JP2005090958A - 三次元画像撮像装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 投射手段10,第1の撮像手段20,第2の撮像手段30により物体の三次元画像を撮像する。投射手段10は光源11と,パターン発生部12と,第1の撮像手段20と光学的に同主点に配置させるための同主点配置手段13と,第1の撮像手段20と共用される結像光学系14とを含んで構成される。第1の撮像手段20はテクスチャ・パターン撮像部21と,同主点配置手段13と,結像光学系14とを含んで構成されている。第1の撮像手段20と第2の撮像手段30から取得される画像を基に三次元形状計測が行われる。
【選択図】 図1
Description
なお,この発明は装置またはシステムとして実現できるのみでなく,方法としても実現可能である。また,そのような発明の一部をソフトウェアとして構成することができることはもちろんである。またそのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品もこの発明の技術的な範囲に含まれることも当然である。
図14は,実施例6の三次元画像撮像装置を示しており,この図において図4と対応する箇所には体操する符号を付した。この例では,同主点配置手段13Aとしてビームスプリッタ(キューブ型またはプレート型)を用いた。第2の撮像手段30Aはテクスチャ・パターン撮像部31と結像光学系32とを具備し,他方,偏光方位選択手段(図4に符号33で示す)は設けられていない。
11 光源
12 パターン発生部
13,13A 同主点配置手段
14 結像光学系
15 光トラップ
16 光整形光学系
20 第1の撮像手段
21 テクスチャ・パターン撮像部
30,30A 第2の撮像手段
31 テクスチャ・パターン撮像部
32 結像光学系
33 偏光方位選択手段
40 カバー部材
50 筐体
60 液晶表示装置
61 スイッチ
70 第3の撮像手段
80 光源駆動部
90 電源
Claims (29)
- 物体にパターン光を投射する投射手段と,前記物体からの反射像を撮像する第1の撮像手段と,前記第1の撮像手段と光学的に異なる主点をとるように配置され前記物体からの反射像を撮像する第2の撮像手段とを有し,前記物体の三次元形状を測定する三次元画像撮像装置において,
前記投射手段と前記第1の撮像手段を光学的に同主点位置に配置させるための同主点配置手段と,
前記投射手段と前記第1の撮像手段において共用される結像光学系とを有することを特徴とする三次元画像撮像装置。 - 前記結像光学系はズーム手段を備え,前記ズーム手段によりズーム比が変更された場合に前記投射手段と前記第1の撮像手段の同主点位置関係が不変であるように構成された請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記投射手段は,光源と,パターン発生部と,前記同主点配置手段と前記結像光学系とを有する請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記投射手段は,光源と,光整形光学系と,パターン発生部と,前記同主点配置手段と,前記結像光学系とを有する請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記第1の撮像手段は,前記物体のテクスチャおよびパターン反射像を撮像するテクスチャ・パターン撮像部と,前記同主点配置手段と,前記結像光学系とを有する請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記第2の撮像手段は,前記物体のテクスチャおよびパターン反射像を撮像するテクスチャ・パターン撮像部と,結像光学系とを有する請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記パターン光は符号化されたストライプ光からなる請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記投射手段においてパターン光を発生するパターン発生部は液晶パネルを含んでなる請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記投射手段においてパターン光を発生するパターン発生部はデジタルマイクロミラーデバイスを含んでなる請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記投射手段においてパターン光を発生するパターン発生部は透過フィルムを含んでなる請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 少なくとも前記結像光学系および前記同主点配置手段を,前記第1の撮像手段および前記第2の撮像手段への反射光の投射を妨げることがない部分において,遮蔽するカバー部材を設けた請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記結像光学系が,前記同主点配置手段より前記物体側に配置される請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記同主点配置手段はプレート型ビームスプリッタを用いて構成される請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 前記同主点配置手段はキューブ型ビームスプリッタを用いて構成される請求項1記載の三次元画像撮像装置。
- 物体にパターン光を投射する投射手段と,前記物体からの反射像を撮像する第1の撮像手段と,前記投射手段と前記第1の撮像手段を光学的に同主点位置に配置させるための同主点配置手段と,前記投射手段と前記第1の撮像手段において共用される結像光学系と,前記第1の撮像手段と光学的に異なる主点をとるように配置され前記物体からの反射像を撮像する第2の撮像手段とを用い,投射手段から投射したパターン光を物体に投射し,反射光を第1の撮像手段および第2の撮像手段で撮像し,前記第1の撮像手段により取得した物体からの反射像と前記第2の撮像手段により取得した物体からの反射像に基づいて三次元形状を計測することを特徴とする三次元画像撮像方法。
- 物体にパターン光を投射する投射手段と,前記物体からの反射像を撮像する第1の撮像手段と,前記第1の撮像手段と光学的に異なる主点をとるように配置され前記物体からの反射像を撮像する第2の撮像手段とを有し,前記物体の三次元形状を測定する三次元画像撮像装置において,
前記投射手段と前記第1の撮像手段を光学的に同主点位置に配置させるための同主点配置手段と,
前記投射手段と前記第1の撮像手段において共用される結像光学系と,
前記投射手段と,前記第1の撮像手段と,前記第2の撮像手段を取り付ける筐体とを有することを特徴とする三次元画像カメラ。 - 前記投射手段は,フラッシュ光を投射する請求項16記載の三次元画像カメラ。
- 前記投射手段は,パターンのない光を前記物体に投射することができ,パターンのない光の前記物体からの反射像を前記第1の撮像手段または前記第2の撮像手段により撮像して前記物体の輝度情報を得る請求項16記載の三次元画像カメラ。
- 前記物体を可視領域で撮像する第3の撮像手段を設け,前記投射手段は,パターン光として赤外光を投射し,前記第1の撮像手段および前記第2の撮像手段は赤外光の反射像を撮像して前記物体の三次元形状を測定し,前記第3の撮像手段により前記物体の輝度情報を得る請求項16記載の三次元画像カメラ。
- 前記赤外光の反射情報と前記物体の輝度情報とを同時に取得することにより,前記物体の距離情報と輝度情報とを同時に取得する請求項19記載の三次元画像カメラ。
- 前記結像光学系が,前記同主点配置手段より前記物体側に配置される請求項16記載の三次元画像カメラ。
- 物体にパターン光を投射する投射手段と,前記物体からの反射像を撮像する第1の撮像手段と,前記第1の撮像手段と光学的に異なる主点をとるように配置され前記物体からの反射像を撮像する第2の撮像手段とを有し,前記物体の三次元形状を測定する三次元画像撮像装置において,
前記投射手段と前記第1の撮像手段を光学的に同主点位置に配置させるための同主点配置手段と,
前記投射手段と前記第1の撮像手段において共用される結像光学系とを有し,
さらに,前記同主点配置手段は,
前記投射手段からの光を偏光光に変換する偏光変換機能と,
前記物体からの反射光のうち前記第1の撮像手段に導く光を選択する偏光方位選択機能とを有することを特徴とする三次元画像撮像装置。 - 前記結像光学系はズーム手段を備え,前記ズーム手段によりズーム比が変更された場合に前記投射手段と前記第1の撮像手段の同主点位置関係が不変であるように構成された請求項22記載の三次元画像撮像装置。
- 前記同主点配置手段はプレート型あるいはキューブ型の形状を有する偏光ビームスプリッタを用いて構成される請求項22記載の三次元画像撮像装置。
- 前記第2の撮像手段は,前記物体のテクスチャおよびパターン反射像を撮像するテクスチャ・パターン撮像部と,結像光学系と,前記物体からの反射光のうち前記第2の撮像手段に導く光を選択する偏光方位選択手段とを有する請求項22記載の三次元画像撮像装置。
- 前記第2の撮像手段における前記偏光方位選択手段は前記同主点配置手段の偏光変換機能により偏光変換された偏光光の偏光方位に対し,前記偏光方位選択手段が選択する偏光方位の角度を相対的に変化させる角度調整機能を備える請求項25記載の三次元画像撮像装置。
- 前記偏光変換機能と前記偏光方位選択機能を備える前記同主点配置手段に入射する光は略平行化された光である請求項22記載の三次元画像撮像装置。
- 物体にパターン光を投射する投射手段と,前記物体からの反射像を撮像する第1の撮像手段と,前記投射手段と前記第1の撮像手段を光学的に同主点位置に配置させるための同主点配置手段と,前記投射手段と前記第1の撮像手段において共用される結像光学系と,前記第1の撮像手段と光学的に異なる主点をとるように配置され前記物体からの反射像を撮像する第2の撮像手段とを用い,さらに,前記同主点配置手段に設けた偏光変換機能により,前記投射手段からの光を偏光光に変換し,前記同主点配置手段に設けた偏光方位選択機能により,前記物体からの反射光のうち前記第1の撮像手段に導く光を選択し,前記第2の撮像手段に設けた偏光方位選択手段により,前記物体からの反射光のうち前記第2の撮像手段に導く光を選択し,前記第1の撮像手段により取得した物体からの反射像と前記第2の撮像手段により取得した物体からの反射像に基づいて三次元形状を計測することを特徴とする三次元画像撮像方法。
- 物体にパターン光を投射する投射手段と,前記物体からの反射像を撮像する第1の撮像手段と,前記第1の撮像手段と光学的に異なる主点をとるように配置され前記物体からの反射像を撮像する第2の撮像手段とを有し,前記物体の三次元形状を測定する三次元画像カメラにおいて,
前記投射手段と前記第1の撮像手段を光学的に同主点位置に配置させるための同主点配置手段と,
前記投射手段と前記第1の撮像手段において共用される結像光学系と,
前記投射手段と,前記第1の撮像手段と,前記第2の撮像手段を取り付ける筐体とを有し,
さらに,前記同主点配置手段は,
前記投射手段からの光を偏光光に変換する偏光変換機能と,
前記物体からの反射光のうち前記第1の撮像手段に導く光を選択する偏光方位選択機能とを有することを特徴とする三次元画像カメラ。
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