JP2005293290A5 - - Google Patents

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画像入出力装置Image input / output device

本発明は、撮像及び投影可能な画像入出力装置に関し、特に、撮像により得られた被写体の撮像データとその被写体に関する参照情報とを比較して得られた比較結果を、被写体に投影することができる画像入出力装置に関する。   The present invention relates to an image input / output device capable of imaging and projecting, and in particular, can project a comparison result obtained by comparing imaging data of a subject obtained by imaging and reference information about the subject onto the subject. The present invention relates to a possible image input / output device.

従来より、被写体に光パターンを投影し、一方で、被写体に投影された光パターンを撮像し、その画像信号について所定の演算を行なうことによって、その被写体の三次元情報を得る三次元計測装置が知られている。例えば、特許文献1には、コード化マルチスリット光パターンを被測定物に投影し、被測定物に投影された該コード化マルチスリット光パターン撮像装置により撮像し、撮像により得られた画像信号に基づいて、被測定物の輪郭の三次元位置を算出する三次元計測装置が記載されている。
特公8−20232号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, a three-dimensional measurement apparatus that projects a light pattern onto a subject, images the light pattern projected onto the subject, and performs predetermined computation on the image signal to obtain three-dimensional information about the subject. Are known. For example, in Patent Document 1, a coded multi-slit light pattern is projected onto a measurement object, and the coded multi-slit light pattern imaging device projected onto the measurement object is imaged, and an image signal obtained by the imaging is obtained. A three-dimensional measuring device that calculates the three-dimensional position of the contour of the object to be measured is described.
Japanese Patent Publication No. 8-20232

しかしながら、特許文献1に記載されるような三次元計測装置を始め、投影装置と撮像装置とを備えている一般的な画像入出力装置は、その被測定物の外観に関する情報を提供するのみであり、その用途に限界があるという問題点があった。   However, a general image input / output device including a three-dimensional measuring device as described in Patent Document 1 and a projection device and an imaging device only provides information on the appearance of the object to be measured. There was a problem that its use was limited.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、撮像データから得られた被測定物などの被写体とその被写体に関する参照情報とを比較し、その比較結果に関連する情報を被写体に投影することができる画像入出力装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and compares a subject such as an object to be measured obtained from imaging data with reference information about the subject, and provides information related to the comparison result. An object of the present invention is to provide an image input / output device capable of projecting onto a subject.

この目的を達成するために請求項1記載の画像入出力装置は、光を出射する光源手段と、その光源手段から出射される光に空間変調を施して画像信号光を出力する空間変調手段と、その空間変調手段により出力される画像信号光を投影方向に向けて投影する投影光学系と、前記投影方向を含む空間上に存在する被写体を撮像し、その撮像データを取得する撮像手段と、その撮像手段により撮像されるべき被写体に関する参照情報を取得する参照情報取得手段と、その参照情報取得手段により取得された参照情報に基づく画像信号光を、前記空間変調手段により出力し、その出力された画像信号光を前記投影光学系により前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面に投影する参照情報投影手段とを備えている。   In order to achieve this object, the image input / output device according to claim 1 includes: a light source unit that emits light; and a spatial modulator unit that performs spatial modulation on the light emitted from the light source unit and outputs image signal light. A projection optical system that projects the image signal light output by the spatial modulation unit in a projection direction; an imaging unit that captures an image of a subject existing in a space including the projection direction; and Reference information acquisition means for acquiring reference information on the subject to be imaged by the imaging means, and image signal light based on the reference information acquired by the reference information acquisition means is output by the spatial modulation means and is output. And a reference information projecting unit that projects the image signal light onto the subject or a surface capable of projecting the image in the projection direction by the projection optical system.

この請求項1記載の画像入出力装置によれば、光源手段より出射された光に対して、空間変調手段により空間変調が施されて画像信号光として出力されると、その画像信号光が、投影光学系により投影方向に向けて投影される。一方で、該投影方向を含む空間上に存在する被写体が、撮像手段により撮像されて、その撮像データが取得される。ここで、参照情報取得手段により、該撮像装置により撮像されるべき被写体に関する参照情報が取得されると、参照画像投影手段によって、該空間変調手段から該参照情報に基づく画像信号光が出力され、画像信号光が該投影光学系から該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に投影される。それによって、該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に、参照情報に対応する画像が投影される。   According to the image input / output device of claim 1, when the light emitted from the light source means is spatially modulated by the spatial modulation means and output as image signal light, the image signal light is Projection is performed in the projection direction by the projection optical system. On the other hand, the subject existing in the space including the projection direction is imaged by the imaging means, and the imaging data is acquired. Here, when the reference information regarding the subject to be imaged by the imaging device is acquired by the reference information acquisition unit, the image signal light based on the reference information is output from the spatial modulation unit by the reference image projection unit, The image signal light is projected from the projection optical system onto the subject or a surface capable of projecting an image in the projection direction. As a result, an image corresponding to the reference information is projected onto the subject or the surface on which the image can be projected in the projection direction.

請求項2記載の画像入出力装置は、請求項1記載の画像入出力装置において、前記参照情報取得手段により取得された参照情報と、前記撮像手段により撮像された前記被写体の撮像データとを比較し、その比較結果を比較結果情報として取得する比較結果情報取得手段と、その比較結果情報取得手段により取得された比較結果情報に基づく画像信号光を、前記空間変調手段より出力し、その出力された画像信号光を、前記投影光学系により前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面に投影する比較結果情報投影手段とを備えている。   The image input / output device according to claim 2 is the image input / output device according to claim 1, wherein the reference information acquired by the reference information acquisition unit and the imaging data of the subject imaged by the imaging unit are compared. The comparison result information acquisition means for acquiring the comparison result as comparison result information, and the image signal light based on the comparison result information acquired by the comparison result information acquisition means are output from the spatial modulation means and output. And comparison result information projection means for projecting the image signal light onto the subject or a surface capable of projecting the image in the projection direction by the projection optical system.

この請求項2記載の画像入出力装置によれば、請求項1記載の画像入出力装置と同様に作用する上、比較結果情報取得手段により、該参照情報と該撮像手段により撮像された該被写体の撮像データとの比較によって比較結果情報が取得されると、比較結果情報投影手段によって、該空間変調手段から該比較結果情報に基づく画像信号光が出力され、画像信号光が該投影光学系から該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に投影される。それによって、該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に、該参照情報に対応する画像と共に、比較結果情報に対応する画像が投影される。   According to the image input / output device described in claim 2, the same function as the image input / output device described in claim 1 is performed, and the reference image and the subject imaged by the imaging unit are obtained by the comparison result information acquisition unit. When the comparison result information is acquired by comparison with the imaging data, the comparison result information projection unit outputs the image signal light based on the comparison result information from the spatial modulation unit, and the image signal light is output from the projection optical system. The image is projected onto the subject or the surface on which the image can be projected in the projection direction. As a result, an image corresponding to the comparison result information is projected together with the image corresponding to the reference information onto the subject or the surface on which the image in the projection direction can be projected.

請求項3記載の画像入出力装置は、光を出射する光源手段と、その光源手段から出射される光に空間変調を施して画像信号光を出力する空間変調手段と、その空間変調手段により出力される画像信号光を投影面に向けて投影する投影光学系と、前記投影範囲を含む空間に存在する被写体を撮像し、その撮像データを取得する撮像手段と、その撮像手段により撮像されるべき被写体に関する参照情報を取得する参照情報取得手段と、その参照情報取得手段により取得された参照情報と、前記撮像手段により撮像された前記被写体の撮像データとを比較し、その比較結果を比較結果情報として取得する比較結果情報取得手段と、その比較結果情報取得手段により取得された比較結果情報に基づく画像信号光を、前記空間変調手段より出力し、その出力された画像信号光を、前記投影光学系により前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面に投影する比較結果情報投影手段とを備えている。   The image input / output device according to claim 3 is a light source unit that emits light, a spatial modulation unit that performs spatial modulation on the light emitted from the light source unit and outputs image signal light, and an output from the spatial modulation unit. A projection optical system that projects the image signal light to be projected onto the projection plane, an imaging unit that captures an image of a subject existing in a space including the projection range, and acquires the imaging data; Reference information acquisition means for acquiring reference information about a subject, reference information acquired by the reference information acquisition means, and imaging data of the subject imaged by the imaging means, and the comparison result is compared with comparison result information The comparison result information acquisition means acquired as the above, and the image signal light based on the comparison result information acquired by the comparison result information acquisition means is output from the spatial modulation means, The force image signal light, and a comparison result information projection means for projecting the image projectable surface on the object or the projection direction by the projection optical system.

この請求項3記載の画像入出力装置によれば、光源手段より出射された光に対して、空間変調手段により空間変調が施されて画像信号光として出力されると、その画像信号光が、投影光学系により投影方向に向けて投影される。一方で、該投影方向を含む空間上に存在する被写体が、撮像手段により撮像されて、その撮像データが取得される。ここで、参照情報取得手段により、該撮像装置により撮像されるべき被写体に関する参照情報が取得されると、その参照情報と該撮像手段により撮像された該被写体の撮像データとの比較によって比較結果情報が取得される。すると、比較結果情報投影手段によって、該空間変調手段から該比較結果情報に基づく画像信号光が出力され、画像信号光が該投影光学系から該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に投影される。それによって、該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に、比較結果情報に対応する画像が投影される。   According to the image input / output device according to claim 3, when the light emitted from the light source means is spatially modulated by the spatial modulation means and output as image signal light, the image signal light is Projection is performed in the projection direction by the projection optical system. On the other hand, the subject existing in the space including the projection direction is imaged by the imaging means, and the imaging data is acquired. Here, when reference information regarding the subject to be imaged by the imaging device is acquired by the reference information acquisition means, comparison result information is obtained by comparing the reference information with imaging data of the subject imaged by the imaging means. Is acquired. Then, the comparison result information projecting means outputs image signal light based on the comparison result information from the spatial modulation means, and the image signal light is projected from the projection optical system onto the subject or a surface capable of projecting an image in the projection direction. Projected. As a result, an image corresponding to the comparison result information is projected onto the subject or the surface on which the image can be projected in the projection direction.

請求項4記載の画像入出力装置は、請求項1から3のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記画像信号光が所定のパターン形状を有し、その画像信号光が前記投影光学系により前記被写体上又は前記投影方向上の画像投影可能な面に投影された場合に、前記撮像手段により撮像された前記画像信号光の撮像データに基づいて、前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面の三次元情報を生成する三次元情報生成手段と、その三次元情報生成手段により生成される前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面の三次元情報に基づいて、前記撮像手段により取得された前記被写体の撮像データを、前記撮像手段が前記投影方向を含む空間上に存在する被写体を、その表面に対して略垂直な方向から撮像した場合の撮像データと同等になるように補正する平面画像補正手段とを備え、前記比較結果情報取得手段は、前記対象物の撮像データとして、前記平面画像補正手段により補正された撮像データを用いて、前記比較結果情報を取得するものである。   The image input / output device according to claim 4 is the image input / output device according to any one of claims 1 to 3, wherein the image signal light has a predetermined pattern shape, and the image signal light is the projection optical system. Based on the image data of the image signal light imaged by the imaging means, the image projection in the object or in the projection direction is performed on the subject or on a surface on which the image can be projected in the projection direction. 3D information generating means for generating 3D information of a possible surface, and the imaging based on the 3D information of the object or the surface capable of projecting an image in the projection direction generated by the 3D information generating means Imaging data of the subject acquired by the imaging means when the imaging means images the subject existing in the space including the projection direction from a direction substantially perpendicular to the surface thereof And the comparison result information acquisition means uses the imaging data corrected by the planar image correction means as the imaging data of the object, and the comparison result information Is something to get.

この請求項4記載の画像入出力装置によれば、請求項1から3のいずれかに記載の画像入出力装置と同様に作用する上、所定のパターン形状を有する画像信号光が該投影光学系により該被写体上又は該投影方向上の画像投影可能な面に投影された場合に、該撮像手段により撮像された該画像信号光の撮像データに基づいて、三次元情報生成手段により、該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面の三次元情報が生成される。そのように生成された三次元情報に基づいて、平面画像補正手段により、該撮像手段により取得された該被写体の撮像データが、該撮像手段が該投影方向を含む空間上に存在する被写体を、その表面に対して略垂直な方向から撮像した場合の撮像データと同等になるように補正される。すると、該比較結果情報取得手段では、該対象物の撮像データとして、該平面画像補正手段により補正された撮像データを用いて、前記比較結果情報が取得される。   According to the image input / output device according to claim 4, the image signal light having the predetermined pattern shape is operated in the same manner as the image input / output device according to any one of claims 1 to 3, and the projection optical system. When the image is projected on the subject or on a plane where the image can be projected in the projection direction, the three-dimensional information generating unit uses the image data of the image signal light imaged by the imaging unit. Three-dimensional information of a surface on which the image can be projected in the projection direction is generated. Based on the three-dimensional information generated as described above, the imaging data of the subject acquired by the imaging unit by the plane image correction unit is the subject in which the imaging unit exists in the space including the projection direction. Correction is performed so as to be equivalent to imaging data when imaging is performed from a direction substantially perpendicular to the surface. Then, the comparison result information acquisition unit acquires the comparison result information using the imaging data corrected by the planar image correction unit as the imaging data of the object.

請求項5記載の画像入出力装置は、請求項4記載の画像入出力装置において、前記参照情報投影手段又は前記比較結果情報投影手段により、前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面に対して無歪な画像信号光が投影されるように、前記空間変調手段を、前記三次元情報生成手段により生成された三次元情報に基づいて制御する空間変調制御手段を備えている。   The image input / output device according to claim 5 is the image input / output device according to claim 4, wherein the reference information projection unit or the comparison result information projection unit is configured to project the image on the subject or in the projection direction. Spatial modulation control means is provided for controlling the spatial modulation means based on the three-dimensional information generated by the three-dimensional information generation means so that undistorted image signal light is projected.

請求項6記載の画像入出力装置は、請求項1から5のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記参照情報は、前記被写体に対する手本情報である。   The image input / output device according to a sixth aspect is the image input / output device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the reference information is model information for the subject.

請求項7記載の画像入出力装置は、請求項2から5のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記参照情報は、1以上の工程からなる作業の工程の手本情報であり、前記比較結果情報取得手段は、前記撮像手段により前記作業における少なくとも1の工程に対する前記被写体の撮像データが取得された後に、その撮像データとその工程に対応する前記手本情報とを比較して、比較結果情報を取得するものであり、前記比較結果情報投影手段は、前記比較結果情報取得手段により、前記比較結果情報を、前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面に投影する。   The image input / output device according to claim 7 is the image input / output device according to any one of claims 2 to 5, wherein the reference information is model information of a work process including one or more steps, The comparison result information acquisition unit compares the imaging data with the sample information corresponding to the process after the imaging unit acquires the imaging data of the subject for at least one process in the work. Result information is acquired, and the comparison result information projection unit projects the comparison result information onto the subject or a surface capable of projecting an image in the projection direction by the comparison result information acquisition unit.

この請求項7記載の画像入出力装置によれば、請求項2から5のいずれかに記載の画像入出力装置と同様に作用する上、参照情報が1以上の工程からなる作業の工程の手本情報であれば、該撮像手段により該作業における少なくとも1の工程に対する該被写体の撮像データが取得された後に、該比較結果情報取得手段により、該撮像データと該工程に対応する該手本情報とが比較されて、比較結果情報が取得される。そして、そのようにして取得された比較結果情報が、該比較結果投影手段により、該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に投影される。よって、1の作業を構成する各工程単位で、比較結果情報に対応する画像を投影できる。   According to the image input / output device described in claim 7, the image input / output device operates in the same manner as the image input / output device according to any one of claims 2 to 5, and the operation of the work including reference information including one or more steps. If it is this information, after the imaging data of the subject for at least one process in the work is acquired by the imaging unit, the imaging data and the sample information corresponding to the process are acquired by the comparison result information acquisition unit. Are compared with each other to obtain comparison result information. Then, the comparison result information acquired in this way is projected by the comparison result projecting unit onto the subject or a surface capable of projecting an image in the projection direction. Therefore, an image corresponding to the comparison result information can be projected for each process unit constituting one operation.

請求項8記載の画像入出力装置は、請求項7記載の画像入出力装置において、前記比較結果情報投影手段により前記被写体に投影される前記1の工程に対する比較結果情報と共に、対応する工程の手本情報を前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面に投影する参照情報投影手段を備えている。   The image input / output device according to claim 8 is the image input / output device according to claim 7, wherein the comparison result information is projected onto the subject by the comparison result information projecting means together with the comparison result information for the first step. Reference information projecting means for projecting this information onto the subject or a surface capable of projecting an image in the projection direction is provided.

請求項9記載の画像入出力装置は、請求項2から8のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記比較結果情報は、前記参照情報に対する前記被写体の修正情報である。   The image input / output device according to claim 9 is the image input / output device according to any one of claims 2 to 8, wherein the comparison result information is correction information of the subject with respect to the reference information.

請求項10記載の画像入出力装置は、請求項2から9のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記比較結果情報は、前記参照情報に対する前記被写体の評価情報である。   The image input / output device according to claim 10 is the image input / output device according to any one of claims 2 to 9, wherein the comparison result information is evaluation information of the subject with respect to the reference information.

請求項11記載の画像入出力装置は、請求項1から10のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記光源手段と前記空間変調手段と前記投影光学系とを有する投影部と、前記撮像手段を有し、前記投影部と一体に設けられている撮像部とを、前記被写体に応じて移動可能な可動手段を備えている。   The image input / output device according to claim 11 is the image input / output device according to any one of claims 1 to 10, wherein the projection unit includes the light source unit, the spatial modulation unit, and the projection optical system, and the imaging. And a movable means capable of moving an imaging unit provided integrally with the projection unit according to the subject.

請求項12記載の画像入出力装置は、請求項11記載の画像入出力装置において、前記可動手段は、前記投影手段による前記被写体への前記画像信号光の投影及び前記撮像手段による前記被写体の撮像が、前記被写体に作業を施す方向に対して上面視において対向する側から行われ得るように、前記投影部及び前記撮像部を移動可能である。   The image input / output device according to claim 12 is the image input / output device according to claim 11, wherein the movable means projects the image signal light onto the subject by the projection means and images the subject by the imaging means. However, the projection unit and the imaging unit can be moved so that they can be performed from the side facing the subject in the top view with respect to the direction in which the work is performed.

請求項13記載の画像入出力装置は、請求項11記載の画像入出力装置において、前記可動手段は、前記投影手段による前記被写体への前記画像信号光の投影及び前記撮像手段による前記被写体の撮像が、前記被写体に作業を施す作業者に対して左前方から行われ得るように、前記投影部及び前記撮像部を移動可能である。   13. The image input / output device according to claim 13, wherein the movable means projects the image signal light onto the subject by the projection means and images the subject by the imaging means. However, the projection unit and the imaging unit can be moved so that the operator who works on the subject can be performed from the left front.

請求項1記載の画像入出力装置によれば、被写体又は投影方向上の画像投影可能な面に、撮像装置により撮像されるべき被写体に関する参照情報に対応する画像が投影されるので、例えば、画像入出力装置の使用者が被写体に対して何らかの作業を施した後、参照情報に対応する画像が該被写体上に投影されることによって、使用者は、該作業と該参照情報との相違点を明確に認識することができる。よって、その作業が参照情報に対して問題がある場合には、その解決点を確実に認識させ得るという効果がある。   According to the image input / output device of the first aspect, the image corresponding to the reference information related to the subject to be imaged by the imaging device is projected onto the subject or the surface on which the image can be projected in the projection direction. After the user of the input / output device performs some work on the subject, an image corresponding to the reference information is projected on the subject, so that the user can identify the difference between the work and the reference information. It can be clearly recognized. Therefore, when the work has a problem with the reference information, there is an effect that the solution point can be surely recognized.

請求項2記載の画像入出力装置によれば、請求項1記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、撮像装置により撮像されるべき被写体とその被写体に関する参照情報との比較結果情報に対応する画像が、該参照情報に対応する画像と共に、該被写体又は投影方向上の画像投影可能な面に投影されるので、例えば、画像入出力装置の使用者が被写体に対して何らかの作業を施した後、その作業結果と参照情報との比較結果に対応する画像が、該参照情報に対応する画像と共に該被写体上に投影されることによって、使用者は、該作業と該参照情報との相違点をより明確に認識することができる。よって、その作業が参照情報に対して問題がある場合には、その解決点を確実に認識させ得るという効果がある。   According to the image input / output device described in claim 2, in addition to the effect produced by the image input / output device according to claim 1, it corresponds to the comparison result information between the subject to be imaged by the imaging device and the reference information related to the subject. And the image corresponding to the reference information are projected onto the subject or a surface where the image can be projected in the projection direction. For example, the user of the image input / output device has performed some work on the subject. Thereafter, an image corresponding to the comparison result between the work result and the reference information is projected on the subject together with the image corresponding to the reference information, so that the user can make a difference between the work and the reference information. Can be recognized more clearly. Therefore, when the work has a problem with the reference information, there is an effect that the solution point can be surely recognized.

請求項3記載の画像入出力装置によれば、撮像装置により撮像されるべき被写体とその被写体に関する参照情報との比較結果情報に対応する画像が、該参照情報に対応する画像と共に、該被写体又は投影方向上の画像投影可能な面に投影されるので、例えば、画像入出力装置の使用者が被写体に対して何らかの作業を施した後、その作業結果と参照情報との比較結果に対応する画像が該被写体上に投影されることによって、使用者は、該作業と該参照情報との相違点を明確に認識することができる。よって、その作業が参照情報に対して問題がある場合には、その解決点を確実に認識させ得るという効果がある。   According to the image input / output device according to claim 3, an image corresponding to comparison result information between a subject to be imaged by the imaging device and reference information related to the subject is displayed together with the subject or the image corresponding to the reference information. Since the image is projected onto the projectable surface in the projection direction, for example, after the user of the image input / output device performs some work on the subject, the image corresponding to the comparison result between the work result and the reference information Is projected onto the subject, the user can clearly recognize the difference between the work and the reference information. Therefore, when the work has a problem with the reference information, there is an effect that the solution point can be surely recognized.

請求項4記載の画像入出力装置によれば、請求項1から3のいずれかに記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、被写体及び投影方向上の画像投影可能な面の三次元形状に応じて、該被写体の撮像データが、その表面に対して略垂直な方向から撮像した場合の撮像データと同等になるように補正され、その補正された画像データを用いて、参照情報との比較を行なう。これによって、撮像データの歪みに起因する比較結果の検出精度の低下を抑制し得るという効果がある。   According to the image input / output device according to claim 4, in addition to the effect exhibited by the image input / output device according to any one of claims 1 to 3, the three-dimensional shape of the subject and the surface capable of projecting the image in the projection direction Accordingly, the imaging data of the subject is corrected so as to be equivalent to the imaging data in the case of imaging from a direction substantially perpendicular to the surface, and the corrected image data is used to Make a comparison. As a result, there is an effect that it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the comparison result due to the distortion of the imaging data.

請求項5記載の画像入出力装置によれば、請求項4記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、参照情報に対応する画像及び比較結果情報に対応する画像は、被写体及び投影方向上の画像投影可能な面の三次元形状に基づいて、該被写体又は該投影方向上の画像投影可能な面に対して無歪な画像として投影されるので、投影された画像が歪みにより、その内容を識別し難くなることを抑制し得るという効果がある。   According to the image input / output device described in claim 5, in addition to the effect produced by the image input / output device described in claim 4, the image corresponding to the reference information and the image corresponding to the comparison result information Based on the three-dimensional shape of the image projectable surface, the image is projected as a non-distorted image on the subject or the image projectable surface in the projection direction. There is an effect that it can be suppressed that it becomes difficult to identify.

請求項6記載の画像入出力装置によれば、請求項1から5のいずれかに記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、参照情報が被写体に対する手本情報であるので、模範的である手本の情報を基準とする比較結果を提供し得るという効果がある。   According to the image input / output device of the sixth aspect, in addition to the effect produced by the image input / output device according to any one of the first to fifth aspects, the reference information is model information for the subject. There is an effect that a comparison result based on information of a certain model can be provided.

請求項7記載の画像入出力装置によれば、請求項2から5のいずれかに記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、1の作業を構成する各工程単位で、手本情報との比較結果である比較結果情報に対応する画像が投影されるので、各工程単位で、模範的な手本の情報である情報を基準とする比較結果を提供し得るという効果がある。   According to the image input / output device described in claim 7, in addition to the effect produced by the image input / output device according to any one of claims 2 to 5, for each process unit constituting one work, Since the image corresponding to the comparison result information as the comparison result is projected, it is possible to provide the comparison result based on the information as the exemplary model information for each process unit.

請求項8記載の画像入出力装置によれば、請求項7記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、1の作業を構成する各工程単位で、手本情報との比較結果である比較結果情報に対応する画像が、対応する工程の手本情報と共に投影されるので、各工程単位で、模範的な手本の情報を基準とする比較結果をより具体性をもって提供し得るという効果がある。   According to the image input / output device of the eighth aspect, in addition to the effect of the image input / output device according to the seventh aspect, a comparison that is a comparison result with the model information in each process unit constituting one work. Since the image corresponding to the result information is projected together with the model information of the corresponding process, there is an effect that the comparison result based on the information of the exemplary model can be provided with more specificity in each process unit. is there.

請求項9記載の画像入出力装置によれば、請求項2から8のいずれかに記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、比較結果情報は、参照情報に対する被写体の修正情報であるので、参照情報との相違点に対する問題の解決方法を明確に認識させ得るという効果がある。   According to the image input / output device of the ninth aspect, in addition to the effect produced by the image input / output device according to any one of the second to eighth aspects, the comparison result information is subject correction information with respect to the reference information. There is an effect that it is possible to clearly recognize the solution to the problem with respect to the difference from the reference information.

請求項10記載の画像入出力装置によれば、請求項2から9のいずれかに記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、比較結果情報は、参照情報に対する被写体の評価情報であるので、参照情報を基準とする評価を具体的に認識させ得るという効果がある。   According to the image input / output device of the tenth aspect, in addition to the effect produced by the image input / output device according to any one of the second to ninth aspects, the comparison result information is the evaluation information of the subject with respect to the reference information. There is an effect that the evaluation based on the reference information can be specifically recognized.

請求項11記載の画像入出力装置によれば、請求項1から10のいずれかに記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、光源手段と空間変調手段と投影光学系とを有する投影部と、撮像手段を有し、該投影部と一体に設けられている撮像部とが、可動手段により、被写体に応じて移動可能であるので、撮像方向及び投影方向を必要に応じて変更することができ、例えば、被写体に対して作業を施す場合において、撮像方向及び投影方向がその作業により妨害されることを低減し得るという効果がある。   According to the image input / output device according to claim 11, in addition to the effect produced by the image input / output device according to any one of claims 1 to 10, a projection unit including a light source unit, a spatial modulation unit, and a projection optical system. And the imaging unit that includes the imaging unit and is provided integrally with the projection unit can be moved according to the subject by the movable unit, so that the imaging direction and the projection direction can be changed as necessary. For example, in the case where a work is performed on a subject, there is an effect that the imaging direction and the projection direction can be reduced from being obstructed by the work.

請求項12記載の画像入出力装置によれば、請求項11記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、可動手段により投影部及び撮像部が移動されて、投影方向及び撮像方向が、被写体に作業を施す方向に対して上面視において対向する側から向けられるので、撮像方向及び投影方向がその作業により妨害されることを低減し得るという効果がある。   According to the image input / output device described in claim 12, in addition to the effect achieved by the image input / output device according to claim 11, the projection unit and the imaging unit are moved by the movable means, and the projection direction and the imaging direction are determined by the subject. Therefore, the imaging direction and the projection direction can be reduced from being obstructed by the work.

請求項13記載の画像入出力装置によれば、請求項11記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、可動手段により投影部及び撮像部が移動されて、投影方向及び撮像方向が、被写体に作業を施す作業者に対して左前方から向けられるので、特に、右利きの作業者が作業する場合において、撮像方向及び投影方向がその作業により妨害されることを低減し得るという効果がある。   According to the image input / output device of the thirteenth aspect, in addition to the effect achieved by the image input / output device according to the eleventh aspect, the projection unit and the imaging unit are moved by the movable means, and the projection direction and the imaging direction are determined by the subject. In particular, when a right-handed worker is working, the imaging direction and the projection direction can be reduced from being obstructed by the work. .

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の画像入出力装置1の外観斜視図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an external perspective view of an image input / output device 1 of the present invention.

画像入出力装置1は、デジタルカメラとして機能するデジカメモード、ウェブカメラとして機能するwebcamモード、3次元形状を検出して立体画像を取得するための立体画像モード、湾曲した原稿等を平面化した平面化画像を取得するための平面化画像モード、被写体の撮像画像データと手本データとを比較し、その結果を投影して表示する手本トレースモード等の種々のモードを備えた装置である。   The image input / output device 1 includes a digital camera mode that functions as a digital camera, a webcam mode that functions as a web camera, a stereoscopic image mode for detecting a three-dimensional shape and acquiring a stereoscopic image, and a planarized flat surface of a curved document. The apparatus includes various modes such as a planarized image mode for acquiring a normalized image, a sampled trace mode in which captured image data of a subject is compared with sample data, and the result is projected and displayed.

図1では、特に、立体画像モードや平面化画像モードにおいて、被写体としての原稿Pの3次元形状を検出するために、後述する画像投影部13から明暗を交互に並べてなる縞状のパターン光を投影している様子を図示している。   In FIG. 1, in order to detect the three-dimensional shape of the document P as a subject, particularly in the stereoscopic image mode and the planarized image mode, striped pattern light obtained by alternately arranging light and dark from the image projection unit 13 described later is used. A state of projection is illustrated.

画像入出力装置1は、略箱状に形成された撮像ヘッド2と、その撮像ヘッド2と一端が連結されたパイプ状のアーム部材3と、そのアーム部材3の他端と連結され、平面視略L型に形成されたベース4とを備えている。   The image input / output device 1 is connected to an imaging head 2 formed in a substantially box shape, a pipe-shaped arm member 3 having one end connected to the imaging head 2, and the other end of the arm member 3. And a base 4 formed in a substantially L shape.

撮像ヘッド2は、その内部に後述する画像投影部13や画像撮像部14を内包するケースである。撮像ヘッド2の正面には、その中央部に筒状の鏡筒5と、鏡筒5の斜め上方にファインダ6と、そのファインダ6の反対側にフラッシュ7とが配置されている。また、ファインダ6とフラッシュ7との間に、後述する画像撮像部14の一部である撮像光学系21のレンズの一部が外面に露出しており、この露出部分から被写体の画像が入力される。   The imaging head 2 is a case in which an image projection unit 13 and an image imaging unit 14 described later are included. On the front surface of the imaging head 2, a cylindrical barrel 5 is disposed at the center thereof, a finder 6 is disposed obliquely above the barrel 5, and a flash 7 is disposed on the opposite side of the finder 6. In addition, a part of the lens of the imaging optical system 21 which is a part of the image capturing unit 14 described later is exposed on the outer surface between the finder 6 and the flash 7, and an image of the subject is input from the exposed part. The

鏡筒5は、撮像ヘッド2の正面から突出し、その内部に画像投影部13の一部である投影光学系20を内包するカバーである。この鏡筒5によって、投影光学系20が保持され、全体を焦点調節のため移動可能とされ、且つ、傷つくのが防止されている。また、鏡筒5端面からは、画像投影部13の一部である投影光学系20のレンズの一部が外面に露出しており、この露出部分から投影面に向かって画像信号光が投影される。   The lens barrel 5 is a cover that protrudes from the front of the imaging head 2 and encloses the projection optical system 20 that is a part of the image projection unit 13 therein. The lens barrel 5 holds the projection optical system 20 so that the projection optical system 20 can be moved as a whole for focus adjustment and is prevented from being damaged. Further, from the end surface of the lens barrel 5, a part of the lens of the projection optical system 20 that is a part of the image projection unit 13 is exposed on the outer surface, and image signal light is projected from the exposed part toward the projection surface. The

ファインダ6は、撮像ヘッド2の背面から正面を通して配設される光学レンズで構成されている。撮像装置1の背面から使用者がのぞき込んだ時に、撮像光学系21がCCD22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。   The viewfinder 6 is composed of an optical lens that is disposed from the back of the imaging head 2 through the front. When the user looks in from the back of the image pickup apparatus 1, a range that substantially matches the range in which the image pickup optical system 21 forms an image on the CCD 22 can be seen.

フラッシュ7は、例えば、デジカメモードや手本トレースモードにおいて、必要な光量を補足するための光源であり、キセノンガスが充填された放電管で構成されている。よって、撮像ヘッド2に内蔵されているコンデンサ(図示せず)からの放電により繰り返し使用することができる。   The flash 7 is a light source for supplementing a necessary light amount in, for example, a digital camera mode or a sample trace mode, and is composed of a discharge tube filled with xenon gas. Therefore, it can be repeatedly used by discharging from a capacitor (not shown) built in the imaging head 2.

また、撮像ヘッド2の上面には、手前側にレリーズボタン8と、そのレリーズボタン8の奥方にモード切替スイッチ9と、モード切替スイッチ9の反対側にモニタLCD10とが配置されている。   On the upper surface of the imaging head 2, a release button 8 is disposed on the front side, a mode switch 9 is disposed behind the release button 8, and a monitor LCD 10 is disposed on the opposite side of the mode switch 9.

レリーズボタン8は、「半押し状態」と「全押し状態」との2種類の状態に設定可能な2段階の押しボタン式のスイッチで構成されている。レリーズボタン8の状態は後述するプロセッサ15に管理されており、「半押し状態」で周知のオートフォーカス(AF)および自動露出(AE)機能が起動し、ピント、絞り、シャッタスピードが調節され、「全押し状態」で撮像等が行われる。   The release button 8 is composed of a two-stage push button switch that can be set in two types of states, “half-pressed state” and “full-pressed state”. The state of the release button 8 is managed by a processor 15 which will be described later, and in the “half-pressed state”, the well-known autofocus (AF) and automatic exposure (AE) functions are activated, and the focus, aperture, and shutter speed are adjusted. Imaging or the like is performed in the “fully pressed state”.

モード切替スイッチ9は、デジカメモード、webcamモード、立体画像モード、平面化画像モード、手本トレースモード、オフモード等の種々のモードに設定可能なスイッチである。モード切替スイッチ9の状態はプロセッサ15に管理されており、モード切替スイッチ9の状態がプロセッサ15によって検出されることで各モードの処理が実行される。   The mode switch 9 is a switch that can be set to various modes such as a digital camera mode, a webcam mode, a stereoscopic image mode, a planarized image mode, a sample trace mode, and an off mode. The state of the mode changeover switch 9 is managed by the processor 15, and the processing of each mode is executed when the state of the mode changeover switch 9 is detected by the processor 15.

モニタLCD10は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)で構成されており、プロセッサ15からの画像信号を受けて画像を使用者に表示する。例えば、モニタLCD10には、デジカメモードやwebcamモードや手本トレースモードにおける撮像画像や、立体画像モードにおける3次元形状検出結果画像、平面化画像モードにおける平面化画像等が表示される。   The monitor LCD 10 is composed of a liquid crystal display, and receives an image signal from the processor 15 and displays an image to the user. For example, the monitor LCD 10 displays a captured image in a digital camera mode, a webcam mode, a model trace mode, a three-dimensional shape detection result image in a stereoscopic image mode, a planarized image in a planarized image mode, and the like.

更に、撮像ヘッド2の側面には、その上方にRF(無線)インターフェイスとしてのアンテナ11と、撮像ヘッド2とアーム部材3とを連結する連結部材12とが配置されている。   Furthermore, an antenna 11 as an RF (wireless) interface and a connecting member 12 that connects the imaging head 2 and the arm member 3 are disposed on the side surface of the imaging head 2.

アンテナ11は、後述するRFドライバ24を介してデジカメモードで取得した撮像画像データや立体画像モードで取得した立体画像データ、手本トレースモードで取得した比較結果情報データ等を外部インターフェイスに無線通信によって送信する一方で、手本トレースモードで使用する手本データ及び作業結果判断プログラム等を外部インターフェイスから無線通信によって受信し、後述するRFドライバ24に出力するものである。   The antenna 11 wirelessly communicates captured image data acquired in the digital camera mode, stereoscopic image data acquired in the stereoscopic image mode, comparison result information data acquired in the sample trace mode, and the like to the external interface via the RF driver 24 described later. On the other hand, sample data used in the sample trace mode, a work result determination program, and the like are received from the external interface by wireless communication and output to the RF driver 24 described later.

連結部材12は、内周面に雌ねじが形成されたリング状に形成され、撮像ヘッド2の側面に回動可能に固定されている。また、アーム部材3の一端側には雄ねじが形成されている。この雌ねじと雄ねじとを嵌合させることで、撮像ヘッド2とアーム部材3とを着脱自在に連結することができると共に、撮像ヘッド2を任意の角度で固定することができるようになっている。従って、撮像ヘッド2を取り外し、通常のデジカメ(デジタルカメラ)として使用できる。   The connecting member 12 is formed in a ring shape in which an internal thread is formed on the inner peripheral surface, and is fixed to the side surface of the imaging head 2 so as to be rotatable. A male screw is formed on one end side of the arm member 3. By fitting the female screw and the male screw, the imaging head 2 and the arm member 3 can be detachably connected, and the imaging head 2 can be fixed at an arbitrary angle. Therefore, the imaging head 2 can be removed and used as a normal digital camera (digital camera).

アーム部材3は、撮像ヘッド2を所定の撮像位置に変化可能に保持するためのものであり、任意の形状に屈曲可能な蛇腹状のパイプで構成されている。よって撮像ヘッド2を任意の位置に向けることができる。   The arm member 3 is for holding the imaging head 2 in a predetermined imaging position so as to be changeable, and is composed of a bellows-like pipe that can be bent into an arbitrary shape. Therefore, the imaging head 2 can be directed to an arbitrary position.

ベース4は、机上等の載置台に載置され、撮像ヘッド2とアーム部材3とを支持するものである。平面視略L字型に形成されているので、安定して撮像ヘッド2等を支持することができる。また、ベース4とアーム部材3とは着脱自在に連結されているので、持ち運びに便利であり、省スペースで収納することもできる。   The base 4 is mounted on a mounting table such as a desk and supports the imaging head 2 and the arm member 3. Since it is formed in a substantially L shape in plan view, the imaging head 2 and the like can be stably supported. In addition, since the base 4 and the arm member 3 are detachably connected, it is convenient to carry and can be stored in a small space.

図2は、撮像ヘッド2の内部構成を模式的に示す図である。撮像ヘッド2の内部には、主に、画像投影部13と、画像撮像部14と、プロセッサ15とが内蔵されている。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the internal configuration of the imaging head 2. The imaging head 2 mainly includes an image projection unit 13, an image imaging unit 14, and a processor 15.

画像投影部13は、投影面に任意の投影画像を投影するためのユニットであり、投影方向に沿って、基板16と、複数個のLED17(その総称として以下「LEDアレイ17A」という)と、光源レンズ18と、投影LCD19と、投影光学系20とを備えている。尚、この画像投影部13については、図3において詳細に説明する。   The image projection unit 13 is a unit for projecting an arbitrary projection image on a projection plane, and along the projection direction, a substrate 16 and a plurality of LEDs 17 (hereinafter collectively referred to as “LED array 17A”), A light source lens 18, a projection LCD 19, and a projection optical system 20 are provided. The image projection unit 13 will be described in detail with reference to FIG.

画像撮像部14は、被写体としての原稿Pを撮像するためのユニットであり、光の入力方向に沿って、撮像光学系21と、CCD22とを備えている。   The image capturing unit 14 is a unit for capturing an image of a document P as a subject, and includes an image capturing optical system 21 and a CCD 22 along the light input direction.

撮像光学系21は、複数枚のレンズで構成され、周知のオートフォーカス機能を有し、自動で焦点距離及び絞りを調整して外部からの光をCCD22上に結像する。   The imaging optical system 21 is composed of a plurality of lenses and has a known autofocus function, and automatically adjusts the focal length and aperture to form an image of light from the outside on the CCD 22.

CCD22は、CCD(Charge Coupled Device)素子などの光電変換素子をマトリクス状に配列して構成され、撮像光学系21を介して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生成し、これをデジタルデータに変換してプロセッサ15に出力する。   The CCD 22 is configured by arranging photoelectric conversion elements such as CCD (Charge Coupled Device) elements in a matrix, and a signal corresponding to the color and intensity of light of an image formed on the surface via the imaging optical system 21. Is converted into digital data and output to the processor 15.

プロセッサ15には、フラッシュ7、レリーズボタン8、モード切替スイッチ9、モニタLCDドライバ23を介してモニタLCD10、RFドライバ24を介してアンテナ11、電源インターフェイス25を介してバッテリ26、外部メモリ27、キャッシュメモリ28、光源ドライバ29を介してLEDアレイ17A、投影LCDドライバ30を介して投影LCD19、CCDインターフェイス31を介してCCD22の各々が電気的に接続され、プロセッサ15によって管理されている。   The processor 15 includes a flash 7, a release button 8, a mode switch 9, a monitor LCD driver 23 through a monitor LCD 10, an RF driver 24 through an antenna 11, a power supply interface 25 through a battery 26, an external memory 27, a cache The LED array 17A via the memory 28, the light source driver 29, the projection LCD 19 via the projection LCD driver 30, and the CCD 22 via the CCD interface 31 are electrically connected and managed by the processor 15.

外部メモリ27は、着脱自在なフラッシュROMであり、デジカメモードやwebcamモード、そして立体画像モードにおいて撮像した撮像画像や3次元情報、手本トレースモードにおいて比較結果情報を撮像した場合の撮像画像などを記憶する。具体的には、SDカード、コンパクトフラッシュ(登録商標)カード等を使用することができる。   The external memory 27 is a detachable flash ROM, and displays a captured image captured in the digital camera mode, the webcam mode, the stereoscopic image mode, three-dimensional information, a captured image when the comparison result information is captured in the sample trace mode, and the like. Remember. Specifically, an SD card, a compact flash (registered trademark) card, or the like can be used.

キャッシュメモリ28は、高速な記憶装置である。例えば、デジカメモードや手本トレースモードにおいて撮像した撮像画像を高速でキャッシュメモリ28に転送し、プロセッサ15で画像処理を行ってから外部メモリ27に格納されるように使われる。具体的には、SDRAM、DDRRAM等を使用することができる。   The cache memory 28 is a high-speed storage device. For example, the captured image captured in the digital camera mode or the sample trace mode is transferred to the cache memory 28 at high speed, and is processed in the processor 15 before being stored in the external memory 27. Specifically, SDRAM, DDRRAM, or the like can be used.

尚、電源インターフェイス25はバッテリ26を、光源ドライバ29はLEDアレイ17Aを、投影LCDドライバ30は投影LED19を、CCDインターフェイス31はCCD22を各々制御する各種のIC(Integrated Circuit:集積回路)によって構成されている。   The power interface 25 includes a battery 26, the light source driver 29 includes an LED array 17A, the projection LCD driver 30 includes a projection LED 19, and the CCD interface 31 includes various ICs (integrated circuits) that control the CCD 22. ing.

図3(a)は画像投影部13の拡大図であり、(b)は光源レンズ18の平面図であり、(c)は投影LCD19とCCD22との配置関係を示す図である。   3A is an enlarged view of the image projection unit 13, FIG. 3B is a plan view of the light source lens 18, and FIG. 3C is a diagram showing an arrangement relationship between the projection LCD 19 and the CCD 22.

上述した通り、画像投影部13は、投影方向に沿って、基板16と、LEDアレイ17Aと、光源レンズ18と、投影LCD19と、投影光学系20とを備えている。   As described above, the image projection unit 13 includes the substrate 16, the LED array 17A, the light source lens 18, the projection LCD 19, and the projection optical system 20 along the projection direction.

基板16は、LEDアレイ17Aを実装すると共に、LEDアレイ17Aとの電気的な配線をするためのものである。具体的には、アルミ製基板に絶縁樹脂を塗布してから無電解メッキにてパターンを形成したものやカラエポ基材をコアとする単層または多層構造の基板を使用することができる。   The substrate 16 is used to mount the LED array 17A and to perform electrical wiring with the LED array 17A. Specifically, it is possible to use a substrate having a single layer or a multilayer structure in which an insulating resin is applied to an aluminum substrate and then a pattern is formed by electroless plating, or a core of a color epoxy substrate.

LEDアレイ17Aは、投影LCD19に向けて放射状の光を発光する光源であり、基板16上に、複数個のLED17(発光ダイオード)が千鳥状に配列され、銀ペーストを介して接着されている。また、ボンディングワイヤを介して電気的に結線されている。   The LED array 17A is a light source that emits radial light toward the projection LCD 19, and a plurality of LEDs 17 (light emitting diodes) are arranged in a staggered pattern on the substrate 16 and bonded via a silver paste. Further, they are electrically connected via bonding wires.

このように光源として複数個のLED17を使用することで、光源として白熱電球、ハロゲンランプ等を使用する場合に比べて、電気を光に変換する効率(電気光変換効率)を高め、同時に赤外線や紫外線の発生を抑えることができる。よって、省電力で駆動でき、節電化、長寿命化を図ることができる。また、装置の温度上昇を低減させることができる。   By using a plurality of LEDs 17 as a light source in this way, the efficiency of converting electricity into light (electro-optical conversion efficiency) is improved compared with the case where an incandescent bulb, a halogen lamp, or the like is used as a light source. Generation of ultraviolet rays can be suppressed. Therefore, it is possible to drive with power saving, and to save power and extend the life. Moreover, the temperature rise of an apparatus can be reduced.

この様に、LED17はハロゲンランプ等に比べて熱線の発生が極めて低いので、後述する光源レンズ18や投影光学系20として、樹脂製のレンズを採用することができる。よって、ガラス製のレンズを採用する場合に比べて、各レンズ18,20を安価で軽量に構成することができる。   As described above, the LED 17 generates extremely low heat rays as compared with a halogen lamp or the like. Therefore, a resin lens can be used as the light source lens 18 and the projection optical system 20 described later. Therefore, compared with the case where a glass lens is employed, each of the lenses 18 and 20 can be configured at low cost and light weight.

また、LEDアレイ17Aを構成する各LED17は、各々同じ発光色を発光するもので、材料にAl、In、Ga、Pの4元素を用いたアンバー色を発光するもので構成されている。よって、複数色の発光色を発光させる場合に生ずる色収差の補正を考慮する必要はなく、色収差を補正するために投影光学系20として色消しレンズを採用する必要はないので、投影光学系20の設計の自由度を向上させることができる。   Each LED 17 constituting the LED array 17A emits the same emission color, and is configured to emit amber color using four elements of Al, In, Ga, and P as materials. Therefore, it is not necessary to consider correction of chromatic aberration that occurs when emitting a plurality of emission colors, and it is not necessary to employ an achromatic lens as the projection optical system 20 in order to correct chromatic aberration. The degree of freedom in design can be improved.

また、他の発光色に比べて電気光変換率が約80lumen/Wと高い4元素材料のアンバー色LEDを採用することで、一層、高輝度、節電、長寿命化を図ることができる。尚、各LED17を千鳥状に配置する事に関する効果については、図4を参照して説明する。   In addition, by using an amber LED of a four-element material having an electro-optical conversion rate as high as about 80 lumen / W compared to other luminescent colors, it is possible to achieve higher brightness, power saving, and longer life. The effect related to arranging the LEDs 17 in a staggered manner will be described with reference to FIG.

具体的には、LEDアレイ17Aは59個のLED17からなり、各LED17は50mW(20mA,2.5V)で駆動され、結局、全59個のLED17は略3Wの消費電力で駆動される。また、各LED17から発光される光が、光源レンズ18、投影LCD19を通過して投影光学系20から照射される場合の光束値としての明るさは、全面照射の場合であっても25ANSIルーメン程度に設定されている。   Specifically, the LED array 17A is composed of 59 LEDs 17, and each LED 17 is driven at 50 mW (20 mA, 2.5 V). Eventually, all 59 LEDs 17 are driven with power consumption of approximately 3 W. Further, the brightness as the luminous flux value when the light emitted from each LED 17 passes through the light source lens 18 and the projection LCD 19 and is irradiated from the projection optical system 20 is about 25 ANSI lumens even in the case of the entire surface irradiation. Is set to

この明るさを採用することで、例えば、立体画像モードにおいて、人や動物の顔面等の被写体の3次元形状を検出する場合に、人や動物に眩しさを与えず、人や動物が目をつぶっていない状態の3次元形状を検出することができる。   By adopting this brightness, for example, in the stereoscopic image mode, when detecting the three-dimensional shape of a subject such as the face of a person or animal, the person or animal does not give glare to the person or animal. It is possible to detect a three-dimensional shape that is not collapsed.

光源レンズ18は、LEDアレイ17Aから放射状に発光される光を集光するレンズであり、その材質はアクリルに代表される光学樹脂で構成されている。   The light source lens 18 is a lens that collects light emitted radially from the LED array 17A, and the material thereof is made of an optical resin typified by acrylic.

具体的には、光源レンズ18は、LEDアレイ17Aの各LED17に対向する位置に投影LED19側に向けて凸設された凸状のレンズ部18aと、そのレンズ部18aを支持するベース部18bと、そのベース部18bの内部空間であってLEDアレイ17Aを内包する開口に充填されるLED17の封止および基板16と光源レンズ18との接着を目的としたエポキシ封止材18cと、ベース部18bから基板16側に突設され、光源レンズ18と基板16とを接続する位置決めピン18dとを備えている。   Specifically, the light source lens 18 includes a convex lens portion 18a that protrudes toward the projection LED 19 at a position facing each LED 17 of the LED array 17A, and a base portion 18b that supports the lens portion 18a. An epoxy encapsulant 18c for sealing the LED 17 and filling the substrate 16 and the light source lens 18 in an internal space of the base portion 18b and filling an opening containing the LED array 17A, and the base portion 18b And a positioning pin 18d for connecting the light source lens 18 and the substrate 16 to each other.

光源レンズ18は、開口の内部にLEDアレイ17Aを内包させつつ、基板16に穿設されている長孔16に位置決めピン18dを差込み、基板16上に固定される。   The light source lens 18 is fixed on the substrate 16 by inserting positioning pins 18 d into the long holes 16 formed in the substrate 16 while enclosing the LED array 17 </ b> A inside the opening.

よって、省スペースで光源レンズ18を配置することができる。また、基板16にLEDアレイ17Aを実装するという機能の他に、光源レンズ18を支持するという機能を兼任させることで、光源レンズ18を支持する部品を別途必要とせず、部品の点数を削減することができる。   Therefore, the light source lens 18 can be disposed in a space-saving manner. In addition to the function of mounting the LED array 17A on the substrate 16, the function of supporting the light source lens 18 is also used, so that a part for supporting the light source lens 18 is not required and the number of parts is reduced. be able to.

また、各レンズ部18aは、LEDアレイ17Aの各LED17と1対1の関係で対向する位置に配置されている。   Each lens portion 18a is disposed at a position facing each LED 17 of the LED array 17A in a one-to-one relationship.

よって、各LED17から発光される放射状の光は、各LED17に対向する各レンズ部18によって効率良く集光され、図に示すような指向性の高い放射光として投影LED19に照射される。この様に指向性を高めたのは、投影LCD19に略垂直に光を入射することによって、面内の透過率ムラが抑制され得るためである。また同時に、投影光学系20は、テレセントリック特性を持ち、その入射NAが0.1程度であるため、垂直±5°以内の光のみが内部の絞りを通過できるように規制されているためである。従って、LED17からの光を出射角度を垂直に揃え、且つ、±5°にほんどの光束を入れることが画質向上の要点となる。 Therefore, the radial light emitted from each LED 17 is efficiently condensed by each lens unit 18 facing each LED 17 and irradiated to the projection LED 19 as radiation having high directivity as shown in the figure. The reason why the directivity is increased in this way is that the uneven transmittance in the surface can be suppressed by making light enter the projection LCD 19 substantially perpendicularly. At the same time, since the projection optical system 20 has telecentric characteristics and its incident NA is about 0.1, it is regulated so that only light within ± 5 ° vertical can pass through the internal diaphragm. . Thus, vertically aligned the emission angle of the light from the LED 17, and, placing a light flux Ho and command to ± 5 ° is gist of image quality.

投影LCD19は、光源レンズ18を通過して集光された光に空間変調を施して、投影光学系20に向けて画像信号光を出力する空間変調素子であって、具体的には、縦横の比率の異なる板状の液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)で構成されている。   The projection LCD 19 is a spatial modulation element that spatially modulates the light collected through the light source lens 18 and outputs image signal light to the projection optical system 20. It is composed of plate-like liquid crystal displays having different ratios.

また、(C)に示すように、この投影LCD19を構成する各画素は、その液晶ディスプレイの長手方向に沿って一直線状に並べられた1の画素列と、その1の画素列とは液晶ディスプレイの長手方向に所定間隔ずれた他の画素列とを交互に並列に並べて配置されている。   Further, as shown in (C), each pixel constituting the projection LCD 19 includes one pixel column arranged in a straight line along the longitudinal direction of the liquid crystal display, and the one pixel column is a liquid crystal display. Other pixel columns that are shifted by a predetermined distance in the longitudinal direction are alternately arranged in parallel.

尚、(C)は紙面手前側に撮像ヘッド2の正面を向け、紙面裏側から光が投影LCD19に向けて照射され、紙面手間側からCCD22に被写体像が結像される状態であるとする。   Note that (C) is a state in which the front surface of the imaging head 2 is directed to the front side of the paper, light is irradiated toward the projection LCD 19 from the back side of the paper, and a subject image is formed on the CCD 22 from the side of the paper.

このように、投影LCD19を構成する画素を長手方向に千鳥状に配置することで、長手方向と直交する方向(短手方向)において、投影LCD19によって空間変調が施される光を1/2ピッチで制御することができる。従って、細いピッチで投影パターンを制御でき、分解能を上げて高精度に3次元の形状を検出することができる。   In this way, by arranging the pixels constituting the projection LCD 19 in a staggered pattern in the longitudinal direction, the light subjected to spatial modulation by the projection LCD 19 in the direction orthogonal to the longitudinal direction (short direction) is ½ pitch. Can be controlled. Therefore, the projection pattern can be controlled with a fine pitch, and the three-dimensional shape can be detected with high accuracy by increasing the resolution.

特に、後述する立体画像モードや平面化画像モードにおいて、被写体の3次元形状を検出すべく、被写体に向けて明暗を交互に並べてなる縞状のパターン光を投光する場合に、その縞方向を投影LCD19の短手方向に一致させることで、明暗の境界を1/2ピッチで制御することができるので、同様に高精度に3次元の形状を検出することができる。   In particular, in the stereoscopic image mode and planarized image mode, which will be described later, in order to detect a three-dimensional shape of a subject, when projecting a striped pattern light in which light and dark are alternately arranged toward the subject, the direction of the stripe is changed. By matching with the short direction of the projection LCD 19, the boundary between light and dark can be controlled at ½ pitch, and thus a three-dimensional shape can be detected with high accuracy.

また、撮像ヘッド2の内部において、投影LCD19とCCD22とは、(C)に示すような関係で配置される。具体的には、投影LCD19の幅広面とCCD22の幅広面とは略同一の方向に向いて配置されているので、投影LCD19から投影面に投影されている画像をCCD22に結像させる場合に、投影画像をハーフミラー等で屈曲させることなく、そのままの状態で投影画像を結像させることができる。   In the imaging head 2, the projection LCD 19 and the CCD 22 are arranged in a relationship as shown in (C). Specifically, since the wide surface of the projection LCD 19 and the wide surface of the CCD 22 are arranged in substantially the same direction, when an image projected on the projection surface from the projection LCD 19 is formed on the CCD 22, The projected image can be formed as it is without bending the projected image with a half mirror or the like.

また、CCD22は、投影LCD19の長手方向側(画素列が延びる方向側)に配置されている。よって、特に、立体画像モードや平面化画像モードにおいて、三角測量の原理を利用して被写体の3次元形状を検出する場合には、CCD22と被写体とのなす傾きを1/2ピッチで制御することができるので、同様に高精度に3次元の形状を検出することができる。   The CCD 22 is disposed on the longitudinal direction side (the direction side in which the pixel column extends) of the projection LCD 19. Therefore, in particular, when detecting the three-dimensional shape of the subject using the principle of triangulation in the stereoscopic image mode or the planarized image mode, the inclination formed by the CCD 22 and the subject is controlled at 1/2 pitch. Therefore, a three-dimensional shape can be similarly detected with high accuracy.

投影光学系20は、投影LED19を通過した画像信号光を投影面に向けて投影する複数のレンズであり、ガラス及び樹脂の組み合わせからなるテレセントリックレンズで構成されている。テレセントリックとは、投影光学系20を通過する主光線は、入射側の空間では光軸に平行になり、射出瞳の位置は無限になる構成をいう。このようにテレセントリックにすることで、前述のように投影LCD19を垂直±5°で通過する光のみを投影し得るので、画質を向上させることができる。   The projection optical system 20 is a plurality of lenses that project the image signal light that has passed through the projection LED 19 toward the projection surface, and is composed of a telecentric lens made of a combination of glass and resin. Telecentric means a configuration in which the principal ray passing through the projection optical system 20 is parallel to the optical axis in the incident side space and the position of the exit pupil is infinite. By using telecentricity in this way, only light passing through the projection LCD 19 at a vertical angle of ± 5 ° can be projected as described above, so that the image quality can be improved.

図4は、LEDアレイ17Aの配列に関する説明をするための図である。(a)は光源レンズ18を通過した光の照度分布を示す図であり、(b)はLEDアレイ17Aの配列状態を示す平面図であり、(c)は投影LCD19面における合成照度分布を示す図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of the LED array 17A. (A) is a figure which shows the illumination intensity distribution of the light which passed the light source lens 18, (b) is a top view which shows the arrangement state of LED array 17A, (c) shows the synthetic | combination illumination intensity distribution in projection LCD19 surface. FIG.

(a)に示すように、光源レンズ18を通過した光は、半値拡がり半角θ(=略5°)で、(a)左側に図示するような照度分布を有する光として投影LCD19の表面に到達するように設計されている。   As shown in (a), the light that has passed through the light source lens 18 reaches the surface of the projection LCD 19 as light having an illuminance distribution as shown on the left side at a half-value spread half angle θ (= approximately 5 °). Designed to be.

また、(b)に示すように、複数のLED17は基板上16に千鳥状に配列されている。具体的には、複数個のLED17をdピッチで直列に並べたLED列を、√3/2dピッチで並列に並べ、更に、そのLED列を1列おきに同じ方向に1/2d移動させた状態になるように配置されている。   Further, as shown in (b), the plurality of LEDs 17 are arranged in a staggered pattern on the substrate 16. Specifically, an LED row in which a plurality of LEDs 17 are arranged in series at a d pitch is arranged in parallel at a √3 / 2d pitch, and the LED rows are moved 1 / 2d in the same direction every other row. It is arranged to be in a state.

換言すれば、1のLED17と、その1のLED17の周辺のLCD17との間隔はdになるように設定されている(三角格子配列)。   In other words, the distance between one LED 17 and the LCD 17 around the one LED 17 is set to be d (triangular lattice arrangement).

そして、このdの長さは、LED17の1つから出射された光によって投影LCD19において形成される照度分布の半値全幅(FWHM(Full Width Half Maximun))以下となる様に決定されている。   The length d is determined to be equal to or less than the full width at half maximum (FWHM (Full Width Half Maximun)) of the illuminance distribution formed in the projection LCD 19 by the light emitted from one of the LEDs 17.

よって、光源レンズ18を通過して投影LCD19の表面に到達する光の合成照度分布は、(c)に示すように小さなリップルを含んだ略直線状になり、投影LCD19の面に略均一に光を照射することができる。従って、投影LCD19における照度ムラを抑制することができ、結果的に、高品質な画像を投影することができる。   Accordingly, the combined illuminance distribution of the light passing through the light source lens 18 and reaching the surface of the projection LCD 19 is substantially linear including small ripples as shown in FIG. Can be irradiated. Therefore, the illuminance unevenness in the projection LCD 19 can be suppressed, and as a result, a high-quality image can be projected.

図5は、画像入出力装置1の電気的なブロック図である。尚、既に上述した構成ついては、その説明を省略する。プロセッサ15は、CPU35と、ROM36と、RAM37とを備えている。   FIG. 5 is an electrical block diagram of the image input / output device 1. Note that the description of the above-described configuration is omitted. The processor 15 includes a CPU 35, a ROM 36, and a RAM 37.

CPU35は、ROM36に記憶されたプログラムによる処理に応じて、RAM37を利用して、レリーズボタン8の押下げ操作の検知、CCD22から画像データの取り込み、その画像データの転送、格納、モード切替スイッチ9の状態の検出等の各種処理を行う。   The CPU 35 uses the RAM 37 in accordance with the processing by the program stored in the ROM 36 to detect the pressing operation of the release button 8, fetch the image data from the CCD 22, transfer and store the image data, and the mode switch 9. Various processes, such as detection of the state of, are performed.

ROM36には、カメラ制御プログラム36aと、パターン光撮影プログラム36bと、輝度画像生成プログラム36cと、コード画像生成プログラム36dと、コード境界抽出プログラム36eと、レンズ収差補正プログラム36fと、三角測量演算プログラム36gと、原稿姿勢演算プログラム36hと、平面変換プログラム36iとが格納されている。   The ROM 36 includes a camera control program 36a, a pattern light photographing program 36b, a luminance image generation program 36c, a code image generation program 36d, a code boundary extraction program 36e, a lens aberration correction program 36f, and a triangulation calculation program 36g. A document orientation calculation program 36h and a plane conversion program 36i are stored.

カメラ制御プログラム36aは、図6に示すメイン処理を含む撮像装置1全体の制御に関するプログラムである。   The camera control program 36a is a program related to the control of the entire imaging apparatus 1 including the main process shown in FIG.

パターン光撮影プログラム36bは、原稿Pの3次元形状を検出するために被写体にパターン光を投影した状態と、投影していない状態とを撮像するプログラムである。   The pattern light imaging program 36b is a program for imaging a state in which pattern light is projected onto a subject and a state in which the original is not projected in order to detect the three-dimensional shape of the document P.

輝度画像生成プログラム36cは、パターン光撮影プログラム36bによってパターン光を投影した状態を撮像したパターン光有画像と、パターン光を投影していない状態を撮像したパターン光無画像との差分をとり、投影されたパターン光の輝度画像を生成するプログラムである。   The luminance image generation program 36c takes the difference between the pattern light presence image obtained by imaging the pattern light projected by the pattern light imaging program 36b and the pattern light no image obtained by imaging the state where the pattern light is not projected. This is a program for generating a luminance image of the patterned light.

また、パターン光は複数種類のものが時系列に投影され各パターン光毎に撮像され、撮像された複数枚のパターン光有画像の各々とパターン光無画像との差分がとられ、複数種類の輝度画像が生成される。   In addition, a plurality of types of pattern light are projected in time series and imaged for each pattern light, and the difference between each of the plurality of captured pattern light images and the pattern light no image is obtained. A luminance image is generated.

コード画像生成プログラム36dは、輝度画像生成プログラム36cによって生成される複数枚の輝度画像を重ね合わせ、各画素毎に所定のコードを割り当てたコード画像を生成するプログラムである。   The code image generation program 36d is a program that generates a code image in which a plurality of luminance images generated by the luminance image generation program 36c are superimposed and a predetermined code is assigned to each pixel.

コード境界抽出プログラム36eは、コード画像生成プログラム36dによっって生成されるコード画像と、輝度画像生成プログラム36cによって生成される輝度画像とを利用して、コードの境界座標をサブピクセル精度で求めるプログラムである。   The code boundary extraction program 36e obtains code boundary coordinates with sub-pixel accuracy using the code image generated by the code image generation program 36d and the luminance image generated by the luminance image generation program 36c. It is a program.

レンズ収差補正プログラム36fは、コード境界抽出プログラム36eによってサブピクセル精度で求められているコードの境界座標に対して、撮像光学系20の収差補正を行うプログラムである。   The lens aberration correction program 36f is a program that corrects the aberration of the imaging optical system 20 with respect to the code boundary coordinates obtained with subpixel accuracy by the code boundary extraction program 36e.

三角測量演算プログラム36gは、レンズ収差補正プログラム36fによって収差補正がなされたコードの境界座標から、その境界座標に関する実空間の3次元座標を演算するプログラムである。   The triangulation calculation program 36g is a program for calculating the three-dimensional coordinates of the real space related to the boundary coordinates from the boundary coordinates of the code subjected to the aberration correction by the lens aberration correction program 36f.

原稿姿勢演算プログラム36hは、三角測量演算プログラム36gで演算された3次元座標から原稿Pの3次元形状を推定して求めるプログラムである。   The document orientation calculation program 36h is a program for estimating the three-dimensional shape of the document P from the three-dimensional coordinates calculated by the triangulation calculation program 36g.

平面変換プログラム36iは、原稿姿勢演算プログラム36hで演算される原稿Pの3次元形状に基づき、原稿Pの正面から撮像したような平面化画像を生成するプログラムである。   The plane conversion program 36i is a program that generates a planarized image that is captured from the front of the document P, based on the three-dimensional shape of the document P calculated by the document orientation calculation program 36h.

RAM37には、パターン光有画像格納部37aと、パターン光無画像格納部37bと、輝度画像格納部37cと、コード画像格納部37dと、コード境界座標格納部37eと、ID格納部37fと、収差補正座標格納部37gと、3次元座標格納部37hと、原稿姿勢演算結果格納部37iと、平面変換結果格納部37jと、投影画像格納部37kと、作業結果判断プログラム格納部37lと、ワーキングエリア37mとが記憶領域として割り当てられている。   The RAM 37 includes a pattern light existence image storage unit 37a, a pattern light no image storage unit 37b, a luminance image storage unit 37c, a code image storage unit 37d, a code boundary coordinate storage unit 37e, an ID storage unit 37f, Aberration correction coordinate storage unit 37g, three-dimensional coordinate storage unit 37h, document orientation calculation result storage unit 37i, plane conversion result storage unit 37j, projection image storage unit 37k, work result determination program storage unit 37l, working Area 37m is allocated as a storage area.

パターン光有画像格納部37aは、パターン光撮影プログラム36bによって原稿Pにパターン光を投影した状態を撮像したパターン光有画像を格納する。パターン光無画像格納部37bは、パターン光撮影プログラム36bによって原稿Pにパターン光を投影していない状態を撮像したパターン光無画像を格納する。   The pattern light present image storage unit 37a stores a pattern light present image obtained by imaging the state in which the pattern light is projected onto the document P by the pattern light photographing program 36b. The pattern light no image storage unit 37b stores a pattern light no image obtained by imaging the state in which the pattern light is not projected onto the document P by the pattern light photographing program 36b.

輝度画像格納部37cは、輝度画像生成プログラム36cによって生成される輝度画像を格納する。コード画像格納部37dは、コード画像生成プログラム36dによって生成されるコード画像を格納する。コード境界座標格納部37eは、コード境界抽出プログラム36eによって、抽出されるサブピクセル精度で求められた各コードの境界座標を格納する。ID格納部37fは、境界を有する画素位置において明暗の変化を有する輝度画像に割り当てられるID等を格納する。収差補正座標格納部37gは、レンズ収差補正プログラム36fによって収差補正がなされたコードの境界座標を格納する。3次元形状座標格納部37hは、三角測量演算プログラム36gによって演算される実空間の3次元座標を格納する。   The luminance image storage unit 37c stores a luminance image generated by the luminance image generation program 36c. The code image storage unit 37d stores a code image generated by the code image generation program 36d. The code boundary coordinate storage unit 37e stores the boundary coordinates of each code obtained by the code boundary extraction program 36e with subpixel accuracy extracted. The ID storage unit 37f stores an ID assigned to a luminance image having a change in brightness at a pixel position having a boundary. The aberration correction coordinate storage unit 37g stores the boundary coordinates of the code subjected to the aberration correction by the lens aberration correction program 36f. The three-dimensional shape coordinate storage unit 37h stores the three-dimensional coordinates of the real space calculated by the triangulation calculation program 36g.

原稿姿勢演算結果格納部37iは、原稿姿勢演算プログラム36hによって演算される原稿Pの3次元形状に関するパラメータを格納する。平面変換結果格納部37jは、平面変換プログラム36iよって生成される平面変換結果を格納する。投影画像格納部37kは、画像投影部13から投影する画像情報を格納する。ワーキングエリア37mは、CPU15での演算のために一時的に使用するデータを格納する。   The document orientation calculation result storage unit 37i stores parameters related to the three-dimensional shape of the document P calculated by the document orientation calculation program 36h. The plane conversion result storage unit 37j stores the plane conversion result generated by the plane conversion program 36i. The projection image storage unit 37k stores image information to be projected from the image projection unit 13. The working area 37m stores data temporarily used for calculation by the CPU 15.

作業結果判断プログラム格納部37lは、アンテナ11を介して受信した作業結果判断プログラムを格納する。なお、「作業結果判断プログラム」とは、手本トレースモードにおいて実行される処理において、被写体の撮像画像データとその被写体に関する参照情報との比較結果を、比較結果情報として生成するためのプログラムである。   The work result determination program storage unit 371 stores a work result determination program received via the antenna 11. The “work result determination program” is a program for generating, as comparison result information, a comparison result between captured image data of a subject and reference information related to the subject in processing executed in the example trace mode. .

図6は、メイン処理のフローチャートである。尚、このメイン処理におけるデジカメ処理(S605)、webcam処理(S607)、立体画像処理(S609)、平面化画像処理(S611)、手本トレース処理(S613)の各処理についての詳細は後述する。   FIG. 6 is a flowchart of the main process. Details of the digital camera processing (S605), webcam processing (S607), stereoscopic image processing (S609), planarized image processing (S611), and example tracing processing (S613) will be described later.

メイン処理では、まず、電源が起動されると(S601)、プロセッサ15やその他のインターフェイス等が初期化される(S602)。   In the main process, first, when the power supply is activated (S601), the processor 15 and other interfaces are initialized (S602).

そして、モード切替スイッチ9の状態を判別するキースキャンが行われ(S603)、モード切替スイッチ9の設定がデジカメモードか否かが判断され(S604)、デジカメモードであれば(S604:Yes)、後述するデジカメ処理に移行する(S605)。   Then, a key scan for determining the state of the mode switch 9 is performed (S603), it is determined whether or not the setting of the mode switch 9 is the digital camera mode (S604), and if it is the digital camera mode (S604: Yes), The process proceeds to a digital camera process to be described later (S605).

一方、デジカメモードでなければ(S604:No)、モード切替スイッチ9の設定がwebcamモードか否かが判断され(S606)、webcamモードであれば(S606:Yes)、後述するwebcam処理に移行する(S607)。   On the other hand, if it is not the digital camera mode (S604: No), it is determined whether or not the setting of the mode switch 9 is the webcam mode (S606). If it is the webcam mode (S606: Yes), the process proceeds to the webcam process described later. (S607).

一方、webcamモードでなければ(S605:No)、モード切替スイッチ9の設定が立体画像モードか否かが判断され(S608)、立体画像モードであれば(S608:Yes)、後述する立体画像処理に移行する(S609)。   On the other hand, if it is not the webcam mode (S605: No), it is determined whether the setting of the mode switch 9 is the stereoscopic image mode (S608). If it is the stereoscopic image mode (S608: Yes), the stereoscopic image processing described later is performed. (S609).

一方、立体画像モードでなければ(S608:No)、モード切替スイッチ9の設定が平面化画像モードか否かが判断され(S610)、平面化画像モードであれば(S610:Yes)、後述する平面化画像処理に移行する(S611)。   On the other hand, if it is not the stereoscopic image mode (S608: No), it is determined whether or not the setting of the mode switch 9 is the planar image mode (S610). If it is the planar image mode (S610: Yes), it will be described later. The process proceeds to planarized image processing (S611).

一方、平面化画像モードでなければ(S610:No)、モード切替スイッチ9の設定が手本トレースモードか否かが判断され(S612)、手本トレースモードであれば(S612:Yes)、後述する手本トレース処理に移行する(S613)。   On the other hand, if it is not the planar image mode (S610: No), it is determined whether or not the setting of the mode switch 9 is the sample trace mode (S612). If it is the sample trace mode (S612: Yes), it will be described later. The process proceeds to a model trace process (S613).

一方、手本トレースモードでなければ(S612:No)、モード切替スイッチ9がオフモードか否かが判断され(S612)、オフモードでなければ(S612:No)、S603からの処理を繰り返し、オフモードであれば(S612:Yes)、当該処理を終了する。   On the other hand, if it is not the sample trace mode (S612: No), it is determined whether or not the mode switch 9 is in the off mode (S612). If it is not the off mode (S612: No), the processing from S603 is repeated. If it is an off mode (S612: Yes), the process is terminated.

図7は、デジカメ処理(図6のS605)のフローチャートである。デジカメ処理は、画像撮像部14によって撮像した画像を取得する処理である。   FIG. 7 is a flowchart of the digital camera process (S605 in FIG. 6). The digital camera process is a process for acquiring an image captured by the image capturing unit 14.

この処理では、まず、CCD22に高解像度設定信号を送信する(S701)。これにより高品質の撮像画像を使用者に提供することができる。   In this process, first, a high resolution setting signal is transmitted to the CCD 22 (S701). Thereby, a high quality captured image can be provided to the user.

次に、モニタLCD10にファインダ画像(ファインダ6を介して見える範囲の画像)を表示する(S702)。よって、使用者は、ファインダ6を覗き込むことなく、モニタLCD10に表示された画像によって実際の撮像の前に、撮像画像(撮像範囲)を確認することができる。   Next, a finder image (an image in a range visible through the finder 6) is displayed on the monitor LCD 10 (S702). Therefore, the user can confirm the captured image (imaging range) before actual imaging with the image displayed on the monitor LCD 10 without looking into the finder 6.

次に、レリーズボタン8をスキャンし(S703a)、レリーズボタン8が半押しされたか否かを判断する(S703b)。半押しされていれば(S703b:Yes)、オートフォーカス(AF)および自動露出(AE)機能を起動し、ピント、絞り、シャッタスピードを調節する(S703c)。尚、半押しされていなければ(S703b:No)、S703aからの処理を繰り返す。   Next, the release button 8 is scanned (S703a), and it is determined whether the release button 8 is half-pressed (S703b). If half-pressed (S703b: Yes), the auto focus (AF) and automatic exposure (AE) functions are activated to adjust the focus, aperture, and shutter speed (S703c). If it is not half-pressed (S703b: No), the processing from S703a is repeated.

次に、再び、レリーズボタン8をスキャンし(S703d)、レリーズボタン8が全押しされたか否かを判断する(S703e)。全押しされていれば(S703e:Yes)、フラッシュモードか否かを判断する(S704)。   Next, the release button 8 is scanned again (S703d), and it is determined whether or not the release button 8 has been fully pressed (S703e). If it is fully pressed (S703e: Yes), it is determined whether or not the flash mode is set (S704).

その結果、フラッシュモードであれば(S704:Yes)、フラッシュ7を投光して(S705)、撮影し(S706)、フラッシュモードでなければ(S704:No)、フラッシュ7を投光することなく撮影する(S706)。尚、S703eの判断において、全押しされていなければ(S703e:No)、S703aからの処理を繰り返す。   As a result, if the flash mode is selected (S704: Yes), the flash 7 is projected (S705) and photographed (S706). If the flash mode is not selected (S704: No), the flash 7 is not projected. A picture is taken (S706). If it is determined in S703e that the button has not been fully pressed (S703e: No), the processing from S703a is repeated.

次に、撮影した撮像画像をCCD22からキャッシュメモリ28に転送し(S707)、キャッシュメモリ28に記憶された撮像画像をモニタLCD10に表示する(S708)。このように、撮像画像をキャッシュメモリ28に転送することでメインメモリに転送する場合に比較して、撮像画像を高速にモニタLCD10に表示させることができる。そして、その撮像画像を外部メモリ27に格納する(S709)。   Next, the captured image is transferred from the CCD 22 to the cache memory 28 (S707), and the captured image stored in the cache memory 28 is displayed on the monitor LCD 10 (S708). In this way, by transferring the captured image to the cache memory 28, the captured image can be displayed on the monitor LCD 10 at a higher speed than when transferring to the main memory. Then, the captured image is stored in the external memory 27 (S709).

最後に、モード切替スイッチ9に変化が無いか否かを判断し(S710)、そ変化が無ければ(S710:Yes)、S702からの処理を繰り返し、変化があれば(S710:No)、当該処理を終了する。   Finally, it is determined whether or not the mode change switch 9 has changed (S710). If there is no change (S710: Yes), the processing from S702 is repeated, and if there is a change (S710: No), The process ends.

図8は、webcam処理(図6のS607)のフローチャートである。webcam処理は、画像撮像部14で撮像した撮像画像(静止画および動画を含む)を外部ネットワークに送信する処理である。尚、本実施例では、撮像画像として動画を外部ネットワークに送信する場合を想定している。   FIG. 8 is a flowchart of the webcam process (S607 in FIG. 6). The webcam process is a process of transmitting a captured image (including a still image and a moving image) captured by the image capturing unit 14 to an external network. In this embodiment, it is assumed that a moving image is transmitted as an imaged image to an external network.

この処理では、ます、CCD22に低解像度設定信号を送信し(S801)、周知のオートフォーカス(AF)及び自動露出(AE)機能を起動して、ピント、絞り、シャッター速度を調節した後に(S802)、撮影を開始する(S803)。   In this process, a low resolution setting signal is first transmitted to the CCD 22 (S801), the well-known autofocus (AF) and automatic exposure (AE) functions are activated, and the focus, aperture, and shutter speed are adjusted (S802). ), Shooting is started (S803).

そして、撮影された撮像画像をモニタLCD10に表示し(S804)、ファインダ画像を投影画像格納部37kに格納し(S805)、後述する投影処理を行い(S806)、投影画像格納部37kに格納されている画像を投影面に投影する。   Then, the captured image is displayed on the monitor LCD 10 (S804), the finder image is stored in the projection image storage unit 37k (S805), the projection process described later is performed (S806), and stored in the projection image storage unit 37k. Project the projected image onto the projection plane.

また、撮像画像をCCD22からキャッシュメモリ28に転送し(S807)、キャッシュメモリ28に転送された撮像画像をRFインターフェイスであるRFドライバ24及びアンテナ11を介して外部ネットワークに送信する(S808)。   Further, the captured image is transferred from the CCD 22 to the cache memory 28 (S807), and the captured image transferred to the cache memory 28 is transmitted to the external network via the RF driver 24 and the antenna 11 which are RF interfaces (S808).

そして、最後に、モード切替スイッチ9に変化が無いか否かを判断し(S809)、変化が無ければ(S809:Yes)、S802からの処理を繰り返し、変化があれば(S809:No)、当該処理を終了する。   Finally, it is determined whether or not the mode change switch 9 has changed (S809). If there is no change (S809: Yes), the processing from S802 is repeated. If there is a change (S809: No), The process ends.

図9は、投影処理(図8のS806)のフローチャートである。この処理は、投画像投影部13から影画像格納部37kに格納されている画像を投影面に投影する処理である。この処理では、まず、投影画像格納部37kに画像が格納されているか否かを確認する(S901)。格納されていれば(S901:Yes)、投影画像格納部37kに格納されている画像を投影LCDドライバ30に転送し(S902)、投影LCDドライバ30から、その画像に応じた画像信号を投影LCD19に送り、投影LCD19に画像を表示する(S903)。   FIG. 9 is a flowchart of the projection process (S806 in FIG. 8). This process is a process of projecting the image stored in the shadow image storage unit 37k from the projected image projection unit 13 onto the projection plane. In this process, first, it is confirmed whether or not an image is stored in the projection image storage unit 37k (S901). If stored (S901: Yes), the image stored in the projection image storage unit 37k is transferred to the projection LCD driver 30 (S902), and the projection LCD driver 30 outputs an image signal corresponding to the image to the projection LCD 19. The image is displayed on the projection LCD 19 (S903).

次に、光源ドライバ29を駆動し(S904)、その光源ドライバ29からの電気信号によってLEDアレイ17Aを点灯し(S905)、当該処理を終了する。   Next, the light source driver 29 is driven (S904), the LED array 17A is turned on by an electrical signal from the light source driver 29 (S905), and the process is terminated.

こうして、LEDアレイ17Aが点灯すると、LEDアレイ17Aから発光する光は、光源レンズ18を介して投影LCD19に到達し、投影LCD19において、投影LCDドライバ30から送信される画像信号に応じた空間変調が施され、画像信号光として出力される。そして、その投影LCD19から出力される画像信号光は、投影光学系20を介して投影面に投影画像として投影される。   Thus, when the LED array 17A is turned on, the light emitted from the LED array 17A reaches the projection LCD 19 via the light source lens 18, and the projection LCD 19 performs spatial modulation according to the image signal transmitted from the projection LCD driver 30. And output as image signal light. The image signal light output from the projection LCD 19 is projected as a projection image on the projection surface via the projection optical system 20.

図10は、立体画像処理(図6のS609)のフローチャートである。立体画像処理は、被写体の3次元形状を検出し、その立体画像としての3次元形状検出結果画像を取得、表示、投影する処理である。   FIG. 10 is a flowchart of the stereoscopic image processing (S609 in FIG. 6). The stereoscopic image processing is processing for detecting a three-dimensional shape of a subject and acquiring, displaying, and projecting a three-dimensional shape detection result image as the stereoscopic image.

この処理では、まず、CCD22に高解像度設定信号を送信し(S1001)、モニタLCD10にファインダ画像を表示する(S1002)。   In this process, first, a high resolution setting signal is transmitted to the CCD 22 (S1001), and a finder image is displayed on the monitor LCD 10 (S1002).

次に、レリーズボタン8をスキャンし(S1003a)、レリーズボタン8が半押しされたか否かを判断する(S1003b)。半押しされていれば(S1003b:Yes)、オートフォーカス(AF)および自動露出(AE)機能を起動し、ピント、絞り、シャッタスピードを調節する(S1003c)。尚、半押しされていなければ(S1003b:No)、S1003aからの処理を繰り返す。   Next, the release button 8 is scanned (S1003a), and it is determined whether the release button 8 is half-pressed (S1003b). If half-pressed (S1003b: Yes), the auto focus (AF) and automatic exposure (AE) functions are activated to adjust the focus, aperture, and shutter speed (S1003c). If not half-pressed (S1003b: No), the processing from S1003a is repeated.

次に、再び、レリーズボタン8をスキャンし(S1003d)、レリーズボタン8が全押しされたか否かを判断する(S1003e)。全押しされていれば(S1003e:Yes)、フラッシュモードか否かを判断する(S1003f)。   Next, the release button 8 is scanned again (S1003d), and it is determined whether or not the release button 8 is fully pressed (S1003e). If it is fully pressed (S1003e: Yes), it is determined whether or not the flash mode is set (S1003f).

その結果、フラッシュモードであれば(S1003f:Yes)、フラッシュ7を投光して(S1003g)、撮影し(S1003h)、フラッシュモードでなければ(S1003f:No)、フラッシュ7を投光することなく撮影する(S1003h)。尚、S1003eの判断において、全押しされていなければ(S1003e:No)、S1003aからの処理を繰り返す。   As a result, if the flash mode is selected (S1003f: Yes), the flash 7 is projected (S1003g), photographed (S1003h), and if the flash mode is not selected (S1003f: No), the flash 7 is not projected. A picture is taken (S1003h). If it is determined in S1003e that the button has not been fully pressed (S1003e: No), the processing from S1003a is repeated.

次に、後述する3次元形状検出処理を行い、被写体の3次元形状を検出する(S1006)。   Next, a three-dimensional shape detection process described later is performed to detect the three-dimensional shape of the subject (S1006).

次に、3次元形状検出処理(S1006)における3次元形状検出結果を外部メモリ27に格納し(S1007)、3次元形状検出結果をモニタLCD10に表示する(S1008)。尚、この3次元形状検出結果とは、各計測頂点の実空間における3次元座標(X,Y,Z)の集合体として表示する。   Next, the three-dimensional shape detection result in the three-dimensional shape detection process (S1006) is stored in the external memory 27 (S1007), and the three-dimensional shape detection result is displayed on the monitor LCD 10 (S1008). The three-dimensional shape detection result is displayed as an aggregate of three-dimensional coordinates (X, Y, Z) in the real space of each measurement vertex.

次に、3次元形状検出結果としての計測頂点をポリゴンで結んでそのサーフェスを表示した立体画像(3DのCG画像)としての3次元形状検出結果画像を投影画像格納部37kに格納し(S1009)、図8のS806の投影処理と同様な投影処理を行う(S1010)。尚、この場合には、図18において説明する投影LCD19上の座標を3次元空間座標に変換する式の逆関数を利用して、求められた3次元座標に対する投影LCD19上の座標を求めることで、3次元形状結果座標を投影面に投影させることができる。   Next, a three-dimensional shape detection result image as a three-dimensional image (3D CG image) displaying the surface by connecting the measurement vertices as a three-dimensional shape detection result with a polygon is stored in the projection image storage unit 37k (S1009). A projection process similar to the projection process of S806 in FIG. 8 is performed (S1010). In this case, the coordinates on the projection LCD 19 with respect to the obtained three-dimensional coordinates are obtained by using the inverse function of the formula for converting the coordinates on the projection LCD 19 described in FIG. 18 into the three-dimensional space coordinates. The three-dimensional shape result coordinates can be projected on the projection plane.

そして、モード切替スイッチ9に変化が無いか否かを判断し(S1011)、変化が無ければ(S1011:Yes)、S702からの処理を繰り返し、変化があれば(S1011:No)、当該処理を終了する。   Then, it is determined whether or not the mode change switch 9 has changed (S1011). If there is no change (S1011: Yes), the processing from S702 is repeated. If there is a change (S1011: No), the processing is performed. finish.

図11(a)は、上述した3次元形状検出処理(図10のS1006)において、3次元形状を検出するために利用する空間コード法の原理を説明するための図であり、(b)は(a)とは異なるパターン光を示す図である。パターン光にはこれら(a)または(b)のいずれを用いても良く、更には、多階調コードであるグレイレベルコードを用いても良い。   FIG. 11A is a diagram for explaining the principle of the spatial code method used to detect a three-dimensional shape in the above-described three-dimensional shape detection process (S1006 in FIG. 10). It is a figure which shows the pattern light different from (a). Either (a) or (b) may be used for the pattern light, and further, a gray level code which is a multi-tone code may be used.

尚、この空間コード法につての詳細は、佐藤宏介、他1名、「空間コード化による距離画像入力」、電子通信学会論文誌、85/3Vol.J 68−D No3 p369〜375に詳細に開示されている。   Details of this spatial coding method are described by Kosuke Sato and one other, “Distance Image Input by Spatial Coding”, IEICE Transactions, 85/3 Vol. J 68-D No3 p369-375.

空間コード法は、投影光と観測画像間の三角測量に基づいて被写体の3次元形状を検出する方法の1種であり、(a)に示すように、投影光源Lと観測器Oとを距離Dだけ離して設置し、空間を細長い扇状領域に分割しコード化することを特徴とする。   The spatial code method is one type of method for detecting the three-dimensional shape of a subject based on triangulation between projected light and an observed image. As shown in (a), the distance between the projection light source L and the observation device O is determined. It is characterized in that it is set apart by D, and the space is divided into long and narrow fan-shaped regions and coded.

図中の3枚のマスクパターンA,B,CをMSBから順番に投影すると、各扇状領域はマスクによって明「1」と暗「0」とにコード化される。例えば、点Pを含む領域は、マスクA,Bでは光が当たらず、マスクCでは明になるので、001(A=0、B=0、C=1)とコード化される。   When the three mask patterns A, B, and C in the figure are projected in order from the MSB, each fan-shaped area is coded into bright “1” and dark “0” by the mask. For example, since the area including the point P is not exposed to light in the masks A and B and bright in the mask C, it is encoded as 001 (A = 0, B = 0, C = 1).

各扇状の領域には、その方向φに相当するコードが割り当てられ、それぞれを1本のスリット光線とみなすことができる。そこで各マスクごとに情景を観測機器としてのカメラで撮影し、明暗パターンを2値化してメモリの各ビットプレーンを構成していく。   Each fan-shaped region is assigned a code corresponding to the direction φ, and each can be regarded as one slit beam. Therefore, the scene is photographed for each mask with a camera as an observation device, and the bit plane of the memory is constructed by binarizing the light / dark pattern.

こうして、得られた多重ビットプレーン画像の横方向の位置(アドレス)は、観測方向θに相当し、このアドレスのメモリの内容は投影光コード、即ち、φを与える。このθとφとから注目点の座標を決定する。   Thus, the horizontal position (address) of the obtained multiple bit-plane image corresponds to the observation direction θ, and the contents of the memory at this address give the projected light code, that is, φ. The coordinates of the point of interest are determined from θ and φ.

また、この方法で使用するマスクパターンとしては、(a)ではマスクパターンA,B,Cのような純2進コードを用いる場合を図示しているが、マスクの位置ズレが起こると領域の境界で大きな誤差が生ずる危険性がある。   In addition, as a mask pattern used in this method, a case where a pure binary code such as mask patterns A, B, and C is used is illustrated in FIG. There is a risk that a large error will occur.

例えば、(a)の点Qは領域3(011)と領域4(100)の境界を示しているが、もしマスクAの1がずれ込むと領域7(111)のコードが生ずる可能性がある。換言すれば、隣接する領域間でハミング距離が2以上のところで、大きな誤差が発生する可能性がある。   For example, the point Q in (a) indicates the boundary between the region 3 (011) and the region 4 (100), but if 1 of the mask A is shifted, the code in the region 7 (111) may be generated. In other words, a large error may occur when the Hamming distance is 2 or more between adjacent regions.

そこで、この方法で使用するマスクパターンとしては、(b)に示すように、隣接する領域間でハミング距離が常に1であるコードを使うことで、上述したようなコード化誤差を避けることができるとされている。   Therefore, as the mask pattern used in this method, as shown in (b), by using a code whose hamming distance is always 1 between adjacent regions, the coding error as described above can be avoided. It is said that.

図12(a)は、3次元形状検出処理(図10のS1006)のフローチャートである。この処理では、まず、撮像処理を行う(S1210)。この撮像処理は、図11(a)に示す複数枚の純2進コードのマスクパターンを利用して画像投影部13から、明暗を交互に並べてなる縞状のパターン光(図1参照)を時系列的に被写体に投影し、各パターン光が投影されている状態を撮像したパターン光有画像と、パターン光が投影されていな状態を撮像したパターン光無画像とを取得する処理である。   FIG. 12A is a flowchart of the three-dimensional shape detection process (S1006 in FIG. 10). In this process, first, an imaging process is performed (S1210). This imaging process uses a plurality of pure binary code mask patterns shown in FIG. 11 (a) to emit striped pattern light (see FIG. 1) in which light and dark are alternately arranged from the image projection unit 13. This is a process of acquiring a pattern light existence image obtained by sequentially projecting on a subject and imaging a state in which each pattern light is projected, and a pattern light no image obtained by imaging a state in which the pattern light is not projected.

撮像処理を終了すると(S1210)、3次元計測処理を行う(S1220)。3次元計測処理は、撮像処理によって取得したパターン光有画像とパターン光無画像とを利用して、実際に被写体の3次元形状を計測する処理である。こうして、3次元計測処理を終了すると(S1220)、当該処理を終了する。   When the imaging process is completed (S1210), a three-dimensional measurement process is performed (S1220). The three-dimensional measurement process is a process of actually measuring the three-dimensional shape of the subject using the pattern light existence image and the pattern light no image acquired by the imaging process. Thus, when the three-dimensional measurement process ends (S1220), the process ends.

図12(b)は、撮像処理(図12(a)のS1210)のフローチャートである。この処理は、パターン光撮影プログラム36aに基づき実行され、まず、画像投影部13からパターン光を投影することなく、画像撮像部14によって被写体を撮像することで、パターン光無画像を取得する(S1211)。尚、取得したパターン光無画像はパターン光無画像格納部37bに格納される。   FIG. 12B is a flowchart of the imaging process (S1210 in FIG. 12A). This process is executed based on the pattern light imaging program 36a. First, the image imaging unit 14 images a subject without projecting pattern light from the image projection unit 13, thereby acquiring a pattern light no-image (S1211). ). The acquired pattern light no-image is stored in the pattern light no-image storage unit 37b.

次に、カウンタiを初期化し(S1212)、そのカウンタiの値が最大値imaxか否かを判断する(S1213)。尚、最大値imaxは使用するマスクパターンの数によって決定される。例えば、8種類のマスクパターンを使用する場合には、最大imax(=8)となる。   Next, the counter i is initialized (S1212), and it is determined whether or not the value of the counter i is the maximum value imax (S1213). The maximum value imax is determined by the number of mask patterns to be used. For example, when 8 types of mask patterns are used, the maximum is imax (= 8).

そして、判断の結果、カウンタiの値が最大値imaxより小さい場合には(S1213:Yes)、使用するマスクパターンの内、i番のマスクパターンを投影LCD19に表示し、そのi番のマスクパターンによって投影されるi番のパターン光を投影面に投影し(S1214)、そのパターン光が投影されている状態を画像撮像部14によって撮影する(S1215)。   If it is determined that the value of the counter i is smaller than the maximum value imax (S1213: Yes), the i-th mask pattern among the mask patterns to be used is displayed on the projection LCD 19, and the i-th mask pattern is displayed. The i-th pattern light projected by the above is projected onto the projection surface (S1214), and the state where the pattern light is projected is photographed by the image capturing unit 14 (S1215).

こうして、被写体にi番のパターン光が投影された状態を撮像したパターン光有画像を取得する。尚、取得したパターン光有画像は、パターン光有画像格納部37aに格納される。   In this way, a pattern light existence image obtained by imaging the state in which the i-th pattern light is projected onto the subject is acquired. The acquired pattern light existence image is stored in the pattern light existence image storage unit 37a.

撮影を終了すると、i番のパターン光の投影を終了し(S1216)、次のパターン光を投影すべく、カウンタiに「1」を加算して(S1217)、S1213からの処理を繰り返す。   When the photographing is finished, the projection of the i-th pattern light is finished (S1216), "1" is added to the counter i to project the next pattern light (S1217), and the processing from S1213 is repeated.

そして、カウンタiの値が最大値imaxより大きいと判断すると(S1213:No)、当該処理を終了する。即ち、この撮像処理においては、1枚のパターン光無画像と、最大値imax枚のパターン光有画像とを取得することになる。   If it is determined that the value of the counter i is greater than the maximum value imax (S1213: No), the process ends. That is, in this imaging process, one pattern light no image and the maximum value imax pattern light existence images are acquired.

図12(c)は、3次元計測処理(図12(a)のS1220)のフローチャートである。この処理は、輝度画像生成プログラム36cに基づき実行され、まず、輝度画像を生成する(S1221)。ここで、輝度は、YCbCr空間におけるY値であり、各画素のRGB値よりY=0.2989・R+0.5866・G+0.1145・Bから計算される値である。各画素についてY値を求めることにより、各パターン光有及び無し画像に関する輝度画像を生成する。生成した輝度画像は、輝度画像格納部37cに格納される。また、パターン光の番号に対応した番号を各輝度画像に割り付けておく。   FIG. 12C is a flowchart of the three-dimensional measurement process (S1220 in FIG. 12A). This process is executed based on the luminance image generation program 36c, and first generates a luminance image (S1221). Here, the luminance is a Y value in the YCbCr space, and is a value calculated from Y = 0.22989 · R + 0.5866 · G + 0.1145 · B from the RGB value of each pixel. By obtaining the Y value for each pixel, a luminance image relating to the image with and without pattern light is generated. The generated luminance image is stored in the luminance image storage unit 37c. A number corresponding to the pattern light number is assigned to each luminance image.

次に、コード画像生成プログラム36dにより、上述した空間コード法を利用して、生成した輝度画像を組み合わせることで、各画素毎にコード化されたコード画像を生成する(S1222)。   Next, the code image generation program 36d generates a code image coded for each pixel by combining the generated luminance images using the spatial code method described above (S1222).

このコード画像は、輝度画像格納部37cに格納したパターン光有り画像に関する輝度画像の各画素について、あらかじめ設定した輝度閾値と比較し、その結果を結合させることで生成することができる。生成されたコード画像はコード画像格納部37dに格納される。   The code image can be generated by comparing each pixel of the luminance image related to the image with pattern light stored in the luminance image storage unit 37c with a predetermined luminance threshold and combining the results. The generated code image is stored in the code image storage unit 37d.

次に、コード境界抽出プログラム36eにより、後述するコード境界座標検出処理を行い(S1223)、各画素毎に割り当てられたコードの境界座標をサブピクセル精度で検出する。   Next, a code boundary coordinate detection process described later is performed by the code boundary extraction program 36e (S1223), and the boundary coordinates of the code assigned to each pixel are detected with subpixel accuracy.

次に、レンズ収差補正プログラム36fにより、レンズ収差補正処理を行う(S1224)。この処理によって、撮像光学系21の歪みなどの影響で誤差を含んでいるS1223で検出されるコード境界座標の誤差を補正することができる。   Next, lens aberration correction processing is performed by the lens aberration correction program 36f (S1224). By this processing, it is possible to correct the error in the code boundary coordinates detected in S1223 that includes an error due to the influence of distortion or the like of the imaging optical system 21.

次に、三角測量演算プログラム36gにより、三角測量原理による実空間変換処理を行う(S1225)。この処理によって収差補正が施された後のCCD空間上のコード境界座標は、実空間における3次元座標に変換され、3次元形状検出結果としての3次元座標が求められる。   Next, real space conversion processing based on the triangulation principle is performed by the triangulation calculation program 36g (S1225). The code boundary coordinates on the CCD space after the aberration correction is performed by this processing are converted into the three-dimensional coordinates in the real space, and the three-dimensional coordinates as the three-dimensional shape detection result are obtained.

図13は、コード境界座標検出処理(図12のS1223)の概略を説明するための図である。上側の図は、CCD空間において実際のパターン光の明暗の境界を境界線Kで示し、そのパターン光を上述した空間コード法でコード化し、1のコードと他のコードとの境界を図中太線で示した図である。   FIG. 13 is a diagram for explaining the outline of the code boundary coordinate detection process (S1223 in FIG. 12). In the upper diagram, the bright and dark boundaries of the actual pattern light in the CCD space are indicated by the boundary line K. The pattern light is encoded by the spatial code method described above, and the boundary between one code and another code is indicated by a bold line in the figure. It is the figure shown by.

即ち、上述した空間コード法におけるコード化は、各画素単位で行われるため、実際のパターン光の境界線Kと、コード化された境界(図中太線)とではサブピクセル精度の誤差が生ずる。そこで、このコード境界座標検出処理は、コードの境界座標をサブピクセル精度で検出することを目的とする。   That is, since the coding in the spatial coding method described above is performed on a pixel-by-pixel basis, an error in sub-pixel accuracy occurs between the boundary line K of the actual pattern light and the coded boundary (thick line in the figure). Therefore, the purpose of this code boundary coordinate detection process is to detect code boundary coordinates with sub-pixel accuracy.

この処理では、まず、ある検出位置(以下「curCCDX」と称す)において、ある着目コード(以下「curCode」という)から他のコードに変化する第1画素Gを検出する(第1画素検出工程)。   In this process, first, at a certain detection position (hereinafter referred to as “curCDX”), a first pixel G that changes from a certain target code (hereinafter referred to as “curCode”) to another code is detected (first pixel detection step). .

例えば、curCCDXにおいて、上から順番に各画素を検出すると、境界(太線)まではcurCodeを有する画素であるが、境界の次の画素、即ち、第1画素Gにおいて、curCodeは変化しているので、これを第1画素Gとして検出する。   For example, in curCDXX, when each pixel is detected in order from the top, it is a pixel having curCode up to the boundary (thick line), but curCode changes in the pixel next to the boundary, that is, the first pixel G. This is detected as the first pixel G.

次に、その第1画素Gの画素位置において、図12のS1221において輝度画像格納部37cに格納された輝度画像の内から、明暗の変化を持つ輝度画像の全部を抽出する(輝度画像抽出工程)。   Next, at the pixel position of the first pixel G, all of the luminance images having a change in brightness are extracted from the luminance images stored in the luminance image storage unit 37c in S1221 of FIG. 12 (luminance image extraction step). ).

次に、近似に利用するための画素領域を特定するために検出位置を「2」左側に移動させ、検出位置curCCDX−2の位置において、コード画像を参照して、着目コード(curCode)から他のコードに変化する画素(境界画素(curCCDX−2の検出位置では画素H))を探し、その画素を中心に予め定めた範囲(本実施例の場合Y軸方向に−3画素と+2画素の範囲)の画素範囲を特定する(画素領域特定手段の一部)。   Next, in order to specify a pixel area to be used for approximation, the detection position is moved to the left by “2”, and the code image is referred to at the position of the detection position curCDXX-2 to change from the target code (curCode). Pixel (boundary pixel (pixel H at the detection position of cur CCDX-2)) is searched for, and a predetermined range centered on that pixel (in the present embodiment, -3 pixels and +2 pixels in the Y-axis direction) Range) is specified (part of the pixel area specifying means).

次に、その予め定めた範囲内において、図中の下側の左側のグラフに示すように、Y方向の画素位置と輝度とに関する近似式(図中実線で示す)を求め、その近似式における輝度閾値bThとの交点におけるY座標Y1を求める(境界座標検出工程の一部)。   Next, within the predetermined range, as shown in the lower left graph in the figure, an approximate expression (shown by a solid line) in the Y direction is obtained, and the approximate expression The Y coordinate Y1 at the intersection with the luminance threshold value bTh is obtained (part of the boundary coordinate detection step).

尚、輝度閾値bThは、予め定められた範囲内から算出(例えば、各画素の輝度の平均の2分の1)しても良く、予め与えられた固定値であっても良い。これにより、明と暗との境界をサブピクセル精度で検出することができる。   Note that the luminance threshold value bTh may be calculated from a predetermined range (for example, one half of the average luminance of each pixel) or may be a fixed value given in advance. As a result, the boundary between light and dark can be detected with sub-pixel accuracy.

次に、検出位置をcurCCDX−2から「1」右側に移動させ、curCCDX−1において上述したのと同様な処理を行い、curCCDX−1における代表値を求める(境界座標検出工程の一部)。   Next, the detection position is moved to the right side of “1” from curCCDX-2, and the same processing as described above is performed in curCCDX-1 to obtain a representative value in curCCDX-1 (part of the boundary coordinate detection step).

このように、境界画素を中心にY軸方向に予め定めた範囲と、X軸方向におけるcurCCDX−2からcurCCDX+2の範囲とで構成される画素領域(図中右下がり斜線部参照)において、各検出位置における代表値を求める。   In this manner, each detection is performed in a pixel area (see the lower right hatched portion in the figure) composed of a predetermined range in the Y-axis direction centering on the boundary pixel and a range of curCCDX-2 to curCCDX + 2 in the X-axis direction. The representative value at the position is obtained.

これまでの処理をcurCodeから他のコードへ変化する画素を持つ輝度画像の全てに行い、各輝度画像についての代表値の加重平均値を最終的にcurCodeにおける境界座標として採用する(境界座標検出工程の一部)。   The above processing is performed on all luminance images having pixels that change from curCode to another code, and a weighted average value of representative values for each luminance image is finally adopted as boundary coordinates in curCode (boundary coordinate detection step) Part of).

これにより、コードの境界座標を高精度にサブピクセル精度で検出することができ、この境界座標を利用して上述した三角測量原理による実空間変換処理(図12のS1225)を行うことで、高精度に被写体の3次元形状を検出することができる。   As a result, the boundary coordinates of the code can be detected with high accuracy with sub-pixel precision, and by performing the real space conversion process (S1225 in FIG. 12) based on the above-described triangulation principle using the boundary coordinates, The three-dimensional shape of the subject can be detected with high accuracy.

また、このように輝度画像に基づき算出される近似式を利用して境界座標をサブピクセル精度で検出することができるため、従来のように撮像枚数を増加させることもなく、また、純2進コードで明暗付けられたパターン光であっても良く、特殊なパターン光であるグレイコードを用いる必要はない。   In addition, since the boundary coordinates can be detected with sub-pixel accuracy by using the approximate expression calculated based on the luminance image in this way, the number of images to be captured is not increased as in the prior art, and pure binary. Pattern light brightened and darkened by a code may be used, and it is not necessary to use a gray code which is a special pattern light.

尚、本実施例では、各検出位置において境界画素を中心にY軸方向に「−3」から「+2」の範囲と、X軸方向における検出位置としてのcurCCDX−2からcurCCDX+2の範囲とで構成される領域を、近似を求めるための画素領域として説明したが、この画素領域のY軸、X軸の範囲はこれらに限定されるものではない。例えば、curCCDXの検出位置における境界画素を中心としたY軸方向への所定範囲だけを画素領域としても良い。   In this embodiment, each detection position is composed of a range from “−3” to “+2” in the Y-axis direction around the boundary pixel, and a range from curCCDX-2 to curCCDX + 2 as the detection position in the X-axis direction. Although the region to be processed has been described as a pixel region for obtaining approximation, the ranges of the Y axis and the X axis of the pixel region are not limited to these. For example, only a predetermined range in the Y-axis direction centering on the boundary pixel at the curCDX detection position may be set as the pixel region.

図14は、コード境界座標検出処理(図12のS1223)のフローチャートである。この処理は、コード境界抽出プログラム36eに基づき実行され、まず、CCD空間におけるコード境界座標列の各要素を初期化し(S1401)、curCCDXを開始座標に設定する(S1402)。   FIG. 14 is a flowchart of the code boundary coordinate detection process (S1223 in FIG. 12). This process is executed based on the code boundary extraction program 36e. First, each element of the code boundary coordinate sequence in the CCD space is initialized (S1401), and curCCDX is set as the start coordinate (S1402).

次に、curCCDXが終了座標以下か否かを判断し(S1403)、終了座標以下であれば(S1403:Yes)、curCodeを「0」に設定する(S1404)。即ち、curCodeは当初、最小値に設定される。   Next, it is determined whether curCCDX is equal to or less than the end coordinate (S1403). If it is equal to or less than the end coordinate (S1403: Yes), curCode is set to “0” (S1404). That is, curCode is initially set to a minimum value.

次に、curCodeが最大コードより小さいか否かを判断する(S1405)。curCodeが最大コードより小さければ(S1405:Yes)、curCCDXにおいてコード画像を参照して、curCodeの画素を探し(S1406)、curCodeの画素が存在するか否かを判断する(S1407)。   Next, it is determined whether curCode is smaller than the maximum code (S1405). If the curCode is smaller than the maximum code (S1405: Yes), the curCCDX refers to the code image to search for the curCode pixel (S1406), and determines whether the curCode pixel exists (S1407).

その結果、curCodeの画素が存在していれば(S1407:Yes)、curCCDXにおいて、そのcurCodeよりも大きなCodeの画素をコード画像を参照して探し(S1408)、そのcurCodeよりも大きなcurCodeの画素が存在するか否かを判断する(S1409)。   As a result, if a curCode pixel exists (S1407: Yes), the curCDXX searches for a code pixel larger than the curCode by referring to the code image (S1408), and a curCode pixel larger than the curCode is found. It is determined whether or not it exists (S1409).

その結果、curCodeよりも大きなCodeの画素が存在していれば(S1409:Yes)、後述する境界をサブピクセル精度で求める処理を行う(S1410)。そして、次のcurCodeについて境界座標を求めるべく、curCodeに「1」を加算して(S1411)、S1405からの処理を繰り返す。   As a result, if there is a pixel with a code larger than curCode (S1409: Yes), a process for obtaining a later-described boundary with subpixel accuracy is performed (S1410). Then, in order to obtain boundary coordinates for the next curCode, “1” is added to curCode (S1411), and the processing from S1405 is repeated.

即ち、境界は、curCodeを有する画素の画素位置またはcurCodeよりも大きなCodeの画素の画素位置に存在しているため、本実施例では、暫定的に境界は、curCodeより大きなcurCodeの画素の画素位置にあると仮定して処理を進めるものである。   That is, since the boundary exists at the pixel position of the pixel having the curCode or the pixel position of the pixel of the Code that is larger than the curCode, in the present embodiment, the boundary is temporarily the pixel position of the pixel of the CurCode that is larger than the curCode. It is assumed that the process is in progress.

また、curCodeが存在していない場合や(S1407:No)、curCodeよりも大きなCodeの画素が存在していない場合には(S1409:No)、次のcurCodeについて境界座標を求めるべく、curCodeに「1」を加算して(S1411)、S1405からの処理を繰り返す。   In addition, when curCode does not exist (S1407: No), or when a pixel with a code larger than curCode does not exist (S1409: No), in order to obtain boundary coordinates for the next curCode, “ 1 "is added (S1411), and the processing from S1405 is repeated.

こうして、0から最大コードまでのcurCodeについて、S1405からS1411までの処理を繰り返し、curCodeが最大コードより大きくなると(S1405:No)、検出位置を変更すべく、curCCDXに「dCCDX」を加算し(S1412)、新たな検出位置において、上述したのと同様にS1403からの処理を繰り返す。   Thus, for curCode from 0 to the maximum code, the processing from S1405 to S1411 is repeated, and when curCode becomes larger than the maximum code (S1405: No), “dCCDX” is added to curCCDX to change the detection position (S1412). ) The process from S1403 is repeated at the new detection position in the same manner as described above.

そして、curCCDXを変更してゆき、最終的にcurCCDXが終了座標より大きくなると(S1403)、即ち、開始座標から終了座標までの検出が終了すると、当該処理を終了する。   Then, curCDXX is changed, and finally when curCDX becomes larger than the end coordinate (S1403), that is, when the detection from the start coordinate to the end coordinate is completed, the process ends.

図15は、コード境界座標をサブピクセル精度で求める処理(図14のS1410)のフローチャートである。   FIG. 15 is a flowchart of processing (S1410 in FIG. 14) for obtaining code boundary coordinates with subpixel accuracy.

この処理では、まず、図12のS1221において輝度画像格納部37cに格納された輝度画像の内から、図14のS1409において検出されたcurCodeよりも大きなCodeを有する画素の画素位置において、明暗の変化を持つ輝度画像の全部を抽出する(S1501)。   In this process, first, a change in brightness at a pixel position of a pixel having a code larger than the curCode detected in S1409 of FIG. 14 from the luminance image stored in the luminance image storage unit 37c in S1221 of FIG. All the luminance images having are extracted (S1501).

そして、その抽出した輝度画像のマスクパターン番号を配列PatID[]へ格納し、その抽出した輝度画像の画像数をnoPatIDへ格納する(S1502)。尚、配列PatID[]とnoPatIDとはID格納部37fに格納される。   Then, the mask pattern number of the extracted luminance image is stored in the array PatID [], and the number of extracted luminance images is stored in noPatID (S1502). The arrays PatID [] and noPatID are stored in the ID storage unit 37f.

次に、カウンタiを初期化し(S1503)、カウンタiの値がnoPatIDより小さいか否かを判断する(S1504)。その結果、小さいと判断されれば(S1504:Yes)、カウンタiに対応するPatID[i]のマスクパターン番号を持つ輝度画像について、境界のCCDY値を求め、その値をfCCDY[i]へ格納する(S1505)。   Next, the counter i is initialized (S1503), and it is determined whether or not the value of the counter i is smaller than noPatID (S1504). As a result, if it is determined to be small (S1504: Yes), the CCDY value at the boundary is obtained for the luminance image having the mask pattern number of PatID [i] corresponding to the counter i, and the value is stored in fCDY [i]. (S1505).

このS1505の処理を終了すると、カウンタiに「1」を加算し(S1506)、S1504からの処理を繰り返す。そして、S1504において、カウンタiの値がnoPatIDより大きいと判断されると(S1504:No)、即ち、S1501で抽出された全部の輝度画像についてS1505の処理が終了すると、S1505の処理で求めたfCCDY[i]の加重平均値を計算し、その結果を境界値とする(S1507)。   When the processing of S1505 is completed, “1” is added to the counter i (S1506), and the processing from S1504 is repeated. If it is determined in S1504 that the value of the counter i is greater than noPatID (S1504: No), that is, when the processing of S1505 is completed for all the luminance images extracted in S1501, the fCCDY obtained in the processing of S1505 The weighted average value of [i] is calculated, and the result is set as a boundary value (S1507).

尚、加重平均値に代えて、S1505の処理で求めたfCCDY[i]の中央値を計算し、その結果を境界値としたり、統計的な計算により境界値を計算したりすることもできる。   In place of the weighted average value, the median value of fCCDY [i] obtained in the processing of S1505 can be calculated, and the result can be used as a boundary value, or the boundary value can be calculated by statistical calculation.

即ち、境界座標は、curCCDXの座標と、S1507で求められる加重平均値とで表現され、この境界座標をコード境界座標格納部37eに格納して、当該処理を終了する。   In other words, the boundary coordinates are expressed by the curCDXX coordinates and the weighted average value obtained in S1507. The boundary coordinates are stored in the code boundary coordinate storage unit 37e, and the process ends.

図16は、PatID[i]のマスクパターン番号を持つ輝度画像について、境界のCCDY値を求める処理(図15のS1505)のフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart of the process (S1505 in FIG. 15) for obtaining the CCDY value of the boundary for the luminance image having the mask pattern number of PatID [i].

この処理では、まず、「curCCDX−dx」と「0」との内、大きい値をccdxとして設定する「ccdx=MAX(curCCDX−dx,0)」で表される処理を行うと共に、カウンタjを初期化する(S1601)。   In this process, first, a process represented by “ccdx = MAX (curCCDX−dx, 0)” for setting a larger value of “curCDX−dx” and “0” as ccdx is performed, and a counter j is set. Initialization is performed (S1601).

具体的には、S1601でいう「0」はCCDX値の最小値を意味し、例えば、今、検出位置としてのcurCCDX値が「1」で、予め設定されているdx値が「2」であったとすると、「curCCDX−dx」は「−1」となり、CCDX値の最小値である「0」よりも小さくなるため、「−1」における以降の処理は、「ccdx=0」として設定する処理を行う。   Specifically, “0” in S1601 means the minimum value of the CCDX value. For example, the curCDX value as a detection position is “1” and the preset dx value is “2”. Assuming that “curCDXX-dx” is “−1”, which is smaller than “0” which is the minimum value of the CCDX value, the subsequent processing in “−1” is set as “ccdx = 0”. I do.

即ち、CCDX値の最小値よりも小さい位置については、以降の処理を除外する処理を行う。   That is, for a position smaller than the minimum value of the CCDX value, processing for excluding the subsequent processing is performed.

尚、この「dx」の値は、予め「0」を含む適当な整数に設定することができ、図13で説明した例では、この「dx」は「2」に設定されており、図13の例に従えば、このccdxは「curCCDX−2」に設定されることになる。   The value of “dx” can be set in advance to an appropriate integer including “0”. In the example described with reference to FIG. 13, this “dx” is set to “2”. According to the example, the ccdx is set to “curCDX-2”.

次に、ccdx<=MIN(curCCDX+dx,ccdW−1)であるか否かを判断する(S1602)。つまり、左辺の「MIN(curCCDX+dx,ccdW−1)」は、「curCCDX+dx」と、CCDX値の最大値「ccdW」から「1」を減算した「ccdW−1」との内、小さい値であることを意味しているので、その値と「ccdx」値との大小を比較する。   Next, it is determined whether or not ccdx <= MIN (curCCDX + dx, ccdW−1) (S1602). That is, “MIN (curCCDX + dx, ccdW−1)” on the left side is a smaller value among “curCDXX + dx” and “ccdW−1” obtained by subtracting “1” from the maximum CCDX value “ccdW”. Therefore, the value is compared with the “ccdx” value.

即ち、CCDX値の最大値よりも大きい位置については、以降の処理を除外する処理を行う。   That is, for a position larger than the maximum value of the CCDX value, processing for excluding the subsequent processing is performed.

そして、判断の結果、ccdxがMIN(curCCDX+dx,ccdW−1)よりも小さければ(S1602:Yes)、コード画像とPatID[i]が割り当てられた輝度画像とを参照して、境界の存在する画素の画素位置のeCCDY値を求める(S1603)。   If the result of determination is that ccdx is smaller than MIN (curCCDX + dx, ccdW−1) (S1602: Yes), the code image and the luminance image to which PatID [i] is assigned are referred to and the pixel having the boundary exists. The eCDY value of the pixel position is obtained (S1603).

例えば、検出位置を図13に示すcurCCDX−1であるとすると、画素Iを境界が存在する画素候補として検出し、画素Iの位置においてeCCDY値を求める。   For example, if the detection position is curCCDX-1 shown in FIG. 13, the pixel I is detected as a pixel candidate having a boundary, and the eCDY value is obtained at the position of the pixel I.

次に、PatID[i]のマスクパターン番号を持つ輝度画像から、MAX(eCCDY−dy,0)<=ccdy<=MIN(eCCDY+dy−1,ccdH−1)の範囲で、ccdy方向における輝度に関する近似多項式Bt=fb(ccdy)を求める(S1604)。   Next, from the luminance image having the mask pattern number of PatID [i], an approximation regarding the luminance in the ccdy direction within the range of MAX (eCDY-dy, 0) <= ccdy <= MIN (eCCY + dy-1, ccdH-1). A polynomial Bt = fb (ccdy) is obtained (S1604).

次に、その近似多項式Btと輝度閾値bThとの交差するccdy値を求め、その値をefCCDY[j]へ格納する(S1605)。このS1604とS1605とによって、サブピクセル精度の境界座標の検出をすることができる。   Next, the ccdy value at which the approximate polynomial Bt and the luminance threshold value bTh intersect is obtained, and the value is stored in efCCDY [j] (S1605). By these S1604 and S1605, the boundary coordinates with subpixel accuracy can be detected.

次に、ccdxとカウンタjとに各々「1」を加算し(S1605)、S1602からの処理を繰り返す。即ち、curCCDXを中心とした左右の所定範囲内における各検出位置において、サブピクセル精度の境界を検出するのである。   Next, “1” is added to each of ccdx and counter j (S1605), and the processing from S1602 is repeated. That is, the boundary of subpixel accuracy is detected at each detection position within a predetermined range on the left and right with the cur CCDX as the center.

そして、S1602において、「ccdx」が「MIN(curCCDX+dx,ccdW−1)」より大きいと判断されると(S1602:No)、curCCDX−dxからcurCCDX+dxの範囲で計算されたefCCDY[j]について、ccdy=fy(ccdx)の近似多項式を求める(S1606)。この処理によってS1605において検出された各値を用いるので、1つの検出位置において境界座標を検出しようとする場合に比べて、境界座標の検出精度を向上させることができる。   If it is determined in S1602 that “ccdx” is larger than “MIN (curCCDX + dx, ccdW−1)” (S1602: No), ccCDY [j] calculated in the range of curCCDX−dx to curCCDX + dx is ccdy. = Approximate polynomial of fy (ccdx) is obtained (S1606). Since each value detected in S1605 by this process is used, the detection accuracy of the boundary coordinates can be improved as compared with the case of detecting the boundary coordinates at one detection position.

こうして得られた近似多項式とcurCCDXとの交点を、PatID[i]のマスクパターン番号を持つ輝度画像についての境界のCCDY値として(S1607)、当該処理を終了する。ここまでの処理を図15のフローチャートに示すように、抽出した全部の輝度画像の1枚、1枚に実行し、求められた境界座標について加重平均値を計算して、その結果を最終的な境界座標としているので(S1507)、更に、境界座標の検出精度を向上させることができる。   The intersection of the approximate polynomial obtained in this way and curCCDX is set as the CCDY value of the boundary for the luminance image having the mask pattern number of PatID [i] (S1607), and the process ends. As shown in the flowchart of FIG. 15, the processing up to this point is executed for each of the extracted luminance images, and a weighted average value is calculated for the obtained boundary coordinates. Since the boundary coordinates are used (S1507), the detection accuracy of the boundary coordinates can be further improved.

図17は、レンズ収差補正処理(図12のS1224)を説明するための図である。レンズ収差補正処理は、図17(a)に示すように、撮像光学系21の収差により、入射した光束が理想レンズにより結像すべき位置からずれてしまうことに対して、撮像された画素の位置を本来結像すべき位置へ補正する処理である。   FIG. 17 is a diagram for explaining the lens aberration correction process (S1224 in FIG. 12). In the lens aberration correction processing, as shown in FIG. 17A, the incident light beam is deviated from the position to be imaged by the ideal lens due to the aberration of the imaging optical system 21. This is a process of correcting the position to the position where the image should be originally formed.

この収差補正は、例えば、図17(b)に示すように、撮像光学系21の撮像範囲において、入射光の角度である半画角hfaをパラメータとして光学系の収差を計算して求めたデータを基に補正する。   For example, as shown in FIG. 17B, this aberration correction is data obtained by calculating the aberration of the optical system in the imaging range of the imaging optical system 21 using the half field angle hfa that is the angle of incident light as a parameter. Correct based on.

この収差補正処理では、レンズ収差補正プログラム36fに基づき実行され、コード境界座標格納部37eに格納されているコード境界座標について行なわれ、収差補正処理がなされたデータは、収差補正座標格納部37gに格納される。   This aberration correction processing is executed based on the lens aberration correction program 36f and performed on the code boundary coordinates stored in the code boundary coordinate storage unit 37e, and the data subjected to the aberration correction processing is stored in the aberration correction coordinate storage unit 37g. Stored.

具体的には、実画像における任意点座標(ccdx、ccdy)を理想カメラ画像での座標(ccdcx、ccdcy)に変換する次の(1)から(3)のカメラキャリブレーション(近似式)を用いて補正する。   More specifically, the following camera calibration (approximate expression) (1) to (3) is used to convert arbitrary point coordinates (ccdx, ccdy) in the real image to coordinates (ccdcx, ccdcy) in the ideal camera image. To correct.

本実施例では、収差量dist(%)は、半画角hfa(deg)を用いてdist=f(hfa)と記述する。また、撮像光学系21の焦点距離をfocallength(mm)、ccd画素長pixellength(mm)、CCD22におけるレンズの中心座標を(Centx、Centy)とする。   In this embodiment, the aberration amount dist (%) is described as dist = f (hfa) using a half angle of view hfa (deg). In addition, the focal length of the imaging optical system 21 is focal length (mm), the ccd pixel length pixel length (mm), and the center coordinates of the lens in the CCD 22 are (Centx, Centy).

(1)ccdcx=(ccdx−Centx)/(1+dist/100)+Centx
(2)ccdcy=(ccdy−Centy)/(1+dist/100)+Centy
(3)hfa=arctan[(((ccdx−Centx)+(ccdy−Centy)0.5)×pixellength/focallength]
図18は、三角測量原理による実空間変換処理(図12のS1225)において、CCD空間における座標から、3次元空間における3次元座標を算出する方法を説明するための図である。
(1) ccdcx = (ccdx−Centx) / (1 + dist / 100) + Centx
(2) ccdcy = (ccdy−Centy) / (1 + dist / 100) + Centy
(3) hfa = arctan [(((ccdx-Centx) 2 + (ccdy-Centy) 2 ) 0.5 ) × pixellength / focallength]
FIG. 18 is a diagram for explaining a method of calculating the three-dimensional coordinates in the three-dimensional space from the coordinates in the CCD space in the real space conversion process (S1225 in FIG. 12) based on the triangulation principle.

三角測量原理による実空間変換処理では、三角測量演算プログラム36gによって、収差補正座標格納部37gに格納されている収差補正がなされたコード境界座標についての3次元空間における3次元座標が算出される。こうして算出される3次元座標は、3次元座標格納部37hに格納される。   In the real space conversion process based on the triangulation principle, the triangulation calculation program 36g calculates the three-dimensional coordinates in the three-dimensional space for the code boundary coordinates subjected to the aberration correction stored in the aberration correction coordinate storage unit 37g. The three-dimensional coordinates calculated in this way are stored in the three-dimensional coordinate storage unit 37h.

本実施例では、撮像される横方向に湾曲した原稿Pに対する画像入力出力装置1の座標系として、撮像光学系21の光軸方向をZ軸、そのZ軸に沿って撮像レ光学系21の主点位置からVPZ離れた地点を原点、画像入出力装置1に対して水平方向をX軸、垂直方向をY軸とする。   In this embodiment, as the coordinate system of the image input / output apparatus 1 for the document P that is curved in the lateral direction to be imaged, the optical axis direction of the imaging optical system 21 is the Z axis, and the imaging optical system 21 is along the Z axis. A point that is VPZ away from the principal point position is an origin, a horizontal direction with respect to the image input / output device 1 is an X axis, and a vertical direction is a Y axis.

また、3次元空間(X,Y,Z)への画像投影部13からの投影角度θp、撮像レンズ光学系20の光軸と画像投影部13の光軸との距離をD、撮像光学系21のY方向の視野をYftopからYfbottom、X方向の視野をXfstartからXfend、CCD22のY軸方向の長さ(高さ)をHc、X軸方向の長さ(幅)をWcとする。尚、投影角度θpは、各画素毎に割り当てられたコードに基づき与えられる。   Further, the projection angle θp from the image projection unit 13 to the three-dimensional space (X, Y, Z), D is the distance between the optical axis of the imaging lens optical system 20 and the optical axis of the image projection unit 13, and the imaging optical system 21. The field of view in the Y direction is Yftop to Yfbottom, the field of view in the X direction is from Xfstart to Xfend, the length (height) in the Y-axis direction of the CCD 22 is Hc, and the length (width) in the X-axis direction is Wc. The projection angle θp is given based on a code assigned to each pixel.

この場合、CCD22の任意座標(ccdx,ccdy)に対応する3次元空間位置(X,Y,Z)は、CCD22の結像面上の点と、パターン光の投影点と、X−Y平面に交差する点とで形成される三角形について5つの式を解くことで得ることができる。
(1)Y=−(tanθp)Z+PPZ+tanθp−D+cmp(Xtarget)
(2)Y=−(Ytarget/VPZ)Z+Ytarget
(3)X=−(Xtarget/VP)Z+Xtarget
(4)Ytarget=Yftop−(ccdcy/Hc)×(Yftop−Yfbottom)
(5)Xtarget=Xfstart+(ccdcx/Wc)×(Xfend−Xfstart)
尚、(1)におけるcmp(Xtarget)は、撮像光学系20と画像投影部13とのズレを補正する関数であり、ズレが無い理想的な場合にはcmp(Xtarget)=0とみなすことができる。
In this case, the three-dimensional space position (X, Y, Z) corresponding to the arbitrary coordinates (ccdx, ccdy) of the CCD 22 is on the point on the image plane of the CCD 22, the projection point of the pattern light, and the XY plane. It can be obtained by solving five equations for the triangle formed by the intersecting points.
(1) Y = − (tan θp) Z + PPZ + tan θp−D + cmp (Xtarget)
(2) Y = − (Ytarget / VPZ) Z + Ytarget
(3) X = − (Xtarget / VP) Z + Xtarget
(4) Ytarget = Yftop− (ccdcy / Hc) × (Yftop−Yfbottom)
(5) Xtarget = Xfstart + (ccdcx / Wc) × (Xfend−Xfstart)
Note that cmp (Xtarget) in (1) is a function for correcting the deviation between the imaging optical system 20 and the image projection unit 13, and in an ideal case where there is no deviation, it can be considered that cmp (Xtarget) = 0. it can.

一方、上述したのと同様に、画像投影部13に含まれる投影LCD19上の任意座標(lcdcx、lcdcy)と3次元空間中の3次元座標(X,Y,Z)との関係は次の(1)から(4)の式で表せる。   On the other hand, as described above, the relationship between the arbitrary coordinates (lcdcx, lcdccy) on the projection LCD 19 included in the image projection unit 13 and the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) in the three-dimensional space is as follows: It can be expressed by the formulas (1) to (4).

尚、本実施例では、画像投影部13の主点位置(0,0,PPZ)、画像投影部13のY方向の視野をYpftopからYpfbottom、X方向の視野をXpfstartからXpfend、投影LED19のY軸方向の長さ(高さ)をHp、X軸方向の長さ(幅)Wpとする。
(1)Y=−(Yptarget/PPZ)Z+Yptarget
(2)X=−(Xptarget/PPZ)Z+Xptarget
(3)Yptarget=Ypftop−(lcdcy/Hp)×(Xpftop−Xpfbottom)
(4)Xptarget=Xpfstart+(lcdcx/Wp)×(Xpfend−Xpfstart)
この関係式を利用することで、3次元空間座標(X,Y,Z)を上記(1)から(4)の式に与えることで、LCD空間座標を(lcdcx,lcdcy)を算出することができる。よって、例えば、3次元空間に任意の形状、文字を投影するためのLCD素子パターンを算出することができる。
In this embodiment, the principal point position (0, 0, PPZ) of the image projection unit 13, the Y-direction field of the image projection unit 13 from Ypftop to Ypfbottom, the X-direction field of view from Xpfstart to Xpfend, and the Y of the projection LED 19 The length (height) in the axial direction is Hp, and the length (width) Wp in the X-axis direction.
(1) Y = − (Yptarget / PPZ) Z + Yptarget
(2) X = − (Xptarget / PPZ) Z + Xptarget
(3) Yptarget = Ypftop− (lcdcy / Hp) × (Xpftop−Xpfbottom)
(4) Xptarget = Xpfstart + (lcdcx / Wp) × (Xpfend−Xpfstart)
By using this relational expression, the LCD space coordinates (lcdcx, lcdcy) can be calculated by giving the three-dimensional space coordinates (X, Y, Z) to the above expressions (1) to (4). it can. Therefore, for example, an LCD element pattern for projecting an arbitrary shape and character in a three-dimensional space can be calculated.

図19は、平面化画像処理(図6のS611)のフローチャートである。平面化画像処理は、例えば、図1に示すような湾曲した状態の原稿Pを撮像した場合や矩形状の原稿を斜め方向から撮像した場合(撮像された画像は台形状になる)であっても、その原稿が湾曲していない状態やその面に対して垂直方向から撮像したような状態に補正された平面化画像を取得、表示する処理である。   FIG. 19 is a flowchart of planarized image processing (S611 in FIG. 6). Planarized image processing is, for example, when a document P in a curved state as shown in FIG. 1 is imaged or when a rectangular document is imaged from an oblique direction (the captured image has a trapezoidal shape). This is a process of acquiring and displaying a flattened image corrected to a state in which the document is not curved or a state in which an image is taken from a direction perpendicular to the surface.

この処理では、まず、CCD22に高解像度設定信号を送信し(S1901)、モニタLCD10にファインダ画像を表示する(S1902)。   In this process, first, a high resolution setting signal is transmitted to the CCD 22 (S1901), and a finder image is displayed on the monitor LCD 10 (S1902).

次に、レリーズボタン8をスキャンし(S1903a)、レリーズボタン8が半押しされたか否かを判断する(S1903b)。半押しされていれば(S1903b:Yes)、オートフォーカス(AF)および自動露出(AE)機能を起動し、ピント、絞り、シャッタスピードを調節する(S1903c)。尚、半押しされていなければ(S1903b:No)、S1903aからの処理を繰り返す。   Next, the release button 8 is scanned (S1903a), and it is determined whether the release button 8 is half-pressed (S1903b). If half-pressed (S1903b: Yes), the auto focus (AF) and automatic exposure (AE) functions are activated to adjust the focus, aperture, and shutter speed (S1903c). If not half-pressed (S1903b: No), the processing from S1903a is repeated.

次に、再び、レリーズボタン8をスキャンし(S1903d)、レリーズボタン8が全押しされたか否かを判断する(S1903e)。全押しされていれば(S1903e:Yes)、フラッシュモードか否かを判断する(S1903f)。   Next, the release button 8 is scanned again (S1903d), and it is determined whether the release button 8 has been fully pressed (S1903e). If it is fully pressed (S1903e: Yes), it is determined whether or not the flash mode is set (S1903f).

その結果、フラッシュモードであれば(S1903f:Yes)、フラッシュ7を投光して(S1903g)、撮影し(S1903h)、フラッシュモードでなければ(S1903f:No)、フラッシュ7を投光することなく撮影する(S1903h)。尚、S1903eの判断において、全押しされていなければ(S1903e:No)、S1903aからの処理を繰り返す。   As a result, if the flash mode is selected (S1903f: Yes), the flash 7 is projected (S1903g), photographed (S1903h), and if the flash mode is not selected (S1903f: No), the flash 7 is not projected. A picture is taken (S1903h). If it is determined in S1903e that the button has not been fully pressed (S1903e: No), the processing from S1903a is repeated.

次に、上述した3次元形状検出処理(図10のS1006)と同一の処理である3次元形状検出処理を行い、被写体の3次元形状を検出する(S1906)。   Next, a three-dimensional shape detection process that is the same as the above-described three-dimensional shape detection process (S1006 in FIG. 10) is performed to detect the three-dimensional shape of the subject (S1906).

次に、3次元形状検出処理(S1906)によって得られた3次元形状検出結果に基づき、原稿Pの姿勢を演算する原稿姿勢演算処理を行う(S1907)。この処理によって原稿Pの姿勢パラメータとして、原稿Pの画像入力装置1に対する位置Lや角度θ、湾曲φ(x)が演算される。   Next, based on the three-dimensional shape detection result obtained by the three-dimensional shape detection process (S1906), a document attitude calculation process for calculating the attitude of the document P is performed (S1907). With this process, the position L, the angle θ, and the curvature φ (x) of the document P with respect to the image input apparatus 1 are calculated as the posture parameters of the document P.

次に、その演算結果に基づき、後述する平面変換処理を行い(S1908)、たとえ、原稿Pが湾曲していたとしても湾曲していない状態に平面化された平面化画像を生成する。   Next, based on the calculation result, a plane conversion process to be described later is performed (S1908), and a flattened image flattened in a state where the original P is not curved even if it is curved is generated.

次に、平面変化処理(S1908)によって得られた平面化画像を外部メモリ27に格納し(S1909)、平面化画像をモニタLCD10に表示する(S1910)。   Next, the planarized image obtained by the planar change process (S1908) is stored in the external memory 27 (S1909), and the planarized image is displayed on the monitor LCD 10 (S1910).

そして、モード切替スイッチ9に変化が無いか否かを判断し(S1911)、その結果、変化が無ければ(S1911:Yes)、再び、S702からの処理を繰り返し、変化があれば(S1911:No)、当該処理を終了する。   Then, it is determined whether or not the mode change switch 9 has changed (S1911). If there is no change (S1911: Yes), the processing from S702 is repeated again, and if there is a change (S1911: No). ), The process ends.

図20は、原稿姿勢演算処理(図19のS1907)を説明するための図である。尚、本等の原稿の仮定条件として、原稿Pの湾曲はy方向に一様であるとする。この原稿姿勢演算処理では、まず、図20(a)に示すように、3次元座標格納部37hに格納されているコード境界に関する座標データから3次元空間位置において2列に並ぶ点を回帰曲線近似した2本の曲線を求める。   FIG. 20 is a diagram for explaining the document orientation calculation process (S1907 in FIG. 19). Note that, as an assumption condition for a document such as a book, it is assumed that the curvature of the document P is uniform in the y direction. In this document orientation calculation process, first, as shown in FIG. 20A, regression line approximation is performed on points arranged in two columns at a three-dimensional space position from the coordinate data related to the code boundary stored in the three-dimensional coordinate storage unit 37h. Obtain the two curves.

例えば、パターン光を投影した範囲の上下それぞれ4分の1の位置情報(コード63とコード64の境界と、コード191とコード192との境界とに関する境界)から求めることができる。   For example, it can be obtained from position information (a boundary relating to the boundary between the code 63 and the code 64 and the boundary between the code 191 and the code 192) of the upper and lower quarters of the projected range of the pattern light.

その2本の曲線のX軸方向の位置が「0」における点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)とし、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。   Assuming a straight line connecting points where the positions of the two curves in the X-axis direction are “0”, the point where the straight line intersects the Z-axis, that is, the point where the optical axis intersects the original P, is 3 A dimension space position (0, 0, L) is defined, and an angle formed by the straight line with the XY plane is defined as an inclination θ around the X axis of the document P.

次に、図20(b)に示すように、原稿P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想定する。   Next, as shown in FIG. 20B, the document P is rotationally converted in the reverse direction by the inclination θ around the X axis obtained earlier, that is, the document P is parallel to the XY plane. Assuming that

そして、図20(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Xの関数として湾曲φ(X)で表すことができる。こうして、原稿姿勢パラメータとして、原稿Pの位置Lや角度θ、湾曲φ(x)が演算され、当該処理を終了する。   Then, as shown in FIG. 20C, the displacement in the Z-axis direction can be expressed as a curve φ (X) as a function of X for the cross section of the document P in the XZ plane. Thus, the position L, the angle θ, and the curvature φ (x) of the document P are calculated as the document orientation parameters, and the process ends.

図21は、平面変換処理(図19のS1908)のフローチャートである。この処理は、まず、RAM37のワーキングエリア37mに当該処理の処理領域を割り当て、当該処理に用いるカウンタbの変数を初期値(b=0)に設定する(S2101)。   FIG. 21 is a flowchart of the plane conversion process (S1908 in FIG. 19). In this process, first, a processing area of the process is assigned to the working area 37m of the RAM 37, and a variable of the counter b used for the process is set to an initial value (b = 0) (S2101).

次に、原稿姿勢演算プログラム36hでの演算結果による原稿Pの位置Lと、傾きθと、湾曲φ(x)とに基づき、パターン光無画像格納部37bに格納されたパターン光無画像の4隅の点を、それぞれ、Z方向に−L移動し、X軸方向に−θ回転し、更にφ(x)にする湾曲の逆変換(後述する「湾曲処理」と同等な処理)により求められる点で取成される矩形領域(つまり、原稿Pの文字等が書かれた面が略直交方向から観察されたような画像となる矩形領域)を設定すると共に、この矩形領域内に含まれる画素数aを求める(S2102)。   Next, based on the position L of the original P, the inclination θ, and the curvature φ (x) based on the calculation result in the original attitude calculation program 36h, the pattern light no-image 4 stored in the pattern light no-image storage unit 37b. Each corner point is obtained by inverse transformation of the curve (a process equivalent to a “curving process” described later) that moves −L in the Z direction, rotates −θ in the X-axis direction, and further changes to φ (x). A rectangular area formed by dots (that is, a rectangular area that is an image in which the surface of the original P on which characters or the like are written is observed from a substantially orthogonal direction) is set, and pixels included in the rectangular area The number a is obtained (S2102).

次に、設定された矩形領域を構成する各画素に対応するパターン光無画像上の座標を求めて、この座標周辺の画素情報から、平面化画像の各画素の画素情報を設定する。   Next, coordinates on the non-patterned light image corresponding to each pixel constituting the set rectangular area are obtained, and pixel information of each pixel of the planarized image is set from pixel information around this coordinate.

つまり、まず、カウンタbが画素数aに到達したか否かを判断する(S2103)。カウンタbが画素数aに到達していなけば(S2103:No)、矩形領域を構成する1つの画素について、Y軸を中心に湾曲φ(x)回転移動させる湾曲計算処理を行い(S2104)、X軸を中心に傾きθ回転移動させ(S2105)、Z軸方向に距離Lだけシフトさせる(S2106)。   That is, first, it is determined whether or not the counter b has reached the pixel number a (S2103). If the counter b has not reached the pixel number a (S2103: No), a curve calculation process is performed in which one pixel constituting the rectangular area is rotated and moved by a curve φ (x) around the Y axis (S2104). A tilt θ is rotated about the X axis (S2105), and is shifted by a distance L in the Z axis direction (S2106).

次に、求められた3次元空間位置を、先の3角測量の逆関数により理想カメラで写されたCCD画像上の座標(ccdcx,ccdcy)を求め(S2107)、使用している撮像光学系20の収差特性に従って、先のカメラキャリブレーションの逆関数により、実際のカメラで写されたCCD画像上の座標(ccdx,ccdy)を求め(S2108)、この位置に対応するパターン光無画像の画素の状態を求めて、RAM37のワーキングエリア37mに格納する(S2109)。   Next, the coordinates (ccdcx, ccdcy) on the CCD image obtained by imaging the ideal camera with the inverse function of the previous triangulation are obtained from the obtained three-dimensional spatial position (S2107), and the imaging optical system used According to the aberration characteristics of 20, the coordinates (ccdx, ccdy) on the CCD image captured by the actual camera are obtained by the inverse function of the previous camera calibration (S2108), and the pixel of the pattern light no image corresponding to this position Is stored in the working area 37m of the RAM 37 (S2109).

そして、次の画素について上述したS2103からS2109までの処理を実行すべく、カウンタbに「1」を加算する(S2110)。   Then, “1” is added to the counter b in order to execute the above-described processing from S2103 to S2109 for the next pixel (S2110).

こうして、S2104からS2110までの処理をカウンタbが画素数aになるまで繰り返すと(S2103:Yes)、S2101において、当該処理を実行するためにワーキングエリア37mに割り当てた処理領域を開放して(S2111)、当該処理を終了する。   Thus, when the processing from S2104 to S2110 is repeated until the counter b reaches the number of pixels a (S2103: Yes), the processing area allocated to the working area 37m is released in S2101 to execute the processing (S2111). ), The process ends.

図22(a)は、湾曲処理(図21のS2104)についての概略を説明するための図であり、(b)は平面変換処理(図19のS1908)によって平面化された原稿Pを示している。尚、この湾曲処理についての詳細については、電子情報通信学会論文誌DIIVol.J86−D2 No.3 p409「アイスキャナによる湾曲ドキュメント撮影」に詳細に開示されている。   FIG. 22A is a diagram for explaining the outline of the bending process (S2104 in FIG. 21), and FIG. 22B shows the document P flattened by the plane conversion process (S1908 in FIG. 19). Yes. The details of the curving process are disclosed in detail in the IEICE Transactions DIIVol. J86-D2 No. 3 p409 “Curved Document Shooting with an Eye Scanner”.

湾曲Z=φ(x)は、求められたコード境界座標列(実空間)で構成される3次元形状を、任意のY値におけるXZ平面に平行な平面切断された断面形状を、最小2乗法により多項式で近似した式で表現される。   The curve Z = φ (x) is obtained by converting a three-dimensional shape constituted by the obtained code boundary coordinate sequence (real space), a cross-sectional shape parallel to the XZ plane at an arbitrary Y value, and a least square method. Is expressed by an equation approximated by a polynomial.

湾曲する曲面を平面化する場合、(a)に示すように、Z=φ(x)上の点に対応する平面化された点は、Z=φ(0)からZ=φ(x)までの曲線の長さによって対応付けられることになる。   When flattening a curved curved surface, as shown in (a), the flattened points corresponding to the points on Z = φ (x) are from Z = φ (0) to Z = φ (x). Are associated with each other according to the length of the curve.

こうした湾曲処理を含む平面変換処理によって、例えば、図1のように湾曲している状態の原稿Pを撮像した場合であっても、図22(b)に示すように、平面化された平面画像を取得することができ、このように平面化された画像を用いればOCR処理の精度を高めることができるため、その画像によって、原稿に記載された文字や図形等を明確に認識することができる。   For example, even when the document P in a curved state as shown in FIG. 1 is imaged by such plane conversion processing including the bending processing, as shown in FIG. 22B, a planarized planar image is obtained. Since the accuracy of the OCR process can be improved by using the flattened image in this way, it is possible to clearly recognize characters, figures, and the like described in the original by the image. .

次に、図23〜図28を参照して、画像入出力装置1における動作モードの1つである手本トレースモードについて説明する。この手本トレースモードは、使用者が、作業の基準を示す参照情報に従って、例えば、書道などの作業を行なった場合に、その作業結果と参照情報とを比較し、その比較結果を画像として投影するモードである。   Next, with reference to FIG. 23 to FIG. 28, a sample trace mode that is one of operation modes in the image input / output device 1 will be described. In this example trace mode, when a user performs work such as calligraphy according to reference information indicating the standard of work, the work result is compared with the reference information, and the comparison result is projected as an image. It is a mode to do.

図23は、手本トレースモードにおける第1の例を説明するための図である。この図23では、使用者が実施する作業である書道の参照情報として、書道の手本である参照情報画像R1を、画像入出力装置1の画像投影部14から、この画像入出力装置1の画像撮像部13により撮像可能な投影面上の領域である撮像領域100内に配置された被写体である半紙OB1上に投影した状態を図示している。使用者が、この参照情報画像R1に倣って作業を実施した後、その作業結果を撮像し、その撮像画像を参照情報画像R1と比較する。尚、この撮像領域100は、画像入出力装置1における画像投影部14による投影方向上の画像投影可能な面、即ち、画像投影面でもある。ここで、この撮像領域100の境界を示す枠を、投影LCD19から投影画像として投影するようにしてもよい。撮像領域100の境界を示すことによって、使用者は撮像可能な領域を明確に把握することができる。   FIG. 23 is a diagram for explaining a first example in the example trace mode. In FIG. 23, as calligraphy reference information that is a work performed by the user, a reference information image R1 that is a model of calligraphy is sent from the image projection unit 14 of the image input / output device 1 to the image input / output device 1. A state in which the image is projected onto the half paper OB1 that is a subject arranged in the imaging area 100 that is an area on the projection plane that can be imaged by the image imaging unit 13 is illustrated. After the user performs a work following the reference information image R1, the user captures the work result and compares the captured image with the reference information image R1. The imaging region 100 is also a surface on which an image can be projected in the projection direction by the image projection unit 14 in the image input / output device 1, that is, an image projection surface. Here, a frame indicating the boundary of the imaging region 100 may be projected from the projection LCD 19 as a projected image. By indicating the boundary of the imaging region 100, the user can clearly grasp the region that can be imaged.

図24は、この手本トレースモードにおいて実行される手本トレース処理(図6のS613)のフローチャートである。手本トレース処理は、被写体の撮像画像データと手本などの参照情報とを比較し、その結果を画像として投影する処理である。   FIG. 24 is a flowchart of the example trace process (S613 in FIG. 6) executed in this example trace mode. The sample tracing process is a process of comparing captured image data of a subject with reference information such as a model and projecting the result as an image.

この処理では、まず、CCD22に高解像度設定信号を送信する(S2401)。これにより高品質の撮像画像を使用者に提供することができる。   In this process, first, a high resolution setting signal is transmitted to the CCD 22 (S2401). Thereby, a high quality captured image can be provided to the user.

次に、参照情報及び作業結果判断プログラムを、アンテナ11を介して受信し(S2402)、受信した作業結果判断プログラムを作業結果判断プログラム格納部37lに格納し(S2403)、受信した参照情報に対応する参照情報画像を投影画像格納部37kに格納する(S2404)。   Next, the reference information and the work result determination program are received via the antenna 11 (S2402), and the received work result determination program is stored in the work result determination program storage unit 37l (S2403), corresponding to the received reference information. The reference information image to be stored is stored in the projection image storage unit 37k (S2404).

次に、モニタLCD10にファインダ画像(ファインダ6を介して見える範囲の画像)を表示する(S2405)。よって、使用者は、ファインダ6を覗き込むことなく、モニタLCD10に表示された画像によって実際の撮像の前に、撮像画像(撮像範囲)を確認することができる。   Next, a finder image (an image in a range visible through the finder 6) is displayed on the monitor LCD 10 (S2405). Therefore, the user can confirm the captured image (imaging range) before actual imaging with the image displayed on the monitor LCD 10 without looking into the finder 6.

次に、図8のS806の投影処理と同様な投影処理を行う(S2406)。S2406の投影処理では、投影画像格納部37kに参照情報画像が格納されているので、その参照情報画像が撮像領域100内に投影される。そして、使用者は、この参照情報画像に倣って作業を行なう。   Next, a projection process similar to the projection process of S806 in FIG. 8 is performed (S2406). In the projection processing of S2406, since the reference information image is stored in the projection image storage unit 37k, the reference information image is projected into the imaging region 100. Then, the user performs work according to the reference information image.

例えば、上述した図23に示した第1の例によれば、参照情報画像R1として、書道の手本の画像が撮像領域100内に配置された半紙OB1上に投影されると、使用者は、墨汁をつけた筆を用いて、半紙OB1上に投影された参照情報画像R1をお手本として書を書く。   For example, according to the first example shown in FIG. 23 described above, when a calligraphic model image is projected onto the half paper OB1 arranged in the imaging region 100 as the reference information image R1, the user Using a brush with ink, a book is written using the reference information image R1 projected on the half paper OB1 as a model.

次に、レリーズボタン8をスキャンし(S2407a)、参照情報画像に倣って作業を行なった使用者によってレリーズボタン8が半押しされたか否かを判断する(S2407b)。半押しされていれば(S2407b:Yes)、光源ドライバ29をオフ制御し(S2407c)、その光源ドライバ29からの電気信号によってLEDアレイ17Aを消灯する(S2407d)。よって、例えば、上述した図23に示した第1の例の場合、半紙OB1上に投影されていた参照画像R1が非投影とされる。   Next, the release button 8 is scanned (S2407a), and it is determined whether or not the release button 8 is half-pressed by the user who performed the work following the reference information image (S2407b). If it is half-pressed (S2407b: Yes), the light source driver 29 is turned off (S2407c), and the LED array 17A is turned off by an electrical signal from the light source driver 29 (S2407d). Therefore, for example, in the case of the first example shown in FIG. 23 described above, the reference image R1 projected on the half paper OB1 is not projected.

次に、オートフォーカス(AF)および自動露出(AE)機能を起動し、ピント、絞り、シャッタスピードを調節する(S2407e)。尚、半押しされていなければ(S2407b:No)、S2407aからの処理を繰り返す。   Next, the auto focus (AF) and auto exposure (AE) functions are activated, and the focus, aperture, and shutter speed are adjusted (S2407e). If not half-pressed (S2407b: No), the processing from S2407a is repeated.

次に、再び、レリーズボタン8をスキャンし(S2407f)、レリーズボタン8が全押しされたか否かを判断する(S2407g)。全押しされていれば(S2407g:Yes)、フラッシュモードか否かを判断する(S2412)。   Next, the release button 8 is scanned again (S2407f), and it is determined whether or not the release button 8 has been fully pressed (S2407g). If it is fully pressed (S2407g: Yes), it is determined whether or not the flash mode is set (S2412).

その結果、フラッシュモードであれば(S2412:Yes)、フラッシュ7をたいて(S2413)、撮像領域100内にある被写体を撮影する(S2414)。一方、フラッシュモードでなけば(S2412:No)、フラッシュ7をたくことなく撮影する(S2414)。尚、S2407gの判断において、全押しされていなければ(S2407g:No)、S2407aからの処理を繰り返す。   As a result, if the flash mode is set (S2412: Yes), the flash 7 is turned on (S2413), and the subject in the imaging area 100 is shot (S2414). On the other hand, if the flash mode is not set (S2412: No), the image is shot without hitting the flash 7 (S2414). If it is not fully depressed in the determination of S2407g (S2407g: No), the processing from S2407a is repeated.

次に、撮影した撮像画像をCCD22からキャッシュメモリ28に転送し(S2415)、キャッシュメモリ28に記憶された撮像画像をモニタLCD10に表示する(S2416)。このように、撮像画像をキャッシュメモリ28に転送することでメインメモリに転送する場合に比較して、撮像画像を高速にモニタLCD10に表示させることができる。   Next, the captured image is transferred from the CCD 22 to the cache memory 28 (S2415), and the captured image stored in the cache memory 28 is displayed on the monitor LCD 10 (S2416). In this way, by transferring the captured image to the cache memory 28, the captured image can be displayed on the monitor LCD 10 at a higher speed than when transferring to the main memory.

次に、S2414の処理により撮像された被写体の撮像画像データを、作業結果判断プログラム格納部37lに格納されている作業結果判断プログラムにより判断する(S2417)。S2417の処理では、作業結果判断プログラムに従って、参照情報と被写体の撮像画像データとを比較し、その比較結果を取得し、その比較結果に応じて、修正情報や評価情報などの比較結果情報を生成する。   Next, the captured image data of the subject imaged in the process of S2414 is determined by the work result determination program stored in the work result determination program storage unit 37l (S2417). In the processing of S2417, the reference information is compared with the captured image data of the subject according to the work result determination program, the comparison result is acquired, and comparison result information such as correction information and evaluation information is generated according to the comparison result. To do.

尚、「修正情報」とは、参照情報と被写体の撮像画像データとを比較した結果として、参照情報との相違に関する部分について、被写体が修正されるべき点に関する情報である。また、「評価情報」とは、参照情報と被写体の撮像画像データとを比較した結果として、参照情報を基準とした場合の被写体の評価を示すものである。   The “correction information” is information regarding a point where the subject should be corrected with respect to a portion related to a difference from the reference information as a result of comparing the reference information with the captured image data of the subject. The “evaluation information” indicates the evaluation of the subject when the reference information is used as a reference as a result of comparing the reference information with the captured image data of the subject.

次に、生成された比較結果情報に対応する比較結果情報画像を投影画像格納部37kに格納する(S2418)。尚、2418の処理において、比較結果情報画像は、S2404の処理により投影画像格納部37kに格納された参照情報画像に上書きするように格納してもよいし、S2404の処理により投影画像格納部37kに格納されている参照情報画像に対応付けて一緒に格納するようにしてもよい。   Next, the comparison result information image corresponding to the generated comparison result information is stored in the projection image storage unit 37k (S2418). In the process of 2418, the comparison result information image may be stored so as to overwrite the reference information image stored in the projection image storage unit 37k by the process of S2404, or the projection image storage unit 37k by the process of S2404. May be stored in association with the reference information image stored in.

次に、図8のS806の投影処理と同様な投影処理を行う(S2419)。S2419の投影処理では、投影画像格納部37kに少なくとも格納されている比較結果情報画像が、撮像領域100内に少なくとも投影される。例えば、比較結果情報画像が修正情報に対応する修正情報画像であれば、その修正情報画像が投影され、また、比較結果情報画像が評価情報に対応する評価情報画像であれば、その評価情報画像が投影される。よって、使用者は、投影された修正情報画像や評価情報画像などの比較結果情報画像を視認することにより、自身の作業の欠点や完成度や習熟度などを明確に認識することができる。   Next, a projection process similar to the projection process of S806 in FIG. 8 is performed (S2419). In the projection processing of S2419, at least the comparison result information image stored in the projection image storage unit 37k is projected into the imaging region 100. For example, if the comparison result information image is a correction information image corresponding to the correction information, the correction information image is projected, and if the comparison result information image is an evaluation information image corresponding to the evaluation information, the evaluation information image Is projected. Therefore, the user can clearly recognize the defects, completeness, proficiency, and the like of his / her work by visually checking the comparison result information image such as the projected correction information image and evaluation information image.

なお、S2419の処理において、投影画像格納部37kに、比較結果情報画像が参照情報画像と共に格納されている場合には、比較結果情報画像と共に参照情報画像が投影される。参照情報画像が比較結果情報画像と共に投影されることにより、比較結果情報を得るに到った基準の情報である参照情報と、作業者により実施された作業との相違を明確に比較することができる。 In the process of S2419, when the comparison result information image is stored together with the reference information image in the projection image storage unit 37k, the reference information image is projected together with the comparison result information image. By projecting the reference information image together with the comparison result information image, it is possible to clearly compare the difference between the reference information that is the standard information for obtaining the comparison result information and the work performed by the operator. it can.

次に、レリーズボタン8を再度スキャンし(S2420a)、使用者によってレリーズボタン8が全押しされたか否かを判断し(S2420b)、全押しされていなければ(S2420b:No)、S2420aの処理を繰り返す。一方で、全押しされていれば(S2420b:Yes)、フラッシュモードか否か判断し(S2421)、フラッシュモードであれば(S2421:Yes)、フラッシュ7をたいて(S2422)、撮像領域100内にある被写体を撮影する(S2423)。一方、フラッシュモードでなけば(S2421:No)、フラッシュ7をたくことなく撮影する(S2423)。尚、S2420bの処理において、レリーズボタン8が全押しされていると判断される前に、レリーズボタンの半押し状態が検出されて、オートフォーカス(AF)および自動露出(AE)機能の起動と、ピント、絞り、シャッタスピードの調節とがなされているものとする。   Next, the release button 8 is scanned again (S2420a), and it is determined whether or not the release button 8 is fully pressed by the user (S2420b). If the release button 8 is not fully pressed (S2420b: No), the processing of S2420a is performed. repeat. On the other hand, if it is fully pressed (S2420b: Yes), it is determined whether or not it is in the flash mode (S2421). If it is in the flash mode (S2421: Yes), the flash 7 is applied (S2422). The subject at is photographed (S2423). On the other hand, if the flash mode is not set (S2421: No), the image is shot without hitting the flash 7 (S2423). In the process of S2420b, before it is determined that the release button 8 is fully pressed, the half-pressed state of the release button is detected, and the auto focus (AF) and automatic exposure (AE) functions are activated, It is assumed that the focus, aperture, and shutter speed are adjusted.

次に、S2423の処理により撮像した撮像画像をCCD22からキャッシュメモリ28に転送し(S2424)、キャッシュメモリ28に転送された撮像画像を外部メモリ27に格納する(S2425)。よって、比較結果情報を画像として保存することができる。   Next, the captured image captured by the processing of S2423 is transferred from the CCD 22 to the cache memory 28 (S2424), and the captured image transferred to the cache memory 28 is stored in the external memory 27 (S2425). Therefore, the comparison result information can be saved as an image.

次に、光源ドライバ29をオフ制御し(S2426)、その光源ドライバ29からの電気信号によってLEDアレイ17Aを消灯する(S2427)。よって、撮像領域100内に投影されていた比較結果情報画像などが非投影とされる。   Next, the light source driver 29 is turned off (S2426), and the LED array 17A is turned off by an electric signal from the light source driver 29 (S2427). Therefore, the comparison result information image projected in the imaging region 100 is not projected.

次に、モード切替スイッチ9に変化が無いか否かを判断し(S2428)、変化が無ければ(S2428:Yes)、S2402からの処理を繰り返す。例えば、参照情報が、操作マニュアルなどのように1以上の工程からなる作業における各工程の参照情報である場合に、各工程毎にS2402〜S2428の処理を繰り返し実行されると、使用者は、各工程毎における自身の作業と参照情報との比較結果情報を知ることができる。あるいは、修正情報に従って修正がなされた作業結果を、再度、作業結果判断プログラムにより判断し、修正箇所が完全に修正されるまでS2402〜S2428の処理を繰り返し実行させることもできる。   Next, it is determined whether or not the mode selector switch 9 has changed (S2428). If there is no change (S2428: Yes), the processing from S2402 is repeated. For example, when the reference information is reference information of each process in an operation including one or more processes such as an operation manual, when the processes of S2402 to S2428 are repeatedly executed for each process, the user It is possible to know the comparison result information between the own work and the reference information in each process. Alternatively, the work result corrected in accordance with the correction information can be determined again by the work result determination program, and the processes of S2402 to S2428 can be repeatedly executed until the corrected portion is completely corrected.

一方で、S2428の処理により判断した結果、モード切替スイッチ9に変化があれば(S2428:No)、当該処理を終了する。   On the other hand, if the result of the determination in S2428 is that there is a change in the mode selector switch 9 (S2428: No), the process ends.

図25は、上述した手本トレース処理におけるS2419の処理の結果として比較結果情報画像が投影された状態を説明する図である。図25には、図23に示した参照情報画像R1として投影された書道の手本に従って、使用者により書かれた二文字からなる書M1に対して上述した手本トレース処理を実行した結果を示している。なお、図25において、半紙OB1上に書かれた書M1は、図面の理解を容易にするために白抜きの文字で示している。   FIG. 25 is a diagram for explaining a state in which a comparison result information image is projected as a result of the processing of S2419 in the above-described example trace processing. FIG. 25 shows the result of executing the above-described example tracing process for the two-character book M1 written by the user according to the calligraphy example projected as the reference information image R1 shown in FIG. Show. In FIG. 25, the book M1 written on the half paper OB1 is indicated by white letters for easy understanding of the drawing.

書M1の書かれた半紙OB1を被写体として撮像した場合の撮像画像データを作業結果判断プログラムにより判断した結果として、図25に示すように、参照情報と比較して修正すべき箇所が6箇所の修正情報画像C1a〜C1fとして投影される。このような修正情報画像C1a〜C1fが投影されることにより、使用者は、自分の書の欠点やその欠点を修正する上で必要な情報を得ることができる。   As a result of judging the picked-up image data when the half paper OB1 on which the book M1 is written as a subject is picked up by the work result judging program, there are six places to be corrected compared with the reference information as shown in FIG. The correction information images C1a to C1f are projected. By projecting such correction information images C1a to C1f, the user can obtain the defect of his / her own book and information necessary for correcting the defect.

また、図25には、修正情報画像C1a〜C1f以外に、作業結果判断プログラムにより得られた比較結果情報画像として、参照情報に対する評価結果を示す評価情報画像C2が投影されている。図25の場合は、書M1が、お手本としての参照情報に対して満足いくレベルに達しているという評価である「合格」の文字が投影されている。このような評価情報画像C2が投影されることにより、使用者は、自分の書の完成度や習熟度に関する情報を得ることができる。   In addition to the correction information images C1a to C1f, in FIG. 25, an evaluation information image C2 indicating an evaluation result for the reference information is projected as a comparison result information image obtained by the work result determination program. In the case of FIG. 25, a letter “pass” is projected, which is an evaluation that the book M1 has reached a satisfactory level with respect to the reference information as a model. By projecting such an evaluation information image C2, the user can obtain information on the degree of perfection and proficiency of his / her book.

図26は、上述した手本トレースモードにおける第2の例を説明する図であり、折り紙による折り鶴の作成に対して手本トレースモードを実行している状態を示している。この第2の例における参照情報は、折り鶴の折り順に従う複数工程(複数ステップ)の参照情報から構成されるものである。   FIG. 26 is a diagram for explaining a second example in the above-described example trace mode, and shows a state in which the example trace mode is executed for the creation of a folded paper crane using origami. The reference information in the second example is composed of reference information of a plurality of steps (a plurality of steps) according to the folding order of the folded paper crane.

図26には、撮像領域100内に配置された第1工程として対角線に2つ折りした折り紙を被写体OB2とし、その被写体OB2に、次の工程の参照情報として、谷折り線を示す参照情報画像R2aが投影される。また、撮像領域100内に、投影された参照情報画像R2a部分を谷折りすることを文字情報として示す参照情報画像R2bと参照情報画像R2aが折り鶴の折り順の第2工程に対応するものであることを文字情報として示す参照情報画像R2cとが投影されている。   In FIG. 26, the origami folded in a diagonal line as the first step arranged in the imaging region 100 is set as the subject OB2, and the reference information image R2a showing the valley fold line as reference information for the next step is set on the subject OB2. Is projected. In addition, the reference information image R2b and the reference information image R2a indicating that the projected reference information image R2a portion is folded in the imaging region 100 as character information correspond to the second step in the folding order of the paper cranes. A reference information image R2c indicating this as character information is projected.

使用者は、これらの参照情報画像R2a〜R2cを視覚的に認識することにより、「折り鶴を折る」という一連の作業において、次の工程で何をすべきであるかを、マニュアル本などを作業中に確認することなく認識することができる。よって、作業労力を軽減させ得る。   By visually recognizing these reference information images R2a to R2c, the user works on a manual book to determine what should be done in the next step in a series of “fold paper crane” operations. Can be recognized without confirmation during. Therefore, work labor can be reduced.

なお、図示はしないが、使用者が、参照情報画像R2a〜R2cに従って作業を行なった後、作業の施された後の被写体OB2を次の被写体として撮像し、その撮像画像データを作業結果判断プログラムにより判断させると、その比較結果情報画像が撮像領域100内の所定の位置に表示される。その場合において、その折り方が正しい場合にのみ、次の工程に対応する参照情報画像を投影し、その一方で、その折り方が誤っている場合には、修正情報画像を投影し、修正情報画像の示す修正情報に基づいて、再度、作業をさせるように構成するように構成してもよい。このように、各工程単位で、その工程に対する比較結果情報画像を投影することにより、使用者は、各工程単位で、作業の完成度や修正点などを認識し得、その結果として、複数の工程からなる一連の作業を正確に実施させることができる。また、各工程毎に比較結果情報画像を投影する際、必要に応じて、対応する工程の参照情報画像を一緒に投影するように構成してもよい。それによって、使用者は、各工程単位での作業の完成度や修正点などをより具体的に認識し得る。   Although not shown, after the user performs work according to the reference information images R2a to R2c, the subject OB2 after the work is imaged as the next subject, and the captured image data is the work result determination program. The comparison result information image is displayed at a predetermined position in the imaging region 100. In that case, only when the folding method is correct, the reference information image corresponding to the next step is projected. On the other hand, when the folding method is incorrect, the correction information image is projected and the correction information is projected. Based on the correction information indicated by the image, the operation may be performed again. In this way, by projecting the comparison result information image for each process in each process unit, the user can recognize the completeness of the work, correction points, etc. in each process unit, and as a result, a plurality of A series of operations consisting of processes can be performed accurately. Further, when the comparison result information image is projected for each process, the reference information image of the corresponding process may be projected together if necessary. As a result, the user can more specifically recognize the completeness and correction points of the work in each process unit.

図27は、上述した手本トレースモードにおける第3の例を説明する図であり、箱状体に蓋をし、その蓋をネジで締めるという作業に対して手本トレースモードを実行している状態を示す図である。図27(a)は、作業前に参照情報画像が投影されている図であり、図27(b)は、作業後に比較結果情報画像が投影されている図である。   FIG. 27 is a diagram for explaining the third example in the above-described example trace mode, in which the example trace mode is executed for the operation of covering the box-like body and tightening the cover with screws. It is a figure which shows a state. FIG. 27A is a diagram in which a reference information image is projected before work, and FIG. 27B is a diagram in which a comparison result information image is projected after work.

図27(a)に示すように、撮像領域100内には、配置されたネジ締めが行なわれる前の箱状体が被写体OB3として配置されており、次の作業としてネジを4つ締めることを文字情報として示す参照情報画像R3aが撮像領域100内に投影されると共に、その被写体OB3上に、ネジを締めるべき箇所を指し示す矢印が参照情報画像R3bとして投影されている。   As shown in FIG. 27A, a box-shaped body before being screwed is arranged as a subject OB3 in the imaging region 100, and the next work is to tighten four screws. A reference information image R3a shown as character information is projected into the imaging region 100, and an arrow indicating a position where a screw is to be tightened is projected as a reference information image R3b on the subject OB3.

使用者は、これらの参照情報画像R3a〜R3bに倣って作業を実行し、作業実行後に、作業が実施された被写体OB3を画像入出力装置1により撮像する。その撮像画像データは、上述した手本トレース処理に従って、作業結果判断プログラムにより判断され、その比較結果情報画像が、図27(b)に示すように、撮像領域100内の所定の位置に表示される。   The user performs a work following these reference information images R3a to R3b, and after the work is performed, the subject OB3 on which the work has been performed is imaged by the image input / output device 1. The captured image data is determined by the work result determination program in accordance with the above-described example trace processing, and the comparison result information image is displayed at a predetermined position in the imaging region 100 as shown in FIG. The

図27(b)には、ネジを締めるべき箇所が1箇所脱落していた場合に投影される比較結果情報画像が図示されている。図27(b)に示すように、撮像領域100内に、ネジの締め忘れがあることを文字情報として示す修正情報画像C3aが投影されると共に、被写体OB3上に、ネジを締め忘れている箇所を指し示す矢印が修正情報画像C3bとして投影されている。   FIG. 27B shows a comparison result information image projected when one place where a screw is to be tightened is dropped. As shown in FIG. 27 (b), a correction information image C3a indicating that there is a forgotten tightening of the screw as character information is projected in the imaging region 100, and a place where the forgetting to tighten the screw is on the subject OB3. Is projected as a correction information image C3b.

使用者は、図27(b)に示すような修正情報画像C3a〜C3bにより、作業において不足してる点を適切に認識することができ、それを修正することによって、正確な作業の実施が可能となる。   The user can appropriately recognize the shortage in the work from the correction information images C3a to C3b as shown in FIG. 27B, and correct work can be performed by correcting the points. It becomes.

図28は、上述した手本トレースモードの第1の例において、アーム部材3を屈曲させることにより、画像入出力装置1における画像撮像部14が、被写体である半紙OB1を左前方から撮像している状態を示す図である。なお、図26に示すように画像入出力装置1が配置されると、画像投影部13もまた左前方から半紙OB1上に参照画像や比較結果情報画像などの投影画像を投影することになる。   In FIG. 28, in the first example of the above-described example trace mode, the arm member 3 is bent so that the image capturing unit 14 in the image input / output device 1 captures the half paper OB1 that is a subject from the left front. FIG. When the image input / output device 1 is arranged as shown in FIG. 26, the image projection unit 13 also projects a projection image such as a reference image or a comparison result information image on the half paper OB1 from the left front.

画像入出力装置1は、アーム部材3の屈曲により、被写体の撮像方向及び投影方向を変えることができるので、作業に応じた位置に配置され得、それによって、作業の効率化を図ることができる。一般的に、使用者の利き腕は右利きであることが多いので、図28に示すように、アーム部材3の屈曲によって画像入出力装置1の撮像方向及び投影方向を左前方からの向きとすることによって、画像入出力装置1の存在そのものによる作業の実施妨害を抑制することができる。   Since the image input / output device 1 can change the imaging direction and the projection direction of the subject by bending the arm member 3, it can be arranged at a position according to the work, thereby improving the work efficiency. . In general, since the user's dominant hand is often right-handed, as shown in FIG. 28, the imaging direction and the projection direction of the image input / output device 1 are set from the left front direction by bending the arm member 3. As a result, it is possible to suppress interference in the execution of work due to the presence of the image input / output device 1 itself.

なお、画像入出力装置1の撮像方向及び投影方向は、図28に示すような左前方に限定されず、被写体に対して作業を施す方向に対して、上面視において対向する方向とすれば、画像入出力装置1による作業の妨害に対して抑制効果を有し得る。例えば、上述した第1の例において、左利きの使用者が半紙OB1に書を書く場合には、画像撮像部14による撮像方向及び画像投影部13による投影方向を右前方からの向きとすればよい。   Note that the imaging direction and the projection direction of the image input / output device 1 are not limited to the left front as shown in FIG. 28, and are the opposite directions in the top view with respect to the direction in which the work is performed on the subject. The image input / output device 1 can have an effect of suppressing work interference. For example, in the above-described first example, when a left-handed user writes a writing on the half paper OB1, the imaging direction by the image imaging unit 14 and the projection direction by the image projection unit 13 may be set from the right front. .

図28に示したように、画像撮像部14による撮像方向を、被写体の表面に対して略垂直な方向以外の方向とした場合、台形状の撮像画像が得られるので、比較結果情報の精度を向上させるために、この台形状の撮像画像を補正して、略垂直方向から撮像した場合に同等な、又は、略垂直方向から撮像した場合に対応する状態に平面化された平面化画像を取得することが好ましい。   As shown in FIG. 28, when the image capturing direction by the image capturing unit 14 is set to a direction other than a direction substantially perpendicular to the surface of the subject, a trapezoidal captured image is obtained. In order to improve, this trapezoidal captured image is corrected to obtain a planarized image that is equivalent to when captured from a substantially vertical direction or planarized to a state corresponding to when captured from a substantially vertical direction It is preferable to do.

なお、図24に示した手本トレース処理(S613)において、平面化画像を利用して比較結果情報を得る場合には、S2414の処理による被写体の撮影の後、S2415の処理へ移行する前に、以下に示すS2431〜S2434の処理を実行すればよい。   In the example tracing process (S613) shown in FIG. 24, when comparison result information is obtained using a flattened image, after photographing the subject by the process of S2414, before proceeding to the process of S2415. The processes of S2431 to S2434 shown below may be executed.

具体的には、S214の処理後、図1(a)の3次元形状検出処理と同様の3次元形状検出処理を実行し(S2431)、次いで、その3次元形状検出処理により得られた3次元形状検出結果である次元座標(X,Y,Z)を外部メモリ27に格納し(S2432)、次いで、図19のS1907の原稿姿勢演算処理と同様の原稿姿勢演算処理を実行し(S2433)、次いで、図19のS1908の処理と同様の平面変換処理を実行して平面化画像を取得する(S2434)。 Specifically, after the process of S2 4 14, the same 3D shape detection process as the 3D shape detection process of FIG. 1 2 (a) is executed (S2431), and then obtained by the 3D shape detection process. three-dimensional shape detection result in a 3-dimensional coordinates (X, Y, Z) and stored in the external memory 27 (S2432), then performs the same original orientation processing and document orientation calculation process S1907 of FIG. 19 (S2433) Next, a planar conversion process similar to the process of S1908 in FIG. 19 is executed to obtain a planarized image (S2434).

そして、S2434の処理により取得されたそのように取得された被写体の平面化画像データを、S2417の処理において、作業結果判断プログラム格納部37lに格納されている作業結果判断プログラムにより判断すればよい。   Then, the planarized image data of the subject acquired in the process of S2434 may be determined by the work result determination program stored in the work result determination program storage unit 37l in the process of S2417.

また、図24に示した手本トレース処理(S613)におけるS2423の処理により、比較結果情報画像の投影された被写体を撮像した後に、S2424の処理の前に、上述したS2431〜S2434と同様の処理を行うことにより、撮像画像を平面化画像に変換するように構成してもよい。それによって、比較結果情報を、無歪な撮像画像として保存することができる。   In addition, after the subject on which the comparison result information image is projected is imaged by the process of S2423 in the example trace process (S613) shown in FIG. 24, the process similar to the above-described S2431 to S2434 is performed before the process of S2424. The captured image may be converted into a flattened image by performing the above. Thereby, the comparison result information can be stored as a non-distorted captured image.

上述のように、手本トレース処理において、撮像画像を平面化画像に変換されことにより、撮像方向が斜めである場合だけでなく、被写体が3次元形状を有し、そのためにその表面が湾曲している場合であっても、撮像データの歪みに起因する比較結果情報の誤差を低減し得、それによって、高精度の比較結果情報を得ることができる。   As described above, in the model tracing process, the captured image is converted into a planarized image, so that the subject has a three-dimensional shape as well as a case where the imaging direction is oblique, and the surface thereof is curved. Even in such a case, it is possible to reduce the error of the comparison result information due to the distortion of the imaging data, thereby obtaining highly accurate comparison result information.

一方で、画像投影部13による投影方向を、被写体の表面に対して略垂直な方向以外の方向とした場合についても、被写体上に投影される画像に歪みが生じるために、場合によっては、使用者に認識不能な投影画像となり得る。よって、そのように歪んで投影される投影画像に対して、無歪な投影画像として投影されるように補正を施すことが好ましい。   On the other hand, even when the projection direction by the image projection unit 13 is a direction other than a direction substantially perpendicular to the surface of the subject, the image projected on the subject is distorted. Projection image that cannot be recognized by a person. Therefore, it is preferable to perform correction so that the projected image projected with distortion is projected as an undistorted projected image.

なお、図24に示した手本トレース処理(S613)において、投影方向に依存することなく無歪の投影画像を投影する場合には、図8のS806の投影処理と同様に実行される投影処理(S2406,S2419)におけるS902の処理に換えて、後述するような投影用画像変換処理(S2900)を実行するように構成すればよい。   In the example tracing process (S613) shown in FIG. 24, when an undistorted projection image is projected without depending on the projection direction, the projection process executed in the same manner as the projection process in S806 of FIG. Instead of the process of S902 in (S2406, S2419), a projection image conversion process (S2900) as described later may be executed.

図29は、その無歪投影用画像変換処理(S2900)のフローチャートである。この無歪投影用画像変換処理(S2900)は、投影画像格納部37kに格納される画像情報に従って投影LCD19に表示される画像を、無歪な状態で被写体に投影可能な画像に変換する処理である。   FIG. 29 is a flowchart of the distortion-free image conversion process (S2900). The distortion-free image conversion process (S2900) is a process for converting an image displayed on the projection LCD 19 in accordance with image information stored in the projection image storage unit 37k into an image that can be projected onto the subject in an undistorted state. is there.

この処理では、まず、RAM37のワーキングエリア37mに当該処理の処理領域を割り当て、当該処理に用いるカウンタqの変数を初期値(q=0)に設定する(S2901)。   In this process, first, the processing area of the process is assigned to the working area 37m of the RAM 37, and the variable of the counter q used for the process is set to an initial value (q = 0) (S2901).

次に、無歪投影用画像(つまり、湾曲した被写体上において無歪である画像)に変換された後の画像となる矩形領域として、LCD空間座標(lcdcx,lcdcy)の空間を設定すると共に、この矩形領域内に含まれる画素数Qaを求める(S2902)。   Next, a space of LCD space coordinates (lcdcx, lcdcy) is set as a rectangular area that becomes an image after being transformed into an image for distortion-free projection (that is, an image that is undistorted on a curved subject) The number of pixels Qa included in this rectangular area is obtained (S2902).

次に、投影画像格納部37kに格納される比較結果情報画像や参照情報画像などの画像情報を、理想カメラ画像上の座標(ccdcx,ccdcy)に配置する(S2903)。   Next, image information such as a comparison result information image and a reference information image stored in the projection image storage unit 37k is arranged at coordinates (ccdcx, ccdcy) on the ideal camera image (S2903).

次に、設定された矩形領域を構成するLCD空間座標(lcdcx,lcdcy)上の各画素について、上述したS2432の処理により外部メモリ27に格納された被写体の表面上の点である次元座標(X,Y,Z)を用いることにより、無歪投影用画像の各画素の画素情報を設定する。 Next, for each pixel on the LCD space coordinates (lcdcx, lcdccy) constituting the set rectangular area, three- dimensional coordinates (points on the surface of the subject stored in the external memory 27 by the processing of S2432 described above) ( By using (X, Y, Z), the pixel information of each pixel of the image for distortion-free projection is set.

つまり、まず、カウンタqが画素数Qaに到達したか否かを判断する(S2904)。カウンタqが画素数Qaに到達していなければ(S2904:No)、カウンタqの値に対応する画素のLCD空間座標(lcdcx,lcdcy)を、外部メモリ27に格納された被写体上の座標(X,Y,Z)に変換する(S2905)。   That is, first, it is determined whether or not the counter q has reached the number of pixels Qa (S2904). If the counter q has not reached the number of pixels Qa (S2904: No), the LCD space coordinates (lcdcx, lcdcy) of the pixel corresponding to the value of the counter q are coordinates on the subject stored in the external memory 27 (X , Y, Z) (S2905).

次に、S2905の処理により変換されて得られた被写体上の座標(X,Y,Z)を、理想カメラ画像上の座標(ccdcx,ccdcy)に変換する(S2906)。   Next, the coordinates (X, Y, Z) on the subject obtained by the conversion in the process of S2905 are converted into coordinates (ccdcx, ccdcy) on the ideal camera image (S2906).

次に、S2906の処理により変換されて得られた座標(ccdcx,ccdcy)に配置されている画素情報を取得し、その画素情報を、カウンタqの値に対応するLCD空間座標(lcdcx,lcdcy)に書き込む(S2907)。   Next, the pixel information arranged at the coordinates (ccdcx, ccdcy) obtained by the conversion in the process of S2906 is acquired, and the pixel information is converted into the LCD space coordinates (lcdcx, lcdcy) corresponding to the value of the counter q. (S2907).

そして、次の画素について上述したS2904からS2907までの処理を実行すべく、カウンタqに「1」を加算する(S2908)。   Then, “1” is added to the counter q in order to execute the above-described processing from S2904 to S2907 for the next pixel (S2908).

こうして、S2904からS2908までの処理を、カウンタqが画素数Qaになるまで繰り返すと(S2904:Yes)、設定された矩形領域を構成するLCD空間座標(lcdcx,lcdcy)に対応付けられた画素情報を、投影LCDドライバ30に転送する(S2909)。   Thus, when the processing from S2904 to S2908 is repeated until the counter q reaches the number of pixels Qa (S2904: Yes), the pixel information associated with the LCD space coordinates (lcdcx, lcdcy) that constitute the set rectangular area Is transferred to the projection LCD driver 30 (S2909).

最後に、S2901において、当該処理を実行するためにワーキングエリア37mに割り当てた処理領域を開放して(S2910)、当該処理を終了する。   Finally, in S2901, the processing area allocated to the working area 37m for executing the process is released (S2910), and the process is terminated.

S2909の処理により、LCD空間座標(lcdcx,lcdcy)上の画素情報が投影LCDドライバ30へ転送されることにより、投影LCD19は、歪曲面上において無歪に投影される投影画像が表示される。よって、被写体上に無歪な画像が投影される。   By the processing of S2909, the pixel information on the LCD space coordinates (lcdcx, lcdcy) is transferred to the projection LCD driver 30, whereby the projection LCD 19 displays a projected image projected without distortion on the distorted curved surface. Therefore, an undistorted image is projected on the subject.

従って、無歪投影用画像変換処理(S2900)を実行することにより、投影方向が斜めである場合だけでなく、被写体が3次元形状を有し、そのためにその表面が湾曲している場合であっても、無歪な投影画像を投影することができる。その結果として、特に、比較結果情報画像として修正情報画像や評価情報画像を投影する場合に、使用者にその情報を正確に認識させることができる。   Therefore, by executing the distortion-free image conversion process (S2900), not only when the projection direction is oblique, but also when the subject has a three-dimensional shape and the surface thereof is curved. However, an undistorted projection image can be projected. As a result, particularly when a correction information image or an evaluation information image is projected as a comparison result information image, the user can be made to recognize the information accurately.

図30は、上述した第1実施例の光源レンズ18に関する第2実施例の光源レンズ60を説明するための図であり、(a)は第2実施例の光源レンズ60を示す側面図であり、(b)は第2実施例の光源レンズ60を示す平面図である。尚、上述したのと同一な部材には、同一の符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 30 is a view for explaining the light source lens 60 of the second embodiment related to the light source lens 18 of the first embodiment described above, and (a) is a side view showing the light source lens 60 of the second embodiment. (B) is a top view which shows the light source lens 60 of 2nd Example. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as mentioned above, and the description is abbreviate | omitted.

第1実施例における光源レンズ18は、各LED17に対応する凸状の非球面形状からレンズ部18aをベース18b上に一体的に並べて配置して構成されているのに対し、この第2実施例の光源レンズ50は、LED17の各々を内包する砲弾型に形成された樹脂製レンズを各々別体に構成したものである。   The light source lens 18 in the first embodiment is configured by integrally arranging the lens portions 18a on the base 18b from a convex aspherical shape corresponding to each LED 17, whereas in the second embodiment The light source lens 50 is configured by separately forming a resin lens formed in a bullet shape including each of the LEDs 17.

このように、各LED17を内包する光源レンズ50を各々別体に構成することで、各々のLED17とそれに対応する各々の光学レンズ50との位置が1対1で決められるので、相対的な位置精度を高めることができ、光の出射方向が揃うという効果がある。   In this way, by configuring the light source lenses 50 including the respective LEDs 17 separately, the positions of the respective LEDs 17 and the corresponding optical lenses 50 are determined on a one-to-one basis. The accuracy can be improved and the light emission direction is aligned.

これに対し、基板16上にレンズアレイをまとめて位置合わせをすると、各々のLED17がダイボンディングされる際の位置決め誤差やレンズアレイと基板の線膨張係数の違いから、光の出射方向がバラバラになってしまう恐れがある。   On the other hand, when the lens array is collectively aligned on the substrate 16, the light emission direction varies due to the positioning error when each LED 17 is die-bonded and the difference between the linear expansion coefficients of the lens array and the substrate. There is a risk of becoming.

従って、投影LCD19の面には、LED17からの光の入射方向が投影LCD19の面に垂直にそろった光が照射され、投影光学系20の絞りを均一に通過できる様になるため、投影画像の照度ムラを抑えることができ、結果的に高品質な画像を投影することができる。尚、光源レンズ50に内包されているLED17はリードおよびリフレクタからなる電極51を介して基板16に実装されている。   Therefore, the surface of the projection LCD 19 is irradiated with light whose light incident directions from the LEDs 17 are aligned perpendicularly to the surface of the projection LCD 19 so that it can pass through the aperture of the projection optical system 20 uniformly. Irradiance unevenness can be suppressed, and as a result, a high-quality image can be projected. The LED 17 included in the light source lens 50 is mounted on the substrate 16 via an electrode 51 composed of a lead and a reflector.

また、この第2実施例における1群の光源レンズ50の外周面には、各光源レンズ50を束ねて所定の方向に規制する枠状の弾性を有する固定部材52が配置されている。この固定部材52は、ゴム、プラスチック等の樹脂製材料で構成されている。   Further, on the outer peripheral surface of the group of light source lenses 50 in the second embodiment, a fixing member 52 having a frame-like elasticity that binds the light source lenses 50 and restricts them in a predetermined direction is disposed. The fixing member 52 is made of a resin material such as rubber or plastic.

第2実施例の光源レンズ50は各LED17に対して各々別体に構成されているので、各光源レンズ50の凸状の先端部が形成する光軸の角度を正しく揃えて投影LCD19と対向するように設置することが困難である。   Since the light source lens 50 of the second embodiment is configured separately from each LED 17, the angle of the optical axis formed by the convex tip of each light source lens 50 is correctly aligned and faces the projection LCD 19. It is difficult to install.

そこで、この固定部材52によって1群の光源レンズ50を取り囲み、各光源レンズ50の外周面同士を接触させ、各光源レンズ50の光軸が投影LCD19と正しい角度で対向するように各光源レンズ50の位置を規制することで、各光源レンズ50から投影LCD19に向けて光を略垂直に照射させることができる。よって、投影LCD19の面に垂直にそろった光が照射され、投影レンズの絞りを均一に通過できる様になるため、投影画像の照度ムラを抑えることができる。従って、一層、高品質な画像を投影することができる。   Therefore, the group of light source lenses 50 is surrounded by the fixing member 52, the outer peripheral surfaces of the light source lenses 50 are brought into contact with each other, and the light source lenses 50 are arranged so that the optical axis of each light source lens 50 faces the projection LCD 19 at a correct angle. By restricting the position, the light can be irradiated from each light source lens 50 toward the projection LCD 19 substantially vertically. Therefore, the light aligned in the direction perpendicular to the surface of the projection LCD 19 is irradiated so that it can pass through the aperture of the projection lens uniformly, so that unevenness in the illuminance of the projection image can be suppressed. Therefore, a higher quality image can be projected.

尚、この固定部材52は、予め所定の大きさに規定された剛性を有するものであっても良く、弾性力を有する材料で構成してその弾性力によって各光源レンズ50の位置を所定の位置に規制するようにしても良い。   The fixing member 52 may have a rigidity defined in advance to a predetermined size. The fixing member 52 is made of a material having an elastic force, and the position of each light source lens 50 is set to a predetermined position by the elastic force. You may make it regulate to.

図31は、図30で説明した光源レンズ50を所定位置に規制する固定部材52に関する第2実施例を説明するための図であり、(a)は光源レンズ50を固定した状態を示す斜視図であり、(b)はその部分的な断面図である。尚、上述したのと同一の部材には、同一の符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 31 is a view for explaining a second embodiment relating to the fixing member 52 for restricting the light source lens 50 described in FIG. 30 to a predetermined position, and (a) is a perspective view showing a state in which the light source lens 50 is fixed. (B) is a partial sectional view thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as mentioned above, and the description is abbreviate | omitted.

この第2実施例の固定部材60は、各光源レンズ50の外周面に沿った断面を有する断面視円錐形状の貫通孔60aが穿設された板状に形成されている。各光源レンズ50は、この各貫通孔60aに差し込まれて固定される。   The fixing member 60 of the second embodiment is formed in a plate shape in which a through-hole 60a having a conical cross section having a cross section along the outer peripheral surface of each light source lens 50 is formed. Each light source lens 50 is inserted and fixed in each through hole 60a.

また、この固定部材60と基板16との間には弾性を有する付勢プレート61が介装されており、更に、この付勢プレート61と各光源レンズ50の下面との間には、電極51を囲むように弾性を有する環状のOリング62が配置されている。   Further, an urging plate 61 having elasticity is interposed between the fixing member 60 and the substrate 16, and an electrode 51 is provided between the urging plate 61 and the lower surface of each light source lens 50. An annular O-ring 62 having elasticity is arranged so as to surround the outer periphery.

尚、光源レンズ50に内包されるLED17は、付勢プレート61、基板16に穿設されたスルーホールを貫通する電極51を介して基板16に実装されている。   The LED 17 included in the light source lens 50 is mounted on the substrate 16 via an urging plate 61 and an electrode 51 that penetrates a through hole formed in the substrate 16.

上述した固定部材60によれば、各光源レンズ50を、その光源レンズの外周面に沿った断面を有する各貫通孔60aに各々貫通させて固定するので、上述した固定部材50よりも、一層確実に光源レンズ50の光軸を正しい角度で投影LCD19に向くように固定することができる。   According to the fixing member 60 described above, each light source lens 50 is fixed by being passed through each through hole 60a having a cross section along the outer peripheral surface of the light source lens. The optical axis of the light source lens 50 can be fixed so as to face the projection LCD 19 at a correct angle.

また、組立時に、Oリング62の付勢力によってLED17を正しい位置に付勢して固定することができる。   Further, at the time of assembly, the LED 17 can be urged and fixed to the correct position by the urging force of the O-ring 62.

また、本装置1を運搬する場合等に生ずる可能性のある衝撃力を、Oリング62の弾性力によって吸収することができ、その衝撃の影響で光源レンズ50の位置がずれてしまい、光源レンズ50から垂直に投影LCD19に向けて光を照射できないという不都合を防止することができる。   Further, an impact force that may occur when the apparatus 1 is transported can be absorbed by the elastic force of the O-ring 62, and the position of the light source lens 50 is shifted due to the impact, and the light source lens. The inconvenience that light cannot be irradiated from 50 to the projection LCD 19 vertically can be prevented.

上記実施例において、請求項1記載の参照情報取得手段としては、図24の手本トレース処理におけるS2402の処理が該当し、参照情報投影手段としては、図24の手本トレース処理におけるS2406及びS2419の投影処理が該当する。   In the above-described embodiment, the reference information acquisition means described in claim 1 corresponds to the process of S2402 in the example trace process of FIG. 24, and the reference information projection means includes S2406 and S2419 in the example trace process of FIG. This projection processing is applicable.

また、請求項2及び3記載の比較結果情報取得手段としては、図24の手本トレース処理におけるS2417の処理が該当し、比較結果投影手段としては、図24の手本トレース処理におけるS2419の投影処理が該当する。   Further, the comparison result information acquisition means according to claims 2 and 3 corresponds to the processing of S2417 in the example trace process of FIG. 24, and the comparison result projection means includes the projection of S2419 in the example trace process of FIG. Processing is applicable.

また、請求項4記載の三次元情報生成手段としては、上述したS2431〜S2432の処理が該当し、平面画像補正手段としては、上述したS2433〜2434の処理が該当する。   The three-dimensional information generating means described in claim 4 corresponds to the above-described processes of S2431 to S2432, and the planar image correcting means corresponds to the above-described processes of S2433 to 2434.

また、請求項5記載の空間変調制御手段としては、図29の無歪投影用画像変換処理が該当する。   The spatial modulation control means according to claim 5 corresponds to the distortion-free image conversion processing of FIG.

また、請求項8記載の参照情報投影手段としては、図24の手本トレース処理におけるS2419の投影処理が該当する。   Further, the reference information projecting means according to claim 8 corresponds to the projecting process of S2419 in the model trace process of FIG.

以上実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。   Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be easily made without departing from the gist of the present invention. It can be done.

例えば、上記実施例では、平面化画像モードとして、平面化された画像を取得、表示する処理を説明したが、周知のOCR機能を搭載させ、平面化された平面画像をこのOCR機能によって読み取らせるように構成しても良い。かかる場合には、OCR機能によって湾曲した状態の原稿を読み取る場合に比べて高精度に原稿に記載された文章を読み取ることができる。   For example, in the above-described embodiment, the process of acquiring and displaying a planarized image has been described as the planarized image mode. However, a known OCR function is installed, and the planarized planar image is read by this OCR function. You may comprise as follows. In such a case, it is possible to read the text written on the document with higher accuracy than when reading a curved document by the OCR function.

また、上記実施例における図15のS1501においては、明暗の変化を持つ輝度画像の全部を抽出し、その全部について暫定的なCCDY値を求める場合について説明したが、抽出する輝度画像としては、全部である必要はなく、1枚以上であれば、その枚数に限定されることはない。抽出する枚数を減らすことで境界座標を高速に求めることができる。   Further, in S1501 of FIG. 15 in the above-described embodiment, a case has been described in which all luminance images having light and dark changes are extracted and provisional CCDY values are obtained for all of them. It is not necessary that the number of sheets is limited to one or more. The boundary coordinates can be obtained at high speed by reducing the number of extractions.

また、上記実施例における図15のS1507では、fCCDY[i]を加重平均し、図16のS1607ではefCCDY[j]を近似多項式として、各値を平均化する場合について説明したが、各値を平均化する方法としては、これらに限定されるものではなく、例えば、各値の単純平均値を採る方法、各値の中央値を採用する方法、各値の近似式を算出し、その近似式における検出位置を境界座標とする方法、統計的な演算により求める方法等であっても良い。   Further, in S1507 of FIG. 15 in the above embodiment, fCCDY [i] is weighted and averaged, and in S1607 of FIG. 16 efCCDY [j] is an approximate polynomial, each value is averaged. The averaging method is not limited to these. For example, a method of taking a simple average value of each value, a method of employing a median value of each value, calculating an approximate expression of each value, and calculating the approximate expression For example, a method of using the detection position in the boundary coordinates as a boundary coordinate, a method of obtaining by statistical calculation, or the like may be used.

また、例えば、上記実施例における平面化画像モードにおける3次元形状検出処理においては、原稿Pの3次元形状を検出するために、複数種類の明暗を交互に並べてなる縞状のパターン光を投影する場合について説明したが、3次元形状を検出するための光は、かかるパターン光に限定されるものではない。   Further, for example, in the three-dimensional shape detection process in the planar image mode in the above embodiment, in order to detect the three-dimensional shape of the document P, a striped pattern light in which a plurality of types of light and dark are alternately arranged is projected. Although the case has been described, the light for detecting the three-dimensional shape is not limited to such pattern light.

例えば、図32に示すように、湾曲原稿の3次元形状の検出を簡便に行う場合には、画像投影部13から2本の帯状のスリット光70,71を投影するようにしても良い。この場合には、8枚のパターン光を投影する場合にくらべ、僅か2枚の撮像画像から高速に3次元形状の検出をすることができる。   For example, as shown in FIG. 32, when the three-dimensional shape of a curved document is simply detected, two strip-shaped slit lights 70 and 71 may be projected from the image projection unit 13. In this case, a three-dimensional shape can be detected at high speed from only two captured images, as compared with the case of projecting eight pattern lights.

また、図24を参照して説明した手本トレース処理のS2419の処理において、1つの作業の参照情報が複数の工程の参照情報から構成されていれば、各工程に対して得られた比較結果情報画像と、その工程に対応する参照情報画像とを動画により順次連続投影するように構成してもよい。例えば、書道における書の作成を1つの作業とする場合において、参照情報が、その書における書順毎の手本情報であるとすれば、上述した手本トレースモードの第1の例において、書M1に対する比較結果情報を、書M1の書順に従って分割し、対応する書順の手本情報画像と共に、動画として順次連続投影するように構成してもよい。その結果として、使用者の作業と参照情報との類似点や相違をより明確に認識することができる。 Further, in the process of S2419 of the sample trace process described with reference to FIG. 24, if the reference information of one work is composed of reference information of a plurality of processes, the comparison result obtained for each process You may comprise so that an information image and the reference information image corresponding to the process may be successively projected by a moving image. For example, in the case of creating a calligraphy calligraphy as one work, if the reference information is model information for each order in the book, in the first example of the model trace mode described above, The comparison result information for M1 may be divided according to the document order of the book M1, and sequentially projected as a moving image together with the model information image of the corresponding book order. As a result, similarities and differences between the user's work and the reference information can be recognized more clearly.

画像入出力装置の外観斜視図である。1 is an external perspective view of an image input / output device. 撮像ヘッドの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of an imaging head. (a)は画像投影部の拡大図であり、(b)は光源レンズの平面図であり、(c)は投影LCD19の正面図である。(A) is an enlarged view of an image projection part, (b) is a top view of a light source lens, (c) is a front view of projection LCD19. LEDアレイの配列に関する説明をするための図である。It is a figure for demonstrating regarding the arrangement | sequence of a LED array. 画像入出力装置の電気的なブロック図である。It is an electrical block diagram of an image input / output device. メイン処理のフローチャートである。It is a flowchart of a main process. デジカメ処理のフローチャートである。It is a flowchart of a digital camera process. webcam処理のフローチャートである。It is a flowchart of a webcam process. 投影処理のフローチャートである。It is a flowchart of a projection process. 立体画像処理のフローチャートである。It is a flowchart of a three-dimensional image process. (a)は、空間コード法の原理を説明するための図であり、(b)は(a)とは異なるマスクパターン(グレイコード)を示す図である。(A) is a figure for demonstrating the principle of the space code method, (b) is a figure which shows the mask pattern (gray code) different from (a). (a)は3次元形状検出処理のフローチャートである。(b)は撮像処理のフローチャートである。(c)は3次元計測処理のフローチャートである。(A) is a flowchart of a three-dimensional shape detection process. (B) is a flowchart of an imaging process. (C) is a flowchart of a three-dimensional measurement process. コード境界座標検出処理の概略を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline of a code boundary coordinate detection process. コード境界座標検出処理のフローチャートである。It is a flowchart of a code boundary coordinate detection process. コード境界座標をサブピクセル精度で求める処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates | requires a code boundary coordinate with subpixel precision. PatID[i]のマスクパターン番号を持つ輝度画像について、境界のCCDY値を求める処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates | requires the boundary CCDY value about the brightness | luminance image with the mask pattern number of PatID [i]. レンズ収差補正処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a lens aberration correction process. CCD空間における座標から3次元空間における3次元座標を算出する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating the three-dimensional coordinate in a three-dimensional space from the coordinate in CCD space. 平面化画像処理のフローチャートである。It is a flowchart of planarization image processing. 原稿姿勢演算処理を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining document orientation calculation processing. 平面変換処理のフローチャートである。It is a flowchart of a plane conversion process. (a)は、湾曲計算処理についての大略を説明するための図であり、(b)は平面変換処理によって平面化された平面化画像を示す図である。(A) is a figure for demonstrating the outline about a curvature calculation process, (b) is a figure which shows the planarization image planarized by the plane conversion process. 手本トレースモードにおける第1の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st example in a sample trace mode. 手本トレース処理のフローチャートである。It is a flowchart of a sample trace process. 手本トレース処理において比較結果情報画像が投影された状態を説明する図である。It is a figure explaining the state by which the comparison result information image was projected in the example trace process. 手本トレースモードにおける第2の例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd example in a sample trace mode. 手本トレースモードにおける第3の例を説明する図であり、箱状体に蓋をし、その蓋をネジ止めする作業に対して手本トレースモードを実行している状態を示す図であり、(a)は、作業前に参照情報画像が投影されている図であり、(b)は、作業後に比較結果情報画像が投影されている図である。It is a figure explaining the 3rd example in a model trace mode, and is a figure showing the state where the model trace mode is performed for the operation which covers a box-like body and screws the lid, (A) is a figure in which a reference information image is projected before work, and (b) is a figure in which a comparison result information image is projected after work. 手本トレースモードの第1の例において、アーム部材を屈曲させることにより、画像入出力装置が、被写体を左前方から撮像している状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the image input / output device captures an image of a subject from the left front by bending an arm member in the first example of the sample trace mode. 無歪投影用画像変換処理のフローチャートである。It is a flowchart of the image conversion process for distortion-free projection. (a)は第2実施例の光源レンズ60を示す側面図であり、(b)は第2実施例の光源レンズ60を示す平面図である。(A) is a side view which shows the light source lens 60 of 2nd Example, (b) is a top view which shows the light source lens 60 of 2nd Example. (a)は、光源レンズ50を固定した状態を示す斜視図であり、(b)はその部分的な断面図である。(A) is a perspective view which shows the state which fixed the light source lens 50, (b) is the fragmentary sectional drawing. 被写体に投影するパターン光としての他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example as pattern light projected on a to-be-photographed object.

符号の説明Explanation of symbols

3 アーム部材(可動手段)
13 画像投影部(投影部)
14 画像撮像部(撮像部)
17 LED(光源手段)
19 投影LCD(空間変調手段)
20 投影光学系
21 撮像光学系(撮像手段の一部)
22 CCD(撮像手段の一部)
3 Arm member (movable means)
13 Image projection unit (projection unit)
14 Image capturing unit (imaging unit)
17 LED (light source means)
19 Projection LCD (spatial modulation means)
20 Projection optical system 21 Imaging optical system (part of imaging means)
22 CCD (part of imaging means)

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