無限鏡像構造を用いた同軸カメラ光軸アライメント

概要

近年，マルチスペクトルカメラや高速カメラ，イベントカメラなど， 異なる特性をもつ複数のカメラを組み合わせたセンシングシステムが注目されている． これらのカメラを同じ視点から観測するためには光軸を高精度に一致させる必要があるが， 従来の平面パターンを用いた校正では，校正面から離れた位置で誤差が増大しやすく，広い奥行範囲での位置合わせは容易ではない． 特に，可変焦点光学系や高速撮像システムでは，奥行方向を含めた精密なアライメント技術が求められる．

本研究では，鏡とビームスプリッタによって構成される無限鏡像構造（Infinity Mirror）を利用し， 同軸カメラの光軸ずれを可視化するアライメント手法を提案する（図1）． また，無限鏡像構造によって生成される鏡像列から消失点（図2）を推定し，広い奥行範囲にわたる光軸ずれを可視化する． 提案手法では，消失点を利用した回転方向の調整と，マーカ位置を利用した並進方向の調整を組み合わせることで， 同軸カメラの光軸を高精度に一致させることができる（図3）． 同軸配置した高速カメラを用いた卓球ボールの高速回転計測において， 校正器具よりも遠方の対象に対しても十分なアライメント精度が維持されることを示している（図4）． 本研究は，異なる性能や波長帯をもつ複数カメラを一つの視点から利用するための基盤技術であり， 産業用検査やロボットビジョンなどへの応用が期待される．

図1 提案コンセプト	図2 消失点幾何
図3 アライメント結果	図4 デモンストレーション

参考文献

1. Tomohiro Sueishi and Masatoshi Ishikawa: Infinity-mirror-based Optical Axis Alignment for Coaxial Cameras Using Circularly Arranged Dot Markers, SICE Festival 2026 with Annual Conference (SICE FES 2026) (Yokohama, 2026.9.17)/Proceedings, pp.1202-1208