CN107709925A - 距离图像获取装置以及距离图像获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种距离图像获取装置以及距离图像获取方法，根据本发明，即使从其他装置同时照射有结构光的图案，也能够轻松地识别从自身装置投射的图案而获取距离图像，并且，能够实现手持使用、装置的小型化和低成本化。在本发明的一种方式中，距离图像获取装置(10)具备：投射部(12)，向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光的第1图案；光调制部(22)，对从投射部(12)投射的第1图案进行空间调制；摄像部(14)，从投射部(12)远离基线长度而并列设置，并拍摄包含在测距区域内的被摄体上反射的第1图案的图像；图案提取部(20A)，从由摄像部(14)拍摄的图像中提取由光调制部(22)进行了空间调制的第1图案；以及距离图像获取部(20B)，根据由图案提取部(20A)提取的第1图案，获取表示测距区域内的被摄体的距离的距离图像。

Description

距离图像获取装置以及距离图像获取方法
技术领域
本发明涉及一种距离图像获取装置以及距离图像获取方法，尤其涉及一种向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光，并获取表示被摄体的距离的距离图像的技术。
背景技术
以往，这种距离图像获取装置中，从投射部向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光的图案(点图案)，由摄像部拍摄被摄体，从而获取包含在被摄体上反射的点图案的第1图像。并且，获取从投射部不投射点图案而由摄像部拍摄被摄体从而成为点图案的背景的第2图像。而且，从第1图像减去第2图像，并将减算结果(仅点图案图像)存储于存储器。之后，根据存储于存储器的减算结果，基于三角测量法来运算获取距离图像(三维距离信息)(专利文献1)。
然而，有时希望用多台距离图像获取装置同时对用一台距离图像获取装置无法获取距离图像的大小的对象物体进行距离测量。并且，也会有使用者并不知其他人在使用距离图像获取装置而自身也使用距离图像获取装置的情况。尤其，当不直接显示距离图像等而用于其他用途，使得使用者本身并不知晓自己正在进行距离图像获取时，很有可能导致同时在同一场所使用距离图像获取装置。若使用多台距离图像获取装置同时对同一被摄体进行距离测量，则存在从多台距离图像获取装置分别投射的点图案混合存在，从而无法获取距离图像的问题。
非专利文献中，为了解决该问题，将偏心负载固定于旋转轴的电动马达(偏心马达)安装在距离图像获取装置的底部，在拍摄被摄体时驱动偏心马达，从而使装置整体高频振动。
由此，作为自身装置的距离图像获取装置由于投射部和摄像部同步振动，因此从自身装置投射的点图案不会被模糊地拍摄，从其他装置投射的点图案因摄像部的振动而被模糊地拍摄。由此，识别从自身装置投射的点图案和从其他装置投射的点图案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-169701号公报
非专利文献
非专利文献1：Andrew Maimone and Henry Fuchs,Reducing InterferenceBetween Multiple Structured Light Depth Sensors Using Motion.IEEE VirtualReality 2012(Orange County,CA,USA,March 4-8,2012)
发明内容
发明所要解决的问题
非专利文献1中记载的距离图像获取装置由于通过偏心马达使装置整体振动，因此需要用特别的保持装置将装置整体保持成能够振动，存在不适合手持使用、缺乏便携性的问题。
并且，非专利文献1中记载的距离图像获取装置由于使装置整体高频振动，因此使其进行振动的设备(偏心马达)变得大型化、价格高，并且能耗增加，还存在产生噪音的问题。
此外，通常，距离图像获取装置上搭载有拍摄黑白图像和彩色图像的摄像装置，但是非专利文献1中记载的距离图像获取装置在获取距离图像时摄像装置也会发生振动，因此存在所拍摄的图像模糊的问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使从其他装置同时照射有结构光的图案，也能够轻松识别从自身装置投射的图案而获取距离图像，并且，能够手持使用且实现装置的小型化和低成本化的距离图像获取装置以及距离图像获取方法。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的一种方式所涉及的距离图像获取装置，其具备：投射部，向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光的第1图案；光调制部，对从投射部投射的第1图案进行空间调制；摄像部，从投射部远离基线长度而并列设置，并拍摄包含在测距区域内的被摄体上反射的第1图案的图像；图案提取部，从由摄像部拍摄的图像中提取由光调制部进行了空间调制的第1图案；以及距离图像获取部，根据由图案提取部提取的第1图案获取表示测距区域内的被摄体的距离的距离图像。
根据本发明的一种方式，由于由光调制部对从投射部投射的结构光的第1图案进行空间调制，因此，由摄像部拍摄的第1图案成为与由光调制部进行的空间调制对应的模糊的图案。由此，即使结构光的其他图案从其他装置投射于同一被摄体，也能够识别从自身装置投射的第1图案和从其他装置投射的其他图案而获取表示被摄体的距离的距离图像。并且，由于不使摄像部振动而对第1图案进行空间调制，因此距离图像获取装置整体不会振动。即，就距离图像获取装置而言，由于装置整体不会振动，因此能够手持使用且便携性优异。并且，在距离图像获取装置中追加拍摄彩色图像的摄像装置的功能时，能够在获取距离图像的同时获取没有抖动的彩色图像。
在本发明的另一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选，具备判别部，所述判别部判别是否从其他距离图像获取装置投射有结构光的第2图案，并且若通过判别部判别为从其他距离图像获取装置投射有第2图案，则光调制部对从投射部投射的第1图案进行空间调制。即，当判别为从其他距离图像获取装置未投射有第2图案时，由于不对从投射部投射的第1图案进行空间调制，因此能够获取不模糊的第1图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，第1图案和第2图案分别为点图案，当从由摄像部拍摄的图像中检测出的点图案的点数超过从投射部投射的第1图案的点数时，判别部判别为从其他距离图像获取装置投射有第2图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选，光调制部具有存储部，所述存储部存储用于对第1图案进行空间调制的多个空间调制图案，当通过判别部判别为从其他距离图像获取装置投射有第2图案，且无法识别从投射部投射的第1图案和从其他距离图像获取装置投射的第2图案时，光调制部从存储部选择能够进行与从其他距离图像获取装置投射的第2图案的识别的空间调制图案，并根据选出的空间调制图案对从投射部投射的第1图案进行空间调制。
当其他距离图像获取装置以与自身装置相同的调制内容(空间调制图案)对第2图案进行空间调制时，无法识别第1图案和第2图案。该情况下，根据与其他距离图像获取装置对第2图案进行空间调制的空间调制图案不同的空间调制图案，对第1图案进行空间调制，由此能够识别第1图案和第2图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，具备信标信息接收部，所述信标信息接收部接收从其他距离图像获取装置发送且表示从其他距离图像获取装置投射有第2图案的信标信息，若信标信息接收部接收信标信息，则判别部判别为从其他距离图像获取装置投射有第2图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选，信标信息包含表示第2图案的空间调制的调制内容的空间调制信息，光调制部具有存储部，所述存储部存储用于对第1图案进行空间调制的调制内容不同的多个空间调制图案，当通过判别部判别为从其他距离图像获取装置投射有第2图案，且无法识别从投射部投射的第1图案和从其他距离图像获取装置投射的第2图案时，从存储部选择用于能够识别第1图案和第2图案的空间调制图案，并根据选出的空间调制图案，对从投射部投射的第1图案进行空间调制。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选光调制部具有存储部，所述存储部存储用于对第1图案进行空间调制的调制内容不同的多个空间调制图案，从存储于存储部的多个空间调制图案中依次或随机地读取空间调制图案，并根据读取出的空间调制图案对从投射部投射的第1图案进行空间调制。
第1图案的模糊形状根据读取出的空间调制图案是已知的。因此，通过依次或随机地改变第1图案的模糊形状(空间调制图案)，即使从其他装置投射的图案进行了空间调制，也能够判别为具有与第1图案的模糊形状不同的模糊形状的图案是从其他装置投射的图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选光调制部为使投射部或投射部的投射光学系统振动的振子。通过光调制部进行振动的对象比距离图像获取装置整体小，因此光调制部也能够实现小型化和低成本化，能够不成为噪音的产生源。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选振子为压电元件或音圈型振子。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选，光调制部为数字微镜器件，所述数字微镜器件具有从投射部投射的第1图案所入射的微镜组，并通过使微镜组摆动来对通过微镜组反射的第1图案进行空间调制。数字微镜器件通过使微镜组摆动而不是使投射部等机械振动来对第1图案进行空间调制，因此不会产生机械振动，也不会成为噪音源。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选，具备区域判别部，所述区域判别部判别投射有第1图案的测距区域和从其他距离图像获取装置投射的结构光的第2图案的投射区域重复的重复区域，并且光调制部仅使数字微镜器件的微镜组中与通过区域判别部判别出的重复区域对应的微镜摆动。第1图案的投射区域与第2图案的投射区域完全重复是罕见的。因此，仅使与重复区域对应的微镜摆动，由此能够识别第1图案和第2图案，另一方面，与不重复的区域对应的第1图案不进行空间调制，因此能够拍摄成不模糊的图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选，第1图案的光为近红外光，摄像部至少在近红外光的波段具有灵敏度。据此，当在只有人工照明(不包含近红外光的照明)的室内使用距离图像获取装置时，或在夜间使用时，能够只拍摄第1图案。并且，即使环境光中包含近红外光，环境光中的近红外光与所投射的第1图案相比足够小，因此也能够通过例如二值化处理来轻松地提取第1图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取装置中，优选，摄像部具有第1受光元件和第2受光元件混合存在并二维排列的图像传感器，所述第1受光元件在近红外光的波段具有灵敏度，所述第2受光元件在可见光的波段具有灵敏度，图案提取部从通过图像传感器的第1受光元件获取的图像中提取由光调制部进行了空间调制的第1图案，并且所述距离图像获取装置还具备可见光图像生成部，所述可见光图像生成部根据通过图像传感器的第2受光元件获取的图像，生成测距区域内的被摄体的可见光图像。据此，能够根据1个图像传感器的输出而同时获取同一视角的距离图像和可见光图像。
本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取方法包括：从投射部向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光的第1图案的步骤；对从投射部投射的第1图案进行空间调制的步骤；通过从投射部远离基线长度而并列设置的摄像部，拍摄包含在测距区域内的被摄体上反射的第1图案的图像的步骤；根据由摄像部拍摄的图像提取进行了空间调制的第1图案的步骤；以及根据提取出的第1图案而获取表示测距区域内的被摄体的距离的距离图像的步骤。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取方法中，优选，所述方法包括判别是否投射有与从投射部投射的第1图案不同的第2图案的步骤，若判别为投射有第2图案，则在对第1图案进行空间调制的步骤中，对第1图案进行空间调制。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取方法中，第1图案和第2图案分别为点图案，当从由摄像部拍摄的图像中检测出的点图案的点数超过第1图案的点数时，在判别步骤中，判别为投射有第2图案。
在本发明的又一种方式所涉及的距离图像获取方法中，优选，当通过判别步骤判别为投射有第2图案，且无法识别第1图案和第2图案时，在空间调制步骤中，根据用于能够识别第1图案和第2图案的空间调制图案，对从投射部投射的第1图案进行空间调制。
发明效果
根据本发明，由于仅对向测距区域内的被摄体投射的结构光的第1图案进行空间调制，因此，即使从其他装置向同一被摄体同时照射结构光的其他图案，也能够轻松地识别从自身装置投射的第1图案而获取表示被摄体的距离的距离图像，尤其装置整体不会振动，因此能够手持使用，并且，能够实现装置的小型化和低成本化。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的距离图像获取装置10的第1实施方式的外观图。
图2是为了说明距离图像获取装置中的距离图像获取的原理而使用的图。
图3是表示距离图像获取装置的内部结构例的框图。
图4是表示光调制部的第1实施方式的主要部分的结构图。
图5是表示包含光调制部的第2实施方式的投射部的结构的图。
图6是表示数字微镜器件的结构的立体图。
图7是由摄像部拍摄的近红外图像，并且是表示包含从测距区域内的被摄体上反射的第1点图案的图像的一例的图。
图8是由摄像部拍摄的近红外图像，并且是表示包含从自身装置投射的第1点图案和从其他装置投射的第2点图案的图像的一例的图。
图9是包含图8所示的第1点图案和第2点图案的近红外图像，并且是表示以通过光调制部使投射透镜沿上下方向振动的状态拍摄的图像的图。
图10是包含图8所示的第1点图案和第2点图案的近红外图像，并且是表示拍摄有进行了空间调制的第2点图案的图像的图。
图11是包含第1点图案和第2点图案的近红外图像，并且是表示拍摄有从两台其他装置分别投射的第2点图案中的一个进行了空间调制的第2点图案的图像的图。
图12是表示本发明所涉及的距离图像获取方法的第1实施方式的流程图。
图13是表示本发明所涉及的距离图像获取方法的第2实施方式的流程图。
图14是为了说明能够适用于本发明所涉及的距离图像获取装置的图像传感器的其他实施方式而使用的图。
图15是表示作为距离图像获取装置的实施方式的智能手机的外观的立体图。
图16是表示智能手机的结构的框图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明所涉及的距离图像获取装置以及距离图像获取方法的实施方式进行说明。
[距离图像获取装置]
图1是表示本发明所涉及的距离图像获取装置10的第1实施方式的外观图。
如图1所示，距离图像获取装置10具有投射部12和摄像部14，若通过快门按钮11的操作施加摄像命令输入，则获取表示摄像区域(测距区域)内的被摄体的距离(深度信息)的距离图像，对此将在之后详细进行说明。
在此，距离图像获取装置10具有：静止图像模式，与静止图像摄像相同地获取1帧份的距离图像；以及动态图像模式，与动态图像摄像相同地获取以规定帧率(例如，30帧/秒、60帧/秒)连续的距离图像，这些静止图像模式和动态图像模式能够通过操作部28(图3)的模式选择部的操作来适当选择。而且，若在选择了静止图像模式时按一下快门按钮11，则获取1帧份的距离图像，若在选择了动态图像模式时按一下快门按钮11，则开始获取以规定帧率连续的距离图像，若再按一下快门按钮11，则停止获取距离图像。
图2是为了说明距离图像获取装置10中的距离图像获取的原理而使用的图。
如图2所示，获取距离图像时，投射部12向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光的图案(第1图案)。本实施方式中，作为结构光的第1图案，将矩阵状点图案投射于被摄体。以下，将从投射部12投射的结构光的第1图案称为“第1点图案”。
摄像部14拍摄包含在被摄体上反射的第1点图案的图像。如图2所示，摄像部14从投射部12远离基线长度L而并列设置，且在从投射部12投射的第1点图案与由摄像部14拍摄的第1点图案的对应的各点之间，产生对应于被摄体的距离的视差。因此，能够根据从投射部12投射的第1点图案的各点在由摄像部14拍摄的图像传感器上的受光位置(未图示)，利用三角测量法来求出表示被摄体的距离的距离图像。
此外，如图2和图8所示，本实施方式的投射部12投射矩阵状的第1点图案，但并不限于此，可以投射点距随机(伪随机)的点图案，也可以投射网格状的图案。
图3是表示上述距离图像获取装置10的内部结构例的框图。
图3所示的距离图像获取装置10除了具备前述投射部12和摄像部14以外，还具备AD(模拟到数字(Analog-to-Digital))转换器16、接口电路18、中央处理装置(CPU：CentralProcessing Unit)20、光调制部22、驱动部26、操作部28以及通信部30。
投射部12由近红外发光二极管(近红外LED(LED：Light Emitting Diode))12A、衍射光学元件12B以及作为投射光学系统发挥作用的投射透镜12C构成。
衍射光学元件12B作为利用光的衍射现象来转换光强度分布的元件而发挥作用，在本例中，使从近红外LED12A发出的近红外光入射并转换为图2所示的矩阵状的第1点图案。投射透镜12C将通过衍射光学元件12B转换的近红外光的第1点图案投射于与基于摄像部14的摄像区域(测距区域)相同的测距区域的被摄体。
摄像部14由成像透镜14A和图像传感器14B构成。成像透镜14A使来自被摄体的反射光(包含从投射部12投射且在被摄体上反射的第1点图案的光像)成像于图像传感器14B。
图像传感器14B由具有垂直驱动器和水平驱动器等的CMOS(互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor))驱动器以及通过定时信号发生器驱动的CMOS型图像传感器构成。此外，图像传感器14B并不限于CMOS型，也可以是XY地址型或CCD(电荷耦合器件(Charge Coupled Device))型图像传感器。
图像传感器14B中二维状地排列有多个受光元件(光电二极管)，并且在多个受光元件的入射面侧设有仅使从投射部12投射的近红外光的第1点图案的波段通过的带通滤波器或去除可见光的可见光截止滤波器。由此，图像传感器14B的多个受光元件作为对近红外光具有灵敏度的像素发挥作用。
图像传感器14B通过从未图示的定时信号发生器施加的定时信号(快门控制信号)来控制曝光期间，图像传感器14B的各受光元件中积蓄有与在曝光期间入射的近红外光的光量对应的电荷。而且，从图像传感器14B读取与在被摄体上反射的第1点图案的入射光量对应的像素信号(与按每个像素积蓄的电荷对应的模拟信号)。此外，当被摄体上照射有环境光，且在环境光中包含近红外光波段的成分时，环境光中近红外光波段的成分作为干扰信号而包含在像素信号中。
从图像传感器14B读取的模拟信号通过AD转换器16转换成数字信号(图像数据)，经由作为图像输入控制器发挥作用的接口电路18而读入CPU20。此外，CMOS型图像传感器中存在包含AD转换器的图像传感器，该情况下能够省略AD转换器16。
CPU20具有：根据操作部28中的命令输入进行距离图像获取装置10的曝光控制、光调制部22及驱动部26等各部的整体控制的作为器件控制部的功能；以及作为图案提取部20A、距离图像获取部20B及判别部20C的功能，详细内容在之后进行说明。
图案提取部20A为从经由接口电路18输入的图像数据中提取第1点图案的部分，例如，通过设定适当的阈值，并对根据该阈值输入的图像数据进行二值化处理，由此提取仅表示第1点图案的图像数据(二值图像数据)。
距离图像获取部20B根据由图案提取部20A提取的第1点图案的二值图像数据，求出第1点图案的各点在图像传感器14B上的位置(例如，各点的重心的位置)，并根据求出的第1点图案的各点在图像传感器14B上的位置，按每个点计算被摄体的距离，由此获取(生成)表示测距区域内的被摄体的距离的距离图像。此外，距离图像为表示测距区域内的被摄体的距离的二维距离信息，通过将距离信息替换为与距离对应的亮度值或颜色信息，能够将距离图像作为图像进行视觉确认。
判别部20C为判别是否从其他距离图像获取装置(以下，简称为“其他装置”)投射有结构光的图案(第2图案)的部分。当从其他装置投射第2图案，且第2图案与第1点图案相同地是点图案(第2点图案)时，无法识别由图案提取部20A提取的点图案是从自身装置投射的第1点图案还是从其他装置投射的第2点图案。
判别部20C对由图案提取部20A提取的点图案的点数进行计数，当计数的点数超过第1点图案的点数时，能够判别为从其他装置投射有第2点图案。
通信部30为在与其他装置或接入点之间进行无线通信的近距离无线通信部，作为接收从其他装置直接发送或经由接入点发送的信标信息的信标信息接收部而发挥作用。判别部20C能够根据来自通信部30的信标信息的接收结果来判别在可通信范围内是否存在其他装置(即，是否从其他装置投射有第2点图案)。并且，作为信标信息能够包含表示其他装置所投射的结构光的图案(相当于第2图案的第2点图案)的信息、以及第2点图案如后述那样进行空间调制时的表示空间调制的调制内容的空间调制信息，该情况下，判别部20C能够根据经由通信部30接收的信标信息而获取与从其他装置投射的第2点图案相关的信息(表示第2点图案的形状或空间调制的调制内容的空间调制信息等)。
从其他装置向同一被摄体投射第2点图案时，图案提取部20A提取从自身装置投射的第1点图案和从其他装置投射的第2点图案，但该情况下，第1点图案和第2点图案为相同形状(例如，圆形的点)时，无法识别二者。
因此，当图案提取部20A无法识别第1图案和第2图案时，CPU20向光调制部22输出对从自身装置的投射部12投射的第1图案(第1点图案)进行空间调制的调制指令等。
光调制部22为对从投射部12投射的第1点图案进行空间调制的部分，且优选具备存储用于对第1点图案进行空间调制的多个空间调制图案的存储部24，从存储部24选择能够进行与从其他装置投射的第2点图案的识别的空间调制图案，并根据选出的空间调制图案，对从投射部12投射的第1点图案进行空间调制。
操作部28包含电源开关、快门按钮11、模式选择部等，操作部28中的命令输入施加于CPU20。通信部30为在与其他外围设备或接入点之间进行近距离无线的部分，在本例中，在与其他距离图像获取装置之间进行信标信息等的发送和接收等。
[光调制部]
接着，对第1实施方式的光调制部22进行详细说明。第1实施方式的光调制部22包含使投射部12或投射透镜12C振动的振子而构成。
图4是表示光调制部22的第1实施方式的主要部分的结构图，尤其表示关于使投射透镜12C沿与光轴方向(z方向)正交的水平方向(x方向)以及铅垂方向(y方向)高频振动的振动机构。
图4所示的光调制部22的振动机构具有与适用于普通的相机的手抖动校正机构相同的结构，主要由以下构成：滑动部件106，主要通过设置在基座部件100的主导轴102和停止旋转导轴104而沿x方向移动自如地被引导；移动部件112，通过设置在滑动部件106的副导轴108和停止旋转导轴110而沿y方向移动自如地被引导；音圈型振子114和116，在基座部件100侧固定有磁铁，且在移动部件112侧固定有线圈；以及印刷基板118，向音圈型振子114和116供给驱动信号。此外，投射部12的投射透镜被移动部件112保持。
音圈型振子114在经由印刷基板118施加有高频驱动信号时，使滑动部件106和移动部件112沿x方向振动，音圈型振子116在经由印刷基板118施加有高频驱动信号时，使移动部件112沿y方向振动。
即，若移动部件112通过音圈型振子114或116沿x方向或y方向振动，则投射透镜与移动部件112一同沿x方向或y方向振动，由此，通过投射透镜12C投射的第1点图案沿x方向或y方向振动(空间调制)。
此外，上述第1实施方式的光调制部22使用音圈型振子114或116作为使投射透镜12C振动的振子，但并不限于此，例如，能够使用压电元件(Piezoelectric element)。
图5是表示包含光调制部22的第2实施方式的投射部12的结构的图。此外，在图5中，对与图3所示的投射部12相同的部分标注相同的符号，并省略其详细说明。
第2实施方式的光调制部22主要由数字微镜器件(DMD：Digital MicromirrorDevice)200构成，从近红外LED12A发出的近红外光通过准直透镜210校正为平行光而入射于衍射光学元件12B，并在此转换为矩阵状的第1点图案。通过衍射光学元件12B转换的近红外光的第1点图案的各点经由反射镜220而入射于构成DMD200的微镜200A(参照图6)。
图6是表示DMD200的结构的立体图。如图6所示，DMD200由多个(与第1点图案的点数大致相同的数量)微镜200A排列成格子状而成的微镜组构成。各个微镜200A在由临时存储微镜的驱动信息的硅栅CMOS等组成的存储器单元202上通过包含铰链和磁轭(省略图示)的支柱被支持。在微镜200A的表面蒸镀有铝等反射率高的材料而形成光反射面。被各个微镜200A反射的第1点图案在通过DMD200进行了空间调制之后，通过投射透镜12C投射于测距区域的被摄体。
作为第2实施方式的光调制部22发挥作用的DMD200通过使第1点图案所入射的微镜组的各个微镜200A高频摆动，能够对第1点图案进行空间调制。此外，DMD200能够个别控制构成微镜组的各个微镜200A，优选选出摆动的微镜，并仅使选出的微镜摆动，对此将在之后详细进行说明。
接着，参照图7至图11，对识别从自身装置投射的第1点图案和从其他装置投射的第2点图案的方法进行说明。
图7是由摄像部14拍摄的近红外图像，并且是表示包含从测距区域A内的被摄体上反射的第1点图案的图像的一例的图。此外，图7表示仅包含从自身装置投射的第1点图案的图像。并且，为了便于说明，将测距区域A内的被摄体设为距离一定的平坦面。
如图7所示，投射于距离一定的平坦面的第1点图案的点距成为等距。此外，各点距成为与从摄像部14至被摄体(平坦面)的距离对应的间隔。
图8是由摄像部14拍摄的近红外图像，并且是表示包含从自身装置投射的第1点图案和从其他装置投射的第2点图案的图像的一例的图。
在图8中，投射有自身装置的第1点图案的测距区域A包含自身装置的第1点图案和其他装置的第2点图案重复的重复区域B。该情况下，第1点图案和第2点图案的点形状相同，因此，无法通过图像识别第1点图案和第2点图案。
为了能够识别自身装置的第1点图案和其他装置的第2点图案，距离图像获取装置10通过光调制部22对从自身装置投射的第1点图案进行空间调制。
图9是包含图8所示的第1点图案和第2点图案的近红外图像，并且是表示以通过光调制部22使投射透镜12C沿上下方向(图4所示的y方向)振动的状态拍摄的图像的图。
该情况下，只有从自身装置的投射部12投射的第1点图案沿上下方向进行空间调制，因此，如图9所示，第1点图案的各点的形状成为在上下方向上较长的长圆形或椭圆形。
因此，即使在投射有自身装置的第1点图案的测距区域A存在自身装置的第1点图案和其他装置的第2点图案重复的重复区域B，图案提取部20A也能够通过第1点图案和第2点图案的点形状的差异而仅提取通过光调制部22进行了空间调制的第1点图案(长圆形或椭圆形的点图案)。
此外，图案提取部20A能够从CPU20或光调制部22获取表示基于光调制部22对第1点图案进行空间调制的空间调制图案(即，与空间调制图案对应的第1点图案的各点的形状)的信息，从而能够仅提取具有与空间调制图案对应的点形状的第1点图案。
图10是包含图8所示的第1点图案和第2点图案的近红外图像，并且表示关于从其他装置投射的第2点图案进行了空间调制的情况。
该情况下，第1点图案和第2点图案的重复区域B中的从其他装置投射的第2点图案的点形状，由于空间调制而不是圆形。因此，即使在投射有自身装置的第1点图案的测距区域A存在自身装置的第1点图案和其他装置的第2点图案重复的重复区域B，图案提取部20A也能够通过第1点图案和第2点图案的点形状的差异而仅提取第1点图案(圆形的点图案)。
即，当其他装置的第2点图案进行了空间调制时，优选CPU20断开自身装置的光调制部22而不对第1点图案进行空间调制。
图11是包含第1点图案和第2点图案的近红外图像，并且表示关于从两台其他装置投射有第2点图案，且从两台其他装置中的一个其他装置投射的第2点图案进行了空间调制的情况。
在图11中，在从自身装置投射的第1点图案和从两台其他装置中的一个其他装置投射且进行了空间调制的第2点图案重复的重复区域B内，存在与从两台其他装置中的另一个其他装置投射且未进行空间调制的第2点图案重复的重复区域C。
该情况下，如图10所示，若不对自身装置的第1点图案进行空间调制，则在重复区域C中，无法识别第1点图案和从两台其他装置中另一个其他装置投射且未进行空间调制的第2点图案。
因此，为了对从自身装置投射的第1点图案进行空间调制，从而能够识别进行了空间调制的第1点图案和未进行空间调制的第2点图案，并且能够识别进行了空间调制的第1点图案和进行了空间调制的第2点图案，利用与第2点图案的空间调制图案不同的空间调制图案对第1点图案进行空间调制。
图11所示的例子中，通过光调制部22使投射透镜12C沿左右方向(图4所示的x方向)振动，从而对从自身装置的投射部12投射的第1点图案沿左右方向进行空间调制。由此，第1点图案的各点的形状成为沿左右方向较长的长圆形或椭圆形，图案提取部20A能够识别自身装置的第1点图案和进行空间调制而具有沿上下方向较长的长圆形或椭圆形的点形状的其他装置的第2点图案。
此外，使构成图4所示的光调制部22的音圈型振子114和116分别协同动作，从而使投射透镜12C沿x方向和y方向分别移动，由此能够将第1点图案的各点的形状设为任意形状。即，优选将用于对第1点图案进行空间调制的多个空间调制图案(与第1点图案的各点的形状对应的多个空间调制图案)存储于存储部24，光调制部22从存储部24选择能够进行与从其他装置投射的第2点图案的识别的空间调制图案，并根据选出的空间调制图案，对从投射部12投射的第1点图案进行空间调制。
并且，如图8和图9所示，当在测距区域A中的重复区域B中自身装置的第1点图案和其他装置的第2点图案混合存在，且在测距区域A的其他区域(除重复区域B以外的区域)仅存在自身装置的第1点图案时，可以仅对重复区域B内的第1点图案进行空间调制，从而能够识别重复区域B中的自身装置的第1点图案和其他装置的第2点图案。
该情况下，通过作为区域判别部发挥作用的判别部20C来判别重复区域B，所述重复区域B是投射有第1点图案的测距区域A和从其他装置投射的第2点图案的投射区域重复的区域。构成图5和图6所示的第2实施方式的光调制部22的DMD200根据基于区域判别部的判别结果而仅使微镜组中与重复区域B对应的微镜组摆动。由此，能够识别第1点图案和第2点图案，且由于与不重复的区域对应的第1图案不进行空间调制，因此能够拍摄成不模糊的点图案。
[距离图像获取方法]
接着，对本发明所涉及的距离图像获取方法进行说明。
图12是表示本发明所涉及的距离图像获取方法的第1实施方式的流程图。
在图12中，CPU20通过驱动部26打开投射部12的近红外LED12A，并从投射部12将近红外光的第1点图案投射于测距区域的被摄体(步骤S10)。该情况下，CPU20断开光调制部22而不对第1点图案进行空间调制(步骤S12)。
接着，由摄像部14拍摄包含未进行空间调制的第1点图案的图像(步骤S14)。图案提取部20A根据阈值对所拍摄的图像进行二值化处理，并提取点图案(显示点图案的二值图像)(步骤S16)。
接着，判别部20C判别是否从其他距离图像获取装置投射有点图案(第2点图案)(步骤S18)。能够通过在步骤S16中提取的点图案的点数是否多于第1点图案的点数来进行该判别，或者能够通过是否经由通信部30接收了表示其他距离图像获取装置的存在的信标信息来进行该判别。
在步骤S18中，若判别为从其他距离图像获取装置投射有第2点图案(“是”的情况)，则转到步骤S20，若判别为从其他距离图像获取装置未投射有第2点图案(“否”的情况)，则转到步骤S28。
步骤S20中，判别是否能够识别自身装置的第1点图案和其他装置的第2点图案，当能够判别时(“是”的情况)，转到步骤S28，当无法判别时(“否”的情况)，转到步骤S22。
步骤S22中，接通光调制部22而对第1点图案进行空间调制。此外，当第2点图案中存在进行了空间调制的第2点图案时，光调制部22利用与进行了空间调制的第2点图案不同的空间调制图案对第1点图案进行空间调制。
接着，由摄像部14拍摄包含第1点图案(进行了空间调制的第1点图案)的图像(步骤S24)，图案提取部20A从所拍摄的图像中提取第1点图案(进行了空间调制的第1点图案)(步骤S26)。
距离图像获取部20B根据通过步骤S16提取的点图案(未进行空间调制的第1点图案)或通过步骤S26提取的进行了空间调制的第1点图案，获取表示被摄体的距离的距离图像(步骤S28)。
此外，图12所示的实施方式中获取1帧份的距离图像，但在与动态图像相同地获取以规定帧率连续的距离图像时，反复执行从步骤S10至步骤S28的处理，直至获取动态图像的距离图像结束。
图13是表示本发明所涉及的距离图像获取方法的第2实施方式的流程图。
在图13中，CPU20关闭投射部12的近红外LED12A(步骤S100)，摄像部14在未投射第1点图案的情况下进行拍摄(步骤S102)。判别部20C根据步骤S102中获取的图像判别是否从其他距离图像获取装置投射有点图案(第2点图案)(步骤S104)。
当投射有第2点图案时(“是”的情况)，将表示投射的有无的标志F设定为1之后(步骤S106)，转到步骤S110，当未投射有第2点图案时(“否”的情况)，将标志F设定为0之后(步骤S108)，转到步骤S110。
在步骤S110中，CPU20通过驱动部26打开投射部12的近红外LED12A，并从投射部12将近红外光的第1点图案投射于测距区域的被摄体(步骤S110)。
接着，判别标志F是否为1(步骤S112)，当标志F是1时(“是”的情况)，接通光调制部22而对第1点图案进行空间调制。(步骤S114)。另一方面，当标志F不是1时(“否”的情况)，断开光调制部22而不对第1点图案进行空间调制(步骤S116)。接着，由摄像部14拍摄包含第1点图案的图像(步骤S118)。图案提取部20A根据阈值对所拍摄的图像进行二值化处理，并提取第1点图案(显示第1点图案的二值图像)(步骤S120)。此外，当从其他装置投射有第2点图案时，第1点图案进行空间调制，另一方面，当从其他装置未投射有第2点图案时，第1点图案未进行空间调制，但由于仅拍摄第1点图案，因此图案提取部20A能够在任何情况下都只提取第1点图案。
距离图像获取部20B根据通过步骤S120提取的第1点图案，获取表示被摄体的距离的距离图像(步骤S122)。
此外，图13所示的实施方式中获取1帧份的距离图像，但在与动态图像相同地获取以规定帧率连续的距离图像时，反复执行从步骤S100至步骤S122的处理，直至获取动态图像的距离图像结束。
并且，上述第1实施方式和第2实施方式中，当无法识别从自身装置投射的第1点图案和从其他装置投射的第2点图案时，或者当从其他装置投射有第2点图案时，接通光调制部22而对第1点图案进行空间调制，从而能够识别第1点图案和第2点图案，但也可以与从其他装置投射的第2点图案的有无以及第2点图案的空间调制的有无无关地，光调制部22从存储于存储部24的多个空间调制图案中依次或随机地读取空间调制图案，并根据读取出的空间调制图案而对从投射部12投射的第1图案进行空间调制。
该情况下，由于第1点图案根据从多个空间调制图案中依次或随机地读取的空间调制图案进行空间调制，因此第1点图案的各点的形状时时刻刻发生变化。图案提取部20A能够将点形状发生变化的点图案识别为从自身装置投射的第1点图案。并且，当第1点图案的各点的形状时时刻刻发生变化时，存在投射有具有与其他装置的第2点图案的点形状不同的点形状的第1点图案(能够进行与第2点图案的识别的第1点图案)的时刻，图案提取部20A能够从包含在该时刻拍摄的第1点图案的图像中仅提取第1点图案。
＜图像传感器的其他实施方式＞
图14是为了说明能够适用于本发明所涉及的距离图像获取装置的图像传感器的其他实施方式而使用的图，图14的(A)部分是表示其他实施方式的图像传感器的2×2像素的基本排列的图。其他实施方式的图像传感器通过该基本排列在水平方向和垂直方向上重复配置而构成。
如图14的(A)部分所示，2×2像素的基本排列具有：在近红外光的波段具有灵敏度的第1受光元件即近红外光像素(IR(infrared)像素)；以及在红(R)、绿(G)、蓝(B)的可见光的波段分别具有灵敏度的3个第2受光元件(R像素、G像素、B像素)。即，其他实施方式的图像传感器通过IR像素、R像素、G像素以及B像素混合存在并二维排列而构成。
图14的(B)部分表示配设于R像素、G像素以及B像素的RGB的各滤色器的分光透射率以及从近红外LED12A发出的近红外光的分光特性。
图案提取部20A能够从由上述结构的图像传感器的IR像素读取的近红外图像中提取第1点图案，距离图像获取部20B能够根据提取出的第1点图案，获取表示被摄体的距离的距离图像。
并且，CPU20内的可见光图像生成部(未图示)能够根据由上述结构的图像传感器的R像素、G像素以及B像素读取的RGB的可见光图像，生成测距区域内的被摄体的可见光图像(彩色图像)。RGB的各滤波器对近红外光也具有透射率，但能够通过设为所对应的R像素、G像素以及B像素对近红外光不具有灵敏度的结构，或者通过与RGB的各滤波器重叠设置IR截止滤波器来生成对近红外不具有灵敏度的可见光图像。并且，也可以设置可见光截止滤波器来代替在图14的(B)部分中具有带通特性的近红外光滤波器，并从由R像素、G像素以及B像素读取的RGB的各图像中减去IR图像成分而生成可见光图像，而不是设置IR截止滤波器或设为对近红外光不具有灵敏度的结构。
也就是说，可见光图像中不包含近红外图像，因此，即使进行了空间调制的近红外光的第1点图案投射于被摄体，也不会影响可见光图像。并且，根据上述结构的图像传感器，能够根据1个图像传感器的输出而同时获取同一视角的距离图像和可见光图像。
能够适用本发明的方式并不限于具备获取距离图像的单独的功能的距离图像获取装置，也可以是能够拍摄彩色图像的普通的数码相机、摄像机中搭载有距离图像获取功能的装置，并且，也能够适用于在具备距离图像获取功能的基础上还具备除距离图像获取功能以外的其他功能(通话功能、通信功能、其他计算机功能)的移动设备类。作为能够适用本发明的其他方式，例如，可以举出移动电话或智能手机、PDA(个人数字助理(PersonalDigital Assistants))、便携式游戏机。以下，对能够适用本发明的智能手机的一例进行说明。
＜智能手机的结构＞
图15是表示作为距离图像获取装置的实施方式的智能手机500的外观的立体图。
图15所示的智能手机500具有平板状的框体502，在框体502的一个面具备作为显示部的显示面板521和作为输入部的操作面板522成为一体的显示输入部520。并且，框体502具备扬声器531、麦克风532、操作部540、相机部541以及投射部542。此外，框体502的结构并不限定于此，例如，还能够采用显示部和输入部独立构成的结构、折叠结构或具有滑动机构的结构。
图16是表示图15所示的智能手机500的结构的框图。如图16所示，作为智能手机500的主要构成要件，具备无线通信部510、显示输入部520、通话部530、操作部540、作为摄像部发挥作用的相机部541、存储部550、外部输入输出部560、GPS(全球定位系统(GlobalPositioning System))接收部570、动作传感器部580、电源部590以及主控制部501。并且，作为智能手机500的主要功能，具备经由基站装置和移动通信网进行移动无线通信的无线通信功能。
无线通信部510根据主控制部501的命令而与容纳于移动通信网的基站装置进行无线通信。利用该无线通信来进行语音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等的发送和接收，或Web数据和流数据等的接收。
显示输入部520是通过主控制部501的控制而显示图像(静止图像和动态图像)或字符信息等并将信息视觉性地传递给用户，并且检测相对于所显示的信息的用户操作的所谓的触摸面板，且具备显示面板521和操作面板522。在观看所生成的三维图像时，优选显示面板521为三维显示面板。
显示面板521将LCD(液晶显示器(Liquid Crystal Display))、OELD(有机电致发光显示器(Organic Electro-Luminescence Display))等作为显示器件而使用。
操作面板522是以能够视觉确认显示在显示面板521的显示面上的图像的方式被载置，且通过用户的手指或尖笔操作的检测一个或多个坐标的器件。若通过用户的手指或尖笔操作该器件，则将因操作而产生的检测信号输出至主控制部501。接着，主控制部501根据所接收的检测信号来检测显示面板521上的操作位置(坐标)。
如图15所示，智能手机500的显示面板521和操作面板522成为一体而构成显示输入部520，成为操作面板522完全覆盖显示面板521的配置。采用该配置时，操作面板522可以对显示面板521之外的区域也具备检测用户操作的功能。换句话说，操作面板522可以具备关于与显示面板521重叠的重叠部分的检测区域(以下，称为显示区域)，以及关于除此以外的不与显示面板521重叠的外缘部分的检测区域(以下，称为非显示区域)。
此外，显示区域的大小和显示面板521的大小可以完全一致，但二者并不需要一定一致。并且，操作面板522可以具备外缘部分和除此以外的内侧部分这2个感应区域。此外，外缘部分的宽度是根据框体502的大小等而适当设计的。此外，作为操作面板522中采用的位置检测方式，可以举出矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式、静电电容方式等，能够采用任意方式。
通话部530具备扬声器531和麦克风532，并将通过麦克风532输入的用户的声音转换成可在主控制部501处理的语音数据而输出至主控制部501，或者将通过无线通信部510或外部输入输出部560接收的语音数据进行解码而从扬声器531输出。并且，如图16所示，例如，能够将扬声器531和麦克风532搭载于与设有显示输入部520的面相同的面。
操作部540是使用了键开关等的硬件键，并且接受来自用户的命令。例如，操作部540是搭载于智能手机500的框体502的显示部的下部、下侧面，且在用手指等按下时成为接通，放开手指时通过弹簧等的复原力而成为断开状态的按钮式开关。
存储部550存储主控制部501的控制程序和控制数据、将通信对象的名称和电话号码等建立对应关联而成的地址数据、发送和接收的电子邮件数据、通过Web浏览下载的Web数据或已下载的内容数据，并且临时存储流数据等。并且，存储部550由智能手机内置的内部存储部551和具有装卸自如的外部存储器插槽的外部存储部552构成。此外，构成存储部550的各内部存储部551和外部存储部552使用闪存型(flash memory type)、硬盘型(harddisk type)、微型多媒体卡类型(multimedia card micro type)、卡类型的存储器(例如，Micro SD(注册商标)存储器等)、RAM(随机存取存储器(Random Access Memory))、ROM(只读存储器(Read Only Memory))等存放介质来实现。
外部输入输出部560发挥与连结于智能手机500的所有外部设备之间的接口作用，用于通过通信等(例如，通用串行总线等)或网络(例如，互联网、无线LAN(局域网(LocalArea Network))、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)、RFID(射频识别(Radio FrequencyIdentification))、红外线通信(红外数据协会(Infrared Data Association：IrDA))、UWB(超宽带(Ultra Wideband))(注册商标)、紫蜂(ZigBee)(注册商标)等)而直接或间接地与其他外部设备连接。
作为连结于智能手机500的外部设备，例如具有有线/无线头戴式耳机、有线/无线外部充电器、有线/无线数据端口、经由卡插槽而连接的存储卡(Memory card)或SIM(客户标识模块(Subscriber Identity Module Card))/UIM(用户标识模块(User IdentityModule Card))卡、经由音频/视频I/O(输入/输出(Input/Output))端子而连接的外部音频/视频设备、无线连接的外部音频/视频设备、有线/无线连接的智能手机、有线/无线连接的个人计算机、有线/无线连接的PDA、耳机等。外部输入输出部能够将从这种外部设备传输来的数据传递至智能手机500的内部的各构成要件，或者能够将智能手机500的内部的数据传输至外部设备。
GPS接收部570根据主控制部501的命令而接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，根据所接收的多个GPS信号执行定位运算处理，并检测由智能手机500的纬度、经度、高度组成的位置。当能够从无线通信部510或外部输入输出部560(例如，无线LAN)获取位置信息时，GPS接收部570还能够利用该位置信息来检测位置。
动作传感器部580例如具备三轴加速度传感器等，并根据主控制部501的命令而检测智能手机500的物理移动。通过检测智能手机500的物理移动，从而检测智能手机500的移动方向和加速度。该检测结果被输出至主控制部501。
电源部590根据主控制部501的命令而向智能手机500的各部供给积蓄在电池(未图示的)的电力。
主控制部501具备微处理器，并且根据存储部550所存储的控制程序和控制数据进行工作并整体控制智能手机500的各部。并且，主控制部501由于通过无线通信部510而进行语音通信和数据通信，因此具备控制通信系统的各部的移动通信控制功能和应用处理功能。
应用处理功能通过根据存储部550所存储的应用软件而主控制部501进行工作来实现。作为应用处理功能，例如有控制外部输入输出部560而与对象设备进行数据通信的红外线通信功能、进行电子邮件的发送和接收的电子邮件功能、浏览Web页的Web浏览功能等。
并且，主控制部501具备根据接收数据或所下载的流数据等的图像数据(静止图像或动态图像的数据)，将影像显示在显示输入部520等的图像处理功能。图像处理功能是指，主控制部501将上述图像数据进行解码并对该解码结果实施图像处理，从而将图像显示在显示输入部520的功能。
此外，主控制部501执行对显示面板521的显示控制，以及检测通过操作部540、操作面板522进行的用户操作的操作检测控制。
通过执行显示控制，主控制部501显示用于启动应用软件的图标或滚动条等软件键，或者显示用于创建电子邮件的窗口。此外，滚动条是指，用于使无法收容于显示面板521的显示区域的较大的图像等接受移动图像显示部分的命令的软件键。
并且，通过执行操作检测控制，主控制部501检测通过操作部540进行的用户操作，或接受通过操作面板522而对上述图标进行的操作、对上述窗口的输入栏进行的字符串的输入，或者接受通过滚动条进行的显示图像的滚动要求。
此外，通过执行操作检测控制，主控制部501判定对操作面板522的操作位置是与显示面板521重叠的重叠部分(显示区域)还是除此以外的与显示面板521不重叠的外缘部分(非显示区域)，并具备对操作面板522的感应区域、软件键的显示位置进行控制的触摸面板控制功能。
并且，主控制部501还能够检测对操作面板522的手势操作，并根据所检测的手势操作而执行预先设定的功能。手势操作是指用手指等描绘轨迹或同时指定多个位置，或者将它们进行组合而从多个位置对至少1个描绘轨迹的操作，而非以往简单的触摸操作。
相机部541是使用CMOS(互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor))或CCD(电荷耦合器件(Charge-Coupled Device))等图像传感器进行电子拍摄的摄像装置。能够在该相机部541适用前述距离图像获取装置10。
该情况下，如图14的(A)部分所示，优选相机部541为在1个图像传感器内使距离图像用近红外光透射的第1受光元件(IR像素)和彩色摄像用第2受光元件(R像素、G像素、B像素)混合存在并二维排列的相机部。即，作为相机部541的图像传感器，优选使用设有RGB滤色器的R像素、G像素以及B像素和设有可见光截止滤波器的像素(仅对红外光具有灵敏度的IR像素)混合存在的图像传感器。
投射部542具有近红外LED，并在获取距离图像时投射近红外光的第1点图案。并且，近红外LED为具有红外线通信功能的智能手机500时，还能够作为红外线通信的光源来使用。
并且，相机部541能够通过控制主控制部501，将通过拍摄获取的可见光的图像数据转换为例如JPEG(联合图像专家组(Joint Photographic coding Experts Group))等压缩的图像数据，并记录于存储部550或者通过外部输入输出部560或无线通信部510而进行输出，同样能够将表示被摄体的距离的距离图像记录于存储部550或者通过外部输入输出部560或无线通信部510而进行输出。在图15所示的智能手机500中，相机部541搭载于与显示输入部520相同的面，但相机部541的搭载位置并不限于此，也可以搭载于显示输入部520的背面，或者也可以搭载有多个相机部541。此外，搭载有多个相机部541时，还能够切换供拍摄的相机部541而单独进行拍摄，或者同时使用多个相机部541而进行拍摄。
并且，相机部541能够利用于智能手机500的各种功能。例如，能够在显示面板521显示由相机部541获取的图像，或作为操作面板522的操作输入之一而利用相机部541的图像。并且，还能够在GPS接收部570检测位置时，参照来自相机部541的图像而检测位置。此外，也能够参照来自相机部541的图像而不使用三轴加速度传感器，或者同时使用三轴加速度传感器，来判断智能手机500的相机部541的光轴方向或判断当前的使用环境。当然，也能够在应用软件内利用来自相机部541的图像。
此外，本实施方式的投射部12将近红外LED12A作为光源，但本发明并不限于此，例如，也可以将射出近红外激光的半导体激光器等作为光源。例如，作为第2实施方式的变形，也能够使用近红外激光来代替作为光源的近红外LED12A而省略准直透镜210等，使用双轴扫描的单微镜来代替DMD200，或使用2片单轴扫描的单微镜的组合来代替反射镜210和DMD200。
符号说明
10-距离图像获取装置，12、542-投射部，12A-近红外LED，12B-衍射光学元件，12C-投射透镜，14-摄像部，14A-成像透镜，14B-图像传感器，20-中央处理装置(CPU)，20A-图案提取部20A-距离图像获取部，20C-判别部，22-光调制部，24-存储部，28-操作部，30-通信部，500-智能手机，541-相机部。

Claims (17)

1.一种距离图像获取装置，其具备：
投射部，向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光的第1图案；
光调制部，对从所述投射部投射的所述第1图案进行空间调制；
摄像部，从所述投射部远离基线长度而并列设置，并拍摄包含在所述测距区域内的被摄体上反射的所述第1图案在内的图像；
图案提取部，从由所述摄像部拍摄的图像中提取由所述光调制部进行了空间调制的所述第1图案；以及
距离图像获取部，根据由所述图案提取部提取的所述第1图案，获取表示所述测距区域内的被摄体的距离的距离图像。
2.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述距离图像获取装置具备判别部，所述判别部判别是否从其他距离图像获取装置投射有结构光的第2图案，
在通过所述判别部判别为从所述其他距离图像获取装置投射有所述第2图案时，所述光调制部对从所述投射部投射的所述第1图案进行空间调制。
3.根据权利要求2所述的距离图像获取装置，其中，
所述第1图案和所述第2图案分别为点图案，
当从由所述摄像部拍摄的图像中检测出的点图案的点数超过从所述投射部投射的所述第1图案的点数时，所述判别部判别为从所述其他距离图像获取装置投射有所述第2图案。
4.根据权利要求3所述的距离图像获取装置，其中，
所述光调制部具有存储部，所述存储部存储用于对所述第1图案进行空间调制的多个空间调制图案，当通过所述判别部判别为从所述其他距离图像获取装置投射有所述第2图案，且无法识别从所述投射部投射的所述第1图案和从所述其他距离图像获取装置投射的所述第2图案时，所述光调制部从所述存储部选择能够进行与从所述其他距离图像获取装置投射的所述第2图案的识别的空间调制图案，并根据所述选出的空间调制图案对从所述投射部投射的所述第1图案进行空间调制。
5.根据权利要求2所述的距离图像获取装置，其中，
所述距离图像获取装置具备信标信息接收部，所述信标信息接收部接收从所述其他距离图像获取装置发送且表示从所述其他距离图像获取装置投射有所述第2图案的信标信息，
在所述信标信息接收部接收所述信标信息时，所述判别部判别为从所述其他距离图像获取装置投射有所述第2图案。
6.根据权利要求5所述的距离图像获取装置，其中，
所述信标信息包含表示所述第2图案的空间调制的调制内容的空间调制信息，
所述光调制部具有存储用于对所述第1图案进行空间调制的调制内容不同的多个空间调制图案的存储部，当通过所述判别部判别为从所述其他距离图像获取装置投射有所述第2图案，且无法识别从所述投射部投射的所述第1图案和从所述其他距离图像获取装置投射的所述第2图案时，所述光调制部从所述存储部选择用于能够识别所述第1图案和所述第2图案的空间调制图案，并根据所述选出的空间调制图案对从所述投射部投射的所述第1图案进行空间调制。
7.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述光调制部具有存储用于对所述第1图案进行空间调制的调制内容不同的多个空间调制图案的存储部，从存储于所述存储部的多个空间调制图案中依次或随机地读取所述空间调制图案，并根据所述读取出的空间调制图案对从所述投射部投射的所述第1图案进行空间调制。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的距离图像获取装置，其中，
所述光调制部为使所述投射部或所述投射部的投射光学系统振动的振子。
9.根据权利要求8所述的距离图像获取装置，其中，
所述振子为压电元件或音圈型振子。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的距离图像获取装置，其中，
所述光调制部为数字微镜器件，所述数字微镜器件具有从所述投射部投射的所述第1图案所入射的微镜组，并通过使所述微镜组摆动来对由所述微镜组反射的所述第1图案进行空间调制。
11.根据权利要求10所述的距离图像获取装置，其中，
所述距离图像获取装置具备区域判别部，所述区域判别部判别投射有所述第1图案的所述测距区域和从其他距离图像获取装置投射的结构光的第2图案的投射区域重复的重复区域，
所述光调制部仅使所述数字微镜器件的微镜组中与通过所述区域判别部判别出的重复区域对应的微镜摆动。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的距离图像获取装置，其中，
所述第1图案的光为近红外光，
所述摄像部至少在近红外光的波段具有灵敏度。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的距离图像获取装置，其中，
所述摄像部具有第1受光元件和第2受光元件混合存在并二维排列的图像传感器，所述第1受光元件在近红外光的波段具有灵敏度，所述第2受光元件在可见光的波段具有灵敏度，
所述图案提取部从通过所述图像传感器的所述第1受光元件获取的图像中提取由所述光调制部进行了空间调制的所述第1图案，
所述距离图像获取装置还具备可见光图像生成部，所述可见光图像生成部根据通过所述图像传感器的所述第2受光元件获取的图像，生成所述测距区域内的被摄体的可见光图像。
14.一种距离图像获取方法，其包括：
从投射部向测距区域内的被摄体投射二维分布的结构光的第1图案的步骤；
对从所述投射部投射的所述第1图案进行空间调制的步骤；
通过从所述投射部远离基线长度而并列设置的摄像部，拍摄包含在所述测距区域内的被摄体上反射的所述第1图案在内的图像的步骤；
根据由所述摄像部拍摄的图像，提取进行了所述空间调制的所述第1图案的步骤；以及
根据所述提取出的所述第1图案而获取表示所述测距区域内的被摄体的距离的距离图像的步骤。
15.根据权利要求14所述的距离图像获取方法，其中，
所述距离图像获取方法包括判别是否投射有与从所述投射部投射的第1图案不同的第2图案的步骤，
在判别为投射有所述第2图案时，在对所述第1图案进行空间调制的步骤中，对所述第1图案进行空间调制。
16.根据权利要求15所述的距离图像获取方法，其中，
所述第1图案和所述第2图案分别为点图案，
当从由所述摄像部拍摄的图像中检测出的点图案的点数超过所述第1图案的点数时，在所述判别步骤中，判别为投射有所述第2图案。
17.根据权利要求16所述的距离图像获取方法，其中，
当通过所述判别步骤判别为投射有所述第2图案，且无法识别所述第1图案和所述第2图案时，在所述空间调制步骤中，根据用于能够识别所述第1图案和所述第2图案的空间调制图案，对从所述投射部投射的所述第1图案进行空间调制。
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