JP3905696B2

JP3905696B2 - ３次元画像入力装置

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Publication number: JP3905696B2
Application number: JP2000338542A
Authority: JP
Inventors: 伸一垣内; 修三瀬尾; 信博谷; 山本　　清
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP2002152777A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝播時間測定法を用いて被写体の３次元形状等を検出する３次元画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の３次元画像入力装置は、パルス変調されたレーザ光を被写体に照射し、被写体からの反射光をＣＣＤにおいて受光し、この受光量に応じて被写体までの距離を画素毎に画像信号として検出することにより、被写体の３次元形状を取得するように構成されている。この３次元形状をあらわす画像信号（以下３次元画像と呼ぶ）は通常、被写体のテクスチャを表すスチル画像である２次元画像と共に検出される。したがって、３次元画像入力装置は３次元画像を検出するための構成だけでなく、２次元画像を撮影するための構成を具備する。この装置は通常のカメラと同様に被写体の２次元画像を撮影することができる。しかし、このような使い方をする場合、３次元画像の検出ユニットの分だけかさばり、３次元画像入力装置は携帯性がよくないという問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、２次元画像を撮影する従来のカメラに着脱可能な３次元画像入力装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の３次元画像入力装置は、撮像光学系が収納され、カメラ本体に設けられた第１のマウント部に装着可能な第２のマウント部を有するハウジングと被写体に測距光を照射する照射部と、被写体からの測距光の反射光を撮像光学系を介して受光し、その受光量に応じて被写体までの距離を計測して被写体の３次元画像を検出する３次元画像検出部と、撮像光学系に入射した光を、反射光と反射光以外の光成分とに分けてカメラ内に導く入射光分岐手段とを備えることを特徴とする。
【０００５】
好ましくは、照射部が、撮像光学系の主点面と焦点面との間に配置され、測距光が撮像光学系を介して被写体に照射される。
【０００６】
例えば、照射部が１以上の発光素子を有し、１以上の発光素子が撮像光学系のレンズの外周縁に設置される。
【０００７】
例えば、測距光を反射するミラーを有し、測距光がミラーにおいて反射され撮像光学系のレンズを介して前記被写体に照射される。
【０００８】
好ましくは、カメラが、デジタルスチルカメラであり、第１および第２のマウント部は３次元画像検出部とデジタルカメラとの間での電気信号の伝達が可能であり、デジタルスチルカメラのシャッタ操作に同期するレリーズ信号が３次元画像検出部に伝達され、レリーズ信号に応じて３次元画像が検出され、３次元画像検出部において検出された前記３次元画像の画像信号がデジタルスチルカメラに伝送される。
【０００９】
例えば、測距光および反射光が赤外光成分であり、入射光分岐手段が赤外光を選択的に反射し、赤外光以外の光成分を透過する赤外反射ミラーである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して行う。
図1は、第１の実施形態である3次元画像入力装置を備えたカメラの断面を模式的に示した図である。
【００１１】
カメラ本体１０はレンズ交換式一眼レフカメラであり、スチル画像である２次元画像を銀塩フィルム１１上に検出する。カメラ本体１０には着脱可能な交換レンズ２０が装着される。交換レンズ２０には、ハウジング１９内部において第１レンズ２１、第２レンズ２２、赤外反射ミラー２４が設けられている。赤外反射ミラー２４は入射した光のうち、赤外波長域の光を反射し、それ以外の光を透過する。
【００１２】
第１レンズ２１に入射した赤外波長域以外の光は、第２レンズ２２、赤外反射ミラー２４を透過し、カメラ本体用第３レンズ２３を介してカメラ本体１０に入射する。
【００１３】
カメラ本体１０に入射した光は、ミラー１２においてペンタプリズム１４の方向へ反射される。反射された入射光はピントグラス１３上に投影されて、被写体像が形成される。ペンタプリズム１４により被写体像は正立像にされて、ファインダ１５において確認され、ピント合わせ等が行われる。また、図示しないシャッタボタンが押下されるとミラー１２が光軸上から跳ね上げられ、カメラ本体１０に入射した光は銀塩フィルム１１において受光され、被写体像が結像されてスチル画像として撮像される。
【００１４】
第１レンズ２１に入射した赤外波長領域の光は、赤外反射ミラー２４により反射され、交換レンズ用第３レンズ２５を透過し、ＣＣＤ２６において受光される。
【００１５】
交換レンズ２０内には、第1レンズ２１よりカメラ本体１０側に発光素子２７が複数配置されている。発光素子２７は、後述する被写体までの距離測定に用いられる測距光を照射するための光源である。
【００１６】
図2は第１の実施形態が適用されるカメラの回路構成を示すブロック図である。
カメラ本体１０と交換レンズ２０は、カメラ本体に設けられる第１のマウント部１６と交換レンズ２０に設けられる第２のマウント部４８とにより接続される。交換レンズ２０がカメラ本体１０に装着されることにより、交換レンズ２０内の撮影レンズ群Ｌがカメラ本体１０の光学系となる。すなわち、撮影レンズ群Ｌに入射した可視光成分は、第２のマウント部４８、第１のマウント部１６を介してカメラ本体１０に入射し、フィルム上には被写体像が結像される。
【００１７】
撮影レンズ群Ｌの中には絞り２８が設けられる。絞り２８の開度はアイリス駆動回路２９によって調整される。撮影レンズ群Ｌの焦点調整動作およびズーミング動作はレンズ駆動回路３０によって調整される。
【００１８】
撮影レンズ群Ｌの光軸上には赤外反射ミラー２４が設置される。赤外反射ミラー２４により反射された赤外波長域の光は、ＣＣＤ２６に受光され、ＣＣＤ２６において受光量に対応した電荷が発生する。ＣＣＤ２６における電荷の蓄積動作、電荷の読出操作等の動作はＣＣＤ駆動回路３１よって制御される。ＣＣＤ２６から読み出された電荷信号すなわち画像信号はアンプ３２おいて増幅され、Ａ／Ｄ変換器３３おいてアナログ信号からデジタルの画像信号に変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路３４においてガンマ補正等の処理が施され、画像メモリ３５おいて一時的に格納される。アイリス駆動回路２９、レンズ駆動回路３０、ＣＣＤ駆動回路３１、撮像信号処理回路３４はシステムコントロール回路３６によって制御される。
【００１９】
画像信号は画像メモリ３５から読み出され、ＴＶ信号エンコーダ３７に送られ、ビデオ出力端子３８を介して交換レンズ２０の外部に設けられたモニタ装置３９に伝送可能である。システムコントロール回路３６は記録媒体制御回路４０を介して画像記録装置４１に接続される。したがって画像メモリ３５から読み出された画像信号は、システムコントロール回路３６の制御により、画像記録装置４１に装着されたＩＣメモリカード等の記録媒体に記録可能である。
【００２０】
システムコントロール回路３６には通常駆動パルス発生回路４２、３次元画像用駆動パルス発生回路４３、および２Ｄ／３Ｄ切替回路４４が接続される。ＣＣＤ２６はシステムコントロール回路３６の制御により、赤外２次元画像および３次元画像の検出が可能である。赤外２次元画像を検出する時には、システムコントロール回路３６により、２Ｄ／３Ｄ切替回路４４が２次元画像検出の動作に切替えられて、通常駆動パルス発生回路４２から通常駆動パルス信号がＣＣＤ駆動回路３１に出力される。ＣＣＤ２６は通常駆動パルス信号に基づいて駆動制御され、赤外反射ミラー２４により反射された赤外領域の光を受光して、赤外２次元画像を検出する。
【００２１】
３次元画像を検出する時には、システムコントロール回路３６により、２Ｄ／３Ｄ切替回路４４が３次元画像検出の動作に切替られて、３次元画像用駆動パルス発生回路４３から３次元画像用駆動パルス信号が、２Ｄ／３Ｄ切替回路４４を介して、ＣＣＤ駆動回路３１へ出力される。すなわちＣＣＤ２６は３次元画像用駆動パルス信号に基づいて駆動制御され、３次元画像を検出する。
【００２２】
３次元画像用駆動パルス発生回路４３には、発光素子制御回路４５が接続される。発光素子制御回路４５には発光素子２７が接続される。発光素子制御回路４５は、３次元画像用駆動パルス発生回路４２から出力される３次元画像用駆動パルス信号に基づいて発光素子２７の発光動作を制御する。発光素子２７はレーザダイオード（ＬＤ）であり、発光素子２７から照射されるレーザ光は被写体に照射され、測距光として後述の距離測定に用いられる。なお、図２において発光素子２７の配置は発光素子２７の物理的配置を示すものではない。本実施形態では、発光素子２７は撮影レンズ群Ｌ内において、後述の所定位置に設置される。
【００２３】
システムコントロール回路３６には、レリーズスイッチ４６、液晶表示パネル（表示素子）４７およびＶ／Ｄモード切替スイッチ５１が接続される。
【００２４】
次に図３および図４を参照して、本実施形態における距離測定の原理について説明する。なお図４において横軸は時間ｔである。
【００２５】
距離測定装置Ｂから出力された測距光は被写体Ｓにおいて反射し、図示しないＣＣＤによって受光される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス状の光であり、したがって被写体Ｓからの反射光も、同じパルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また反射光のパルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ちあがりよりも時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。測距光と反射光は距離測定装置Ｂと被写体Ｓの間の２倍の距離ｒを進んだことになるから、その距離ｒは
ｒ＝δ・ｔ・Ｃ／２
により得られる。ただしＣは光速である。
【００２６】
例えば測距光のパルスの立ち上がりから反射光を検出可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下がる前に検出不可能な状態に切換えるようにすると、すなわち反射光検出期間Ｔを設けると、この反射光検出期間Ｔにおける受光量Ａは距離ｒの関数である。すなわち受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大きくなるほど）小さくなる。
【００２７】
本実施形態では上述した原理を利用して、ＣＣＤ２６に設けられ、２次元的に配列された複数のフォトダイオードにおいてそれぞれ受光量Ａを検出することにより、交換レンズ２０から被写体Ｓまでの距離を検出し、被写体Ｓの３次元形状を示すデータを一括して入力している。
【００２８】
次に、図５を用いて第１の実施形態の３次元画像の検出動作について説明する。
ステップ１０１において図示しない電源スイッチがオン状態に定められると、ステップ１０２において、レリーズスイッチ４６が全押しされているか否かが判定される。レリーズスイッチ４６が全押しされていることが確認されると、ステップ１０３が実行され、ビデオモード（Ｖ）と距離測定モード（Ｄ）のいずれが選択されているかが判定される。これらのモード間における切替えはＶ／Ｄモード切替スイッチ５１を手動により切り替えることにより行われる。
【００２９】
Ｄモードが選択されているとき、ステップ１０４において垂直同期信号が出力されるとともに測距光制御が開始される。すなわち発光素子２７が駆動され、パルス状の測距光が断続的に照射される。次いでステップ１０５が実行され、ＣＣＤ２６による検知制御が開始される。すなわち上述した距離測定の原理に基づく距離情報検出動作が開始される。本実施形態では、電荷掃出し信号と電荷転送信号が交互に出力されて、繰り返し距離情報の検出が行われ、検出された距離情報の信号電荷も繰り返しＣＣＤ２６に設けられる垂直転送部へ転送される。このような信号電荷の垂直転送部への転送動作は次の垂直同期信号が出力されるまで（1フィールド期間）繰り返し実行される。転送された信号電荷は積分され、被写体までの距離情報が十分大きい出力として取得される。距離情報検出動作の開始から１フィールド期間が終了すると、距離情報の信号電荷が画像信号としてＣＣＤ２６から出力される。この画像信号は画像メモリ３５において一時的に記憶される。ステップ１０６では、測距光制御がオフ状態に切換えられ、発光素子２７の発光動作が停止する。
【００３０】
ステップ１０７ではＣＣＤ２６によって赤外２次元画像の検出動作が行われる。すなわちＣＣＤ２６による通常の撮影動作（ＣＣＤビデオ制御）がオン状態に定められ、検知制御が開始される。赤外２次元画像の画像信号がＣＣＤ２６から出力され、画像メモリ３５において一時的に記憶される。
【００３１】
ステップ１０８では、ステップ１０５において得られた距離情報を用いて距離測定（Ｄ）データの演算処理が行われる。このＤデータは被写体から交換レンズ２０までの距離ｒに対応している。ステップ１０９においてＤデータが出力されて、画像メモリ３５に一時的に記憶される。
【００３２】
ステップ１１０では、Ｄデータに対してテクスチャの貼り付け処理が行われる。すなわち、画像メモリ３５から赤外2次元画像の画像信号、およびＤデータが読み出され、画素毎に2次元画像の画像信号とＤデータとの対応付けが行われ、被写体の3次元画像データとして生成される。
【００３３】
ステップ１１１では3次元画像データに対して画像圧縮処理が行われる。画像圧縮された3次元画像データは、ステップ１１２において画像記録媒体Ｍに記録されこの検出動作は終了する。一方、ステップ１０３においてＶモードが選択されたと判定されたとき、ステップ１１８において測距光制御がオフ状態に定められると共に、ステップ１１４においてＣＣＤ２6による通常の撮影動作がオン状態に定められ、この検出動作は終了する。
【００３４】
以上のように、交換レンズ２０のハウジング１９内に３次元画像の検出に用いる装置を設置することにより、被写体のフィルム写真の撮影のみを行う場合において、交換レンズ２０を通常の２次元画像を検出する交換レンズ部に交換することが可能である。すなわち、フィルム写真の撮影に不要な３次元画像検出の装置を取り外して、通常の銀塩フィルム用カメラとして使用することが可能である。
【００３５】
本実施形態では、交換レンズ２０において検出された３次元画像と同一の撮像光学系を用いて銀塩フィルム用カメラ（カメラ本体１０）により２次元画像を撮影することが可能である。すなわち、一般にＣＣＤによって撮影した画像より高い解像度を持つフィルム写真が撮影可能である。このフィルム写真を用いて、ＣＣＤ２６により検出したテクスチャとの比較、補正処理等が可能である。またカメラ本体１０のファインダ部を共用することにより、３次元画像検出のためのファインダ部を別途に設ける必要がない。
【００３６】
次に、図６を用いて第１の実施形態における発光素子２７と第１レンズ２１との位置関係について説明する。
本実施形態において、発光素子２７は交換レンズ２０の内部に設置される。発光素子２７は、３次元画像検出時にのみ測距光を照射する光源として用いられ、２次元画像のみの検出時には必要ない。したがって発光素子２７を交換レンズ２０に設け、３次元画像検出のための構成をユニット化することにより、２次元画像のみを検出するときには、このユニットに変え、通常の交換レンズを装着し、通常の銀塩フィルム用カメラとして用いることができる。すなわち、２次元画像の検出に不要な構成を分離することにより携帯性が向上する。
【００３７】
発光素子２７は、レンズ主点を通り光軸に垂直な主点面Ｘと、焦点を通り光軸に垂直な焦点面Ｙとの間において、第１レンズ２１に向かって光が照射される位置に配置される。この配置により、照射された光は第１レンズ２１を透過することにより拡散して、被写体に照射される。また各発光素子２７は第１レンズ２１の外周縁において、カメラ本体１０における被写体像の検出を妨害しないような位置に配置される。ハウジング１９内に光源を設けることで、光源を格納するケースを別途設ける必要がなく、また撮影レンズと発光素子の拡散レンズとを兼用するため、装置全体の小型を図ることができる。
【００３８】
発光素子２７は、ハウジング１９内において第１レンズ２１により内側に設けられているため、その照射領域は撮像領域と略一致する。したがって測距対象領域外である撮像領域の外側には測距光が拡散されないので、被写体付近で作業を行う人等に対するアイセーフを確保することができる。
【００３９】
次に、図７、図８を用いて第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態と略同様であり、発光素子２７の交換レンズ２０内における配置のみが異なる。以下第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【００４０】
上述のように発光素子２７は、交換レンズ２０内において、主点面Ｘと焦点面Ｙの間に設置されると、照射される光は拡散する。すなわち、図７において光軸Ｌｐ上に配置された発光素子２７ａの位置から照射された光は、第１レンズ２１を介して拡散する。発光素子２７ａは第１レンズ２１の中心の延長線上に置かれ、第１レンズ２１の撮像範囲と略同一の範囲を照射することができる。しかし、発光素子２７ａの配置では、焦点面Y、すなわちカメラ本体１０において被写体像検出において妨げとなる。そこで本実施形態では赤外光を選択的に反射する第２の赤外反射ミラー９０を光軸Ｌｐ上において、光軸Ｌｐに対しその面を４５°に傾けて配置し、第２の赤外反射ミラー９０を対称面とする発光素子２７ａの鏡像点に発光素子２７ａ´を配置する。なお、Ｙ´は焦点面Ｙに対する第２の赤外反射ミラー９０を対称面としたときのに対応する面であり、第２の赤外反射ミラー９０に反射される光の焦点面である。このような位置に発光素子２７ａ´を配置することによりカメラ本体１０における被写体像検出を妨げることなく、第１レンズ２１の撮像範囲と略同一の範囲を照射することが可能となる。
【００４１】
次に図８を用いて、第２の実施形態における発光素子２７ａ´とＣＣＤ２６との関係を説明する。
本実施形態において、ＣＣＤ２６に対応して第１の赤外反射ミラー２４、発光素子２７ａ´に対応して第２の赤外反射ミラー９０が設けられる。発光素子２７ａ´から照射された赤外領域の測距光は、第２の赤外反射ミラー９０において反射されて、光軸Ｌｐに沿って第１レンズ２１を介して出射する。測距光は被写体において反射され、第１レンズ２１に入射する。入射光のうち赤外領域の光は第１の赤外反射ミラー２４において反射されＣＣＤ２６において受光され、３次元画像の検出が行われる。一方、入射光のうち可視領域の光は、第１、第２の赤外反射ミラー２４、９０を透過し、マウント部４８を介してカメラ本体１０に入射される。
【００４２】
なお、第１の赤外反射ミラー２４と第２の赤外反射ミラー９０を兼用してもよく、この場合例えば発光素子２７ａ´をＣＣＤ２６に近接して設けてもよい。また、第１の赤外反射ミラー２４とＣＣＤ２６との間に別のミラー等を設けることにより、光軸を分岐させ、この分岐された光軸上に発光素子２７ａ´を設けてもよい。
【００４３】
本実施形態のように発光素子を配置しても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわちハウジング１９内に光源を設けることで、発光素子のケースを別途設ける必要がなく、また撮影レンズと発光素子の拡散レンズとを兼用することができる。さらに撮像領域外でアイセーフが確保される。
【００４４】
次に、図９、図１０および図１１を用いて第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においては、カメラ本体１０ｄは一眼レフのレンズ交換式デジタルスチルカメラである。カメラ本体１０ｄと交換レンズ２０ｄは、カメラ本体側の第１のマウント部４８と、交換レンズ側の第２のマウント部６１により接続される。また、カメラ本体側の第１のマウント接点８０と、交換レンズ側の第２のマウント接点５０が接続され、これらを介して後述する情報の伝達が可能である。
【００４５】
カメラ本体１０ｄには、２次元画像用ＣＣＤ６０が設けられる。交換レンズ２０ｄに設けられる撮影レンズ群Ｌに入射した可視光成分は、２次元画像用ＣＣＤ６０において受光される。受光された光は２次元画像用ＣＣＤ６０において、受光量に応じた電荷が発生する。
【００４６】
２次元画像用ＣＣＤ６０における電荷の蓄積動作、電荷の読出動作等の動作は２次元画像用ＣＣＤ駆動回路６２によって制御される。２次元画像用ＣＣＤ６０から読み出された電荷信号、すなわち画像信号は２次元画像用アンプ６３において増幅され、２次元画像用Ａ／Ｄ変換器６４においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタルの画像信号は２次元画像用撮像信号処理回路６５においてガンマ補正等の処理を施され、カメラ本体１０ｄの画像メモリ６６に一時的に格納される。２次元画像用ＣＣＤ駆動回路６２、２次元画像用撮像信号処理回路６５はカメラ本体１０ｄのシステムコントロール回路６７によって制御される。
【００４７】
画像信号は画像メモリ６６から読み出され、ＬＣＤ駆動回路６８に供給される。ＬＣＤ駆動回路６８は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示ＬＣＤパネル６９には、画像信号に応じた画像が表示される。さらに、画像メモリ６６から読み出された画像信号は、ＴＶ信号エンコーダ７０に送られ、ビデオ出力端子７１を介して、カメラ本体１０ｄの外部に設けられたモニタ装置７２に伝送可能である。システムコントロール回路６７はインターフェース回路７３に接続され、インターフェース回路７３はインターフェースコネクタ７４に接続される。したがって、画像メモリ６６から読み出された画像信号はインターフェースコネクタ７４に接続されたコンピュータ７５に伝送可能である。またカメラ本体１０ｄのシステムコントロール回路６７は記録媒体制御回路７６を介して、画像記録装置７７に接続される。したがって読み出された画像信号は画像記録装置７７に装着されたＩＣメモリカード等の記録媒体Ｍに記録可能である。
【００４８】
カメラ本体１０ｄのシステムコントロール回路６７にはレリーズスイッチ７８と、液晶表示パネル（表示素子）７９とが接続される。
【００４９】
交換レンズ２０ｄに設けられた撮影レンズ群Ｌに入射した光のうち、赤外波長域の光は、赤外反射ミラー２４において反射され、３次元画像用ＣＣＤ２６において受光される。３次元画像用ＣＣＤ２６では受光量に応じた電荷信号すなわち画像信号が出力され、この画像信号はアンプ３２、Ａ／Ｄ変換器３３、撮像信号処理回路３４を介して、３次元画像メモリ３５に一時的に格納される。
【００５０】
３次元画像用システムコントロール回路３６はインターフェース回路４９に接続され、インターフェース回路４９は第２のマウント接点５０に接続される。３次元画像メモリ３５に一時的に格納された画像信号は、３次元画像用システムコントロール回路３６の制御により、インターフェース回路４９を介して第２のマウント接点５０からカメラ本体１０ｄに出力される。
【００５１】
カメラ本体１０ｄに入力された画像信号は、カメラ本体のインターフェース回路７３を介してシステムコントロール回路６７に伝達され、画像メモリ６６に一時的に格納される。
【００５２】
カメラ本体１０ｄにおいてレリーズスイッチ７８の操作が行われると、通常駆動パルス信号が２次元画像用ＣＣＤ駆動回路６２に出力される。２次元画像用ＣＣＤ６０は通常駆動パルス信号により駆動制御され、２次元画像の検出が行われる。またこのとき、レリーズスイッチ７８が押下されたことを示すレリーズ信号がインターフェース回路７３、第１のマウント接点８０を介して、交換レンズ２０ｄ内の３次元画像用システムコントロール回路３６に入力される。３次元画像用システムコントロール回路３６はレリーズ信号の入力と同時に３次元画像用ＣＣＤ駆動回路３１に伝達される。このレリーズ信号に応じて３次元画像用ＣＣＤ駆動回路３１を駆動し、３次元画像用駆動パルス信号が、３次元画像用ＣＣＤ２６へ出力される。すなわち、３次元画像用ＣＣＤ２６は、３次元画像用駆動パルス信号に基づいて、３次元画像用ＣＣＤ駆動回路３１により駆動制御される。以上のように、本実施形態においては、カメラ本体１０ｄのレリーズスイッチ７８が押下されると、カメラ本体１０ｄにおいて２次元画像画検出され、交換レンズ２０ｄにおいて３次元画像の検出が行われる。
【００５３】
図１０および図１１を用いて第３の実施形態における画像検出動作について説明する。本実施形態では、レリーズスイッチ７８が押下されると、カメラ本体１０ｄにより２次元画像の検出および３次元画像の生成、交換レンズ２０ｄにより距離情報の検出が開始される。図１０はカメラ本体１０ｄ側の画像検出動作を示すフローチャートである。
【００５４】
カメラ本体１０ｄでは、ステップ２０１において電源スイッチの状態が判定され電源スイッチがオン状態にされると、ステップ２０２においてレリーズスイッチ７８が押下されたか否かが判定される。レリーズスイッチ７８が押下されると、ステップ２０３において２次元画像の検出が行われる。すなわちカメラ本体１０ｄにおいて、２次元画像用ＣＣＤ６０による通常の撮影動作（ＣＣＤビデオ制御）がオン状態に定められ、検知制御が開始される。２次元画像用ＣＣＤ６０から２次元画像の信号電荷、すなわち画像信号が出力され、画像メモリ６６に一時的に記憶される。
【００５５】
ステップ２０４において、カメラ本体１０ｄに装着された交換レンズが３次元画像検出ユニットを備えた交換レンズ２０ｄか、通常の２次元画像検出に用いられる交換レンズかが判定される。２次元画像検出の交換レンズが装着されている場合は、画像検出動作は終了する。一方、３次元画像検出ユニットを備えた交換レンズ２０ｄが装着されている場合は、ステップ２０５において、交換レンズ２０ｄで検出された画像信号、すなわち距離情報の信号電荷が第１、第２のマウント接点８０、５０を介してカメラ本体１０ｄに入力されたか否かが判定される。
【００５６】
交換レンズ２０ｄで検出された画像信号がカメラ本体１０ｄに入力されると、ステップ２０６において、距離情報を用いたＤデータの演算処理が行われて、画像メモリ６６に記憶される。
【００５７】
ステップ２０７において、画像メモリ６６からＤデータおよび画像信号が読み出され、ステップ２０８において画素毎にＤデータと画像信号との対応つけが行われ、３次元画像データが生成される。ステップ２０９では、３次元画像データに対して画像圧縮処理が行われ、ステップ２１０において画像圧縮された３次元画像データが記録媒体Ｍに記録されこの画像検出動作は終了する。。
【００５８】
図１１は交換レンズ２０ｄ側の画像検出動作を示すフローチャートである。
交換レンズ２０ｄでは、ステップ３０１においてカメラ本体１０ｄの電源スイッチの状態が判定され、電源スイッチがオン状態にされると、ステップ３０２においてカメラ本体１０ｄのレリーズスイッチ７８が押下されたか否かが判定される。レリーズスイッチ７８が押下されると、レリーズ信号が交換レンズ２０ｄに入力され距離情報の検出が開始される。
【００５９】
ステップ３０３において発光素子２７が発光しパルス状の測距光が断続的に出力される。ステップ３０４において距離情報の検出が行われる。ステップ３０５において測距光がオフ状態に切換えられ発光素子２７の発行動作が停止する。
【００６０】
ステップ３０６において取得された距離情報の信号電荷すなわち画像信号が第１、第２のマウント接点５０、８０を介してカメラ本体１０ｄに転送される。以上により交換レンズ２０ｄの画像検出動作は終了する。
【００６１】
本実施形態において、上記の第１、第２の実施形態と同様に、発光素子２７は第１レンズの主点面Ｘと焦点面ＹまたはＹ´との間に配置される。照射光が鏡筒内に設置されるため、発光素子のケースを別途設ける必要がなく、また撮影レンズと発光素子の拡散レンズとを兼用することができる。さらに撮像領域外のアイセーフを図ることができる。
【００６２】
以上のように、第３の実施形態においては、交換レンズ２０ｄ内に３次元画像検出装置を設け、３次元画像検出ための構成をユニット化する。２次元画像のみを検出するには、このユニットに変え、従来の交換レンズを装着することにより、従来のデジタルスチルカメラとして使用することができる。また、カメラ本体１０ｄにおいて検出された２次元画像がテクスチャとして用いられるため、交換レンズ２０ｄにおいて２次元画像の検出に用いる構成を設ける必要がない。
【００６３】
以上の第１〜第３の実施形態においては、赤外反射ミラー２４を用いて入射光の一部を反射させたが、入射光を２方向に分岐して、分岐したそれぞれの光によって２次元画像と３次元画像が検出可能ならばよい。例えば赤外反射ミラー２４の代わりに、入射した光のうち、半分の光を透過し、半分の光を反射するハーフミラーを用いてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明により、２次元画像を撮影する従来のカメラに着脱可能な３次元画像入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３次元画像入力装置を備えたカメラの断面を模式的に示した図である。
【図２】第１の実施形態が適用されるカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図３】測距光による距離測定の原理を説明するための図である。
【図４】測距光、反射光、ゲートパルスおよびＣＣＤが受光する光量分布を示す図である。
【図５】第１の実施形態における３次元画像検出の動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態における第１レンズと発光素子の位置関係を示す図である。
【図７】第２の実施形態における第１レンズと発光素子の位置関係を示す図である。
【図８】第２の実施形態における発光素子とＣＣＤの関係を示す図である。
【図９】第３の実施形態が適用されるカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施形態におけるカメラ本体１０ｄの画像検出動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態における交換レンズ２０ｄの画像検出動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０、１０ｄカメラ本体
２０、２０ｄ交換レンズ
２１第１レンズ
２４赤外反射ミラー
２６ＣＣＤ
２７、２７ａ´ 発光素子

Claims

撮像光学系が収納され、カメラ本体に設けられた第１のマウント部に装着可能な第２のマウント部を有するハウジングと
被写体に測距光を照射する照射部と、
前記被写体からの前記測距光の反射光を前記撮像光学系を介して受光し、その受光量に応じて前記被写体までの距離を計測して前記被写体の３次元画像を検出する３次元画像検出部と、
前記撮像光学系に入射した光を、前記反射光と前記反射光以外の光成分とに分けて前記カメラ内に導く入射光分岐手段とを備えることを特徴とする３次元画像入力装置。
前記照射部が、前記撮像光学系の主点面と焦点面との間に配置され、前記測距光が前記撮像光学系を介して前記被写体に照射されることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。
前記照射部が１以上の発光素子を有し、前記１以上の発光素子が前記撮像光学系のレンズの外周縁に設置されることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。
前記測距光を反射するミラーを有し、前記測距光が前記ミラーにおいて反射され前記撮像光学系のレンズを介して前記被写体に照射されることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。
前記カメラが、デジタルスチルカメラであり、前記第１および第２のマウント部は前記３次元画像検出部と前記デジタルカメラとの間での電気信号の伝達が可能であり、前記デジタルスチルカメラのシャッタ操作に同期するレリーズ信号が前記３次元画像検出部に伝達され、前記レリーズ信号に応じて前記３次元画像が検出され、前記３次元画像検出部において検出された前記３次元画像の画像信号が前記デジタルスチルカメラに伝送されることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。
前記測距光および前記反射光が赤外光成分であり、前記入射光分岐手段が前記赤外光を選択的に反射し、赤外光以外の光成分を透過する赤外反射ミラーであることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。