JP2004212385A - 撮影装置とその撮影装置の撮影方法及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定常光下でもパターンをコントラスト良く撮影できるようにする。
【解決手段】露出制御装置３２は、測光装置８で計測された投影装置によるパターン投影が行われない時の被写体の輝度情報に基づき、第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定し、撮影シャッタ調整装置１０により、上記第２の露出レベルになるように、シャッタ速度を上記第１のシャッタ速度より高速な第２のシャッタ速度に調整する。そして、上記測光装置８で計測された上記投影装置によるパターン投影が行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記第２のシャッタ速度でパターンが投影された被写体を撮影した画像の露出レベルが適正になるように第２の撮影絞りを決定し、撮影絞り調整装置１４により、撮影絞りを上記第２の撮影絞りに調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被写体を撮影することで３次元形状計測と被写体像撮影とを行う撮影装置、並びに、そのような撮影装置の撮影方法及び制御方法に関する。

撮影対象（被写体）にコード化パターン等の所定のパターンの投影を投影し、その撮影画像の解析により正確な３次元情報（距離情報）を測定する、パターン投影による３次元形状測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、視点の異なる複数の画像間の対応を探索する対応点検索において、対応を求めるための情報が乏しいときに、正確な対応点を求められるように、パターン投影手段により格子状、ストライプ状、ランダムドット、カラーコードパターン等のパターンを投影する手法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２８６４１５号公報 特開２００２−１７０１００号公報

しかしながら、従来の技術では、定常光下での撮影において、パターンをコントラスト良く撮影し、認識し易くするのが困難であった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、定常光下でもパターンを３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影することが可能な撮影装置とその撮影装置の撮影方法及び制御方法を提供することを目的とする。

なお、本明細書における「定常光」とは、室内の照明や屋外の太陽光などのように、撮影する環境に元々存在する略一定の光であって、撮影者が撮影のために意図的に投光した光ではないものを言う。

上記の目的を達成するために、本発明の撮影装置の一態様は、被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置であって、
撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを決定する手段と、
前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を決定する手段と、
を具備し、
前記第２のシャッタ速度を用いて、前記パターン投影を伴う撮影を行うことを特徴とする。

また、本発明の撮影装置の別の態様は、
被写体を撮影する撮影手段と、
前記被写体の輝度情報を計測する測光手段と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備し、
前記被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置であって、
撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを決定する手段と、
前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を決定する手段と、
を更に具備し、
前記撮影手段は、前記第２のシャッタ速度を用いて、前記投影手段によるパターン投影を伴う撮影を行うことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明の撮影装置の撮影方法の一態様は、被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置の撮影方法であって、
所定の露出レベルが決定されるステップと、
前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度が決定されるステップと、
前記第２のシャッタ速度を用いて、前記パターン投影を伴う撮影が行われるステップと、
を有することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明の撮影装置の制御方法の一態様は、被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置の制御方法であって、
所定の露出レベルが決定されるステップと、
前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度が決定されるステップと、
を有し、
前記パターン投影を伴う撮影を行う際に、前記第２のシャッタ速度を用いることを特徴とする。

本発明によれば、定常光下でもパターンを３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影することが可能な撮影装置とその撮影装置の撮影方法及び制御方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図２は、本発明の撮影装置の第１実施形態としての３次元撮影装置１の使用状態を示す図であり、図３はその構成を示す図である。

即ち、本実施形態における３次元撮影装置１は、被写体２を撮影する撮影装置３と、撮影時に被写体２を照明する照明装置４と、撮影時に被写体２にパターンを照射する投影装置６と、これら照明装置４と投影装置６とを切り替える切替装置７と、被写体２の明るさを計測する測光装置８とを有する。

更に、この３次元撮影装置１は、データ受け渡し装置９、３次元再構成装置１０、及び出力装置１１を備えているが、これらは、従来のものと同様であり、よって以下に簡単に説明する。データ受け渡し装置９は、上記撮影装置３により得られたパターン投影画像データ１０１とテクスチャ照明画像データ１０２とを３次元再構成装置１０に受け渡すためのものである。３次元再構成装置１０は、上記パターン投影画像データ１０１及びテクスチャ照明画像データ１０２を元に、距離画像１０３、ポリゴン画像１０４、ボクセルデータ１０５などの３次元データ３０１を求めるものであり、出力装置１１はこの３次元データを出力するためのものである。

図１は、本実施形態における３次元撮影装置１の要部の構成を更に詳細に示す図である。

即ち、上記撮影装置３は、レリーズボタン１２、撮影レンズ１３、撮影絞り調整装置１４と、撮影フォーカス調整装置１５、撮影シャッタ速度調整装置１６、撮像素子１７、及び感度調整装置１８を有している。これらの構成は、一般的な撮影装置と同様であるので、その説明は省略する。ここで、上記撮像素子１７で捕らえた画像データ１００は、画像処理装置１９により処理され、画像記憶装置２０により記録される。この画像データ１００は、リムーバブルメモリカード２１やデータ通信装置２２等で構成される上記データ受け渡し装置９により、上記３次元再構成装置１０に送られる。

一方、上記照明装置４は、照明光学系２３と、照明光源２４と、照明光源調整装置２５とを有している。ここで、照明光源２４には、本実施形態では閃光発光光源としての電子フラッシュ、いわゆるストロボを用い、照明光源調整装置２５により、任意の発光時間の調整が可能なものとする。これにより、照明光源２４の光量が調整される。

また、上記投影装置６は、投影レンズ２６と、投影絞り調整装置２７と、投影フォーカス調整装置２８と、投影パターンフィルタ２９と、投影光源３０と、投影光源調整装置３１とを有する。ここで、投影パターンフィルタ２９は、本実施形態では、図４の（Ａ）に示すような縞状のカラーコードパターン５−１を用いるものとする。投影光源３０は、上記照明装置４の照明光源２４と同様に、閃光発光光源としての電子フラッシュ、いわゆるストロボを用い、投影光源調整装置３１により任意の発光時間の調整が可能なものとする。これにより、投影光源３０の光量が調整される。

ここで、撮影装置３は、上述の投影装置６によるパターン投影を伴う撮影とパターン投影を伴わない撮影とが実行可能であり、撮影装置３の撮像素子１７が必要とする所定の露出レベルを実現する撮影シャッタ速度に設定されて、撮影を行うことができる。また、上記パターン投影を伴わない撮影とは、撮影者が意図的に光を投光していない状態での撮影を少なくとも含む。

そして、露出制御装置３２が、測光装置８、レリーズボタン１２、撮影絞り調整装置１４と撮影フォーカス調整装置１５、撮影シャッタ速度調整装置１６、感度調整装置１８、投影絞り調整装置２７、投影フォーカス制御装置２８、投影光源調整装置３１、及び照明光源制御装置２４に接続されている。

次に、このような構成における３次元撮影装置１の動作を説明する。

即ち、撮影者が撮影装置３のレリーズボタン１２を押下すると、露出制御装置３２は、測光装置８からの輝度情報を読み取り、この輝度情報に基づいて、まず、撮影シャッタ速度調整装置１６に対し、被写体２が照明装置４の照明もしくは投影装置６の投影を受けないと暗く写るシャッタ速度に設定する。図５の（Ａ）に示す測光適正定常光成分露光量２００が適正の定常光による露出とすると、このようなシャッタ速度調整後の露光量は、図５の（Ｂ）に示すシャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１となる。これら図５の（Ａ）及び（Ｂ）より明らかなように、この操作により、定常光による露出のみでは、被写体の露光量が不足する。

次に、露出制御装置３２は、投影装置６にプリ発光を行わせ、測光装置８から読み取ったそのときの輝度情報を元に、撮影装置３の絞り値を、投影光源調整装置３１の発光量で被写体２が適正露出になるように出来るだけ絞った値に決定し、その絞り値を撮影絞り調整装置１４に対し伝達する。これにより、図５の（Ｃ）に示す絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３が実現し、閃光発光による露光量に比べ、定常光による露光量が少ない撮影ができる。

そして、投影装置６は、撮影装置３の第１の撮影にシンクロして投影光源３０が発光し、投影パターンフィルタ２９を照明する。この投影パターンフィルタ２９の像は、投影レンズ２６を介して、被写体２上に結像し、図２に示すパターン投影された被写体２を撮影する。この撮影された画像データ１００が、画像処理装置１９により上記パターン投影画像データ１０１として画像記憶装置２０に蓄積される。

次に、上記の照明装置４のプリ発光で得られた輝度情報から、照明装置４の適正発光量を露出制御装置３２で設定し、照明光源調整装置２５に発光量を指示する。これにより、図５の（Ｃ）に示すように、照明の光量が適正となった撮影が可能となる。

パターンの光透過率が十分に高く、照明光源と投影光源が同一光源または発光量が略一致する場合には、投影光源のプリ発光で得られた輝度情報を用いても良い。この場合は、略適正な発光量が実現できると共に、照明で意図した照明光の配置、色温度で照明が実施できる。さらには、照明装置４のプリ発光を省略することで撮影間隔が短くなり、動体への追従性が向上する。勿論、同一光源であってもパターンの光透過率の影響で、照明により得られる光量はパターン投影により得られる光量以上になることを考慮して、パターンの投影された被写体を撮影する際のシャッタ速度以上のシャッタ速度で、照明された被写体を撮影しても良いことはいうまでもない。

ここで、照明装置４は撮影装置３の第２の撮影にシンクロして発光し、図２に示すテクスチャ照明された被写体２を撮影する。この撮影された画像データ１００が画像処理装置１９により上記テクスチャ照明画像データ１０２として画像記憶装置２０に蓄積される。

より詳細に露光量の関係について説明すると、図５の（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、まず、照明装置４又は投影装置６を用いない被写体２の明るさが測光装置８の輝度情報に基づいた測光適正定常光成分露光量２００よりも小さくなるように撮影シャッタ速度調整装置１６によりシャッタ速度を高速に調整することで、投影装置６又は照明装置４を用いた場合に比べ暗くなるシャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１が得られる。この段階で、シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１は、投影装置６又は照明装置４を用いた閃光発光成分露光量２０２に比べ小さくなる。このとき、高速に調整されたシャッタ速度は、投影光源３０の発光時間より長いことが望ましい。こうすることで、投影光源３０又は照明光源２４の発光による光量を無駄にすることがない。

次に、照明装置４の照明、投影装置６の投影の明るさが適正になる撮影絞りを撮影絞り調整装置１４により調整した撮影が実施される。このときには、絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３と絞り調整後閃光発光成分露光量２０４とを足し合わせた撮影露光量２０５でカラーコードパターン５−１がはっきりとコントラストを持って投影されたパターン投影画像データ１０１が撮影されることになる。

こうして得られたパターン投影画像データ１０１とテクスチャ照明画像データ１０２とは、データ受け渡し装置９であるリムーバブルメモリカード２１に記録されてデータを受け渡しするか、もしくは、データ受け渡し装置９であるデータ通信装置２２などにより送信されることで、３次元再構成装置１０に画像データ１００として送られる。

而して、３次元再構成装置１０において、これらパターン投影画像データ１０１とテクスチャ照明画像データ１０２とを用い、カラーコードパターン５−１を復号し、三角測距の原理から、カラーコードパターン５−１の変形量として現れた距離を演算することで、被写体２の距離画像を生成する。そして、この生成した距離画像に対応したテクスチャ照明画像データ１０２から得られるテクスチャ画像と共に、出力装置１１から３次元データ３０１を出力する。

以上の撮影動作は、露出制御装置３２により各構成要素が制御され実施される。

このように、定常光のみで所定の露出レベル、例えば適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで低い露出レベルに設定し（定常光下では露光不足）、次に投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整し、投影しながら撮影を行うことで、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

また、本第１実施形態には、次のような特有の効果がある。
図４の（Ｂ）に示すように、ＥＶ（露出値）、ＴＶ（シャッタ速度）、ＡＶ（ＦＮｏ．）の関係から、例えば、測光適正定常光成分露光量２００に比べシャッタ速度を高速シャッタにしシャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１とすると、５ＥＶ程度暗く撮影される定常光成分に対して、それを補う絞り調整後閃光発光成分露光量２０４により発光、投影すれば、絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３に対して十分大きいため、定常光の色温度や強度に左右されず、被写体２のテクスチャ色と、パターン色の成分で色判定が出来るため、特にカラーパターンを用いた場合のカラーコードパターン５−１の認識率が向上する。

なお、ここでは、シャッタ速度を高速側にシフトすることで約５ＥＶ、測光装置８による測光適正定常光成分露光量２００よりも暗くなる露出値にしたが、この値は、パターン投影時にパターンの暗部が定常光でつぶれない露出値であれば良い。

これを、図６の（Ａ）乃至（Ｃ）を参照して説明する。なお、これらの図は画像のある断面での輝度プロファイルを示す図であり、輝度プロファイルの高さは絞りとシャッタ速度による露光量変化により変化し、定常光成分２５０と閃光発光成分との比率はシャッタ速度により変化する。

シャッタスピードが遅いと、図６の（Ａ）に示すように、閃光発光によるパターン成分２５１に対して定常光成分２５０の比率が大きくなり、撮影画像のコントラストが低下する。場合によっては閃光発光成分が埋もれてしまう。

図６の（Ｂ）では、絞り値の変更で露出を変えて定常光成分２５０を減少させている。しかしながら、これでは、閃光発光成分も減少し、定常光成分２５０に埋もれた閃光発光成分を認識することはできない。

図６の（Ｃ）では、シャッタスピードを早くすることで、定常光成分２５０が閃光発光成分に比べて小さくなる。

このときの閃光発光によるパターン成分２５１がダイナミックレンジに収まる程度の比率になるように撮影装置の絞りを設定調整すると共に、シャッタスピードを高速に設定調整し、定常光成分２５０を減らせば良い。

このようにすることで、パターンの最暗部は画像の階調で最も暗い部分に近くなり、最明部は画像の階調の最も明るい部分に近くなるので、コントラストの良いパターン像を得ることができる。

即ち、図６の（Ｃ）に示すように、ＣＣＤなどの撮像素子１７の露光許容幅であるダイナミックレンジに対し、少なくとも定常光成分２５０は下限の位置付近の寄与しかなく、パターンの露光が適切に露光許容幅に収まるようになっていれば良い。このように、シャッタスピードのシフト量は決定される。

定常光成分２５０がダイナミックレンジに収まっている状態が測光適正定常光成分露光量２００だとすれば、最大でダイナミックレンジ分露出が暗くなるようにシャッタスピードをずらせば良いことになる。

なお、多少の定常光成分２５０が残っていたとしても、閃光発光によるパターン成分２５１に認識可能な有意な輝度差がダイナミックレンジ内で存在するように調整することは、本発明の本質を逸脱しない。

また、通常、デジタルスチルカメラの撮影画像は、図６の（Ｄ）に示すように、例えば８ビットリニアに明るさが割り当てられているわけではなく、暗い部分の階調はより暗くなるようにして暗ノイズが自立たないようにトーンカーブ補正がかけられている。このトーンカーブによる補正を考慮してシャッタ速度のシフト量を設定調整し、上記の効果と同様の効果を得るようにしても良い。

なお、この第１実施形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。

例えば、プリ発光による投影装置６の絞り及び発光量、照明装置４の発光量の決定は、撮影装置３の撮影フォーカス調整装置１５の距離情報と、それぞれの光源３０、２４の発光量とから決定される発光量を用いても良いし、撮像される画像の明るさを検知するいわゆるダイレクト測光や外部センサを用いた外部自動調光により、投影光源調整装置３１、照明光源調整装置２５に対して発光量を指示しても良い。

また、投影、照明撮影を必ずしも両方行う必要は無い。

更には、投影装置６の投影光源３０及び照明装置４の照明光源２４は、必ずしも閃光発光光源である必要は無い。しかし、閃光発光光源を用いた場合には、光源の発光時間が極めて短いために、シャッタ速度を極限まで高速にできる。よって、定常光の影響を減らし、被写体ブレを防ぎ、形状並びにパターン像を鮮明に撮影できるという効果が期待できるという点で、閃光発光光源を用いることがより望ましい。

また、上記説明では、図５の（Ａ）乃至（Ｃ）、図４の（Ｂ）に示すように、先にシャッタ速度を高速側にシフトしてから撮影絞りを決めるものとしたが、投影光源調整装置３１の調整に基づく投影装置６の発光量を基準とし、撮影絞り値をできるだけ絞る形で最小撮影絞りを設定調整した後に、シャッタ速度を高速側にシフトするようにしても良い。この最小撮影絞りは、撮影装置３のシャッタ速度が、パターンが投影される時間と同じ時間であると仮定した場合に、パターンを伴う撮影において所定の露出レベルを実現し得る絞り以上に明るい絞り（露出レベルが同等か、より明るい露出レベルとなる絞り）となる。

即ち、まず、投影装置６の発光量に基づいて、適正な露光量が得られる最小撮影絞り２０６’が決定される。ここで、仮に最小撮影絞り２０６’はＦ４であるとする。

而して、図７の（Ｂ）に示すように、この最小撮影絞り２０６’を設定調整した後に、その時の定常光成分による適正露出値である測光適正定常光成分露光量２００が決定される。これは、図８の（Ａ）に示すように、余裕光量を撮影絞り調整装置１４による絞り込みに用いることになるが、必要な露光量は確保されることになる。この明るさに比べて被写体像が暗くなるように、撮影シャッタ速度調整装置１６によりシャッタを絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３に設定し、投影、照明により撮影露光量２０５を得ても良い。この場合は、被写体２に対して投影光源３０からの所定の発光量をフルに活用し、被写界深度が深い撮影が実現し（図８の（Ｂ））、撮影装置の撮影ピントの合う範囲が増加し、コントラスト良く投影される範囲を広くすることができる。

ここで、投影装置６の発光量が調整可能である時には、発光量を最大発光量に調整すれば、余裕光量が最大になるため、被写界深度を最も深くに調整することができる。ここでは、被写界深度が最も深くなるように撮影絞りの調整を行なっているが、操作者の設定した所望の被写界深度になるように撮影装置の撮影絞りを決定しても良い。

また、投影装置６のパターン被写界深度が不足する場合には、投影光源３０の発光量が調整可能な場合には最大発光量を基準とし、撮影絞りに加えて投影絞りの絞り値をできるだけ絞る形で決定した後に、シャッタ速度を高速側にシフトするようにしても良い。図７の（Ａ）に示す閃光発光の光量を調整するための撮影絞りと投影絞りの関係において、投影最大光量時絞り選択ライン２０６上のいずれかの点が選択できることになる。ここで、撮影絞りと投影絞りがほぼ同等の光学条件を持っているとすると、それぞれの絞り値が同等になるように調整すれば良い。また、必要に応じて、撮影またはパターンの被写界深度のいずれかが所望の値になるように調整しても良い。この場合、余裕光量を、撮影絞り調整装置１４による絞り込みと、投影絞り調整装置２７による絞り込みと、に用いることになるが、必要な露光量は確保されることになる。この動作により、上述した効果とともに、前記撮影装置の撮影ピントと同様に、パターンの投影ピントの合う範囲が増加し、コントラスト良く投影される範囲を広くすることができる。

このように、最大投影発光量で適正露光が得られるように撮影絞りを選択し、次に定常光のみで所定の露出レベル、例えば適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整し（定常光のみでは露光不足）、投影しながら撮影を行うことで、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができ、更に、撮影装置の被写界深度が良好になるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

また、投影、照明の順番で行われた撮影は、照明、投影の順で撮影されるものであっても良い。

また、露出制御装置３２により各構成要素を制御するものとしたが、撮影装置３並びに各装置の調整部をマニュアル操作で設定しても良いことは勿論であり、そのようにしても同様の効果が得られる。

また、パターン投影を伴う撮影の際のシャッタ速度、即ち第２のシャッタ速度は、本実施形態のように、パターン投影を伴わない撮影の際に用いられる第１のシャッタ速度より高速であることがより望ましい。しかし、第２のシャッタ速度が第１のシャッタ速度と同じかそれより高速であれば、パターン投影を伴わない撮影に比べて定常光による露光の割合が増えることがないから、パターン投影を伴った撮影による画像のコントラストを必要以上に悪化させずに取得可能となる。即ち、第２のシャッタ速度を第１のシャッタ速度以上に設定すれば、３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影できることは明らかである。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。

図９は、本発明の撮影装置の第２実施形態としての３次元撮影装置１の構成を示す図である。

即ち、本実施形態における３次元撮影装置１は、上記第１実施形態と同様に、撮影装置３、照明装置４、投影装置６、切替装置７、測光装置８、データ受け渡し装置９、３次元再構成装置１０、及び出力装置１１を備えている。そして更に、本実施形態においては、光路分割装置３３を有している。この光路分割装置３３は、詳細は後述するが、異なる視点からの被写体２の像を撮影装置３に入力するためのものである。従って、本第２実施形態では、撮影装置３により、ステレオパターン投影画像データ１０６とステレオテクスチャ照明画像データ１０７とが得られ、本実施形態における３次元再構成装置１０は、データ受け渡し装置９を介して受け渡されたこれらステレオパターン投影画像データ１０６とステレオテクスチャ照明画像データ１０７を元に、距離画像１０３、ポリゴン画像１０４、ボクセルデータ１０５などの３次元データ３０１を求める。

図１０は、本実施形態における３次元撮影装置１の要部の構成を更に詳細に示す図である。

即ち、上記撮影装置３は、上記第１実施形態と同様に、レリーズボタン１２、撮影レンズ１３、撮影絞り調整装置１４と、撮影フォーカス調整装置１５、撮影シャッタ速度調整装置１６、撮像素子１７、及び感度調整装置１８を有している。

そして、この撮影装置３の撮影レンズ１３に、上記光路分割装置３３が取り付けられている。即ち、この光路分割装置３３は、ステレオアダプタとも呼称されるもので、異なる視点からの被写体２の像を撮影装置３の撮像素子１７に結像することができるものである。この光路分割装置３３は、例えば図１１に示すように、離間して配置された受光ミラー３４と、撮影レンズ１３前に配置された偏向ミラー３５とを備えている。即ち、これら受光ミラー３４により反射された被写体像は、上記偏向ミラー３５により撮影レンズ１３に入射し、撮像素子１７に異なる２視点からの画像つまりステレオ画像を結像することができる。

ここで、上記撮像素子１７で捕らえた画像データ１００は、画像処理装置１９により処理され、画像記憶装置２０により記録される。この画像データ１００は、リムーバブルメモリカード２１やデータ通信装置２２等で構成される上記データ受け渡し装置９により、上記３次元再構成装置１０に送られる。

一方、上記照明装置４は、上記第１実施形態と同様に、照明光学系２３と、照明光源２４と、照明光源調整装置２５とを有している。ここで、照明光源２４には、本実施形態では閃光発光光源としての電子フラッシュ、いわゆるストロボを用い、照明光源調整装置２５により、任意の発光時間の調整が可能なものとする。これにより、照明光源２４の光量が調整される。

また、上記投影装置６は、上記第１実施形態と同様に、投影レンズ２６と、投影絞り調整装置２７と、投影フォーカス調整装置２８と、投影パターンフィルタ２９と、投影光源３０と、投影光源調整装置３１とを有する。但し、本第２実施形態においては、投影パターンフィルタ２９は、図１２に示すような、ランダムに色彩情報が配置されたドットパターン（ランダムドットパターン５−２）を用いるものとする。投影光源３０は、上記照明装置４の照明光源２４と同様に、閃光発光光源としての電子フラッシュ、いわゆるストロボを用い、投影光源調整装置３１により任意の発光時間の調整が可能なものとする。これにより、投影光源３０の光量が調整される。本実施形態では、光路分割装置３３を用いてランダムドットパターン５−２が投影された被写体を撮影することで、視差を算出し、三角測距の原理により距離を算出することで、被写体の距離画像を容易に生成することを可能としている。

なお、本実施形態では、このような投影装置６と上記第１実施形態と同様の照明装置４とが、図１１に示すように、上記光路分割装置３３に対し設置される。

そして、露出制御装置３２が、測光装置８、レリーズボタン１２、撮影絞り調整装置１４と撮影フォーカス調整装置１５、撮影シャッタ速度調整装置１６、感度調整装置１８、投影絞り調整装置２７、投影フォーカス制御装置２８、投影光源調整装置３１、及び照明光源制御装置２４に接続されている。

次に、このような構成における３次元撮影装置１の動作を説明する。

即ち、撮影者が撮影装置３のレリーズボタン１２を押下すると、露出制御装置３２は、測光装置８からの輝度情報を読み取り、この輝度情報に基づいて、まず、撮影シャッタ速度調整装置１６に対し、被写体２が照明装置４の照明もしくは投影装置６の投影を受けないと暗く写るシャッタ速度に設定する。図５の（Ａ）に示す測光適正定常光成分露光量２００が適正の定常光による露出とすると、このようなシャッタ速度調整後の露光量は、図５の（Ｂ）に示すシャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１となる。これら図５の（Ａ）及び（Ｂ）より明らかなように、この操作により、定常光による露出のみでは、被写体の露光量が不足する。

次に、露出制御装置３２は、投影装置６にプリ発光を行わせ、測光装置８から読み取ったそのときの輝度情報を元に、撮影装置３の絞り値を、投影光源調整装置３１の発光量で被写体２が適正露出になるように出来るだけ絞った値に決定し、その絞り値を撮影絞り調整装置１４に対し伝達する。これにより、図５の（Ｃ）に示す絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３が実現し、閃光発光による露光量に比べ、定常光による露光量が少ない撮影ができる。

そして、投影装置６は、撮影装置３の第１の撮影にシンクロして投影光源３０が発光し、投影パターンフィルタ２９を照明する。この投影パターンフィルタ２９の像は、投影レンズ２６を介して、被写体２上に結像し、光路分割装置３３及び撮影レンズ１３を通して、図１３の（Ａ）に示すようなパターン投影された被写体２のステレオ像が撮像素子１７に結像し撮影される。この撮影された画像データ１００が、画像処理装置１９により上記ステレオパターン投影画像データ１０６として画像記憶装置２０に蓄積される。

次に、上記の照明装置４のプリ発光で得られた輝度情報から、照明装置４の適正発光量を露出制御装置３２で設定し、照明光源調整装置２５に発光量を指示する。これにより、図５の（Ｃ）に示すように、照明の光量が適正となった撮影が可能となる。

ここで、照明装置４は撮影装置３の第２の撮影にシンクロして発光し、図１３の（Ｂ）に示すテクスチャ照明された被写体２のステレオ像を撮影する。この撮影された画像データ１００が画像処理装置１９により上記ステレオテクスチャ照明画像データ１０７として画像記憶装置２０に蓄積される。

より詳細に露光量の関係について説明すると、図５の（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、まず、照明装置４又は投影装置６を用いない被写体２の明るさが測光装置８の輝度情報に基づいた測光適正定常光成分露光量２００よりも小さくなるように撮影シャッタ速度調整装置１６によりシャッタ速度を高速に調整することで、投影装置６又は照明装置４を用いた場合に比べ暗くなるシャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１が得られる。この段階で、シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１は、投影装置６又は照明装置４を用いた閃光発光成分露光量２０２に比べ小さくなる。

次に、照明装置４の照明、投影装置６の投影の明るさが適正になる撮影絞りを撮影絞り調整装置１４により調整した撮影が実施される。このときには、絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３と絞り調整後閃光発光成分露光量２０４とを足し合わせた撮影露光量２０５でランダムドットパターン５−２がはっきりとコントラストを持って投影されたステレオパターン投影画像データ１０６が撮影されることになる。

こうして得られたステレオパターン投影画像データ１０６とステレオテクスチャ照明画像データ１０７とは、データ受け渡し装置９であるリムーバブルメモリカード２１に記録されてデータを受け渡しするか、もしくは、データ受け渡し装置９であるデータ通信装置２２などにより送信されることで、３次元再構成装置１０に画像データ１００として送られる。

而して、３次元再構成装置１０において、ステレオパターン投影画像データ１０６を用い、左右の画像間の対応点探索を行うことによりランダムドットパターン５−２とテクスチャから一意に決まる対応点とのずれ即ち視差を算出し、三角測距の原理により距離を演算することで、被写体２の距離画像を生成する。そして、この生成した距離画像に対応したステレオテクスチャ照明画像データ１０７から得られるテクスチャ画像と共に、出力装置１１から３次元データ３０１を出力する。

以上の撮影動作は、露出制御装置３２により各構成要素が制御され実施される。

このように、本第２実施形態においても、定常光のみで所定の露出レベル、例えば適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで低い露出レベルに設定し（定常光下では露光不足）、次に投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整し、投影しながら撮影を行うことで、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

また、本第２実施形態には、次のような特有の効果がある。
図４の（Ｂ）に示すように、ＥＶ（露出値）、ＴＶ（シャッタ速度）、ＡＶ（ＦＮｏ．）の関係から、例えば、測光適正定常光成分露光量２００に比べシャッタ速度を高速シャッタにしシャッタ速度調整後定常光成分露光量２０１とすると、５ＥＶ程度暗く撮影される定常光成分に対して、それを補う絞り調整後閃光発光成分露光量２０４により発光、投影すれば、絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３に対して十分大きいため、定常光の色温度や強度に左右されず、被写体２のテクスチャ色とパターン色により、より明瞭なコントラストを持つランダムドットパターン５−２が被写体２上に投影されるため、対応点探索時のミスマッチングが減少し、平板なテクスチャ色の領域においても３次元再構成が可能となる。

なお、この第２実施形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。

例えば、上記説明では、図５の（Ａ）乃至（Ｃ）、図４の（Ｂ）に示すように、先にシャッタ速度を高速側にシフトしてから撮影絞りを決めるものとしたが、投影光源調整装置３１の調整に基づく投影装置６の発光量を基準とし、撮影絞り値をできるだけ絞る形で最小撮影絞りを設定調整した後に、シャッタ速度を高速側にシフトするようにしても良い。

即ち、このときの撮影装置３の絞りを最小撮影絞り２０６’とすると、図７の（Ａ）に示すような閃光発光の光量を調整するための撮影絞りと投影絞りとの関係において、投影最大光量時絞り選択ライン２０６上のいずれかの点がこの最小撮影絞り２０６’として選択できることになる。ここで、撮影絞りと投影絞りがほぼ同等の光学条件を持っているとすると、それぞれの絞り値が同等になるように調整すれば良い。よって、図７の（Ａ）では、最小撮影絞り２０６’はＦ４となる。

而して、図７の（Ｂ）に示すように、この最小撮影絞り２０６’を設定調整した後に、その時の定常光成分による適正露出値である測光適正定常光成分露光量２００が決定される。これは、図８の（Ａ）に示すように、余裕光量を撮影絞り調整装置１４による絞り込みに用いることになるが、必要な露光量は確保されることになる。

なお、この明るさに比べて、被写体像が暗くなるように撮影シャッタ速度調整装置１６によりシャッタを絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量２０３に設定し、投影、照明により撮影露光量２０５を得ても良い。この場合は、被写体２に対して投影光源３０をフルに活用し、被写界深度が深い投影が実現し（図８の（Ｂ））、パターンの投影ピントの合う範囲が増加し、コントラスト良く投影される範囲を広くすることができる。

このように、最大投影発光量で適正露光が得られるように撮影絞りを選択し、次に定常光のみで所定の露出レベル、例えば適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整し（定常光のみでは露光不足）、投影しながら撮影を行うことで、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができ、更に、撮影装置の被写界深度が良好になるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

また、投影、照明の順番で行われた撮影は、照明、投影の順で撮影されるものであっても良い。

更には、露出制御装置３２により各構成要素を制御するものとしたが、撮影装置３並びに各装置の調整部をマニュアル操作で設定しても良いことは勿論であり、そのようにしても同様の効果が得られる。

また、パターン投影を伴う撮影の際のシャッタ速度、即ち第２のシャッタ速度は、本実施形態のように、パターン投影を伴わない撮影の際に用いられる第１のシャッタ速度より高速であることがより望ましい。しかし、第２のシャッタ速度が第１のシャッタ速度と同じかそれより高速であれば、パターン投影を伴わない投影に比べて定常光による露光の割合が増えることがないから、パターン投影を伴った撮影による画像のコントラストを必要以上に悪化させずに取得可能となる。即ち、第２のシャッタ速度を第１のシャッタ速度以上に設定すれば、３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影できることは明らかである。

また、測光の範囲は、分割して撮影される画像範囲内のいずれかに合わすようにしても良い。

更に、本実施形態における３次元撮像装置１であるステレオ撮影装置としては、光路分割装置３３を有する又は光路分割装置３３と接続された撮影装置を用いる代わりに、複数の撮影装置３を用いるようにしても良い。

また、プリ発光による投影装置６の絞り及び発光量、照明装置４の発光量の決定は、撮影装置３の撮影フォーカス調整装置１５の距離情報と、それぞれの光源３０、２４の発光量とから決定される発光量を用いても良いし、撮像される画像の明るさを検知するいわゆるダイレクト測光や外部センサを用いた外部自動調光により、投影光源調整装置３１、照明光源調整装置２５に対して発光量を指示しても良い。

ここで、外部自動調光による場合には、図１４に示すように、光路分割装置３３の受光ミラー３４周辺部に、投影光源調整装置３１に接続された第２の測光装置８ｂ及び照明光量調整装置２５に接続された第３の測光装置８ｃを、その光軸即ち測光光軸５００が、受光ミラー３４の光軸即ち受光光軸５０１と略一致する位置から撮影装置画角５０２の１／４の範囲内の測光偏向角５０３で、もう一方の受光ミラー３４側よりに向くように、設置する。これは、受光ミラー３４をハーフミラーとして、ミラー背面に測光装置８ｂ，８ｃを設けても良い。

また、これら測光装置８ｂ，８ｃの測光画角５０４は、図１４に示すように、撮影画角５０２の１／２以下になるように設定される。これにより、図１５に示すように、光路分割装置３３の複数視点の画像の少なくとも一方の画像の中心付近５０５を測光することができ、被写体２からの投影もしくは照明の反射光を受光して投影もしくは照明の光量を適切に調整することが可能となる。

なお、本第２実施形態は、例えば、ＣＣＤによるダイレクト測光範囲を光路分割装置３３に合わせて図１５の範囲に切り換えるなどして実現しても良い。この場合は、測光装置８ｂ，８ｃは、ＣＣＤの局所領域もしくは撮影画像データの一部を示すことになる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

（付記）
上記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。

（１） 被写体を撮影する撮影手段と、
上記被写体の輝度情報を計測する測光手段と、
撮影時に上記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備し、上記パターンが投影された上記被写体を撮影して、上記被写体の３次元情報を取得する３次元撮影装置において、
上記測光手段で計測された上記投影手段による投影が行われない時の上記被写体の輝度情報に基づき、第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定する手段と、
上記第２の露出レベルになるように、シャッタ速度を上記第１のシャッタ速度より高速な第２のシャッタ速度に調整するシャッタ速度調整手段と、
上記測光手段で計測された上記投影手段による投影が行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記第２のシャッタ速度で上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の露出レベルが適正になるように第２の撮影絞りを決定する手段と、
撮影絞りを上記第２の撮影絞りに調整する撮影絞り調整手段と、
を具備することを特徴とする３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（１）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「撮影手段」は、これらの実施形態ではデジタルスチルカメラである撮影装置３が該当するが、ビデオカメラやフィルムを用いる銀塩カメラなども含む。「測光手段」は、これらの実施形態では測光装置８が該当し、「投影手段」は、これらの実施形態では投影装置６が該当する。「第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに…第２の露出レベルを決定する手段」及び「第２の撮影絞りを決定する手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。「シャッタ速度調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影シャッタ速度調整装置１６が該当し、「撮影絞り調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影絞り調整装置１４が該当する。

なお、本明細書において、「低い」や「暗く」という用語は、投影手段や照明手段により照明もしくは投影されたパターン部分が適正に露出されたときの露出値に比べ、相対的に認識可能な露出レベルの差で主に露出アンダー側になるような露出値により撮影された被写体像データの状態を意味している。これは、定常光に対して「低い」露出値となるように設定して、照明手段もしくは投影手段による照明、投影を行なった場合、総露光量に対して、定常光の量が少なく、照明手段もしくは投影手段による照明光、投影光の成分の割合が相対的に大きくなることを示す。

また、ここで、「適正」な露出レベルとは、パターン投影を伴って撮影された画像内の被写体上のパターンがダイナミックレンジ内で認識可能な輝度差を有している露出レベルの状態を少なくとも含むものである。

（作用）
この（１）に記載の３次元撮影装置は、定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで低い露出レベルに設定し（定常光下では露光不足）、次に投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整し、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１）に記載の３次元撮影装置によれば、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。即ち、シャッタ速度調整手段により高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的にパターンによる露光成分が増えるので、パターンがよりコントラスト良く撮影でき、よって、パターンの認識精度が向上可能である画像を得ることができ、良好なパターン投影画像を得ることができる。

（２） 更に、撮影時に上記被写体を照明する照明手段を具備し、
上記第２のシャッタ速度と上記第２の撮影絞りとを用いて、上記照明手段によって照明された上記被写体を撮影することを特徴とする（１）に記載の３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。ここで、「照明手段」は、これらの実施形態では照明装置４が該当する。

（作用）
この（２）に記載の３次元撮影装置は、上記投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整した状態で、照明手段による照明しながらの撮影と、投影手段による投影しながらの撮影とを行う。

（効果）
この（２）に記載の３次元撮影装置によれば、シャッタ速度調整手段により高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的に照明による露光成分が増えるので、照明で意図した照明光の配置、色温度で照明が実施でき、よって、意図した照明条件での照明画像を得ることができ、良好なテクスチャ画像を得ることができる。

（３） 被写体を撮影する撮影手段と、
上記被写体の輝度情報を計測する測光手段と、
撮影時に上記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備し、上記パターンが投影された上記被写体を撮影して、上記被写体の３次元情報を収得する３次元撮影装置において、
上記測光手段で計測された上記投影手段による投影が所定の光量で行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の適正な第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定する手段と、
撮影絞りを上記第１の撮影絞りに調整する撮影絞り調整手段と、
上記第１の撮影絞りにおいて上記第２の露出レベルになるように第２のシャッタ速度を決定する手段と、
シャッタ速度を上記第２のシャッタ速度に調整する調整手段と、
を具備することを特徴とする３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（３）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「撮影手段」は、これらの実施形態ではデジタルスチルカメラである撮影装置３が該当するが、ビデオカメラやフィルムを用いる銀塩カメラなども含む。「測光手段」は、これらの実施形態では測光装置８が該当し、「投影手段」は、これらの実施形態では投影装置６が該当する。「第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに…第２の露出レベルを決定する手段」及び「第２のシャッタ速度を決定する手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。「撮影絞り調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影絞り調整装置１４が該当し、「調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影シャッタ速度調整装置１６が該当する。

（作用）
この（３）に記載の３次元撮影装置は、最大投影発光量で適正露光が得られるように撮影絞りを選択し、次に定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整し（定常光のみでは露光不足）、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（３）に記載の３次元撮影装置によれば、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができ、さらに撮影装置の被写界深度が良好になるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

（４） 更に、撮影時に上記被写体を照明する照明手段を具備し、
上記第２のシャッタ速度と上記第１の撮影絞りとを用いて、上記照明手段によって照明された上記被写体を撮影することを特徴とする（３）に記載の３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（４）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。ここで、「照明手段」は、これらの実施形態では照明装置４が該当する。

（作用）
この（４）に記載の３次元撮影装置は、上記第２のシャッタ速度と上記第１の撮影絞りとを用いて、投影手段による投影しながらの撮影と、照明手段による照明しながらの撮影とを行う。

（効果）
この（４）に記載の３次元撮影装置によれば、シャッタ速度調整手段により高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的に照明による露光成分が増えるので、照明で意図した照明光の配置、色温度で照明が実施でき、よって、意図した照明条件での照明画像を得ることができ、良好なテクスチャ画像を得ることができる。

（５） 上記投影手段は、その光源として閃光発光光源を有することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（５）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「閃光発光光源」とは、これらの実施形態では投影光源３０が該当するもので、撮影装置のシャッタ速度に対し、十分に短い発光時間を有する光源である。これは、一般には、電子フラッシュや、ストロボと呼ばれるキセノン発光管を用いた照明装置による発光を示すが、パルス発光する赤外光や可視光のＬＥＤによる発光などでも良い。

（作用）
この（５）に記載の３次元撮影装置は、閃光発光光源により照明手段による照明、投影手段によるパターンの投影が行われる。

（効果）
この（５）に記載の３次元撮影装置によれば、閃光発光光源を用いる、つまり発光時間が極めて短いために、シャッタ速度を極限まで高速にできる。よって、定常光の影響を減らし、被写体ブレを防ぎ、形状並びにテクスチャ像を鮮明に撮影できる効果もある。

（６） 上記照明手段は、その光源として閃光発光光源を有することを特徴とする（２）又は（４）に記載の３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（６）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「閃光発光光源」とは、これらの実施形態では照明光源２４が該当するもので、撮影装置のシャッタ速度に対し、十分に短い発光時間を有する光源である。これは、一般には、電子フラッシュや、ストロボと呼ばれるキセノン発光管を用いた照明装置による発光を示すが、パルス発光する赤外光や可視光のＬＥＤによる発光などでも良い。

（作用）
この（６）に記載の３次元撮影装置は、閃光発光光源により照明手段による照明、投影手段によるパターンの投影が行われる。

（効果）
この（６）に記載の３次元撮影装置によれば、閃光発光光源を用いる、つまり発光時間が極めて短いために、シャッタ速度を極限まで高速にできる。よって、定常光の影響を減らし、被写体ブレを防ぎ、形状並びにテクスチャ像を鮮明に撮影できる効果もある。

（７） 上記第２のシャッタ速度は、上記投影手段の光源の発光時間より長い時間に決定及び調整されることを特徴とする（１）又は（３）に記載の３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（７）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「投影手段の光源」は、これらの実施形態では投影光源３０が該当する。

（作用）
この（７）に記載の３次元撮影装置は、上記第２のシャッタ速度の範囲を、上記投影手段の光源の発光時間より長い時間に設定している。

（効果）
この（７）に記載の３次元撮影装置によれば、上記範囲に設定するので、投影光源又は照明光源の光量を無駄にすることが無い。

（８） 上記３次元撮影装置は、複数視点からの上記被写体の像を撮影可能なステレオ撮影装置であり、
上記パターンはランダムドットパターンであることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（８）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第２実施形態が対応する。なおここで、「ステレオ撮影装置」は、この実施形態では撮影装置３の撮影レンズ１３光路分割装置３３を取り付けて構成しているが、複数の撮影装置３を用いることで実現しても良い。また、「ランダムドットパターン」は、この実施形態ではランダムドットパターン５−２が該当する。

（作用）
この（８）に記載の３次元撮影装置は、ランダムドットパターンを投影して、複数視点から撮影する。

（効果）
この（８）に記載の３次元撮影装置によれば、ランダムドットパターンを用いることで、容易に、視差を算出し、三角測距の原理により距離を演算することで、被写体の距離画像を生成することができる。

（９） 上記投影手段は、投影光源と投影絞り調整手段とを有し、
上記所定の光量が上記投影光源の発光量と投影絞りから決定されることを特徴とする（３）に記載の３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（９）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「投影光源」はこれらの実施形態では投影光源３０が該当し、「投影絞り調整手段」は、これらの実施形態では投影絞り調整装置２７が該当する。

（作用）
この（９）に記載の３次元撮影装置は、所定の光量を、投影光源の発光量と投影絞りとから決定する。

（効果）
この（９）に記載の３次元撮影装置によれば、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影でき、さらに投影装置の被写界深度が良好になるので、パターンをコントラスト良く撮影することができる。

（１０） 被写体の輝度情報を計測し、
上記被写体にパターンを投影するとともに、上記パターンが投影された上記被写体を撮影して、上記被写体の３次元情報を取得する３次元撮影装置の撮影方法であり、
投影が行われない時の上記被写体の輝度情報に基づき、第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定するステップと、
上記第２の露出レベルになるように、シャッタ速度を上記第１のシャッタ速度より高速な第２のシャッタ速度に調整するステップと、
投影が行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記第２のシャッタ速度で上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の露出レベルが適正になるように第２の撮影絞りを決定するステップと、
撮影絞りを上記第２の撮影絞りに調整するステップと、
を有することを特徴とする３次元撮影装置の撮影方法。

（対応する実施形態）
この（１０）に記載の３次元撮影装置の撮影方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（１０）に記載の３次元撮影装置の撮影方法は、定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで低い露出レベルに設定し（定常光下では露光不足）、次に投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整し、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１０）に記載の３次元撮影装置の撮影方法によれば、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。即ち、高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的にパターンによる露光成分が増えるので、パターンがよりコントラスト良く撮影でき、よって、パターンの認識精度が向上可能である画像を得ることができ、良好なパターン投影画像を得ることができる。

（１１） さらに上記被写体を照明するとともに、上記第２のシャッタ速度と上記第２の撮影絞りとを用いて、上記照明された被写体を撮影するステップを有することを特徴とする（１０）に記載の３次元撮影装置の撮影方法。

（対応する実施形態）
この（１１）に記載の３次元撮影装置の撮影方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（１１）に記載の３次元撮影装置の撮影方法は、上記投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整した状態で、照明しながらの撮影と、投影しながらの撮影とを行う。

（効果）
この（１１）に記載の３次元撮影装置の撮影方法によれば、高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的に照明による露光成分が増えるので、照明で意図した照明光の配置、色温度で照明が実施でき、よって、意図した照明条件での照明画像を得ることができ、良好なテクスチャ画像を得ることができる。

（１２） 被写体の輝度情報を計測し、
上記被写体にパターンを投影するとともに、上記パターンが投影された上記被写体を撮影して、上記被写体の３次元情報を取得する３次元撮影装置の撮影方法であり、
投影が所定の光量で行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の適正な第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定するステップと、
撮影絞りを上記第１の撮影絞りに調整するステップと、
上記第１の撮影絞りにおいて上記第２の露出レベルになるように第２のシャッタ速度を決定するステップと、
シャッタ速度を上記第２のシャッタ速度に調整するステップと、
を有することを特徴とする３次元撮影装置の撮影方法。

（対応する実施形態）
この（１２）に記載の３次元撮影装置の撮影方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（１２）に記載の３次元撮影装置の撮影方法は、最大投影発光量で適正露光が得られるように撮影絞りを選択し、次に定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整し（定常光のみでは露光不足）、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１２）に記載の３次元撮影装置の撮影方法によれば、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができ、さらに撮影装置の被写界深度が良好になるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

（１３） さらに上記被写体を照明するとともに、上記第２のシャッタ速度と上記第１の撮影絞りとを用いて、上記照明された被写体を撮影するステップを有することを特徴とする（１２）に記載の３次元撮影装置の撮影方法。

（対応する実施形態）
この（１３）に記載の３次元撮影装置の撮影方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（１３）に記載の３次元撮影装置の撮影方法は、上記第２のシャッタ速度と上記第１の撮影絞りとを用いて、投影しながらの撮影と、照明しながらの撮影とを行う。

（効果）
この（１３）に記載の３次元撮影装置によれば、高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的に照明による露光成分が増えるので、照明で意図した照明光の配置、色温度で照明が実施でき、よって、意図した照明条件での照明画像を得ることができ、良好なテクスチャ画像を得ることができる。

（１４） 上記３次元撮影装置は、複数視点からの上記被写体の像を撮影可能なステレオ撮影装置であり、
上記パターンはランダムドットパターンであることを特徴とする（１０）乃至（１３）のいずれかに記載の３次元撮影装置の撮影方法。

（対応する実施形態）
この（１４）に記載の３次元撮影装置の撮影方法に関する実施形態は、第２実施形態が対応する。

（作用）
この（１４）に記載の３次元撮影装置の撮影方法は、ランダムドットパターンを投影して、複数視点から撮影する。

（効果）
この（１４）に記載の３次元撮影装置の撮影方法によれば、ランダムドットパターンを用いることで、容易に、視差を算出し、三角測距の原理により距離を演算することで、被写体の距離画像を生成することができる。

（１５） パターン投影された被写体を撮影することで、上記被写体の３次元情報を取得する撮影装置であって、
パターン投影が行われない時の上記被写体の輝度情報に基づき、第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定する手段と、
上記第２の露出レベルになるように、シャッタ速度を上記第１のシャッタ速度より高速な第２のシャッタ速度に調整するシャッタ速度調整手段と、
パターン投影が行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記第２のシャッタ速度で上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の露出レベルが適正になるように第２の撮影絞りを決定する手段と、
撮影絞りを上記第２の撮影絞りに調整する撮影絞り調整手段と、
を具備することを特徴とする撮影装置。

（対応する実施形態）
この（１５）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに…第２の露出レベルを決定する手段」及び「第２の撮影絞りを決定する手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。「シャッタ速度調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影シャッタ速度調整装置１６が該当し、「撮影絞り調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影絞り調整装置１４が該当する。

（作用）
この（１５）に記載の撮影装置は、定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで低い露出レベルに設定し（定常光下では露光不足）、次に投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整し、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１５）に記載の撮影装置によれば、パターン投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。即ち、シャッタ速度調整手段により高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的にパターンによる露光成分が増えるので、パターンがよりコントラスト良く撮影でき、よって、パターンの認識精度が向上可能である画像を得ることができ、良好なパターン投影画像を得ることができる。

（１６） パターン投影された被写体を撮影することで、上記被写体の３次元情報を取得する撮影装置であって、
パターン投影が所定の光量で行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の適正な第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定する手段と、
撮影絞りを上記第１の撮影絞りに調整する撮影絞り調整手段と、
上記第１の撮影絞りにおいて上記第２の露出レベルになるように第２のシャッタ速度を決定する手段と、
シャッタ速度を上記第２のシャッタ速度に調整する調整手段と、
を具備することを特徴とする撮影装置。

（対応する実施形態）
この（１６）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに…第２の露出レベルを決定する手段」及び「第２のシャッタ速度を決定する手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。「撮影絞り調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影絞り調整装置１４が該当し、「調整手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２及び撮影シャッタ速度調整装置１６が該当する。

（作用）
この（１６）に記載の撮影装置は、最大投影発光量で適正露光が得られるように撮影絞りを選択し、次に定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整し（定常光のみでは露光不足）、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１６）に記載の撮影装置によれば、パターン投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができ、さらに撮影装置の被写界深度が良好になるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

（１７） パターン投影された被写体を撮影することで、上記被写体の３次元情報を取得する撮影装置の制御方法であって、
パターン投影が行われない時の上記被写体の輝度情報に基づき、第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定するステップと、
上記第２の露出レベルになるように、シャッタ速度を上記第１のシャッタ速度より高速な第２のシャッタ速度に調整するステップと、
パターン投影が行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記第２のシャッタ速度で上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の露出レベルが適正になるように第２の撮影絞りを決定するステップと、
撮影絞りを上記第２の撮影絞りに調整するステップと、
を具備することを特徴とする撮影装置の制御方法。

（対応する実施形態）
この（１７）に記載の撮影装置の制御方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（１７）に記載の撮影装置の制御方法は、定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで低い露出レベルに設定し（定常光下では露光不足）、次に投影により露出レベルが適正となる撮影絞りに調整し、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１７）に記載の撮影装置の制御方法によれば、パターン投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。即ち、高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的にパターンによる露光成分が増えるので、パターンがよりコントラスト良く撮影でき、よって、パターンの認識精度が向上可能である画像を得ることができ、良好なパターン投影画像を得ることができる。

（１８） パターン投影された被写体を撮影することで、上記被写体の３次元情報を取得する撮影装置の制御方法であって、
パターン投影が所定の光量で行われる時の上記被写体の輝度情報に基づき、上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の適正な第１の露出レベルを設定する第１の撮影絞り及び第１のシャッタ速度、並びに上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルを決定するステップと、
撮影絞りを上記第１の撮影絞りに調整するステップと、
上記第１の撮影絞りにおいて上記第２の露出レベルになるように第２のシャッタ速度を決定するステップと、
シャッタ速度を上記第２のシャッタ速度に調整するステップと、
を具備することを特徴とする撮影装置の制御方法。

（対応する実施形態）
この（１８）に記載の撮影装置の制御方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（１８）に記載の撮影装置の制御方法は、最大投影発光量で適正露光が得られるように撮影絞りを選択し、次に定常光のみで適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整し（定常光のみでは露光不足）、投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１８）に記載の撮影装置の制御方法によれば、投影光量に比べて定常光による露光量が少ない状態で撮影ができ、さらに撮影装置の被写界深度が良好になるので、パターンをコントラスト良く撮影できる。

（１９） パターンが投影された上記被写体を撮影して、上記被写体の３次元情報を取得する３次元撮影装置において、
上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の適正な第１の露出レベルを決定する第１の撮影絞りと第１のシャッタ速度を決定する手段を具備し、
パターンが投影された上記被写体を撮影する際に、上記第１の撮影絞りにおいて上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルになるように、シャッタ速度を上記第１のシャッタ速度より高速な第２のシャッタ速度に調整することを特徴とする３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（１９）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「第１の撮影絞りと第１のシャッタ速度を決定する手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。

（作用）
この（１９）に記載の３次元撮影装置は、適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで、低い露出レベルに設定して投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（１９）に記載の３次元撮影装置によれば、高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的にパターンによる露光成分が増えるので、パターンがよりコントラスト良く撮影でき、よって、パターンの認識精度が向上可能である画像を得ることができ、良好なパターン投影画像を得ることができる。

（２０） パターンが投影された上記被写体を撮影して、上記被写体の３次元情報を取得する３次元撮影装置において、
上記パターンが投影された被写体を撮影した画像の第１の露出レベルを決定する第１のシャッタ速度を決定する手段を具備し、
パターンが投影された上記被写体を撮影する際に、上記第１の露出レベルより低い第２の露出レベルになるように、シャッタ速度を上記第１のシャッタ速度より高速な第２のシャッタ速度に調整することを特徴とする３次元撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２０）に記載の３次元撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「第１のシャッタ速度を決定する手段」は、これらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。

（作用）
この（２０）に記載の３次元撮影装置は、適正露光となるシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度に調整することで、低い露出レベルに設定して投影しながら撮影を行う。

（効果）
この（２０）に記載の３次元撮影装置によれば、高速に調整された第２のシャッタ速度により、定常光の成分が減少するため、相対的にパターンによる露光成分が増えるので、パターンがよりコントラスト良く撮影でき、よって、パターンの認識精度が向上可能である画像を得ることができ、良好なパターン投影画像を得ることができる。

（２１） 被写体の３次元情報を取得するための上記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置であって、
撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを決定する手段と、
上記パターン投影を伴わない撮影において上記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を決定する手段と、
を具備し、
上記第２のシャッタ速度を用いて、上記パターン投影を伴う撮影を行うことを特徴とする撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２１）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「露出レベルを決定する手段」はこれらの実施形態では露出制御装置３２が該当し、「シャッタ速度を決定する手段」は露出制御装置３２が該当する。

（作用）
この（２１）に記載の撮影装置は、パターン投影を伴わない撮影において撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を用いて、パターン投影を伴う撮影を行う。

（効果）
この（２１）に記載の撮影装置によれば、定常光下における撮影でも、パターン投影を伴う撮影におけるパターンのコントラストを、パターン撮影を伴わない撮影に比べて悪化させず、３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影することができる。

（２２） 上記第２のシャッタ速度は、上記第１のシャッタ速度より高速なシャッタ速度であることを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２２）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（２２）に記載の撮影装置は、所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度に比べてより高速なシャッタ速度である第２のシャッタ速度を用いて、パターン投影を伴う撮影を行う。

（効果）
この（２２）に記載の撮影装置によれば、定常光下における撮影でも、パターン投影を伴う撮影におけるパターンをコントラスト良く投影することができる。

（２３） 上記撮影装置は、複数視点からの上記被写体の像を撮影可能なステレオ撮影装置であり、
上記パターンは、ランダムドットパターンであることを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２３）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第２実施形態が対応する。なおここで、「ステレオ撮影装置」は、この実施形態では撮影装置３の撮影レンズ１３光路分割装置３３を取り付けて構成しているが、複数の撮影装置３を用いることで実現しても良い。また、「ランダムドットパターン」は、この実施形態ではランダムドットパターン５−２が該当する。

（作用）
この（２３）に記載の撮影装置は、ランダムドットパターンを投影して、複数視点から撮影する。

（効果）
この（２３）に記載の撮影装置によれば、ランダムドットパターンを用いることで、容易に、視差を算出し、三角測距の原理により距離を算出することで、被写体の距離画像を生成することができる。

（２４） 上記パターンは、閃光発光光源からの発光を利用して投影されることを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２４）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「閃光発光光源」とは、これらの実施形態では投影光源３０が該当するもので、撮影装置のシャッタ速度に対し、十分に短い発光時間を有する光源である。これは、一般には、電子フラッシュや、ストロボと呼ばれるキセノン発光管を用いた照明装置による発光を示すが、パルス発光する赤外光や可視光のＬＥＤによる発光などでも良い。

（作用）
この（２４）に記載の撮影装置は、閃光発光光源からの発光を利用してパターン投影が行われる。

（効果）
この（２４）に記載の撮影装置によれば、発光時間が極めて短いために、シャッタ速度を極限まで高速にできる。よって、定常光の影響を減らし、被写体ブレを防ぎ、形状並びにパターン像を鮮明に撮影できる効果もある。

（２５） 上記第２のシャッタ速度は、上記パターンが投影される時間より長い時間に決定されることを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２５）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（２５）に記載の撮影装置は、上記第２のシャッタ速度の範囲を、上記パターンが投影される時間より長い時間に設定している。

（効果）
この（２５）に記載の撮影装置によれば、上記範囲に設定するので、投影光源又は照明光源の光量を無駄にすることが無い。

（２６） 上記撮影装置は、撮影絞りを調整する手段を更に具備し、
上記パターン投影を伴う撮影は、上記第２のシャッタ速度において、上記所定の露出レベルとなるように撮影絞りを調整して行われることを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２６）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「撮影絞りを調整する手段」はこれらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。

（作用）
この（２６）に記載の撮影装置は、第２のシャッタ速度において、上記所定の露出レベルとなるように撮影絞りを調整してパターン投影を伴う撮影を行う。

（効果）
この（２６）に記載の撮影装置によれば、撮影絞りを調整することで、所定の露出レベルでの撮影が可能となる。

（２７） 上記パターンの投影が行われる時の上記被写体の輝度情報と、上記所定の露出レベルとに基づき、上記第２のシャッタ速度及び上記撮影装置の撮影絞りの少なくとも一方が決定されることを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２７）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（２７）に記載の撮影装置は、パターン投影時の輝度情報と上記所定の露出レベルとに基づいて、第２のシャッタ速度及び撮影絞りの少なくとも一方を決定する。

（効果）
この（２７）に記載の撮影装置によれば、輝度情報と露出レベルに基づき、第２のシャッタ速度及び前記撮影絞りの少なくとも一方が決定されるので、より適切なシャッタ速度又は撮影絞りでの撮影が可能となる。

（２８） 操作者が設定した所望の被写界深度により決定される撮影絞りと、上記所定の露出レベルとに基づいて、上記第１のシャッタ速度が決定されることを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２８）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（２８）に記載の撮影装置は、操作者の設定した所望の被写界深度になるように撮影装置の撮影絞りを決定し、その撮影絞りと上記所定の露出レベルとに基づいて上記第１のシャッタ速度を決定する。

（効果）
この（２８）に記載の撮影装置によれば、定常光下でも、パターン投影を伴う撮影におけるパターンのコントラストを、パターン投影を伴わない投影に比べて悪化させずに投影することができる。さらに、操作者が設定した所望の被写界深度での投影が可能になる。

（２９） 上記撮影絞りは、撮影装置のシャッタ速度が上記パターンの投影時間と同じと仮定した時に、上記パターン投影を伴う撮影において上記所定の露出レベルを実現できる絞り以上に明るい絞りであることを特徴とする（２８）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（２９）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（２９）に記載の撮影装置は、撮影装置のシャッタ速度が上記パターンの投影時間と同じと仮定した時に、上記パターン投影を伴う撮影において上記所定の露出レベルを実現できる絞り以上に明るい絞りを上記撮影絞りとする。

（効果）
この（２９）に記載の撮影装置によれば、操作者が設定した所望の被写界深度で、さらに所定の露出レベルを実現した撮影が可能となる。

（３０） 更に、撮影時に上記被写体を照明する照明手段を具備し、
上記第２のシャッタ速度以上のシャッタ速度を用いて、上記照明手段によって照明された上記被写体を撮影することを特徴とする（２１）に記載の撮影装置。

（対応する実施形態）
この（３０）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。ここで、「照明手段」は、これらの実施形態では照明装置４が該当する。

（作用）
この（３０）に記載の３次元撮影装置は、上記第２のシャッタ速度以上のシャッタ速度を用いて、照明手段による照明しながらの撮影を行う。

（効果）
この（３０）に記載の撮影装置によれば、定常光下でも、被写体への照明を伴う撮影における撮影画像のコントラストを、照明を伴わない撮影に比べて悪化させずに撮影することができる。これにより、３次元再構成に適切なテクスチャ画像を撮影することができる。さらに、照明光源がパターン光源と同性能である場合、パターンの透過率の影響により、照明により得られる光量はパターン投影により得られる光量以上になるので、第２のシャッタ速度以上のシャッタ速度で投影することで、所望の露出レベルでのテクスチャ画像撮影が可能となる。

（３１） 被写体を撮影する撮影手段と、
上記被写体の輝度情報を計測する測光手段と、
撮影時に上記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備し、
上記被写体の３次元情報を取得するための上記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置であって、
撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを決定する手段と、
上記パターン投影を伴わない撮影において上記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を決定する手段と、
を更に具備し、
上記撮影手段は、上記第２のシャッタ速度を用いて、上記投影手段によるパターン投影を伴う撮影を行うことを特徴とする撮影装置。

（対応する実施形態）
この（３１）に記載の撮影装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。なおここで、「測光手段」はこれらの実施形態では測光装置８が該当し、「投影手段」はこれらの実施形態では投影装置６が該当する。また、「露出レベルを決定する手段」はこれらの実施形態では露出制御装置３２が該当し、「シャッタ速度を決定する手段」はこれらの実施形態では露出制御装置３２が該当する。

（作用）
この（３１）に記載の撮影装置は、パターン投影を伴わない撮影において撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を用いて、投影手段によるパターン投影を伴う撮影を行う。

（効果）
この（３１）に記載の撮影装置によれば、定常光下における撮影でも、パターン投影を伴う撮影におけるパターンのコントラストを、パターン撮影を伴わない撮影に比べて悪化させず、３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影することができる。

（３２） 被写体の３次元情報を取得するための上記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置の撮影方法であって、
所定の露出レベルが決定されるステップと、
上記パターン投影を伴わない撮影において上記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度が決定されるステップと、
上記第２のシャッタ速度を用いて、上記パターン投影を伴う撮影が行われるステップと、
を有することを特徴とする撮影装置の撮影方法。

（対応する実施形態）
この（３２）に記載の撮影装置の撮影方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（３２）に記載の撮影装置の撮影方法は、パターン投影を伴わない撮影において撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を用いて、パターン投影を伴う撮影を行う。

（効果）
この（３２）に記載の撮影装置の撮影方法によれば、定常光下における撮影でも、パターン投影を伴う撮影におけるパターンのコントラストを、パターン撮影を伴わない撮影に比べて悪化させず、３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影することができる。

（３３） 被写体の３次元情報を取得するための上記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置の制御方法であって、
所定の露出レベルが決定されるステップと、
上記パターン投影を伴わない撮影において上記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度が決定されるステップと、
を有し、
上記パターン投影を伴う撮影を行う際に、上記第２のシャッタ速度を用いることを特徴とする撮影装置の制御方法。

（対応する実施形態）
この（３３）に記載の撮影装置の制御方法に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。

（作用）
この（３３）に記載の撮影装置の制御方法は、パターン投影を伴う撮影に用いるシャッタ速度として、パターン投影を伴わない撮影において撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を用いる。

（効果）
この（３３）に記載の撮影装置の制御方法によれば、定常光下における撮影でも、パターン投影を伴う撮影におけるパターンのコントラストを、パターン撮影を伴わない撮影に比べて悪化させず、３次元形状計測に支障をきたさないコントラストで撮影することができる。

本発明の撮影装置の第１実施形態としての３次元撮影装置の要部の構成を詳細に示す図である。 第１実施形態における３次元撮影装置の使用状態を示す図である。 第１実施形態における３次元撮影装置の構成を示す図である。 （Ａ）は縞状のカラーコードパターンを示す図であり、（Ｂ）は第１実施形態特有の効果を説明するためのＥＶ（露出値）、ＴＶ（シャッタ速度）、ＡＶ（ＦＮｏ．）の関係を示す図である。 （Ａ）は測光適正定常光成分露光量を説明するための図、（Ｂ）はシャッタ速度調整後定常光成分露光量を説明するための図であり、（Ｃ）は絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量を説明するための図である。 （Ａ）はシャッタスピードが遅い場合、（Ｂ）は絞り値を変更した場合、（Ｃ）はシャッタスピードを早くした場合の画像のある断面での輝度プロファイルをそれぞれ示す図であり、（Ｄ）はトーンカーブ補正を説明するための図である。 （Ａ）は閃光発光の光量を調整するための撮影絞りと投影絞りとの関係を示す図であり、（Ｂ）は最小撮影絞りの設定調整後の測光適正定常光成分露光量の決定動作を説明するための図である。 （Ａ）は被写界深度優先のための絞り値選択を説明するための図であり、（Ｂ）は開放絞り選択時と投影発光量最大時絞り時の被写界深度の関係を示す図である。 本発明の撮影装置の第２実施形態としての３次元撮影装置の構成を示す図である。 第２実施形態における３次元撮影装置の要部の構成を更に詳細に示す図である。 ミラーで構成した光路分割装置の例を示す図である。 ランダムドットパターンを示す図である。 （Ａ）はステレオパターン投影画像データとして蓄積されるパターン投影された被写体のステレオ像を示す図であり、（Ｂ）はステレオテクスチャ照明画像データとして蓄積されるテクスチャ照明された被写体のステレオ像を示す図である。 外部自動調光を実施する際の第２及び第３の測光装置の配置を説明するための図である。 第２及び第３の測光装置の測光画角を説明するための図である。

符号の説明

１…３次元撮影装置、 ２…被写体、 ３…撮影装置、 ４…照明装置、 ５−１…カラーコードパターン、 ５−２…ランダムドットパターン、 ６…投影装置、 ７…切替装置、 ８，８ｂ，８ｃ…測光装置、 ９…データ受け渡し装置、 １０…３次元再構成装置、 １１…出力装置、 １３…撮影レンズ、 １４…撮影絞り調整装置、 １６…撮影シャッタ速度調整装置、 １７…撮像素子、 ２３…照明光学系、 ２４…照明光源、 ２５…照明光源調整装置、 ２６…投影レンズ、 ２７…投影絞り調整装置、 ２９…投影パターンフィルタ、 ３０…投影光源、 ３１…投影光源調整装置、 ３２…露出制御装置、 ３３…光路分割装置、 ３４…受光ミラー、 ３５…偏向ミラー、 ２００…測光適正定常光成分露光量、 ２０１…シャッタ速度調整後定常光成分露光量、 ２０２…閃光発光成分露光量、 ２０３…絞り／シャッタ速度調整後定常光成分露光量、 ２０４…絞り調整後閃光発光成分露光量、 ２０５…撮影露光量、 ２０６…投影最大光量時絞り選択ライン、 ２０６’…最小撮影絞り、 ２５０…定常光成分、 ２５１…閃光発光によるパターン成分。

Claims (13)

1. 被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置であって、
   撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを決定する手段と、
   前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を決定する手段と、
   を具備し、
   前記第２のシャッタ速度を用いて、前記パターン投影を伴う撮影を行うことを特徴とする撮影装置。
2. 前記第２のシャッタ速度は、前記第１のシャッタ速度より高速なシャッタ速度であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記撮影装置は、複数視点からの前記被写体の像を撮影可能なステレオ撮影装置であり、
   前記パターンは、ランダムドットパターンであることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
4. 前記パターンは、閃光発光光源からの発光を利用して投影されることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
5. 前記第２のシャッタ速度は、前記パターンが投影される時間より長い時間に決定されることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
6. 前記撮影装置は、撮影絞りを調整する手段を更に具備し、
   前記パターン投影を伴う撮影は、前記第２のシャッタ速度において、前記所定の露出レベルとなるように撮影絞りを調整して行われることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
7. 前記パターンの投影が行われる時の前記被写体の輝度情報と、前記所定の露出レベルとに基づき、前記第２のシャッタ速度及び前記撮影装置の撮影絞りの少なくとも一方が決定されることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
8. 操作者が設定した所望の被写界深度により決定される撮影絞りと、前記所定の露出レベルとに基づいて、前記第１のシャッタ速度が決定されることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
9. 前記撮影絞りは、撮影装置のシャッタ速度が前記パターンの投影時間と同じと仮定した時に、前記パターン投影を伴う撮影において前記所定の露出レベルを実現できる絞り以上に明るい絞りであることを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
10. 更に、撮影時に前記被写体を照明する照明手段を具備し、
    前記第２のシャッタ速度以上のシャッタ速度を用いて、前記照明手段によって照明された前記被写体を撮影することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
11. 被写体を撮影する撮影手段と、
    前記被写体の輝度情報を計測する測光手段と、
    撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
    を具備し、
    前記被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置であって、
    撮影装置の撮像素子が必要とする所定の露出レベルを決定する手段と、
    前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度を決定する手段と、
    を更に具備し、
    前記撮影手段は、前記第２のシャッタ速度を用いて、前記投影手段によるパターン投影を伴う撮影を行うことを特徴とする撮影装置。
12. 被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置の撮影方法であって、
    所定の露出レベルが決定されるステップと、
    前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度が決定されるステップと、
    前記第２のシャッタ速度を用いて、前記パターン投影を伴う撮影が行われるステップと、
    を有することを特徴とする撮影装置の撮影方法。
13. 被写体の３次元情報を取得するための前記被写体へのパターン投影を伴う撮影と、パターン投影を伴わない撮影とを実行可能な撮影装置の制御方法であって、
    所定の露出レベルが決定されるステップと、
    前記パターン投影を伴わない撮影において前記所定の露出レベルを実現する第１のシャッタ速度、及び当該第１のシャッタ速度以上の第２のシャッタ速度が決定されるステップと、
    を有し、
    前記パターン投影を伴う撮影を行う際に、前記第２のシャッタ速度を用いることを特徴とする撮影装置の制御方法。

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