JP2002152777A

JP2002152777A - ３次元画像入力装置

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Publication number: JP2002152777A
Application number: JP2000338542A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kakiuchi; 伸一垣内; Shuzo Seo; 修三瀬尾; Nobuhiro Tani; 信博谷; Kiyoshi Yamamoto; 山本　　清
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-24
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP3905696B2

Abstract

(57)【要約】【課題】３次元画像の検出が必要な時のみ３次元画像
検出ユニットを装着する。【解決手段】２次元画像を検出するレンズ交換式の一
眼レフカメラ１０に交換レンズ２０を装着する。交換レ
ンズ部２０内における第１レンズ２１の主点面と焦点面
の間に発光素子２７を設ける。発光素子２７から出射し
た光は、第１レンズ２１を介し拡散して被写体を照射す
る。第１レンズ２１に入射した光は赤外反射ミラー２４
によって分解され、赤外波長域の光は交換レンズ２０の
ＣＣＤ２６に受光されて３次元画像を生成し、赤外波長
域以外の光はカメラ本体１０に入射してフィルム写真を
生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝播時間測定法
を用いて被写体の３次元形状等を検出する３次元画像入
力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の３次元画像入力装置は、パルス変
調されたレーザ光を被写体に照射し、被写体からの反射
光をＣＣＤにおいて受光し、この受光量に応じて被写体
までの距離を画素毎に画像信号として検出することによ
り、被写体の３次元形状を取得するように構成されてい
る。この３次元形状をあらわす画像信号（以下３次元画
像と呼ぶ）は通常、被写体のテクスチャを表すスチル画
像である２次元画像と共に検出される。したがって、３
次元画像入力装置は３次元画像を検出するための構成だ
けでなく、２次元画像を撮影するための構成を具備す
る。この装置は通常のカメラと同様に被写体の２次元画
像を撮影することができる。しかし、このような使い方
をする場合、３次元画像の検出ユニットの分だけかさば
り、３次元画像入力装置は携帯性がよくないという問題
点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２次元画像
を撮影する従来のカメラに着脱可能な３次元画像入力装
置を得ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の３次元画像入力
装置は、撮像光学系が収納され、カメラ本体に設けられ
た第１のマウント部に装着可能な第２のマウント部を有
するハウジングと被写体に測距光を照射する照射部と、
被写体からの測距光の反射光を撮像光学系を介して受光
し、その受光量に応じて被写体までの距離を計測して被
写体の３次元画像を検出する３次元画像検出部と、撮像
光学系に入射した光を、反射光と反射光以外の光成分と
に分けてカメラ内に導く入射光分岐手段とを備えること
を特徴とする。

【０００５】好ましくは、照射部が、撮像光学系の主点
面と焦点面との間に配置され、測距光が撮像光学系を介
して被写体に照射される。

【０００６】例えば、照射部が１以上の発光素子を有
し、１以上の発光素子が撮像光学系のレンズの外周縁に
設置される。

【０００７】例えば、測距光を反射するミラーを有し、
測距光がミラーにおいて反射され撮像光学系のレンズを
介して前記被写体に照射される。

【０００８】好ましくは、カメラが、デジタルスチルカ
メラであり、第１および第２のマウント部は３次元画像
検出部とデジタルカメラとの間での電気信号の伝達が可
能であり、デジタルスチルカメラのシャッタ操作に同期
するレリーズ信号が３次元画像検出部に伝達され、レリ
ーズ信号に応じて３次元画像が検出され、３次元画像検
出部において検出された前記３次元画像の画像信号がデ
ジタルスチルカメラに伝送される。

【０００９】例えば、測距光および反射光が赤外光成分
であり、入射光分岐手段が赤外光を選択的に反射し、赤
外光以外の光成分を透過する赤外反射ミラーである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して行う。図1は、第１の実施形態である3次元画
像入力装置を備えたカメラの断面を模式的に示した図で
ある。

【００１１】カメラ本体１０はレンズ交換式一眼レフカ
メラであり、スチル画像である２次元画像を銀塩フィル
ム１１上に検出する。カメラ本体１０には着脱可能な交
換レンズ２０が装着される。交換レンズ２０には、ハウ
ジング１９内部において第１レンズ２１、第２レンズ２
２、赤外反射ミラー２４が設けられている。赤外反射ミ
ラー２４は入射した光のうち、赤外波長域の光を反射
し、それ以外の光を透過する。

【００１２】第１レンズ２１に入射した赤外波長域以外
の光は、第２レンズ２２、赤外反射ミラー２４を透過
し、カメラ本体用第３レンズ２３を介してカメラ本体１
０に入射する。

【００１３】カメラ本体１０に入射した光は、ミラー１
２においてペンタプリズム１４の方向へ反射される。反
射された入射光はピントグラス１３上に投影されて、被
写体像が形成される。ペンタプリズム１４により被写体
像は正立像にされて、ファインダ１５において確認さ
れ、ピント合わせ等が行われる。また、図示しないシャ
ッタボタンが押下されるとミラー１２が光軸上から跳ね
上げられ、カメラ本体１０に入射した光は銀塩フィルム
１１において受光され、被写体像が結像されてスチル画
像として撮像される。

【００１４】第１レンズ２１に入射した赤外波長領域の
光は、赤外反射ミラー２４により反射され、交換レンズ
用第３レンズ２５を透過し、ＣＣＤ２６において受光さ
れる。

【００１５】交換レンズ２０内には、第1レンズ２１よ
りカメラ本体１０側に発光素子２７が複数配置されてい
る。発光素子２７は、後述する被写体までの距離測定に
用いられる測距光を照射するための光源である。

【００１６】図2は第１の実施形態が適用されるカメラ
の回路構成を示すブロック図である。カメラ本体１０と
交換レンズ２０は、カメラ本体に設けられる第１のマウ
ント部１６と交換レンズ２０に設けられる第２のマウン
ト部４８とにより接続される。交換レンズ２０がカメラ
本体１０に装着されることにより、交換レンズ２０内の
撮影レンズ群Ｌがカメラ本体１０の光学系となる。すな
わち、撮影レンズ群Ｌに入射した可視光成分は、第２の
マウント部４８、第１のマウント部１６を介してカメラ
本体１０に入射し、フィルム上には被写体像が結像され
る。

【００１７】撮影レンズ群Ｌの中には絞り２８が設けら
れる。絞り２８の開度はアイリス駆動回路２９によって
調整される。撮影レンズ群Ｌの焦点調整動作およびズー
ミング動作はレンズ駆動回路３０によって調整される。

【００１８】撮影レンズ群Ｌの光軸上には赤外反射ミラ
ー２４が設置される。赤外反射ミラー２４により反射さ
れた赤外波長域の光は、ＣＣＤ２６に受光され、ＣＣＤ
２６において受光量に対応した電荷が発生する。ＣＣＤ
２６における電荷の蓄積動作、電荷の読出操作等の動作
はＣＣＤ駆動回路３１よって制御される。ＣＣＤ２６か
ら読み出された電荷信号すなわち画像信号はアンプ３２
おいて増幅され、Ａ／Ｄ変換器３３おいてアナログ信号
からデジタルの画像信号に変換される。デジタルの画像
信号は撮像信号処理回路３４においてガンマ補正等の処
理が施され、画像メモリ３５おいて一時的に格納され
る。アイリス駆動回路２９、レンズ駆動回路３０、ＣＣ
Ｄ駆動回路３１、撮像信号処理回路３４はシステムコン
トロール回路３６によって制御される。

【００１９】画像信号は画像メモリ３５から読み出さ
れ、ＴＶ信号エンコーダ３７に送られ、ビデオ出力端子
３８を介して交換レンズ２０の外部に設けられたモニタ
装置３９に伝送可能である。システムコントロール回路
３６は記録媒体制御回路４０を介して画像記録装置４１
に接続される。したがって画像メモリ３５から読み出さ
れた画像信号は、システムコントロール回路３６の制御
により、画像記録装置４１に装着されたＩＣメモリカー
ド等の記録媒体に記録可能である。

【００２０】システムコントロール回路３６には通常駆
動パルス発生回路４２、３次元画像用駆動パルス発生回
路４３、および２Ｄ／３Ｄ切替回路４４が接続される。
ＣＣＤ２６はシステムコントロール回路３６の制御によ
り、赤外２次元画像および３次元画像の検出が可能であ
る。赤外２次元画像を検出する時には、システムコント
ロール回路３６により、２Ｄ／３Ｄ切替回路４４が２次
元画像検出の動作に切替えられて、通常駆動パルス発生
回路４２から通常駆動パルス信号がＣＣＤ駆動回路３１
に出力される。ＣＣＤ２６は通常駆動パルス信号に基づ
いて駆動制御され、赤外反射ミラー２４により反射され
た赤外領域の光を受光して、赤外２次元画像を検出す
る。

【００２１】３次元画像を検出する時には、システムコ
ントロール回路３６により、２Ｄ／３Ｄ切替回路４４が
３次元画像検出の動作に切替られて、３次元画像用駆動
パルス発生回路４３から３次元画像用駆動パルス信号
が、２Ｄ／３Ｄ切替回路４４を介して、ＣＣＤ駆動回路
３１へ出力される。すなわちＣＣＤ２６は３次元画像用
駆動パルス信号に基づいて駆動制御され、３次元画像を
検出する。

【００２２】３次元画像用駆動パルス発生回路４３に
は、発光素子制御回路４５が接続される。発光素子制御
回路４５には発光素子２７が接続される。発光素子制御
回路４５は、３次元画像用駆動パルス発生回路４２から
出力される３次元画像用駆動パルス信号に基づいて発光
素子２７の発光動作を制御する。発光素子２７はレーザ
ダイオード（ＬＤ）であり、発光素子２７から照射され
るレーザ光は被写体に照射され、測距光として後述の距
離測定に用いられる。なお、図２において発光素子２７
の配置は発光素子２７の物理的配置を示すものではな
い。本実施形態では、発光素子２７は撮影レンズ群Ｌ内
において、後述の所定位置に設置される。

【００２３】システムコントロール回路３６には、レリ
ーズスイッチ４６、液晶表示パネル（表示素子）４７お
よびＶ／Ｄモード切替スイッチ５１が接続される。

【００２４】次に図３および図４を参照して、本実施形
態における距離測定の原理について説明する。なお図４
において横軸は時間ｔである。

【００２５】距離測定装置Ｂから出力された測距光は被
写体Ｓにおいて反射し、図示しないＣＣＤによって受光
される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス状の
光であり、したがって被写体Ｓからの反射光も、同じパ
ルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また反射光のパ
ルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ちあがりより
も時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。測距光と反
射光は距離測定装置Ｂと被写体Ｓの間の２倍の距離ｒを
進んだことになるから、その距離ｒはｒ＝δ・ｔ・Ｃ／２により得られる。ただしＣは光速である。

【００２６】例えば測距光のパルスの立ち上がりから反
射光を検出可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下
がる前に検出不可能な状態に切換えるようにすると、す
なわち反射光検出期間Ｔを設けると、この反射光検出期
間Ｔにおける受光量Ａは距離ｒの関数である。すなわち
受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大
きくなるほど）小さくなる。

【００２７】本実施形態では上述した原理を利用して、
ＣＣＤ２６に設けられ、２次元的に配列された複数のフ
ォトダイオードにおいてそれぞれ受光量Ａを検出するこ
とにより、交換レンズ２０から被写体Ｓまでの距離を検
出し、被写体Ｓの３次元形状を示すデータを一括して入
力している。

【００２８】次に、図５を用いて第１の実施形態の３次
元画像の検出動作について説明する。ステップ１０１に
おいて図示しない電源スイッチがオン状態に定められる
と、ステップ１０２において、レリーズスイッチ４６が
全押しされているか否かが判定される。レリーズスイッ
チ４６が全押しされていることが確認されると、ステッ
プ１０３が実行され、ビデオモード（Ｖ）と距離測定モ
ード（Ｄ）のいずれが選択されているかが判定される。
これらのモード間における切替えはＶ／Ｄモード切替ス
イッチ５１を手動により切り替えることにより行われ
る。

【００２９】Ｄモードが選択されているとき、ステップ
１０４において垂直同期信号が出力されるとともに測距
光制御が開始される。すなわち発光素子２７が駆動さ
れ、パルス状の測距光が断続的に照射される。次いでス
テップ１０５が実行され、ＣＣＤ２６による検知制御が
開始される。すなわち上述した距離測定の原理に基づく
距離情報検出動作が開始される。本実施形態では、電荷
掃出し信号と電荷転送信号が交互に出力されて、繰り返
し距離情報の検出が行われ、検出された距離情報の信号
電荷も繰り返しＣＣＤ２６に設けられる垂直転送部へ転
送される。このような信号電荷の垂直転送部への転送動
作は次の垂直同期信号が出力されるまで（1フィールド
期間）繰り返し実行される。転送された信号電荷は積分
され、被写体までの距離情報が十分大きい出力として取
得される。距離情報検出動作の開始から１フィールド期
間が終了すると、距離情報の信号電荷が画像信号として
ＣＣＤ２６から出力される。この画像信号は画像メモリ
３５において一時的に記憶される。ステップ１０６で
は、測距光制御がオフ状態に切換えられ、発光素子２７
の発光動作が停止する。

【００３０】ステップ１０７ではＣＣＤ２６によって赤
外２次元画像の検出動作が行われる。すなわちＣＣＤ２
６による通常の撮影動作（ＣＣＤビデオ制御）がオン状
態に定められ、検知制御が開始される。赤外２次元画像
の画像信号がＣＣＤ２６から出力され、画像メモリ３５
において一時的に記憶される。

【００３１】ステップ１０８では、ステップ１０５にお
いて得られた距離情報を用いて距離測定（Ｄ）データの
演算処理が行われる。このＤデータは被写体から交換レ
ンズ２０までの距離ｒに対応している。ステップ１０９
においてＤデータが出力されて、画像メモリ３５に一時
的に記憶される。

【００３２】ステップ１１０では、Ｄデータに対してテ
クスチャの貼り付け処理が行われる。すなわち、画像メ
モリ３５から赤外2次元画像の画像信号、およびＤデー
タが読み出され、画素毎に2次元画像の画像信号とＤデ
ータとの対応付けが行われ、被写体の3次元画像データ
として生成される。

【００３３】ステップ１１１では3次元画像データに対
して画像圧縮処理が行われる。画像圧縮された3次元画
像データは、ステップ１１２において画像記録媒体Ｍに
記録されこの検出動作は終了する。一方、ステップ１０
３においてＶモードが選択されたと判定されたとき、ス
テップ１１８において測距光制御がオフ状態に定められ
ると共に、ステップ１１４においてＣＣＤ２6による通
常の撮影動作がオン状態に定められ、この検出動作は終
了する。

【００３４】以上のように、交換レンズ２０のハウジン
グ１９内に３次元画像の検出に用いる装置を設置するこ
とにより、被写体のフィルム写真の撮影のみを行う場合
において、交換レンズ２０を通常の２次元画像を検出す
る交換レンズ部に交換することが可能である。すなわ
ち、フィルム写真の撮影に不要な３次元画像検出の装置
を取り外して、通常の銀塩フィルム用カメラとして使用
することが可能である。

【００３５】本実施形態では、交換レンズ２０において
検出された３次元画像と同一の撮像光学系を用いて銀塩
フィルム用カメラ（カメラ本体１０）により２次元画像
を撮影することが可能である。すなわち、一般にＣＣＤ
によって撮影した画像より高い解像度を持つフィルム写
真が撮影可能である。このフィルム写真を用いて、ＣＣ
Ｄ２６により検出したテクスチャとの比較、補正処理等
が可能である。またカメラ本体１０のファインダ部を共
用することにより、３次元画像検出のためのファインダ
部を別途に設ける必要がない。

【００３６】次に、図６を用いて第１の実施形態におけ
る発光素子２７と第１レンズ２１との位置関係について
説明する。本実施形態において、発光素子２７は交換レ
ンズ２０の内部に設置される。発光素子２７は、３次元
画像検出時にのみ測距光を照射する光源として用いら
れ、２次元画像のみの検出時には必要ない。したがって
発光素子２７を交換レンズ２０に設け、３次元画像検出
のための構成をユニット化することにより、２次元画像
のみを検出するときには、このユニットに変え、通常の
交換レンズを装着し、通常の銀塩フィルム用カメラとし
て用いることができる。すなわち、２次元画像の検出に
不要な構成を分離することにより携帯性が向上する。

【００３７】発光素子２７は、レンズ主点を通り光軸に
垂直な主点面Ｘと、焦点を通り光軸に垂直な焦点面Ｙと
の間において、第１レンズ２１に向かって光が照射され
る位置に配置される。この配置により、照射された光は
第１レンズ２１を透過することにより拡散して、被写体
に照射される。また各発光素子２７は第１レンズ２１の
外周縁において、カメラ本体１０における被写体像の検
出を妨害しないような位置に配置される。ハウジング１
９内に光源を設けることで、光源を格納するケースを別
途設ける必要がなく、また撮影レンズと発光素子の拡散
レンズとを兼用するため、装置全体の小型を図ることが
できる。

【００３８】発光素子２７は、ハウジング１９内におい
て第１レンズ２１により内側に設けられているため、そ
の照射領域は撮像領域と略一致する。したがって測距対
象領域外である撮像領域の外側には測距光が拡散されな
いので、被写体付近で作業を行う人等に対するアイセー
フを確保することができる。

【００３９】次に、図７、図８を用いて第２の実施形態
について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態
と略同様であり、発光素子２７の交換レンズ２０内にお
ける配置のみが異なる。以下第１の実施形態と異なる部
分について説明する。

【００４０】上述のように発光素子２７は、交換レンズ
２０内において、主点面Ｘと焦点面Ｙの間に設置される
と、照射される光は拡散する。すなわち、図７において
光軸Ｌｐ上に配置された発光素子２７ａの位置から照射
された光は、第１レンズ２１を介して拡散する。発光素
子２７ａは第１レンズ２１の中心の延長線上に置かれ、
第１レンズ２１の撮像範囲と略同一の範囲を照射するこ
とができる。しかし、発光素子２７ａの配置では、焦点
面Y、すなわちカメラ本体１０において被写体像検出に
おいて妨げとなる。そこで本実施形態では赤外光を選択
的に反射する第２の赤外反射ミラー９０を光軸Ｌｐ上に
おいて、光軸Ｌｐに対しその面を４５°に傾けて配置
し、第２の赤外反射ミラー９０を対称面とする発光素子
２７ａの鏡像点に発光素子２７ａ´を配置する。なお、
Ｙ´は焦点面Ｙに対する第２の赤外反射ミラー９０を対
称面としたときのに対応する面であり、第２の赤外反射
ミラー９０に反射される光の焦点面である。このような
位置に発光素子２７ａ´を配置することによりカメラ本
体１０における被写体像検出を妨げることなく、第１レ
ンズ２１の撮像範囲と略同一の範囲を照射することが可
能となる。

【００４１】次に図８を用いて、第２の実施形態におけ
る発光素子２７ａ´とＣＣＤ２６との関係を説明する。
本実施形態において、ＣＣＤ２６に対応して第１の赤外
反射ミラー２４、発光素子２７ａ´に対応して第２の赤
外反射ミラー９０が設けられる。発光素子２７ａ´から
照射された赤外領域の測距光は、第２の赤外反射ミラー
９０において反射されて、光軸Ｌｐに沿って第１レンズ
２１を介して出射する。測距光は被写体において反射さ
れ、第１レンズ２１に入射する。入射光のうち赤外領域
の光は第１の赤外反射ミラー２４において反射されＣＣ
Ｄ２６において受光され、３次元画像の検出が行われ
る。一方、入射光のうち可視領域の光は、第１、第２の
赤外反射ミラー２４、９０を透過し、マウント部４８を
介してカメラ本体１０に入射される。

【００４２】なお、第１の赤外反射ミラー２４と第２の
赤外反射ミラー９０を兼用してもよく、この場合例えば
発光素子２７ａ´をＣＣＤ２６に近接して設けてもよ
い。また、第１の赤外反射ミラー２４とＣＣＤ２６との
間に別のミラー等を設けることにより、光軸を分岐さ
せ、この分岐された光軸上に発光素子２７ａ´を設けて
もよい。

【００４３】本実施形態のように発光素子を配置して
も、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわちハウジング１９内に光源を設けることで、発光
素子のケースを別途設ける必要がなく、また撮影レンズ
と発光素子の拡散レンズとを兼用することができる。さ
らに撮像領域外でアイセーフが確保される。

【００４４】次に、図９、図１０および図１１を用いて
第３の実施形態について説明する。第３の実施形態にお
いては、カメラ本体１０ｄは一眼レフのレンズ交換式デ
ジタルスチルカメラである。カメラ本体１０ｄと交換レ
ンズ２０ｄは、カメラ本体側の第１のマウント部４８
と、交換レンズ側の第２のマウント部６１により接続さ
れる。また、カメラ本体側の第１のマウント接点８０
と、交換レンズ側の第２のマウント接点５０が接続さ
れ、これらを介して後述する情報の伝達が可能である。

【００４５】カメラ本体１０ｄには、２次元画像用ＣＣ
Ｄ６０が設けられる。交換レンズ２０ｄに設けられる撮
影レンズ群Ｌに入射した可視光成分は、２次元画像用Ｃ
ＣＤ６０において受光される。受光された光は２次元画
像用ＣＣＤ６０において、受光量に応じた電荷が発生す
る。

【００４６】２次元画像用ＣＣＤ６０における電荷の蓄
積動作、電荷の読出動作等の動作は２次元画像用ＣＣＤ
駆動回路６２によって制御される。２次元画像用ＣＣＤ
６０から読み出された電荷信号、すなわち画像信号は２
次元画像用アンプ６３において増幅され、２次元画像用
Ａ／Ｄ変換器６４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２次元画像用撮
像信号処理回路６５においてガンマ補正等の処理を施さ
れ、カメラ本体１０ｄの画像メモリ６６に一時的に格納
される。２次元画像用ＣＣＤ駆動回路６２、２次元画像
用撮像信号処理回路６５はカメラ本体１０ｄのシステム
コントロール回路６７によって制御される。

【００４７】画像信号は画像メモリ６６から読み出さ
れ、ＬＣＤ駆動回路６８に供給される。ＬＣＤ駆動回路
６８は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示Ｌ
ＣＤパネル６９には、画像信号に応じた画像が表示され
る。さらに、画像メモリ６６から読み出された画像信号
は、ＴＶ信号エンコーダ７０に送られ、ビデオ出力端子
７１を介して、カメラ本体１０ｄの外部に設けられたモ
ニタ装置７２に伝送可能である。システムコントロール
回路６７はインターフェース回路７３に接続され、イン
ターフェース回路７３はインターフェースコネクタ７４
に接続される。したがって、画像メモリ６６から読み出
された画像信号はインターフェースコネクタ７４に接続
されたコンピュータ７５に伝送可能である。またカメラ
本体１０ｄのシステムコントロール回路６７は記録媒体
制御回路７６を介して、画像記録装置７７に接続され
る。したがって読み出された画像信号は画像記録装置７
７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。

【００４８】カメラ本体１０ｄのシステムコントロール
回路６７にはレリーズスイッチ７８と、液晶表示パネル
（表示素子）７９とが接続される。

【００４９】交換レンズ２０ｄに設けられた撮影レンズ
群Ｌに入射した光のうち、赤外波長域の光は、赤外反射
ミラー２４において反射され、３次元画像用ＣＣＤ２６
において受光される。３次元画像用ＣＣＤ２６では受光
量に応じた電荷信号すなわち画像信号が出力され、この
画像信号はアンプ３２、Ａ／Ｄ変換器３３、撮像信号処
理回路３４を介して、３次元画像メモリ３５に一時的に
格納される。

【００５０】３次元画像用システムコントロール回路３
６はインターフェース回路４９に接続され、インターフ
ェース回路４９は第２のマウント接点５０に接続され
る。３次元画像メモリ３５に一時的に格納された画像信
号は、３次元画像用システムコントロール回路３６の制
御により、インターフェース回路４９を介して第２のマ
ウント接点５０からカメラ本体１０ｄに出力される。

【００５１】カメラ本体１０ｄに入力された画像信号
は、カメラ本体のインターフェース回路７３を介してシ
ステムコントロール回路６７に伝達され、画像メモリ６
６に一時的に格納される。

【００５２】カメラ本体１０ｄにおいてレリーズスイッ
チ７８の操作が行われると、通常駆動パルス信号が２次
元画像用ＣＣＤ駆動回路６２に出力される。２次元画像
用ＣＣＤ６０は通常駆動パルス信号により駆動制御さ
れ、２次元画像の検出が行われる。またこのとき、レリ
ーズスイッチ７８が押下されたことを示すレリーズ信号
がインターフェース回路７３、第１のマウント接点８０
を介して、交換レンズ２０ｄ内の３次元画像用システム
コントロール回路３６に入力される。３次元画像用シス
テムコントロール回路３６はレリーズ信号の入力と同時
に３次元画像用ＣＣＤ駆動回路３１に伝達される。この
レリーズ信号に応じて３次元画像用ＣＣＤ駆動回路３１
を駆動し、３次元画像用駆動パルス信号が、３次元画像
用ＣＣＤ２６へ出力される。すなわち、３次元画像用Ｃ
ＣＤ２６は、３次元画像用駆動パルス信号に基づいて、
３次元画像用ＣＣＤ駆動回路３１により駆動制御され
る。以上のように、本実施形態においては、カメラ本体
１０ｄのレリーズスイッチ７８が押下されると、カメラ
本体１０ｄにおいて２次元画像画検出され、交換レンズ
２０ｄにおいて３次元画像の検出が行われる。

【００５３】図１０および図１１を用いて第３の実施形
態における画像検出動作について説明する。本実施形態
では、レリーズスイッチ７８が押下されると、カメラ本
体１０ｄにより２次元画像の検出および３次元画像の生
成、交換レンズ２０ｄにより距離情報の検出が開始され
る。図１０はカメラ本体１０ｄ側の画像検出動作を示す
フローチャートである。

【００５４】カメラ本体１０ｄでは、ステップ２０１に
おいて電源スイッチの状態が判定され電源スイッチがオ
ン状態にされると、ステップ２０２においてレリーズス
イッチ７８が押下されたか否かが判定される。レリーズ
スイッチ７８が押下されると、ステップ２０３において
２次元画像の検出が行われる。すなわちカメラ本体１０
ｄにおいて、２次元画像用ＣＣＤ６０による通常の撮影
動作（ＣＣＤビデオ制御）がオン状態に定められ、検知
制御が開始される。２次元画像用ＣＣＤ６０から２次元
画像の信号電荷、すなわち画像信号が出力され、画像メ
モリ６６に一時的に記憶される。

【００５５】ステップ２０４において、カメラ本体１０
ｄに装着された交換レンズが３次元画像検出ユニットを
備えた交換レンズ２０ｄか、通常の２次元画像検出に用
いられる交換レンズかが判定される。２次元画像検出の
交換レンズが装着されている場合は、画像検出動作は終
了する。一方、３次元画像検出ユニットを備えた交換レ
ンズ２０ｄが装着されている場合は、ステップ２０５に
おいて、交換レンズ２０ｄで検出された画像信号、すな
わち距離情報の信号電荷が第１、第２のマウント接点８
０、５０を介してカメラ本体１０ｄに入力されたか否か
が判定される。

【００５６】交換レンズ２０ｄで検出された画像信号が
カメラ本体１０ｄに入力されると、ステップ２０６にお
いて、距離情報を用いたＤデータの演算処理が行われ
て、画像メモリ６６に記憶される。

【００５７】ステップ２０７において、画像メモリ６６
からＤデータおよび画像信号が読み出され、ステップ２
０８において画素毎にＤデータと画像信号との対応つけ
が行われ、３次元画像データが生成される。ステップ２
０９では、３次元画像データに対して画像圧縮処理が行
われ、ステップ２１０において画像圧縮された３次元画
像データが記録媒体Ｍに記録されこの画像検出動作は終
了する。。

【００５８】図１１は交換レンズ２０ｄ側の画像検出動
作を示すフローチャートである。交換レンズ２０ｄで
は、ステップ３０１においてカメラ本体１０ｄの電源ス
イッチの状態が判定され、電源スイッチがオン状態にさ
れると、ステップ３０２においてカメラ本体１０ｄのレ
リーズスイッチ７８が押下されたか否かが判定される。
レリーズスイッチ７８が押下されると、レリーズ信号が
交換レンズ２０ｄに入力され距離情報の検出が開始され
る。

【００５９】ステップ３０３において発光素子２７が発
光しパルス状の測距光が断続的に出力される。ステップ
３０４において距離情報の検出が行われる。ステップ３
０５において測距光がオフ状態に切換えられ発光素子２
７の発行動作が停止する。

【００６０】ステップ３０６において取得された距離情
報の信号電荷すなわち画像信号が第１、第２のマウント
接点５０、８０を介してカメラ本体１０ｄに転送され
る。以上により交換レンズ２０ｄの画像検出動作は終了
する。

【００６１】本実施形態において、上記の第１、第２の
実施形態と同様に、発光素子２７は第１レンズの主点面
Ｘと焦点面ＹまたはＹ´との間に配置される。照射光が
鏡筒内に設置されるため、発光素子のケースを別途設け
る必要がなく、また撮影レンズと発光素子の拡散レンズ
とを兼用することができる。さらに撮像領域外のアイセ
ーフを図ることができる。

【００６２】以上のように、第３の実施形態において
は、交換レンズ２０ｄ内に３次元画像検出装置を設け、
３次元画像検出ための構成をユニット化する。２次元画
像のみを検出するには、このユニットに変え、従来の交
換レンズを装着することにより、従来のデジタルスチル
カメラとして使用することができる。また、カメラ本体
１０ｄにおいて検出された２次元画像がテクスチャとし
て用いられるため、交換レンズ２０ｄにおいて２次元画
像の検出に用いる構成を設ける必要がない。

【００６３】以上の第１〜第３の実施形態においては、
赤外反射ミラー２４を用いて入射光の一部を反射させた
が、入射光を２方向に分岐して、分岐したそれぞれの光
によって２次元画像と３次元画像が検出可能ならばよ
い。例えば赤外反射ミラー２４の代わりに、入射した光
のうち、半分の光を透過し、半分の光を反射するハーフ
ミラーを用いてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本発明により、２次元画像
を撮影する従来のカメラに着脱可能な３次元画像入力装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３次元画像入力装置を備えたカメラの断面を模
式的に示した図である。

【図２】第１の実施形態が適用されるカメラの回路構成
を示すブロック図である。

【図３】測距光による距離測定の原理を説明するための
図である。

【図４】測距光、反射光、ゲートパルスおよびＣＣＤが
受光する光量分布を示す図である。

【図５】第１の実施形態における３次元画像検出の動作
を示すフローチャートである。

【図６】第１の実施形態における第１レンズと発光素子
の位置関係を示す図である。

【図７】第２の実施形態における第１レンズと発光素子
の位置関係を示す図である。

【図８】第２の実施形態における発光素子とＣＣＤの関
係を示す図である。

【図９】第３の実施形態が適用されるカメラの回路構成
を示すブロック図である。

【図１０】第３の実施形態におけるカメラ本体１０ｄの
画像検出動作を示すフローチャートである。

【図１１】第３の実施形態における交換レンズ２０ｄの
画像検出動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０、１０ｄカメラ本体２０、２０ｄ交換レンズ２１第１レンズ２４赤外反射ミラー２６ＣＣＤ２７、２７ａ´ 発光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷信博東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者山本清東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA06 DD02 EE00 FF12 GG06 JJ26 LL20 LL30 QQ03 QQ24 QQ31 UU02 UU05 5C022 AA13 AB15 AC01 AC31 AC42 AC51 AC54 AC69 5C061 AB03 AB06 AB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像光学系が収納され、カメラ本体に設
けられた第１のマウント部に装着可能な第２のマウント
部を有するハウジングと被写体に測距光を照射する照射
部と、前記被写体からの前記測距光の反射光を前記撮像光学系
を介して受光し、その受光量に応じて前記被写体までの
距離を計測して前記被写体の３次元画像を検出する３次
元画像検出部と、前記撮像光学系に入射した光を、前記反射光と前記反射
光以外の光成分とに分けて前記カメラ内に導く入射光分
岐手段とを備えることを特徴とする３次元画像入力装
置。
【請求項２】前記照射部が、前記撮像光学系の主点面
と焦点面との間に配置され、前記測距光が前記撮像光学
系を介して前記被写体に照射されることを特徴とする請
求項１に記載の３次元画像入力装置。
【請求項３】前記照射部が１以上の発光素子を有し、
前記１以上の発光素子が前記撮像光学系のレンズの外周
縁に設置されることを特徴とする請求項１に記載の３次
元画像入力装置。
【請求項４】前記測距光を反射するミラーを有し、前
記測距光が前記ミラーにおいて反射され前記撮像光学系
のレンズを介して前記被写体に照射されることを特徴と
する請求項１に記載の３次元画像入力装置。
【請求項５】前記カメラが、デジタルスチルカメラで
あり、前記第１および第２のマウント部は前記３次元画
像検出部と前記デジタルカメラとの間での電気信号の伝
達が可能であり、前記デジタルスチルカメラのシャッタ
操作に同期するレリーズ信号が前記３次元画像検出部に
伝達され、前記レリーズ信号に応じて前記３次元画像が
検出され、前記３次元画像検出部において検出された前
記３次元画像の画像信号が前記デジタルスチルカメラに
伝送されることを特徴とする請求項１に記載の３次元画
像入力装置。
【請求項６】前記測距光および前記反射光が赤外光成
分であり、前記入射光分岐手段が前記赤外光を選択的に
反射し、赤外光以外の光成分を透過する赤外反射ミラー
であることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入
力装置。