JP2011163988A - Pattern light projection device - Google Patents
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Description
本発明は、静物や人の頭部や上半身、全身等の被写体をパターン投影法を用いて3次元計測する場合に用いるパターン光投影装置に関するものである。 The present invention relates to a pattern light projection apparatus used when a subject such as a still life, a human head, an upper body, or a whole body is measured three-dimensionally using a pattern projection method.
物体の形状を3次元データにするための3次元計測システムとしては、被写体にレーザースリット光やパターン光を投影した状態で、投影源とは異なる角度から被写体をカメラで撮影し、三角測量の原理で計測する光切断法やパターン投影法などの方法を用いたものが知られている。これらのシステムでは、通常はカメラの他にレーザーやプロジェクタ等、パターン光を投影するための専用のパターン光投影装置を必要とするために大がかりなものになる。しかし、特開2002−250613号公報に記載された発明の様に、カメラの内蔵フラッシュを光源として用い、市販のコンパクトカメラの内蔵フラッシュの前に、パターンマスクと投影レンズを備えた着脱可能なアタッチメントを装着するだけで手軽にパターン光を投影することが出来るものも提案されている。 As a 3D measurement system for converting the shape of an object into 3D data, the subject is photographed with a camera from a different angle from the projection source while projecting laser slit light or pattern light onto the subject, and the principle of triangulation A method using a method such as a light cutting method or a pattern projection method is known. In these systems, in general, a dedicated pattern light projection device for projecting pattern light, such as a laser and a projector, is required in addition to the camera. However, as in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-250613, a detachable attachment that uses a built-in flash of a camera as a light source and includes a pattern mask and a projection lens before the built-in flash of a commercially available compact camera Proposals have also been made for easily projecting pattern light simply by wearing the.
上記特許文献1の発明では、カメラの内蔵フラッシュから発せられたフラッシュ光を、直線状の縞模様が描かれたパターンマスクに導き、パターンマスクを透過した後に投影レンズを用いて被写体上に縞模様のパターンを結像させている。その状態でカメラで撮影し、得られた画像上での被写体上に投影されたパターンの、投影レンズとカメラの視差による歪みを解析する事により、被写体の3次元形状を求める事が出来る。 In the invention of Patent Document 1, the flash light emitted from the built-in flash of the camera is guided to the pattern mask on which a linear stripe pattern is drawn, and after passing through the pattern mask, the stripe pattern is formed on the subject using the projection lens. The pattern is imaged. In this state, the three-dimensional shape of the subject can be obtained by analyzing the distortion caused by the parallax between the projection lens and the camera of the pattern projected on the subject on the obtained image.
この従来例は、近距離に置かれた凹凸の程度が小さい被写体を低い解像度で3次元データ化する場合には有効で有るが、下記の理由により、人の顔を3次元計測する場合の様に、鼻の先端から耳まで含めると10Cmに及ぶ奥行きの差が有り、且つ有る程度高精度な計測が必要とされる場合に適用する事は難しい。 This conventional example is effective when a subject with a small degree of unevenness placed at a short distance is converted into three-dimensional data at a low resolution. However, for the following reason, the subject is three-dimensionally measured. In addition, when including from the tip of the nose to the ear, there is a difference in depth of 10 Cm, and it is difficult to apply when a highly accurate measurement is required to some extent.
まず第1の問題は、カメラから数10Cm以上離れた被写体の高精度な3次元計測が行える程に大きな視差を取ると、被写体上に投影されるパターン光が非常に暗くなる事である。数10Cm離れた人の顔を、目鼻立ちが分かる程度の精密さで計測するためには、カメラとパターン光照射源の視差は最低10〜20Cm以上は必要であり、また、この視差を大きく取れば取るほど高精度な3次元計測が可能になる。上記従来例にも視差を大きくした実施例が記載されているが、その具体的な構造については記載がない。仮に、潜望鏡の様に2枚の反射鏡を使用して光路を折り曲げて視差を大きくしたものだとすると、光源となる内蔵フラッシュと投影レンズとの距離が拡大するため、その距離の2乗に反比例して投影レンズまで到達する光の光量が減少し、明るい像を得ることが出来ない。 The first problem is that the pattern light projected on the subject becomes very dark if the parallax is large enough to enable highly accurate three-dimensional measurement of a subject that is several tens of cm away from the camera. In order to measure the face of a person who is several tens of cm away with a precision sufficient to recognize the eyes and nose, the parallax between the camera and the pattern light irradiation source must be at least 10 to 20 Cm. The more accurate the three-dimensional measurement becomes possible. In the above conventional example, an example in which the parallax is increased is described, but the specific structure is not described. Assuming that the parallax is increased by using two reflectors like a periscope, the distance between the built-in flash as the light source and the projection lens increases, so it is inversely proportional to the square of the distance. As a result, the amount of light reaching the projection lens decreases, and a bright image cannot be obtained.
図12は上記従来のパターン光投影装置の光の進み方を模式的に描いた光路図である。実際には潜望鏡の様に光軸が2度折り曲げられているはずであるが、ここでは、フラッシュ光の距離による広がりのみに注目するため、折り曲げ部分は省略して真っ直ぐな光路としてとして模式的に描いた。図において、3はフラッシュ、12はパターンマスク、13は投影レンズ、4はフラッシュ3から放射されたフラッシュ光である。フラッシュ光はフラッシュ3から広い角度で放射状に放射されるが、比較対象となる、後述する図13が煩雑になるのを避けるために図では上半分の光線のみを示してある。図12に示した光線のうち、被写体上の像の明るさに寄与する有効な部分を実線で、寄与しない無効な部分を破線で描いた。
FIG. 12 is an optical path diagram schematically illustrating how light travels in the conventional pattern light projector. Actually, the optical axis should be bent twice like a periscope, but here we will focus only on the spread due to the distance of the flash light, so the bent part is omitted and it is schematically shown as a straight optical path. Painted. In the figure, 3 is a flash, 12 is a pattern mask, 13 is a projection lens, and 4 is flash light emitted from the
有効な光線は、パターンマスク12を通過し、且つ投影レンズ13の有効範囲内に到達した光線のみである。図12より、視差を大きく取るためにフラッシュ3と投影レンズ13の距離を大きく取ると、有効な光線の割合が非常に小さくなることが分かる。
Effective light rays are only light rays that have passed through the
第2の問題は、像の明るさを向上させるために、従来例の特許文献の図に有るほどの開口の大きなレンズを用いると、焦点深度が非常に浅くなるため、人の顔の様に凹凸の大きな被写体の全面にシャープな像を結ぶ事が出来ない事である。 The second problem is that using a lens with a large aperture as shown in the figure of the patent document of the conventional example in order to improve the brightness of the image, the depth of focus becomes very shallow, so that it looks like a human face. It is impossible to form a sharp image on the entire surface of a large uneven surface.
図4は従来のパターン光投影装置の、フラッシュ光の進み方を模式的に描いた光路図である。図において、20は被写体の表面、21はこの結像光学系の焦点面、12P、12Qはそれぞれパターンマスク12に描かれたパターン上の点、12P1,12Q1はそれぞれ点12P、12Qがこの結像光学系によって被写体20上に投影された像である。
FIG. 4 is an optical path diagram schematically showing how the flash light travels in the conventional pattern light projector. In the figure, 20 is the surface of the subject, 21 is the focal plane of the imaging optical system, 12P and 12Q are points on the pattern drawn on the
結像光学系においては、シャープな像を得るためには、パターンマスク上の1点から出た光は1点に結像しなければならないが、レンズ径が大きく、被写体の凹凸が大きい場合には、焦点面21が被写体20の凹凸の中央付近になる様に被写体の位置を調節したとしても、像12P1、12Q1の出来る位置は焦点面21から前後に大きく外れるため、ぼけた像しか得る事ができない。この焦点深度に起因するぼけの直径は図より幾何学的に求める事が出来る。
In the imaging optical system, in order to obtain a sharp image, the light emitted from one point on the pattern mask must be focused on one point. However, when the lens diameter is large and the unevenness of the subject is large. Even if the position of the subject is adjusted so that the
人の顔を3次元計測する場合には、カメラと被写体の距離は50Cm〜100Cm程度が好ましいので、例えば、投影レンズ13の有効径を、特許文献1に記載された図の程度の20mm、投影レンズから焦点面21までの距離を50Cm、被写体の、焦点面からの前後ずれを、プラスマイナス5Cmとすると、この前後ずれは焦点面までの距離の10%であるので、焦点面から最も外れた位置ではこの焦点深度に起因するぼけの直径も投影レンズ直径の10%、つまり2mmとなる。ぼけの径が2mmも有ると、被写体上には2mm間隔より細かいピッチのパターン光を投影する事が出来ないため、精度の高い3次元計測を行う事は出来ない。
In the case of measuring a human face three-dimensionally, the distance between the camera and the subject is preferably about 50 Cm to 100 Cm. For example, the effective diameter of the
本発明は、上記の課題を解決するためのもので、カメラ内蔵または外付けのフラッシュから放射されたフラッシュ光を受け入れる手段と、視差方向と垂直な方向に伸びる直線状の縞模様のパターン光を投影する手段と、そのパターン光の縞模様と平行な方向には広く、垂直な方向には狭い光路を持つ結像光学手段を備えた事を最も主要な特徴とする。 The present invention is to solve the above-described problems, and includes means for receiving flash light emitted from a camera built-in or external flash, and linear striped pattern light extending in a direction perpendicular to the parallax direction. The main feature is that it includes a projection means and an imaging optical means having a light path that is wide in the direction parallel to the stripe pattern of the pattern light and narrow in the vertical direction.
本発明のパターン光投影装置は、外付けフラッシュやコンパクトカメラの内蔵フラッシュに取り付けるだけの簡単な操作で、凹凸の大きな被写体上にも明るく精細なパターンを投影する事が出来るので、精度の高い3次元計測が可能になるという利点がある。 The pattern light projection apparatus of the present invention can project a bright and fine pattern onto an object with large irregularities by a simple operation that is only required to be attached to an external flash or a built-in flash of a compact camera. There is an advantage that dimension measurement becomes possible.
簡単な構造で凹凸の大きな被写体上にも明るく精細なパターン光を投影する事が出来るパターン光投影装置を実現した。 We realized a pattern light projection device that can project bright and fine pattern light onto a subject with a simple structure and large irregularities.
図1は、本発明の実施例1を示す一部断面上面図である。図において、2はカメラ、3はカメラのアクセサリーシューに取り付けられた背の高いフラッシュ、8はパターン光投影装置の鏡筒、16は反射率の高い内壁を備えたフラッシュ光導入口、12はフラッシュ光導入口16の後段に設置されたフィルム状のパターンマスクであり、被写体によって交換可能になっている。13は投影レンズ、14は投影レンズ13の前方に設けられた、図の上下方向には狭く、図の紙面に垂直な方向には広いスリットが設けられた絞り、15は較正板、4はパターン光の光軸、5はカメラ2の光軸であり、この2つの光軸の根本どうしの距離が3次元計測の計算の元となる視差である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional top view showing Example 1 of the present invention. In the figure, 2 is a camera, 3 is a tall flash attached to an accessory shoe of the camera, 8 is a lens barrel of a pattern light projection device, 16 is a flash light inlet with a highly reflective inner wall, and 12 is a flash. A film-like pattern mask installed at the rear stage of the
図2は、本発明の実施例1のパターンマスクをパターン光の光軸4の方向から見たときのパターンを示す模式図である。パターンマスク12は透明なフィルムからなり、斜線の無い領域12bと斜線で示した領域12cが区別出来る様に、異なる色で着色されている。12aはパターンマスク上に描かれた、視差方向と垂直な方向に伸びる複数のライン、12Mは中央のライン12aを切り欠いたもので、投影されたパターン光の位置の基準となる基準マークである。12Pは、ライン12aのうち、最もカメラの光軸から遠いもの、12Qは、同じく最もカメラの光軸に近いものである。図2では構成を分かりやすくするために、ラインを模式的に粗いピッチで描いたが、実用的にはもっと細かいピッチで描かれる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a pattern when the pattern mask of Example 1 of the present invention is viewed from the direction of the
図3は、ライン12Pを投影する光線がフラッシュ3から放射されて投影レンズ13に入射するまでの光の進み方を示す光路図である。ライン12Pを結像させるのに有効な光線は、ライン12Pを通り、投影レンズで屈折した後に絞り14の開口部を通り抜ける、図に斜線で示した範囲の光線だけである。したがって、フラッシュ3から直接ライン12Pに照射される直接光は有効ではなく、フラッシュ光導入口16の内面で1度反射されたものだけが有効である事が分かる。フラッシュ光導入口16の内面は反射率が高く作られているので、フラッシュ光を効率よく反射させ、ライン12Pを明るく照射する。
FIG. 3 is an optical path diagram showing how the light travels from when the light beam projected on the
図5は本発明の実施例1のパターン光投影装置の光の進み方を示す光路図であり、図の上下方向が視差方向である。パターンマスク12を通過した光は、視差方向に狭いスリットを備えた絞り14で薄いビームに絞られるため、視差方向の焦点深度が深くなり、被写体20の表面が焦点面から前後に大きくずれても像ライン12P、12Qの像12P1,12Q1はそれぞれそれほど大きくはぼけず、極めてシャープな像が得られる。
FIG. 5 is an optical path diagram showing how light travels in the pattern light projection apparatus according to the first embodiment of the present invention, and the vertical direction in the figure is the parallax direction. Since the light that has passed through the
従来例の場合と同じく、投影レンズから焦点面21までの距離を50Cm、被写体の、焦点面からの前後ずれをプラスマイナス5Cmとし、スリット幅を2mmとすると、焦点深度に起因するぼけの幅はスリット幅の10%、つまり0.2mmとなる。
As in the case of the conventional example, assuming that the distance from the projection lens to the
絞り14のスリット幅は狭ければ狭いほど上記焦点深度に起因するぼけ幅は狭くなるが、スリット幅をあまり狭くすると、今度は狭くすればするほど回折に起因するぼけが大きくなる。上記パラメタで回折に起因するぼけ幅を計算すると、焦点深度によるぼけと同じく幅0.2mm程度、投影レンズから焦点面21までの距離を1mとした場合には回折に起因するぼけ幅は0.4mm程度になる。また、スリット幅を狭くする事は、被写体上の像を暗くする事にも直接繋がるので、この意味からもスリットをあまり狭くする事は好ましくない。
The narrower the slit width of the
したがって、これらを勘案すると、人の頭部を計測する場合の様に、被写体の距離が50〜100Cm程度の場合は、スリット幅は2〜3mm程度にするのがバランスが良く、この範囲の幅のスリットを用いれば、被写体上に1mmピッチ程度、光学系をより注意深く設計すれば0.5mmピッチ程度の精細なパターン光を投影する事が可能である。この程度の解像度が実現できれば人の顔の特徴がつかめる程度の3次元計測には十分である。スリット幅が1mmより小さい場合や4mmより大きい場合は、それぞれ回折によるぼけ、焦点深度によるぼけが大きくなるので、精細なパターン光を投影する事が出来ず、人の顔の3次元計測には適さない。 Therefore, when these are taken into consideration, when the distance of the subject is about 50 to 100 Cm, as in the case of measuring a human head, it is well balanced that the slit width is about 2 to 3 mm. If the slits are used, it is possible to project fine pattern light of about 1 mm pitch on the subject and about 0.5 mm pitch if the optical system is designed more carefully. If this level of resolution can be realized, it is sufficient for three-dimensional measurement that can grasp the characteristics of a human face. When the slit width is smaller than 1 mm or larger than 4 mm, the blur due to diffraction and the blur due to the depth of focus respectively increase, so that it is impossible to project fine pattern light, which is suitable for three-dimensional measurement of a human face. Absent.
被写体に投影するパターン光は明るいに越した事はない。スリットの視差方向の幅は上記理由により4mm以下にしておく必要があるが、視差と垂直方向に伸びる直線状の縞模様を投影する場合には、視差と垂直方向にはいくらぼけても害が無いため、像を明るくするためには開口の大きな投影レンズと、視差と垂直方向に広いスリットを持つ絞りを用いた方が良い。 The pattern light projected onto the subject has never been brighter. The width of the slit in the parallax direction needs to be 4 mm or less for the above reasons, but when projecting a linear striped pattern extending in the vertical direction with respect to the parallax, no matter how much the vertical direction of the parallax is blurred, there is no harm. Therefore, in order to brighten the image, it is better to use a projection lens having a large aperture and a diaphragm having a wide slit in the direction perpendicular to the parallax.
図6はこの実施例によるパターン光投影装置を用いた第1の撮影シーンの例を示す上面図である。カメラを横向きで使い、被写体である人20の顔を、向かって右下から仰ぎ見る様なアングルで撮影している。
FIG. 6 is a top view showing an example of a first photographing scene using the pattern light projector according to this embodiment. The camera is used sideways and the face of the
図7は、図6の状態で撮影した画像である。20Pは縦縞状のパターン光が投影された被写体の画像、20MPは基準マーク12Mが投影されたものである。パターンマスク上では直線だったライン12aは、被写体の凹凸と視差によって歪められている。基準マークの画像20MPを基準にこの歪みを画像解析する事により、被写体の3次元形状を求める事が出来る。
FIG. 7 is an image taken in the state of FIG. 20P is an image of a subject on which vertical stripe pattern light is projected, and 20MP is a projection of a
図8はパターン光投影装置を用いた第2の撮影シーンの例を示す上面図である。図において、30は垂直な壁に固定された鏡、20Rは被写体20が鏡30に映った虚像である。パターン光とカメラの光軸は被写体20と被写体20の虚像20Rの中間を向いており、直視するフラッシュ光とカメラ視線で主に被写体の顔の左半分を、鏡30に反射させたフラッシュ光とカメラ視線で主に被写体の顔の右半分を計測する様にしている。この際、被写体上では、直接投影する光路を通ったパターン光と鏡で反射された光路を通ったパターン光が重なって投影されるが、パターンマスク上のそれぞれのパターン光に対応する領域12bと12cは異なる色で着色されているため、画像解析時にはそれぞれの光路を通って投影されたパターン光を色で区別する事が出来る。
FIG. 8 is a top view showing an example of a second shooting scene using the pattern light projector. In the figure, 30 is a mirror fixed to a vertical wall, and 20R is a virtual image of the subject 20 reflected in the
図9はパターン光投影装置の第3の撮影シーンを示す上面図である。図において、15は円形の面が正面に向くようにパターン光投影装置に取り付けられた較正板、30は鏡であり、撮影者は、鏡を用いて自分自身の撮影を行っている。カメラの画角は、被写体の他に較正板も写す様に調整されている。較正板の形状は既知なので、この撮影シーンで得られた画像に被写体と同時に較正板が写っていれば、その形状から、カメラの角度、被写体との距離などのカメラパラメタを計算し、画像解析の基礎データとする事が出来る。 FIG. 9 is a top view showing a third photographing scene of the pattern light projector. In the figure, 15 is a calibration plate attached to the pattern light projection device so that the circular surface faces the front, 30 is a mirror, and the photographer takes a picture of himself / herself using the mirror. The angle of view of the camera is adjusted so that a calibration plate is captured in addition to the subject. Since the shape of the calibration plate is already known, if the calibration plate is shown at the same time as the subject in the image obtained in this shooting scene, the camera parameters such as the camera angle and distance from the subject are calculated from the shape, and image analysis is performed. It can be used as basic data.
短い時間間隔で、フラッシュ以外の照明光を用いた撮影と、フラッシュを発光させた状態での撮影を行い、それら2枚の差分を求める操作を行なえば、投影されたパターンをより鮮明に検出する事が出来る。 Shooting with illumination light other than the flash at short time intervals, shooting with the flash fired, and performing an operation to find the difference between the two images will detect the projected pattern more clearly I can do it.
上記実施例では、円形の凸レンズと細長いスリット状の絞りを備える事により直線状の縞模様と平行な方向には長く、垂直な方向には狭い光路を持つ結像光学手段を形成したが、細長い形状のレンズや細長いフレネルレンズ、細長い凹面反射鏡等を用いても同様の効果を得る事が出来る。 In the above embodiment, the imaging optical means having a long optical path in a direction parallel to the linear stripe pattern and a narrow optical path in the vertical direction is formed by providing a circular convex lens and an elongated slit-shaped stop. The same effect can be obtained by using a shaped lens, a long and thin Fresnel lens, a long and narrow concave reflecting mirror, and the like.
また、上記実施例では、2つの光路に対応したフラッシュ光を区別するためにパターンマスクの2つの領域を異なる色で着色したが、複数の鏡を用いる場合など、区別すべき光路の数が多い時には、それぞれの光路に対応したフラッシュ光を区別するために、それぞれ対応するパターンマスクの領域を異なる色で色分けしても良い。 In the above embodiment, the two areas of the pattern mask are colored with different colors in order to distinguish the flash light corresponding to the two optical paths. However, when using a plurality of mirrors, the number of optical paths to be distinguished is large. Sometimes, in order to distinguish the flash light corresponding to each optical path, the corresponding pattern mask regions may be color-coded with different colors.
また、上記実施例では2つの領域12bと12cが区別出来る様に、それぞれの領域を異なる色で着色したが、12bと12cの地は何れも透明とし、領域毎に区別出来る色でライン12aを着色しても良い。また、ライン12aや地の色は、単一領域内でも単一の色に揃える必要はなく、それぞれのラインが区別出来る様に、各種の色を取り混ぜて使っても良い。
In the above embodiment, the two
また、上記実施例では、ライン12aを切り欠く事により基準マークを形成したが、ラインやラインが描かれていない場所の太さや色、間隔、長さ等を変える事によって他のラインと区別出来る様にしても良い。
In the above embodiment, the reference mark is formed by cutting out the
また、上記実施例では、パターンマスクはフィルムで構成したが、フィルムを使わずに、糸を張る事によってライン12aを構成しても良い。
Moreover, in the said Example, although the pattern mask was comprised with the film, you may comprise the
図10は本発明の実施例2を示すパターン光投影装置の一部断面上面図、図11その正面図である。図において、2はコンパクトカメラ、3はコンパクトカメラ2に内蔵された内蔵フラッシュ、4はフラッシュから放射されたフラッシュ光の光軸、11は透明素材からなり、滑らかな表面を備えたライトパイプ、11aは内蔵フラッシュと正対する様に配置されたライトパイプ11のフラッシュ光導入口、11bは集光手段となる、断面が放物線形状である反射面を備えた光軸折り曲げ部、11cは第2の光軸折り曲げ部、11dはフラッシュ光放射口であり、その他は実施例1と同様である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional top view of a pattern light projection
なお、フラッシュ光導入口周辺その他から幾分かのフラッシュ光が漏れるので、実際にはこの漏れたフラッシュ光が前方に放射されるのを防ぐためのカバーやパターン光投影装置をカメラと一定の位置関係になるように固定するためのブラケット等が必要であるが、本質的な部分ではないので図では省略した。 Since some flash light leaks from the vicinity of the flash light entrance and other places, the cover and pattern light projection device for preventing the leaked flash light from being emitted in front of the camera in a certain position. A bracket or the like for fixing so as to be in a relationship is necessary, but it is not an essential part and is omitted in the drawing.
コンパクトカメラの内蔵フラッシュは、一般に長手方向がカメラ本体の左右方向に向いた細長い発光管の上に細かい凹凸を備えた拡散板が被せられた構造になっているが、拡散板の幅は数mm以下と狭いものが多い。従って、拡散板の効果を無視し、光は発光管の半径方向に放射状に放射されると考えてもライトパイプの集光効果にはそれほど大きな違いはないと思われる。これを前提とすると、発光管の中心軸が光軸折り曲げ部11bの放物線形状の反射面の焦点位置に来る様に配置すれば、フラッシュ光は光軸折り曲げ部11bでコリメートされ、平行光に近くなって図の右側の、視差を拡大する方向に導かれる。平行光になるのは、発光管の半径方向に正確に放射された光のみに成り立つ効果であるが、拡散板で光の方向が多少散乱されたとしても、光の多くは光軸からあまり大きな角度差を持たずに視差を拡大する方向に進行する。ライトパイプの側面に入射する場合も浅い角度で入射するため、効率的にライトパイプの内側に向かって全反射される。このため、ライトパイプの外に漏れる率は小さくなる。
The built-in flash of a compact camera has a structure in which a diffuser plate with fine irregularities is put on an elongated arc tube whose longitudinal direction is directed to the left and right direction of the camera body, but the width of the diffuser plate is several mm. There are many narrow items as follows. Therefore, even if the effect of the diffusing plate is ignored and it is considered that light is emitted radially in the radial direction of the arc tube, it seems that there is not much difference in the light pipe focusing effect. Assuming this, the flash light is collimated by the optical axis
光軸折り曲げ部11bでは、フラッシュ発光管の長手方向の側面も断面が放物線形状の反射面となっており、フラッシュ発光管から長手方向に角度を持って放射されたフラッシュ光も効率的にコリメートされる様になっている。
In the optical
図13はライトパイプ内のフラッシュ光の進み方を模式的に描いた光路図である。図12と同様に、折り返し部分は省略して真っ直ぐな光路として上半分の光線のみを示し、被写体上の像の明るさに寄与する有効な部分を実線で、寄与しない無効な部分を破線で描いた。図13より、光軸からの角度差があまりに大きい光はライトパイプの壁面で全反射されずにライトパイプから漏れるが、壁面への入射角が臨界角になるまでの光は全反射されてライトパイプ内に閉じこめられたままフラッシュ光放射口の方向に進行する事が分かる。このため、ライトパイプを用いない場合に比べて有効に利用できる光の割合を大幅に増やす事が出来る。 FIG. 13 is an optical path diagram schematically illustrating how the flash light travels in the light pipe. As in FIG. 12, the folded portion is omitted and only the upper half of the light beam is shown as a straight light path, and the effective portion contributing to the brightness of the image on the subject is drawn with a solid line and the invalid portion not contributing is drawn with a broken line. It was. From FIG. 13, light having an excessively large angle difference from the optical axis leaks from the light pipe without being totally reflected at the wall surface of the light pipe, but light until the incident angle on the wall surface reaches the critical angle is totally reflected and light. It can be seen that the light travels in the direction of the flash light exit while being confined in the pipe. For this reason, compared with the case where a light pipe is not used, the ratio of the light which can be utilized effectively can be increased significantly.
光軸折り曲げ部11bと11cにおいて、光軸の方向を大きく折り曲げようとすると、多くの光の反射面への入射角は小さくなるため、全反射されずに漏れてしまう割合が増えてしまう。そこで、何れの光軸折り曲げ部においても、光軸の方向変化は直角よりも小さくなる様にした。
In the optical
上記実施例2では、光軸折り曲げ部11bに、集光手段として断面が放物線形状の反射面を備えたが、回転放物面をフラッシュ発光管の長手方向に引き延ばした様な面や球面の反射面を備える様にしてもよい。また、光軸折り曲げ部11cにも凹面鏡を備えても良い。また、集光手段は単一の凹面鏡である必要はなく、フレネルミラーの様に細かく分割された鏡面を用いても良い。
In the second embodiment, the optical axis
上記実施例では透明なフィルムによりパターンマスクを構成したが、ライトパイプのフラッシュ光放射口に凹凸パターンを刻み、その凹凸パターンにおける屈折や反射を利用してパターンマスクの機能を持たせても良い。 In the above embodiment, the pattern mask is formed of a transparent film. However, a pattern mask function may be provided by engraving a concavo-convex pattern in a flash light emission port of a light pipe and utilizing refraction and reflection in the concavo-convex pattern.
計測されたデータを元に人物や静物の3次元モデルを構築し、インターネット上で公開したり、親しい友人や家族に送って観て貰っても良い。また、ネット上のビジネスとして拡大しつつある3次元バーチャル空間の中で、リアルなアバターとして存在させても良い。 You can build a 3D model of a person or still life based on the measured data and publish it on the Internet or send it to a close friend or family member for viewing. Moreover, you may make it exist as a real avatar in the three-dimensional virtual space which is expanding as a business on the net.
2 カメラ
3 フラッシュ
11 ライトパイプ
12 パターンマスク
12a ライン
12M 基準マーク
13 投影レンズ
14 絞り
15 較正板
16 フラッシュ光導入口
20 被写体
30 鏡
2
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010028337A JP2011163988A (en) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Pattern light projection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011163988A true JP2011163988A (en) | 2011-08-25 |
Family
ID=44594831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010028337A Pending JP2011163988A (en) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Pattern light projection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011163988A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013240590A (en) * | 2012-04-26 | 2013-12-05 | Yamaguchi Univ | Three-dimensional shape acquisition device from stereoscopic endoscopic image |
JP2016090328A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 株式会社 日立産業制御ソリューションズ | Imaging device and buckling inspection device |
-
2010
- 2010-02-12 JP JP2010028337A patent/JP2011163988A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013240590A (en) * | 2012-04-26 | 2013-12-05 | Yamaguchi Univ | Three-dimensional shape acquisition device from stereoscopic endoscopic image |
JP2016090328A (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 株式会社 日立産業制御ソリューションズ | Imaging device and buckling inspection device |
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