(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン投影法を用いて被写体の３次元形状を検出する３次元画像検出装置であって、
第１の波長領域の光による映像をパターン画像として撮像する第１の撮像部と、
前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光による映像をテクスチャ画像として撮像する第２の撮像部と、
前記第１の撮像部で受光される光が通過する第１の光路上に設けられ前記第２の波長領域の光を選択的にカットする第１の光学素子と、
前記第２の撮像部で受光される光が通過する第２の光路上に設けられ前記第１の波長領域の光を選択的にカットする第２の光学素子と、
前記第１の波長領域の投影光により前記被写体に所定のパターンを投影するパターン投影手段とを備え、
前記パターン投影手段により前記被写体に前記所定のパターンが投影されている間に、前記パターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像可能であり、前記第１の撮像部と前記第２の撮像部が一つの撮像素子を２分した各領域からなる
ことを特徴とする３次元画像検出装置。
【請求項２】
パターン投影法を用いて被写体の３次元形状を検出する３次元画像検出装置であって、
第１の波長領域の光による映像をパターン画像として撮像する第１の撮像部と、
前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光による映像をテクスチャ画像として撮像する第２の撮像部と、
前記第１の撮像部で受光される光が通過する第１の光路上に設けられ前記第２の波長領域の光を選択的にカットする第１の光学素子と、
前記第２の撮像部で受光される光が通過する第２の光路上に設けられ前記第１の波長領域の光を選択的にカットする第２の光学素子と、
前記第１の波長領域の投影光により前記被写体に所定のパターンを投影するパターン投影手段と、
前記パターン画像の画像中心に対する第１の主光線と前記テクスチャ画像の画像中心に対する第２の主光線とが、前記被写体において交わるように調整するための光学系調整手段とを備え、
前記パターン投影手段により前記被写体に前記所定のパターンが投影されている間に、前記パターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像可能である
ことを特徴とする３次元画像検出装置。
【請求項３】
前記３次元画像検出装置が単一の撮像光学系からなり、その光路が前記第１の光路と前記第２の光路とに分割されることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか一項に記載の３次元画像検出装置。
【請求項４】
前記３次元画像検出装置が単一の撮像光学系からなり、その光路が前記第１の光路と前記第２の光路とに分割され、前記パターン画像の画像中心に対する第１の主光線と前記テクスチャ画像の画像中心に対する第２の主光線とが、前記被写体において交わるように調整するための光学系調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像検出装置。
【請求項５】
前記第１の撮像部と前記第２の撮像部が一つの撮像素子からなることを特徴とする請求項３に記載の３次元画像検出装置。
【請求項６】
前記第１の主光線と前記第２の主光線とが前記撮像光学系の光軸を含む所定の平面に対し対称であることを特徴とする請求項４に記載の３次元画像検出装置。
【請求項７】
前記投影光の光束の中心線が前記第２の主光線に一致するように前記パターン投影手段が配置されることを特徴とする請求項６に記載の３次元画像検出装置。
【請求項８】
前記撮像光学系の光路が、前記光軸に対してそれぞれ所定の角度傾けて配置された第１の固定ミラー及び第２の固定ミラーにより前記第１及び第２の光路に分割されるとともに、前記第１及び第２の固定ミラーの各々に対面する位置に第１及び第２の回動ミラーが配置され、前記第１及び第２の回動ミラーの各々が所定の軸の回りに回動されることにより前記第１及び第２の主光線が前記被写体において交わるように調整されることを特徴とする請求項７に記載の３次元画像検出装置。
【請求項９】
前記第２の固定ミラーが、前記第１の波長領域の光を透過し前記第２の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーからなり、前記パターン投影光が前記第２の固定ミラーを透過して照射され、前記中心線が前記第２の固定ミラーにより屈曲される前記第２の主光線に一致されることを特徴とする請求項８に記載の３次元画像検出装置。
【請求項１０】
前記第１の波長領域が不可視光の波長領域であり、前記第２の波長領域が可視光の波長領域であることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の３次元画像検出装置。
【請求項１１】
前記第１の波長領域が赤外波長領域であることを特徴とする請求項１０に記載の３次元画像検出装置。
【請求項１２】
カメラとこれに装着されるパターン投影用アダプタとからなりパターン投影法を用いて被写体の３次元形状を検出する３次元画像検出装置であって、
前記カメラが、第１の波長領域の光による映像をパターン画像として撮像する第１の撮像部と、前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光による映像をテクスチャ画像として撮像する第２の撮像部とを有する撮像素子を備え、
前記パターン投影用アダプタが、前記カメラにおける第１の撮像部で受光される光の光路上に設けられ前記第２の波長領域の光を選択的にカットする第１の光学素子と、前記第２の撮像部で受光される光の光路上に設けられ前記第１の波長領域の光を選択的にカットする第２の光学素子と、前記第１の波長領域の投影光により前記被写体に所定のパターンを投影するパターン投影手段とを備え、
前記パターン投影手段により前記被写体に前記所定のパターンが投影されている間に、前記パターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像可能である
ことを特徴とする３次元画像検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載された３次元画像検出装置において用いられるパターン投影用アダプタ。
【請求項１４】
パターン投影法を用いて被写体の３次元形状を検出する３次元画像検出装置であって、
第１の波長領域の光による映像をパターン画像として撮像する第１の撮像部と、
前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光による映像をテクスチャ画像として撮像する第２の撮像部と、
前記第１の撮像部で受光される光が通過する第１の光路上に設けられ前記第２の波長領域の光を選択的にカットする第１の光学素子と、
前記第２の撮像部で受光される光が通過する第２の光路上に設けられ前記第１の波長領域の光を選択的にカットする第２の光学素子と、
前記第１の波長領域の投影光により前記被写体に所定のパターンを投影するパターン投影手段とを備え、
前記パターン投影手段により前記被写体に前記所定のパターンが投影されている間に、前記パターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像可能であり、前記パターン画像の画像中心に対する第１の主光線と前記テクスチャ画像の画像中心に対する第２の主光線とが撮像光学系の光軸を含む所定の平面に対し対称である
ことを特徴とする３次元画像検出装置。
【請求項１５】
パターン投影法を用いて被写体の３次元形状を検出する３次元画像検出装置であって、
第１の波長領域の光による映像をパターン画像として撮像する第１の撮像部と、
前記第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光による映像をテクスチャ画像として撮像する第２の撮像部と、
前記第１の撮像部で受光される光が通過する第１の光路上に設けられ前記第２の波長領域の光を選択的にカットする第１の光学素子と、
前記第２の撮像部で受光される光が通過する第２の光路上に設けられ前記第１の波長領域の光を選択的にカットする第２の光学素子と、
前記第１の波長領域の投影光により前記被写体に所定のパターンを投影するパターン投影手段とを備え、
前記パターン投影手段により前記被写体に前記所定のパターンが投影されている間に、前記パターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像可能であり、前記投影光の光束の中心線が前記テクスチャ画像の画像中心に対する第２の主光線に一致するように前記パターン投影手段が配置される
ことを特徴とする３次元画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン投影法を用いて被写体の３次元情報を取得する３次元画像検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラに対する相対的な位置と向きが既知である光源からの光を例えばスリット等のパターンとして被写体に投影し、その画像をカメラで撮像することにより被写体の３次元形状を取得するパターン投影法が従来知られている。パターン投影法を用いて被写体のテクスチャ情報も含めた３次元画像を取得する場合、パターンが投影されたパターン画像と、パターンが投影されていない通常のカラー静止画像（テクスチャ画像）とが時系列に別々に撮像される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような３次元画像検出装置では、パターン画像とテクスチャ画像とが時系列に別々に撮像されるため３次元画像の取得に時間がかかる。これにより、被写体が運動している場合など３次元画像を取得できない場合が生じる。また、パターン投影法では、カメラに対する光源の位置と向きとを予め把握しなければならないので、通常のカメラを用いる場合には光源とカメラのセッティングが極めて煩雑となる。
【０００４】
本発明は、簡単・迅速にパターン投影法による撮像が行える３次元画像検出装置及び３次元画像装置に用いられるパターン投影用アダプタを得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の３次元画像検出装置は、パターン投影法を用いて被写体の３次元形状を検出する３次元画像検出装置であって、第１の波長領域の光による映像をパターン画像として撮像する第１の撮像部と、第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光による映像をテクスチャ画像として撮像する第２の撮像部と、第１の撮像部で受光される光が通過する第１の光路上に設けられ第２の波長領域の光を選択的にカットする第１の光学素子と、第２の撮像部で受光される光が通過する第２の光路上に設けられ第１の波長領域の光を選択的にカットする第２の光学素子と、第１の波長領域の投影光により被写体に所定のパターンを投影するパターン投影手段とを備え、パターン投影手段により被写体に所定のパターンが投影されている間に、パターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像可能であることを特徴としている。
【０００６】
３次元画像検出装置は例えば単一の撮像光学系からなり、その光路は第１の光路と第２の光路とに分割される。このとき、第１の撮像部と第２の撮像部が一つの撮像素子からなることがより好ましい。これにより、小型・簡略な構成でパターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像することができる。
【０００７】
パターン画像の画像中心に対する第１の主光線とテクスチャ画像の画像中心に対する第２の主光線とが、被写体において交わるように調整するための光学系調整手段を備えることが好ましい。これによりパターン画像の照準とテクスチャ画像の照準を一致させることができる。またこのとき、第１の主光線と第２の主光線とが撮像光学系の光軸を含む所定の平面に対し対称であることが好ましい。これにより、パターン画像の被写体までの距離と、テクスチャ画像の被写体までの距離とを同一にすることができる。
【０００８】
パターンを被写体の適切な位置に常に投影するためには、投影光の光束の中心線が第２の主光線に一致するように、パターン投影手段が配置されることが好ましい。
【０００９】
撮像光学系の光路は例えば、光軸に対してそれぞれ所定の角度傾けて配置された第１の固定ミラー及び第２の固定ミラーにより第１及び第２の光路に分割されるとともに、第１及び第２の固定ミラーの各々に対面する位置に第１及び第２の回動ミラーが配置され、第１及び第２の回動ミラーの各々が所定の軸の回りに回動されることにより第１及び第２の主光線が被写体において交わるように調整される。
【００１０】
第２の固定ミラーは、第１の波長領域の光を透過し第２の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーからなり、パターン投影光は第２の固定ミラーを透過して照射され、その中心線は第２の固定ミラーにより屈曲される第２の主光線に一致される。これによりパターン画像及びテクスチャ画像の照準に合わせて被写体にパターンを適切に投影することが可能となる。
【００１１】
第１の波長領域は不可視光の波長領域であることが好ましく、第２の波長領域は可視光の波長領域であることが好ましい。このとき第１の波長領域は例えば赤外波長領域である。これにより、例えばフルカラーのテクスチャ画像とパターン画像とを同時に撮像することができる。
【００１２】
また、本発明の３次元画像検出装置は、カメラとこれに装着されるパターン投影用アダプタとからなりパターン投影法を用いて被写体の３次元形状を検出する３次元画像検出装置であって、カメラは、第１の波長領域の光による映像をパターン画像として撮像する第１の撮像部と、第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光による映像をテクスチャ画像として撮像する第２の撮像部とを有する撮像素子を備え、パターン投影用アダプタは、カメラにおける第１の撮像部で受光される光の光路上に設けられ第２の波長領域の光を選択的にカットする第１の光学素子と、第２の撮像部で受光される光の光路上に設けられ第１の波長領域の光を選択的にカットする第２の光学素子と、第１の波長領域の投影光により被写体に所定のパターンを投影するパターン投影手段とを備え、パターン投影手段により被写体に所定のパターンが投影されている間にパターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像可能であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるカメラ型の３次元画像検出装置の斜視図である。図１を参照して本実施形態について説明する。
【００１４】
カメラ本体１０の前面において、レンズ鏡筒１１の右上にはファインダ窓（対物部）１３が設けられている。カメラ本体１０の上面左側にはレリーズスイッチ１５及び液晶表示パネル１６が、右側にはモード切替ダイヤル１７が設けられている。カメラ本体１０の側面には、インターフェースコネクタ１８、ＩＣメモリカード等の記録媒体を挿入するためのカード挿入口１９が形成されている。
【００１５】
鏡筒１１の前面には、パターン投影用アダプタ５０が図示しないマウント機構により着脱自在に装着される。パターン投影用アダプタ５０には、左右に２つの開口５１Ｌ、５１Ｒが設けられており、後述するように鏡筒１１の光路は、アダプタ５０内に設けられたミラー（図２参照）により二分され、これらの開口に導かれる。また、パターン投影用アダプタ５０の上面略中央には、後述する回動ミラー（図２参照）の回動角を調整するためのミラー調整摘６０が設けられており、その側面にはインターフェース用のコネクタ６２が設けられる。コネクタ６２には、インターフェースケーブル２０の一方のコネクタ２１Ａが着脱自在に装着される。インターフェースケーブル２０のもう一方のコネクタ２１Ｂは、カメラ本体１０のインターフェースコネクタ１８に着脱自在に接続される。
【００１６】
図２は、図１の３次元画像検出装置の光学的な構成を模式的に示す。
カメラ１０のレンズ鏡筒１１内には、絞り（例えばアイリス絞り）２５を備える撮像光学系１１Ａが配設されており、撮像光学系１１Ａの光軸Ｌ上には撮像素子（例えばＣＣＤ）２８が光軸Ｌに垂直に配設される。パターン投影用アダプタ５０においては、光軸Ｌに対し対称な位置には、回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒが配置される。回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒは、それぞれ光軸Ｌに垂直な軸５９Ｌ、５９Ｒを中心に回動可能であり、回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒ各々の回動角度は、光軸Ｌに対し対称に維持される。回動ミラー（第２の回動ミラー）５７Ｌと対面する位置には、固定ミラー（第２の固定ミラー）５８Ｌが配置され、回動ミラー（第１の回動ミラー）５７Ｒと対面する位置には、固定ミラー（第１の固定ミラー）５８Ｒが配置される。固定ミラー５８Ｌ、５８Ｒは、各々の反射面が光軸Ｌに対し例えば１３５°傾いて対称に配置され、それぞれの一辺は互いに直角をなして接し合う。また、回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒの反射面はそれぞれ固定ミラー５８Ｌ、５８Ｒの反射面に対面している。すなわち、撮像光学系１１Ａの光路は固定ミラー５８Ｌ、５８Ｒにより左側光路（第２の光路）と右側光路（第１の光路）に二分され、それぞれ回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒを介して開口５１Ｌ、５１Ｒに導かれる。
【００１７】
右側光路の入口である開口５１Ｒには、可視領域（第２の波長領域）の光をカットする可視光カットフィルタ（第１の光学素子）５３が設けられる。一方、左側光路の出口であり、固定ミラー５８Ｌと撮像光学系１１Ａとの間には赤外領域（第１の波長領域）の光をカットする赤外カットフィルタ（第２の光学素子）５４が設けられる。すなわち、パターン投影用アダプタ５０の左側の開口５１Ｌから入射する光は、回動ミラー５７Ｌ及び固定ミラー５８Ｌで反射され、赤外カットフィルタ５４を介してカメラ本体１０の撮像光学係１１Ａに導かれ、ＣＣＤ２８の右半面（第２の撮像部）２８Ｒにおいて受光される。また、パターン投影用アダプタ５０の右側の開口５１Ｒから可視光カットフィルタ５３を介して入射する光は、回動ミラー５７Ｒ及び固定ミラー５８Ｒで反射され、撮像光学係１１Ａを介してＣＣＤ２８の左半面（第１の撮像部）２８Ｌにおいて受光される。
【００１８】
図２には、ＣＣＤ２８の右半面２８Ｒの中心に対する主光線（第２の主光線）ＬLと左半面２８Ｌの中心に対する主光線（第１の主光線）ＬRとが示されている。右半面２８Ｒからの主光線ＬLは、固定ミラー５８Ｌの略中央で回動ミラー５７Ｌ方向へ屈曲され、回動ミラー５７Ｌにおいてその回動角度に対応して被写体方向へと屈曲される。同様に、ＣＣＤ２８の左半面２８Ｌからの主光線ＬRは、固定ミラー５８Ｒの略中央で回動ミラー５７Ｒ方向へ屈曲され、回動ミラー５７Ｒにおいてその回動角度に対応して被写体方向へと屈曲される。なお回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒの回動角度は被写体までの距離に対応して調整される。また、上記構成から第１及び第２の主光線は光軸Ｌに対して対称である。
【００１９】
固定ミラー５８Ｌは例えば赤外領域の光を透過し、可視領域の光を反射するダイクロイックミラーであり、主光線ＬLを屈曲させる反射面の反対側には、被写体にパターンを投影するための投影装置５２が設けられる。投影装置５２は、レンズ系５２Ａとパターン投影フィルタ（例えばストライプ状のスリット）５２Ｂと可視光領域以外の光を照射する光源（例えば赤外光源）である発光素子（例えばＬＥＤ）５２Ｃとからなる。投影レンズ系５２Ａの光軸（または光束の中心線）は、固定ミラー５８Ｌと回動ミラー５７Ｌの間における主光線ＬLに一致する。したがって、投影装置５２から照射された赤外光は固定ミラー５８Ｌを透過した後、主光線ＬLに沿って被写体へ向けて拡散して照射され、例えばストライプ状の赤外光による投影パターンを被写体表面に形成する。
【００２０】
パターン投影用アダプタ５０の左側光路には赤外カットフィルタ５４が設けられているため、ＣＣＤ２８の右半面２８Ｒでは可視光領域の光のみが受光され可視光領域の被写体像がテクスチャ画像として結像される。パターン投影用アダプタ５０の右側光路には可視光カットフィルタ５３が設けられているため、ＣＣＤ２８の左半面２８Ｌでは赤外領域の光のみが受光され、ストライプ状のパターンが投影された被写体像がパターン画像として結像される。
【００２１】
図３は、本実施形態におけるパターン画像の撮像原理を模式的に示す概念図である。主光線ＬL、ＬRはミラー調整摘６０により被写体Ｓ上の点Ｐに合わせられる。すなわち、主光線ＬL、ＬRはミラー調整摘６０により被写体Ｓ上の点Ｐで交わるように調整される。本実施形態では、点Ｐは撮像光学系１１Ａの光軸Ｌ上にある。投影装置５２の光軸は主光線ＬLに一致しているので、原理的には主光線ＬL上に配置されたパターン投影フィルタ５２Ｂの像が、主光線ＬL上の光源により被写体に投影される。被写体Ｓ上にはパターン投影フィルタ５２Ｂに対応したストライプ状のパターンが投影され、その像は主光線ＬLとは異なる主光線ＬR上に配置されたＣＣＤ２８の左半面２８Ｌ（パターン撮像面）においてパターン画像として結像される。パターン画像を撮像する左半面２８Ｌに対する光源の位置と方向は回転ミラー５７Ｌ，５７Ｒの回転角をミラー回転角検出部６１で検出することにより演算されるので、このパターン画像から従来公知のパターン投影方法により被写体Ｓの３次元形状を算出することができる。なお、図には便宜上、一本のスリットＳＬに対応する被写体Ｓ上の投影像である曲線ＰＬ１と、曲線ＰＬ１の左半面２８Ｌにおける像ＰＬ２のみが示されている。
【００２２】
図４は、図１、２に示される３次元画像検出装置の回路構成を示すブロック図である。
【００２３】
パターン投影用アダプタ５０内に設けられた発光素子５２Ｃの発光動作は発光素子制御回路５６により制御され、発光素子制御回路５６の駆動はインターフェース回路５５、４０を介して、カメラ１０のレリーズスイッチ１５を押すことでシステムコントロール回路３５により制御される。インターフェース回路５５は、図１に示したようにインターフェースケーブル２０によりカメラ本体１０内に設けられたインターフェース回路４０と接続される。なお、インターフェース回路５５は図示されないコネクタ６２（図１参照）に接続されており、インターフェースケーブル２０との接続は、コネクタ２１Ａをコネクタ６２に装着することにより行われる。
【００２４】
パターン投影用アダプタ５０から入射された光は、カメラ本体１０の撮像光学系１１Ａを介してＣＣＤ２８に結像される。撮像光学系１１Ａ内には絞り（例えばアイリス絞り）２５が設けられており、絞り２５の開度はアイリス駆動回路２６により調整される。撮像光学系１１Ａの焦点調整動作及びズーミング動作はレンズ駆動回路２７によって制御される。
【００２５】
ＣＣＤ２８の撮像面には撮像光学系１１Ａにより被写体像が形成され、被写体像に対応した電荷が発生する。ＣＣＤ２８の駆動は、ＣＣＤ駆動回路３０により制御される。ＣＣＤ２８からの画像信号はアンプ３１において増幅され、Ａ／Ｄ変換器３２においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路３３においてガンマ補正等の処理を施され、画像メモリ３４に一時的に格納される。アイリス駆動回路２６、レンズ駆動回路２７、ＣＣＤ駆動回路３０、撮像信号処理回路３３はシステムコントロール回路３５によって制御される。
【００２６】
画像信号は画像メモリ３４から読み出され、ＬＣＤ駆動回路３６に供給される。ＬＣＤ駆動回路３６は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示ＬＣＤパネル３７には、画像信号に対応した画像が表示される。
【００２７】
システムコントロール回路３５は、インターフェース回路４０に接続されており、インターフェース回路４０にはコネクタ１８（図１参照）が接続される。すなわち、コネクタ１８をコンピュータ４１と接続することにより、画像メモリ３４から画像信号を読み出し接続されたコンピュータ４１に伝送可能である。また、システムコントロール回路３５は、記録媒体制御回路４２を介して画像記録装置４３に接続されており、画像メモリ３４から読み出された画像信号は、画像記録装置４３に装着されたＩＣメモリカード等の記録媒体Ｍに記録可能である。
【００２８】
システムコントロール回路３５には、レリーズスイッチ１５、モード切替ダイヤル１７等からなるスイッチ群４５と、液晶表示パネル１６とが接続される。
【００２９】
レリーズスイッチ１５が押されると、システムコントロール回路３５は、インターフェース回路４０、５５を介してパターン投影用アダプタ５０の発光素子制御回路５６を駆動し光源５２Ｃを発光させる。同時にミラー回転角検出部６１により回転ミラー５７Ｌ、５７Ｒの回転角を検出し、カメラ本体１０へ送られる。送られた回転角のデータは、この後撮像される画像データ（パターン画像、テクスチャ画像）とともに記録媒体Ｍに記録される
【００３０】
次に、図５を参照して回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒの駆動機構について説明する。図５は、本実施形態で用いられる回動ミラー駆動機構７０の構成を模式的に示している。
【００３１】
図５において歯車７２の駆動軸は図１に示したミラー調整摘６０に連結されており、操作者がミラー調整摘６０を操作することにより回転される。歯車７２は駆動軸を中心に相対する位置においてそれぞれラック７３Ｌ、７３Ｒと噛合っている。すなわちラック７３Ｌの右端よりの歯、及びラック７３Ｒの左端よりの歯は歯車７２とそれぞれ噛合い、ラック７３Ｌと７３Ｒとは歯車７２を挟んで略平行に配置される。ラック７３Ｌの左端よりの歯は歯車７４と噛合い、ラック７３Ｒの右端よりの歯は歯車７５Ｒと噛合っている。歯車７４は更に歯車７５Ｌと噛合っている。歯車７５Ｌ、７５Ｒの軸は、歯車７２の軸に対し対称な位置に配置されており、それぞれ回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒの回転軸と連結されている。また歯車７４、歯車７５Ｌ、７５Ｒの径及びピッチは等しい。これにより回動ミラー５７Ｌ、５７Ｒは、光軸Ｌに対し相互に対称な回動角を維持しながらミラー調整摘６０の回転操作によりその回動角が調整される。例えば歯車７２が図５に示されるように反時計回りに回転するときラック７３Ｌは右水平方向に移動し、ラック７３Ｒは左水平方向へ移動する。このとき歯車７４及び歯車７５Ｒは反時計回りに回転され、歯車７５Ｌは歯車７５Ｒと同じ分だけ時計回りに回転される。
【００３２】
以上により本実施形態によれば、簡単かつ迅速にパターン投影法により被写体の３次元画像を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、パターン投影を行うための光源を改めて設置し、カメラに対する光源の位置及び方向を計測しなくとも、パターン投影用アダプタをカメラの鏡筒に取り付けることにより簡単にパターン投影法による撮像を行うことができる。また、光源に可視領域以外の光を用い、可視光カットフィルタを介してパターン画像を撮像し、赤外カットフィルタを介してテクスチャ画像を撮像しているため、パターン画像とテクスチャ画像とを同時に撮像することができる。
【００３３】
また本実施形態のパターン投影用アダプタは、ステレオアダプタのようにカメラの１つの撮像系を２分してパターン画像とテクスチャ画像とを撮像することができとともにアダプタ式なので、通常のデジタルカメラに容易に適用することができる。また、パターン投影用の光源の光軸はテクスチャ画像の撮像中心の主光線に一致され、テクスチャ画像の撮像中心の主光線とパターン画像の撮像中心の主光線は、回動ミラーの回動角を調整することにより被写体上の一点で交差するように調整することができるため、被写体に対し適正なパターン投影を行うことができる。
【００３４】
なお本実施形態では、１つの撮像素子の受光領域を二分割（等分）してパターン画像とテクスチャ画像とを撮像したが２つの撮像素子を用いてもよく、このとき光学系をそれぞれの撮像素子に個別に設けてもよい。
【００３５】
本実施形態において回動ミラーは、手動で調整されたが測距装置との組み合わせにより自動で行ってもよいし、このとき回動角度を取得された画像とともに画像メモリや記録媒体に記録できる構成としてもよい。また回動ミラーを固定式にしてもよい。
【００３６】
本実施形態において投影装置の光源にはＬＥＤが用いられ、例えばストライプ状のスリットからなるパターン投影フィルタを用いたが、ＬＥＤに替えレーザーダイオードを用い、パターン投影フィルタに替え回折格子を用いてもよい。また、光源は赤外光を照射するものであったが、テクスチャ画像に影響を及ぼさない波長領域の光であればよく、例えば紫外光等の不可視光線を照射する光源であってもよい。このとき、テクスチャ画像を撮像するための光路には紫外線カットフィルタが配置される。
【００３７】
本実施形態において３次元画像検出装置は、アダプタ式であったがこれらを一体的に構成してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、簡単・迅速にパターン投影法による撮像が行える３次元画像検出装置及び３次元画像装置に用いられるパターン投影用アダプタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である３次元画像検出装置の斜視図である。
【図２】図１に示した３次元画像検出装置における光学的な構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態に適用されるパターン投影法の原理を説明する図である。
【図４】３次元画像検出装置の電気的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】本実施形態に適用される、回動ミラー駆動機構の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０  カメラ本体
２８  撮像素子（ＣＣＤ）
２８Ｌ  左半面（第１の撮像部）
２８Ｒ  右半面（第２の撮像部）
５０  パターン投影用アダプタ
５２  投影装置
５３  可視光カットフィルタ
５４  赤外カットフィルタ
Ｌ  光軸
【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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