(57)【要約】【課題】通常の撮影機能を有するカメラに鏡面ユニットを装着して三次元測定を行おうとすると、ユーザは、三次元計測に適した設定を選択したり、撮影後に特別な画像処理を施したりしなければならなかった。【解決手段】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、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射ユニットが装着された場合に、装着されていない場合とは異なる撮影制御および画像処理の少なくとも一方を実行する制御部を備える撮像装置。【選択図】図１
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【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、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ユニットが装着された場合に、装着されていない場合とは異なる撮影制御および画像処理の少なくとも一方を実行する制御部を備える撮像装置。
【請求項２】
前記撮影制御は、照明部の点灯を実行する制御を含む請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮影制御は、撮影時には、撮影前確認画像の取得時に対して、照明部の照度を大きくして、低感度設定により撮影する制御を含む請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮影制御は、前記反射ユニットから取得した情報に基づいて焦点走査範囲を限定する制御を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮影制御は、近距離側の焦点走査を優先する制御を含む請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮影制御は、前記撮影レンズの少なくとも一部のレンズを移動して予め定められた焦点距離にする制御を含む請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記画像処理は、前記反射ユニットから取得した情報に基づいてホワイトバランスを調整する処理を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記反射ユニットが装着されたことを検知する検知部を備え、
前記制御部は、前記反射ユニットが装着されたことを前記検知部が検知したら、前記反射ユニットが装着されていない場合とは異なる撮影制御および画像処理の少なくとも一方を実行する反射ユニットモードに切り替える請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記反射ユニットの反射部が前記周辺画角の領域に配置されたことを検知する検知部を備え、
前記制御部は、前記反射部が前記周辺画角の領域に配置されたことを前記検知部が検知したら、前記反射ユニットが装着されていない場合とは異なる撮影制御および画像処理の少なくとも一方を実行する反射ユニットモードに切り替える請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
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、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ユニットを装着する装着部と、
前記反射ユニットを装着して撮影するのに適した第１撮影モードと前記第１撮影モードとは異なる通常撮影に利用する第２撮影モードとを切り替える制御を行う制御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、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像して、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。（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】
通常の撮影機能を有するカメラに鏡面ユニットを装着して三次元測定を行おうとすると、ユーザは、三次元計測に適した設定を選択したり、撮影後に特別な画像処理を施したりしなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の具体的態様における撮像装置は、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、被写体光束の一部を反射させて撮影レンズへ導く反射ユニットが装着された場合に、装着されていない場合とは異なる撮影制御および画像処理の少なくとも一方を実行する制御部を備える。
【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の斜視図である。（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である。
【図５】レンズユニットと反射ユニットを取り付けたカメラユニットのシステム構成図を示す。
【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ＸＺ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ＹＺ平面の断面図である。
【図７】（ａ）撮影対象物と反射部６２との位置を説明する図である。（ｂ）撮影対象物を撮影する状態を説明する図である。（ｃ）撮像素子によって得られた画像を示す。
【図８】カメラユニット９０の撮影制御および画像処理を示すフロー図である。
【図９】（ａ）１回目の撮影における焦点面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。（ｃ）２回目の撮影における焦点面を説明する図である。（ｄ）撮像素子によって得られた画像を示す。（ｅ）３回目の撮影における焦点面を説明する図である。（ｆ）撮像素子によって得られた画像を示す。（ｇ）合成した画像を示す。
【図１０】（ａ）反射ユニットの反射部が展開した状態を示すＸＺ平面の断面図である（ｂ）反射ユニットの反射部が退避した状態を示すＸＺ平面の断面図である。
【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の正面の斜視図である。（ｂ）は、反射ユニット１０の背面斜視図である。以後の説明においては、図１（ａ）に示すように、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。
【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、Ｘ軸方向に互いに向かい合う第１反射部６４と第２反射部６６の組と、Ｙ軸方向に互いに向かい合う第１反射部６５と第２反射部６７の組とを有する。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、６５および第２反射部６６、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。
【００１３】
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。図２において、一点鎖線は、反射ユニット１０の中心線を示し、当該中心線に対し、Ｙ軸プラス側は、反射部６２が展開された状態を示し、Ｙ軸マイナス側は、反射部６２が退避された状態を示す。また、図３（ａ）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り、（ｂ）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。
【００１４】
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、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する。これにより反射ユニット１０は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。
【００１５】
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４５°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。なお、第２マウント部３４は、レンズユニットが備える撮影レンズを保持するレンズ保持部の一例である。
【００１６】
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。
【００１７】
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フォーカス環等の操作部を操作できる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
鏡面ユニット６０は、変位機構部６８と、４個の照明部７０をさらに有する。変位機構部６８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６８の一例は、アクチュエータである。変位機構部６８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。図２の一点鎖線上側に示すように、変位機構部６８により、反射部６２は、Ｚ軸マイナス方向に繰り出されて、反射部６２を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するように展開される。この状態が、反射部６２の展開状態である。詳しくは後述するが、反射部の展開状態において撮影対象物を撮影することにより、一度の撮影で互いに視点が異なる複数の画像を得ることができる。また、図２の一点鎖線下側に示すように、変位機構部６８により、反射部６２は、Ｚ軸プラス方向に駆動され、反射部６２を周辺画角の領域から退避させる。この状態が、反射部６２の退避状態である。なお、反射部６２は、手動によって展開されてもよく、また、退避されてもよい。
【００２１】
照明部７０は、反射部６２のＺ軸プラス方向端部であって、四角筒の各角部にそれぞれ１個ずつ設けられる。照明部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、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７０の一例は、ＬＥＤ電球である。
【００２２】
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、円弧リブ４２、４４の位相を円弧状切欠き９４の位相に一致させた状態で、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。
【００２３】
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。
【００２４】
図５は、レンズユニット８０と反射ユニット１０を取り付けたカメラユニット９０のシステム構成図を示す。カメラユニット９０のマウント部９２は、反射ユニット１０の第１マウント部３２に装着されて、レンズユニット８０のマウント部８１は、反射ユニット１０の第２マウント部３４に装着される。そして、各マウント部に設けられた接点が電気的に接続することによって、反射ユニット１０の制御信号は、カメラユニット９０から反射ユニット１０に出力される。また、レンズユニット８０の制御信号は、反射ユニット１０を介して、カメラユニット９０からレンズユニット８０に出力される。反射ユニットには、反射部の特性が異なる複数の種類があり、ユーザは任意のひとつをカメラユニット９０へ装着することができる。反射部の特性は、互いに向かい合う第１反射部と第２反射部の間の距離、第１反射部および第２反射部の寸法等である。詳しくは後述するが、反射部６２の特性が異なると、後述する配置条件も異なる。
【００２５】
撮影レンズ８２は、フォーカスレンズ８４、ブレ補正レンズ８５を含んで構成される。詳しくは後述するが、反射ユニット１０により、被写体光束の一部が光軸８６に沿って撮影レンズ８２に入射し、撮像素子１３０の受光面に結像するとともに、被写体光束の残部は反射部６２で反射し、撮像素子１３０の受光面に結像する。
【００２６】
レンズユニット８０は、角速度センサ１１６を備える。角速度センサ１１６は、例えば振動式のジャイロセンサであり、カメラユニット９０の角度ブレを検出する。制御部としてのカメラユニット制御部１１８は、角速度センサ１１６の出力を使用して、ブレ補正レンズ８５を制御する。撮影される画像は、ブレ補正レンズ８５がカメラユニット制御部１１８に制御されることによってブレのない画像となる。
【００２７】
カメラユニット９０は、撮影レンズ８２から入射される被写体像を反射するメインミラー１２２と、メインミラー１２２で反射された被写体像が結像するピント板１２３を備える。メインミラー１２２は、回転軸周りに回転することによって、光軸８６を中心とする被写体光束中に斜設される状態と、被写体光束から退避する状態を取り得る。メインミラー１２２は、ピント板１２３側へ被写体像を導く場合、被写体光束中に斜設される。また、ピント板１２３は、撮像素子１３０の受光面と共役の位置に配置されている。ピント板１２３で結像した被写体像は、ペンタプリズム１２４で正立像に変換され、接眼光学系１２５を介してファインダ窓１２６からユーザに観察される。斜設状態におけるメインミラー１２２の光軸８６の近傍領域は、ハーフミラーとして形成されており、入射される光束の一部が透過する。透過した光束は、メインミラー１２２と連動して動作するサブミラー１２７で反射されて、ＡＦセンサ１４５へ入射される。なお、サブミラー１２７は、メインミラー１２２が被写体光束から退避する場合は、メインミラー１２２に連動して被写体光束から退避する。ＡＥセンサ１４６は、被写体を測光する。測光結果に応じて、カメラユニット制御部１１８はシャッタ速度および絞り値を決定する。
【００２８】
撮像素子１３０は、被写体像である光学像を光電変換する素子である。撮像素子１３０として、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサを用いることができる。撮像素子１３０で光電変換された被写体像は、Ａ／Ｄ変換器１３３でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００２９】
デジタル信号に変換された被写体像は、画像データとして順次処理される。画像データは、一旦内部メモリ１３６に記憶される。内部メモリ１３６は、高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリである。内部メモリ１３６として、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭを用いることができる。内部メモリ１３６は、画像処理部１３４が行う画像処理、圧縮処理において、ワークメモリとしての役割を担う。内部メモリ１３６は、当該役割を担うに相当する十分なメモリ容量を備える。
【００３０】
画像処理部１３４は、設定されている撮影モード、ユーザからの指示に則して、画像データを所定の画像フォーマットに従った画像データに変換する。例えば、静止画像としてＪＰＥＧファイルを生成する場合には、色変換処理、ガンマ処理、ホワイトバランス処理等の画像処理を行った後に適応離散コサイン変換等を施して圧縮処理を行う。また、動画像としてＭＰＥＧファイルを生成する場合には、所定の画素数に縮小されて生成された連続する静止画としてのフレーム画像に対して、フレーム内符号化、フレーム間符号化を施して圧縮処理を行う。そして、変換された画像データは、再び内部メモリ１３６に格納される。本実施形態においては、撮影した被写体像を用いて、三次元計測を実行したり、互いに視差を有する３Ｄ画像を生成したりする。
【００３１】
画像処理部１３４によって処理された静止画像データ、動画像データは、記録媒体ＩＦ１３８を介して、内部メモリ１３６から記録媒体１５０に記録される。記録媒体１５０は、フラッシュメモリ等により構成される、カメラユニット９０に対して着脱可能な不揮発性メモリである。
【００３２】
画像処理部１３４は、記録用に処理される画像データに並行して、表示用の画像データを生成する。生成された表示用の画像データは、表示制御部１３７の制御に従って、表示部１２１に表示される。記録の有無に関わらず、カメラユニット制御部１１８が、画像処理部１３４に逐次表示用の画像データを生成させ、表示部１２１に表示させれば、電子ファインダ機能としてのライブビューを実現できる。
【００３３】
カメラユニット９０は、上記の画像処理における各々の要素も含めて、カメラユニット制御部１１８により直接的または間接的に制御される。カメラユニット制御部１１８は、システムメモリ１３５と通信する。システムメモリ１３５は、電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等により構成される。システムメモリ１３５は、カメラユニット９０の動作時に必要な定数、変数、プログラム等を、カメラユニット９０の非動作時にも失われないように記憶している。例えば、カメラユニット９０を識別する識別情報、撮像素子１３０の一画素が実際の距離である絶対距離の何ｍｍに相当するかを対応付けた変換テーブル等を記憶している。一画素が絶対距離の何ｍｍに相当するかは、画角と画素の大きさによって決まる。カメラユニット制御部１１８は、定数、変数、プログラム等を適宜内部メモリ１３６に展開して、カメラユニット９０の制御に利用する。
【００３４】
カメラユニット９０は、検知部１４０を備える。検知部１４０としては、接触式あるいは非接触式のスイッチを使用することができる。検知部１４０は、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されているか否かを検知する。
【００３５】
カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット制御部１１２およびレンズユニット制御部１１３との通信が確立されると、カメラユニット９０の識別情報を反射ユニット制御部１１２およびレンズユニット制御部１１３に送信する。カメラユニット９０の識別情報の送信に対する応答として、反射ユニット制御部１１２から撮影対象物の配置条件を取得する。すなわち、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット制御部１１２から撮影対象物の配置条件を取得する取得部として機能する。撮影対象物の配置条件は、反射ユニット１０を利用して撮影対象物を撮影した場合に、当該撮影対象物が撮影可能な領域内に収まるための条件である。詳しくは後述するが、配置条件は、撮影対象物と反射部との相対位置、撮影レンズ８２の光学特性によって定められる。なお、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット制御部１１２およびレンズユニット制御部１１３との通信が確立された場合に、反射ユニット制御部１１２およびレンズユニット制御部１１３が装着されたと検知する検知部として機能してもよい。
【００３６】
ＡＦセンサ１４５には、光学系を透過して入射する被写体光束の一部がサブミラー１２７により導かれる。ＡＦセンサ１４５は、サブミラー１２７から導かれた被写体光束の一部を受光する複数の光電変換素子列を有する。ＡＦセンサ１４５は、合焦状態にある場合には位相が一致した信号を出力し、前ピン状態または後ピン状態にある場合には、位相ずれした信号を出力する。位相のずれ量は、焦点状態からのずれ量に対応する。ＡＦセンサ１４５は、光電変換素子列の出力を相関演算することで位相差を検出して、位相差を示す位相差信号をカメラユニット制御部１１８に出力する。カメラユニット制御部１１８は、フォーカスレンズ８４を目標位置に移動させるための制御信号をレンズユニット制御部１１３へ出力する。以上のように、ＡＦセンサ１４５とカメラユニット制御部１１８とが協働して測距部として機能する。なお、カメラユニット９０には、複数の測距点が設定されており、ＡＦセンサ１４５およびカメラユニット制御部１１８は、複数の測距点のそれぞれにおいて、撮影対象物までの距離を測ることができる。複数の測距点のうちの少なくとも一つの測距点について距離を測定する。
【００３７】
なお、撮像素子１３０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Ｘ軸方向とＹ軸方向の寸法比を撮像素子１３０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、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。
【００３８】
フォーカスレンズ８４は、カメラユニット制御部１１８およびレンズユニット制御部１１３の統括制御のもと、フォーカス制御部１３１によって制御される。フォーカス制御部１３１は、ＡＦセンサ１４５の情報に応じて、特定の領域の被写体像が撮像素子１３０の受光面上で合焦するように、フォーカスレンズ８４を駆動する。
【００３９】
カメラユニット９０は、ユーザからの操作を受け付ける操作部材１４１を複数備えている。カメラユニット制御部１１８は、これら操作部材１４１が操作されたことを検知し、操作に応じた動作を実行する。例えば、操作部材１４１として、モードダイヤル、メニューボタンを備える。
【００４０】
また、カメラユニット９０は操作部材１４１の類としてレリーズスイッチ１４２を備える。レリーズスイッチ１４２は、押下げ方向に２段階に検知できる押しボタンで構成されている。カメラユニット制御部１１８は、１段階目の押下げであるＳＷ１の検知により撮影準備動作であるＡＦ、ＡＥ、顔検出等を実行し、２段階目の押下げであるＳＷ２の検知により撮像素子１３０による被写体像の取得動作を実行する。
【００４１】
カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着された場合に被写体を照明する照明部７０を、反射ユニット制御部１１２を介して制御する。例えば、検知部１４０は、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されたことを検知した場合に、カメラユニット制御部１１８は、照明部７０の照明光により撮影対象物を照明する。
【００４２】
システムメモリ１１５には、反射ユニット１０に関する情報としての反射ユニットデータが記憶されている。反射ユニットデータとは、例えば、計測可能な範囲、照明部７０の色温度、反射ユニット１０を装着して撮影する場合のシャッタ速度、絞り値である。さらに、システムメモリ１１５は、シャッタ速度と絞り値をＩＳＯ感度の値に対応付けてテーブルとして記憶している。カメラユニット制御部１１８は、当該テーブルを参照することにより、反射ユニット１０を装着して撮影する場合のカメラユニット９０の露出を決定することができる。
【００４３】
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ＸＺ平面の断面図である。本実施形態においては、撮影レンズ８２は、単焦点のレンズである。図６（ａ）においては、図面を簡単にする目的で、第１反射部６４、第２反射部６６、撮影レンズ８２、および撮像素子１３０を抽出して図示している。なお、撮影レンズ８２は、１枚のレンズをで代表して図示する。（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ＹＺ平面の断面図である。（ｂ）においても同様に、第１反射部６５、第２反射部６７、撮影レンズ８２、および撮像素子１３０を抽出して図示している。
【００４４】
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８２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。詳細には、全画角を三つに分けるように配置されている。本実施形態においては、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。第１反射部６４と第２反射部６６は、互いに平行である。
【００４５】
被写体光束の部分光束１００（図６（ａ）中、横線で示す領域）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１３０の中央領域に結像する。部分光束１０２（図６（ａ）中、クロスハッチングで示す領域）は、第１反射部６４に反射した後、撮像素子の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１３０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１３０に結像する。部分光束１０４（図６（ａ）中、縦線で示す領域）は、第２反射部６６に反射した後、撮像素子１３０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１３０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１３０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影した被写体像を得ることができる。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６５と第２反射部６７は、レンズユニット８０の撮影レンズ８２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。詳細には、全画角を三つに分けるように配置されている。本実施形態においては、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。第１反射部６５と第２反射部６７は、互いに平行である。
【００４７】
第１反射部６５と第２反射部６７の組についても第１反射部６４と第２反射部６６の組と同様のことが言える。すなわち、部分光束１０６（図６（ｂ）中、横線で示す領域）は、第１反射部６５と第２反射部６７に反射することなく、撮像素子１３０の中央領域に結像する。部分光束１０８（図６（ｂ）中、クロスハッチングで示す領域）は、第１反射部６５に反射した後、撮像素子のＹ軸方向マイナス側の領域に結像する。部分光束１０８は、あたかも撮像素子１３０からＹ軸方向プラス側にずれた別の撮像素子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１３０に結像する。部分光束１１０（図６（ｂ）中、縦線で示す領域）は、第２反射部６７に反射した後、撮像素子１３０のＹ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１３０からＹ軸方向マイナス側にずれた別の撮像素子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１３０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影した被写体像を得ることができる。
【００４８】
さらに、Ｘ軸方向に向かい合う第１反射部６４と第２反射部６６の一方に反射し、かつ、Ｙ軸方向に向かい合う第１反射部６５と第２反射部６７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６４と、Ｙ軸方向に配置される第１反射部６５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１３０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。
【００４９】
図６（ａ）の点Ｐ１は、部分光束１０２が第１反射部６４で反射する位置である。点Ｐ２は、部分光束１０４が第２反射部６６で反射する位置である。第１反射部６４および第２反射部６６は、互いに光軸から同じ距離だけ離れて対向して配置されるので、点Ｐ１および点Ｐ２は、反射ユニット１０の撮影対象物側の先端からＺ軸方向に同じ距離Ｂ１離れた点である。撮影レンズ８２の焦点距離をｆ、像高をｌ１、第１反射部６４と第２反射部６６との間隔をＡ１２とする場合に、反射ユニット１０の撮影対象物側の先端から点Ｐ１および点Ｐ２までの距離Ｂ１は、Ｂ１＝ｆ×Ａ１２／ｌ１で表すことができる。
【００５０】
点Ｑ１は、部分光束１０２における点Ａ1の被写体光束と、部分光束１０４における点Ａ２の被写体光束が交差する点である。領域Ｓ１は、端部間Ａ１２を底辺、点Ｑ１を頂点とする三角形の領域である。領域Ｓ１は、部分光束１００、１０２および１０４が互いに重なる領域である。すなわち、領域Ｓ１は、部分光束１００、１０２および１０４いずれの部分光束によっても撮像素子１３０に結像される領域である。撮影対象物が領域Ｓ１の内部に配置される場合、後述する中央の被写体像の左右に位置する被写体像を取得できる。なお、中央の被写体像の左右に位置する被写体像を組み合わせれば、基線長が長くなるので精度よく三次元計測できる。ここで、反射ユニット１０の撮影対象物側の先端から点Ｑ１までのＺ軸方向の距離Ｃ１は、計測可能な範囲である。計測可能な範囲は、Ｃ１＝Ｂ１／２で表すことができる。
【００５１】
図６（ｂ）の点Ｐ３は、部分光束１０８が第１反射部６５で反射する位置である。点Ｐ４は、部分光束１１０が第２反射部６７で反射する位置である。第１反射部６５および第２反射部６７は、互いに光軸から同じ距離だけ離れて対向して配置されるので、点Ｐ３および点Ｐ４は、反射ユニット１０の撮影対象物側の先端からＺ軸方向に同じ距離Ｂ２離れた点である。距離Ｂ１と距離Ｂ２は等しい。上述のように、撮影レンズ８２の焦点距離をｆ、さらに、像高をｌ２、第１反射部６５と第２反射部６７との間隔をＡ３４とする場合に、反射ユニット１０の撮影対象物側の先端から点Ｐ３および点Ｐ４までの距離Ｂ２は、Ｂ２＝ｆ×Ａ３４／ｌ２で表すことができる。
【００５２】
点Ｑ２は、部分光束１０８における点Ａ３の被写体光束と、部分光束１１０における点Ａ４の被写体光束が交差する点である。領域Ｓ２は、端部間Ａ３４を底辺、点Ｑ２を頂点とする三角形の領域である。領域Ｓ２は、部分光束１０６、１０８および１１０が互いに重なる領域である。すなわち、領域Ｓ２は、部分光束１０６、１０８および１１０いずれの部分光束によっても撮像素子１３０に結像される領域である。撮影対象物が領域Ｓ２の内部に配置される場合、後述する中央の被写体像の左右に位置する被写体像を取得できる。端部間Ａ３４は端部間Ａ１２よりも短い。したがって、領域Ｓ２の面積は、領域Ｓ１の面積よりも小さくなる。すなわち、計測可能な範囲が互いに異なる。反射ユニット１０の撮影対象物側の先端から点Ｑ２までのＺ軸方向の距離Ｃ２は、計測可能な範囲であり、Ｃ２＝Ｂ２／２で表すことができる。距離Ｃ１と距離Ｃ２は等しい。
【００５３】
以上の説明では、平面の状態での計測可能な範囲を示したが、本実施形態においては、反射部６２は、第１反射部６４と第２反射部６６の組と、第１反射部６５と第２反射部６７の組との２組の反射部を有するので、実際の計測可能な範囲は空間である。この場合の計測可能な範囲は、底面における互いに対向する辺がＡ１２、およびＡ３４であり、かつ頂点をＱ１（Ｑ２）とする四角錐の内部である。
【００５４】
左右のいずれかに位置する被写体像と中央の被写体像とを組み合わせて三次元計測をすることもできる。この場合、図６（ａ）に示すように、計測可能な範囲は、距離Ｃ１よりも広い範囲である距離Ｄ１となる。一例として、中央の被写体像と左に位置する被写体像を組み合わせる場合を説明する。図中の点Ｒ１は、部分光束１０２における点Ａ1の被写体光束と、部分光束１００における点Ａ２の被写体光束が交差する点である。領域Ｔ１は、端部間Ａ１２を底辺、点Ｒ１を頂点とする三角形の領域である。領域Ｔ１は、部分光束１００および１０２が互いに重なる領域である。すなわち、領域Ｔ１は、部分光束１００および１０２の部分光束によって撮像素子１３０に結像される領域である。領域Ｔ１は、領域Ｓ１よりも範囲が広いので、より大きな撮影対象物を配置することができる。なお、中央の被写体像と右に位置する被写体像を組み合わせる場合も、計測可能な範囲は距離Ｄ１である。なお、反射ユニット１０を用いた撮影対象物の撮影において、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、少なくとも無反射光束を結像した画像と、部分光束１０２または１０４の何れか一方を結像した画像とが取得でき、当該画像を用いて三次元計測できる。したがって、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。
【００５５】
上下のいずれかに位置する被写体像と中央の被写体像とを組み合わせて三次元計測をすることもできる。この場合、図６（ｂ）に示すように、計測可能な範囲は、距離Ｃ２よりも広い範囲である距離Ｄ２となる。距離Ｄ２は、距離Ｄ１と等しい。一例として、中央の被写体像と上に位置する被写体像を組み合わせる場合を説明する。図中の点Ｒ２は、部分光束１０８における点Ａ３の被写体光束と、部分光束１０６における点Ａ４の被写体光束が交差する点である。領域Ｔ２は、端部間Ａ３４を底辺、点Ｒ２を頂点とする三角形の領域である。領域Ｔ２は、部分光束１０６および１０８が互いに重なる領域である。すなわち、領域Ｔ２は、部分光束１０６および１０８の部分光束によって撮像素子１３０に結像される領域である。領域Ｔ２は、領域Ｓ２よりも範囲が広いので、より大きな撮影対象物を配置することができる。なお、中央の被写体像と下に位置する被写体像を組み合わせる場合も、計測可能な範囲は距離Ｄ２である。なお、反射ユニット１０を用いた撮影対象物の撮影において、部分光束１０６と部分光束１０８または部分光束１１０の何れか一方と重なる範囲であれば、少なくとも無反射光束を結像した画像と、部分光束１０８または１１０の何れか一方を結像した画像とが取得でき、当該画像を用いて三次元計測できる。したがって、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１０６と部分光束１０８または部分光束１１０の何れか一方と重なる範囲となる。
【００５６】
図７（ａ）は、撮影対象となる撮影対象物１６０と反射部６２との位置を説明する図である。図示するように、撮影対象物１６０としてミニカーを撮影する場合について説明する。撮影対象物１６０は、反射部６２に周囲を囲まれた状態で撮影される。図７（ｂ）は、撮影対象物１６０を撮影する状態を説明する図である。反射ユニット１０の先端の内部には、撮影対象物１６０としてミニカーが配置される。
【００５７】
図７（ｃ）は、撮像素子１３０によって得られた画像を示す。特に、撮影対象物が配置条件を満たして配置された場合の画像を示す。なお、撮影レンズ８２による撮影対象物１６０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６２に反射されることなく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６２に反射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。
【００５８】
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６４と第２反射部６６の一方に反射して取得された被写体像である。具体的には、左に位置する被写体像は、第１反射部６４に反射して結像した被写体像である。右に位置する被写体像は、第２反射部６６に反射して結像した被写体像である。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６５と第２反射部６７の一方に反射して取得された被写体像である。具体的には、上に位置する被写体像は、第１反射部６５に反射して結像した被写体像である。下に位置する被写体像は、第２反射部６７に反射して結像した被写体像である。このように、上下左右に位置する四つの被写体像は、反射部６２に一回反射された、一回反射光束が結像した被写体像である。したがって、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。
【００５９】
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６４と第２反射部６６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６５と第２反射部６７の一方に反射して取得された被写体像である。具体的には、中央の被写体像に対し、左上に位置する被写体像は、第１反射部６４と６５に反射して結像した被写体像である。左上に位置する被写体像のうち、図中の破線の右側は、第１反射部６５に反射した後に第１反射部６４に反射して結像した被写体像であり、左側は、第１反射部６４に反射した後に第１反射部６５に反射して結像した被写体像である。同様に、中央の被写体像に対し、左下に位置する被写体像は、第１反射部６４と第２反射部６７に反射して結像した被写体像である。左下に位置する被写体像のうち、破線の右側は、第２反射部６７に反射した後に第１反射部６４に反射して結像した被写体像であり、左側は、第１反射部６４に反射した後に第２反射部６７に反射して結像した被写体像である。
【００６０】
同様に、中央の被写体像に対し、右上に位置する被写体像は、第１反射部６５と第２反射部６６に反射して結像した被写体像である。右上に位置する被写体像のうち、破線の右側は、第２反射部６６に反射した後に第１反射部６５に反射して結像した被写体像であり、左側は、第１反射部６５に反射した後に第２反射部６６に反射して結像した被写体像である。同様に、中央の被写体像に対し、右下に位置する被写体像は、第２反射部６６と６７に反射して結像した被写体像である。右上に位置する被写体像のうち、破線の右側は、第２反射部６６に反射した後に第２反射部６７に反射して結像した被写体像であり、左側は第２反射部６７に反射した後に第２反射部６６に反射して結像した被写体像である。
【００６１】
このように、画像における中央の被写体像に対して左上、左下、右上、右下に位置する四つの被写体像は、反射部６２に二回反射された、二回反射光束が結像した被写体像である。したがって、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、被写体の三次元計測を行うことができる。
【００６２】
図８は、カメラユニット９０の撮影制御および画像処理を示すフロー図である。本フローは、カメラユニット９０の電源がオンにされたときに開始される。
【００６３】
ステップＳ１０２では、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されているか否かを判断する。具体的には、カメラユニット制御部１１８は、検知部１４０の検知結果を使用して、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されているか否かを判断する。反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されていると判断した場合は、反射ユニットモードへ移行すべくステップＳ１０６へ進み、装着されていない場合は、すでに設定されている通常モードへ移行すべくステップＳ１３２へ進む。
【００６４】
反射ユニットモードでは、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されていない場合、すなわち通常モードとは異なる撮影制御および画像処理の少なくとも一方を実行する。本実施形態においては、通常モードとは異なる撮影制御の例として、後述するステップＳ１１０からステップＳ１１６までの処理を行う。さらに、本実施形態においては、通常モードとは異なる画像処理の例として、後述するステップＳ１１８からＳ１２０の処理を行う。
【００６５】
ステップＳ１０６では、カメラユニット制御部１１８は、システムメモリ１１５から反射ユニットデータを取得する。例えば、計測可能な範囲、照明部７０の色温度、反射ユニット１０を装着して撮影する場合のシャッタ速度、絞り値のデータを取得する。
【００６６】
ステップＳ１０８では、カメラユニット制御部１１８は、ユーザに撮影対象物１６０を撮影前に確認させる目的で、表示部１２１にライブビュー表示を開始する。これにより、ユーザは、撮影対象物１６０の九つの像が一枚の画像に収まっているかを確認することができる。すなわち、ユーザは、撮影対象物１６０が撮影可能な範囲に配置されているかを確認することができる。さらに、カメラユニット制御部１１８は、照明部７０を点灯させる。ライブビューを実行している間は、照明部７０は、撮影時、すなわちカメラユニット制御部１１８が被写体の画像信号を取得する処理を実行するときよりも小さな照度で撮影対象物１６０を照明する。したがって、ライブビューを実行している間の消費電力は、小さくなる。さらに、カメラユニット制御部１１８は、カメラユニット９０のＩＳＯ感度を撮影時よりも高く設定するので、撮影時よりも小さな照度で照明部７０を点灯させた場合においても、撮影対象物１６０を適正露出にて撮影することができる。さらに、カメラユニット制御部１１８は、ライブビューを開始すると同時にブレ補正制御を停止させる。ブレ補正制御を停止させることにより、光軸８６は光学中心に固定される。これにより、撮影可能な範囲に配置された被写体像は、一枚の画像を九つに分割した領域からはみ出すことなく結像することができる。
【００６７】
ステップＳ１１０では、カメラユニット制御部１１８は、フォーカスレンズ８４を移動させて焦点調整をする。反射ユニットモードでは、ＡＦセンサ１４５を使用することなく、コントラストＡＦにより焦点調整を行う。システムメモリ１１５は、計測可能な範囲であるＺ軸方向の距離Ｃ１を記憶している。反射ユニット１０の先端に距離Ｃ１よりもＺ軸方向の寸法が小さな撮影対象物１６０が配置される場合には、カメラユニット制御部１１８は、距離Ｃ１の範囲に対して焦点走査を実行する。焦点走査を実行する範囲を限定するので、カメラユニット制御部１１８は、焦点走査の時間を短くすることができる。
【００６８】
さらに、カメラユニット制御部１１８は、撮影対象物１６０に対して近距離側から焦点走査を実行する。図６（ａ）、（ｂ）に示したように、撮影可能な範囲は、反射ユニット１０の外部にも存在する。しかしながら、ユーザは、図７（ｂ）に示すように、平面上に撮影対象物１６０を配置し、撮影対象物１６０を取り囲むように上方から反射ユニット１０を撮影対象物１６０に被せて使用することが多い。すなわち、撮影対象物１６０は、レンズユニット８０に対して近距離に配置されることが多い。したがって、カメラユニット制御部１１８は、近距離側から焦点走査を実行すればよい。近距離側から焦点走査を実行するので、カメラユニット制御部１１８は、焦点走査の時間を短くすることができる。
【００６９】
ステップＳ１１２では、カメラユニット制御部１１８は、ユーザからの撮影指示が有るか否かを判断する。撮影指示が有る場合は、ステップＳ１１４へ進む。撮影指示がない場合は、ステップＳ１２８へ進む。
【００７０】
ステップＳ１１４では、カメラユニット制御部１１８は、カメラユニット９０の露出を調整する。反射ユニット１０をカメラユニット９０に装着して撮影する場合は、反射ユニット１０の特性によって、露出の条件は決定される。詳細に説明すると、反射ユニット１０の内部は、反射部６２により閉じた空間になっているので、被写体の明るさは、照明部７０の照度に依存する。撮影可能な範囲の全域において合焦することが望ましいので、レンズユニット８０の絞りは、撮影可能な範囲に対応して被写界深度が深くなるように絞る。そしてシャッタ速度は、被写体の輝度と絞り値により決定できる。以上の、照明部７０の照度、絞り値およびシャッタ速度の関係は、予め定めておくことができる。そして、システムメモリ１１５は、照明部７０の照度、絞り値およびシャッタ速度の関係を反射ユニットデータとして予めシステムメモリ１１５に記憶させることができる。したがって、反射ユニット１０をカメラユニット９０に装着して撮影する場合は露出が一意に決まるので、カメラユニット制御部１１８は、ＡＥセンサ１４６を用いたＡＥを実行しなくてもよい。
【００７１】
さらにステップＳ１１４では、カメラユニット制御部１１８は、ライブビューを実行している間より照明部７０の照度を大きくし、ＩＳＯ感度を下げる。ＩＳＯ感度を下げることにより画像信号として出力されるノイズは少なくなるので、ユーザは、鮮明な被写体像を得ることができる。
【００７２】
ステップＳ１１６では、カメラユニット制御部１１８は、撮像素子１３０から画像信号を取得する。カメラユニット制御部１１８は、画像信号を取得した後に、ステップＳ１１８へ進む。
【００７３】
ステップＳ１１８では、カメラユニット制御部１１８は、ホワイトバランス係数を決定する。カメラユニット制御部１１８は、システムメモリ１１５に記憶された照明部７０の色温度に対応するホワイトバランスの情報を参照し、ホワイトバランス係数を決定する。そして、カメラユニット制御部１１８は、決定したホワイトバランス係数を画像処理部１３４へ送信する。画像処理部１３４は、受信したホワイトバランス係数を使用して、カメラユニット制御部１１８が取得した画像データのホワイトバランスを調整する。これにより、ユーザは、照明部７０の色温度に対応した一定の発色にコントロールされた画像を得ることができる。
【００７４】
ステップＳ１２０では、カメラユニット制御部１１８は、取得した画像を、三次元計測を実行するための九つの画像に分割する。図７（ｃ）を用いて説明したように、撮影対象物１６０は、九つの領域にそれぞれ像として現れるが、この九つの領域は、反射ユニット１０およびカメラユニット９０の特性によって大きさが異なる。つまり、必ずしも縦に三等分、横に三等分されるわけではない。そこで、カメラユニット制御部１１８は、ステップＳ１０６で取得した反射ユニット１０の情報およびカメラユニット９０の状態等を参照して、９つの領域に分割する分割ラインを算出する。具体的には、例えば、第２マウント部３４から反射部６２の先端部までの距離情報を得て、当該先端部から入射する被写体光束の撮像素子１３０への到達位置を演算することにより分割ラインを算出する。このように算出された分割ラインに沿って、取得した画像を九つの画像に分割する。なお、取得した画像を分割するのではなく、三次元計測に用いる領域を抽出して三次元用計測画像を別途生成してもよい。
【００７５】
ステップＳ１２２では、カメラユニット制御部１１８は、分割した画像を用いて三次元計測を実行する。図７（ｃ）において右中画像と左中画像をマッチング処理を行う画像領域と定める場合、これに対応する分割画像を抽出して処理を行う。マッチング処理を行うことにより両画像のずれ量が検出できるので、カメラユニット制御部１１８は、ずれ量に応じた距離に換算して三次元計測を完了する。なお、本実施形態においては、カメラユニット９０が、三次元計測を実行する例を示したが、取得した画像データを外部ＰＣに移して、外部ＰＣが三次元計測を実行してもよい。
【００７６】
ステップＳ１２４では、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０がカメラユニット９０から脱離したか否かを判断する。反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されたままの場合は、ステップＳ１２８へ進む。反射ユニット１０がカメラユニット９０から脱離された場合は、ステップＳ１２６へ進む。
【００７７】
ステップＳ１２８では、カメラユニット制御部１１８は、ユーザからの撮影終了の指示を受けたか判断する。ユーザからの撮影終了の指示を受けていないと判断した場合は、ステップＳ１１０へ戻る。ユーザからの撮影終了の指示を受けたと判断した場合は、本フローの処理を終了する。
【００７８】
ステップＳ１２６では、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニットモードの切り替えに対応して変更したカメラユニット９０の設定を初期設定であるデフォルトの設定に戻す。又は、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着される前の状態をシステムメモリ１３５に記憶させておき、反射ユニット１０が脱離されたら記憶している状態に戻してもよい。
【００７９】
ステップＳ１３２では、カメラユニット制御部１１８は、露出を調整する。具体的には、カメラユニット制御部１１８は、ＡＥセンサ１４６の検出結果を使用して、被写体の明るさに対応したシャッタ速度、絞り値およびＩＳＯ感度を決定する。露出を決定した後に、ステップＳ１３４へ進む。
【００８０】
ステップＳ１３４では、カメラユニット制御部１１８は、焦点を調整する。具体的には、カメラユニット制御部１１８は、ＡＦセンサ１４５を使用して位相差ＡＦを実行する。カメラユニット制御部１１８は、ＡＦセンサ１４５の検出結果を使用して。制御信号をレンズユニット制御部１１３へ出力し、フォーカスレンズ８４を目標位置に移動させる。焦点を調整した後に、ステップＳ１３６へ進む。
【００８１】
ステップＳ１３６では、カメラユニット制御部１１８は、ユーザからの撮影指示が有るか否かを判断する。撮影指示が有る場合は、ステップＳ１３８へ進む。撮影指示がない場合は、ステップＳ１４０へ進む。
【００８２】
ステップＳ１３８では、カメラユニット制御部１１８、画像信号を取得する。取得した画像信号は、種々の処理が実行されて画像データに変換される。画像データが作成された後に、ステップＳ１４０へ進む。
【００８３】
ステップＳ１４０では、カメラユニット制御部１１８は、撮影を終了するか否かを判断する。撮影を終了しない場合は、ステップＳ１３０へ戻る。撮影を終了する場合は、本フローの処理を終了する。
【００８４】
以上の実施形態においては、検知部１４０が、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されたことを検知する例を示した。別の検知方法として、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット制御部１１２およびレンズユニット制御部１１３との通信が確立された場合に、反射ユニット制御部１１２およびレンズユニット制御部１１３が装着されたと検知する検知部として機能してもよい。
【００８５】
以上の実施形態においては、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されたことを検知部１４０が検知することにより、カメラユニット制御部１１８が、反射ユニットモードに切り替えて照明部７０を点灯させる例を示した。照明部７０の点灯は、別のタイミングで実行されてもよい。例えば、ＡＥセンサ１４６を使用して側光を行い、被写体が暗い場合には、カメラユニット制御部１１８は、照明部７０を点灯させてもよい。さらに別の例として、反射ユニット１０の先端に接触を検知するセンサを設け、接触検知センサの出力に従って、カメラユニット制御部１１８は、照明部７０を点灯させてもよい。すなわち、反射ユニット１０を使用して撮影対象物１６０を撮影する場合は、反射ユニット１０は、床面に配置された撮影対象物１６０を取り囲むようにして先端を床面に当接されることが多い。つまり、撮影時には、反射ユニット１０の先端は、床面に接触している。したがって、接触検知センサにより床面との接触を検知することにより、カメラユニット制御部１１８は、照明部７０を点灯させてもよい。
【００８６】
以上の実施形態においては、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。同じ反射ユニット１０を使う場合において、図６を用いて説明した計測可能な範囲Ｃ１は、レンズユニット８０の焦点距離の変化に応じて、変化する。図７（ｃ）のように、取得される画像において、縦に三等分、横に三等分される結像状態は、特定の焦点距離において実現される。このような結像状態によって取得される画像は、三次元計測に利用しやすい。したがって、縦に三等分、横に三等分される特定の焦点距離は、レンズユニット８０の使用において推奨される焦点距離といえる。そこで、この特定の焦点距離を、例えば反射ユニット１０の外装に印刷により表示する。ユーザは、この表示を確認してレンズユニット８０の焦点距離を手動で調整すれば、最適な三次元計測用の画像を得ることができる。
【００８７】
レンズユニット８０がモータによって焦点距離を変更できるパワーズームレンズの場合は、カメラユニット制御部１１８が、パワーズームにより上述の推奨される焦点距離に自動的に変更してもよい。具体的には、システムメモリ１１５は、推奨される焦点距離を記憶しており、カメラユニット制御部１１８は、当該焦点距離を読み出して、ズームレンズを移動させる制御信号をレンズユニット制御部１１３へ送信する。
【００８８】
以上の実施形態においては、通常モードとは異なる画像処理の例として、ステップＳ１１８ではホワイトバランスの調整を説明し、ステップＳ１２０では領域を分割する説明を示した。しかしながら、通常モードとは異なる画像処理は、ホワイトバランスの調整および領域の分割に限定されるものではない。その他の例として、カメラユニット制御部１１８は、ノイズリダクションを実行しない制御に変更してもよい。カメラユニット制御部１１８は、ノイズリダクションを実行しない指示を画像処理部１３４へ送信する。そして、画像処理部１３４は、取得した画像データに対してノイズリダクションを実行しない。ノイズリダクションを実行する場合には、画像処理部１３４は、取得した画像データに対して、画素を塗りつぶす等の処理を実行するので、画像データは、エッジ情報が失われることがある。しかしながら、ノイズリダクションを実行しないことにより、画像データは、エッジ情報を失うことはない。したがって、マッチング処理の精度を悪化させることがない。
【００８９】
以上の実施形態においては、撮影対象物１６０が高さ方向の全域に亘り合焦する深い被写界深度で一度の撮影を行い、取得した一枚の画像から三次元計測を実行する例を示した。しかしながら、例えば、受光面の面積が大きな撮像素子１３０の場合には、被写界深度が比較的浅くなるので、一度の撮影で撮影対象物１６０が高さ方向の全域に亘って合焦した画像を取得できない場合がある。一度の撮影で、撮影対象物１６０の高さ方向の全域に合焦しない撮影対象物１６０の場合には、以下に説明するように、焦点面を変更して複数回撮影を実行する制御を行えばよい。
【００９０】
図９（ａ）から（ｇ）を用いて、焦点面を変更して撮影対象物１６０を複数回撮影する様子を説明する。カメラユニット制御部１１８は、同一の撮影対象物１６０に対して焦点面を変更して複数回撮影する制御を実行することができる。カメラユニット制御部１１８は、焦点面を変更して撮影対象物１６０を３回撮影する制御を実行する例を示す。本実施形態においては、中央の被写体像の左右に位置する被写体像を用いて説明する。さらに、図を簡単にする目的で、図９（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）および（ｇ）では、合焦領域の輪郭を抽出して斜線で示す。
【００９１】
図９（ａ）は、１回目の撮影における焦点面を示す図である。１回目の撮影では、合焦面を撮影対象物１６０の屋根の高さに設定して撮影している。具体的には、カメラユニット制御部１１８は、予め定められた位置にてＡＦを実行し、合焦後に画像を取得する。図９（ｂ）は、撮像素子１３０により得られた画像を示す。左右の被写体像は、視差を持った被写体像である。
【００９２】
図９（ｃ）は、２回目の撮影における焦点面を示す図である。２回目の撮影では、合焦面を屋根とボンネットの中間の高さに設定して撮影している。図９（ａ）での説明と同様に、カメラユニット制御部１１８は、予め定められた位置にてＡＦを実行し、合焦後に画像を取得する。図９（ｄ）は、撮像素子１３０により得られた画像を示す。左右の被写体像は、視差を持った被写体像である。
【００９３】
図９（ｅ）は、３回目の撮影における焦点面を示す図である。３回目の撮影では、合焦面をボンネットの高さに設定して撮影している。図９（ａ）での説明と同様に、カメラユニット制御部１１８は、予め定められた位置にてＡＦを実行し、合焦後に画像を取得する。図９（ｆ）は、撮像素子１３０により得られた画像を示す。左右の被写体像は、視差を持った被写体像である。
【００９４】
図９（ｇ）は、図９（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）を合成した画像を示す。カメラユニット制御部１１８は、図９（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）のそれぞれの画像に対して、例えばフーリエ変換を実行し、高周波成分すなわちコントラストの高い領域を抽出する。そして、カメラユニット制御部１１８は、抽出したコントラストの高い領域を重ね合せる。したがって、合成された撮影対象物１６０の像は、全域に亘り合焦した画像である。得られた左右の視差を持った撮影対象物１６０の像を用いて画像マッチングを行うことにより、カメラユニット制御部１１８は、精度よく三次元計測をすることができる。
【００９５】
上記の実施例では、中央の被写体像の左右に位置する被写体像を用いて撮影対象物１６０の高さ方向の計測を実行した。しかしながら、中央の被写体像の上下に位置する被写体像を用いて計測してもよい。高さ方向に焦点面を変更して複数の撮影画像を取得することにより、高さ方向の計測精度は向上する。さらに、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０に依存する予め定められた露出値を使用して撮影制御するので、複数の画像を合成する場合に、それぞれの被写体像の明るさは同じである。さらに、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０が記憶している照明部７０の色温度の情報を使用して画像処理するので、複数の画像を合成する場合に、それぞれの被写体像の色は同じである。複数の画像における被写体像の色が同じなので、複数の画像を合成した場合に、同一面の重ね合せをした部分に境界は発生しない。したがって、カメラユニット制御部１１８は、合成後も同一面と認識することができる。
【００９６】
以上の実施形態においては、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着されたことを検知部１４０が検知することにより、カメラユニット制御部１１８が、反射ユニットモードに切り替える例を示した。別の方法として、ユーザが例えばモードダイヤルである操作部材１４１を操作することにより、ユーザが、手動で反射ユニットモードに切り替えてもよい。
【００９７】
上記の実施形態においては、反射ユニット１０がカメラユニット９０に装着された場合に、反射ユニットモードに切り替える例を示した。図１０は、反射部６２が展開および退避が可能な反射ユニット１０において、反射ユニットモードに切り替える変形例を示す。図１０（ａ）、（ｂ）においては、図面を簡単にする目的で、支持部５０、第１反射部６５、第２反射部６７、撮影レンズ８２およびカメラユニット９０を抽出して図示している。
【００９８】
図１０（ａ）は、反射ユニット１０の反射部が退避した状態を示すＸＺ平面の断面図である。図１０（ａ）の状態においては、第１反射部６５および第２反射部６７は、撮影レンズ８２の全画角から退避している。これにより、ユーザは、通常の撮影をすることができる。すなわち、図１０（ａ）に示すカメラユニット９０は、反射ユニット１０が装着されていない状態に相当する。
【００９９】
図１０（ｂ）は、反射ユニット１０の反射部が展開された状態を示すＸＺ平面の断面図である。図１０（ｂ）の状態においては、第１反射部６５および第２反射部６７は、Ｚ軸方向に繰り出して撮影レンズ８２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。これにより、ユーザは、反射ユニット１０を使用した撮影をすることができる。
【０１００】
反射ユニット１０が展開されたと検知部１４０が検知した場合に、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニットモードに切り替えてもよい。反射ユニット１０が展開されたとの検知は、図８におけるフローのステップＳ１０２に相当する。また、反射ユニット１０が展開状態から退避状態になったと検知部１４０が検知したら、カメラユニット制御部１１８は、通常モードに切り替えてもよい。反射ユニット１０が退避したとの検知は、図８におけるフローのステップＳ１２４に相当する。
【０１０１】
以上に説明した反射ユニット１０を使用することにより、カメラユニット９０から反射ユニット１０を脱離させなくても、ユーザは反射ユニットモードと通常モードによる撮影をすることができる。そして、反射ユニットの展開および退避に応じてカメラユニット制御部１１８が自動的に反射ユニットモードと通常モードを切り替えるので、モードを切り替えるユーザの手間が省ける。
【０１０２】
通常の撮影制御のみを行うカメラに反射ユニットを装着すると、三次元計測に適した画像を得るためには、ユーザは逐次煩雑な操作、設定等を行わなければならなかった。さらに、撮影後の後処理では、得られた画像データに、例えば、特別な画像処理ソフトによって、三次元計測に適した処理を施こさなければならず煩雑であった。
【０１０３】
本実施形態においては、カメラユニット９０に反射ユニット１０が装着されると、三次元計測に適した設定を行った撮影制御および画像処理を自動的に行う。カメラユニット制御部１１８は、三次元計測に適した撮影制御を自動的に実行するので、撮影時において煩雑な操作および設定を省けるとともに、特別な知識がなくても三次元計測に適した画像を取得することができる。さらに、カメラユニット制御部１１８は、三次元計測に適した画像処理を自動的に実行するので、後処理として画像処理を行う手間が省ける。すなわち、追加的なソフトウェアを使用しなくても適切な三次元計測用の画像を取得することができる。また、三次元計測に適した画像が得られるので、精度の高いマッチング処理を行うことができる。
【０１０４】
以上の説明では、レンズユニット８０のマウント部８１とカメラユニット９０のマウント部９２の間に介在して反射ユニット１０を装着する例を示した。しかしながら、反射ユニット１０は、カメラユニット９０に直接装着されてもよい。直接装着する場合には、カメラユニット９０には、予め反射ユニット１０を装着する装着部が備えられる。反射ユニット１０は、カメラユニット９０の装着部に直接装着される。反射ユニット１０が装着部に装着されている場合には、カメラユニット制御部１１８は、反射ユニット１０を装着して撮影するのに適した第１撮影モードに切り替える制御を行う。また、反射ユニット１０が装着部に装着されていない場合には、カメラユニット制御部１１８は、第１撮影モードとは異なる通常撮影に利用する第２撮影モードに切り替える制御を行う。
【０１０５】
反射ユニット１０をカメラユニット９０に直接装着することにより、反射ユニット１０をカメラユニット９０から脱離させなくてもレンズユニット８０を着脱させることができる。例えば、反射ユニット１０よりも全長の長いレンズユニット８０を装着する場合には、反射ユニット１０を脱離しなくても、反射ユニット１０をカメラユニット９０に装着して通常の撮影をすることができる。
【０１０６】
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設けられた装着部に装着され固定されることが好ましい。
【０１０７】
以上の説明では、反射ユニット１０を装着したカメラユニット９０で撮影した画像は、カメラユニット９０の記録媒体１５０に記録される。しかしながら、当該画像は、反射ユニット１０のシステムメモリ１１５に記録してもよい。これにより、反射ユニット１０が別のカメラユニットに装着された場合に、ユーザは、別のカメラユニットで画像を確認することができる。そして別のカメラユニットのカメラユニット制御部は、三次元計測を行うことができる。
【０１０８】
なお、以上の説明では、カメラユニット制御部１１８は、三次元計測に適した画像を得るための撮影制御および画像処理の両方を実行した。しかし、カメラユニット制御部１１８は、三次元計測に適した画像を得るための撮影制御および画像処理のいずれか一方を実行してもよい。
【０１０９】
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】
【０１１０】
１０  反射ユニット、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、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、６５  第１反射部、６６、６７  第２反射部、６８  変位機構部、７０  照明部、８０  レンズユニット、８１、９２  マウント部、８２  撮影レンズ、８４  フォーカスレンズ、８５  ブレ補正レンズ、８６  光軸、８７、８９、９１、９３、１３０  撮像素子、９０  カメラユニット、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０  部分光束、１１２  反射ユニット制御部、１１３  レンズユニット制御部、１１５  システムメモリ、１１６  角速度センサ、１１８  カメラユニット制御部、１２１  表示部、１２２  メインミラー、１２３  ピント板、１２４  ペンタプリズム、１２５  接眼光学系、１２６  ファインダ窓、１２７  サブミラー、１３１  フォーカス制御部、１３３  Ａ／Ｄ変換器、１３４  画像処理部、１３５  システムメモリ、１３６  内部メモリ、１３７  表示制御部、１３８  記録媒体ＩＦ、１４０  検知部、１４１  操作部材、１４２  レリーズスイッチ、１４５  ＡＦセンサ、１４６  ＡＥセンサ、１５０  記録媒体、１６０  撮影対象物
【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】
2015068841.tif 000009
【図８】
2015068841.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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