(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成でレーザ光を用いて被写体の三次元画像情報を取り込み処理するシステムを提供する。【解決手段】三次元画像情報取込処理システム１は、立体の被写体に向けてレーザ光を照射して走査する走査手段１０と、走査手段１０により得られる被写体による反射光を受光素子で被写体の三次元画像情報を取り込む画像情報取り込み手段２０と、画像情報取り込み手段２０から得られる被写体の三次元画像情報を保管管理する画像保管管理センター５０と、画像保管管理センター５０に保管される被写体の三次元画像情報を得て画像処理する画像情報処理手段３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体の被写体に向けてレーザ光を照射して走査する走査手段と、
前記走査手段により得られる被写体による反射光を受光素子で前記被写体の三次元画像情報を取り込む画像情報取り込み手段と、
前記画像情報取り込み手段から得られる前記被写体の三次元画像情報を保管管理する画像保管管理センターと、
前記画像保管管理センターに保管される前記被写体の三次元画像情報を得て画像処理する画像情報処理手段と、
を備えることを特徴とする三次元画像情報取込処理システム。
【請求項２】
前記画像情報処理手段は、
撮像モードを変更する処理が可能であることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像情報取込処理システム。
【請求項３】
前記画像情報処理手段は、
焦点位置を変更する処理が可能であることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像情報取込処理システム。
【請求項４】
前記画像情報処理手段は、
無線ＬＡＮ機能によって前記画像保管管理センターと通信が可能であることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像情報取込処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を用いて被写体の三次元画像情報を取り込み画像処理する三次元画像情報取込処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、家庭用デジタルコンパクトカメラや携帯電話、スマートフォン等のカメラ機能のある電気製品では、画像入力に固体撮像素子としてＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子が用いられている。
【０００３】
このＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子は、光のエネルギーを電荷に変化させて蓄積し、その蓄積された電荷を、画像を構成する画素データとして取り出すものであり（特許文献１）、「オートフォーカス」、「手ぶれ補正」、「水中モード」等の様々な機能によって撮像される画像が適正化されて取り込まれる。更には、無線ＬＡＮ通信部を内蔵することにより、撮像した画像をパソコンやスマートフォンに転送したり、ＳＮＳへ直接アップロードすることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３６２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、撮像する前に様々な機能で画像の適正化を行うことは可能であるが、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮影素子が二次元的に光を取込み、その平面的な光の集合体を電荷に変更するため、撮像後の画像処理には限界がある。例えば、撮像した後でその画像を閲覧する際に、画像の焦点を撮像時とは異なる位置に移動したり、また水中で撮影したにも関わらず例えば「水中モード」に設定し忘れた場合でも、閲覧時に「水中モード」に切り替えたり等々の処理には限界がある。
【０００６】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、簡単な構成でレーザ光を用いて被写体の三次元画像情報を取り込み画像処理することが可能な三次元画像情報取込処理システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、立体の被写体に向けてレーザ光を照射して走査する走査手段と、
前記走査手段により得られる被写体による反射光を受光素子で前記被写体の三次元画像情報を取り込む画像情報取り込み手段と、
前記画像情報取り込み手段から得られる前記被写体の三次元画像情報を保管管理する画像保管管理センターと、
前記画像保管管理センターに保管される前記被写体の三次元画像情報を得て画像処理する画像情報処理手段と、
を備えることを特徴とする三次元画像情報取込処理システムである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記画像情報処理手段は、
撮像モードを変更する処理が可能であることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像情報取込処理システムである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記画像情報処理手段は、
焦点位置を変更する処理が可能であることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像情報取込処理システムである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記画像情報処理手段は、
無線ＬＡＮ機能によって前記画像保管管理センターと情報通信が可能であることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像情報取込処理システムである。
【発明の効果】
【００１２】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００１３】
請求項１に記載の発明では、レーザ光を用いて画像情報取り込み手段から得られる被写体の三次元画像情報を画像保管管理センターに保管し、画像保管管理センターに保管される被写体の三次元画像情報を得て画像処理することで、簡単な構成でレーザ光を用いて被写体の三次元画像情報を取り込み画像処理することが可能である。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、撮像モードを変更する処理が可能であり、取込んだ情報に対して、後から閲覧しながらでも撮影モードを変更して撮像した画像を好み、用途などに応じて適正に処理することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、焦点位置を変更する処理が可能であり、取込んだ情報に対して、後から閲覧しながらでも焦点位置を変更して撮像した画像を好み、用途などに応じて適正に処理することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、一度に取込む情報量が大量であるが画像保管管理センターにおいて保管処理し、無線ＬＡＮ機能によって画像保管管理センターと通信して三次元画像情報を得て画像処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】三次元画像情報取込処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】焦点合わせの原理を説明する図である。
【図３】撮像原理を説明する図である。
【図４】走査方式を説明する図である。
【図５】受光素子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の三次元画像情報取込処理システムの実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。
【００１９】
この実施の形態の三次元画像情報取込処理システムを、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は三次元画像情報取込処理システムの概略構成を示す図、図２は焦点合わせの原理を説明する図、図３は撮像原理を説明する図、図４は走査方式を説明する図、図５は受光素子を説明する図である。
【００２０】
この実施の形態の三次元画像情報取込処理システム１は、走査手段１０と、画像情報取り込み手段２０と、画像情報処理手段３０と、画像保管管理センター５０を備える。走査手段１０は、水平方向あるいは垂直方向からレーザ光を照射する光源１１と、光源１１からのレーザ光を絞るピンホール１２と、入射した光の一部を透過し、一部を反射するハーフミラー１３と、対物レンズ１４を有し、立体の被写体４０に向けてレーザ光を照射して走査する構成である。
【００２１】
画像情報取り込み手段２０は、レーザ光を受光する受光素子２１と、ピンホール２２を有し、走査手段１０により得られる被写体による反射光を、ピンホール２２を介して受光素子２１で取り込む。
【００２２】
画像情報取り込み手段２０は、得られる被写体の三次元画像情報を画像保管管理センター５０に送り、画像情報処理手段３０は、画像保管管理センターに保管される被写体の三次元画像情報を得て画像処理する。画像情報取り込み手段２０では、一度に取込む情報量が大量であるが常に画像保管管理センター５０において保管処理することができる。画像情報処理手段３０は、無線ＬＡＮ機能によって画像保管管理センター５０に保管される被写体の三次元画像情報を得て画像処理するものであり、例えばスマートホンやパーソナルコンピュータから遠隔操作でアクセスして撮影モード変更部６０及び焦点位置変更部６１からの指示に基づき画像処理する。すなわち、撮影モード変更部６０からの指示により画像情報処理手段３０では、通常撮像モード、ストロボ撮像モード、水中撮像モード、夜景撮像モードなどに撮像モードを変更する処理が可能であり、取込んだ情報に対して、後から閲覧しながらでも撮影モードを変更して撮像した画像を好み、用途などに応じて適正に画像処理することができる。
【００２３】
また、焦点位置変更部６１からの指示により画像情報処理手段３０では、焦点位置を変更する処理が可能であり、例えば１回のレリーズ操作に応じて焦点位置を多段階または無段階に変更し、画像データ生成部が、変更された互いに異なるＮ点の焦点位置における被写体像についてのデジタル画像データを生成することにより、この生成したデジタル画像データを画像編集することで、撮影完了以後に、好みのぼけ量の画像を容易に作製する。取込んだ情報に対して、後から閲覧しながらでも焦点位置を変更して撮像した画像を好み、用途などに応じて適正に画像処理することができる。また、画像情報処理手段３０では、画像を拡大したり、一部の画像を切り出すなどの画像処理することができる。
【００２４】
（光源）
光源のレーザ光としては、ガスレーザや半導体レーザを用いる。ガスレーザは、Ｈｅ−Ｎｅ（ヘリウム・ネオン）ガスやＡｒ（アルゴン）ガスを封止したガラス管に高電圧を加えて放電し、ガスをプラズマ状態（電子の反転分布の状態）にし、この状態で光をガラス管の両端に設けた鏡の間で何度も反射させて、光（電磁波）を増幅し、コヒーレントな光を発生させる。半導体レーザは、半導体のｐ−ｎ接合に正バイアス（ｐ型が正、ｎ型が負）を印加、ｐ型半導体に電子、ｎ型半導体に正孔を注入すると、電子と正孔は接合を通過する際に再結合し、このときに発生する光を利用したものである。
【００２５】
（走査の方式）
この実施の形態では、立体の被写体の表面の高さを検出する方法として、光源、受光素子、対物レンズ、ハーフミラー、ピンホールから構成される光学系を用いている。光源から出力されたレーザ光は、対物レンズによって立体の被写体の表面に集光される。集光された光は、立体の被写体の表面上で反射し、往路と同じ光路を戻って行き、戻ってきたレーザ光は、ハーフミラーによって直角に曲げられ、ピンホール面上で再び集光する。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、集光された光がピンホールを抜け、受光素子に達することで、立体の被写体が焦点距離（ピントの合う距離）にあることを検出する。図２（ｂ）に示すように、立体の被写体が焦点の合わない距離にあると反射光は集光されず、ピンホールを通過できないため、受光素子も光を検出できない。受光素子に戻ってくる反射光の強弱から、立体の被写体が焦点位置にあるか否かを検出し、対物レンズの焦点距離と等しい位置にピンホール、受光素子を配置する。この光学系を共焦点光学系といい、このような検出原理を「共焦点の原理」といい、共焦点原理より立体の被写体の高さ情報を検出する。
【００２７】
図３に示すように、光源は点光源のため、Ｘ−Ｙスキャン光学系を介して撮像視野内を、分割してスキャンし、各ポイントの反射光を受光素子で検出する。対物レンズもしくは立体の被写体をＺ軸方向に駆動し、スキャンを繰り返すことにより各ポイントのＺ軸位置毎の反射光量を取得する。最も反射光量の高いＺ軸位置を焦点として、高さ情報と反射光量を記録し、これにより、全体に焦点の合った光量全焦点画像と高低画像（高さ情報）が得られる。
【００２８】
すなわち、レーザ光源から照射されたレーザ光は、Ｘ−Ｙ  スキャン光学系を通り立体の被写体の表面を面走査し、共焦点光学系によりピントが合った位置のみの反射光量情報をレーザ用受光素子で検出する。合焦点位置の情報をＺ軸方向に積み重ねることにより「全焦点画像」を作り、同時に合焦点位置の対物レンズ位置をメモリーすることにより表面の三次元形状を測定する。
【００２９】
走査の方式として、例えば、図４に示すように、ガルバノスキャナ方式、光音響素子（ＡＯＤ）方式、ニポウディスク方式を用いることができる。図４（ａ）のガルバノスキャナ方式は、サーボモータの先端にレーザ光を反射させるためのミラーが付いており、サーボモータを制御してミラー角度を変えることでＸ軸方向、Ｙ軸方向にレーザを走査する。図４（ｂ）の光音響素子（ＡＯＤ）方式は、ガラスからなる音響光学媒体に圧電素子を接着し、この圧電素子に電気信号を加えて超音波を発生させて、音響光学媒体中を通るレーザ光を回折させて、光を偏向させる。図４（ｃ）のニポウディスク方式は、端に一列ないしは多数列のピンホールを螺旋状に持つ円盤（ディスク〉を回転させて、ピンホールを通過した複数の光が立体の被写体の表面上を走査する。
【００３０】
（受光素子）
受光素子として、図５に示すように、フォトダイオード、ＣＣＤ（電荷結合素子）、光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いることができる。図５（ａ）のフォトダイオードは、Ｐ型、Ｎ型半導体によるＰ−Ｎ接合からなっており、Ｐ−Ｎ接合面に光が照射されると、光エネルギーの吸収により、電子一正孔対が大量に発生し、Ｐ型半導体で発生した電子はＮ型半導体へ、逆に正孔はＮ型からＰ型半導体へ移動し、それに伴ってＰ型電極からＮ型電極へ光電流が流れる。図５（ｂ）のＣＣＤ（電荷結合素子）には、１次元と２次元の構成があり、２次元ＣＣＤは撮像領域に小さなフォトダイオードが縦・横マトリックス状に配列され、各フォトダイオードが半球状のマイクロレンズを持っており、マイクロレンズを通ってきた光は、各フォトダイオードに導かれ、光電効果により光量に応じた電荷が蓄積され、一定時間、蓄えられた電荷は水平ＣＣＤ、垂直ＣＣＤによって出力部まで転送されて、電圧に変換されて出力される。図５（ｃ）の光電子増倍管（ＰＭＴ）は、金属に光を照射したとき、金属から光電子が放出される現象を用いたデバイスであり、構造はカソードと複数枚のダイノードおよび２次電子を集めるための電極から構成され、これらの電極は真空ガラス管の中に納められている。陰極に設けられた光電面に光が当たると、内部では光電子が放出され、放出された電子は６〜２０段のダイノードで増幅され、陽極に達し、陽極からは光の強さに応じて、電流が出力される。
【００３１】
このように、立体の被写体４０に向けて水平方向からレーザ光を照射して走査し、立体の被写体４０による反射光を受光素子２１で取り込み、立体の被写体４０の三次元画像情報を得ることで、簡単な構成でレーザ光を用いて被写体の三次元画像情報を取り込み処理することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明は、レーザ光を用いて被写体の三次元画像情報を取り込み処理する三次元画像情報取込処理システムに適用でき、簡単な構成でレーザ光を用いて被写体の三次元画像情報を取り込み画像処理することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  三次元画像情報取込処理システム
１０  走査手段
１１  光源
１２  ピンホール
１３  ハーフミラー
１４  対物レンズ
２０  画像情報取り込み手段
２１  受光素子
２２  ピンホール
３０  画像情報処理手段
４０  立体の被写体
５０  画像保管管理センター
【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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