JP2005069771A - ３次元形状検出装置、及び、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元形状検出装置において、３次元形状を検出するのに適さない状態で、３次元形状の検出動作が行われるのを防ぐことを目的とする。
【解決手段】 撮像装置１は、重力加速度センサ６１１により撮像角度演算部６１２で撮像装置１の撮像角度θｐを検出し、状態判定部６２で、撮像角度θｐが規定角度θｐａを超えたか判別し、規定角度θｐａを超えていると、警報発生部６３３により警報器６３４で警報を鳴らし、ソレノイド駆動回路６３１によりソレノイド６３２でレーザー光７０を遮断し、プロセッサ４０で撮像処理を行わなくする。そして、規定角度θｐａが、原稿が被写界深度内に収まる角度で、且つ、撮像装置１が出射するスリット光が水平より上を向かない角度であるため、周囲の人に対してスリット光を照射することなく良好な画像を得ることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光ビームを用いて対象物体の３次元形状を検出する３次元形状検出装置、及び、この３次元形状検出装置を用いた撮像装置に関する。

従来、原稿に書かれた内容を、スキャナなどを用いることなく簡易に記録したいときに、デジタルカメラなど可搬型の撮像装置で原稿を撮像して記録する場合がある。そして、このような目的で原稿を撮像する場合には、書かれた文字がつぶれて写らないように、原稿の正面から撮像するのが理想的である。

しかし、会議中のため起立することができず、机上の原稿を斜め方向からしか撮像できない場合がある。このような場合に利用される撮像装置として、原稿などの対象物体の撮像装置に対する位置、及び、形状を使用者が入力し、この入力された位置及び形状に基づいて対象物体の斜め方向から撮像された画像を、正面から撮像したような正立画像に補正して記憶する撮像装置が知られている。

そして、この種の撮像装置にて画像を補正する際に、撮像装置に対する対象物体の位置、及び、形状の入力を自動にするためのものとして、光ビームを用いて対象物体の３次元形状を検出する３次元形状検出装置が知られている。

このような３次元形状検出装置としては、例えば、特定の輻射パターンを持つパターン光を対象物体に照射する発光手段を有し、照射されたパターン光が対象物体にて反射した反射光を、発光手段から所定間隔離れた撮像手段で撮像し、撮像した画像における反射光の光強度により対象物体の３次元形状を検出するものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００３−９０７１６号 公報

ところで、従来の３次元形状検出装置には、当該装置を使用者が手で保持して使用するものなど、その姿勢を使用者により任意に設定されるものがある。この場合、当該装置の姿勢に応じて生ずるいくつかの問題が考えられる。

例えば、机上に置かれた原稿の斜め上方向から、３次元形状検出装置を斜め下方向に向けて使用する場合に、使用者が気づかないうちに当該装置の向きが上方向に向いてしまって、出射したパターン光を、周囲の人に対して照射するようになることが考えられる。このようになると、パターン光を照射された人が不快感を感じるという問題がある。

また、対象物体の撮像面の直交方向に対して３次元形状検出装置が傾くと、パターン光が対象物体に対し斜めに投光され、対象物体上での反射範囲が広くなりパターン光の軌跡の輝度が低くなるため、その傾きが大きすぎると、撮像された画像の中のパターン光の軌跡が弁別されにくくなり、正確なパターン光の弁別ができずに３次元形状の検出精度が低下することが考えられる。

また、原稿などのシート状の対象物体を撮像する場合に、対象物体の面の直交方向に対する３次元形状検出装置の角度が大きくなると、３次元形状検出装置に対する対象物体の奥行きが深くなり、対象物体が撮像手段の被写界深度を超える場合が考えられる。このように被写界深度をはみ出して撮像される対象物体の画像の端部は、ピンボケの状態となってしまう。

この対象物体が被写界深度をはみ出る状態として、具体的には、図１２（ａ）に示す様に、結像レンズ３１の焦点距離ｆが５．４ｍｍ（３５ｍｍフィルム換算焦点距離３５ｍｍ）、画角ＦＡが６３．４度、Ｆ値ＦＮＯが２．８のカメラを用いて、カメラからの被写体距離ＦＰが３３０ｍｍの位置にある対象物体を撮像する場合、前側被写界深度ＦＤＦは５７．０ｍｍ、後側被写界深度ＲＤＦは、８７．１ｍｍとなり、トータルの被写界深度は、１４４ｍｍとなる。そして、対象物体を長辺長さが２９７ｍｍのＡ４サイズの原稿Ｐとし、極力撮像画面いっぱいに写す場合、原稿Ｐに対するカメラの傾きである撮像角度θｐが３０度以上で、原稿Ｐの奥行きが１４４ｍｍを超えることになり、原稿Ｐの端部が被写界深度からはみ出し、はみ出した部分がピンボケの状態で撮像されることになる。

尚、被写界深度は、焦点を合わせた物体位置から、カメラ方向へ向かう合焦領域である前側被写界深度ＦＤＦと、焦点を合わせた物体位置からカメラの反対方向に向かう方向への合焦領域である後側被写界深度ＲＤＦとの和で計算したものである。そして、前側被写界深度ＦＤＦ及び後側被写界深度ＲＤＦは、結像レンズ３１の焦点距離ｆと、結像レンズ３１の絞りのよるＦ値ＦＮＯと、焦点を合わせた点における対象物体までの被写体距離ＦＰと、結像レンズ３１を通過した光束の最小錯乱円直径ｄとを用いて次の式で計算した。
（１）ＦＤＦ＝（ｄ×ＦＮＯ×ＦＰ²）／（ｆ²＋ｄ×ＦＮＯ×ＦＰ）
（２）ＲＤＦ＝（ｄ×ＦＮＯ×ＦＰ²）／（ｆ²−ｄ×ＦＮＯ×ＦＰ）
そして、最小錯乱円の直径ｄは、カメラフィルムにおいては３０μｍ、１／２．７インチ対角４００万画素ＣＣＤにおいては６．６μｍの値を使用した。この値は、ＣＣＤ画像センサ３２の大きさ及びＣＣＤ上の光学ローパスフィルター特性によって決定される値であり、概略ＣＣＤ画素の１辺の長さの倍の値を採用したものである。

このように、３次元形状検出装置は、その姿勢、つまり３次元形状検出装置の状態によって種々の問題を発生し、３次元形状を検出するためには不適正と考えられる状態がある。

そして、これらの問題は、３次元形状検出装置が使用されて問題を生じてから使用者が気がつくことが多く、問題となる不適正な状態を使用者が事前に判別し難いため、使用時に使用者が注意するだけでは改善し難い。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、３次元形状検出装置において、３次元形状を検出するのに適さない状態で、３次元形状の検出動作が行われるのを防ぐことを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の３次元形状検出装置においては、パターン光出射手段が、所定形状の光束であるパターン光を生成して出射し、パターン光出射手段に対して一定距離離れた位置に配置された撮像手段が、パターン光出射手段からのパターン光の出射方向に位置する対象物体の画像を撮像し、演算手段が、撮像手段にて撮像された画像に基づき、対象物体に投光されたパターン光の位置を算出して、対象物体の３次元形状を求める。

そして、状態検出手段が、当該３次元形状検出装置の所定箇所の状態を検出し、状態判定手段が、状態検出手段による検出結果に基づき、当該３次元形状検出装置の状態が、対象物体の３次元形状を検出するのに適した状態になっているか否かを判断し、状態判定手段にて当該３次元形状検出装置が、対象物体の３次元形状を検出するのに適さない状態になっていると判断されると、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制する。

この結果、本発明の３次元形状検出装置によれば、当該３次元形状検出装置の状態が、３次元形状を検出するのに適さない状態の時に、３次元形状の検出動作が行われるのを防ぐことができる。

尚、この３次元形状検出装置によれば、パターン光出射手段の位置と、像撮像手段の位置との間が一定距離で、パターン光出射手段から出射するパターン光の角度は一定（物理的構成上既知）である。故に、演算手段にて対象物体の３次元形状を求める際には、例えば、まず撮像手段で撮像された対象物体の画像により、対象物体上のパターン光の反射位置（パターン光の軌跡）の所定の点と像撮像手段とを結ぶ線の、撮像手段の光軸方向に対する角度を求め、次に、この角度を用いてパターン光の軌跡の所定の点と、パターン光出射手段と、像撮像手段とを結ぶ三角形の形状を定めること（いわゆる三角測量）により、パターン光の軌跡の所定の点の３次元空間位置を求める、といった手順でパターン光の軌跡の各点について３次元空間位置を求め、その結果得られるパターン光の軌跡の位置から、対象物体の３次元形状を類推するようにすればよい。

ところで、パターン光を周囲の人に照射して不快感を与えてしまうとか、対象物体を被写界深度からはみ出して撮像してしまうという従来の問題は、３次元形状検出装置の姿勢に応じて発生する。このため、請求項１に記載の３次元形状検出装置は、請求項２に記載のようにすると良い。

即ち、請求項２に記載の３次元形状検出装置においては、状態検出手段が、当該３次元形状検出装置の姿勢を検出し、状態判定手段が、状態検出手段による検出結果に基づき、当該３次元形状検出装置の姿勢が対象物体の３次元形状を検出するのに適した姿勢になっているか否かを判断し、検出動作抑制手段は、状態判定手段にて当該３次元形状検出装置が対象物体の３次元形状を検出するのに適さない不適正姿勢になっていると判断されると、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制する。

この結果、本発明（請求項２）の３次元形状検出装置によれば、３次元形状を検出するのに適さない姿勢で３次元形状の検出動作が行われるのを防ぐことができる。
また、パターン光を周囲の人に照射して不快感を与える問題は、出射するパターン光の向きが鉛直下方を向いている分には発生しないが、そこから上方向に向くほど発生し易い。また、鉛直方向は、重力を検知することにより容易に検出することができ、当該装置の姿勢を求める際の基準に適している。このため、請求項１又は請求項２に記載の３次元形状検出装置は、状態検出手段が、不適正姿勢を鉛直方向を基準として判断する請求項３に記載のようにすると良い。

即ち、請求項３に記載の３次元形状検出装置においては、状態検出手段が、当該３次元形状検出装置の姿勢を表すパラメータとして、撮像手段の光軸と鉛直線とがなす角度を検出し、状態判定手段が、状態検出手段にて検出された角度が予め設定された判定角度よりも大きい場合に、当該３次元形状検出装置が不適正姿勢になっていると判断する。

この結果、本発明（請求項３）の３次元形状検出装置によれば、状態検出手段で求めた鉛直方向を基準とした角度を、そのままの値で評価してパターン光により周囲の人に不快感を与えるか否かの判断ができる。また、当該装置の構成を簡易にできる。

また、請求項２又は請求項３に記載の３次元形状検出装置は、種々考えられる状態検出手段における当該装置の姿勢を検出するための構成を、請求項４に記載のように、重力加速度センサーにより重力方向を検知して、当該３次元形状検出装置の姿勢を検出するようにすると良い。

つまり、このようにすれば、重力加速度センサーが、検知した重力方向の結果を電気信号で出力するため、その結果を他の電気機器で容易に用いることができる。また、おもりを使用して重力方向を検出する機械的なものと比べて、小型軽量の装置とすることができる。

尚、重力加速度センサーとは、重力方向を検出して、電気信号で出力するものであり、その構成は種々有り、例えば、２軸方向に伸びたシリコンカンチレバーで検知した微小加速度の電気信号から重力方向を検出するものなどがある。

また、請求項２〜請求項４に記載の３次元形検出装置は、状態判定手段にて判断する不適正姿勢を、請求項５に記載のように、パターン光出射手段によりパターン光が水平から上の方向に出射される当該３次元形状検出装置の姿勢であるようにすると良い。

つまり、このようにすれば、水平面より上の方向にパターン光が照射されず、パターン光が周囲の人に照射されにくいようにすることができ、周囲の人に不快感を与えてしまうのを防ぐことができる。

また、請求項２〜請求項５に記載の３次元形検出装置は、請求項６に記載のように、撮像手段にて撮像される所定の対象物体が被写界深度からはみ出るようになる当該３次元形状検出装置の姿勢を、状態判定手段にて不適正姿勢として判断するようにすると良い。

つまり、このようにすれば、対象物体が被写界深度をはみ出る場合、撮像動作が抑制されて、対象物体が被写界深度を超えた状態で撮像されることを防ぐことができる。
一方、請求項１〜６に記載の３次元形状検出装置において、検出動作抑制手段は、例えば、請求項７に記載のように、使用者に対して警報を発することにより、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制するように構成しても良く、また、請求項８に記載のように、撮像手段による撮像動作を禁止することにより、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制するように構成しても良く、更に、請求項９に記載のように、パターン光出射手段によるパターン光の出射動作を禁止することにより、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制するよう構成しても良い。

つまり、請求項７のように構成すれば、警報により、使用者による当該装置の操作が抑制され、不適正姿勢での３次元形状検出動作が行われないようにできる。そして、不適正姿勢となっていることを使用者に認識させて、適正な姿勢で３次元形状の検出動作を行うように、使用者を促すことができる。

また、請求項８のように構成すれば、撮像手段による撮像動作が禁止されて３次元形状の検出動作が行われず、不適正姿勢のため有効では無い無駄な画像（例えば、対象物体が被写界深度を外れた画像）を撮像しないようにすることができる。また、撮像手段に連動するパターン光出射手段を行わないようにすることができ、パターン光を人に向けて照射することを防ぐようにもできる。

また、請求項９のように構成すれば、パターン光出射手段によるパターン光の出射動作が禁止されることにより、不適正姿勢の状態でパターン光が出射されることが無くなり、周囲の人に対してパターン光を照射しないようにすることができる。また、パターン光の出射に連動して、不適正姿勢時の撮像手段や、演算手段の動作も行われないようにすることもできる。

そして、請求項９に記載の３次元形状検出装置において、検出動作抑制手段は、請求項１０に記載のように、検出動作抑制手段によるパターン光出射動作の禁止を、パターン光を遮断するように光路の途中に、光を透過しない光遮断体を挿入することにより行うよう構成しても良く、また、請求項１１に記載のように、パターン光出射手段におけるパターン光の生成を停止することにより行うように構成しても良い。

つまり、請求項１０のように構成すれば、物理的にパターン光を遮断する構成のため、パターン光出射手段など、他の機構に関与せず、独立した機構として構成することができ、信頼性の高いものとすることができる。

また、請求項１１のように構成すれば、パターン光出射手段に対して、電源供給や、パターン光の出射指令の出力を切り換えるだけで実現することができ、構成を簡易にできる。

また、請求項１〜請求項１１に記載の３次元形状検出装置は、請求項１２に記載のように、水平面上に置かれた、略シート状の対象物体の３次元形状を検出するために用いられると良い。

つまり、このようにすると、対象物体を撮像する向きが水平面より下向きとなり、撮像に適した状態で撮像している間は、周囲の人に対してパターン光が照射されることなく、鉛直方向に対する角度で対象物体が被写界深度を超える範囲を判断できて良い。

一方、請求項１〜請求項１２に記載の３次元形状検出装置は、状態検出手段において、上述した当該装置の姿勢の検出に代えて、あるいは、加えて、当該装置の他の状態を検出する請求項１３のようにしても良い。

即ち、請求項１３に記載の３次元形状検出装置においては、状態検出手段が、使用者の操作により状態が変更される所定箇所の状態を検出するようにしても良い。そして、この場合、状態判定手段にて、状態検出手段による検出結果に基づき、当該３次元形状検出装置の状態が、対象物体の３次元形状を検出するよう指示された状態であるか否かを判断し、当該３次元形状検出装置が対象物体の３次元形状を検出しないよう指示された状態になっていると、検出動作抑制手段にて当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制するようにすれば良い。

この結果、本発明（請求項１３）に記載の３次元形状検出装置によれば、使用者の入力操作により３次元形状の検出動作を抑制できる。これにより、使用者の意図に反して検出動作が行われることを防ぐことができる。

一方、請求項１４に記載の撮像装置においては、請求項１〜請求項１３にいずれか記載の３次元形状検出装置にて対象物体の３次元形状を取得し、３次元形状検出装置の中の撮像手段により対象物体の所定の面を任意の方向から撮像された画像を、記憶手段が画像データとして記憶し、画像補正手段が、３次元形状検出装置で取得された対象物体の３次元形状を基に、記憶手段に記憶された画像データに対して、対象物体の所定の面の略鉛直方向から観察される平面画像データとなるように補正する。

この結果、本発明の撮像装置によれば、３次元形状検出装置にて自動的に検出された対象物体の３次元形状により、平面画像データを取得できる。そして、３次元形状検出装置の使用に際して、請求項１〜請求項１３の発明による効果を得ることができる。

また、デジタルカメラなど、すべての構成が１つにまとめて持ち運び可能とした撮像装置においては、使用者が手で保持して対象物体を撮像することになり、撮像時の姿勢は不安定であることから、本発明の課題である３次元形状の検出動作に不適正な状態となる場合が多い。

よって、請求項１４に記載の撮像装置は、請求項１５に記載のように、記憶手段、３次元形状検出装置、及び、画像補正手段を、当該撮像装置の本体ケース内に内蔵させた場合に、その効果をより発揮することができる。

以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。本実施例の撮像装置１全体の斜視図を図１（ａ）、概略断面図を図１（ｂ）に示す。また、撮像装置１をブロック図で表したものを図２に示す。

撮像装置１は、図１に示す様に、方形箱形の本体ケース１０と、本体ケース１０の正面に設けられた結像レンズ３１と、結像レンズ３１の後方（撮像装置１の内部側）に設けられたＣＣＤ画像センサ３２と、結像レンズ３１の下方に設けられたスリット光投光ユニット２０と、本体ケース１０に内蔵されたプロセッサ４０と、投光抑制ユニット６０と、本体ケース１０の上部に設けられたレリーズボタン５２と、本体背面に設けられた発光禁止キャンセルボタン５４と、本体ケース１０の前面にスライド可能に設けられたモード切替スイッチ５９と、本体ケース１０に内蔵されるカードメモリ５５とで構成され、これらの構成品は図２に示すように、それぞれ信号線により繋がっている。

その他に、撮像装置１には、撮像装置１による撮像範囲を使用者が決定する際に利用するための、本体ケース１０の背面に設けられたＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）５１及び本体ケース１０の背面から前面を通して配設されるファインダ５３と、結像レンズ３１の焦点を決定するＡＦユニット５７と、本体ケース１０の側部に外部の機器と通信を行うための通信ポート５８とが装備されている。

尚、ＬＣＤ５１は、画像を表示する液晶ディスプレイであり、プロセッサ４０からの画像信号を受けて画像を表示する。そして、プロセッサ４０からは、状況に応じてＣＣＤ画像センサ３２で受光したリアルタイムの画像や、カードメモリ５５に記憶された画像や、装置の設定内容の文字等を表示するための画像信号が送られて来る。

そして、撮像装置１は、モード切替スイッチ５９が、図１の破線位置側にスライドされて、ノーマルモード設定され、窓２９が閉じられた状態において、使用者によりレリーズボタン５２が押されると、外部光が結像レンズ３１を通して入射されてＣＣＤ画像センサ３２上に結像した画像を、画像データとして取り込みカードメモリ５５に書き込む、いわゆるデジタルカメラとして機能する。この「ノーマルモード」での撮像に加え、被写体を用紙などの原稿Ｐとした場合に、原稿Ｐを斜め方向から撮像しても、正面から撮像したように補正した画像データとする「補正撮像モード」の機能を実現するためのものである。

撮像装置１のスリット光投光ユニット２０は、図３に示すように、レーザーダイオード２１と、コリメートレンズ２２と、アパーチャ２３と、透明平板２４と、シリンドリカルレンズ２５と、反射ミラー２６と、ロッドレンズ２７とで構成されている。

尚、レーザーダイオード２１は、赤色レーザー光線を放射する。そして、プロセッサ４０からの指令に応じて、レーザー光線の放射及び停止を切り換える。
また、コリメートレンズ２２は、レーザーダイオード２１からのレーザー光線を、スリット光投光ユニット２０からの基準距離ＶＰに焦点を結ぶように集光する。

また、アパーチャ２３は、矩形に開口された板で構成され、コリメートレンズ２２から入射したレーザー光線を開口部で透過して矩形に整形したレーザー光７０を出射する。
また、透明平板２４は、無垢のガラス材料などの透明な平板で構成され、裏面にＡＲコート（無反射コーティング）が施され、レーザー光７０の光軸に直交する面に対して、本体ケース１０の正面側に所定角度β（例えば３３度）傾斜して配設されて、レーザー光７０の所定割合（例えば５％）を表面で反射して、残りを透過する。尚、透明平板２４でレーザー光７０を反射した方向を第２の方向と呼ぶ。

また、反射ミラー２６は、鏡など、レーザー光線を全反射する部材で構成され、透明平板２４を透過したレーザー光７０の下流に、本体ケース１０の正面側に４５度傾斜して配設され、透明平板２４を透過したレーザー光７０を全反射して光路の向きを９０度変える。このレーザー光７０を反射した方向を第１の方向と呼ぶ。

また、ロッドレンズ２７は、正の焦点距離が短い円筒形状のレンズで構成され、反射ミラー２６で反射されるレーザー光７０の下流に、円筒形状の軸方向が垂直方向になるように配設されている。そして、反射ミラー２６からレーザー光７０が入射されると、焦点距離が短いため、このレーザー光７０がすぐに焦点を越えて広がり、所定の広がり角度のスリット光として第１の方向へ出射する。尚、ロッドレンズ２７から出射されるスリット光を第１スリット光７１と呼ぶ。

また、シリンドリカルレンズ２５は、負の焦点距離となるように一方向が凹形状となったレンズであり、透明平板２４で反射されたレーザー光７０の下流に、第２の方向に対してレンズ面が直交するように配設さている。そして、透明平板２４で反射されたレーザー光７０を、所定の広がり角度で、第２の方向に広がるスリット光として出射する。尚、シリンドリカルレンズ２５から出射されるスリット光を第２スリット光７２と呼ぶ。

これらの構成品によって、スリット光投光ユニット２０は、プロセッサ４０からの指令に応じて、レーザーダイオード２１からレーザー光線を放射して、第１の方向へ第１スリット光７１、及び、第２の方向へ第２スリット光７２を、本体ケース１０の結像レンズ３１の下方に設けられた窓２９から出射する。

そして、出射された第１，第２スリット光７１，７２は、例えば、図６（ａ）に示すようなシート状の部材である原稿Ｐに投光されると、原稿Ｐの位置及び姿勢によって、その長さや間隔などが変わる第１スリット光の軌跡７１ａ及び第２スリット光の軌跡７２ａを形成する。

また、ＡＦユニット５７は、結像レンズ３１の光軸方向へ赤外光を出射し、その反射光の強度により原稿Ｐまでの距離を求め、結像レンズ３１の焦点距離の調整を行う。
そして、結像レンズ３１は、複数枚のレンズで構成され、ＡＦユニット５７により、自動で焦点距離を調整されて外部からの光をＣＣＤ画像センサ３２上に結像する。

また、ＣＣＤ画像センサ３２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）素子などの光電変換素子がマトリクス状に配列されてなる構成で、表面に結像される画像の光の色及び強さに応じた信号を、デジタルデータに変換してプロセッサ４０へ出力する。尚、ＣＣＤ素子一つ分のデータが画像を形成する画素の画素データであり、画像データはＣＣＤ素子の数の画素データで構成される。

また、レリーズボタン５２は、押しボタン式のスイッチで構成され、プロセッサ４０に接続されて、プロセッサ４０にて使用者による押し下げ操作が検知される。
また、カードメモリ５５は、不揮発性で書き換え可能なメモリで構成され、本体ケース１０に着脱可能である。

また、モード切替スイッチ５９は、窓２９を覆う形状の板状部材で構成され、窓２９を覆う位置と、窓２９を開放する位置とを往復自在にスライドできるように配設されている。また、モード切替スイッチ５９には、この２つの位置のいずれにあるか検知するスイッチの機能も備えられており、モード切替スイッチ５９がいずれの位置にあるかをプロセッサ４０にて検知される。尚、プロセッサ４０は、モード切替スイッチ５９が窓２９を覆った状態となる位置を「ノーマルモード」として動作する位置、窓２９が外部に対して開かれる位置を「補正撮像モード」として動作する位置として検知する。

また、プロセッサ４０は、周知のＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３で構成される。そして、ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記憶されたプログラムによる処理に応じて、ＲＡＭ４３を利用して、レリーズボタン５２の押し下げ操作の検知、モード切替スイッチ５９の状態検出、ＣＣＤ画像センサ３２から画像データの取り込み、画像データのカードメモリ５５への書き込み、スリット光投光ユニット２０によるスリット光の出射切り換えを等の各種処理を行う。

尚、ＲＯＭ４２には、図５に示すフローチャートの処理（詳細は後述する。）を含む撮像装置１全体の制御に関するプログラムであるカメラ制御プログラム４２１と、スリット光を投光した原稿Ｐの画像から、スリット光の軌跡を抽出した画像データを生成するためのプログラムである差分抽出プログラム４２２と、差分抽出プログラムで生成された画像データによるスリット光の軌跡の各画素に対する３次元空間位置を演算するためのプログラムである三角測量演算プログラム４２３と、原稿Ｐの位置及び３次元形状を推定して求めるプログラムである原稿姿勢演算プログラム４２４と、原稿Ｐの位置及び姿勢が与えられて、スリット光無し画像格納部４３２に格納された画像データを、原稿Ｐの正面から撮像したような画像に変換するためのプログラムである平面変換プログラム４２５とが記憶されている。

また、ＲＡＭ４３には、記憶領域として、ＣＣＤ画像センサ３２からの画像データの形式のデータを保存する大きさのスリット光有り画像格納部４３１、スリット光無し画像格納部４３２、及び、差分画像格納部４３３と、スリット光画像の各ポイントの位置を演算した結果を保存する大きさの三角測量演算結果格納部４３４と、原稿Ｐの位置及び姿勢の演算結果を保存する大きさの原稿姿勢演算格納部４３５と、ＣＰＵ４１での演算のために一時的にデータを記憶させるのに使用する大きさのワーキングエリア４３６とが割り当てられている。

また、ファインダ５３は、光学レンズで構成され、撮像装置１の後ろ側から使用者がのぞき込んだ時に、結像レンズ３１がＣＣＤ画像センサ３２上に結像する範囲とほぼ一致する範囲が見えるようになっている。

また、通信ポート５８は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などのシリアル通信を行うための機器で構成され、外部からの通信線が接続されて外部の機器とシリアル通信を行い、カードメモリ５５の内容を通信線が接続された外部の機器（例えば、パーソナルコンピュータや、プリンタ）への転送を行う。

一方、本発明の特徴となる部分である投光抑制ユニット６０は、図４に示す様に、重力加速度センサ６１１、撮像角度演算部６１２、投光禁止判断部６２、ソレノイド駆動回路６３１、及び、警報発生部６３３により構成され、プロセッサ４０、警報器６３４、及び、スリット光投光ユニット２０に内蔵されるソレノイド６３２に対する動作指令を出力する。

尚、重力加速度センサ６１１は、微小加速度を検知するシリコンカンチレバーを２軸方向分内蔵し、そのうちの一方は、結像レンズ３１の光軸と平行に配置され、他方は、それと直交する方向に配置されている。そして、重力加速度センサ６１１にて検出される２方向の加速度出力ａ１，ａ２を、撮像角度演算部６１２へ入力する。

そして、撮像角度演算部６１２は、入力された加速度出力ａ１，ａ２から、結像レンズ３１の光軸に対する鉛直線の角度である撮像角度θｐをθｐ＝ａｒｃｔａｎ（ａ１／ａ２）の式で求め、求めた撮像角度θｐを、投光禁止判断部６２へ出力する。

また、投光禁止判断部６２は、撮像角度演算部６１２から入力された撮像角度θｐと、あらかじめ規定された規定角度θｐａとを比較して、撮像角度θｐが規定角度θｐａを超えていると撮像装置１が不適正姿勢になっていると判断して、プロセッサ４０、ソレノイド駆動回路６３１、及び、警報発生部６３３に対して出力する指令信号を「ディスイネーブル」とする。そして、それ以外の時は「イネーブル」の指令信号を出力する。

尚、投光禁止判断部６２にて比較する規定角度θｐａは、図１２（ｂ）に示すように原稿Ｐの長辺長さＨが、画角比ＦＡＲにて撮像されるときに、その長辺長さＨが合焦状態を維持した状態で傾くことができる最大被写体傾きθｐｌｉｍｉｔを所定時間毎に求めて規定する。

つまり、最大被写体傾きθｐｌｉｍｉｔは、次の式で表される。
（１）θｐｌｉｍｉｔ＝ａｒｃｓｉｎ（（ＦＤＦ＋ＲＤＦ）／（２×ＦＡＲ×ＦＰ×ｔａｎ（ＦＡ／２）））、
（２）ＦＡＲ＝Ｈ／（２ＦＰ×ｔａｎ（ＦＡ／２））
そして、原稿Ｐの長辺長さＨ（例えば、Ａ４サイズの２９７ｍｍ）、画角ＦＡ（例えば６３．４度）を一定として、ＡＦユニット５７により原稿Ｐまでの被写体距離ＦＰを取得して求めた値により規定角度θｐａを規定する。

但し、規定角度θｐａは、第１スリット光及び第２スリット光がともに水平方向若しくは水平方向より上方に出射されない角度条件（つまり、水平方向の角度９０度−第２の方向２４度＝６６度）を上限として規定する。

また、ソレノイド駆動回路６３１は、投光禁止判断部６２からの指令信号に応じて、ソレノイド６３２へ駆動信号を出力するよう構成され、投光禁止判断部６２からの指令信号が「イネーブル」の場合は、ソレノイド６３２の移動子６３２ａの先端に設けられたシャッター６３２ｂが、図３の実線位置に移動され、指令信号が「ディスイネーブル」の場合は、ソレノイド６３２のシャッター６３２ｂが破線位置に移動されて、レーザー光７０の光路を遮る。

また、警報発生部６３３は、投光禁止判断部６２からの指令信号が「ディスイネーブル」の場合に、警報器６３４に対して駆動信号を出力する。投光禁止判断部６２からの信号が「イネーブル」の場合は、警報器６３４に対して何も出力しない。

そして、警報器６３４は、ＬＥＤなどの発光器と、スピーカとからなり、警報発生部６３３からの駆動信号を入力すると、発光器で発光し、スピーカで所定の警報音を発生する。

また、発光禁止キャンセルボタン５４は、押しボタン式のスイッチで構成され、その状態が投光禁止判断部６２にて検知される。そして、投光禁止判断部６２は、発光禁止キャンセルボタン５４が押されている状態を検知すると、撮像角度演算部６１２からの撮像角度θｐの値によらず、プロセッサ４０、ソレノイド駆動回路６３１及び警報発生部６３３に対し「イネーブル」の指令信号を出力する。

このように、投光抑制ユニット６０は、重力加速度センサ６１１にて検知した重力の方向に対して、結像レンズ３１の光軸の方向が規定角度θｐａを超えると、レーザー光７０の光路を遮り、警報器６３４から警報光及び警報音を発生し、プロセッサ４０での撮像処理がされないようにする。

続いて、使用者によりレリーズボタン５２が押されてからの撮像装置１の動作を、撮像装置１のプロセッサ４０の処理手順を表す図５のフローチャートを用いて説明する。
まず、Ｓ１００にて、モード切替スイッチ５９の位置を検知して、「補正撮像モード」の位置であるか判別し、判別の結果が「補正撮像モード」の位置の場合はＳ１１０へ移行し、「補正撮像モード」ではなく、「ノーマルモード」の位置の場合はＳ２００へ移行する。

次に、Ｓ１１０にて、投光禁止判断部６２からの指令信号が、「イネーブル」であるか判別し、「イネーブル」の場合、「補正撮像モード」での処理を行うためにＳ１２０へ移行し、「イネーブル」ではない（つまり「ディスイネーブル」の）場合、当該処理を行うには不適正な状態にあると判断して当該処理を終了する。

次に、Ｓ１２０にて、スリット光投光ユニット２０に対しレーザーダイオード２１の発光を指令し、第１スリット光７１及び第２スリット光７２が出射されてから、スリット光有り画像として、ＣＣＤ画像センサ３２から画像データを取得し、この画像データをＲＡＭ４３のスリット光有り画像格納部４３１へ記憶させる。

次に、Ｓ１３０にて、スリット光投光ユニット２０に対しレーザーダイオード２１の発光停止を指令し、第１スリット光７１及び第２スリット光７２が出射されなくなってから、スリット光無し画像としてＣＣＤ画像センサ３２から画像データを取得し、この画像をスリット光無し画像格納部４３２へ記憶させる。

次に、Ｓ１４０にて、差分抽出プログラム４２２によりスリット光有り画像格納部４３１の画像データに対する、スリット光無し画像格納部４３２の画像データの差分（つまり、原稿Ｐに投光された第１スリット光の軌跡７１ａ及び第２スリット光の軌跡７２ａ）の抽出処理した画像データを生成し、差分画像格納部４３３へ記憶させる。

次に、Ｓ１５０にて、差分画像格納部４３３の画像データに抽出された、第１スリット光の軌跡７１ａ及び第２スリット光の軌跡７２ａの画素毎の３次元空間位置を三角測量演算プログラム４２３により演算し、演算結果をそれぞれ三角測量演算結果格納部４３４へ記憶させる。

次に、Ｓ１６０にて、三角測量演算結果格納部４３４に記憶された第１スリット光の軌跡７１ａ及び第２スリット光の軌跡７２ａの３次元空間位置を用いて、原稿姿勢演算プログラム４２４により、原稿Ｐの位置及び姿勢を演算する。

次に、Ｓ１７０にて、Ｓ１６０で算出した原稿Ｐの位置及び姿勢から、平面変換プログラム４２５により、スリット光無し画像格納部４３２に記憶された画像データを正面から観察されたような画像の画像データに変換する。

次に、Ｓ１８０にて、Ｓ１７０で変換した画像データをカードメモリ５５に記憶させて、本処理を終了する。
そして、Ｓ２００では、スリット光投光ユニット２０のレーザーダイオード２１が発光せず、第１スリット光７１及び第２スリット光７２が出射されていない状態で、ＣＣＤ画像センサ３２から画像データを取得し、Ｓ２１０にて、カードメモリ５５に記憶させて当該処理を終了する。

尚、Ｓ１４０での差分抽出プログラム４２２による処理について具体的には、スリット光有り画像格納部４３１の画像データからスリット光無し画像格納部４３２の画像データを、画素毎にそのＲＧＢ値を差し引く。これにより、スリット光の軌跡のみが抽出された多値画像を得る。

また、Ｓ１５０での三角測量演算プログラム４２３による処理について、具体的には、例えば、差分画像格納部４３３の画像データにて、第１スリット光の軌跡７１ａ及び第２スリット光の軌跡７２ａの縦方向のピークを重心計算によって画像データの横方向座標毎に求め、このピーク抽出座標に対する３次元空間位置を次のようにして求める。

ここで、図６に示すように撮像される横方向に湾曲した原稿Ｐに対する撮像装置１の座標系を、図７に示すように、結像レンズ３１の光軸方向をＺ軸として、撮像装置１から基準距離ＶＰ離れた位置をＸ，Ｙ，Ｚ軸の原点位置として、撮像装置１に対して水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸とする。

そして、ＣＣＤ画像センサ３２のＸ軸方向の画素数をＲｅｓＸ、Ｙ軸方向の画素数をＲｅｓＹと呼び、Ｘ−Ｙ平面に、結像レンズ３１を通してＣＣＤ画像センサ３２を投影した位置の上端をＹｆｔｏｐ、下端をＹｆｂｏｔｔｏｍ、左端をＸｆｓｔａｒｔ、右端をＸｆｅｎｄと呼ぶ。また、結像レンズ３１の光軸から、スリット光投光ユニット２０から出射される第１スリット光７１の光軸までの距離をＤ、第１スリット光７１がＸ−Ｙ平面に交差するＹ軸方向の位置をｌａｓ１、第２スリット光７２がＸ−Ｙ平面に交差するＹ軸方向の位置をｌａｓ２とする。

このとき、第１スリット光の軌跡７１ａの画像の画素の１つに注目した注目点１のＣＣＤ画像センサ３２上の座標（ｃｃｄｘ１，ｃｃｄｙ１）に対応する３次元空間位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を、ＣＣＤ画像センサ３２の結像面上の点と、第１スリット光７１及び第２スリット光７２の出射点と、Ｘ−Ｙ平面に交差する点とで形成される三角形について立てた次の５つの連立方程式の解から導き出す。
（１）Ｙ１＝−（（ｌａｓ１＋Ｄ）／ＶＰ）Ｚ１＋ｌａｓ１
（２）Ｙ１＝−（Ｙｔａｒｇｅｔ／ＶＰ）Ｚ１＋Ｙｔａｒｇｅｔ
（３）Ｘ１＝−（Ｘｔａｒｇｅｔ／ＶＰ）Ｚ１＋Ｘｔａｒｇｅｔ
（４）Ｘｔａｒｇｅｔ＝Ｘｆｓｔａｒｔ＋（ｃｃｄｘ１／ＲｅｓＸ）×（Ｘｆｅｎｄ−Ｘｆｓｔａｒｔ）
（５）Ｙｔａｒｇｅｔ＝Ｙｆｔｏｐ―（ｃｃｄｙ１／ＲｅｓＹ）×（Ｙｆｔｏｐ−Ｙｆｂｏｔｔｏｍ）
尚、本実施例では、第１スリット光７１がＺ軸に対して平行のためｌａｓ１＝−Ｄであり、Ｙ１＝−Ｄである。

同様に、ＣＣＤ画像センサ３２上の第２スリット光の軌跡７２ａの画像の画素の一つに注目した注目点２の座標（ｃｃｄｘ２，ｃｃｄｙ２）に対応する３次元空間位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を、次に５つの連立方程式の解から導き出す。
（１）Ｙ２＝−（（ｌａｓ２＋Ｄ）／ＶＰ）Ｚ２＋ｌａｓ２
（２）Ｙ２＝−（Ｙｔａｒｇｅｔ／ＶＰ）Ｚ２＋Ｙｔａｒｇｅｔ
（３）Ｘ２＝−（Ｘｔａｒｇｅｔ／ＶＰ）Ｚ２＋Ｘｔａｒｇｅｔ
（４）Ｘｔａｒｇｅｔ＝Ｘｆｓｔａｒｔ＋（ｃｃｄｘ２／ＲｅｓＸ）×（Ｘｆｅｎｄ−Ｘｆｓｔａｒｔ）
（５）Ｙｔａｒｇｅｔ＝Ｙｆｔｏｐ―（ｃｃｄｙ２／ＲｅｓＹ）×（Ｙｆｔｏｐ−Ｙｆｂｏｔｔｏｍ）
また、Ｓ１６０での原稿姿勢演算プログラム４２４による処理について具体的には、例えば、三角測量演算結果格納部４３４のデータから、第１スリット光の軌跡７１ａに対応する３次元空間位置の各点を回帰曲線近似した線を求め、この曲線のＸ軸方向の位置が「０」における点と、第２スリット光の軌跡７２ａのＸ軸方向の位置が「０」における３次元位置とを結ぶ直線を想定し、この直線がＺ軸と交わる点、つまり、光軸が原稿Ｐと交差する点を、原稿Ｐの３次元空間位置（０，０，Ｌ）とする（図８（ａ）参照。）。そして、この直線がＸ−Ｙ平面となす角を原稿ＰのＸ軸まわりの傾きθとする。

また、図８（ｂ）に示すように、第１スリット光の軌跡７１ａを回帰曲線近似した線を、先に求めたＸ軸まわりの傾きθ分だけ逆方向に回転変換し、つまり、原稿ＰをＸ−Ｙ平面に対して平行にした状態を考える。そして、図８（ｃ）に示すように、Ｘ−Ｚ平面における原稿Ｐの断面について、Ｚ軸方向の変位を複数のＸ軸方向の点で求めてその変位度から、Ｘ軸方向の位置を変数としたＸ軸方向の傾きの関数である湾曲φ（Ｘ）を求める。

また、Ｓ１７０での平面変換プログラム４２５による処理について具体的には、例えば、図９に示すフローチャートで表される次に説明するような処理である。
まず、ＲＡＭ４３のワーキングエリア４３６に当該処理の処理領域を割り当て、カウンタのための変数など当該処理に用いる変数の初期値を設定する。（Ｓ１００２）
次に、原稿Ｐの文字等が書かれた面が略鉛直方向から観察された場合の画像である正立画像の領域を、原稿姿勢演算プログラム４２４での演算結果による原稿Ｐの３次元空間位置（０，０，Ｌ）と、傾きθと、湾曲φ（Ｘ）とに基づき、スリット光無し画像の４隅の点を変換して設定し、この領域内に含まれる画素数ａを求める。（Ｓ１００３）
そして、設定された正立画像の領域を、まずＸ−Ｙ平面に配置して（Ｓ１００５）、その中に含まれる画素毎に、各々の３次元空間位置を、湾曲φ（Ｘ）に基づいてＺ軸方向に変位させ（Ｓ１００６）、傾きθでＸ軸まわりに回転移動し（Ｓ１００７）、Ｚ軸方向に距離Ｌだけシフトして（Ｓ１００８）、求められた３次元空間位置を、先の３角測量の関係式により理想カメラで写されたＣＣＤ画像上の座標（ｃｃｄｃｘ，ｃｃｄｃｙ）に変換し（Ｓ１００９）、使用している結像レンズ３１の収差特性に従って、公知のキャリブレーション手法により、実際のカメラで写されたＣＣＤ画像上の座標（ｃｃｄｘ，ｃｃｄｙ）に変換し（Ｓ１０１０）、この位置にあるスリット光無し画像の画素の状態を求めて、ＲＡＭ４３のワーキングエリア４３６に格納する（Ｓ１０１１）。これを画素数ａだけ繰り返し、正立画像の画像データを生成する。

以上のように、撮像装置１は、第１スリット光７１及び第２スリット光７２の２列のスリット光を出射し、これらのスリット光が投光された原稿Ｐを、結像レンズ３１によってＣＣＤ画像センサ３２に結像させて撮像し、続けて、スリット光が投光されていない原稿Ｐの画像を撮像する。そして、これら２つの画像データの差分をとることによって、画像データからスリット光の軌跡を抽出して、三角測量原理によりスリット光の軌跡各部の３次元空間位置を演算し、これらから原稿Ｐの位置、傾き及び湾曲を求め、第１スリット光の軌跡７１ａの形状を原稿Ｐ全体の横断面形状として類推した結果を基に、平らな原稿Ｐが正面から撮像されたかのように補正した画像データを、カードメモリ５５に記録する。

尚、カードメモリ５５に記憶された画像データは、ＬＣＤ５１で表示して撮像内容を確認したり、カードメモリ５５を撮像装置１から取り外して、外部のパーソナルコンピュータなどにより表示したり、印刷したりして用いることができる。

そして、撮像装置１によれば、使用者は、モード切替スイッチ５９をスライドさせて「補正撮像モード」で机上に置かれた下方にある原稿Ｐを撮像する場合に、撮像装置１の撮像角度θｐを規定角度θｐａより傾けると、警報器６３４にてＬＥＤが点灯し、警報音が鳴って、撮像装置１の傾きが大きいことを知ることができる。また、撮像装置１が規定角度θｐａを超えて傾いた状態でレリーズボタン５２を押しても、スリット光有り画像の取り込み処理（Ｓ１２０）以降が行われず、更に、ソレノイド６３２の移動子６３２ａが伸ばされシャッター６３２ｂによりレーザ光７０の光路が遮られて、スリット光投光ユニット２０から第１、第２スリット光７１，７２が出射されるのを防ぐことができる。

これにより、使用者は、撮像装置１の撮像角度θｐを規定角度θｐａ内にして撮像装置１を用いるようになり、撮像装置１を傾け過ぎて、原稿Ｐの全体が被写界深度内に入っていないにもかかわらず、撮像してしまうことを防ぐことができる。また、第１、第２スリット光７１，７２の出射方向が水平より上にならず、撮像の際に出射される第１、第２スリット光７１，７２が周囲の人に対して照射されにくいため、周囲の人に不快感を与えることを防ぐことができる。また、原稿Ｐに対する角度も大きくならず直交状態に近くなるため、傾きが大きくなって第１、第２スリット光の軌跡７１ａ，７２ａの輝度が低くなり弁別できないという状況も防ぐことができる。

また、モード切替スイッチ５９を「ノーマルモード」の位置にしておけば、窓２９が覆われるため、万が一撮像装置１が故障して、スリット光投光ユニット２０から第１，第２スリット光７１，７２が出射するようになっても、モード切替スイッチ５９にて遮蔽され、第１，第２スリット光７１，７２が周囲の人に対して照射されないようにできる。

また、原稿Ｐが壁面に貼られている場合など、撮像装置１を規定角度θｐａより傾けて撮像する必要が有る場合は、発光禁止キャンセルボタン５４を押しながらレリーズボタン５２を押せば、投光抑制ユニット６０の機能が無効となり、規定角度θｐａを超えた角度でも第１，第２スリット光７１，７２が他人に照射されないか使用者が注意して平面画像を撮像できる。

[本発明との対応関係]
本発明における３次元形状検出装置に対して、本実施例のスリット光投光ユニット２０がパターン光出射手段に相当し、結像レンズ３１及びＣＣＤ画像センサ３２が像撮像手段に相当し、プロセッサ４０によるＳ１４０からＳ１６０の処理が３次元形状演算手段に相当し、重力加速度センサ６１１及び撮像角度演算部６１２が、状態検出手段に相当し、投光禁止判断部６２が状態判定手段に相当し、ソレノイド駆動回路６３１、ソレノイド６３２、警報発生部６３３、警報器６３４、及び、プロセッサ４０によるＳ１００，Ｓ１１０の処理が検出動作抑制手段に相当する。

そして、本発明の撮像装置に対して、プロセッサ４０によるＳ１７０の処理が画像補正手段に相当し、ＲＡＭ４３が記憶手段に相当する。
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されず、このほかにも様々な形態で実施することができる。

本実施例では、スリット光投光ユニット２０にて、第１，第２スリット光７１，７２の２列のスリット光を出射しているが、これに限らず、３列以上のスリット光を出射するものであっても良いし、スリット光に限らず、所定の領域にビーム光を出射する特定の輻射パターンの光束を出射するものであっても良い。この場合、出射される光束の最外縁部分の出射角度が水平方向より上に向かないように、規定角度θｐａを規定すると良い。

また、本実施例の投光禁止判断部６２では、規定角度θｐａを、原稿Ｐが被写界深度内に入れることができる撮像装置１の傾きである最大被写体傾きθｐｌｉｍｉｔについて原稿Ｐまでの距離を基に求めて規定しているが、原稿Ｐまでの距離を一定として、規定角度θｐａを一定に規定したものであっても良い。また、第１スリット光７１及び第２スリット光７２が共に水平方向若しくは水平方向より上方に出射されないための条件だけで規定角度θｐａを規定したものであっても良い。

この場合、焦点が合わず原稿Ｐ内の細かな文字や図面が読めなくなってしまう場合が考えられるが、当該装置を集団の中で使用する際に、周囲の人にまぶしさ等の不快感を与えてしまうことを防ぐことはでき、最大被写体傾きθｐｌｉｍｉｔを求める処理が無くなるので、装置の構成を簡易にできる。

また、本実施例では、重力加速度センサ６１１を用いて検出した撮像角度θｐが、規定角度θｐａを超えたと投光禁止判断部６２にて判別したときに、３次元形状の検出動作を抑制する動作として、警報器６３４で警報光及び警報音を発生し、ソレノイド６３２によりレーザー光７０の出射を禁止し、プロセッサ４０での処理を行わなくするように構成されている。これに限らず、３次元形状の検出動作を抑制する動作は、これら３種類の動作の内、１種類だけ行われるものであっても良いし、２種類組み合わせて行うものであっても良いし、別の動作により３次元形状の検出動作を抑制する構成であっても良い。

また、レーザー光７０の出射の禁止は、ソレノイド６３２によりレーザー光７０を遮断して行う構成となっているが、他の構成によるものであっても良く、例えば、図１１に示すように、撮像装置１の姿勢を検知する姿勢センサ６４と、不適正姿勢であるか否かを判断する投光禁止判断部６２と、スリット光投光ユニット２０のレーザーダイオード２１での発光を禁止するレーザー駆動回路６５とで構成されたものあっても良い。

尚、姿勢センサ６４は、移動規制枠６４１と、重量バランス体６４２と、複数の電極６４３と、導通判定部６４４とで構成されている。
そして、移動規制枠６４１は、断面が略扇型の筒形状で、略扇型側面の内面に複数の電極６４３が所定の隙間を空けて並べられ、略扇型側面の一端が、結像レンズ３１の光軸に対して平行な角度で、もう一端が、当該装置の下方に延びる方向に配設されている。

また、重量バランス体６４２は、円柱形状の導電性部材で構成され、移動規制枠６４１内に配設されて、略扇型面を転動し、略扇型面内の一番低い箇所、即ち、重力方向に移動して、２つの電極６４３に接触して導通状態にする。

また、導通判定部６４４は、各電極６４３と配線で繋がっており、各電極６４３間の導通状態を検知して、導通状態となっている電極６４３の位置から撮像角度θｐを検出し、検出した結果を投光禁止判断部６２へ出力する。

また、投光禁止判断部６２は、実施例と同様、撮像角度θｐの値が、規定角度θｐａを超えると「ディスイネーブル」の指令信号を出力し、規定角度θｐａ以下であれば「イネーブル」の指令信号を出力する。

また、レーザー駆動回路６５は、プロセッサ４０より出力される発光指令について、レーザーダイオード２１への伝達又は遮断を切り換えるためのものであり、投光禁止判断部６２からの指令信号が「イネーブル」の場合、レーザーダイオード２１への発光指令を伝達し、指令信号が「ディスイネーブル」の場合、レーザーダイオード２１への発光指令を遮断する。

これらにより、撮像装置１の姿勢である撮像角度θｐが規定角度θｐａを超えた場合に、レーザーダイオード２１の発光を禁止する。
また、レーザー光７０の出射を禁止する別の例として、図１１（ｂ）に示すように、 回転軸６６４を中心に回動可能な支持棒６６３と、支持棒６６３の回転軸６６４の反対端に装着された重量バランス体６６１と、支持棒６６３に設けられた光遮断体６６５と、重量バランス体６６１の移動範囲を規制する移動規制枠６６２とで構成されたものであっても良い。

尚、光遮断体６６５は、規定角度θｐａの条件を満たす時に、レーザー光７０の光路から離間し、レーザー光７０を通過させるように、光遮断体６６５の位置及び形状が決められている。図 １１（ｂ）は撮像角度θｐが９０度、つまり撮像装置１が、水平方向を向いた時の光遮断体６６５の位置を示した図であり、光遮断体６６５がレーザー光７０の光路に挿入され、レーザー光７０が下流に通過不能となっている状態である。図１１（ｂ）の点線位置は、撮像角度θｐが３０度より小さい角度、つまり撮像装置１が書類全面を合焦状態で撮像できる撮像角度にあるときの光遮断体６６５の位置を示した図であり、光遮断体６６５がレーザー光７０の通路から離反され、レーザー光７０が下流に通過可能となっている状態である。

また、回転軸６６４は、加速度の高周波成分に対して規制する高粘度液体を充填したすべり軸受けによる回転ダンパー等で構成されており、手ぶれの振動などによりレーザー光７０が断続的に遮断され、スリット光が安定して出射されないという問題を防ぐことができる。そして、この様な構成によると、構成が簡易にでき、安価、小型に装置を構成することができる。

また、本実施例では、利用者がモード切替スイッチ５９の位置を手動で切り替えることにより、撮像装置１にて画像を撮像する際の動作の「ノーマルモード」と「補正撮像モード」とを切り換えているが、次のように構成して「ノーマルモード」と「補正撮像モード」との切り替えを行うようにしも良い。

つまり、図１１に示すように、対象物体に対して一定の距離及び角度になるように、撮像装置１を着脱自在に設置でき、撮像装置１の設置面に突起形状の係合凸部６８１を設けた固定スタンド６８を設け、撮像装置１に、係合凸部６８１と対応する係合スイッチ６９１と、係合スイッチ６９１の状態を検知する検知部６９２と、レーザー駆動回路６５とを設け、利用者が、撮像装置１を固定スタンド６８に装着すると、係合スイッチ６９１が係合凸部６８１により押されて、この状態を検知部６９２で検知してプロセッサ４０へ出力し、プロセッサ４０は、係合スイッチ６９１の出力に基づいて自動的に「補正撮像モード」となり、その他の時は「ノーマルモード」として動作する。

このような構成によれば、撮像装置１が、固定スタンド６８から離れた状態では常にスリット光投光ユニット２０からのスリット光が出射されないようにすることができる。
これにより、撮像装置１は、固定スタンド６８に設置された状態でのみ「補正撮像モード」での撮像を行うようになり、撮像装置１の姿勢が一定となるため、原稿Ｐの画像が被写界深度から外れてしまうことが無く、確実に良好な撮像を行えるようにでき、周囲の人に対してスリット光を照射することも防止できる。

本実施例の全体構成を表す図である。 本実施例の全体構成を表すブロック図である。 本実施例のスリット光投光ユニット２０の構成を表す図である。 本実施例の投光抑制ユニット６０の構成を表す図である。 本実施例のプロセッサ４０における処理を表すフローチャート図である。 本実施例のスリット光有り画像を説明するための図である。 本実施例の３次元空間位置算出方法を説明するための図である。 本実施例の原稿姿勢演算の際の座標系を説明するための図である。 本実施例の を表すフローチャート図である。 本実施例の投光抑制ユニット６０の変形例を表す図である。 本実施例の投光抑制ユニット６０の変形例を表す図である。 原稿Ｐの傾きと被写界深度との関係を説明する図である。

符号の説明

１…撮像装置、１０…本体ケース、２０…スリット光投光ユニット、２１…レーザーダイオード、２２…コリメートレンズ、２３…アパーチャ、２４…透明平板、２５…シリンドリカルレンズ、２６…反射ミラー、２７…ロッドレンズ、２９…窓、３１…結像レンズ、３２…ＣＣＤ画像センサ、４０…プロセッサ、５２…レリーズボタン、５３…ファインダ、５４…発光禁止キャンセルボタン、５５…カードメモリ、５７…ＡＦユニット、５８…通信ポート、５９…モード切替スイッチ、６０…投光抑制ユニット、６２…投光禁止判断部、６４…姿勢センサ、６５…レーザー駆動回路、６８…固定スタンド、７０…レーザー光、７１…第１スリット光、７２…第２スリット光、６１１…重力加速度センサ、６１２…撮像角度演算部、６３１…ソレノイド駆動回路、６３２…ソレノイド、６３３…警報発生部、６３４…警報部、６４１，６６２…移動規制枠、６４２，６６１…重量バランス体、６４３…電極、６４４…導通判定部、６６３…支持棒、６６４…回転軸、６６５…光遮断体、６８１…係合凸部、６９１…係合スイッチ、６９２…検知部、Ｐ…原稿。

Claims (15)

1. 所定形状の光束であるパターン光を生成して出射するパターン光出射手段と、
   該パターン光出射手段に対して一定距離離れた位置に配置され、該パターン光出射手段からのパターン光の出射方向に位置する対象物体の画像を撮像する撮像手段と、
   該撮像手段にて撮像された画像に基づき、前記対象物体に投光されたパターン光の位置を算出して、前記対象物体の３次元形状を求める演算手段と、
   を備えた３次元形状検出装置において、
   当該３次元形状検出装置の所定箇所の状態を検出する状態検出手段と、
   該状態検出手段による検出結果に基づき、当該３次元形状検出装置の状態が、前記対象物体の３次元形状を検出するのに適した状態になっているか否かを判断する状態判定手段と、
   該状態判定手段にて当該３次元形状検出装置が、前記対象物体の３次元形状を検出するのに適さない状態になっていると判断されると、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制する検出動作抑制手段と、
   を備えたことを特徴とする３次元形状検出装置。
2. 前記状態検出手段は、当該３次元形状検出装置の姿勢を検出し、
   前記状態判定手段は、該状態検出手段による検出結果に基づき、当該３次元形状検出装置の姿勢が前記対象物体の３次元形状を検出するのに適した姿勢になっているか否かを判断し、
   前記検出動作抑制手段は、該状態判定手段にて当該３次元形状検出装置が前記対象物体の３次元形状を検出するのに適さない不適正姿勢になっていると判断されると、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状検出装置。
3. 前記状態検出手段は、当該３次元形状検出装置の姿勢を表すパラメータとして、前記撮像手段の光軸と鉛直線とがなす角度を検出し、
   前記状態判定手段は、前記状態検出手段にて検出された角度が予め設定された判定角度よりも大きい場合に、当該３次元形状検出装置が前記不適正姿勢になっていると判断することを特徴とする請求項２に記載の３次元形状検出装置。
4. 前記状態検出手段は、
   重力加速度センサーにより重力方向を検知して、当該３次元形状検出装置の姿勢を検出することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の３次元形状検出装置。
5. 前記状態判定手段にて判断する前記不適正姿勢は、
   前記パターン光出射手段により前記パターン光が水平から上の方向に出射される当該３次元形状検出装置の姿勢であることを特徴とする請求項２〜請求項４にいずれか記載の３次元形検出装置。
6. 前記状態判定手段にて判断する前記不適正姿勢は、
   前記撮像手段にて撮像される所定の対象物体が被写界深度からはみ出るようになる当該３次元形状検出装置の姿勢であることを特徴とする請求項２〜請求項５にいずれか記載の３次元形状検出装置。
7. 前記検出動作抑制手段は、使用者に対して警報を発することにより、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制することを特徴とする請求項１〜請求項６にいずれか記載の３次元形状検出装置。
8. 前記検出動作抑制手段は、前記撮像手段による撮像動作を禁止することにより、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制することを特徴とする請求項１〜請求項７にいずれか記載の３次元形状検出装置。
9. 前記検出動作抑制手段は、前記パターン光出射手段による前記パターン光の出射動作を禁止することにより、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制することを特徴とする請求項１〜請求項８にいずれか記載の３次元形状検出装置。
10. 前記検出動作抑制手段による前記パターン光出射動作の禁止は、
    光を透過しない光遮断体を、前記パターン光を遮断するように光路の途中に挿入することにより行うことを特徴とする請求項９に記載の３次元形状検出装置。
11. 前記検出動作抑制手段による前記パターン光出射動作の禁止は、
    前記パターン光出射手段における前記パターン光の生成を停止することにより行うことを特徴とする請求項９に記載の３次元形状検出装置。
12. 水平面上に置かれた、略シート状の対象物体の３次元形状を検出するために用いられることを特徴とする請求項１〜請求項１１にいずれか記載の３次元形状検出装置。
13. 前記状態検出手段は、使用者の操作により状態が変更される所定箇所の状態を検出し、
    前記状態判定手段は、該状態検出手段による検出結果に基づき、当該３次元形状検出装置の状態が、前記対象物体の３次元形状を検出するよう指示された状態であるか否かを判断し、
    前記検出動作抑制手段は、該状態判定手段にて当該３次元形状検出装置が、前記対象物体の３次元形状を検出しないよう指示された状態になっていると判断されると、当該３次元形状検出装置による３次元形状の検出動作を抑制する、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１２にいずれか記載の３次元形状検出装置。
14. 対象物体の３次元形状を取得するための、請求項１〜請求項１３にいずれか記載の３次元形状検出装置と、
    該３次元形状検出装置の中の撮像手段により、対象物体の所定の面を任意の方向から撮像された画像を画像データとして記憶する記憶手段と、
    該３次元形状検出装置で取得された対象物体の３次元形状を基に、前記記憶手段に記憶された画像データに対して、対象物体の所定の面の略鉛直方向から観察される平面画像データとなるように補正する画像補正手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
15. 前記３次元形検出装置、前記記憶手段、及び、前記画像補正手段を、当該撮像装置の本体ケース内に内蔵させたことを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。

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