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技術 投影撮影装置および投影撮影手法

出願人 オリンパス株式会社
発明者 三由貴史
出願日 2002年5月8日 (18年6ヶ月経過) 出願番号 2002-133126
公開日 2003年11月19日 (17年0ヶ月経過) 公開番号 2003-329421
状態 未査定
技術分野 光学的手段による測長装置 立体、パノラマ写真 イメージ入力
主要キーワード パターンフィルタ ランダムドットパターン パターン照明 投影制御装置 退避スペース 超音波リニアモータ シンクロ信号 回転モーター
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年11月19日)のものです。
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図面 (15)

課題

被写体に対してパターン投影とほぼ白色光による照明とを行なえる小型な構成の投影装置を備えた投影撮影装置を提供する。

解決手段

投影撮影装置は投影装置2と撮影装置3を有し、投影装置2は投影光学系10と照明光学系11とパターンフィルタ12を有している。パターンフィルタ12は平行板ばね17により投影光学系10の光軸に沿って移動可能に支持されている。投影装置2は更に、フィルタホルダ16が当てられるフィルタストッパ19と、フィルタホルダ16を移動させるアクチュエータ25を有している。最初、フィルタホルダ16は平行板ばね17によりフィルタストッパ19に押し付けられており、パターンフィルタ12は合焦位置100に位置している。アクチュエータ25が駆動されると、フィルタホルダ16はフィルタストッパ19から離され、パターンフィルタ12は非合焦位置101に配置される。

概要

背景

例えば特開2000−333208号公報に示されているように、機械的な切替え装置により光路に対してフィルター出し入れすることによって、パターン投影照明とを行なう手法は既に知られている。

概要

被写体に対してパターン投影とほぼ白色光による照明とを行なえる小型な構成の投影装置を備えた投影撮影装置を提供する。

投影撮影装置は投影装置2と撮影装置3を有し、投影装置2は投影光学系10と照明光学系11とパターンフィルタ12を有している。パターンフィルタ12は平行板ばね17により投影光学系10の光軸に沿って移動可能に支持されている。投影装置2は更に、フィルタホルダ16が当てられるフィルタストッパ19と、フィルタホルダ16を移動させるアクチュエータ25を有している。最初、フィルタホルダ16は平行板ばね17によりフィルタストッパ19に押し付けられており、パターンフィルタ12は合焦位置100に位置している。アクチュエータ25が駆動されると、フィルタホルダ16はフィルタストッパ19から離され、パターンフィルタ12は非合焦位置101に配置される。

目的

本発明の目的は、被写体に対してパターンの投影とほぼ白色光による照明とを行なえる小型な構成の投影装置を備えた投影撮影装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被写体に対してパターンを選択的に投影し、前記被写体の3次元形状情報を取得するための画像およびテクスチャ情報を取得するための画像を取得するパターン投影撮影装置であって、光源と、前記光源から入射した光を所定のパターンを有した光に変換するための所定のパターンが形成されたパターンフィルムと、前記パターンフィルムからの光を被写体に投影する投影光学系と、前記被写体表面上での前記パターンの合焦を制御する合焦制御手段と、前記パターンが投影された被写体を撮影する撮影手段とを備えており、前記合焦制御手段が、前記被写体の表面で前記パターンが合焦するように制御して前記パターンを投影すると共に、前記撮影手段が、合焦した前記パターンが投影された前記被写体を撮影する第1の投影撮影モードと、前記合焦制御手段が、前記被写体の表面で前記パターンがボケるように制御して前記パターンを投影すると共に、前記撮影手段が、ボケた前記パターンが投影された前記被写体を撮影する第2の投影撮影モードとを有しており、前記第1の投影撮影モードで前記被写体の3次元情報を取得する画像を、前記第2の投影撮影モードで前記被写体のテクスチャ情報を取得する画像をそれぞれ撮影することを特徴とするパターン投影撮影装置。

請求項2

前記合焦制御手段は、前記パターンフィルタと前記投影光学系との相対位置を変えることによって、前記第1と第2の投影撮影モードを切り換えることを特徴とする、請求項1に記載のパターン投影撮影装置。

請求項3

前記合焦制御手段は、前記パターンフィルタと前記被写体との間の光路中に配置され、透過・散乱特性の切り換えを可能とする光学素子であり、前記光学素子の透過散乱特性を切り換えることによって、前記第1と第2の投影撮影モードを切り換えることを特徴とする、請求項1に記載のパターン投影撮影装置。

請求項4

前記合焦制御手段は、前記パターンフィルタと前記被写体との間の光路中に配置され、形状を変えることを可能とする光学素子であり、前記光学素子の焦点距離を変更することによって前記パターンの光が結像される位置を変動させ、前記第1と第2の投影撮影モードを切り換えることを特徴とする、請求項1に記載のパターン投影撮影装置。

請求項5

前記合焦制御手段は、前記パターンフィルタと前記投影手段との間の光路中に配置され、開口を変えることを可能とする絞りであり、前記絞りの開口を変更することによって、前記第1と第2の投影撮影モードを切り換えることを特徴とする、請求項1に記載のパターン投影撮影装置。

請求項6

前記パターンフィルタは、ランダム色分布を有するランダムドットパターンが形成されており、前記第2の投影撮影モードにおいて、前記被写体上に投影された前記ランダムドットパターンの各ドットが互いに重なり合う領域の合成色が概ね白色になるように設定されたものであることを特徴とする、請求項1に記載のパターン投影撮影装置。

請求項7

前記パターンフィルタは、ランダムな色分布を有するまたは格子パターンが形成されており、前記第2の投影撮影モードにおいて、前記被写体上に投影された前記縞または格子パターンの各縞または格子が互いに重なり合う領域の合成色が概ね白色になるように設定されたものであることを特徴とする、請求項1に記載のパターン投影撮影装置。

請求項8

被写体に対してパターンを選択的に投影し、前記被写体の3次元形状情報を取得するための画像およびテクスチャ情報を取得するための画像を取得するパターン投影撮影方法であって、前記被写体の表面で前記パターンが合焦するように前記パターンを投影すると共に、前記被写体を撮影する第1の投影撮影ステップと、前記被写体の表面で前記パターンがボケるように前記パターンを投影すると共に、前記被写体を撮影する第2の投影撮影ステップとを有しており、前記第1の投影撮影ステップで前記被写体の3次元情報を取得する画像を、前記第2の投影撮影ステップで前記被写体のテクスチャ情報を取得する画像をそれぞれ撮影することをすることを特徴とするパターン投影撮影方法。

請求項9

前記パターンは、ランダムな色分布を有するランダムドットパターンであり、前記第2の投影撮影ステップにおいて、前記被写体上に投影された前記ランダムドットパターンの各ドットが互いに重なり合う領域の合成色が概ね白色になるように設定されたものであることを特徴とする、請求項8に記載のパターン投影撮影方法。

請求項10

前記パターンは、ランダムな色分布を有する縞格子パターンであり、前記第2の投影撮影ステップにおいて、前記被写体上に投影された前記縞格子パターンの各縞が互いに重なり合う領域の合成色が概ね白色になるように設定されたものであることを特徴とする、請求項8に記載のパターン投影撮影方法。

技術分野

0001

本発明は、パターン像を被写体に投影する投影装置とその被写体に投影されたパターン像と被写体像撮影する撮影装置を有する投影撮影装置に関する。

背景技術

0002

例えば特開2000−333208号公報に示されているように、機械的な切替え装置により光路に対してフィルター出し入れすることによって、パターン投影照明とを行なう手法は既に知られている。

発明が解決しようとする課題

0003

従来技術は、パターン投影光学系の光路に対して出し入れすることにより、白色光照明とパターン投影を切り替えており、パターンの退避スペースが必要である。このため、装置が大きくなり小型化に対応することができない。

0004

本発明の目的は、被写体に対してパターンの投影とほぼ白色光による照明とを行なえる小型な構成の投影装置を備えた投影撮影装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0005

本発明はひとつには、被写体に対してパターンを選択的に投影し、前記被写体の3次元形状情報を取得するための画像およびテクスチャ情報を取得するための画像を取得するパターン投影撮影装置であり、光源と、前記光源から入射した光を所定のパターンを有した光に変換するための所定のパターンが形成されたパターンフィルムと、前記パターンフィルムからの光を被写体に投影する投影光学系と、前記被写体表面上での前記パターンの合焦を制御する合焦制御手段と、前記パターンが投影された被写体を撮影する撮影手段とを備えており、前記合焦制御手段が、前記被写体の表面で前記パターンが合焦するように制御して前記パターンを投影すると共に、前記撮影手段が、合焦した前記パターンが投影された前記被写体を撮影する第1の投影撮影モードと、前記合焦制御手段が、前記被写体の表面で前記パターンがボケるように制御して前記パターンを投影すると共に、前記撮影手段が、ボケた前記パターンが投影された前記被写体を撮影する第2の投影撮影モードとを有しており、前記第1の投影撮影モードで前記被写体の3次元情報を取得する画像を、前記第2の投影撮影モードで前記被写体のテクスチャ情報を取得する画像をそれぞれ撮影する。

0006

本発明はひとつには、被写体に対してパターンを選択的に投影し、前記被写体の3次元形状情報を取得するための画像およびテクスチャ情報を取得するための画像を取得するパターン投影撮影方法であり、前記被写体の表面で前記パターンが合焦するように前記パターンを投影すると共に、前記被写体を撮影する第1の投影撮影ステップと、前記被写体の表面で前記パターンがボケるように前記パターンを投影すると共に、前記被写体を撮影する第2の投影撮影ステップとを有しており、前記第1の投影撮影ステップで前記被写体の3次元情報を取得する画像を、前記第2の投影撮影ステップで前記被写体のテクスチャ情報を取得する画像をそれぞれ撮影する。

発明を実施するための最良の形態

0007

第一実施形態
図1に示されるように、投影撮影装置1は、被写体4に光を照射するための投影装置2と、被写体4を撮影するための撮影装置3から構成されている。

0008

撮影装置3は、図2に示されるように、撮像タイミングを指示するレリーズタン5と、撮影レンズ6と、シャッター(図示しない)と、フラッシュ8をシンクロするためのシンクロ信号を出力するシンクロ接点9とを備えている。

0009

投影装置2は、投影光学系10と、照明光学系11と、それらの間に配置されたパターンフィルタ12とを有している。

0010

照明光学系11は、パターンフィルタ12を照明するための光を発する光源22と、光源22からの光をパターンフィルタ12に照射するパターン照明光学系23とを有しており、投影装置2は、光源22を駆動するための発光回路24を有している。光源22はキセノン管などからなるフラッシュで構成されている。

0011

投影光学系10は、パターンフィルタ12の像を被写体4に合焦させるためのフォーカスリング15を有している。

0012

パターンフィルタ12はフィルタホルダ16に保持されており、フィルタホルダ16は平行板ばね17を介して投影装置構造体18に固定されている。その結果、パターンフィルタ12は平行板ばね17によって投影光学系10の光軸に沿って平行移動可能に支持されている。

0013

投影装置2は更に、フィルタホルダ16が付き当てられるフィルタストッパ19と、フィルタホルダ16をフィルタストッパ19から離すためのアクチュエータ25を有している。フィルタストッパ19は、照明光学系11からの光を妨げないように設けられている。

0014

アクチュエータ25は例えば磁性切片26と電磁コイル27から構成されている。磁性体切片26はフィルタホルダ16に固定されており、電磁コイル27は、投影光学系10の側でフィルタホルダ16の近くに配置されている。電磁コイル27は電流供給に応じて、フィルタホルダ16に固定された磁性体切片26を引き付ける磁場を発生させる。

0015

投影装置2は更に、発光回路24とアクチュエータ25を駆動するための投影制御装置20を有している。投影制御装置20は、撮影装置3から入力されるシンクロ信号に従ってアクチュエータ25と発光回路24を駆動する。

0016

アクチュエータ25が駆動されていない状態では、図3(a)に示されるように、フィルタホルダ16は平行板ばね17によってフィルタストッパ19に押し付けられており、パターンフィルタ12はその像が被写体4に合焦する位置すなわち合焦位置100に位置している。

0017

一方、アクチュエータ25が駆動された状態では、図3(b)に示されるように、磁性体切片26が電磁コイル27に引き付けられる結果、フィルタホルダ16はフィルタストッパ19から離れて投影光学系10の側に移動され、パターンフィルタ12は非合焦位置101に配置される。

0018

パターンフィルタ12は、図4(a)に示されるように、カラーランダムドットパターン30を有している。カラーランダムドットパターン30は色相明度ランダムに振られた微小ドット31の集合である。微小ドット31は、投影光学系10の投影解像度より大きい径を有している。

0019

従って、パターンフィルタ12が合焦位置100に位置しているときは、カラーランダムドットパターン30の像は、被写体4の位置において、ピントの合ったものとなる。一方、パターンフィルタ12が非合焦位置101に位置しているときは、被写体4の位置におけるカラーランダムドットパターン30の像32は、図4(b)に示されるように、ピントのボケたものとなる。つまり、各ドット31のボケた像33は、その周辺の複数のドット31のボケた像33と十分に重なっている。

0020

すなわち、パターンフィルタ12は、非合焦位置101での被写体4の位置におけるピントのボケたドット像の径に対して、合焦位置100での被写体4の位置におけるピントの合ったドット像の径が少なくとも2分の1以下となる微小ドットの集合である。

0021

ドットパターンが合焦位置100に位置している場合、ドットパターンの各ドットの投影像35は図5(a)に示される強度分布103を有する。ドットパターンが非合焦位置101に位置している場合、ドットパターンの各ドットの投影像33は図5(b)に示される強度分布104を有する。

0022

これが2次元的に配置されているため、各ドット31の色成分を持ったボケた像の重なりは更に顕著になる。

0023

結局、パターンフィルタ12が合焦位置100に位置しているときは、カラーランダムドットパターンの像が被写体4に投影され、パターンフィルタ12が非合焦位置101に位置しているときは、図4(b)から想像できるように、被写体4に照射される光はほぼ白色光となり、従って、被写体4がほぼ白色光で照明される。

0024

以下、投影撮影装置の動作について述べる。本実施形態の投影撮影装置は、2回の撮影を行ない、1回目の撮影でパターン像を取得し、2回目の撮影でテクスチャ像を取得する。

0025

図2において、レリーズボタン5が押されると、撮影装置3は1回目の撮影を実施し、投影装置2は、1回目の撮影が実施される間、被写体4に光を照射する。

0026

より詳しくは、撮影装置3は、撮像の実施に先立ち、シンクロ接点9からシンクロ信号を出力する。撮影装置3から出力されたシンクロ信号は、投影装置2の投影制御装置20に入力され、投影制御装置20は、発光回路24にトリガ信号を出力し、発光回路24は照明用の光源22を発光させる。光源22からの光は、パターンフィルタ12を通過し、投影光学系10を介して被写体4に照射される。

0027

初期状態では、図3(a)に示されるように、フィルタホルダ16は平行板ばね17によってフィルタストッパ19に押し付けられており、パターンフィルタ12は合焦位置100に位置している。パターンフィルタ12が合焦位置100に配置されているため、被写体4には、図4(a)に示される合焦したパターン30が投影される。合焦したパターン30が投影された被写体4は撮影装置3により撮影され、図1に示されるパターン像データ200が得られる。

0028

光源22の発光終了後、投影制御装置20はアクチュエータ25を動作させて、パターンフィルタ12を非合焦位置101に移動させる。

0029

次に、レリーズボタン5が再度押されると、撮影装置3は2回目の撮影を実施し、投影装置2は、2回目の撮影が実施される間、被写体4に光を照射する。

0030

撮影装置3は、撮像の実施に先立ち、シンクロ信号を出力し、シンクロ信号を受けた投影装置2では、パターンフィルタ12が非合焦位置101に配置されている状態で、光源22が発光する。光源22からの光は、パターンフィルタ12を通過し、投影光学系10を介して被写体4に照射される。

0031

パターンフィルタ12が非合焦位置101に配置されているため、パターンフィルタ12のパターン像はボケており、いずれの位置にある被写体4に対しても像を結ばない。従って、被写体4は、パターンフィルタ12の特性により、図4(b)に示される略白色光である照明光で照明される。白色光で照明された被写体4は撮影装置3により撮影され、図1に示されるテクスチャ像データ201が得られる。

0032

これまでの説明から分かるように、本実施形態の投影撮影装置では、投影装置2は、小型の構成でありながら、パターンの投影とほぼ白色光での照明とを行なえる。

0033

この実施の形態の各構成は、当然、各種の変形や変更が可能である。

0034

例えば、上述した実施形態では、パターンフィルタ12の合焦調整は、投影光学系10のフォーカスリング15を手で回すことによって行なわれるが、測距センサによる測距に基づいて制御される(図示しない)オートフォーカス機構によって行なわれてもよい。あるいは、撮影装置3に含まれるオートフォーカス機構を利用して行なわれてもよい。

0035

また、パターンフィルタ12の合焦調整は、投影光学系10のフォーカスリング15によってではなく、フィルタストッパ19の位置を変更することによって行なわれてもよい。言い換えれば、投影装置2は、図6(a)と図6(b)に示されるように、フィルタストッパ19の位置を変更するフィルタストッパ移動装置40を備えていてもよい。

0036

図6(a)においては、パターンフィルタ12は、投影光学系10のフランジバック位置に位置している。これは、パターンフィルタ12の位置を基準にして考えれば、投影光学系10が繰り出されていない状態に対応している。この場合、パターンフィルタ12は、無限遠に合焦される。

0037

一方、図6(b)においては、パターンフィルタ12は、投影光学系10のフランジバック位置から後方所定距離だけ離れて位置している。これは、パターンフィルタ12の位置を基準にして考えれば、投影光学系10が所定距離だけ繰り出された状態に対応している。逆に投影光学系10を基準にして考えれば、パターンフィルタ12は、投影光学系10のフランジバック位置から後方に投影光学系10の繰り出し量に相当する距離だけ離れて位置している。この場合、投影光学系10が繰り出されたときと同じ位置に合焦される。

0038

この構成においては、フィルタストッパ移動装置40によってパターンフィルタ12の合焦調整が行なわれるので、投影光学系10は、合焦調整のためのフォーカスリング15を備えていなくてもよい。

0039

フィルタストッパ19の位置変更は、測距センサによる測距に基づいて制御される(図示しない)オートフォーカス機構によって行なわれてもよい。あるいは、撮影装置3に含まれるオートフォーカス機構を利用して行なわれてもよい。

0040

また、実施形態では、パターンフィルタ12を実際に移動させることにより、パターンフィルタ12を投影光学系10の合焦位置から非合焦位置に移動させているが、別の変形・変更においては、図7に示されるように、フォーカスリング15により投影光学系10を実際に移動させることにより、例えば、上段に示される位置から、中段に示される位置を経て、下段に示される位置までに移動させることにより、パターンフィルタ12を投影光学系10の合焦位置から非合焦位置に移動されてもよい。図7の右側に示されるように、パターンフィルタ12の投影像13は、投影光学系10の移動に伴い、ピントの合った状態から、ピントのボケたほぼ白色光と見なせる状態へと変わる。

0041

アクチュエータ25を構成する26と27の配置は逆であってもよい。また、アクチュエータ25の作動方向すなわちフィルタホルダの移動方向は逆であってもよい。すなわち、フィルタホルダを基準にして、フィルタストッパ19が投影光学系10側に配置され、26と27が照明光学系11に配置されてもよい。

0042

投影装置2は、フィルタホルダ16を移動可能に支持する平行板ばね17とフィルタホルダ16を移動させるためのアクチュエータ25とを設ける代わりに、パターンフィルタ12と投影光学系10の間の光路長を変更するための光路長変更装置を備えていてもよい。

0043

光路長変更装置は、例えば、図8(a)と図8(b)に示されるように、パターンフィルタ12と投影光学系10の間の光路上に配置された可変焦点ミラー50であってよい。可変焦点ミラー50は、例えば特開平11−317895号公報に開示されているように、薄い平板状のミラー静電力電磁力で変形させることで曲率を変化させることにより焦点位置を変更し得る。可変焦点ミラー50が図8(a)に示される状態にあるときは、パターンフィルタ12は投影光学系10の合焦位置に位置しており、従ってパターンフィルタ12の像が被写体に投影される。また、可変焦点ミラー50が図8(b)に示される状態にあるときは、パターンフィルタ12は投影光学系10の非合焦位置に位置しており、従って被写体がほぼ白色光で照明される。

0044

光路長変更装置は、あるいは、図9に示されるように、パターンフィルタ12と投影光学系10の間の光路上に配置された、光路長変更用のフィルタ54であってよい。光路長変更用のフィルタ54は、例えば、互いの間隔が変更可能な一対の透明平板53と、それらの間に封入された液体52とで構成されている。

0045

光路長変更装置は、図10に示されるように、パターンフィルタ12と投影光学系10の間の光路上に適宜配置(すなわち着脱)される、パワーを有するレンズ55であってもよい。

0046

このようなフィルタ54やレンズ55は、合焦位置100に置く必要がなく、一般にパターンフィルタ12の大きさより小型のものを使用できるため、小型化の点において好適である。

0047

また、実施形態では、1回目の撮影でパターン像200を取得し、2回目の撮影でテクスチャ像201を取得しているが、その反対、すなわち、1回目の撮影でテクスチャ像201を取得し、2回目の撮影でパターン像200を取得してもよい。この場合、パターンフィルタ12は初期状態において非合焦位置101に位置しており、1回目の撮影の後に合焦位置100に移動される。

0048

さらに、フィルタホルダ16を移動させるためのアクチュエータ25は、平行板ばね17に設けられたバイモルフ型圧電素子で構成されてもよい。あるいは、ピンなどでフィルタホルダ16を押して移動させる機械的な機構で構成されてもよい。あるいは、超音波リニアモーターや回転モーターと、ねじやラックピニオンと、並進ガイドとの組み合わせで構成されてもよい。

0049

また、本実施の形態では、レリーズボタンを2回押したが、撮影装置の連写機能を用いても良い。

0050

第二実施形態
本実施形態は、投影装置2の変更に向けられている。

0051

図11(a)と図11(b)に示されるように、パターンフィルタ12は、投影光学系10によって被写体4に合焦される位置、すなわち投影光学系10の合焦位置100に配置されている。さらに、投影装置2は、パターンフィルタ12から投影光学系10に至る間の投影光路上に拡散素子60を有している。

0052

拡散素子60は、例えば、偏光フィルタを除いた液晶パネルを用いた拡散率変更デバイスである。拡散素子60は、電気的信号の供給の有無に応じて、パターンフィルタ12からの光をそのまま透過する透過状態と、パターンフィルタ12からの光を拡散する拡散状態との間で切り換えられる。

0053

拡散素子60は、合焦位置100に配置されるパターンフィルタ12よりも光束を絞った位置に配置されるため、小型の素子で実現できる。

0054

以下、投影撮影装置の動作について述べる。本実施形態の投影撮影装置も、第1の実施の形態と同様、2回の撮影が行われる。つまり、1回目にパターン像が撮影され、2回目にテクスチャ像が撮影される。

0055

初期状態では、図11(a)に示されるように、拡散素子60は透過状態にある。レリーズボタン5が押されると、撮影装置3は1回目の撮影を実施し、投影装置2は、1回目の撮影が実施される間、被写体4に光を照射する。

0056

撮影装置3は、撮像の実施に先立ち、シンクロ接点9からシンクロ信号を出力する。シンクロ信号が入力された投影装置2では、シンクロ信号に応じて光源22が発光する。光源22からの光は、パターンフィルタ12を通過し、拡散素子60と投影光学系10を介して被写体4に照射される。

0057

初期状態では、図11(a)に示されるように、拡散素子60は透過状態にあり、これを通過する光の結像に影響を与えないため、被写体4には、合焦したパターン30(図4(a)参照)が投影される。合焦したパターン30が投影された被写体4は撮影装置3により撮影され、パターン像データ200(図1参照)が得られる。

0058

光源22の発光終了後、拡散素子60は拡散状態に切り換えられる。

0059

次に、レリーズボタン5が再度押されると、撮影装置3は2回目の撮影を実施し、投影装置2は、2回目の撮影が実施される間、被写体4に光を照射する。

0060

撮影装置3は、撮像の実施に先立ち、シンクロ信号を出力し、シンクロ信号を受けた投影装置2では、拡散素子60が拡散状態にある状態で、光源22が発光する。光源22からの光は、パターンフィルタ12を通過し、拡散素子60と投影光学系10を介して被写体4に照射される。

0061

拡散素子60が拡散状態にあるため、拡散素子60を通過する光は拡散される。パターンフィルタ12の特性により、拡散素子60は実質的に白色光源と見なせる。拡散素子60は投影光学系10の合焦位置100から外れいるため、拡散素子60を出た光が投影光学系10によって結像されることはない。その結果、被写体4は実質的に白色光で照明される。白色光で照明された被写体4は撮影装置3により撮影され、テクスチャ像データ201(図1参照)が得られる。

0062

本実施形態の投影撮影装置では、投影装置2は、小型の構成で、パターンの投影とほぼ白色光での照明とを行なえる。加えて、切替時にパターンフィルタ12も投影光学系10も移動しないので、それらの位置ずれが発生し得ない。

0063

この実施の形態の各構成は、当然、各種の変形や変更が可能である。

0064

実施形態では、拡散素子60は、液晶を利用した拡散率変更デバイスで構成されているが、ローパスフィルタ乳白板ディフューザ拡散スクリーンのいずれかと、それを光路に対して機械的に出し入れする機構との組み合わせによって構成されてもよい。

0065

また、より簡便な手法としては、1回目と2回目の撮影の間に、投影光学系10の前面に、拡散素子60の拡散状態のものを挿脱してもよい。

0066

また、第一実施形態と同様に、撮影装置の連写機能を用いても良い。

0067

第三実施形態
本実施形態は、投影装置2の変更に向けられている。

0068

図12(a)と図12(b)に示されるように、パターンフィルタ12は、投影光学系10によって被写体4に合焦される位置、すなわち投影光学系10の合焦位置100に配置されている。投影光学系10は、十分に開放F値が明るく、被写界深度が浅いものである。さらに、投影光学系10は、明るさ絞り70を有している。明るさ絞り70は、(図示しない)アクチュエータによって開閉される。

0069

図12(a)に示されるように、明るさ絞り70が絞られた状態では、投影光学系10は深い被写界深度を有し、被写体位置におけるパターンフィルタ12の像はピントの合ったものとなる。一方、図12(b)に示されるように、明るさ絞り70が開かれた状態では、最も好ましくは、完全に開放された状態では、投影光学系10は浅い被写界深度を有し、被写体位置におけるパターンフィルタ12の像はピントのボケたものとなる。

0070

以下、投影撮影装置の動作について述べる。本実施形態の投影撮影装置も、第1の実施の形態と同様、2回の撮影が行われる。つまり、1回目にパターン像が撮影され、2回目にテクスチャ像が撮影される。

0071

初期状態では、図12(a)に示されるように、明るさ絞り70は絞られた状態にある。レリーズボタン5が押されると、撮影装置3は1回目の撮影を実施し、投影装置2は、1回目の撮影が実施される間、被写体4に光を照射する。

0072

撮影装置3は、撮像の実施に先立ち、シンクロ接点9からシンクロ信号を出力する。シンクロ信号が入力された投影装置2では、シンクロ信号に応じて光源22が発光する。光源22からの光は、パターンフィルタ12を通過し、明るさ絞り70が絞られた投影光学系10を介して被写体4に照射される。

0073

初期状態では、図12(a)に示されるように、明るさ絞り70が絞られており、投影光学系10は深い被写界深度を有しているため、被写体4には、合焦したパターン30(図4(a)参照)が投影される。合焦したパターン30が投影された被写体4は撮影装置3により撮影され、パターン像データ200(図1参照)が得られる。

0074

光源22の発光終了後、明るさ絞り70は、投影制御装置20に制御されるアクチュエータにより、図12(b)に示されるように、開かれた状態、最も好ましくは完全に開放された状態に切り換えられる。

0075

次に、レリーズボタン5が再度押されると、撮影装置3は2回目の撮影を実施し、投影装置2は、2回目の撮影が実施される間、被写体4に光を照射する。

0076

撮影装置3は、撮像の実施に先立ち、シンクロ信号を出力し、シンクロ信号を受けた投影装置2では、光源22が発光する。光源22からの光は、パターンフィルタ12を通過し、図12(b)に示されるように明るさ絞り70が開かれた投影光学系10を介して、被写体4に照射される。

0077

明るさ絞り70が開かれていることにより、投影光学系10は浅い被写界深度を有し、被写体4は被写界深度を外れる。このため、パターンフィルタ12からの光が投影光学系10によって結像されることはない。その結果、パターンフィルタ12の特性により、被写体4は実質的に白色光で照明される。白色光で照明された被写体4は撮影装置3により撮影され、テクスチャ像データ201(図1参照)が得られる。

0078

この実施の形態の各構成は、当然、各種の変形や変更が可能である。

0079

実施形態では、投影光学系10が明るさ絞り70を有しており、その開口を変更することにより、被写界深度を変化させているが、投影光学系10が、明るさ絞り70の代わりに、ズームレンズや2焦点レンズ等の可変焦点レンズを有し、これにより被写界深度を変化させてもよい。

0080

パターン像200とテクスチャ像201の明るさの差を減らすために、パターン像の投影時には光源22の発する光量を増やしてもよい。これとは反対に、照明時には光源22の発する光量を減らしてもよい。

0081

撮影装置3は、図13に示されるように、視差を持った画像を撮影できるように、ステレオアダプタ80が付加されてもよい。また、投影装置2はステレオアダプタ80に装着されてもよい。ステレオアダプタ80は、一対の入射部ミラー81と一対の出射部ミラー82とを有し、それらは共に所定の間隔を置いて配置されている。ステレオアダプタ80は、視差を有する二本の光軸を介して、撮影装置3と被写体とを光学的に結合する。

0082

このようなステレオアダプタ80を有する撮影装置3においては、図14(a)に示されるように、同一画面中に視差を持つ一対の視差パターン像400と、図14(b)に示されるように、同一画面中に視差を持つ一対の視差テクスチャ像401とが撮像される。

0083

また、第一実施形態と同じく撮影装置の連写機能を用いても良い。

0084

また、撮影装置3にステレオアダプタ80を設ける代わりに、複数の撮影装置3によって撮影が行なわれてもよい。

0085

これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。

発明の効果

0086

本発明によれば、被写体に対してパターンの投影とほぼ白色光による照明とを行なえる小型な構成の投影装置を備えた投影撮影装置が提供される。

図面の簡単な説明

0087

図1図1は、本発明の第一実施形態による投影撮影装置を示している。
図2図2は、図1に示される投影装置の構成を示している。
図3図3(a)は、アクチュエータが駆動されていない状態におけるパターンフィルタの位置を示している。図3(b)は、アクチュエータが駆動された状態におけるパターンフィルタの位置を示している。
図4図4(a)は、パターンフィルタを構成しているカラーランダムドットパターンを示している。図4(b)は、パターンフィルタが非合焦位置に位置しているときの被写体の位置におけるカラーランダムドットパターンの像を示している。
図5図5(a)は、ドットパターンが合焦位置に位置しているときにおける、ドットパターンの各ドットの投影像とその強度分布を示している。図5(b)は、ドットパターンが非合焦位置に位置しているときにおける、ドットパターンの各ドットの投影像とその強度分布を示している。
図6図6(a)と図6(b)は共に第一実施形態の変形例に関しており、フィルタストッパの位置変更によるパターンフィルタの合焦調整を示している。図6(a)は、パターンフィルタが無限遠に合焦される状態を示し、図6(b)は、パターンフィルタが被写体の位置に合焦される状態を示している。
図7図7は、第一実施形態の変形例に関しており、投影光学系を移動させることによって、パターンフィルタが投影光学系の合焦位置から非合焦位置へ移動される様子を示している。
図8図8(a)と図8(b)は第一実施形態の変形例による光路長変更装置を備えた投影装置に関しており、光路長変更装置が可変焦点ミラーで構成されている投影装置を示している。図8(a)は、パターンフィルタが投影光学系の合焦位置に位置している状態を示し、図8(b)は、パターンフィルタが投影光学系の非合焦位置に位置している状態を示している。
図9図9は、第一実施形態の変形例による光路長変更装置を備えた投影装置に関しており、光路長変更装置が光路長変更用のフィルタで構成されている投影装置を示している。
図10図10は、第一実施形態の変形例による光路長変更装置を備えた投影装置に関しており、光路長変更装置が光路上に適宜配置されるレンズで構成されている投影装置を示している。
図11図11(a)と図11(b)は、第二実施形態による、拡散素子を備えた投影装置を示している。図11(a)は、拡散素子が透過状態にある様子を示し、図11(b)は、拡散素子が拡散状態にある様子を示している。
図12図12(a)と図12(b)は、第三実施形態による、明るさ絞りを含む投影光学系を備えた投影装置を示している。図12(a)は、明るさ絞りが絞られた状態にある様子を示し、図12(b)は、明るさ絞りが開かれた状態にある様子を示している。
図13図13は、撮影装置の変形例に関しており、視差を持った画像を撮影できるようにステレオアダプタが付加された撮影装置を示している。
図14図14(a)は、図13の撮影装置によって撮影される、同一画面中に視差を持つ一対の視差パターン像を示している。図14(b)は、図13の撮影装置によって撮影される、同一画面中に視差を持つ一対の視差テクスチャ像を示している。

--

0088

1投影撮影装置
2投影装置
3撮影装置
10投影光学系
11照明光学系
12パターンフィルタ
16フィルタホルダ
17平行板ばね
19フィルタストッパ
20投影制御装置
25 アクチュエータ

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