(57)【要約】【課題】上記装置は、鏡面円筒体に埃が進入して付着する、という課題があった。【解決手段】反射ユニットであって、被写体からの被写体光束を撮像素子へ結像させる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、前記被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部と、前記反射部の被写体側の先端部から前記撮影レンズ側へ前記被写体を設置するための空間を形成するように、前記被写体側の空間と前記撮影レンズ側の空間とを区分けするフィルタ部とを備える。【選択図】図３
2015106066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの被写体光束を撮像素子へ結像させる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、前記被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部と、
前記反射部の被写体側の先端部から前記撮影レンズ側へ前記被写体を設置するための空間を形成するように、前記被写体側の空間と前記撮影レンズ側の空間とを区分けするフィルタ部と
を備える反射ユニット。
【請求項２】
前記フィルタ部の少なくとも一部は、前記被写体光束のうち前記反射部に反射されることなく前記撮像素子へ到達する無反射光束の境界に沿って配置される請求項１に記載の反射ユニット。
【請求項３】
前記フィルタ部は、内部で全反射する透明部材からなり、
前記内部へ向けて光を照射する照明部とを備える請求項１または２に記載の反射ユニット。
【請求項４】
撮影対象物が前記反射部から予め定められた距離内に配置されているかを検出する検出部と、前記撮影対象物が前記距離内に配置されていると検出された場合に、前記照明部に光を照射させる制御部と
を備える請求項３に記載の反射ユニット。
【請求項５】
前記フィルタ部の内部に光を照射する照明部と、
前記フィルタ部における、前記反射部側の表面に配置された偏光素子と
を備える請求項１または２に記載の反射ユニット。
【請求項６】
前記照明部は、前記フィルタ部における、前記撮像素子から出力される画像データの中心領域の境界に相当する位置に配置される請求項５に記載の反射ユニット。
【請求項７】
前記フィルタ部は、曲面で構成され、
前記照明部は、前記フィルタ部の端面に対向して配置される請求項６に記載の反射ユニット。
【請求項８】
前記反射部における、前記フィルタ部側の端部に遮光処理が施されている請求項７に記載の反射ユニット。
【請求項９】
前記フィルタ部は、前記反射部に対して着脱自在に取り付けられる請求項１から８のいずれか１項に記載の反射ユニット。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の反射ユニットと、
撮影対象物を撮像する撮像部と、
撮像された画像を画像処理する画像処理部と
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射ユニットおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚眼レンズを備え、当該魚眼レンズを介して被写体を取得するカメラと、魚眼レンズの前方に装着され、内壁面を鏡面とした鏡面円筒体とが知られている。これらを組み合わせた装置によれば、鏡面に反射して形成された被写体像と、反射せずに直接形成された被写体像とのずれ量から三次元計測を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
［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】
上記装置は、鏡面円筒体に埃が進入して付着する、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様における反射ユニットは、被写体からの被写体光束を撮像素子へ結像させる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、前記被写体光束の一部を反射させて前記撮影レンズへ導く反射部と、前記反射部の被写体側の先端部から前記撮影レンズ側へ前記被写体を設置するための空間を形成するように、前記被写体側の空間と前記撮影レンズ側の空間とを区分けするフィルタ部とを備える。
【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を示す。（ｂ）反射ユニットの背面斜視図を示す。
【図２】図１における反射ユニットのＡ−Ａ断面矢視図を示す。
【図３】反射ユニットをカメラユニットに取り付ける状態を示す。
【図４】（ａ）被写体と反射部との位置を説明する図である。（ｂ）カメラユニットに反射ユニットを取り付けた状態のカメラユニットの光軸を通るＸＺ平面の断面図を示す。（ｃ）撮像素子によって得られた画像を示す。
【図５】（ａ）フィルタ部の斜視図を示す。（ｂ）フィルタ部のＹ軸方向側面図を示す。（ｃ）フィルタ部のＸ軸方向側面図を示す。
【図６】（ａ）フィルタ部と被写体光束との関係を説明するＸＺ平面の断面図を示す。（ｂ）フィルタ部と被写体光束との関係を説明するＹＺ平面の断面図を示す。
【図７】他の反射ユニットの斜視図を示す。
【図８】（ａ）他の反射ユニットのフィルタ部の斜視図を示す。（ｂ）照明部を含むＢ部の部分断面図を示す。
【図９】（ａ）フィルタ部と被写体との関係を説明する断面図である。（ｂ）撮像素子によって得られた画像を示す。
【図１０】（ａ）他のフィルタ部の斜視図を示す。（ｂ）フィルタ部を含むＣ部の部分断面図を示す。
【図１１】（ａ）他のフィルタ部の斜視図を示す。（ｂ）照明部を含むＤ部の部分断面図を示す。
【図１２】他のフィルタ部で被写体を照明する状況を説明する断面図を示す。
【図１３】他のホログラフィック光学素子を説明する断面図を示す。
【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の（ａ）は、本実施形態に係る反射ユニット１０の正面斜視図を示す。（ｂ）は、反射ユニット１０の背面斜視図を示す。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、紙面奥側をＺ軸プラス方向と定め、Ｚ軸と直交する平面において、紙面左方向を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４０から構成される。取り付けユニット２０は、矩形角筒形状の支持部材２２と、接続端子２４とを有する。支持部材２２には、Ｚ軸方向プラス側の端部にＸ軸方向プラス側およびマイナス側に突出する四つの突片２６と、支持部材２２の内面の一面に、Ｚ軸方向に沿ったラック部２８とが設けられている。突片２６は、矩形板状であり、それぞれの突片２６に一つの貫通穴３０が設けられている。
【００１０】
接続端子２４は、支持部材２２のＺ軸方向プラス側の端部の一つの隅部に設けられている。接続端子２４は、反射ユニット１０がカメラユニットに装着されると、接続端子２４は、カメラユニットにおける接続端子と接触する。これにより、反射ユニット１０は、接続端子２４を介して、カメラユニットから電力の供給および制御信号を受けることができる。
【００１１】
鏡面ユニット４０は、取り付けユニット２０のＺ軸方向マイナス側に設けられ、反射部４２と、４つの照明部４４と、変位機構部４６と、フィルタ部４８とを有する。支持部材２２と同形状であって、矩形角筒形状の反射部４２は、支持部材２２の内面に沿って設けられ、Ｘ軸方向に互いに向かい合う第１反射部６２と第２反射部６４の組と、Ｙ軸方向に互いに向かい合う第１反射部６６と第２反射部６８の組とを有する。反射部４２は、被写体光束の一部を反射させて、カメラユニットの撮影レンズへと導く。
【００１２】
第１反射部６２、６６および第２反射部６４、６８としてミラーを用いることができる。なお、第１反射部６２、６６および第２反射部６４、６８は、ミラーに限らず、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。
【００１３】
変位機構部４６は、反射部４２のＺ軸方向プラス側端部に設けられる。変位機構部４６は、支持部材２２の内面に設けられたラック部２８を用いて、支持部材２２に対して、反射部４２をＺ軸方向に駆動する。変位機構部４６の一例は、アクチュエータである。変位機構部４６は、接続端子２４を介して、カメラユニットから電力の供給を受けて、反射部４２を駆動する。なお、反射部４２は、使用者が手動によってＺ軸方向に移動させてもよい。
【００１４】
フィルタ部４８は、反射部４２の内面側であって、Ｚ軸方向マイナス側端部に反射部４２に対し着脱自在に設けられる。フィルタ部４８は、光を透過させる透過部材により形成される。なお、フィルタ部４８の形状については、後に詳細に説明する。
【００１５】
図２は、図１における反射ユニットのＡ−Ａ断面矢視図を示す。図２を用いて、照明部４４について説明する。照明部４４は、反射部４２の内面であって、Ｚ軸方向プラス側端部の各隅部にそれぞれ１個ずつ設けられる。照明部４４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、被写体を照射する。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、照明部４４の一例は、ＬＥＤ電球である。
【００１６】
図３は、反射ユニット１０をカメラユニット８０へ取り付ける状態を示す。反射ユニット１０は、カメラユニット８０に装着される。具体的には、カメラユニット８０に設けられたタップ穴８２に、突片２６に設けられた貫通穴３０の位置を合わせて、ネジ止めすることにより、反射ユニット１０は、カメラユニット８０へ取り付けられる。また、カメラユニット８０は、接続端子８４を有しており、反射ユニット１０をカメラユニット８０に位置合わせすると、接続端子２４は、接続端子８４に接触する。これにより、接続端子２４は、接続端子８４と電気的に接続される。
【００１７】
図４（ａ）は、被写体と反射部４２との位置を説明する図である。なお、図４においては、説明の便宜上、フィルタ部４８を備えない反射ユニット１０を用いる。図示するように、被写体７０としてミニカーを撮影する場合について説明する。図４（ｂ）は、反射ユニット１０をカメラユニット８０に装着した状態のカメラユニット８０の光軸を通るＸＺ平面の断面図を示す。図４（ｃ）は、撮像素子８８によって得られた画像を示す。なお、撮影レンズ８６は、ズームレンズとフォーカスレンズを含んで構成される。本実施形態において、図面を簡略化する目的で、ズームレンズのみを示す。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて、反射部４２と被写体光束の関係を説明する。
【００１８】
図４（ａ）に示すように、撮影対象物である被写体７０は、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６２と第２反射部６４と、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６６と第２反射部６８とに囲まれるように配置されて撮影される。第１反射部６２、６６と第２反射部６４、６８とは、互いに平行である。
【００１９】
なお、撮像素子８８の受光面が矩形の場合、カメラユニット８０の画角は、Ｘ方向とＹ方向とで異なるので、反射部４２のＸ方向とＹ方向の寸法比を撮像素子８８のアスペクト比に合わせることが好ましい。実施形態に記載の反射部４２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８８のアスペクト比に合わせている。
【００２０】
図４（ｂ）に示すように、被写体光束の部分光束１００（図中、横線で示す領域）は、第１反射部６２と第２反射部６４に反射することなく、撮像素子８８の中央領域に結像する。部分光束１０２（図中、クロスハッチングで示す領域）は、第２反射部６４に反射した後、撮像素子８８のＸ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８８からＸ軸方向プラス側にずれた別の撮像素子８７に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子８８に結像する。部分光束１０４（図中、縦線で示す領域）は、第１反射部６２に反射した後、撮像素子８８のＸ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８８からＸ軸方向マイナス側にずれた別の撮像素子８９に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子８８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。
【００２１】
なお、反射ユニット１０を用いた被写体７０の撮影において、部分光束１００と部分光束１０２または部分光束１０４の何れか一方と重なる範囲であれば、少なくとも反射部４２に反射されない部分光束１００を結像した被写体像と、部分光束１０２または１０４の何れか一方を結像した被写体像とが取得でき、当該画像を用いて三次元計測できる。したがって、平面７２に被写体７０を配置した位置に限られず、反射ユニット１０を用いた三次元計測の観察範囲は、部分光束１００と部分光束１０２または部分光束１０４の何れか一方と重なる範囲となる。
【００２２】
図４（ｂ）においては、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６２と第２反射部６４の組について説明したが、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６６と第２反射部６８の組についても同様のことが言える。すなわち、ある部分光束は、あたかも撮像素子８８からＹ軸方向プラス側にずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像し、他の部分光束は、あたかも撮像素子８８からＹ軸方向マイナス側にずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像する。
【００２３】
さらに、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６２と第２反射部６４の一方に反射し、かつ、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６６と第２反射部６８の一方に反射することにより、他の視点から撮像した被写体像を得ることができる。例えば、ある部分光束は、Ｘ軸方向に配置される第１反射部６２と、Ｙ軸方向に配置される第１反射部６６とに続けて反射した後、視差を持った像として撮像素子に結像する。結果として、あたかも撮像素子８８から左上側にずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像する。同様に、他の部分光束はそれぞれ、右上側、左下側、および右下側のそれぞれにずれた別の撮像素子に結像したかのように、視差を持った像として撮像素子に結像する。以上のように、本実施形態によれば、互いに視点が異なる九つの被写体像を一枚の画像として撮ることができる。
【００２４】
そして、このような被写体像を得ることを目的として、反射部４２は、撮影レンズ８６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る。詳細には、全画角をＸ軸方向に三つ、Ｙ軸方向に三つに分け、その中心画角を含まない領域に反射部４２は配置される。本実施形態において、第１反射部６２、６６は、Ｘ軸方向の全画角の略１／３に相当する位置に配置され、第２反射部６４、６８は、Ｙ軸方向の全画角の略１／３に相当する位置に配置される。そして、鏡面ユニット４０に設けられた変位機構部４６は、撮影レンズ８６のズーム動作に対応して反射部４２を駆動して、反射部４２が当該全画角を略三等分する位置となるように、Ｚ軸方向の位置を調整する。
【００２５】
図４（ｃ）は、撮像素子８８により得られた画像を示す。画像１５０における撮影レンズ８６による被写体７０の像の反転は、画像処理により修正されている。中央の被写体像は、反射部４２に反射されない無反射光束が結像して取得された被写体像である。中央の被写体像の周辺に位置する八つの被写体像は、反射部４２に反射した反射光速が結像して取得された被写体像である。このため、周辺の被写体像の向きは、中央の被写体像の向きと異なっている。
【００２６】
中央の被写体像の左右に位置する各被写体像は、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６２と第２反射部６４の一方に１回反射した一回反射光束が結像して、取得された被写体像である。これらの被写体像は、中央の被写体像に対して左右に反転している。中央の被写体像の上下に位置する被写体像は、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６６と第２反射部６８の一方に１回反射した一回反射光束が結像して取得された被写体像である。これらの被写体像は、中央の被写体像に対して上下に反転している。中央の被写体像の左上、右上、左下、右下に位置する被写体像は、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６２と第２反射部６４の一方に反射するとともに、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６６と第２反射部６８の一方に反射して取得された被写体像である。これらの被写体像は、中央の被写体像に対して左右および上下に反転している。上記の九つの被写体像を用いて種々の画像処理を行うことにより、被写体の３次元計測を行うことができる。なお、後の図の説明のため、図４（ｃ）の中央の被写体象を囲む境界を、境界１５２、１５４、１５６、１５８とする。
【００２７】
図５（ａ）は、フィルタ部４８の斜視図を示す。図５（ｂ）は、フィルタ部４８のＹ軸方向側面図を示す。図５（ｃ）は、フィルタ部４８のＸ軸方向側面図を示す。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて、フィルタ部４８の形状について説明する。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、フィルタ部４８は、Ｚ軸方向マイナス側が開放された中空の四角錐台形状を有する。ここで、四角錐台とは、底面が矩形の四角錐をある高さで底面と平行な平面で切断した形状をいう。フィルタ部４８は、解放された側の端面が、反射部４２のＺ軸マイナス方向の先端面と同面となるように、反射ユニット１０に設けられている。そのため、反射部４２で被写体７０を囲むと、被写体７０は、フィルタ部４８に覆われた状態となる。図５（ｂ）、（ｃ）に示したように、フィルタ部４８のＸ軸方向に対向する面（以後、側面という）を側面１１２、１１４とし、フィルタ部４８のＹ軸方向に対向する面（以後、側面という）を側面１１６、１１８とし、フィルタ部４８のＺ軸方向プラス側の端面（以後、上面という）を上面１１０とする。
【００２９】
図６（ａ）は、フィルタ部４８と被写体光束との関係を説明するＸＺ平面の断面図を示す。図６（ｂ）は、フィルタ部４８と被写体光束との関係を説明するＹＺ平面の断面図を示す。図６（ａ）に示すように、ＸＺ平面の断面図には、フィルタ部４８の上面１１０と、側面１１２と側面１１４の断面が示される。同様に図６（ｂ）に示すように、ＹＺ平面の断面図には、フィルタ部４８の上面１１０と、側面１１６と側面１１８の断面が示される。フィルタ部４８は、反射部４２の被写体側の先端部から撮影レンズ８６側へ被写体７０を設置するための空間を形成するように、被写体７０側の空間と撮影レンズ側の空間とを区分けして配置される。
【００３０】
図６（ａ）（ｂ）において、反射部４２に反射されずに結像する部分光束１００は、反射部４２の端面と撮影レンズ８６の主点とを結ぶ四角錐１２０を形成する。フィルタ部４８の側面１１２、１１４、１１６、１１８は、部分光束１００が形成する四角錐１２０の境界に沿って配置されている。
【００３１】
上述したように、部分光束１０２、１０４、１０６、１０８が結像される被写体像は、あたかも撮像素子８８からＸ軸方向およびＹ軸方向にずれた仮想カメラにより撮影したような視差を持った像として撮像素子に結像される。図６（ａ）において、Ｘ軸方向にずらした仮想カメラを９０、９２とする。また、図６（ｂ）において、Ｙ軸方向にずらした仮想カメラを９４、９６とする。
【００３２】
反射部４２の端面と仮想カメラ９０の撮影レンズ主点とを結ぶ四角錐１２２と、四角錐１２０とで作成される交線は、図４（ｃ）に示した境界１５２を形成する。また、仮想カメラ９２の撮影レンズ主点を結ぶ四角錐１２４と四角錐１２０とで作成される交線は、図４（ｃ）に示した境界１５４を形成する。反射部４２の端面と仮想カメラ９４の撮影レンズ主点とを結ぶ四角錐１２６と、四角錐１２０とで作成される交線は、図４（ｃ）に示した境界１５６を形成し、反射部４２の端面と仮想カメラ９６の撮影レンズ主点とを結ぶ四角錐１２８と、四角錐１２０とで作成される交線は、図４（ｃ）に示した境界１５８を形成する。
【００３３】
このように、フィルタ部４８の上面１１０は、反射部４２と、カメラユニット８０の撮影レンズ８６主点とを結ぶ四角錐１２０と、反射部４２とＸ軸方向およびＹ軸方向にずれた仮想カメラ９０、９２、９４、９６の撮影レンズ主点とを結ぶ四角錐とで作成される４交線により作成される面となっている。そして、撮像素子８８により得られる画像には、図４（ｃ）に示すように、上下左右の画像間に４交線が見えるのみで、他はフィルタ部４８を取り付けない場合と同じ画像が撮影可能となる。
【００３４】
このように、本実施形態に係るフィルタ部４８を用いることで、三次元計測の計測精度を下げることなく、反射部４２の内部に埃が進入することを防ぐことができる。フィルタ部４８は、反射部４２に対して着脱自在に取り付けられるので、フィルタ部４８自体の清掃を容易に行うことができる。また、これにより、フィルタ部４８が傷ついた場合には、交換を容易に行うことができる。
【００３５】
図７は、他の反射ユニット２００の斜視図を示す。なお、図７において、図１と共通の要素には、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。反射ユニット２００は、反射部２０２と、４つの近接センサ２０４と、フィルタ部４８と同形状のフィルタ部２０７とを有する。
【００３６】
反射部２０２は、内面に第１反射部６２、６６、第２反射部６４、６８を有し、さらに、反射部４２のＺ軸方向マイナス側端部に周囲を黒色として遮光処理を施した遮光部２０６を有する。４つの近接センサ２０４は、フィルタ部２０７の内面側であって、Ｚ軸方向マイナス側端部の４つの隅部に設けられる。なお、近接センサ２０４は、反射部２０２の外周面であってＺ軸方向マイナス側の４角に設けられてもよい。本実施形態において、近接センサ２０４は、金属だけでなく、樹脂や液体などの接近を検知できる静電容量型の近接センサを用いた。フィルタ部２０７は、フィルタ部４８同様に、反射部２０２のＺ軸方向マイナス側の端部に設けられる。フィルタ部２０７の詳細は、図８を用いて説明する。
【００３７】
図８（ａ）は、他の反射ユニット２００のフィルタ部２０７の斜視図を示す。図８（ｂ）は、照明部を含む図８（ａ）におけるＢ部の部分断面図を示す。フィルタ部２０７の上面の４角には、４つの照明部２０８が設けられている。照明部２０８は、フィルタ部２０７の内部に向けて光束が入射するように位置決めされている。なお、照明部２０８の一例は、緑色のＬＥＤである。
【００３８】
照明部２０８は、上面の４つ角の頂点から、フィルタ部２０７の三方向の面内にそれぞれ光束を出射する。したがって、４つの照明部２０８で、フィルタ部２０７の全ての面に光束を入射される。フィルタ部２０７の内部に入射された光束は、図８（ｂ）に示したように、全反射して、フィルタ部２０７の内部を伝導する。
【００３９】
図９（ａ）は、フィルタ部２０７と被写体７０との関係を説明する断面図である。図９（ｂ）は、撮像素子により得られる画像２１０を示す。図９（ａ）（ｂ）を用いて、被写体７０とフィルタ部２０７との接触について説明する。フィルタ部２０７の内部に光束が伝導している場合において、フィルタ部２０７に被写体７０が接触すると、当該接触部で乱反射が起こる。すると図９（ｂ）に示したように、撮像素子により得られる画像２１０に、あたかも被写体が緑色に発光している発光領域２１２が見られるので、被写体７０がフィルタ部２０７に接触していることが容易にわかる。
【００４０】
近接センサ２０４は、被写体７０が反射部２０２から予め定められた距離内に配置されているかを検出する。近接センサ２０４は、反射部２０２に隣接して設けられているので、近接センサ２０４は、被写体７０が、近接センサ２０４から予め定められた距離内に配置されているかを検出することによって、被写体７０が反射部２０２から予め定められた距離内に配置されたことを検出する。近接センサ２０４は、反射部２０２から被写体７０までの距離が予め定められた距離内に配置されていることを検出した場合に、照明部２０８を点灯する。そして、近接センサ２０４は、反射部２０２から被写体７０までの距離が予め定められた距離内に配置されていないことを検出した場合に、照明部２０８を消灯する。このように近接センサ２０４を設けることによって被写体７０が近接センサ２０４に接近したことを検出し、照明部２０８の照射を制御する。これにより、不要なＬＥＤの発光を抑え、電力消費を抑制できる。なお、近接センサ２０４に代えて、反射部２０２のＺ軸マイナス方向先端部にスイッチを設けてもよい。スイッチは、被写体７０を設置している台などに接触すると照明部２０８を点灯し、接触が解除されると照明部２０８を消灯するとしてもよい。
【００４１】
フィルタ部２０７の内部を伝導する光束は、全反射を繰り返し、フィルタ部２０７の端部に到着する。フィルタ部２０７の端面に対応する反射部２０２には、遮光部２０６が設けられているので、フィルタ部２０７の端部に到着した光束は、反射部２０２に反射されることはない。また、照明部２０８は、フィルタ部２０７の上面の４角に設けられている。フィルタ部２０７の上面の４角の位置は、撮像素子により得られる画像１５０の中心領域に表示される中央の被写体像の境界に相当する位置になるので、照明部２０８が、撮像素子により得られる画像２１０に与える影響は少ない。そのため、照明部２０８を設けても、三次元計測の計測精度を低下させることがない。
【００４２】
照明部２０８に電力を供給する配線は、上述した部分光束１００を含む角錐形状の４つの稜線に沿って設けている。角錐形状の４つの稜線も、画像２１０における中央の被写体相の４隅部となるので、配線が撮像素子により得られる画像２１０に与える影響は少ない。このように、照明部２０８および配線を配置することによって、照明部２０８および配線の撮像素子により得られる画像２１０に対する影響を少なくすることができる。これにより、被写体７０の三次元計測の精度を低下させることなく、フィルタ部２０７を設けて埃の進入を防ぐとともに、フィルタ部２０７と被写体７０との接触を検知できる。
【００４３】
図１０（ａ）は、他のフィルタ部２２０の斜視図を示す。図１０（ｂ）は、フィルタ部を含むＣ部の部分断面図を示す。図１０に示したフィルタ部２２０は、上面と側面とがなだらかな曲面で接続されている。フィルタ部２２０において、照明部２２２は、フィルタ部２２０のＺ軸方向マイナス側の端部の４角部に、フィルタ部２２０の端面に対向して設けられている。照明部２２２は、４つ角の頂点から、フィルタ部２２０の２方向の面内にそれぞれ光束を出射する。図１０（ｂ）に示すように、フィルタ部２２０の面内に入射された光束は、全反射を繰り返して、フィルタ部２２０内を伝導する。この場合において、フィルタ部２２０は、上面と側面とがなだらかな曲面で接続されているので、当該曲面でも全反射し、フィルタ部２２０の上面へと光束は伝導する。したがって、照明部２２２をフィルタ部２２０のＺ軸方向マイナス側の端面の４角部に設けても、照明部２２２は、フィルタ部２２０全体に光束を伝導させることができる。
【００４４】
このように、照明部２２２をフィルタ部２２０のＺ軸方向マイナス側の端面の４角部に設けることによって、照明部２２２に電力を供給する配線を、フィルタ部２２０の内部に設けなくてよく、構造を簡略化できる。なお、フィルタ部２２０の上面と側面とをなだらかな曲面で接続すると、当該曲面によって、撮像素子により得られる画像が歪む場合がある。その場合には、種々の画像処理を行うことによって、当該画像の歪みを解消させてもよい。
【００４５】
図１１（ａ）は、他のフィルタ部２３０の斜視図を示す。図１１（ｂ）は、照明部２３２を含む図１１（ａ）のＤ部の部分断面図を示す。図１１に示したフィルタ部２３０は、照明部２３２と反射型ホログラフィック光学素子（以後、反射型ＨＯＥという）とを有する。フィルタ部２３０の上面の４角には、４つの照明部２３２が設けられている。照明部２３２は、フィルタ部２３０の内部に向けて光束が入射するように位置決めされている。なお、照明部２０８の一例は、ＲＧＢ各色のＬＥＤである。反射型ＨＯＥ２３４は、フィルタ部２３０の上面および側面の表面であって、反射部４２側に設けられる。なお、反射型ＨＯＥ２３４は、偏光素子の一例である。
【００４６】
反射型ＨＯＥ２３４は、ホログラム感材に、干渉性の高い２つの光束を照射し、その干渉状態を記録することで作成される。そして作成されたホログラム光学素子に光束を照射すると、作成時に照射した特定の方向から入射された光束のみを反射し、それ以外の光束は透過する特性を持つ。さらに、反射型ＨＯＥ２３４は、波長選択機能を有しており、反射型ＨＯＥ２３４を作成したときに用いた光の波長と同じ波長の光束のみを反射するという特性をもつ。
【００４７】
反射型ＨＯＥ２３４は、斜めから入射した光束を、反射型ＨＯＥ２３４の正面に射出するように作成されている。図１１（ｂ）に示したように、照明部２３２から遠い部分ほど浅い角度での入射光に反射するように反射型ＨＯＥ２３４を作成しておくことで、フィルタ部２３０に設けた反射型ＨＯＥ２３４の全面から、被写体７０を照明できる。なお、特定の角度から入射した光束、または特定の波長以外の光束は、反射することなく透過するので、反射型ＨＯＥ２３４は、被写体７０の撮影に対し影響を及ぼさない。
【００４８】
図１２は、他のフィルタ部２３０で被写体７０を照明する状況を説明する断面図である。このようにフィルタ部２３０の上面および側面全体から被写体７０を照明できる。これにより、Ｚ軸方向からの照明では照明できなかった、被写体７０の側面を照明できる。このように、反射型ＨＯＥ２３４を用いることで、理想的な面光源を構成でき、被写体７０の影や陰影の影響を抑えることができる。これにより、被写体７０に対して精度の高い三次元計測を行うことができる。
【００４９】
図１３は、他のホログラフィック光学素子を説明する断面図を示す。図１３に示したホログラフィック光学素子は、透過型ホログラフィック素子（以後、透過型ＨＯＥという）である。透過型ＨＯＥ２３６は、反射型ＨＯＥ２３４同様に、特定の方向から入射された特定の波長の光束のみを特定方向に透過するという特性をもつ。そのため、反射型ＨＯＥ２３４に代えて、透過型ＨＯＥ２３６を用いても反射型ＨＯＥ２３４と同様の効果が得られる。なお、反射型ＨＯＥ２３４に代えて透過型ＨＯＥ２３６を用いる場合には、図１３に示したように、透過型ＨＯＥ２３６は、フィルタ部２３０の内面側に設けられる。
【００５０】
本実施形態において反射ユニット１０を装着したカメラユニット８０は、フィルタ部４８内に被写体７０が設置された状態で、被写体７０を撮影して三次元計測する例を示した。しかし、当該カメラユニット８０は、少なくとも反射部４２に反射されない部分光束１００を結像した被写体像と、反射部４２に１回反射される部分光束１０２または１０４の何れか一方を結像した被写体像とが取得できれば、当該画像を用いて三次元計測できるので、フィルタ部４８内に被写体７０がない状態であっても被写体７０を撮影して、三次元計測できる。
【００５１】
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。例えば、反射部４２は、矩形に限らず、種々の多角形を用いることができ、当該反射部を用いて撮影した場合に、撮像素子により得られる画像への影響が少ない形状としたフィルタ部を用いることができる。このように、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】
【００５２】
１０、２００  反射ユニット、２０  取り付けユニット、２２  支持部材、２４、８４  接続端子、２６  突片、２８  ラック部、３０  貫通穴、４０  鏡面ユニット、４２、２０２  反射部、４４、２０８、２２２、２３２  照明部、４６  変位機構部、４８、２０７、２２０、２３０  フィルタ部、６２、６６  第１反射部、６４、６８  第２反射部、７０  被写体、７２  平面、８０  カメラユニット、８２  タップ穴、８６  撮影レンズ、８７、８８、８９  撮像素子、９０、９２、９４、９６  仮想カメラ、１００、１０２、１０４、１０６、１０８  部分光束、１１０  上面、１１２、１１４、１１６、１１８  側面、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８  四角錐、１５０、２１０  画像、１５２、１５４、１５６、１５８  境界、２０４  近接センサ、２０６  遮光部、２１２  発光領域、２３４  反射型ＨＯＥ、２３６  透過型ＨＯＥ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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