JP2000284346A - ３次元情報入力カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターン付きとパターン無しとのフラッシュ
投影を行い、２つの撮像情報を蓄積する３次元情報入力
カメラにおいて、両情報の入力輝度レベルに大きく差が
出ないようにし、パターンの情報すなわち位相画像を精
度良く得る。 【解決手段】 被写体にパターン付きのフラッシュ投影
した状態と、同被写体にパターン無しのフラッシュ投影
した状態と、で撮像を行い、これら２回の撮像情報を蓄
積する３次元情報入力カメラ。１回目の撮像時における
フラッシュ調光を行う第１フラッシュ調光手段と、２回
目の撮像時におけるフラッシュ調光を行う第２フラッシ
ュ調光手段と、を互いに独立に備えている。そして、３
次元情報入力時は、一般撮影時とは異なるフラッシュ調
光判定レベルが採用されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元情報入力カ
メラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元情報入力としては、複数の
撮影レンズを通過した２像から３次元情報を得る方法
や、図１に示すように、光を物体に投影し三角測量法の
原理によって距離分布を検出する方法が知られている。

【０００３】また、たとえば特開平６−２４９６２４号
公報に開示されたように、フリンジパターンを投影し、
別カメラでパターンを入力して、いわゆる三角測量によ
り距離分布を検知する方法がある。また、格子パターン
を物体に投影し、異なる角度方向から観察すると、投影
された格子パターンが物体の起伏に応じた変形データを
得ることにより、物体の起伏を求める方法も提案されて
いる（精密工学会誌、５５，１０，８５（１９８
９））。また、図２に示すように、格子パターン投影の
代わりに、グレイコードパターンを投影し、光学的分布
をＣＣＤカメラで測定する方法もある。

【０００４】これらの方法により３次元情報を得るに
は、複数画像の撮影が必要となったり画像情報の処理が
面倒であったりするので、撮影時、もしくは後の処理に
時間を要する。そのため、計測機器としては問題ない
が、カメラに使用するには適さないと考えられる。

【０００５】短時間の撮影および後演算で３次元情報を
精度よく得られる方法として、以下のような提案があ
る。

【０００６】たとえば図３（「光三次元計測」（吉澤徹
編、新技術コミュニケーションズ、第８９頁、図５.２.
１２（ａ））のように、縞パターンを投影し、投影した
縞パターンに対し、設計的に決まる角度で被写体からの
縞パターンを受光し、被写体の凹凸による縞の変形画像
から被写体の距離分布を検出する。すなわち、各画像ポ
イントで測定される画像の位相に対して、オリジナル縞
との位相のずれを演算する。この位相のずれには被写体
の高さの情報も含まれている。そこで位相情報と三角測
量による情報とによって、被写体の距離分布を求める。
しかし、検出には高い精度が必要となる。縞パターンの
濃度分布や光度には限界があるため、縞パターンの位置
を少しずつずらした複数の撮影画像によって、被写体の
距離分布を求まる方法がとられてきた。たとえば、０
°、９０°、１８０°、２７０°の４つの位相のずれた
縞パターンを投影する。

【０００７】これを改良したのが、たとえば図４および
図５に示したように、正弦波の縞パターンを被写体に投
影し、別角度から位相ずれを検出して距離分布を検出す
る方法である。これによれば、１回の撮影で、一本の縞
について多数の位相位置の距離分布の検出が可能であ
る。

【０００８】上記装置類は室内などで固定した使用方法
を前提としており、専用の測定機であり、条件の設定を
撮影ごとに行っていた。また、計測機器としてスリット
光をスキャンするものが製品化されている（ミノルタＶ
ＩＶＩＤ７００）が、３次元情報を得るには被写体から
のスリット光の反射光を受光するだけで行われ、画像は
別のエリアセンサでモニタ入力される。フラッシュ光を
使った複数枚画像入力方式ではない。一方、従来のデジ
タルカメラにおいて（ミノルタディマージュＥＸズーム
１５００など）フラッシュ撮影モードがあり、調光セン
サによってフラッシュ光の調光が可能であるが、全シー
ン同様に調光を行っている。また、銀塩カメラでも調光
機能があるが、３次元情報入力機能がなく、全シーン同
様にフラッシュ光の調光を行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】被写体からの光束を撮
影する撮像手段と、被写体にパターン投影する投影手段
とを備え、パターン投影時の被写体像の撮像情報とパタ
ーン投影しない時の撮像情報を蓄積する３次元情報入力
カメラで、パターン投影をフラッシュ光によって行うタ
イプのカメラでは、パターン投影時の被写体像の撮像情
報とパターン投影しない時の撮像情報で入力輝度レベル
が大きく差がでると、パターンの情報すなわち位相画像
を精度良く得ることができなかったり、被写体画像を画
質の良い状態で得られなかったりする。

【００１０】すなわち、パターン位置と被写体の位置の
関係情報に誤差が出て、最悪の場合、マッチングを取る
ことができなくなり、３次元情報入力ができなくなる。
本発明の課題は、パターン投影時の被写体像の撮像情報
とパターン投影しない時の撮像情報で入力輝度レベルに
大きく差が出ないようにし、パターンの情報すなわち位
相画像を精度良く得ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段・作用・効果】本発明は上記
課題を有効に解決するために創案されたものであって、
以下の特徴を備えた３次元情報入力カメラを提供するも
のである。

【００１２】本発明の３次元情報入力カメラは、被写体
にパターン付きのフラッシュ投影した状態と、同被写体
にパターン無しのフラッシュ投影した状態と、で撮像を
行い、これら２回の撮像情報を蓄積する３次元情報入力
カメラであり、「１回目の撮像時におけるフラッシュ調
光を行う第１フラッシュ調光手段」と「２回目の撮像時
におけるフラッシュ調光を行う第２フラッシュ調光手
段」とを備えている。そして、３次元情報入力時は、一
般撮影時とは異なるフラッシュ調光判定レベルを持つこ
とを特徴としている。上記第１および第２のフラッシュ
調光手段における調光レベルは、それぞれ一般撮影時と
同等またはそれよりも低く設定することが好ましい。

【００１３】これにより、パターン投影時の被写体像の
撮像情報とパターン投影しない時の撮像情報で入力輝度
レベルに大きく差が出ることを防止でき、縞パターン投
影画像のなかに含まれる被写体画像を得やすくなる。

【００１４】すなわち、パターン投影を行うことによっ
て被写体とパターンの足し合わされた画像は、被写体の
みの画像よりも輝度変化すなわちコントラストが拡大さ
れる。このまま一般撮影と同等の調光判定レベルで調光
を行うと、調光は画面の平均的な輝度で行うため、被写
体輝度の大きい部分ではオーバーフローになりやすい。
すなわち、縞パターンの最大透過率が７０％、平均透過
率が４５％とすると、平均的輝度は約半分になる。平均
輝度の低下に応じてフラッシュ光量が大きく、例えば２
倍になれば、最大透過率の部分には１４０％の光量が与
えられてしまう。ここに被写体の高輝度部が存在すれ
ば、オーバーフローして被写体画像が正しく取れなくな
る。この現象をおさえるために、フラッシュ調光判定レ
ベルをおとし、被写体に与える光量を幾分落として、適
切な画像を得るようにする。

【００１５】本発明においては、上記両フラッシュ調光
手段による調光判定レベルを互いに等しく設定してもよ
い。パターン投影撮像時とパターン投影しない時の調光
判定レベルが同じであれば、位相画像抽出演算時に画像
データの平均値がそろっているデータどおしの演算とな
り、情報欠落を防止する処理を簡易にでき演算時間の短
縮につながる。すなわち、階調カーブ（ガンマ特性）が
同じ領域内のデータであるという仮定のもとで演算処理
することが可能となる。

【００１６】また、本発明においては、上記第１および
第２のフラッシュ調光手段がそれぞれ独立して調光を行
うようにしてもよい。パターン投影撮像時とパターン投
影しない時の撮像時は独立してフラッシュ調光を行う
と、それぞれ調光することで縞パターン無し画像におけ
る被写体画像を良品質の画像で得ることができる。すな
わち、最終３次元画像となる時のテクスチャマッピング
情報量を充分に得ることができる。以下の説明では、調
光判定レベルのことを略して調光レベルと呼ぶが同じ意
味である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
３次元情報入力カメラ（以下３Ｄカメラという）につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１８】３Ｄカメラは、図６の正面図に示すよう
に、縞パターン投影部１と、箱型のカメラ本体部２と、
直方体状の撮像部３（太線で図示）とから構成されてい
る。撮像部３は、正面から見てカメラ本体部２の右側面
に着脱可能である。

【００１９】撮像部３は撮影レンズであるマクロ機能付
きズームレンズ３０１の後方位置の適所にＣＣＤカラー
エリアセンサ３０３（図１０参照）を備えた撮像回路が
設けられている。また、銀塩レンズシャッターカメラと
同様に、撮像部３内の適所にフラッシュ光の被写体から
の反射光を受光する調光センサ３０５を備えた調光回路
３０４（図１０参照）が、また、被写体の距離を測定す
るための測距センサＡＦ、光学ファインダー３１が設け
られている。

【００２０】一方、撮像部本体３の内部には、上記ズー
ムレンズ３０１のズーム比の変更と収容位置、撮影位置
間のレンズ移動を行うためのズームモータＭ１（図１０
参照）および合焦を行うためのモータＭ２（図１０参
照）とが設けられている。

【００２１】カメラ本体部２の前面には、左端部の適所
にグリップ部４が設けられ、右端部の上部適所に内蔵フ
ラッシュ５が、さらに、３Ｄカメラと外部機器（たとえ
ば、他の３Ｄカメラやパーソナルコンピュータ）と赤外
線通信を行うためのＩＲＤＡポートが設けられている。
また、カメラ本体部２の上面にはシャッタボタン９が設
けられている。

【００２２】縞パターン投影部１は、カメラ本体部２と
撮像部本体３の間に位置し、縞パターン投影部５０１が
配置されている。投影部５０１は撮影レンズ３０１の光
軸中心とほぼ同じ高さに縞パターン中心を置く配置とし
ている。そして縞パターンのパターン方向が光軸から離
れる方向に対し垂直方向になるように配置している。こ
れらは、三角測量の原理から３次元情報を得ることが基
本であるため、いわゆる基線長を長くとり、精度を確保
する目的と、オフセットを持たせたり、垂直以外の角度
による配置に比べて相対的に小さな縞パターンで被写体
をカバーすることを目的としている。縞パターンの投影
は、ここではフラッシュ光を用いている。縞パターンは
フィルムを用いる。

【００２３】これらの変形例としては、投影はフラッシ
ュ光以外にランプ光でもよい。また、縞パターンは、フ
ィルムだけでなく、ガラス基板に顔料や染料などのパタ
ーンをつけたものでもよい。

【００２４】図７の背面図に示したように、カメラ本体
部２の背面には、撮影画像のモニタ表示（ビューファイ
ンダーに相当）および記録画像の再生表示等を行うため
のＬＣＤ表示部１０が設けられている。また、ＬＣＤ表
示部１０の下方位置に、３Ｄカメラの操作を行うキース
イッチ群５２１〜５２６、カメラ本体の電源スイッチＰ
Ｓとが設けられている。また、電源スイッチＰＳの左側
には、電源ＯＮ状態で点灯するＬＥＤ１、メモリカード
にアクセス中や撮影準備に必要なためカメラへの入力を
受け付けない状態を表示するＢＵＳＹ表示ＬＥＤ２が設
けられている。

【００２５】さらに、カメラ本体部２の背面には、「撮
影モード」と「再生モード」とを切換設定する撮影／再
生モード設定スイッチ１４が設けられている。撮影モー
ドは、写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メ
モリカード８（図１０参照）に記録された撮影画像をＬ
ＣＤ表示部１０に再生表示するモードである。撮影／再
生モード設定スイッチ１４も２接点のスライドスイッチ
からなり、たとえば下にスライドすると、再生モードが
設定され、上にスライドすると、撮影モードが設定され
る。

【００２６】また、カメラ背面右上方には、４連スイッ
チＺが設けられており、ボタンＺ１〜Ｚ２を押すことに
より、ズームモータＭ１（図１０参照）を駆動してズー
ミングを行い、ボタンＺ３、Ｚ４を押すことによって露
出補正を行う。

【００２７】撮像部３の背面側には、ＬＣＤ表示をオン
・オフさせるためのＬＣＤボタンが設けられており、こ
のボタンを押す毎にＬＣＤ表示のオンオフ状態が切り替
わる。たとえば、専ら、光学ファインダー３１のみを用
いて撮影するときには、節電の目的で、ＬＣＤ表示をオ
フするようにする。マクロ撮影時には、ＭＡＣＲＯボタ
ンを押すことにより、フォーカスモータＭ２が駆動され
撮影レンズ３０１がマクロ撮影可能な状態になる。

【００２８】縞パターン投影部１の背面側には、縞パタ
ーン投影をするためのフラッシュ電源、すなわち３Ｄフ
ラッシュ電源スイッチＺ５を配置している。

【００２９】図８の側面図に示すように、３Ｄカメラの
本体部２の側面には、ＤＣ入力端子と、液晶表示されて
いる内容を外部のビデオモニターに出力するためのＶｉ
ｄｅｏ出力端子が設けられている。

【００３０】図９の底面に示すように、カメラ本体部２
の底面には、電池装填室１８とメモリカード８のカード
装填室１７とが設けられ、装填口は、クラムシェルタイ
プの蓋１５により閉塞されるようになっている。本実施
形態における３Ｄカメラは、４本の単三形乾電池を直列
接続してなる電源電池を駆動源としている。また、底面
には、コネクタおよび鉤状の接続具によって接続されて
いる撮像部３と本体部２との係合を解くための解除レバ
ーＲelが設けられている。

【００３１】縞パターン投影部１の底面には、カメラ本
体部２と同様に電池装填室５１８および蓋５１５を設
け、カメラ本体部２とは別のフラッシュ用電池を用い
る。また、縞パターン投影部１の底面には三脚ねじ５０
２を設けている。三脚ねじ５０２は、カメラのバランス
から、比較的中央に位置する縞パターン投影部１に設け
ている。

【００３２】次に、図１０のブロックを参照しながら、
撮像部３の内部ブロックについて説明する。

【００３３】ＣＣＤ３０３は、ズームレンズ３０１によ
り結像された被写体の光像を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）の色成分の画像信号（各画素で受光された画素信
号の信号列からなる信号）に光電変換して出力する。タ
イミングジェネレータ３１４は、ＣＣＤ３０３の駆動を
制御するための各種のタイミングパルスを生成するもの
である。

【００３４】撮像部３における露出制御は、絞りが固定
絞りとなっているので、ＣＣＤ３０３の露光量、すなわ
ち、シャッタスピードに相当するＣＣＤ３０３の電荷蓄
積時間を調節して行われる。被写体輝度が低輝度時に適
切なシャッタスピードが設定できない場合は、ＣＣＤ３
０３から出力される画像信号のレベル調整を行うことに
より露光不足による不適正露出が補正される。すなわ
ち、低輝度時は、シャッタスピードとゲイン調整とを組
み合わせて露出制御が行われる。画像信号のレベル調整
は、信号処理回路３１３内の後述するＡＧＣ回路のゲイ
ン調整において行われる。

【００３５】タイミングジェネレータ３１４は、本体部
２のタイミング制御回路２０２から送信される基準クロ
ックに基づきＣＣＤ３０３の駆動制御信号を生成するも
のである。タイミングジェネレータ３１４は、たとえば
積分開始／終了（露出開始／終了）のタイミング信号、
各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号，垂直
同期信号，転送信号等）等のクロック信号を生成し、Ｃ
ＣＤ３０３に出力する。

【００３６】信号処理回路３１３は、ＣＣＤ３０３から
出力される画像信号（アナログ信号）に所定のアナログ
信号処理を施すものである。信号処理回路３１３は、Ｃ
ＤＳ（相関二重サンプリング）回路とＡＧＣ（オートゲ
インコントロール）回路とを有し、ＣＤＳ回路により画
像信号のノイズの低減を行ない、ＡＧＣ回路のゲインを
調整することにより画像信号のレベル調整を行う。

【００３７】調光回路３０４は、フラッシュ撮影におけ
る内蔵フラッシュ５の発光量を本体部２の全体制御部２
１１により設定された所定の発光量に制御するものであ
る。フラッシュ撮影においては、露出開始と同時に被写
体からのフラッシュ光の反射光が調光センサ３０５によ
り受光され、この受光量が所定値に達すると、調光回路
３０４から制御部２１１を介してフラッシュ制御回路
（ＦＬ制御回路）２１６に発光停止信号が出力される。
フラッシュ制御回路２１６は、この発光停止信号に応答
して内蔵フラッシュ５の発光を強制的に停止し、これに
より内蔵フラッシュ５の発光量が所定量に制御される。

【００３８】以上述べた、撮像部３と本体部２とは、撮
像部３の装着面３３４に設けられた、３３４ａ〜３３４
ｇからなる７グループの接続端子群と、本体２の接続面
２３３に設けられた２３４ａ〜２３４ｇからなる７グル
ープの接続端子群によって、撮像部３と本体部２とが縞
パターン投影部１を介して電気的に接続される。また、
縞パターン投影部１と本体部２とは、２３４ｈの接続端
子によって電気的に接続される。

【００３９】次にカメラ本体部２の内部ブロックに関し
て説明する。カメラ本体部２内において、Ａ／Ｄ変換器
２０５は、画像信号の各画素信号を１０ビットのデジタ
ル信号に変換するものである。

【００４０】カメラ本体部２内には、基準クロック、タ
イミングジェネレータ３１４、Ａ／Ｄ変換器２０５に対
するクロックを生成するタイミング制御回路２０２が設
けられている。タイミング制御回路２０２は、制御部２
１１により制御される。

【００４１】黒レベル補正回路２０６は、Ａ／Ｄ変換さ
れた画素信号（以下、画素データという。）の黒レベル
を基準の黒レベルに補正するものである。また、ＷＢ回
路２０７は、γ補正後にホワイトバランスも合わせて調
整されるように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素データの
レベル変換を行うものである。ＷＢ回路２０７は、全体
制御部２１１から入力されるレベル変換テーブルを用い
てＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素データのレベルを変換す
る。なお、レベル変換テーブルの各色成分の変換係数
（特性の傾き）は全体制御部２１１により撮影画像ごと
に設定される。

【００４２】γ補正回路２０８は、画素データのγ特性
を補正するものである。画像メモリ２０９は、γ補正回
路２０８から出力される画素データを記憶するメモリで
ある。画像メモリ２０９は、１フレーム分の記憶容量を
有している。すなわち、画像メモリ２０９は、ＣＣＤ３
０３がｎ行ｍ列の画素を有している場合、ｎ×ｍ画素分
の画素データの記憶容量を有し、各画素データが対応す
る画素位置に記憶されるようになっている。

【００４３】ＶＲＡＭ２１０は、ＬＣＤ表示部１０に再
生表示される画像データのバッファメモリである。ＶＲ
ＡＭ２１０は、ＬＣＤ表示部１０の画素数に対応した画
像データの記憶容量を有している。

【００４４】撮影待機状態においては、撮像部３により
１／３０（秒）ごとに撮像された画像の各画素データが
Ａ／Ｄ変換器２０５〜γ補正回路２０８により所定の信
号処理を施された後、画像メモリ２０９に記憶されると
ともに、全体制御部２１１を介してＶＲＡＭ２１０に転
送され、ＬＣＤ表示部１０に表示される（ライブビュー
表示）。これにより撮影者はＬＣＤ表示部１０に表示さ
れた画像により被写体像を視認することができる。ま
た、再生モードにおいては、メモリカード８から読み出
された画像が全体制御部２１１で所定の信号処理が施さ
れた後、ＶＲＡＭ２１０に転送され、ＬＣＤ表示部１０
に再生表示される。

【００４５】カードＩ／Ｆ２１２は、メモリカード８へ
の画像データの書込みおよび画像データの読出しを行う
ためのインターフェースである。

【００４６】フラッシュ制御回路２１６は、内蔵フラッ
シュ５の発光を制御する回路である。フラッシュ制御回
路２１６は、全体制御部２１１の制御信号に基づき内蔵
フラッシュ５の発光の有無、発光量および発光タイミン
グ等を制御し、調光回路３０４から入力される発光停止
信号ＳＴＰに基づき内蔵フラッシュ５の発光量を制御す
る。

【００４７】ＲＴＣ２１９は、撮影日時を管理するする
ための時計回路である。図示しない別の電源で駆動され
る。操作部２５０には、上述した、各種スイッチ、ボタ
ンが設けられている。

【００４８】シャッタボタン９は銀塩カメラで採用され
ているような半押し状態（Ｓ１）と押し込んだ状態（Ｓ
２）とが検出可能な２段階スイッチになっている。待機
状態でシャッターボタンをＳ１状態にすると、測距セン
サＡＦからの測距情報によって距離情報を全体制御部２
１１へ入力する。全体制御部２１１の指示によって、Ａ
ＦモータＭ２を駆動し、合焦位置へ撮影レンズ３０１を
移動させる。

【００４９】全体制御部２１１は、マイクロコンピュー
タで構成されており、上述した撮像部３内およびカメラ
本体部２内の各部材の駆動を有機的に制御して３Ｄカメ
ラ１の撮影動作を統括制御するものである。図１１のブ
ロック図を参照しながら説明する。

【００５０】また、全体制御部２１１は、露出制御値
（シャッタスピード（ＳＳ））を設定するための輝度判
定部２１１ａとシャッタスピード設定部（ＳＳ設定部２
１１ｂ）とを備えている。

【００５１】輝度判定部２１１ａは、撮影待機状態にお
いて、ＣＣＤ３０３により１／３０（秒）ごとに取り込
まれる画像を利用して被写体の明るさを判定するもので
ある。すなわち、輝度判定部２１１ａは、画像メモリ２
０９に更新的に記憶される画像データを用いて被写体の
明るさを判定するものである。

【００５２】シャッタスピード設定部２１１ｂは、輝度
判定部による被写体の明るさの判定結果に基づいてシャ
ッタスピード（ＣＣＤ３０３の積分時間）を設定するも
のである。

【００５３】さらに、全体制御部２１１は、上記撮影画
像の記録処理を行うために、フィルタリング処理を行う
フィルタ部２１１ｆとサムネイル画像および圧縮画像を
生成する記録画像生成部２１１ｇとを備え、メモリカー
ド８に記録された画像をＬＣＤ表示部１０に再生するた
めに、再生画像を生成する再生画像生成部２１１ｈを備
えている。

【００５４】フィルタ部２１１ｆは、デジタルフィルタ
により記録すべき画像の高周波成分を補正して輪郭に関
する画質の補正を行うものである。記録画像生成部２１
１ｇは、画像メモリ２０９から画素データを読み出して
メモリカード８に記録すべきサムネイル画像と圧縮画像
とを生成する。記録画像生成部２１１ｇは、画像メモリ
２０９からラスタ走査方向に走査しつつ、横方向と縦方
向の両方向でそれぞれ８画素ごとに画素データを読み出
し、順次、メモリカード８に転送することで、サムネイ
ル画像を生成しつつメモリカード８に記録する。

【００５５】また、記録画像生成部２１１ｇは、画像メ
モリ２０９から全画素データを読み出し、これらの画素
データに２次元ＤＣＴ変換、ハフマン符号化等のＪＰＥ
Ｇ方式による所定の圧縮処理を施して圧縮画像の画像デ
ータを生成し、この圧縮画像データをメモリカード８の
本画像エリアに記録する。

【００５６】なお、３Ｄ情報入力モードの場合は、ＪＰ
ＥＧ圧縮を行わないことが望ましいので、記録画像生成
部２１１ｇを通過する場合、１／１圧縮という扱いにす
る。

【００５７】全体制御部２１１は、撮影モードにおい
て、シャッタボタン９により撮影が指示されると、撮影
指示後に画像メモリ２０９に取り込まれた画像のサムネ
イル画像と圧縮率設定スイッチ１２で設定された圧縮率
によりＪＰＥＧ方式により圧縮された圧縮画像とを生成
し、撮影画像に関するタグ情報（コマ番号、露出値、シ
ャッタスピード、圧縮率、撮影日、撮影時のフラッシュ
オンオフのデータ、シーン情報、画像の判定結果等）等
の情報とともに両画像をメモリカード８に記憶する。

【００５８】３Ｄ情報入力モードの場合は、図１２に示
すように、１コマ目と２コマ目の２枚で初めて１つの被
写体の３Ｄ情報となる。すなわち、１枚目が縞パターン
付き画像ａ、２枚目が縞パターンなしの通常画像ｂであ
る。通常４０枚撮影できるカードであれば、２０シーン
の３Ｄ画像ということになる。

【００５９】もちろん、縞パターン付き画像と縞パター
ンなし画像の撮像順が逆である場合は、メモリも逆の順
で行っても良い。

【００６０】３Ｄカメラによって記録された画像の各コ
マはタグの部分とＪＰＥＧ形式で圧縮された高解像度の
画像データ(（１６００×１２００）画素)とサムネイル
表示用の画像データ（（８０×６０）画素)が記録され
ている。

【００６１】撮影／再生モード設定スイッチ１４を再生
モードに設定したときには、メモリカード８内のコマ番
号の最も大きな画像データが読み出され、再生画像生成
部２１１ｈにて、データ伸張され、これがＶＲＡＭ２１
０に転送されることにより、表示部１０には、コマ番号
の最も大きな画像、すなわち直近に撮影された画像が表
示される。ＵＰスイッチＺ３を操作することにより、コ
マ番号の大きな画像が表示され、ＤＯＷＮスイッチＺ４
を押すことによりコマ番号の小さな画像が表示される。
ただし、３Ｄモードで撮影した場合のａ画像、すなわち
縞パターン付き画像は表示しないでｂ画像のみの表示と
する。

【００６２】次に縞パターン投影部１の部分を説明す
る。縞パターン投影部１内部回路は３Ｄフラッシュ電源
スイッチＺ５のスイッチがＯＮの場合動作する。ＯＮで
ある場合、カメラ本体のフラッシュ制御回路２１６およ
び内蔵フラッシュ５は不動作状態に入る。縞パターン投
影部１の制御回路５１４は、縞パターン投影部１のフラ
ッシュ５０５を動作させる回路および縞パターンの切り
替えを行う回路を含む。マスク切り替えには、マスクモ
ータＭ３に信号を送り、パターンマスク５３０を動作さ
せる。縞パターン投影部１には他に不図示の電源回路お
よび電池が配置される。また、制御回路５１４は、フラ
ッシュのズームモータＭ４を制御する。

【００６３】縞パターン投影部１の内部は、図１３
（ａ）および（ｂ）のようになっている。図１３（ａ）
はカメラ正面側から見た状態を、図１３（ｂ）は上方側
から見た状態を、それぞれ示している。フラッシュ光を
発光するキセノンチューブ５３１とパターンを被写体に
むけてワイドに投影するためのシリンドリカル凹レンズ
５３２、マスクパターンユニット５３０、マスクパター
ンユニットを投影窓５３３から完全に待避回転させるた
めの軸５３４、軸を回転させる不図示のモータがある。
また制御回路５１４には、フラッシュ光用の電気エネル
ギーをためるコンデンサや調光センサ３０５の信号を受
けフラッシュ発光をうち切るスイッチＩＧＢＴなどがあ
るが従来のフラッシュ回路と同様であるのでここでは略
す。フラッシュをズームする実施例の場合には、図１３
（ｂ）に示したように、キセノンチューブ５３１をシリ
ンドリカル凹レンズ５３２の光軸方向に動かす。フラッ
シュのズーム機構は、従来のズームフラッシュと同様の
構成であるので、ここでは略す。

【００６４】一方、フラッシュのズームを行わない構成
をとる場合は、図１３の構成に代えてキセノンチューブ
５３１を固定構成とし、図１０に示したフラッシュのズ
ームモータＭ４を省略すればよい（図１４参照）。

【００６５】図１０の例では、調光センサ３０５からの
信号を全体制御回路２１１を介して制御回路５１４に送
り、フラッシュ５０５の光量を制御しているが、図１４
に示したように、調光回路３０４からの信号を３３４ｆ
端子を通して制御回路５１４に直接入力し、フラッシュ
発光時間を制御してもよい。

【００６６】マスクパターン５３０は、図１５に示すよ
うになっている。縞パターン数は、たとえば１０から３
０周期（図１５（ａ）では１３本ある）であり、各縞
は、図１５（ｂ）に示すような濃度分布を持っている。
各濃度は、たとえば２０％から７０％の分布で、三角波
を示す。この濃度分布により、受光したときの位相シフ
トを検知し、位相画像すなわち距離分布画像（３次元画
像）を得ることができる。原理的には、単調増加部と単
調減少部の組み合わせであればよいので、各々が正弦波
でもガウス分布でもよい。図１５の例では、どの周波分
か（何本目の縞か）を特定するため色を変化させた部分
Ｋを持つ。図１５（ａ）中央の濃度が異なる部分Ｋが、
色を持つところである。

【００６７】さらに、縞位置特定の精度を上げるため
に、たとえば中央部分には、色の付いたパターンＫを置
き、グラデーションのある縞だけでなく、色情報を利用
したマーカを置き位置情報の精度を上げることもでき
る。被写体上に投影された縞パターンの位相シフトを精
度良くとらえるためには、全体の濃度分布は５０％程度
のコントラストを必要とする。検出能力（Ｓ／Ｎ比）か
ら５％の変化をＣＣＤセンサ３０３がとらえることがで
きれば、ここでは１０段階の濃度は区別できることにな
る。コントラストは大きいほど分解能が上がり、３次元
情報を得る場合の精度が向上する。

【００６８】ここで３Ｄカメラを使用した動作を、図１
６のフローチャートで説明する。まずカメラのメインス
イッチＰＳをＯＮした後、３ＤフラッシュスイッチＺ５
をＯＮする（♯１）。次に３Ｄモードをセットする（♯
２）。ここではスイッチｋｅｙ５２１〜５２６を使用し
てモード設定する。これはＺ５ＯＮで同時に自動設定と
してもよい。また、回路形式および電源形式がカメラ本
体だけからの供給であれば、スイッチｋｅｙ５２１〜５
２６だけで設定するようにしてもよい。モード設定され
ればＢＵＳＹ信号（ＬＥＤ２）がつき（♯３）、ＬＣＤ
表示１０に３Ｄ撮影可能領域表示が点灯される。この表
示は縞パターン投影可能領域を示す。そして３Ｄフラッ
シュのコンデンサ（不図示）への充電が開始される（♯
４）。充電終了を待ち（♯５）、終了すればＢＵＳＹ信
号が消える（♯６）。そして♯７でレリーズ信号（シャ
ッターボタン９のオン）を待つ。３Ｄ撮影には２枚の連
写を必要とする。１枚が縞パターン付き画像、２枚が縞
パターンなしの画像を得る。レリーズ信号が入れば、１
枚目の撮影に入り撮像センサの積分が始まる（♯８）。
この積分中に縞パターン付きフラッシュが発光し（♯
９）、縞パターン画像を得る。ここでは、縞パターン付
き画像を１枚目としているが、逆に２枚目にしてもよ
い。次にカメラ本体部２では画像データａ（縞パターン
付き画像）をメモリする（♯２１）。一方縞パターン投
影部１では、一般のフラッシュとは異なり、フラッシュ
発光後の追い充電に入るのを禁止し（♯３１）、マスク
パターンの切り替えを行う（♯３２）。マスクパターン
の切り替えには図１３で示したようにモータで待避させ
る。この待避時間を短くし、２枚の撮影間隔をできるだ
け短くする。これにより、被写体が動いても画像のずれ
を無視できる程度となる。たとえばマスクのバウンドを
含め１００ｍｓ以内を目標とする。この待避をモータで
行う場合、大きな消費電流を必要とする。よって、ここ
で同時にフラッシュ充電に入ると、双方大電流を必要と
するため、モータが動かない場合がでて、待避できなく
なり、２枚目撮影で縞パターンなし画像を得られなくな
る。そこでフラッシュコンデンサ充電とモータ通電の同
時動作をさける。パターンが切り替わったあと２枚目の
撮像に入る（♯１０）。同様にフラッシュ発光し（♯１
１）縞パターンなし画像を得る。そして、♯２２で縞パ
ターンなし画像ｂをメモリし、♯２３で縞パターン付き
画像ａと縞パターンなし画像ｂをメモリカード８に書き
込む。ここでまとめて書き込むのは、上述のように２枚
の撮影時間間隔を短くするためであって、１枚ごとに書
き込むと時間がかかるためである。すなわち３Ｄモード
になれば、２枚づつメモリカード８に書き込むモードな
る。一方縞パターン投影部１では、待避したマスクパタ
ーンを復帰する（♯３３）。そしてここで初めて３Ｄフ
ラッシュの充電を再開する（♯３４）。再びＢＵＳＹ表
示をつける（♯３５）。以下３ＤフラッシュスイッチＺ
５のオンが続いていればｓ５に戻る。

【００６９】３Ｄ情報入力には、２枚のフラッシュ撮影
画像から得る、１枚が縞パターン投影付き画像でもう１
枚が縞パターンを投影しない画像が必要であることは既
に述べた。この２枚の画像では、基本光度情報が一定で
あることが理想である。縞パターン情報から位相情報を
取り出す場合、基本光度情報は除去されなければならな
い。そこで、本発明の一例においては、２回のフラッシ
ュ撮影において別々の調光制御を行うのではなく、１回
目のフラッシュ撮影時の調光に要した時間Ｔｏをメモリ
しておき、２回目のフラッシュ撮影における発光時間を
無条件に上記時間Ｔｏと同じに設定する方法を採用す
る。具体的な方法としては下記のおよびが考えられ
る。なお、フラッシュへの調光制御そのものはカメラ本
体部２の全体制御部２１１から制御される。

【００７０】１回目に縞パターン投影付き画像を入力
する場合 ２回のフラッシュ撮影におけるフラッシュ発光時間を一
定にするため、縞パターン投影付き画像を入力する場合
にフラッシュ調光を行い、縞パターンを投影しない画像
を入力する場合に前記調光した時と同じフラッシュ発光
時間に設定する。この方法であれば２枚の露光量が大き
く変化することはない。しかし、縞パターンの濃度によ
って、投影されるフラッシュ光量が異なる。縞パターン
投影付きでは、縞パターン投影無しの場合に比較してフ
ラッシュ光量が多くなる。縞パターン投影時に適正であ
れば、縞パターン投影無しで同じフラッシュ発光時間に
すれば、撮像センサでの露光量がオーバーフローして満
足な画像情報が得られない場合がある。そこで、縞パタ
ーン投影付き画像を入力する場合、この調光レベルは一
般撮影時よりも低いレベルで調光を行う。そして、縞パ
ターン投影無し画像を入力する場合には前記調光した時
と同じフラッシュ発光時間に設定する。縞パターン投影
付き画像としては、幾分アンダーな露光量となるが、縞
パターン投影無し画像でのオーバーフローが避けること
ができる。両方の画像が得られる程度に調光レベルを設
定すればよい。

【００７１】１回目に縞パターン無し画像を先に入力
する場合 この場合、調光レベルを一般撮影時と同様もしくは高め
のレベルで調光を行う。そしてパターン投影する被写体
像の撮像を後で行う時に、調光を行わなずパターン投影
無しの撮像時と同じ発光時間に設定して撮像する。これ
は、先ほどとは逆に、縞パターンなしの撮影は３次元情
報入力を行わない通常撮影と同等であり、ほぼ適正露光
が得られるが、この露光量で縞パターン投影付き撮像を
行えば、アンダーな画像となる。アンダーであっても縞
パターンによる位相画像および基本光度画像が得られる
程度であればフラッシュ調光レベルは、通常撮影同等で
よく、ＳＮが悪い設計になりそうであれば、縞パターン
投影無しの撮影で少しオーバー気味の調光レベルにし
て、縞パターンありなし両方の画像情報が得られるよう
にする。

【００７２】１回目に縞パターン投影付き画像を入力す
る場合(上記の場合)のフローチャートを図１７を参照
して説明する。カメラのメインスイッチＰＳがオンであ
れば、カメラのシーケンスが始まる。♯１０１でカメラ
フラッシュの充電をする。ここでは縞パターン投影用フ
ラッシュである。♯１０２でフラッシュ調光レベルＬを
Ｌ１にする。♯１０３でカメラが３次元情報入力モード
（以下３Ｄモードとよぶ。）にセットされたかをチェッ
クする。３Ｄモードであれば♯１０４で３Ｄモードにカ
メラ状態をセットし、♯１０５でフラッシュ調光レベル
ＬをＬ２にする。

【００７３】調光レベルＬ１は３Ｄモードではない通常
撮影時の調光レベルであり、Ｌ２＜Ｌ１の関係がある。
コンピュータとの計算の方法で数値的に大小関係を逆に
設定してもよいが調光レベルＬ２はＬ１よりもフラッシ
ュ発光時間が短く制御されるということである。

【００７４】次に♯１０６でレリーズされるのを待つ。
レリーズされればすなわちシャッターボタンが押さされ
ば、♯１０７から撮影動作に入る。まずフラッシュ調光
レベルＬ２で縞パターン付きフラッシュ撮影を行い、画
像ａを得る。このとき調光したときのフラッシュ発光時
間Ｔｏを計測し、♯１０８で時間Ｔｏをメモリする。♯
１０９で縞パターンを待避したあと前記メモリしたＴｏ
時間のフラッシュ発光時間で縞パターンなしのフラッシ
ュ撮影を行い画像ｂを得る。♯１１０で画像ａ，ｂをメ
モリする。♯１１１でメインスイッチがオンであればふ
たたび♯１０１へ戻る。一方、♯１０３で３Ｄモードに
設定されていなければ、通常撮影モードに入り、♯１１
２でレリーズを待ち、♯１１３でフラッシュ撮影の必要
性を判断し、被写体が暗くてフラッシュが必要なら♯１
１４でフラッシュ調光レベルＬ１でフラッシュ撮影を行
い画像Cを得る。フラッシュが必要でなければ♯１１５
でフラッシュなしで撮影を行い画像Cを得る。♯１１６
で画像をメモりして♯１１１に進む。

【００７５】１回目に縞パターン無し画像を入力する場
合(上記の場合)のフローチャートを図１８を参照して
説明する。♯２０１から♯２０６までは上記図１７の場
合と同様に制御される。調光レベルＬ１は、図１７と同
様に、通常撮影時の調光レベルである。ただし、フラッ
シュ調光レベルＬ２はＬ２≧Ｌ１の関係がある。調光レ
ベルＬ２はＬ１よりもフラッシュ発光時間同じかもしく
は長く制御されるということである。♯２０７でフラッ
シュ調光レベルＬ２で縞パターンなしのフラッシュ撮影
が行われ、画像をｂ得る。このとき調光したときのフラ
ッシュ発光時間Ｔｏを計測し、♯２０８で時間Ｔｏをメ
モリする。♯２０９で縞パターンをキセノンチューブの
前にセットしたあと前記メモリしたＴｏ時間のフラッシ
ュ発光時間で縞パターン付きのフラッシュ撮影を行い画
像ａを得る。♯２１０で画像ａ，ｂをメモリする。♯２
１１でメインスイッチがオンであればふたたび♯２０１
へ戻る。以下は図１７の場合と同じである。

【００７６】次に、本件目的を達成するための別例を示
す。そもそも目的は、パターン投影時の被写体像の撮像
情報とパターン投影しない時の撮像情報で入力輝度レベ
ルに大きく差が出ないようにし、パターンの情報すなわ
ち位相画像を精度良く得ることである。

【００７７】ＣＣＤセンサのダイナミックレンジを考慮
した場合、フラッシュ発光時間を一定にする上述の方法
では充分な画像データを得られないシーンもありえる。
特に輝度差の大きい被写体である場合が考えられる。図
１７および図１８に示した調光レベル一定法は３Ｄカメ
ラが比較的室内使用であれば十分成り立つ。しかし屋外
であれば輝度差が大きくなり、ダイナミックレンジをは
み出す場合が考えられる。もちろん縞パターン投影能力
が屋外でも使用可能なほど充分強力である前提条件下で
ある。

【００７８】１枚目に縞パターン画像と２枚目のパター
ンのない画像で同じ光量を与えると（同じフラッシュの
露光時間）２枚目がオーバーフローする領域が被写体の
中に出てくる場合がありえる。そこで２枚とも独立した
調光を行う方法がある。それぞれで適正レベルになるよ
うに制御する訳である。この場合、図１７の例と同様に
３次元情報入力モード時には通常撮影よりも、フラッシ
ュ調光レベルを低め（被写体をアンダー目）になるよう
設定するとよい。アンダー目のほうが画像情報が充分得
られやすいということもある。

【００７９】この方法により、パターン投影時の被写体
像の撮像情報とパターン投影しない時の撮像情報で入力
輝度レベルに大きく差が出ないようにし、パターン情報
すなわち位相画像を精度良く得られる。

【００８０】この例を図１９のフローチャートを参照し
て説明する。カメラのメインスイッチＰＳがオンであれ
ば、カメラのシーケンスが始まる。♯３０１でカメラフ
ラッシュの充電をする。ここでは縞パターン投影用フラ
ッシュである。♯３０２でフラッシュ調光レベルＬをＬ
１にする。調光レベルＬ１は、図１７と同様に、通常撮
影時の調光レベルである。♯３０３でカメラが３Ｄモー
ドにセットされたかをチェックする。３Ｄモードであれ
ば♯３０４で３Ｄモードにカメラ状態をセットする。♯
３０５でフラッシュ調光レベルＬをＬ２にする。ここで
Ｌ２≦Ｌ１という調光レベルである。コンピュータとの
計算の方法で数値的に大小関係を逆に設定してもよいが
調光レベルＬ２はＬ１よりもフラッシュ発光時間が短く
制御されるまたは同等に制御されるということである。

【００８１】次に♯３０６でレリーズされるのを待つ。
レリーズされれば、すなわちシャッターボタンが押ささ
れば、♯３０７から撮影動作に入る。まずフラッシュ調
光レベルＬ２で縞パターン付きフラッシュ撮影を行い、
画像ａを得る。♯３０８で縞パターンを待避したあと♯
３０７と同じフラッシュ調光レベルＬ２で縞パターンな
しフラッシュ撮影を行い画像ｂを得る。♯３０９で画像
ａ，ｂをメモリする。♯３１０でメインスイッチがオン
であれば再び♯３０１へ戻る。一方、♯３０３で３Ｄモ
ードに設定されていなければ、通常撮影モードに入り、
♯３１１でレリーズを待ち、♯３１２でフラッシュ撮影
の必要性を判断し、被写体が暗くてフラッシュが必要な
ら♯３１３でフラッシュ調光レベルＬ１でフラッシュ撮
影を行い画像Cを得る。フラッシュが必要でなければ♯
３１４でフラッシュなしで撮影を行い画像Cを得る。♯
３１５で画像をメモりして♯３１０に進む。

【００８２】本件目的を達成するためのさらなる別例を
示す。それは、縞パターンの投影によるフラッシュ輝度
の低下も考慮した方法であり、１枚目のフラッシュ撮影
時と２枚目のフラッシュ撮影時とで幾分調光レベルを変
化させることで基本光度情報の算出誤差を押さえ、ダイ
ナミックレンジの問題を解決するものである。

【００８３】縞パターンの濃度分布が３０％から８０％
のものであれば、透過光は７０％から２０％の範囲とな
り、被写体に与えられる平均フラッシュ光は４５％程度
となる。この状態で通常と同じ調光を行えば、ＣＣＤセ
ンサへのフラッシュ光の積分時間は２倍になる制御が行
われる。被写体部分には縞パターンの透過率の高い部分
は７０％の光量であるとすると、縞パターン投影時、明
るい部分の出力は１４０％になっているといえる。これ
をもとの１００％出力の画像と同等の基本光度情報とす
るには、出力を７割におとせばよい。よって、この場合
には、縞パターン使用時の調光レベルは通常の７０％調
光、パターンなしでは１００％とすればよい結果が得ら
れる。すなわち、縞パターン投影時の調光レベルの「パ
ターンなしの場合の調光レベルに対する割合」を、縞パ
ターンの最大透過率Ｘ(％)に等しくすればよい。

【００８４】この方法により、パターン投影時の被写体
像の撮像情報とパターン投影しない時の撮像情報で入力
輝度レベルに大きく差が出ないようにし、パターンの情
報すなわち位相画像をさらに精度良く得られる。

【００８５】この例を図２０のフローチャートを参照し
て説明する。このフローチャートは、縞パターン付き撮
影を先に行う場合である。カメラのメインスイッチＰＳ
がオンであれば、カメラのシーケンスが始まる。♯４０
１でカメラフラッシュの充電をする。ここでは縞パター
ン投影用フラッシュである。♯４０２でフラッシュ調光
レベルＬをＬ１にする。調光レベルＬ１は、図１７と同
様に、通常撮影時の調光レベルである。♯４０３でカメ
ラが３Ｄモードにセットされたかをチェックする。３Ｄ
モードであれば♯４０４で３Ｄモードにカメラ状態をセ
ットする。♯４０５でフラッシュ調光レベルＬをＬ２に
する。ここでは、Ｘを縞パターンの最大透過率(％)とし
て、Ｌ２＝Ｌ１×Ｘ／１００という調光レベルである。
調光レベルＬ２はＬ１よりも縞パターンの透過率分フラ
ッシュ発光時間が短く制御されるまたは同等に制御され
るということである。

【００８６】次に♯４０６でレリーズされるのを待つ。
レリーズされれば、すなわちシャッターボタンが押ささ
れば、♯４０７から撮影動作に入る。まずフラッシュ調
光レベルＬ２で縞パターン付きフラッシュ撮影を行い、
画像ａを得る。次に♯４０８でフラッシュ調光レベルＬ
をＬ１にセットし直す。通常の調光レベルにもどすわけ
である。♯４０９で縞パターンを待避したあと、♯４０
７とは異なるフラッシュ調光レベルＬ１で縞パターンな
しフラッシュ撮影を行い画像ｂを得る。♯４１０で画像
ａ，ｂをメモリする。♯４１１でメインスイッチがオン
であればふたたび♯４０１へ戻る。一方、♯４０３で３
Ｄモードに設定されていなければ、通常撮影モードに入
り、♯４１２でレリーズを待ち、♯４１３でフラッシュ
撮影の必要性を判断し、被写体が暗くてフラッシュが必
要なら♯４１４でフラッシュ調光レベルＬ１でフラッシ
ュ撮影を行い画像Cを得る。フラッシュが必要でなけれ
ば♯４１５でフラッシュなしで撮影を行い画像Cを得
る。♯４１６で画像をメモりして♯４１１に進む。

【００８７】次に、縞パターンなし撮影を先にする場合
を図２１のフローチャートを参照して説明する。♯５０
１から♯５０４までは上記と同様に制御される。♯５０
５でフラッシュ調光レベルＬをＬ１にセットする。プロ
グラム構成上から再設定しておく。レリーズが入れば、
♯５０７でフラッシュ調光レベルＬ１で縞パターンなし
のフラッシュ撮影が行われ、画像をｂ得る。そして♯５
０８でフラッシュ調光レベルＬをＬ２に設定する。ここ
では、Ｘを縞パターンの最大透過率(％)として、Ｌ２＝
Ｌ１×Ｘ／１００という調光レベルである。調光レベル
Ｌ２はＬ１よりも縞パターンの透過率分フラッシュ発光
時間が短く制御されるまたは同等に制御されるというこ
とである。♯５０９で縞パターンをキセノンチューブの
前にセットしたあとフラッシュ調光レベルＬ２で縞パタ
ーン付きフラッシュ撮影を行い、画像ａを得る。♯５１
０で画像ａ，ｂをメモリする。♯５１１でメインスイッ
チがオンであればふたたび♯５０１へ戻る。♯５１２〜
♯５１６については、図２０で説明したのと同じであ
る。

【００８８】一方、この撮影シーケンスに入る前の、撮
影準備状態について説明する。撮影すべき被写体をＬＣ
Ｄファインダー等で捉える時、一般には撮影できる領域
がファインダー全域に表示される。通常撮影に対し、３
次元情報の撮影に対しては、２つの考え方がある。１つ
が撮影レンズのズームに対してフラッシュをズームしな
い方法。これの特徴は特定被写体に対しては、縞パター
ンの周波数が一定であるため、３次元情報の精度はほぼ
変化しない。しかしファインダー上では、撮影範囲が変
化する。

【００８９】もう１つがフラッシュもズームする方法で
ある。これは、逆に３次元情報の精度は変化するが、フ
ァインダー上では、撮影範囲が変化しない。

【００９０】フラッシュをズームするのは、撮影レン
ズが広角の時は、レンズに合わせて縞パターンを広く投
影したい。撮影レンズが望遠の時はレンズに合わせ
て、広い投影範囲は必要ないが縞パターンを遠くまで投
影したい、と言う理由からである。撮影レンズが望遠の
場合は図１３でポジションａ、撮影レンズが広角の時
は、ポジションｂである。この場合、被写体へ投影した
縞パターンは図２２（ａ）、（ｂ）のようになってい
る。たとえば、投影された被写体上では、ａにたいし、
ｂの縞パターンの周波数は１／２になるが、撮影レンズ
の倍率も１／２になるため、撮像素子でとらえる縞パタ
ーンの周波数は同じに設定できる。これによって、レン
ズが広角であっても望遠であっても同等の画面分解能が
得られる。

【００９１】撮影レンズとフラッシュが同時にズームす
る場合は、領域が変化しない設計ができるので、図２３
に示すように固定の３次元情報入力可能領域表示でよ
い。一方撮影レンズだけがズームする場合は、３次元情
報入力領域が変化する。これを表示した例が図２４
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。図２４（ａ）が撮影レ
ンズの焦点距離が７ｍｍの広角レンズの場合、図２４
（ｂ）が１４ｍｍ、図２４（ｃ）が２１ｍｍの望遠レン
ズの場合である。画面での倍率が変化するが、被写体に
対する３次元情報入力領域は同一である。

【００９２】精度に関するもう一つの問題は、縞パター
ン像のコントラストの問題である。被写体上での縞パタ
ーン像は、距離が近い場合は、図２５（ｂ）に示すよう
にコントラストがあるが、遠くなれば図２５（ａ）のよ
うにコントラストは小さくなる。これは、キセノンチュ
ーブが有限な大きさを持っていることに依存する。図２
５（ａ）のようにコントラストが大きく落ちてくれば濃
度の段数がおおく取れなくなる。たとえば撮像系で５％
の変化しかとれないとすると、４５％〜６５％では５段
階しかとれない。図２５（ｂ）に対する（ａ）では１０
段階が５段階に落ち、３次元情報精度が半分に落ちてい
るとなる。よってどこかに情報入力の限界があり、これ
は撮影者に伝える必要がある。たとえば１．５ｍまでが
３次元情報入力限界であるとすると、図２４（ｄ）のよ
うに、１．５ｍ以上の被写体では警告表示を出す。なお
図では、被写体までの距離は３ｍという設定である。こ
こでは、「ＴＯＯ ＦＡＲ」とインポーズ表示をしてい
る。この距離判定は、撮像部本体３の測距センサＡＦに
よって行う。また、別の方法として、図２４（ｅ）のよ
うに３ｍ、２ｍの被写体は不可で、１．５ｍの被写体が
３次元情報入力可能とすると、１．５ｍの被写体領域に
だけ３次元情報入力表示を行う。フラッシュがズームす
るタイプの場合、縞パターン投影が広角になっていると
きは、限界距離が近くなる。この時は、たとえば１ｍに
なる。表示するしきい値も変化する。距離警告表示は、
フラッシュにズームがある場合特に効果がある。

【００９３】以上がカメラでの動作である。３Ｄ情報を
得るためのデータはメモリカード８にある。３Ｄ画像に
再現するには、このデータをパソコン等のコンピュータ
で後処理を行う。この処理を図２６のフローチャートで
説明する。

【００９４】カードをパソコンにセットした後（不図
示）カードから縞パターン付き画像ａ及び縞パターンな
し画像ｂを入力する（♯６０１、６０２）。画像ａから
基本光度情報を抽出し、画像ｂに対する基本光度倍率ｎ
を求める（♯６０３）。基本光度は図５で示したように
縞パターンに依存しない画像データである。次にａとｂ
の基本光度レベルをあわせて縞パターン情報ｃのみを得
る（♯６０４）。そして、縞パターン情報ｃに基づいて
ゲインを基準化した位相画像を抽出する（♯６０５）。
そして♯６０６で位相画像から被写体の距離分布を演算
する。このときに、位相位置を縞パターンに位置を区別
することができるようにしてあるため、何番目の縞であ
るかが正確に特定できる。投影パターンと被写体からの
反射パターンの位置のマッチングが正確に行える。この
ようにして被写体までの距離、及び距離分布が正確な情
報として得ることができる。３次元画像を得る場合は、
距離分布だけの情報を利用するだけでもよい。

【００９５】なお、本実施例ではデジタルカメラの例を
示したが、銀塩カメラでも同様に縞パターン付き画像と
縞パターンなし画像の２枚を銀塩フィルムに撮影し、あ
と処理によって３Ｄ画像を作成することは可能である。
この場合、フィルムは現像後、フィルムスキャナでデジ
タイズし、パソコンなどコンピュターに取り込めば後の
処理は、同様になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来例の説明図である。

【図２】 従来例の説明図である。

【図３】 従来例の説明図である。

【図４】 従来例の説明図である。

【図５】 従来例の説明図である。

【図６】 本発明の一実施形態に係る３次元情報入力カ
メラの正面図である。

【図７】 図１のカメラの背面図である。

【図８】 図１のカメラの左側面図である。

【図９】 図１のカメラの底面図である。

【図１０】 図１のカメラの回路ブロック図である。

【図１１】 図１０の要部詳細ブロック図である。

【図１２】 データ配列の説明図である。

【図１３】 フラッシュ部の要部拡大図である。

【図１４】 変形例の回路ブロック図である。

【図１５】 縞パターンの説明図である。

【図１６】 本発明のカメラにおける撮影手順の一例を
説明するフローチャートである。

【図１７】 本発明のカメラにおける撮影手順の一例を
説明するフローチャートである。

【図１８】 本発明のカメラにおける撮影手順の一例を
説明するフローチャートである。

【図１９】 本発明のカメラにおける撮影手順の一例を
説明するフローチャートである。

【図２０】 本発明のカメラにおける撮影手順の一例を
説明するフローチャートである。

【図２１】 本発明のカメラにおける撮影手順の一例を
説明するフローチャートである。

【図２２】 図13に示したフラッシュ部による縞パター
ンを示す説明図である。

【図２３】 縞パターン投影の説明図である。

【図２４】 縞パターン投影の説明図である。

【図２５】 縞パターンの説明図である。

【図２６】 撮影画像処理を説明するフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 縞パターン投影部 ２ カメラ本体部 ３ 撮像部 ４ グリップ部 ５ 内蔵フラッシュ ８ メモリカード ９ シャッタボタン １０ ＬＣＤ表示部 １４ モード設定スイッチ ３１ 光学ファインダー ２１１ 全体制御部 ３０１ ズームレンズ ３０３ ＣＣＤカラーエリアセンサ ３０４ 調光回路 ３０５ 調光センサ ５０１ 縞パターン投影部 ５０２ 三脚ねじ ５１４ 制御回路 ５２１〜５２６ キースイッチ ５３０ マスクパターンユニット ５３１ キセノンチューブ ５３２ 凹レンズ ５３３ 投影窓 ５３４ 軸 ＡＦ 測距センサ Ｍ１ ズームモータ Ｍ２ フォーカスモータ Ｍ３ マスクモータ Ｍ４ ズームモータ ＰＳ 電源スイッチ Ｚ ４連スイッチ Ｚ１〜Ｚ４ ボタン Ｚ５ ３Ｄフラッシュ電源スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体にパターン付きのフラッシュ投影
   した状態と、同被写体にパターン無しのフラッシュ投影
   した状態と、で撮像を行い、これら２回の撮像情報を蓄
   積する３次元情報入力カメラにおいて、 １回目の撮像時におけるフラッシュ調光を行う第１フラ
   ッシュ調光手段と、 ２回目の撮像時におけるフラッシュ調光を行う第２フラ
   ッシュ調光手段と、を備え、３次元情報入力時は、一般
   撮影時とは異なるフラッシュ調光判定レベルを持つこと
   を特徴とする、３次元情報入力カメラ。
2. 【請求項２】 上記両フラッシュ調光手段による調光判
   定レベルが互いに等しいことを特徴とする、請求項１記
   載の３次元情報入力カメラ。
3. 【請求項３】 上記第１および第２のフラッシュ調光手
   段における調光レベルが、それぞれ一般撮影時と同等ま
   たはそれよりも低く設定されていることを特徴とする、
   請求項１記載の３次元入力カメラ。
4. 【請求項４】 上記第１および第２のフラッシュ調光手
   段は、それぞれ独立して調光を行うことを特徴とする、
   請求項３記載の３次元入力カメラ。