JP2003139521A - パターン投影型画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の利用効率が高く、遠方の対象物の三次元
形状を高精度で測定可能なパターン投影型画像入力装置
を提供すること。 【解決手段】 光源１１から発生する白色光である光Ｌ
１を集光レンズ系１２によってカラーフィルタ板１３に
集光させ、カラーフィルタ板１３を透過させて、ＣＭＹ
の３つの色から構成される縞状パターンに変換された投
影光として、投影レンズ系１４を介して投影装置１０か
ら射出し、対象物５に周期的な縞状パターンを投影させ
る。対象物５に投影された縞状パターンの像を撮影装置
２０の撮像素子２２によってＣＭＹの三色について色ご
とに検出することにより、光の利用効率が高く、対象物
に投影される縞状パターンの照度を高くすることがで
き、かつ、撮像素子が縞状パターンの像を感度良く検出
することができるため、遠方の対象物の三次元形状を高
精度に測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物に投影した
所定のパターンの像を撮影することにより、三次元形状
を入力するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、投影装置によって対象物に縞状パ
ターンを投影し、撮影装置によって対象物に投影された
縞状パターンを撮影し、その縞状パターンの歪みを解析
することによって対象物の三次元形状を測定する装置が
知られている。このような縞状パターンを解析すること
によって対象物の三次元形状を解析する方法は一般に縞
解析法と呼ばれている。そして、対象物の三次元形状を
正確に測定し、解析する方法として、色の異なる帯の繰
り返し縞を対象物に投影して縞状パターンを投影する方
法が知られている。

【０００３】図１０は従来の縞解析法を適用したパター
ン投影型画像入力装置１００を示す図である。図１０に
示すように、従来のパターン投影型画像入力装置１００
は投影装置１１０と撮影装置１２０とを備えており、投
影装置１１０には光源１１１、集光レンズ系１１２、縞
状パターン生成部１１３、および投影レンズ系１１４と
が設けられている。縞状パターン生成部１１３には、図
１１に示すように、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブ
ルー（Ｂ）の三原色にそれぞれ対応する特定波長帯域の
光についての有効透過帯域（着目する光についての透過
率が高い領域）が繰り返し並べられた縞状パターンのカ
ラーフィルタ板１３３が形成されており、光源１１１か
らの白色光Ｌ１１は、集光レンズ系１１２によってカラ
ーフィルタ板１３３へ集光され、カラーフィルタ板１３
３を透過して縞状パターンを有する投影光となり、投影
レンズ系１１４によって縞状パターンの像を対象物５０
の表面に結像させるように導かれる。このため、対象物
５０の表面には、図１２に示すように、カラーフィルタ
板１３３に形成された縞状パターン１０１が投影され
る。また、撮影装置１２０は、ＣＣＤエリアセンサ等で
構成され、ＲＧＢの三原色ごとに検出する原色型の撮像
素子１２２を備え、対象物５０に投影された縞状パター
ン１０１を撮影する。そして、このような撮影によって
得られる縞状パターンの歪みから対象物５０の三次元形
状が算出される。なお、カラーフィルタ板１３３の具体
例としては、ＲＧＢの三原色に対応するように顔料を調
合してガラス板上に印刷することによって作製されるも
のがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のパタ
ーン投影型画像入力装置１００の場合、縞状パターン１
０１を形成するために使用されているカラーフィルタ板
１３３については、入射する白色光Ｌ１１に対して、透
過するＲＧＢの三原色の光の割合がかなり低い。図１３
に、カラーフィルタ板１３３に形成されるＲＧＢの三原
色にそれぞれ対応する有効透過帯域における透過率分布
の典型的な例を示しており、ここでは、一点鎖線がＢの
色、点線がＧの色、実線がＲの色にそれぞれ対応する有
効透過帯域における透過率特性を示している。なお、こ
こでは、図１３に示す全波長帯域について全色成分の透
過率が１００％である場合に、透過する光の全光量が入
射する白色光Ｌ１１と全く同じ光量となるようにスケー
ルが定められている。図１３に示すように、ＢＧＲの三
原色はそれぞれ、入射する白色光Ｌ１１のうちで、１／
３以下程度の光しかカラーフィルタ板１３３を透過しな
いため、対象物５０に投影される縞状パターン１０１の
照度が低くなる。したがって、撮影装置１２０において
撮影される画像は暗くなり、画像から縞状パターンの歪
みを検出する際のＳ／Ｎ比（縞状パターンに対応する画
像信号／ノイズ比）が低下して三次元形状の解析精度が
低くなる。よって、縞状パターン１１０の照度を高く維
持するためには投影装置１１０と対象物５０との距離を
近づけねばならないが、対象物５０から少し離れて測定
しなければならない場合や、投影装置１１０と撮影装置
１２０との位置関係に制約がある場合などには、投影装
置１１０と対象物５０との距離を近づけることができな
いため、縞状パターンの照度を高く維持することができ
ないといった問題がある。

【０００５】また、撮影装置１２０においても、撮像素
子１２２が、ＢＧＲの三原色にそれぞれ対応する有効透
過帯域について、図１３に示したカラーフィルタ板１３
３と同様な光透過率を有する。したがって、カラーフィ
ルタ板１３３において透過する光の強度が低下すること
と同様な理由から撮像素子１２２で検出する際に、光の
強度がさらに低下するため、光の利用効率が低くなると
いった問題もある。

【０００６】そこで、この発明は、上記課題に鑑みてな
されたものであって、光の利用効率が高く、遠方の対象
物の三次元形状を高精度で測定可能なパターン投影型画
像入力装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、対象物に対して所定のパター
ンを投影する投影装置と、前記対象物に投影された前記
所定のパターンの像を撮影する撮影装置とを備えるパタ
ーン投影型画像入力装置であって、前記投影装置が、光
源からの光を、シアン、マジェンタ、イエローの三色の
うちの一色以上のカラー光が配列されたパターンに変換
する投影側カラーフィルタ手段を備え、前記撮影装置
が、前記対象物上に投影された前記パターンを前記カラ
ー光に関して色分解して検出する撮像素子を備える。

【０００８】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
したパターン投影型画像入力装置において、前記撮像素
子が、前記投影側カラーフィルタ手段と実質同一の光透
過特性を有する撮像側カラーフィルタ手段を当該撮像素
子の受光面上に備える。

【０００９】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
したパターン投影型画像入力装置において、前記撮像素
子が、前記カラー光を選択的に透過させる撮像側カラー
フィルタ手段を当該撮像素子の受光面上に備え、前記カ
ラー光に関して、前記撮像側カラーフィルタ手段の光透
過度を、前記投影側カラーフィルタ手段の光透過度より
も高く設定してある。

【００１０】また、請求項４の発明は、請求項１に記載
したパターン投影型画像入力装置において、前記撮像素
子が、前記カラー光を選択的に透過させる撮像側カラー
フィルタ手段を当該撮像素子の受光面上に備え、前記カ
ラー光に関して、前記撮像側カラーフィルタ手段の光透
過特性のピークの幅を、前記投影側カラーフィルタ手段
の光透過特性のピークの幅よりも狭く設定してある。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
パターン投影型画像入力装置１を示す模式的平面図であ
る。図１に示すように、パターン投影型画像入力装置１
は、投影装置１０と撮影装置２０とを備えている。な
お、図１にはお互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの三軸を示し
ており、このうちＸ軸は鉛直軸となっている。

【００１２】まず、投影装置１０について説明する。投
影装置１０は対象物に対して所定のパターンを投影する
装置であり、ここでは、一例として、周期的な縞状パタ
ーンを投影させる。そして、投影装置１０は、対象物に
投影させるための投影光を生成するための光源１１から
の光Ｌ１を縞状パターン生成部１３へ集光させる集光レ
ンズ系１２、集光レンズ系１２によって集光された光を
縞状パターンに変換する縞状パターン生成部１３、縞状
パターン生成部１３で集光された光によって照明された
縞状パターンの像を対象物の表面上に結像させるための
投影レンズ系１４、および、光源制御部１５を備えて構
成される。この投影装置１０はＺ軸に対して周期的に変
化する縞状パターンを、投影装置１０に対向して配置さ
れる対象物に対して投影するものであり、縞状パターン
を構成する各ラインはＸ方向に平行なラインとなる。

【００１３】光源１１は、例えば、白色光源などによっ
て構成され、光源１１から発生する光Ｌ１は、集光レン
ズ系１２によって縞状パターン生成部１３へ集光され、
縞状パターン生成部１３および投影レンズ系１４を通っ
て対象物に照射される。

【００１４】集光レンズ系１２は、光源１１から光軸方
向（Ｙ方向）に沿って所定距離だけ離隔して設置され、
例えば、一般的な凸レンズで形成される。

【００１５】縞状パターン生成部１３は、集光レンズ系
１２から光軸方向（Ｙ方向）に沿って所定距離だけ離隔
して設置され、集光レンズ系１２によって縞状パターン
生成部１３へ集光された光をＺ軸に沿って周期的にシア
ン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の三つの色
に着色された透光性の帯状領域が繰り返し並べられた縞
状パターンに変換する。この実施形態では、図２に示す
ように、縞状パターン生成部１３は、Ｚ軸に沿って周期
的にＣＭＹの３つの色にそれぞれ対応する有効透過帯域
を持った領域３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙが繰り返し並べら
れた縞状パターンを有するカラーフィルタ板３３（投影
側カラーフィルタ手段）によって構成され、カラーフィ
ルタ板３３の板面は光源１１からの光の光軸に対してほ
ぼ垂直な状態となるように設置することが好ましい。カ
ラーフィルタ板３３の具体例としては、ＣＭＹの三色に
対応するように顔料を調合して透明ガラス板上に印刷す
ることによって作製されるものがある。カラーフィルタ
板３３は、色成分ごとに入射光を選択的にブロックする
マスク板と呼ぶこともできるが、このカラーフィルタ板
３３の詳細については、さらに後述する。

【００１６】投影レンズ系１４は、縞状パターン生成部
１３から光軸方向（Ｙ方向）に沿って所定距離だけ離隔
して設置される。

【００１７】光源１１からカラーフィルタ板３３に到達
する光Ｌ１のうち、カラーフィルタ板３３の、Ｃ透過領
域３３Ｃ、Ｍ透過領域３３Ｍ、およびＹ透過領域３３Ｙ
のそれぞれに入射した光は、実質的にＣ色、Ｍ色、Ｙ色
の成分だけがそれぞれの領域３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙを
透過する。

【００１８】この結果、光源１１から放射される光Ｌ１
は、カラーフィルタ板３３によってＣＭＹのカラー光の
縞状パターンを有する光に変換され、対象物にはこの縞
状パターンが投影されることとなる。

【００１９】光源制御部１５は、光源１１に発光用の電
力供給を行うとともに、撮影装置２０に対して撮影タイ
ミングを指示するように構成される。これにより、撮影
装置２０では光源１１の発光と同期して撮影動作を行う
ことが可能となる。

【００２０】図３は、パターン投影型画像入力装置１の
使用例を示す図であり、ここでは、不透明な表面を持つ
対象物５の三次元形状を測定する。縞状パターンに変換
された光を投影光として投影装置１０から射出し、対象
物５の表面に周期的な縞状パターンを投影させ、対象物
５に投影された縞状パターン５１の像を撮影装置２０で
撮影する。図４は、対象物５に投影された縞状パターン
を示す図であり、対象物５の表面には、図４に示すよう
に、カラーフィルタ板３３によって生成された縞状パタ
ーン５１が投影される。また、撮影装置２０は、ＣＭＹ
の３つのカラー光ごとにパターン中の像を検出する補色
型の撮像素子２２を備え、対象物５に投影された縞状パ
ターン５１の像を撮影する。

【００２１】次に、撮影装置２０について説明する。撮
影装置２０は、対象物に投影された縞状パターンの像を
撮影する装置であり、対象物に投影される縞状パターン
の空間的な歪みを良好に撮影することができるように、
Ｚ軸方向に関して投影装置１０から所定間隔だけ離隔し
て設置される。

【００２２】撮影装置２０は、対象物に投影された縞状
パターンの像を撮像素子２２に導く撮影レンズ２１、Ｃ
ＣＤエリアセンサ等で構成された撮像素子２２、撮像素
子２２から得られる１枚ずつの画像データを記憶するメ
モリ２３、メモリ２３に格納された画像データに基づい
て所定の演算を行うことにより、縞状パターンの歪みの
位置および量を求める演算部２４、および、投影装置１
０の光源制御部１５からの指示によって光源１１の発光
と同期して撮像素子２２を制御する撮影制御部２５を備
えて構成される。

【００２３】図５(a)は撮像素子２２の概念的な部分拡
大断面図である。撮像素子２２は多数のＣＣＤセルのマ
トリクス配列を含んで構成されており、その受光面２２
ｓ上にはカラーフィルタ層２２ａ（撮像側カラーフィル
タ手段）が設けられている。図５(b)にカラーフィルタ
層２２ａ側から見た図として示すように、このカラーフ
ィルタ層２２ａは、２行２列の計４個のＣＣＤセルをそ
れぞれ覆うように形成された４個の単位受光領域Ｐ１〜
Ｐ４によってひとつの単位ブロックエリアＰが構成され
ており、同一の構成を持つ多数の単位ブロックエリアＰ
が縦横に繰り返してマトリクス配列されることによっ
て、受光面２２ｓの全体を覆うカラーフィルタアレイと
なっている。

【００２４】カラーフィルタ層２２ａの各単位ブロック
エリアＰに属する４つの単位受光領域Ｐ１〜Ｐ４のう
ち、三個の単位受光領域Ｐ１〜Ｐ３は、ＣＭＹのそれぞ
れのカラー光を選択的に透過するカラーフィルタ領域と
なっており、残りの１個の単位受光領域Ｐ４はＧ（グリ
ーン）を選択的に透過するカラーフィルタ領域となって
いる。

【００２５】ＣＭＹ単位受光領域Ｐ１〜Ｐ３は、カラー
フィルタ板３３におけるＣＭＹのそれぞれの着色材料と
同じ材料を用いて形成されている。一般に、同じ色（例
えばシアン）の顔料であっても、その光透過特性には材
料の違いによってばらつきがあるが、カラーフィルタ板
３３とカラーフィルタ層２２ａとで、ＣＭＹのそれぞれ
につき同一の着色材料を用いることにより、カラーフィ
ルタ板３３とカラーフィルタ層２２ａの光透過特性を実
質的に一致させることができる。なお、ここで言う光透
過特性を実質的に一致させる範囲は二割から三割程度ま
で許容される。

【００２６】一方、ＣＣＤセルのマトリクス配列におい
て、各画素に相当する単位ブロックエリアＰには４個の
ＣＣＤセルが入るため、光の三原色ＲＧＢのそれぞれの
補色としてのＣＭＹ色のそれぞれ１個のほかに、ひとつ
の単位受光領域Ｐ４が残ることになり、この単位受光領
域Ｐ４が割り当てられている。

【００２７】この実施形態におけるＣＭＹのカラー色の
像の検出のためには、Ｇ色成分は本質的なものではない
ため、このＧ色の検出信号は使用しない。もっとも、Ｃ
ＭＹのうちＣ色およびＹ色の２つはＧ色成分を含み、Ｍ
色はＧ色成分を含まないため、このＧ色の検出信号を、
投影パターン中のＹ色像とＭ色像との境界の特定や、Ｃ
色像とＭ色像との境界の特定などにおいて補助的に用い
ても良い。

【００２８】また、図示を省略しているが、演算部２４
によって求められる、対象物に投影された縞状パターン
の歪みの位置および量は、撮影装置２０に接続される外
部装置（コンピュータなど）に対して出力されるように
構成され、外部装置において縞状パターンの歪みの位置
および量を三角測量の原理に基づいて解析することによ
り対象物の三次元形状を導出することが可能である。

【００２９】ここで、入射する白色光のうち縞状パター
ンを形成するために使用されているカラーフィルタ板３
３を透過するＣＭＹの三色の光の割合について説明す
る。

【００３０】図６には、カラーフィルタ板３３に形成さ
れるＣＭＹの三色にそれぞれ対応する有効透過帯域につ
いての透過率分布の典型的な例を合わせて示している。
なお、ここでは、図６に示す全波長帯域について透過率
が１００％である場合に、透過する光の全光量が入射す
る白色光の光量と全く同じ光となるようなスケールとさ
れている。また、ここでは、一点鎖線がＣ色、点線がＭ
色、実線がＹ色のそれぞれに対応する有効透過帯域にお
ける透過率特性を示しており、それぞれの特性線の下側
の面積が、その色成分についての透過光量の全体にほぼ
相当している。

【００３１】ここでは、ＣＭＹの三色はそれぞれ、入射
する白色光に対して、１／２程度の光がカラーフィルタ
板３３を透過する。これは、図１３において示した従来
用いられていたカラーフィルタ板１３３に入射する白色
光Ｌ１１に対して、１／３以下程度の光しかカラーフィ
ルタ板１３３を透過しないことと比較すると、同じ強度
の白色光を用いた場合は、カラーフィルタ板３３を透過
する各色の光の方が、カラーフィルタ板１３３を透過す
る各色の光よりも強度が高くなるため、本実施形態に係
るパターン投影型画像入力装置１では、従来のパターン
投影型画像入力装置１００よりも対象物に投影される縞
状パターンの照度を高くすることができる。

【００３２】また、図６と図１３において、カラーフィ
ルタ板３３，１３３の典型的な透過特性を示したが、Ｃ
ＭＹの三色のそれぞれの色は、ＢＧＲの三原色のうちの
２つの色の組合せから成り立っていることから、理論
上、ＣＭＹの三色にそれぞれ対応する波長帯域は、ＢＧ
Ｒの三原色にそれぞれ対応する波長帯域に対して、約２
倍となるため、同じ白色光から抽出されるＣＭＹの三色
それぞれの光の光量は、ＢＧＲの三原色それぞれの光の
光量の約２倍とすることも可能である。つまり、縞状パ
ターンを投影させる光の透過量を大きく効率が上がるよ
うにするためには、縞状パターンを投影させるための光
として、ＢＧＲの三原色からなる縞状パターンの光を用
いるよりも、ＣＭＹの三色からなる縞状パターンの光を
用いる方が有利であると言える。

【００３３】また、ここでは、撮影装置２０は、カラー
フィルタ層２２ａにおけるＣＭＹの三色にそれぞれ対応
する有効透過帯域について、図６に示したカラーフィル
タ板３３と実質同一の光透過特性を有する。このよう
に、カラーフィルタ層２２ａとカラーフィルタ板３３の
光透過特性を実質同一とするためには、カラーフィルタ
層２２ａとカラーフィルタ板３３を同一の着色材料を用
いて作製するのが好ましい。つまり、ここでは、縞状パ
ターンを投影するための投影光の成分色と、撮像素子２
２の各単位受光領域Ｐ１〜Ｐ３が検出可能な成分色とに
ついて、それぞれの光透過特性のマッチングを良くする
ことによって、撮像素子２２において、縞状パターンの
像を感度良く検出することができる。

【００３４】ここで、撮像素子２２を、ＲＧＢの三原色
ごとに検出する原色型の撮像素子１２２（図１４）に入
れ替えた場合を考えることにする。この場合には、撮像
素子１２２のカラーフィルタ層における光透過特性は図
１３に示した従来のカラーフィルタ板１３３と同様とな
る。

【００３５】したがって、原色型の撮像素子１２２の場
合には、例えば、対象物に投影される縞状パターンのう
ちのＣ色のパターンはＧ色とＢ色とに分解されて検出さ
れることになる。つまり、Ｇ色およびＢ色として検出さ
れる光量は本来のＣ色の光量に比べてそれぞれ半分程度
となってしまう。また、縞状パターンのうちのＭ、Ｙの
パターンについても同様に、２つの原色に分解されて半
分程度の光量として検出されることとなる。したがっ
て、撮像素子において画像信号に重畳するノイズがほぼ
一定であるとすると、撮像素子において検出される光量
が低いと、その分だけＳ／Ｎ比が低下することとなる。
ゆえに、ＣＭＹの三色で構成された投影パターンを原色
型の撮像素子１２２によって検出すると、Ｓ／Ｎ比の向
上が補色型の撮像素子２２ほどには得られないことにな
る。

【００３６】このため、光源１１からの白色光をカラー
フィルタ板３３においてＣＭＹの三色の光が配列された
縞状パターンに変換して対象物の表面に縞状パターンを
投影させ、その縞状パターンを、ＣＭＹの三つの色ごと
に検出する補色型の撮像素子２２を用いて検出すること
が好ましく、そのような構成とすることによって、撮影
装置２０において撮影される画像は特に明るくなり、画
像から縞状パターンの歪みを検出する際のＳ／Ｎ比が大
きく増加して三次元形状の解析精度が特に高くなる。し
たがって、光の利用効率が高くなり、遠方の対象物の三
次元形状を高精度に測定することができる。

【００３７】＜変形例＞上述した実施形態においては、
カラーフィルタ板３３は、顔料を調合してガラス板上に
印刷することによって作製されるものを用いていたが、
一般写真撮影に使用される銀塩カラーポジフィルムに所
望のＣＭＹパターンを写し込むことによって作製される
ものであっても良い。このようなカラーフィルタ板の作
製は、印刷のように版を必要としないために安価であ
り、また、カラーパターンはデジタル画像処理で作成す
ることができるために、条件に応じたパターン形状や色
彩の変更が容易で、設計の自由度が大きい。

【００３８】一般的な銀塩カラーポジフィルムの構造は
ＣＭＹの３つの色の層を重ね合わせて形成されており、
ＣＭＹの三色のパターンは、それぞれの色について一層
のみによって実現される。一方、ＲＧＢの三原色のパタ
ーンは、それぞれについて複数の層の色を重ね合わせる
ことによって実現される。図７に、銀塩カラーポジフィ
ルムにＣＭＹの三色のパターンを作製して、ＣＭＹの三
色にそれぞれ対応する透過率特性を実測した例を示して
おり、ここでは、一点鎖線がＣ色、点線がＭ色、実線が
Ｙ色のそれぞれに対応する有効透過帯域における透過率
特性を示している。また、図８に、銀塩カラーポジフィ
ルムにＢＧＲの三原色のパターンを作製して、ＢＧＲの
三原色についての透過率特性を実測した例を示してお
り、ここでは、一点鎖線がＢ色、点線がＧ色、実線がＲ
色についての透過率を示している。図７および図８よ
り、銀塩カラーポジフィルムにＣＭＹの三色のパターン
を作製したものの方が、銀塩カラーポジフィルムにＢＧ
Ｒの三原色のパターンを作製したものよりも、透過率特
性が比較的高い波長帯域の範囲が広いだけでなく、全体
的に透過率がかなり高くなっている。透過率特性が比較
的高い波長帯域の範囲が広いのは、上述したように、Ｃ
ＭＹの三色にそれぞれ対応する波長帯域は、ＢＧＲの三
原色にそれぞれ対応する波長帯域に対して約二倍となる
ことに起因するものであり、また、全体的に透過率がか
なり高いのは、ＢＧＲの三原色のパターンを作製したも
のは、それぞれについて複数の層の色を重ね合わせるこ
とによって実現されているが、ＣＭＹの３つの色のパタ
ーンは、それぞれについて一層の色のみによって実現さ
れることに起因するものである。

【００３９】したがって、安価でかつ簡易なカラーフィ
ルタ板として、一般写真撮影に使用される銀塩カラーポ
ジフィルムに所望のパターンを写し込むことによって作
製されるものとしても、ＢＧＲよりもＣＭＹの３つの色
でパターンを作製したものの方が、透過率が高いカラー
フィルタ板となっている。

【００４０】また、上述した実施形態では、縞状パター
ンがＣＭＹの３つの色から構成されているが、これに限
られるものではなく、ＣＭＹのうちの一色のみを用いて
濃淡を変化させた縞状パターンとしても良いし、ＣＭＹ
のうちの二色を用いた縞状パターンとしても良い。縞状
パターンを構成する色数については、色数が多い方が、
対象物に投影される縞状パターンにおいて、同色の縞と
縞との間の距離を大きくとることができるため、凹凸の
激しい対象物において、縞状パターンを構成する隣の同
色の縞と取り違える可能性が低くなる。したがって、三
次元形状を正確に測定することができるため、一色のみ
よりも二色の方が好ましく、また、二色よりも三色の方
が好ましい。

【００４１】また、上述した実施形態では、カラーフィ
ルタ板３３と、カラーフィルタ層２２ａとが同一の着色
材料によって構成されているが、これに限られるもので
はなく、それぞれ、異なる着色材料によって構成されて
いるようなものでも良い。

【００４２】図９にＣ色につき例示するように、カラー
フィルタ板３３の光透過特性（実線ａ）と比較して、カ
ラーフィルタ層２２ａの光透過特性（一点鎖線ｂ）の方
が、Ｃ色に対する光透過度（有効透過帯域全体について
の入射光量に対する透過光量の割合）が高いときには、
対象物上のＣ色の波長分布の広い範囲から撮像信号を得
ることができるためのＳ／Ｎ比が高いという利点があ
る。

【００４３】これに対して、破線ｃに示すようにカラー
フィルタ層２２ａの光透過特性がカラーフィルタ板３３
の光透過特性（実線ａ）よりもシャープである、つまり
前者の光透過特性のピークの幅（典型的には半値幅）が
後者のピークの幅よりも狭いことにより、カラーフィル
タ板３３を透過する波長帯の周辺部に起因するノイズ
（以下「周辺波長ノイズ」）を拾うことが少なくなって
Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００４４】つまり、周辺波長ノイズが多いような環境
の場合には撮像素子２２側でのカラーフィルタ層２２ａ
の光透過特性のピークを投影側でのカラーフィルタ板３
３の光透過度よりもシャープにすることが好ましく、周
辺波長ノイズが少ないような環境の場合には、撮像素子
２２側でのカラーフィルタ層２２ａの光透過度を投影側
でのカラーフィルタ板３３の光透過度と同じかそれより
も大きくすることが好ましい。

【００４５】また、以上の実施形態では、対象物に投影
された縞状パターンを構成する色のすべてを撮像素子２
２において検出しているが、撮像素子２２において検出
する色は、対象物に投影された縞状パターンを構成する
色のうちの少なくとも一色以上であれば良い。例えば、
縞状パターンがＣＭＹの三色から構成されている場合、
ＣＭの二色のみを撮像素子２２で検出すると縞状パター
ンがＹの色で構成されている場所は色の無い部分である
として認識されるため、画像中では他の場所と区別がつ
くことになる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、投影側カラーフィルタにける光透過度を高めやすい
シアン、マジェンタ、イエローの三色のうちの一色以上
を使用しているため、光の利用効率が高く、パターンの
照度を高くすることができ、かつ、パターンの像を感度
良く検出することができるため、遠方の対象物の三次元
形状を高精度に測定することができる。

【００４７】また、請求項２の発明では、投影側と撮像
側のカラーフィルタにおける光透過特性を実質的に同一
とすることによって、パターンを構成する色を感度良く
検出することが可能であるため、遠方の対象物の三次元
形状を高精度に測定することができる。

【００４８】また、請求項３の発明では、撮像側のフィ
ルタの光透過度を高めることによって、縞状パターンを
構成する色を感度良く検出することが可能であるため、
遠方の対象物の三次元形状を高精度に測定することがで
きる。

【００４９】また、請求項４の発明では、撮像側でのフ
ィルタの光透過特性をシャープにすることにより、投影
した光の波長帯の周辺部分で生じるノイズの検出量を低
く抑えることが可能であり、三次元形状を高精度に測定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るパターン投影型画像入
力装置を示す模式的平面図である。

【図２】ＣＭＹの三色からなる縞状パターンを有するカ
ラーフィルタ板を説明する図である。

【図３】本実施形態に係るパターン投影型画像入力装置
の使用例を示す図である。

【図４】対象物の表面に投影される縞状パターンを説明
する図である。

【図５】補色型の撮像素子の受光面の構成の一部を抜き
出した模式図である。

【図６】カラーフィルタ板の透過率特性の典型的な例を
示す図である。

【図７】ＣＭＹの三色のパターンを有する銀塩カラーポ
ジフィルムの透過率特性を示す図である。

【図８】ＢＧＲの三原色のパターンを有する銀塩カラー
ポジフィルムの透過率特性を示す図である。

【図９】カラーフィルタ板およびカラーフィルタ層のＣ
色に対応する透過率の模式図である。

【図１０】従来の縞解析法を適用したパターン投影型画
像入力装置を示す図である。

【図１１】ＢＧＲの三原色からなる縞状パターンを有す
るカラーフィルタ板を説明する図である。

【図１２】従来のパターン投影型画像入力装置において
対象物の表面に投影される縞状パターンを説明する図で
ある。

【図１３】図１１に示すカラーフィルタ板の透過率特性
の典型的な例を示す図である。

【図１４】原色型の撮像素子の受光面の構成の一部を抜
き出した模式図である。

【符号の説明】

１ パターン投影型画像入力装置 ５ 対象物 １０ 投影装置 １１ 光源 １３ 縞状パターン生成部 ２０ 撮影装置 ２２ 撮像素子 ２２ａ カラーフィルタ層 ３３ カラーフィルタ板 ５１ 縞状パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA53 DD04 FF08 FF09 GG02 GG12 HH06 JJ03 JJ26 LL04 LL22 LL41 NN02 NN11 QQ24 5B047 AA07 AB04 BB04 BC11 CB04 5B057 BA11 CA01 CA12 CA16 CB13 CB16 DA06 DB02 DB06 DC25 DC36

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に対して所定のパターンを投影す
   る投影装置と、前記対象物に投影された前記所定のパタ
   ーンの像を撮影する撮影装置とを備えるパターン投影型
   画像入力装置であって、 前記投影装置が、 光源からの光を、シアン、マジェンタ、イエローの三色
   のうちの一色以上のカラー光が配列されたパターンに変
   換する投影側カラーフィルタ手段を備え、 前記撮影装置が、 前記対象物上に投影された前記パターンを前記カラー光
   に関して色分解して検出する撮像素子を備えることを特
   徴とするパターン投影型画像入力装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載したパターン投影型画像
   入力装置において、 前記撮像素子が、 前記投影側カラーフィルタ手段と実質同一の光透過特性
   を有する撮像側カラーフィルタ手段を当該撮像素子の受
   光面上に備えることを特徴とするパターン投影型画像入
   力装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載したパターン投影型画像
   入力装置において、前記撮像素子が、 前記カラー光を選択的に透過させる撮像側カラーフィル
   タ手段を当該撮像素子の受光面上に備え、 前記カラー光に関して、前記撮像側カラーフィルタ手段
   の光透過度を、前記投影側カラーフィルタ手段の光透過
   度よりも高く設定してあることを特徴とするパターン投
   影型画像入力装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載したパターン投影型画像
   入力装置において、 前記撮像素子が、 前記カラー光を選択的に透過させる撮像側カラーフィル
   タ手段を当該撮像素子の受光面上に備え、 前記カラー光に関して、前記撮像側カラーフィルタ手段
   の光透過特性のピークの幅を、前記投影側カラーフィル
   タ手段の光透過特性のピークの幅よりも狭く設定してあ
   ることを特徴とするパターン投影型画像入力装置。