JP2003329421A - 投影撮影装置および投影撮影手法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【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２
５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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
ン像と被写体像を撮影する撮影装置を有する投影撮影装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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を出し入れすることによって、パ
ターン投影と照明とを行なう手法は既に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、パターン
を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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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。

【０００７】

【発明の実施の形態】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ボタン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１
５を有している。

【００１２】パターンフィルタ１２はフィルタホルダ１
６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は例えば磁性体切片２
６と電磁コイル２７から構成されている。磁性体切片２
６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１
０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・
明度が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１
００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３
０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
ら後方に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１
０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１
２を実際に移動させることにより、パターンフィルタ１
２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を静電力や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２
０１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
れたバイモルフ型の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１
００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
スフィルタや乳白板やディフューザや拡散スクリーンの
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、十分に開放の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１
２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１
２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４０
０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。

【００８６】

【発明の効果】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】

【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。

【符号の説明】

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

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【請求項６】 前記パターンフィルタは、ランダムな色
   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。
7. 【請求項７】 前記パターンフィルタは、ランダムな色
   分布を有する縞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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。