(57)【要約】      （修正有）【課題】光軸方向に複数配置された撮影対象物の三次元計測を可能にする反射ユニットを提供する。【解決手段】反射ユニットは、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、互いの法線ベクトルが第１平面内に存在する、被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く第１反射部６４と第２反射部６６を含む第１反射部対と、周辺画角の領域に配置され、互いの法線ベクトルが第１平面とは異なる第２平面内に存在する、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く第３反射部６５と第４反射部６７を含む第２反射部対とを備え、第１反射部対の第１反射部と第２反射部のそれぞれの法線ベクトルのなす角と、第２反射部対の第３反射部と第４反射部のそれぞれの法線ベクトルのなす角とが、互いに異なる。【選択図】図１
2015049130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、互いの法線ベクトルが第１平面内に存在する、被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く第１反射部と第２反射部を含む第１反射部対と、
前記周辺画角の領域に配置され、互いの法線ベクトルが前記第１平面とは異なる第２平面内に存在する、被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く第３反射部と第４反射部を含む第２反射部対と
を備え、
前記第１反射部対の前記第１反射部と前記第２反射部のそれぞれの法線ベクトルのなす角と、前記第２反射部対の前記第３反射部と前記第４反射部のそれぞれの法線ベクトルのなす角とが、互いに異なる反射ユニット。
【請求項２】
前記第１平面と前記第２平面とは直交する請求項１に記載の反射ユニット。
【請求項３】
前記第１反射部対の法線ベクトルのそれぞれ、および前記第２反射部対の法線ベクトルのそれぞれと、前記撮影レンズから被写体側へ向かう光軸ベクトルとのなす角は直角以下である請求項１または２に記載の反射ユニット。
【請求項４】
前記第１反射部と前記第２反射部とは前記撮影レンズの光軸を挟んで互いに対称に配置され、前記第３反射部と前記第４反射部とは前記撮影レンズの光軸を挟んで互いに対称に配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の反射ユニット。
【請求項５】
被写体に対して前記撮影レンズ側とは反対側に配置される背面反射部と
を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の反射ユニット。
【請求項６】
前記背面反射部は、前記被写体と共に撮影される領域に識別マークが設けられている請求項５に記載の反射ユニット。
【請求項７】
前記被写体を載置する載置台を備える請求項５または６に記載の反射ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
魚眼レンズを備え、当該魚眼レンズを介して得られた画像を記録するカメラと、内壁面を鏡面とした鏡面円筒体とを用いて、鏡面に反射した像と、反射しない像とを撮影して、反射した像と反射しない像との視差から三次元計測を行う装置が知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  国際公開ＷＯ２００６／０７５５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の装置においては、光軸方向に複数配置された撮影対象物を計測することが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様における反射ユニットは、撮影レンズの全画角のうち中心部を含まない周辺画角の領域に配置され、互いの法線ベクトルが第１平面内に存在する、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く第１反射部と第２反射部を含む第１反射部対と、周辺画角の領域に配置され、互いの法線ベクトルが第１平面とは異なる第２平面内に存在する、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く第３反射部と第４反射部を含む第２反射部対とを備え、第１反射部対の第１反射部と第２反射部のそれぞれの法線ベクトルのなす角と、第２反射部対の第３反射部と第４反射部のそれぞれの法線ベクトルのなす角とが、互いに異なる。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）本実施形態に係る反射ユニットの正面斜視図である。（ｂ）反射ユニットの背面斜視図である。
【図２】図１における反射ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）Ｚ軸プラス方向から見た反射ユニットの側面図である。（ｂ）Ｚ軸マイナス方向から見た反射ユニットの側面図である。
【図４】カメラユニットとレンズユニットを反射ユニットへ取り付ける状態を示す。
【図５】（ａ）反射ユニットを取り付けたカメラユニットが、光軸方向に離れて配置される２つの撮影対象物を撮影する状態を示す図である。（ｂ）撮像素子によって得られた画像を示す。
【図６】（ａ）カメラユニットおよびレンズユニットを反射ユニットに取り付けた状態のカメラユニットの光軸を通るＹＺ平面の断面図である。（ｂ）カメラユニットおよびレンズユニットを反射ユニットに取り付けた状態のカメラユニットの光軸を通るＸＺ平面の断面図である。
【図７】反射部の開き角と撮影可能な領域の関係を説明する図である。
【図８】（ａ）反射ユニットを取り付けたカメラユニットが、載置台に載置された撮影対象物を撮影する状態を示す図である。（ｂ）撮像素子によって得られた画像を示す。
【図９】（ａ）カメラユニットおよびレンズユニットを反射ユニットに取り付けた状態のカメラユニットの光軸を通るＹＺ平面の断面図である。（ｂ）カメラユニットおよびレンズユニットを反射ユニットに取り付けた状態のカメラユニットの光軸を通るＸＺ平面の断面図である。
【図１０】（ａ）反射ユニット１０における他の実施例を説明する図である。（ｂ）撮像素子によって得られた画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１（ａ）は、本実施形態に係る反射ユニット１０の正面斜視図である。（ｂ）は、反射ユニット１０の背面斜視図である。なお、図１（ａ）において、図中左上に示したように、反射ユニット１０の中心軸であって、紙面手前側をＺ軸プラス方向と定め、Ｚ軸と直交する平面において、紙面右方向をＸ軸プラス方向、紙面上方向をＹ軸プラス方向と定める。
【０００９】
反射ユニット１０は、取り付けユニット２０と、鏡面ユニット６０とから成る。取り付けユニット２０は、取り付け部３０と、支持部５０と、カバー部５６とを有する。取り付け部３０は、Ｚ軸マイナス方向側から、撮像装置としてのカメラユニットのマウントに装着される。これにより、反射ユニット１０は、カメラユニットのマウントに装着される。また、取り付け部３０は、Ｚ軸プラス方向側から、反射ユニット１０が装着されたカメラユニットに使用されるレンズユニットと係合して、レンズユニットを保持する。
【００１０】
支持部５０は、箱形状を成し、その底面において、取り付け部３０の外周面に接続する。これにより、支持部５０は、取り付け部３０の外周面に固定される。また、支持部５０は、側面内側において、鏡面ユニット６０をＺ軸方向に移動自在に支持する。支持部５０は、少なくとも一部が光を透過させる素材により形成される。支持部５０を形成する材料の一例は、透明のポリカーボネートである。
【００１１】
カバー部５６は、支持部５０の一側面の外側に、Ｚ軸プラス方向に移動自在に設けられる。カバー部５６の詳細は、図２を用いて、後に説明する。
【００１２】
鏡面ユニット６０は、反射部６２を有する。反射部６２は、第１反射部対としての第１反射部６４と第２反射部６６の対と、第２反射部対としての第３反射部６５と第４反射部６７第４反射部６７の対とを有する。第１反射部６４と第２反射部６６との法線ベクトルの成す角は、第３反射部６５と第４反射部６７第４反射部６７との法線ベクトルの成す角と異なる。
【００１３】
本実施形態においては、第１反射部６４からの法線ベクトルの方向を、第１反射部６４から第２反射部６６の方向と定義する。第２反射部６６からの法線ベクトルの方向を、第２反射部６６から第１反射部６４の方向と定義する。第３反射部６５、第４反射部６７第４反射部６７も上記と同様に法線ベクトルの方向を定義する。この場合、第１反射部６４と第２反射部６６との法線ベクトルのそれぞれと、撮影レンズから被写体へ向かう光軸ベクトルの成す角は、直角である。また、第３反射部６５と第４反射部６７第４反射部６７との法線ベクトルのそれぞれと、撮影レンズから被写体へ向かう光軸ベクトルの成す角は、鋭角である。別言すると、第１反射部６４と第２反射部６６の対は、Ｘ軸方向に互いに向かい合う。第３反射部６５と第４反射部６７第４反射部６７の対は、Ｚ軸マイナス方向に向かって、外に開いている。
【００１４】
反射部６２は、被写体光束の一部を反射させて、取り付け部３０に保持されたレンズユニットへ導く。第１反射部６４、第３反射部６５および第２反射部６６、第４反射部６７として鏡を用いることができる。なお、第１反射部６４、６５および第２反射部６６、６７は、鏡に限らず、被写体光束の一部を反射させることができる部材であればよい。
【００１５】
図２は、図１における反射ユニット１０のＡ−Ａ断面図である。また、図３（ａ）は、図１における反射ユニット１０をＺ軸プラス方向から見た側面図であり、（ｂ）は、図１における反射ユニット１０をＺ軸マイナス方向から見た側面図である。図２および図３において、図１と同じ要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
図２および図３（ａ）、（ｂ）を用いて、反射ユニット１０の構成をさらに詳細に説明する。取り付け部３０は、第１マウント部３２と、第２マウント部３４と、調整部３６と、カメラユニット用接点３８と、レンズユニット用接点４０とを有する。第１マウント部３２は、取り付け部３０のＺ軸方向プラス側の端面に設けられ、カメラユニットのマウント部と係合して、反射ユニット１０をカメラユニットに装着される。第１マウント部３２には、カメラユニットのマウント部に設けられた円弧状切欠きに対応した、角度の異なる円弧リブ４２、４４が形成されている。図３（ａ）に示した例においては、Ｘ軸プラス方向に設けられた円弧リブ４２の中心角は９０°であり、Ｘ軸マイナス方向に設けられた円弧リブ４４の中心角は４５°である。第１マウント部３２は、反射ユニット１０が装着されるカメラユニットに用いられるレンズユニットのマウント部と同じ形状となっている。
【００１７】
第２マウント部３４は、取り付け部３０のＺ軸マイナス側に設けられ、レンズユニットのマウント部と係合して、レンズユニットを保持する。第２マウント部３４には、レンズユニットのマウント部に設けられたリブに対応した角度の異なる円弧状切欠き４６、４８を有する。図３（ｂ）に示した例においては、Ｙ軸マイナス方向に設けられた円弧状切欠き４６の中心角は９０°であり、Ｙ軸プラス方向に設けられた円弧状切欠き４８の中心角は９０°である。第２マウント部３４は、反射ユニット１０が装着されるカメラユニットのマウント部と同じ形状となっている。調整部３６は、レンズユニットが備える撮影レンズの焦点面が、カメラユニットに設けられた撮像素子の受光面に一致するように、撮影レンズの焦点面の位置を調整する。
【００１８】
カメラユニット用接点３８は、円弧リブ４２のＺ軸プラス側の端面に設けられる。カメラユニット用接点３８は、カメラユニットのマウント部に設けられた接点と接触して、カメラユニットと反射ユニット１０とを電気的に接続する。カメラユニット用接点３８は、レンズユニット用接点４０に電気的に接続している。レンズユニット用接点４０は、第２マウント部３４に設けられ、レンズユニットのマウント部に設けられた接点と接触して、反射ユニット１０とレンズユニットとを電気的に接続する。これにより、カメラユニットは、レンズユニットに電気的に接続することができる。カメラユニットはレンズユニットに対して制御信号等の通信、および電力の供給を行うことができる。また、カメラユニットは、当該接点を用いて反射ユニット１０へも制御信号等の通信、および電力の供給を行うこともできる。
【００１９】
支持部５０は、操作窓５２と、Ｌ字リブ５４をさらに有する。操作窓５２は、支持部５０のＹ軸プラス方向側の外面に設けられた矩形状の貫通穴である。使用者は、操作窓５２から、反射ユニット１０に装着したレンズユニットのズーム環等の操作部を操作できる。
【００２０】
Ｌ字リブ５４は、支持部５０に一体的に設けられるＬ字形状のリブである。Ｌ字リブ５４の一端側は、操作窓５２のＺ軸プラス方向を除く三方を、予め定められた距離を隔てて囲むようして設けられる。また、Ｌ字リブ５４の他端は、操作窓５２の内側に突出するように形成される。
【００２１】
カバー部５６は、支持部５０とは別体として設けられる矩形状の板である。カバー部５６の大きさは、操作窓５２よりも広く、操作窓５２を囲むＬ字リブ５４の３方が囲まれた領域よりも狭い。カバー部５６の厚さは、支持部５０の外壁とＬ字リブ５４とによって形成される隙間よりもわずかに薄く形成される。カバー部５６は、当該隙間に嵌合して、支持部５０に対してＺ軸方向に移動自在に配される。カバー部５６は、操作窓５２と一致した位置にある場合に、操作窓５２を塞いだ閉塞状態となる。また、カバー部５６は、操作窓５２と一致しない位置にある場合に、操作窓５２を解放した解放状態となる。カバー部５６を解放状態とすることで、使用者は、操作窓５２から、レンズユニットの操作部を操作できる。また、カバー部５６を閉塞状態とすることで、操作窓５２から反射ユニット１０内へ外部の像光が入射することを防止できる。
【００２２】
鏡面ユニット６０は、変位機構部６９と、四つの照明ユニット７０をさらに有する。変位機構部６９は、Ｘ軸プラス側の第１反射部６４のＺ軸プラス側端部に設けられ、反射部６２をＺ軸方向に駆動する。変位機構部６９の一例は、アクチュエータである。変位機構部６９は、カメラユニット用接点３８を介して、カメラユニットから電力の供給を受けて駆動する。
【００２３】
照明ユニット７０は、反射部６２の４隅にそれぞれ１個ずつ設けられる。照明ユニット７０の設置位置については後に詳細に説明する。照明ユニット７０は、反射ユニット１０を用いてカメラユニットで撮影する場合に、撮影対象物を照明する。これにより、撮影時の光量不足を抑制することができる。なお、照明ユニット７０の一例は、ＬＥＤである。照明ユニット７０の照明光の照射と停止は、カメラユニット用接点３８を介して、カメラユニットに制御される。
【００２４】
図４は、レンズユニット８０とカメラユニット９０を反射ユニット１０へ取り付ける状態を示す。反射ユニット１０の取り付け部３０は、カメラユニット９０に装着される。具体的には、第１マウント部３２の円弧リブ４２、４４の位置を、マウント部９２に設けられた円弧状切欠き９４の位置、すなわち第１マウント部３２の円弧リブ４２、４４の位相を、マウント部９２に設けられた円弧状切欠き９４の位相に一致させて、円弧リブ４２、４４をＺ軸プラス方向に挿入させる。その状態を維持したまま、反射ユニット１０を反時計まわりに９０°回転させることで、円弧リブ４２、４４を円弧リブ９６に係止させる。これにより、反射ユニット１０は、カメラユニット９０にＺ軸方向に固定される。また、反射ユニット１０を回転させることによって、ロックピンによるロック機構が作動し、反射ユニット１０は、Ｚ軸を中心とした回転方向に固定される。これにより反射ユニット１０は、カメラユニット９０のマウント部９２に装着される。
【００２５】
また、レンズユニット８０は、反射ユニット１０の取り付け部３０に取り付けられる。具体的には、レンズユニット８０に設けられたマウント部は、第２マウント部３４に装着される。レンズユニット８０のマウント部は、第１マウント部３２と同じ構成の円弧リブを有する。レンズユニット８０のマウント部と第２マウント部３４との装着は、第１マウント部３２とカメラユニットのマウント部９２との装着と同じであるので、レンズユニット８０のマウント部と第２マウント部３４との装着の説明は省略する。
【００２６】
図５（ａ）は、反射ユニット１０を取り付けたカメラユニット９０が、光軸方向に離れて配置される第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２を撮影する状態を示す図である。図示するように、第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２としてミニカーを撮影する場合について説明する。本実施形態においては、第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２の大きさは、略同一とする。
【００２７】
第１撮影対象物２０１は、反射ユニット１０の先端が成す平面上に配置される。第２撮影対象物２０２は、光軸方向に第１撮影対象物２０１から離れた予め定められた位置に配置される。第２撮影対象物２０２は、カメラユニット９０に対して第１撮影対象物２０１より遠い位置に配置される。したがって、第２撮影対象物２０２は、反射ユニット１０の外部に配置される。また、本実施例では第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２とが、光軸上に配置されているとして説明をする。
【００２８】
第３反射部６５と第４反射部６７第４反射部６７の対は、第１撮影対象物２０１を撮影する場合に使用する。第１反射部６４と第２反射部６６の対は、第２撮影対象物２０２を撮影する場合に使用する。第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２は、ともに撮影レンズの被写界深度の範囲に配置される。
【００２９】
図５（ｂ）は、撮像素子によって得られた画像を示す。なお、撮影レンズ８２による第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２の像の反転は、画像処理により修正されている。なお、本実施形態においては、２回反射する領域である領域３０５、領域３０６、領域３０７および領域３０８の撮影対象物の像は三次元計測には用いないので、図５（ｂ）では、領域３０５、領域３０６、領域３０７および領域３０８を斜線で示す。第３反射部６５と第４反射部６７第４反射部６７は、レンズユニット８０の撮影レンズのＹ軸方向の全画角のうち、中心部を含まない周辺画角の領域に配置されている。本実施形態においては、Ｙ軸方向の全画角のそれぞれ略１／３に相当する領域に配置されているので、Ｙ軸方向の画角は、３等分に分割される。
【００３０】
第１反射部６４と第２反射部６６は、レンズユニット８０の撮影レンズのＸ軸方向の全画角のうち、中心部を含まない周辺画角の領域に配置されている。本実施形態においては、Ｘ軸方向の全画角のそれぞれ略１／３に相当する領域に配置されているので、Ｙ軸方向の画角は、３等分に分割される。これにより、撮像素子によって得られる画像は、領域３００、領域３０１、領域３０２、領域３０３、領域３０４、領域３０５、領域３０６、領域３０７および領域３０８から成る九つの領域に分割される。さらに、第１反射部６４、第３反射部６５、第２反射部６６、第４反射部６７第４反射部６７は、鏡面ユニット６０における撮影レンズ側の端部が矩形形状である。これにより、九つに分割される領域は、矩形形状となる。
【００３１】
領域３００は中央の領域である。領域３００は、いずれの反射部にも反射することなく第１撮影対象物２０１の像が取得される領域である。領域３０１は、領域３００の上側に位置する。領域３０１は、第４反射部６７第４反射部６７に反射した第１撮影対象物２０１の像が取得される領域である。領域３０２は、領域３００の下側に位置する。領域３０２は、第３反射部６５に反射した第１撮影対象物２０１の像が取得される領域である。領域３０１および領域３０２における第１撮影対象物２０１の像は、領域３００における第１撮影対象物２０１の像に対してそれぞれ上下に反転している。
【００３２】
領域３０３は、領域３００の左側に位置する。領域３０３は、第２反射部６６に反射した第２撮影対象物２０２の像が取得される領域である。領域３０４は、領域３００の右側に位置する。領域３０４は、第１反射部６４に反射した第２撮影対象物２０２の像が取得される領域である。領域３０３および領域３０４における第２撮影対象物２０２の像は、領域３００における第１撮影対象物２０１の像に対してそれぞれ左右に反転している。また、第２撮影対象物２０２は第１撮影対象物２０１より遠い位置に配置されるので、領域３０３および領域３０４における第２撮影対象物２０２は、領域３００、領域３０１および領域３０２における第１撮影対象物２０１より小さい。第３反射部６５第４反射部６７第４反射部６７
【００３３】
領域３０５は、領域３００の左上に位置する。領域３０５は、第４反射部６７と第２反射部６６に反射した第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２の像が取得される領域である。領域３０５において、図中の破線の右側は、第４反射部６７に反射した後に第２反射部６６に反射した第１撮影対象物２０１の像であり、左側は、第２反射部６６に反射した後に第４反射部６７に反射した第２撮影対象物２０２の像である。
【００３４】
領域３０６は、領域３００の左下に位置する。領域３０６は、第３反射部６５と第２反射部６６に反射した第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２の像が取得される領域である。領域３０６において、図中の破線の右側は、第３反射部６５に反射した後に第２反射部６６に反射した第１撮影対象物２０１の像であり、左側は、第２反射部６６に反射した後に第３反射部６５に反射した第２撮影対象物２０２の像である。
【００３５】
領域３０７は、領域３００の右上に位置する。領域３０７は、第４反射部６７と第１反射部６４に反射した第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２の像が取得される領域である。領域３０７において、図中の破線の右側は、第１反射部６４に反射した後に第４反射部６７に反射した第２撮影対象物２０２の像であり、左側は、第４反射部６７に反射した後に第１反射部６４に反射した第１撮影対象物２０１の像である。
【００３６】
領域３０８は、領域３００の右下に位置する。領域３０８は、第１反射部６４と第３反射部６５に反射した第１撮影対象物２０１および第２撮影対象物２０２の像が取得される領域である。領域３０８において、図中の破線の右側は、第１反射部６４に反射した後に第３反射部６５に反射した第２撮影対象物２０２の像であり、左側は、第３反射部６５に反射した後に第１反射部６４に反射した第１撮影対象物２０１の像である。
【００３７】
本実施形態においては、第１反射部６４と第２反射部６６の対をＺ軸マイナス方向に向かって外に開いて配置することにより、第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２を同時に一枚の画像として撮ることができる。一枚の画像の領域３０１と領域３０２における第１撮影対象物２０１の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第１撮影対象物２０１の三次元計測をすることができる。同様に、領域３０３と領域３０４における第２撮影対象物２０２の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第２撮影対象物２０２の三次元計測をすることができる。
【００３８】
図６（ａ）は、カメラユニット９０およびレンズユニット８０を反射ユニット１０に取り付けた状態のカメラユニット９０の光軸を通るＹＺ平面の断面図である。第３反射部６５および第４反射部６７と被写体光束との関係を説明する。本実施形態においては、撮影レンズ８２は、単焦点レンズである。なお、図面を簡略化する目的で、撮影レンズ８２は、１枚のレンズを用いて説明する。同様に、図面を簡略化する目的で、第３反射部６５、第４反射部６７、撮影レンズ８２および撮像素子９８を用いて説明する。
【００３９】
光軸ベクトル１３０は、撮影レンズ８２から被写体側へ向かう光軸方向のベクトルである。法線ベクトル１３２は、第４反射部６７における反射面の法線方向のベクトルである。法線ベクトル１３４は、第３反射部６５における反射面の法線方向のベクトルである。本実施形態においては、法線ベクトル１３２と光軸ベクトル１３０の成す角は、直角である。同様に、法線ベクトル１３４と光軸ベクトル１３０の成す角は、直角である。
【００４０】
位置Ａにおける被写体光束の部分光束１００は、図中の横線で示す領域である。より詳細には、部分光束１００は、図中の点ａ１、点ｅ１、点ｄ１を通る線分と、点ｂ１、点ｈ１、点ｃ１を通る線分とによって囲まれる領域である。部分光束１００は、第３反射部６５と第４反射部６７に反射することなく、撮像素子９８の中央領域に結像する。部分光束１０２は、図中の縦線で示す領域である。より詳細には、部分光束１０２は、図中の点ａ１、点ｆ１、点ｇ１を通る線分と、点ｂ１、点ｅ１、点ｄ１を通る線分とによって囲まれる領域である。部分光束１０２は、第４反射部６７に反射した後、撮像素子９８のＹ軸方向マイナス側の領域に結像する。部分光束１０２は、あたかも撮像素子９８からＹ軸方向プラス側にずれた別の撮像素子９７に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子９８に結像する。
【００４１】
部分光束１０４は、図中のクロスハッチングで示す領域である。より詳細には、部分光束１０４は、図中の点ｂ１、点ｉ１、点ｊ１を通る線分と、点ａ１、点ｈ１、点ｃ１を通る線分とによって囲まれる領域である。部分光束１０４は、第３反射部６５に反射した後、撮像素子９８のＹ軸方向プラス側の領域に結像する。部分光束１０４は、あたかも撮像素子９８からＸ軸方向マイナス側にずれた別の撮像素子９９に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子９８に結像する。このように、Ｙ軸方向に異なる二つの視点から撮像した被写体像を得ることができる。
【００４２】
位置Ａに配置される第１撮影対象物２０１の像は、図中の破線で囲まれる領域である部分光束１０６により撮像素子９８の中央の領域に結像する。より詳細には、部分光束１０６は、図中の点ｋ１、点ｍ１を通る線分と、点ｌ１、点ｎ１を通る線分とによって囲まれる領域である。位置Ｂに配置される第２撮影対象物２０２の像は、第１撮影対象物２０１が存在しない場合は、図中の２点鎖線で囲まれる領域である部分光束１０８により撮像素子９８の中央の領域に結像する。より詳細には、部分光束１０８は、図中の点ｏ１、点ｒ１を通る線分と、点ｐ１、点ｑ１を通る線分とによって囲まれる領域である。しかしながら、部分光束１０８は、第１撮影対象物２０１により遮られるので、撮像素子９８の中央の領域には導かれない。したがって、法線ベクトル１３２および法線ベクトル１３４と光軸ベクトル１３０の成す角が直角の場合は、第１撮影対象物２０１の下（Ｚ軸マイナス方向）に配置された第２撮影対象物２０２の像は、撮像素子９８の中央の領域に結像しない。
【００４３】
図中に示すように、撮像素子９８のＹ軸方向のマイナス側の領域に到達する部分光束１０２の境界は、ｌ１１およびｌ１４で示される。同様に、撮像素子９８のＸ軸方向のプラス側の領域に到達する部分光束１０４の境界は、ｌ１２およびｌ１３で示される。第３反射部６５と第４反射部６７の対において、撮影可能な領域は、ｌ１１、ｌ１2、ｌ１３およびｌ１４によって囲まれる領域である。
【００４４】
図６（ｂ）は、カメラユニット９０およびレンズユニット８０を反射ユニット１０に取り付けた状態のカメラユニット９０の光軸を通るＸＺ平面の断面図である。図６（ａ）と（ｂ）においては、第１撮影対象物２０１、第２撮影対象物２０２、撮像素子９８、撮影レンズ８２は、同一の位置に配置されている。
【００４５】
法線ベクトル１３６は、第１反射部６４における反射面の法線方向のベクトルである。第１反射部６４の法線ベクトルの方向は、上述したように、第１反射部６４から第２反射部６６への方向で定義されている。法線ベクトル１３８は、第２反射部６６における反射面の法線方向のベクトルである。第１反射部６４の法線ベクトルの方向は、上述したように、第２反射部６６から第１反射部６４への方向で定義されている。本実施形態においては、法線ベクトル１３６と光軸ベクトル１３０との成す角は、鋭角である。同様に、法線ベクトル１３８と光軸ベクトル１３０との成す角は、鋭角である。
【００４６】
位置Ｂにおける被写体光束の部分光束１０１は、図中の点ａ２、点ｋ２、点ｉ２、点ｄ２を通る線分と、点ｂ２、点ｇ２、点ｅ２、点ｃ２を通る線分とによって囲まれる領域である。部分光束１０１は、第１反射部６４と第２反射部６６に反射することなく、撮像素子９８の中央領域に結像する。部分光束１１０は、図中の点ａ２、点ｅ２、点ｃ２（光路ではａ２、ｅ２、ｆ２、ｈ２）を通る線分と、点ｂ２、点ｇ２、点ｆ２、点ｈ２（光路ではｂ２、ｇ２、ｅ２、ｃ２）を通る線分とによって囲まれる領域である。すなわち三角形で領域を示すと、部分光束１１０は、撮影レンズ８２のＺ軸方向の中心をｚ２とする場合に、△ａ２ｂ２ｅ２と△ｅ２ｇ２ｆ２と△ｅ２ｆ２ｚ２と△ｚ２ｈ２ｃ２の領域である。部分光束１１０は、第２反射部６６に反射した後、撮像素子９８のＸ軸方向プラス側の領域に結像する。部分光束１１０は、あたかも撮像素子９８からＸ軸方向マイナス側にずれ、かつＸＹ平面に対して傾いた別の撮像素子９１に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子９８に結像する。
【００４７】
部分光束１１２は、図中の点ｂ２、点ｉ２、点ｄ２（光路ではｂ２、ｑ２、ｊ２、ｌ２）を通る線分と、点ａ２、点ｋ２、点ｊ２、点ｌ２（光路ではａ２、ｋ２、ｉ２、ｄ２）とを通る線分によって囲まれる領域である。すなわち三角形で領域を示すと、部分光束１１２は、撮影レンズ８２の軸方向の中心をｚ２とする場合に、△ａ２ｂ２ｉ２と△ｋ２ｉ２ｊ２と△ｊ２ｉ２ｚ２と△ｚ２ｄ２ｌ２の領域である。部分光束１１２は、第１反射部６４に反射した後、撮像素子９８のＸ軸方向マイナス側の領域に結像する。部分光束１１２は、あたかも撮像素子９８からＸ軸方向プラス側にずれ、かつＸＹ平面に対して傾いた別の撮像素子９３に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子９８に結像する。このように、Ｘ軸方向に異なる二つの視点から撮像した被写体像を得ることができる。
【００４８】
位置Ｂに配置される第２撮影対象物２０２の像は、クロスハッチングで示す部分光束１１４により撮像素子９８のＸ軸方向マイナス側の領域に結像する。より詳細には、部分光束１１４は、図中の点ｍ２、点ｏ２、点ｐ２、点ｓ２（光路ではｍ２、ｏ２、ｒ２）を通る線分と、点ｎ２、点ｑ２、点ｒ２（光路ではｎ２、ｐ２、ｓ２）を通る線分とによって囲まれる領域である。すなわち三角形および四角形で領域を示すと、部分光束１１４は、四角形ｍ２ｎ２ｏ２ｑ２と△ｏ２ｐ２ｑ２と△ｐ２ｑ２ｚ２と△ｚ２ｒ２ｓ２の領域である。
【００４９】
同様に、位置Ｂにおける第２撮影対象物２０２の像は、縦線で示す部分光束１１６により撮像素子９８のＸ軸方向プラス側の領域に結像する。より詳細には、部分光束１１６は、図中の点ｎ２、点ｔ２、点ｕ２、点ｗ２（光路ではｎ２、ｔ２、ｘ２）を通る線分と、点ｍ２、点ｖ２、点ｘ２（光路ではｍ２、ｕ２、ｗ２）を通る線分とによって囲まれる領域である。すなわち三角形および四角形で領域を示すと、部分光束１１６は、四角形ｍ２ｎ２ｔ２ｖ２と△ｔ２ｕ２ｖ２と△ｕ２ｖ２ｚ２と△ｚ２ｘ２ｗ２の領域である。
【００５０】
部分光束１１４および部分光束１１６は、第１撮影対象物２０１により遮られないので、第２撮影対象物２０２は、撮像素子９８のＸ軸方向のマイナス側の領域およびＸ軸方向のプラス側の領域に結像する。第１撮影対象物２０１の像は、撮像素子９８の中央の領域に結像する。図６（ａ）で説明した通り、第２撮影対象物２０２の像は撮像素子９８の中央の領域には結像しない。したがって、第１反射部６４と第２反射部６６の対を用いることにより、第１撮影対象物２０１の像と第２撮影対象物２０２の像は、同時に撮像素子９８の異なる領域に結像する。なお、法線ベクトル１３６と光軸ベクトル１３０の成す角および法線ベクトル１３８と光軸ベクトル１３０の成す角を調整することにより、第２撮影対象物２０２を配置する位置は変更できる。
【００５１】
図７は、反射部の開き角と撮影可能な領域の関係を説明する図である。撮像素子９８のＸ軸方向のマイナス側の１／３の領域に到達する部分光束の境界は、ｌ２１およびｌ２４である。同様に、撮像素子９８のＸ軸方向のプラス側の１／３の領域に到達する部分光束の境界は、ｌ２２およびｌ２３である。第１反射部６４および第２反射部６６がＺ軸を挟んで被写体側に開いて配置される場合は、撮影可能な領域は、ｌ２１、ｌ２２、ｌ２３およびｌ２４によって囲まれる領域である。
【００５２】
次に、反射部の開き角と撮影可能な領域の関係を説明する。第１反射部６４と第２反射部６６は、Ｚ軸を挟んで対称な開き角αで配置される例を説明する。図中の端部間Ｃは、第１反射部６４と第２反射部６６の撮影レンズ８２側の開口部の幅である。反射部長さＤは、第１反射部６４および第２反射部６６のＺ軸方向の長さである。ｌ２３とＺ軸のなす角β１は、次式で表すことができる。
2015049130.tif 000003
【００５３】
また、ｌ２２とＺ軸のなす角β２は、次式で表すことができる。
2015049130.tif 000004
【００５４】
距離Ｌ１は、第１反射部６４および第２反射部６６の撮影レンズ８２側の端点からｌ２３とｌ２４の交点までのＺ軸方向の距離である。距離Ｌ１は、次式で表すことができる。
2015049130.tif 000005
【００５５】
距離Ｌ２は、ｌ２３とｌ２４の交点からｌ２１とｌ２３の交点までのＺ軸方向の距離である。なお、第１反射部６４と第２反射部６６の開き角αは等しいので、ｌ２３とｌ２４の交点からｌ２１とｌ２３の交点までの距離は、ｌ２２とｌ２３の交点からｌ２１とｌ２３の交点までの距離と等しい。距離Ｌ２は、次式で表すことができる。
2015049130.tif 000006
【００５６】
距離Ｌ３は、ｌ２１とｌ２３の交点からｌ２１とｌ２２の交点までのＺ軸方向の距離である。距離Ｌ３は、次式で表すことができる。
2015049130.tif 000007
【００５７】
以上の関係を用いると、Ｘ軸方向の撮影可能な範囲Ｌ４は、次式で表すことができる。
2015049130.tif 000008
【００５８】
開き角αを大きくした場合は、距離Ｌ２は長くなるので、遠くの撮影対象物を撮影することができる。また、開き角αを大きくした場合は、Ｘ軸方向の撮影可能な領域Ｌ４が広くなるので、Ｘ軸方向に大きな撮影対象物を撮影することができる。例えば、第１反射部６４および第２反射部６６の撮影レンズ８２側の端部からＺ軸方向にＬ１＋Ｌ２の距離においては、撮影可能な範囲Ｌ４が最大となるので、Ｘ軸方向に大きな寸法を持つ撮影対象物を撮影することができる。Ｘ軸方向の寸法が範囲Ｌ４よりも小さな撮影対象物であれば、ユーザは、第１反射部６４および第２反射部６６の撮影レンズ８２側の端部からＺ軸方向にＬ１＋Ｌ２よりも遠くに撮影対象物を配置して撮影することができる。
【００５９】
なお、図６（ｂ）に示したように、第１撮影対象物２０１が第２撮影対象物２０２より撮影レンズ側に配置される場合は、第１撮影対象物２０１によって遮られる領域以外の領域に第２撮影対象物２０２が配置されれば、その被写体光束は撮像素子９８に導かれる。これにより、Ｚ軸方向に離れて配置された第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２を同時に撮影することができる。
【００６０】
以上の説明では、第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２の大きさが略同一である例を示した。しかしながら、部分光束１１４および部分光束１１６が第１撮影対象物２０１に遮られなければ、第２撮影対象物２０２の大きさは第１撮影対象物と異なる大きさであってもよい。
【００６１】
なお、撮像素子９８の受光面が矩形の場合、カメラユニット９０の画角は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる。したがって、反射部６２の被写体側の先端におけるＸ軸方向とＹ軸方向の寸法比を撮像素子９８のアスペクト比に合せることが好ましい。レンズ交換式の一眼レフカメラに用いられる撮像素子のアスペクト比は３：２である。したがって、カメラユニット９０へ装着された状態における反射部６２の被写体側の先端におけるＸ軸方向とＹ軸方向の寸法比を３：２とすることが好ましい。なお、反射ユニット１０は、カメラユニット９０への装着時に半時計周りに９０°回転される。したがって、図１から図４における反射部６２は、被写体側の先端におけるＸ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法比を２：３としている。なお、カメラユニットにより、撮像素子のアスペクト比は異なる。例えば、コンパクトカメラの場合において、撮像素子のアスペクト比は４：３であり、ハイビジョンカメラの場合において、撮像素子のアスペクト比は１６：９である。したがって、本実施形態では、反射部６２の被写体側の先端におけるＸ軸方向とＹ軸方向の寸法比は、反射ユニット１０が装着されるカメラユニットにおける撮像素子のアスペクト比に合せて説明をしている。
【００６２】
以上においては、第１反射部６４と第２反射部６６の対は、Ｚ軸マイナス方向に向かって、外に開いていると説明した。別言すると、被写体側の先端における反射部６２のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法比を３：２にする目的で、第１反射部６４と第２反射部６６は、Ｚ軸プラス方向に向かって、内に閉じている。
【００６３】
次に、反射ユニット１０を用いて、第１撮影対象物２０１の背面を撮影する方法を説明する。図８（ａ）は、反射ユニット１０を取り付けたカメラユニット９０が、載置台１２に載置された第１撮影対象物２０１を撮影する状態を示す図である。反射ユニット１０は、載置台１２と背面反射部１６を含む。載置台１２は、例えば透明なガラス平板である。第１撮影対象物２０１は、撮影レンズに対向する載置台１２の上面に配置される。
【００６４】
背面反射部１６は、載置台１２を挟み、撮影レンズとは反対側に設けられる平面鏡である。背面反射部１６は、反射面が撮影レンズに向かって配置される。背面反射部１６は、撮影レンズの光軸と直交して配置される。背面反射部１６は、脚部１４を介して載置台１２と一体的に形成される。載置台１２は、背面反射部１６と平行である。
【００６５】
背面反射部１６は、識別マーク１８を含む。識別マーク１８は、背面反射部１６によって反射する第１撮影対象物２０１の背面の光束を遮らない位置に配置する。直接撮像されるエリアと第１反射部６４、もしくは第２反射部６６で反射されるエリアとの両方において撮像されるエリア（図９（ｃ）の矢印の領域）に配置することが望ましい。それにより、多くの識別マークを観測でき、精度よく背面反射部１６の配置を算出することができる。識別マーク１８は、第１撮影対象物２０１の表面の像とともに撮影される背面反射部１６の領域に配置される。背面反射部１６は、第１撮影対象物２０１の背面を反射する。第１撮影対象物２０１の背面は、第１反射部６４と第４反射部６７の対と背面反射部１６を用いて撮影される。なお、背面反射部１６は、鏡に限らず、撮影対象物の背面を反射させることができる部材であればよい。
【００６６】
図８（ｂ）は、撮像素子によって得られた画像を示す。領域５００は中央の領域である。領域５００は、いずれの反射部にも反射することなく第１撮影対象物２０１の像が取得される領域である。領域５０１は、領域５００の上側に位置する。領域５０１は、第４反射部６７に反射した第１撮影対象物２０１の像が取得される領域である。領域５０２は、領域５００の下側に位置する。領域５０２は、第３反射部６５に反射した第１撮影対象物２０１の像が取得される領域である。領域５０１および領域５０２の像は、領域５００の像に対してそれぞれ上下に反転している。
【００６７】
領域５０３は、領域５００の左側に位置する。領域５０３は、背面反射部１６と第２反射部６６に反射した第１撮影対象物２０１の背面の像が取得される領域である。領域５０４は、領域５００の右側に位置する。領域５０４は、背面反射部１６と第１反射部６４に反射した第１撮影対象物２０１の背面の像が取得される領域である。領域５０３および領域５０４の像は、領域５００の像に対してそれぞれ左右に反転している。
【００６８】
領域５０５は、領域５００のそれぞれ左上、右上、左下、右下に位置する。領域５０５は、第３反射部６５と第４反射部６７の一方に反射するとともに、第１反射部６４と第２反射部６６の一方に反射して撮影対象物の像が２回反射して取得される領域である。本実施形態においては、領域５０５の撮影対象物の像は三次元計測には用いないので、図７（ｂ）では、領域５０５は斜線で示す。
【００６９】
本実施形態においては、第１反射部６４と第２反射部６６の対をＺ軸マイナス方向に向かって外に開いて配置して、さらに反射ユニット１０の被写体側に背面反射部１６を設けることにより、第１撮影対象物２０１の表面の像と背面の像を同時に一枚の画像として撮ることができる。一枚の画像の領域５０１と領域５０２における第１撮影対象物２０１の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第１撮影対象物２０１の表面の三次元計測をすることができる。同様に、領域５０３と領域５０４における第１撮影対象物２０１の背面の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第１撮影対象物２０１の背面の三次元計測をすることができる。
【００７０】
背面反射部１６は、撮影レンズの光軸と直交して配置されることが好ましい。背面反射部１６に識別マーク１８を設けることにより、背面反射部１６は、撮影レンズの光軸と厳密に直交して配置されなくてもよくなる。カメラユニット９０に対する背面反射部１６の相対的な配置精度を緩和する目的で、識別マーク１８は使用される。撮影された識別マーク１８に対して種々の画像解析をすることにより、背面反射部１６のカメラユニット９０に対する配置状態を検出することができる。
【００７１】
カメラユニット９０は、位置検出部を有する。位置検出部は、画像処理部と記憶部を含む。記憶部は、識別マーク１８の形状を予め記憶している。以降の説明では、予め記憶された識別マークを基準マークと呼ぶ。画像処理部は、領域５００における識別マーク１８と基準マークをマッチングする。例えば、画像処理部は、領域５００における識別マーク１８の四角形の線分と、基準マークの四角形の線分をマッチングする。例えば、領域５００における識別マーク１８の右側の縦方向の線分が基準マークの対応する線分より短い場合は、背面反射部１６は、右下がりに配置されている。同様に、画像処理部は、領域５００における識別マーク１８の四角形の上側、下側および左側の線分と、基準マークのそれぞれに対応する線分をマッチングする。これにより、位置検出部は、背面反射部１６がＸＹ平面に対していずれの方向に傾斜しているかを検出することができる。記憶部は、さらに撮影された識別マーク１８のずれ量に対応する背面反射部１６の傾き量等の情報をテーブルに記憶している。位置検出部は、テーブルを参照することにより、撮影された画像を用いて背面反射部１６の配置状態を検出することができる。
【００７２】
位置検出部が検出した背面反射部１６の配置状態に応じて、画像処理部は、領域５００、領域５０１、領域５０２、領域５０３および領域５０４における第１撮影対象物２０１の像の傾きを補正する。補正された第１撮影対象物２０１の像は、撮影レンズの光軸と直交して配置された背面反射部１６を用いて撮影される第１撮影対象物２０１の像と等価になる。これにより、より精密に第１撮影対象物２０１の表面と背面の三次元計測をすることができる。カメラユニット９０と背面反射部１６の配置精度が緩和されるので、厳密に背面反射部１６を配置する位置を調整しなくても、精度よい三次元計測ができる。なお、識別マーク１８は、撮影された撮影対象物方向を判断するために使用することもできる。前後左右が識別しにくい撮影対象物を撮影する場合は、使用者は、識別マーク１８を確認することにより、撮影された撮影対象物がいずれの方向を向いているかを知ることができる。
【００７３】
以上の説明では、カメラユニット９０が有する位置検出部が、背面反射部１６の傾き等の配置状態を検出し、撮像素子によって得られた画像を補正した。そして、カメラユニット９０は、補正した画像を用いて三次元計測をする例を示した。しかしながら、撮像素子によって得られた画像を外部のＰＣに取り込み、ＰＣが種々の画像処理を行うことにより、ＰＣが背面反射部１６の配置状態を検出し、画像を補正した後に三次元計測をしてもよい。
【００７４】
図９（ａ）は、カメラユニット９０およびレンズユニット８０を反射ユニット１０に取り付けた状態のカメラユニット９０の光軸を通るＹＺ平面の断面図である。位置Ｃに配置される背面反射部１６を用いて第１撮影対象物２０１の背面を撮影することは、位置Ａに配置される第１撮影対象物２０１と、位置Ａから光軸方向に離れた位置Ｂに配置される撮影レンズの方向に背面を向けた第２撮影対象物２０２を撮影することと等価である。したがって、図６（ａ）で説明した通り、第３反射部６５と第４反射部６７の対を用いる場合は、第２撮影対象物２０２の被写体光束は、撮像素子９８の中央の領域に結像しない。
【００７５】
図９（ｂ）は、カメラユニット９０およびレンズユニット８０を反射ユニット１０に取り付けた状態のカメラユニット９０の光軸を通るＸＺ平面の断面図である。位置Ｃに配置される背面反射部１６を用いて第１撮影対象物２０１を撮影することは、位置Ａに配置される第１撮影対象物２０１と、位置Ａから光軸方向に離れた位置Ｂに配置される撮影レンズの方向に背面を向けた第２撮影対象物２０２を撮影することと等価である。したがって、図６（ｂ）で説明した通り、第１反射部６４と第２反射部６６の対を用いる場合は、第２撮影対象物２０２の被写体光束は、撮像素子９８のＸ軸プラス側およびＸ軸マイナス側の領域に結像する。すなわち、背面反射部１６を用いる場合は、第１撮影対象物２０１の背面の像は、撮像素子９８のＸ軸プラス側およびＸ軸マイナス側の領域に結像する。
【００７６】
以上の説明においては、第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２を同時に撮影する目的で、第１反射部対は平行で、第２反射部対はＺ軸マイナス方向に向かって外に開いた例を示した。一つの撮影対象物を撮影する場合は、第１反射部対と第２反射部対は同一の開き角でよい。しかしながら、第１反射部対と第２反射部対の開き角を異ならせることにより、光軸方向の異なる位置に配置される第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２を同時に撮影することができる。すなわち、第１反射部対の法線ベクトルの成す角と、と第２反射部対の法線ベクトルの成す角とは、互いに異なればよい。この場合は、第１反射部対の法線ベクトルのそれぞれ、および第２反射部対の法線ベクトルのそれぞれと、撮影レンズから被写体側へ向かう光軸ベクトルとの成す角は直角以下である。
【００７７】
以上の説明においては、第１撮影対象物２０１は、第３反射部６５と第４反射部６７を用いて撮影し、第２撮影対象物２０２は、第１反射部６４と第２反射部６６を用いて撮影する例を示した。次に、第１撮影対象物２０１は、第１反射部６４、第３反射部６５、第２反射部６６およびと第４反射部６７を用いて撮影し、第２撮影対象物２０２は、反射部６２の角部に設けた面取部における反射部を用いて撮影する例について説明する。
【００７８】
図１０（ａ）は、反射ユニット１０における他の実施例を説明する図である。なお、以下の実施例においては、上記の実施例で説明した要素と同一の要素については説明を省略する。第１反射部６４と第２反射部６６は、ＹＺ平面に平行である。第３反射部６５と第４反射部６７は、ＸＺ平面に平行である。
【００７９】
鏡面ユニット６０は、平行な２対の反射部と４箇所の面取部を有する。面取部７１は、第２反射部６６と第４反射部６７の挟む角部に形成される。面取部７２は、第１反射部６４と第４反射部６７の挟む角部に形成される。面取部７３は、第１反射部６４と第３反射部６５の挟む角部に形成される。面取部７４は、第３反射部６５と第２反射部６６の挟む角部に形成される。
【００８０】
面取部７１、面取部７２、面取部７３および面取部７４の形状は、それぞれ鏡面ユニット６０のＺ軸マイナス方向の先端を頂点とする三角錐形状である。面取部７１、面取部７２、面取部７３および面取部７４の内部には反射部材として鏡が設けられる。面取部に設けた反射部材は、Ｚ軸マイナス方向に向かって外に開いている。したがって、カメラユニット９０は、遠くの撮影対象物を撮影することができる。なお、面取部に設けられる反射部材は、鏡に限らず、被写体光束の一部を反射させることができる部材であればよい。
【００８１】
図１０（ｂ）は、撮像素子によって得られた画像を示す。中央の画像のそれぞれ左上、左下、右上、右下に得られる像は、第２撮影対象物２０２の像である。４つの面取部はＺ軸方向に開いて配置されるので、遠くの第２撮影対象物２０２を撮影することができる。なお、面取部は、鏡面ユニット６０のＺ軸プラス方向の先端を頂点とする三角形状に形成されるので、中央の画像のそれぞれ左上、左下、右上、右下の領域の一部を使用することができる。これにより、第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２を同時に撮影することができる。
【００８２】
以上の構成により、第１撮影対象物２０１と第２撮影対象物２０２を同時に一枚の画像として撮ることができる。一枚の画像における第１撮影対象物２０１の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第１撮影対象物２０１の三次元計測をすることができる。同様に、一枚の画像における第２撮影対象物２０２の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第２撮影対象物２０２の三次元計測をすることができる。
【００８３】
さらに、反射ユニット１０の前方に背面反射部１６および載置台１２を配置することにより、第１撮影対象物２０１の表面の像と背面の像を同時に一枚の画像として撮ることができる。一枚の画像における第１撮影対象物２０１の表面の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第１撮影対象物２０１の表面の三次元計測をすることができる。同様に、一枚の画像における第１撮影対象物２０１の背面の像を用いて種々の画像処理をすることにより、第１撮影対象物２０１の背面の三次元計測をすることができる。
【００８４】
以上の説明では、レンズ交換式のカメラユニット９０を使用して三次元計測をする例を示した。使用するカメラユニットは、レンズ一体型のカメラでもよい。レンズ一体型のカメラの場合、反射ユニットは、カメラ本体もしくはレンズ鏡筒の外周に装着され固定されることが好ましい。
【００８５】
以上の説明では、単焦点レンズのレンズユニット８０を使用する例を示した。光軸方向に反射部が設けられる領域および計測可能な範囲はレンズの焦点距離によって変化する。したがって、ズームレンズを使用する場合、使用者は、ズームレンズを予め定められた焦点距離に固定して使用すればよい。
【００８６】
以上の説明では、載置台１２および背面反射部１６は、反射ユニット１０の被写体側前方に配置して撮影する例を示した。載置台１２および背面反射部１６は、反射ユニット１０に光軸と直交するように固定される構造でもよい。これにより、載置台１２および背面反射部１６は、撮影レンズの光軸に対して傾いて配置されることが防げる。
【００８７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００８８】
１０  反射ユニット、１２  載置台、１４  脚部、１６  背面反射部、１８  識別マーク、２０  取り付けユニット、３０  取り付け部、３２  第１マウント部、３４  第２マウント部、３６  調整部、３８  カメラユニット用接点、４０  レンズユニット用接点、４２、４４、９６  円弧リブ、４６、４８、９４  円弧状切欠き、５０  支持部、５２  操作窓、５４  Ｌ字リブ、５６  カバー部、６０  鏡面ユニット、６２  反射部、６４  第１反射部、６５  第３反射部、６６  第２反射部、６７  第４反射部、６９  変位機構部、７０  照明ユニット、７１、７２、７３、７４  面取部、８０  レンズユニット、８２  撮影レンズ、９０  カメラユニット、９１、９３、９７、９８、９９  撮像素子、９２  マウント部、１００、１０１、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６  部分光束、１３０  光軸ベクトル、１３２、１３４、１３６、１３８  法線ベクトル、２０１  第１撮影対象物、２０２  第２撮影対象物、３００、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５  領域
【図１】
2015049130.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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