal plane IS1 First imaging system IS2 Second imaging system OA Optical axis OS1 First imaging optical system OS2 Second imaging optical system P Distance R Range S1 1st image pickup device S2 2nd image pickup device S100 Distance measuring method S110, S120, S130, S140, S150 Steps

Claims (6)

第1のパターンを有する第1のパターン板と、
第2のパターンを有する第2のパターン板と、
前記第1のパターン板および前記第2のパターン板に対して光を照射するための光源と、
前記光源によって照射され、前記第1のパターン板および前記第2のパターンを透過した透過光を集光することにより、前記第1のパターンおよび前記第2のパターンを対象物に投影するための投影光学系と、を含み、
前記第1のパターン板および前記第2のパターン板は、前記投影光学系の光軸上であって、前記光源と前記投影光学系との間に設けられていることを特徴とする投影デバイス。
a first pattern plate having a first pattern;
a second pattern plate having a second pattern;
a light source for irradiating the first pattern plate and the second pattern plate with light;
projection for projecting the first pattern and the second pattern onto an object by condensing the transmitted light irradiated by the light source and transmitted through the first pattern plate and the second pattern; an optical system;
A projection device, wherein the first pattern plate and the second pattern plate are provided on the optical axis of the projection optical system and between the light source and the projection optical system.
前記第1のパターン板は、前記投影光学系の前記光軸上であって、前記第2のパターン板よりも前記光源側に設けられている請求項1に記載の投影デバイス。 2. The projection device according to claim 1, wherein the first pattern plate is provided on the optical axis of the projection optical system and closer to the light source than the second pattern plate. 前記第1のパターンのパターンサイズは、前記第2のパターンのパターンサイズよりも大きい請求項2に記載の投影デバイス。 3. The projection device according to claim 2, wherein the pattern size of said first pattern is larger than the pattern size of said second pattern. 前記第1のパターンのパターン密度は、前記第2のパターンのパターン密度よりも低い請求項2または3に記載の投影デバイス。 4. A projection device according to claim 2 or 3, wherein the pattern density of said first pattern is lower than the pattern density of said second pattern. 前記第1のパターンおよび前記第2のパターンのそれぞれは、ランダムに配置された複数のドットによって構成されるランダムドットパターンまたはランダムに延伸する複数の格子線から構成されるランダム格子パターンである請求項1ないし4のいずれかに記載の投影デバイス。 3. Each of said first pattern and said second pattern is a random dot pattern composed of a plurality of randomly arranged dots or a random lattice pattern composed of a plurality of randomly extending grid lines. 5. A projection device according to any one of 1 to 4. 請求項1ないし5のいずれかに記載の投影デバイスと、
前記第1のパターンおよび前記第2のパターンが投影された前記対象物を撮像することにより、前記対象物までの距離を測定するよう構成された測距デバイスと、を含むことを特徴とする測距システム。
a projection device according to any one of claims 1 to 5;
a ranging device configured to measure a distance to the object by imaging the object onto which the first pattern and the second pattern are projected. distance system.
JP2021124558A 2021-07-29 2021-07-29 Projection device and distance measuring system Pending JP2023019651A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021124558A JP2023019651A (en) 2021-07-29 2021-07-29 Projection device and distance measuring system
PCT/JP2022/018972 WO2023007891A1 (en) 2021-07-29 2022-04-26 Projection device and ranging system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021124558A JP2023019651A (en) 2021-07-29 2021-07-29 Projection device and distance measuring system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023019651A true JP2023019651A (en) 2023-02-09

Family

ID=85086507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021124558A Pending JP2023019651A (en) 2021-07-29 2021-07-29 Projection device and distance measuring system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023019651A (en)
WO (1) WO2023007891A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023053228A (en) * 2019-07-23 2023-04-12 株式会社三洋物産 game machine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4316668B2 (en) * 2006-05-30 2009-08-19 パナソニック株式会社 Pattern projection light source and compound eye distance measuring device
CN102985786A (en) * 2010-07-16 2013-03-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 A light projector and vision system for distance determination
JP2016045120A (en) * 2014-08-25 2016-04-04 国立大学法人 鹿児島大学 Three-dimensional measurement system and three-dimensional measurement method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023053228A (en) * 2019-07-23 2023-04-12 株式会社三洋物産 game machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023007891A1 (en) 2023-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9142025B2 (en) Method and apparatus for obtaining depth information using optical pattern
US9392262B2 (en) System and method for 3D reconstruction using multiple multi-channel cameras
KR101605224B1 (en) Method and apparatus for obtaining depth information using optical pattern
TW201830049A (en) Distance sensor including adjustable focus imaging sensor
JP5633058B1 (en) 3D measuring apparatus and 3D measuring method
JP2016133396A (en) Normal line information generating apparatus, imaging apparatus, normal line information generating method, and normal line information generating program
CN103765870A (en) Image processing apparatus, projector and projector system including image processing apparatus, image processing method
US10863082B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and storage medium
CN111492201B (en) Distance measuring camera
JP2015184056A (en) Measurement device, method, and program
JP2007052025A (en) System and method for optical navigation device having sliding function constituted so as to generate navigation information through optically transparent layer
JP2020123118A (en) Position detection method, position detection device, and interactive projector
CN113748313A (en) Three-dimensional measurement system and three-dimensional measurement method
CN112292577A (en) Three-dimensional measuring device and method
WO2023007891A1 (en) Projection device and ranging system
JP2020123115A (en) Position detection method, position detection device, and interactive projector
JP6088864B2 (en) Calibration system and calibration method
JP7121269B2 (en) ranging camera
WO2020017377A1 (en) Ranging camera
JP2024065550A (en) PATTERN IMAGE OUTPUT METHOD, PROJECTOR, AND PROGRAM
WO2024161453A1 (en) Image point group data processing device, image point group data processing method, and image point group data processing program
WO2022254854A1 (en) Three-dimensional measurement device
JP2014035294A (en) Information acquisition device and object detector
JP2023098006A (en) Projection devices and ranging systems
JP6888429B2 (en) Pattern irradiation device, imaging system and handling system