JP4115801B2 - ３次元撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の３次元形状計測を行う際に用いられる被写体を複数視点から撮影するための３次元撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の異なる視点から同一の対象の像を撮影し、これらの画像中における前記対象の同一の点の対応を求め、三角測量の原理に従って前記対象までの距離を算出するステレオ視（ステレオ撮影）の技術が従来より知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、ステレオ法（ステレオ撮影）において、被写体の各点の対応を更に正確且つ容易に求めるために、前記被写体にパターンの投影を行う方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、撮影装置の撮影光学系に接続することで、同一被写体からの光を離間した２つの部位で受光し、受光した各々の光を撮影装置の撮影光学系に導くことで、視差画像の撮影（ステレオ撮影）を可能にするステレオアダプタや、前記被写体を照明する光を発光可能な発光部または前記被写体にパターンを投影するパターン投影部を有するステレオアダプタも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
松山、久野、井宮，”コンピュータービジョン：技術評論と将来展望”，新技術コミニュケーションズ，（１９９８）
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２４９６２８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２３６３３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、ステレオ撮影において適切な照射角や光量を持った照明あるいはパターンの投影を行うことができなかったため、エネルギー消費の面で非効率的であった。
【０００９】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、エネルギー消費の面で効率的な３次元撮影装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明による３次元撮影装置は、
複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域内に存在する被写体を、当該複数視点から撮影する撮影手段と、
所定の投影画角の光学系を備え、撮影時に当該光学系の投影レンズを介して前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
前記重畳領域の設定に応じて、前記光学系の前記投影レンズの投影画角を設定調整する投影画角設定調整手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１１】
なお、本明細書中において、「重畳領域」とは、複数視点の撮影手段により撮影される撮影空間内で少なくとも２台の撮影手段の撮影空間の重なった領域を指す。さらに、ステレオ撮影における狭義では、同一被写体の同一部分が撮像されている部分が少なくとも内包される画角領域を「重畳領域」とする。
【００１２】
また、パターン投影の照射角を特に「投影画角」とする。
【００１３】
さらに、「測距可能」とは、距離画像を得ることが可能であることを意味し、この「距離画像」とは、各画素にテクスチャとしての輝度情報が入った一般的な輝度画像に対して、各画素に被写体までの距離情報が入った画像のことである。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記重畳領域は、前記撮影手段の撮影画角、前記複数視点の相対位置、または前記複数視点から前記撮影の視線の輻輳角によって変化するものであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記複数視点から撮影する撮影手段は、
撮影光学系を有するカメラと、
前記複数視点から見た像を１つの前記撮影光学系に導くステレオアダプタと、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記撮影装置は、撮影画角を調整する撮影画角調整装置をさらに有し、
前記重畳領域は、前記撮影画角調整装置の情報に基づいて算出されたものであることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記投影画角設定調整手段は、前記投影手段の光学系の前記投影レンズの焦点距離を設定調整することで前記投影画角を設定調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明による３次元撮影装置は、請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記投影面角設定調整手段で設定調整された投影画角に応じて前記パターンを投影するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明による３次元撮影装置は、請求項２に記載の発明による３次元撮影装置において、前記撮影手段の画角、前記撮影手段の前記複数視点の相対位置及び前記撮影手段の前記複数視点からの視線の輻輳角と、前記重畳領域との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段をさらに具備し、
前記投影画角設定調整手段が、前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記投影画角を設定調整することを特徴とする。
【００３５】
【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説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態として、重畳領域をパターン投影する例について説明する。
【００３７】
図１の（Ａ）は本第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の使用状況を示す図である。また、図１の（Ｂ）及び図２の（Ａ）はその外観を示す斜視図及び正面図である。そして、図２の（Ｂ）は、第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置が備えるステレオアダプタ内の光路分割光学系の構成を示す図である。
【００３８】
即ち、本実施の形態にかかる３次元撮影装置１は、単一の撮影光学系を有し、被写体２を撮影する撮影装置３と、この撮影装置３の撮影レンズ９に取り付けられ、被写体２の異なる少なくとも２視点からの撮影を行うステレオアダプタ７と、から構成されている。
【００３９】
前記ステレオアダプタ７は、光路分割光学系２１を内蔵した筐体７Ａを備え、該筐体７Ａの被写体側である前面に、撮影時に被写体２を照明する照明装置４を配置し、また上側に、撮影時に被写体２にパターンを投影する投影装置６を配置して構成されている。
【００４０】
前記光路分割光学系２１は、被写体２を複数視点から見た像を前記撮影装置３の撮影レンズ９に導くことで、異なる視点からの被写体２の像を前記撮影装置３の撮像素子１４（図３参照）に結像するものである。即ち、前記光路分割光学系２１は、離間して配置された２つの受光ミラー２２と前記撮影レンズ９前に配置された２つの偏向ミラー２３とを含み、前記受光ミラー２２によって反射された被写体像は、前記偏向ミラー２３により前記撮影レンズ９に入射し、前記撮像素子１４に異なる２視点からの画像を結像することができる。これにより、前記撮像素子１４からステレオ画像データ１００（図３参照）が得られる。
【００４１】
図３は、この３次元撮影装置１の詳細な構成を示すブロック図である。
この撮影装置３は、既知のデジタルスチルカメラと同様の構成であるレリーズボタン８、撮影レンズ９、撮影画角調整装置１０、撮影絞り調整装置１１、撮影フォーカス調整装置１２、撮影シャッタ調整装置１３、撮像素子１４、感度調整装置１５、画像処理装置１６、画像記憶装置１７、測光装置３４、及び露出・フォーカス制御装置３５を備えている。
【００４２】
そして、このような撮影装置３の前記撮像素子１４で捕らえたステレオ画像データ１００は、前記画像処理装置１６により処理され、前記画像記憶装置１７により記録される。この画像記憶装置１７に記録された処理済みステレオ画像データ１００は、リムーバブルメモリカード１８ａやデータ通信装置１８ｂ等で構成されるデータ受け渡し装置１９により、３次元再構成装置２０に送られる。
【００４３】
一方、前記ステレオアダプタ７に設置されている前記照明装置４は、照明光学系２４、照明照射角調整装置２５、照明光源２６、及び照明光源調整装置２７から構成されている。ここで、前記照明光源２６には、本実施の形態例では閃光発光光源としての電子フラッシュ、所謂ストロボを用い、前記照明光源調整装置２７により、任意の発光時間の調整が可能なものであるとする。これにより、該照明装置４の光量が調整される。
【００４４】
また、前記ステレオアダプタ７に設置されている前記投影装置６は、投影レンズ２８、投影画角調整装置２９、投影絞り調整装置３０、投影フォーカス調整装置３１、投影パターンフィルタ５、投影光源３２、及び投影光源調整装置３３から構成されている。ここで、前記投影パターンフィルタ５は、本実施の形態では、図４の（Ａ）に示すようなランダムに色彩情報が配置されたドットパターン（ランダムドットパターン）を用いるものとする。また、前記投影光源３２は、前記照明光源２６と同様に、閃光発光光源としての電子フラッシュ、所謂ストロボを用い、前記投影光源調整装置３３により任意の発光時間の調整が可能なものとなっている。これにより、該投影装置６の光量が調整される。
【００４５】
なお、これら照明装置４の照明照射角調整装置２５及び照明光源制御装置２７、並びに、投影装置６の投影画角調整装置２９、投影絞り調整装置３０、投影フォーカス調整装置３１、及び投影光源制御装置３３は、前記撮影装置３の露出・フォーカス制御装置３５によって制御されるようになっている。
【００４６】
次に、前記のような構成の３次元撮影装置１の動作を説明する。
即ち、前記撮影装置３のレリーズボタン８がユーザによって押されると、露出・フォーカス制御装置３５は、測光装置３４から輝度情報を読込み、その輝度情報に基づいて、撮影シャッタ調整装置１３に対し、被写体２が前記照明装置４及び投影装置６の照明及び投影を受けないと暗く写るようなシャッタ速度に設定する。この操作により、定常光による露出のみでは、被写体２の露光量が不足する。
【００４７】
次に、露出・フォーカス制御装置３５は、前記照明装置４のプリ発光を行い、そのとき測光装置３４から得られた輝度情報を元に、前記投影装置６の絞り値を、前記投影光源調整装置３３の制御による投影光源３２の発光量で被写体２が適正露出になるように出来るだけ絞った値に決定し、その絞り値を前記投影装置６の投影絞り調整装置３０に対し伝達する。これにより、閃光発光による露光量に比べ、定常光による露光量が少ない撮影ができる。
【００４８】
その後、撮影装置３の第１の撮影が行われる。この第１の撮影にシンクロして、前記露出・フォーカス制御装置３５は、前記投影装置６の投影光源調整装置３３を制御して前記投影光源３２を発光させ、前記投影パターンフィルタ５を照明させる。これにより、前記投影パターンフィルタ５の像が、投影レンズ２８を介して、被写体２上に結像する。而して、この第１の撮影においては、前記ステレオアダプタ７及び撮影レンズ９を通して、パターン投影された被写体２のステレオ像が前記撮像素子１４に結像し撮影されることになる。そして、この撮影されたステレオ画像データ１００が、前記画像処理装置１６により処理され、図４の（Ｂ）に示すようなステレオパターン投影像画像データ１０１として前記画像記憶装置１７に蓄積される。
【００４９】
次に、前記露出・フォーカス制御装置３５は、前記照明装置４のプリ発光で得られた輝度情報から、前記照明装置４の適正発光量を設定し、照明光源調整装置２７に発光量を指示する。これにより、照明の光量が適正となった撮影が可能となる。
【００５０】
ここで、撮影装置３の第２の撮影が行われる。この第２の撮影にシンクロして、前記露出・フォーカス制御装置３５は、前記照明装置４の照明光源調整装置２７を制御して前記照明光源２６を発光させる。而して、この第２の撮影においては、テクスチャ照明された被写体２のステレオ像が撮影される。そして、この撮影されたステレオ画像データ１００が、前記画像処理装置１６により処理され、図４の（Ｃ）に示すようなステレオテクスチャ照明像画像データ１０２として前記画像記憶装置１７に蓄積される。
【００５１】
こうして前記画像記憶装置１７に蓄積されたステレオパターン投影像画像データ１０１及びステレオテクスチャ照明像画像データ１０２は、３次元再構成装置２０にデータ受け渡し装置１９を介して送られる。
【００５２】
この３次元再構成装置２０においては、前記ステレオパターン投影像画像データ１０１を用い、左右の画像間の対応点探索を行うことで前記投影パターンフィルタ５のランダムドットパターンとテクスチャから一意に決まる対応点のずれ即ち視差を算出し、三角測距の原理から、距離を演算することで、被写体２の距離画像を生成する。そして、この距離画像と、それに対応した前記ステレオテクスチャ照明像画像データ１０２とから３次元画像を構成して、ディスプレイ等の出力装置から出力する。
【００５３】
以上の動作は、従来の３次元撮影装置の動作と同様である。
【００５４】
但し、本実施の形態においては、前記投影装置６によるパターンの投影画角及び前記照明装置４による照明光の照射角が、予め、以下のように設定されていることを特徴とするものである。
【００５５】
即ち、被写体を複数視点から撮影するとき、図１の（Ｃ）に示すように、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間、即ち画角は、重なった領域を持ち、この重畳領域３６が、前記３次元再構成装置２０にて３次元再構成を行う領域となる。
【００５６】
そこで、本実施の形態においては、この時の重畳領域３６にパターン投影するように、投影装置６の投影画角θＬが設定されている。
【００５７】
同様に、照明装置４の照射角も設定されている。
【００５８】
このようにパターンの投影画角及び照明の照射角の調整が行われているため、図４の（Ｄ）に示される重畳領域３６を照明及びパターン投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源２６及び投影光源３２が出力の低いものであっても、撮影装置３単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、３次元撮影装置１の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、次のような特有の効果がある。
即ち、省エネルギー化により、一般にフラッシュに用いられるコンデンサの容量に余裕ができるため、連写性能が向上し、ステレオテクスチャ照明像、ステレオパターン投影像の撮影間隔が短くなり、動体への追従性が向上し、カメラブレの影響が減少する。
【００６０】
また、ステレオアダプタ７の受光ミラー２２の間の空間に投影装置６を設けることができ、ランダムドットパターンの異視点間のオクルージヨンを抑制することができるため、３次元再構成の可能範囲が最大限になり、好適な構成を実現できる。
【００６１】
なお、本実施の形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。
例えば、ステレオアダプタ７を用いて複数視点からの画像を撮影しているが、これを複数のカメラで行っても良い。
【００６２】
また、パターン投影範囲に合わせて、測光装置３４の受光画角を設定しても良く、この場合、より正確な各種露出パラメータの設定を実現することが可能となる。
【００６３】
例えば、前記照明装置４のプリ発光による前記投影装置６及び照明装置４の絞り、発光量の決定は、前記撮影装置３の撮影フォーカス調整装置１２の距離情報と、それぞれの光源３２、２６の発光量とから決定される発光量を用いても良い。この場合は、投影画角及び照明照射角に応じて発光量を補正する発光量補正手段（図示しない）を設けることで、画角変化による投影並びに照明光量の変化を補正する。即ち、距離情報から決まる基準となる発光量に対し、画角が広くなるときは発光量を増加し、画角が狭くなる時には発光量を減少する。また、撮像される画像の明るさを検知する所謂ダイレクト測光や別途調光センサを持つ外部自動調光により、光源調整装置３３、２７に対して発光量を指示しても良い。
【００６４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００６５】
本第２の実施の形態は、被写体２を含むようにパターン投影及び照明を行う例である。
【００６６】
即ち、撮影する被写体２が決まっている場合には、図５に示すように、その所定の被写体２の大きさを含み、且つ、重畳領域３６よりも小さい領域にパターン投影及び照明を行う。
【００６７】
なお、前記所定の被写体２の大きさは、前記撮影装置３の仕様から、例えば重畳領域３６内で且つレンズ歪み影響の少ない範囲に入る大きさ等、というように決定されるものである。
【００６８】
このような本第２の実施の形態によれば、省エネルギー化されるため、前記第１の実施の形態と同様の効果が期待される。
【００６９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００７０】
本第３の実施の形態は、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターン投影及び照明を行う例である。なお、「測距可能」とは、ステレオ撮影つまり複数視点からの撮影による距離計測が可能であるということである。
【００７１】
即ち、図６に示すように、前記３次元再構成装置２０が測距可能な距離範囲で、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域３６にパターン投影及び照明を行うものである。
【００７２】
ここで、前記測距可能な距離範囲は、遠距離限界は撮影装置３または３次元再構成装置２０の画像の距離分解能により決定され、近距離限界は３次元再構成装置２０が対応点を画像中で探索する探索範囲によって決定される。
【００７３】
距離分解能は、一般に複数視点画像の対応点間の視差量をどれだけ細かく見ることができるかによって決定される。視差量が小さくなる遠距離では、視差量が画像の分解能を下回り、距離の差を判別できなくなる。これが、原理的な遠距離側の測距可能な限界距離となるが、実際には、被写体の形状をある一定の精度で撮ることを考えると、より近距離側が測距可能な限界距離として定義される場合もあり得る。
【００７４】
また、複数画像間の対応点探索は、一般にエピポーラライン上の画素を対応点探索することにより処理時間の軽減を行っている。より高速な処理を狙い対応点の探索範囲を更に制限することがあるが、被写体までの距離が近距離になるほど複数画像間の視差量は大きくなるので、探索範囲を制限するということは、複数画像間の視差量を制限する、換言すれば近距離側の測距可能限界を制限していることになる。
【００７５】
以上のように、測距可能な距離範囲の遠距離限界及び近距離限界は、撮影装置３と３次元再構成装置２０とから決定される。実際には、複数視点間でのオクルージョンにより測距できない被写体上の面も存在するが、本実施の形態においては、その部分についてもオクルージョン領域として測距可能な距離範囲に含むものとする。
【００７６】
このような本第３の実施の形態によれば、省エネルギー化されるため、前記第１の実施の形態と同様の効果が期待される。
【００７７】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００７８】
本第４の実施の形態は、重畳領域に応じてパターンの投影画角及び照明の照射角変更が行われる例である。
【００７９】
なお、このパターンの投影画角及び照明の照射角の変更は、撮影画角だけが直接それら投影画角及び照明の照射角変更に関わる場合と、撮影画角以外の要素が加わる場合とがある。
【００８０】
まず、撮影画角だけが直接パターンの投影画角及び照明の照射角変更に関わる場合を説明する。
【００８１】
即ち、前記第１の実施の形態ではステレオアダプタ７により複数視点からの画像を撮像したが、図７の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、相対位置が既知の複数の撮影装置３によりステレオ視を実現することができる。この場合、撮影装置３は撮影レンズ９としてズームレンズを持ち、また、これら複数の撮影レンズ９の画角を同期する画角同期装置５０を備えている。
【００８２】
ここで、図７の（Ａ）は、望遠端における重畳領域３６と投影画角を示し、図７の（Ｂ）は、広角端におけるそれらを示している。
【００８３】
なおここで、前記画角同期装置５０は、さらに、前記撮影レンズ９の画角変更により変化する重畳領域３６の大きさに応じて、前記投影装置６の投影画角調整装置２９及び前記照明装置４の照明照射角調整装置２５に対して投影画角及び照明の照射角調整を指示するように構成しても良い。この場合、予め用意した撮影画角と投影画角とのテーブル及び撮影画角と照明の照射角とのテーブルによって、それぞれの調整値を求めて調整しても良いし、重畳領域を判定する重畳領域判定装置（図示しない）により、前記撮影画角変更により変化した重畳領域３６を検出し、その検出結果に応じてパターンの投影画角及び照明の照射角を算出して調整しても良い。
【００８４】
勿論、このような画角同期装置５０あるいは重畳領域判定装置による投影画角調整装置２９及び照明照射角調整装置２５への指示値入力は、前記ステレオアダプタ７の場合にも同様の構成を採ることができる。
【００８５】
また、前記画角同期装置５０は、複数の撮影レンズ９の内の一方のズームリングの回転に機械的または電気的に連動させて、他方の撮影レンズ９のズーミング、及び、前記投影装置６の投影画角並びに前記照明装置４の照明の照射角を調整するように構成しても良い。
【００８６】
次に、撮影画角以外の要素が加わる例について説明する。
ステレオアダプタ７を用いた３次元撮影装置１において、撮影レンズ９の画角調整により、撮影レンズ９が広角端画角θｗのときは、ステレオ画像の重畳画角θｏｗは図１の（Ｃ）に示すようになり、そのときの重畳領域３６が３次元再構成を行う領域となる。また、撮影レンズ９が望遠端画角θｔのときは、ステレオ画像の重畳画角θｏｔは図８の（Ａ）に示すようになり、そのときの重畳領域３６が３次元再構成を行う領域になる。ここで、投影装置６の投影レンズ２８は、投影画角θＬを持ち、
θｏｔ＋α＜θＬ＜θｏｗ＋β
α、β＜＜θ
を画角調整範囲として持つズームレンズ、バリフォーカルレンズ、あるいは焦点距離切り換えレンズである。前記α、βは、レンズの個体差などを吸収するための予備角度である。図１の（Ｃ）及び図８の（Ａ）では、受光ミラー２２や偏向ミラー２３の角度を固定にしているため、前記望遠端画角θｔは前記広角端画角θｗとほぼ一致している。
【００８７】
しかしながら、図８の（Ｂ）に示すように、受光ミラー２２や偏向ミラー２３の輻輳角を変える事で重畳領域３６を制御する場合には、この値は変化する。
【００８８】
そこで、本実施の形態においては、投影装置６の投影画角調整装置２９は、前記撮影装置３の撮影画角調整装置１０の情報を元に前記露出・フォーカス制御装置３５により算出された重畳画角θｏを内包するように、投影レンズ２８の画角を調整する。この場合、前記露出・フォーカス制御装置３５は、例えば、前記撮影装置３の画角と、複数視点の相対位置と、複数視点からの視線の輻輳角と、重畳領域３６との対応関係を示すテーブルを予め用意しておくことで、容易に重畳画角を算出することができる。
【００８９】
同様に、照明装置４の照明照射角調整装置２５も、前記露出・フォーカス制御装置３５により算出された前記重畳画角θｏを内包するように、照明光学系２４の照射角を調整する。
【００９０】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００９１】
本第５の実施の形態は、例えば前記第４の実施の形態のように、パターンの投影画角及び照明の照射角が調整変更される場合、前記投影画角及び前記照射角に応じて発光量を変える例である。
【００９２】
即ち、ズームレンズもしくはバリフォーカルレンズ、あるいは焦点距離切り換えレンズといった手段を用いて、焦点を変化させることで投影画角や照明の照射角を調整し、その投影画角に応じて、投影装置６の投影光源３２及び照明装置４の照明光源２６の発光量を補正する。
【００９３】
ところで、本発明の主旨に従えば、撮影装置の撮影画角または輻輳角の想定される変化に伴い変動する重畳領域の内、最も広い重畳領域を照明または投影するのに十分な出力を有する光源が採用されることになる。また、このような設計条件においては、前記最も広い重畳領域は、撮影装置単体の撮影空間より狭くなる傾向にある。
【００９４】
従って、上記のように光源の出力が設定されれば、撮影装置単体の撮影画角全体をカバーするような光源より低い出力のもので対応が可能となるので、一般的な撮影手段用投影（照明）装置の光源を利用した装置に比べて、より小型化が期待できる。
【００９５】
さらに、撮影装置の撮影画角または輻輳角を調整して、前記の最も広い重畳領域より狭く重畳領域を設定したとしても、この重畳領域の広さ、つまり投影画角（照射角）に伴って、前記投影（照明）光源調整装置が投影（照明）装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量が狭い重畳領域に投影（照明）されることはない。このため、小型化を実現した上に、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
【００９６】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００９７】
本第６の実施の形態は、撮影装置３とは別体構成とし、撮影装置３に接続することで、３次元撮影装置１として機能させるステレオアダプタ７の例である。
【００９８】
この場合、ステレオアダプタ７には、パターンの投影画角または照明の照射角とが設定されている。
【００９９】
即ち、複数視点から見た被写体像を単一の撮影光学系に導く光路分割光学系２１を持つステレオアダプタ７を用いた撮影において、想定される撮影画像は図４の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すようになる。
【０１００】
ここで、本実施の形態におけるステレオアダプタ７は、図９に示すように、被写体のステレオ画像を取得するために互いに異なる第１の視点５５及び第２の視点５６からの被写体の像を、接続される撮影装置３の１つの撮影レンズ９に導く光路分割光学系２１と、前記被写体にパターンを投影する投影装置６または前記被写体を照明する照明装置４（図９では、投影装置６のみを示しているが、照明装置４のみを備えていても、投影装置６と照明装置４の両方を備えていても良い）と、を備えている。そして、前記第１の視点５５からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線５７、５１の内、前記第２の視点５６に近い側の境界線を第２の境界線５１とし、前記第２の視点５６からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線５８、５２の内、前記第１の視点５５に近い側の境界線を第３の境界線５２とし、且つ、前記第２の境界線５１と前記第３の境界線５２との参照番号５３で示される交点を交点Ｐとしたとき、この交点Ｐを頂点として前記第２の境界線５１と前記第３の境界線５２で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影装置３の撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域５４にパターンを投影する、または、その領域５４を照明することを特徴とするものである。
【０１０１】
なお、受光ミラー２２及び偏向ミラー２３が固定されている場合には、撮影レンズ９の撮影画角に関わらず前記領域５４は変化しない。
【０１０２】
従って、撮影装置３に該ステレオアダプタ７を接続してステレオ撮影を行う場合、撮影位置の画角に関わらず撮影装置３の重畳領域は前記領域５４にほぼ等しくなる。
【０１０３】
なお、ステレオアダプタ７の代わりに、所定距離離間された複数のカメラを用いた撮影の場合も、同様である。この場合、前記第１の視点５５及び第２の視点５６がそれぞれのカメラの位置となる。
【０１０４】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。
【０１０５】
本第７の実施の形態は、撮影装置３とは別体構成とし、撮影装置３に接続することで、３次元撮影装置１として機能させるステレオアダプタ７の例である。
【０１０６】
即ち、一般的な撮影装置３は、図１０の（Ａ）に示すように、外付け照明装置３８を利用できるように、外付け照明接続装置３９が設けられている。この外付け照明接続装置３９は、撮影画角調整装置１０により設定される撮影レンズ９の画角に適した照射角情報をはじめ、シンクロ信号、露出情報などを外付け照明装置３８に対して伝達することができるよう構成されている。
【０１０７】
そこで、本実施の形態では、このような外付け照明接続装置３９を有する撮影装置３に接続して、３次元撮影装置１として機能させるために、照明装置４及び投影装置６を有するステレオアダプタ７は、更に、図１０の（Ｂ）に示すように、照射角指示値変更装置４０を持つものである。
【０１０８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
一般撮影時には、撮影装置３にはステレオアダプタ７は装着されておらず、撮影レンズ９の画角に照明の照射角を合わせるために、外付け照明装置３８、一般には、外付けストロボ、外付けフラッシュと呼ばれるものに対して、照射角情報や、シンクロ信号、露出情報などを外付け照明接続装置３９を用いて通信してやり取りをするようになっている。
【０１０９】
この外付け照明装置の代わりにステレオアダプタ７を装着すると、このステレオアダプタ７の照射角指示値変更装置４０が、前記撮影装置３の外付け照明接続装置３９に接続される。
【０１１０】
この照射角指示値変更装置４０は、前述した第４の実施の形態で示した重畳画角と投影画角との関係を用いて、投影画角の指示値の値を換算し、投影画角が第４の実施の形態と同様の効果を得る角度になるよう、投影装置６の投影画角調整装置２９に換算した投影画角を入力する。そして、前記撮影装置３の外付け照明接続装置３９からのシンクロ信号により前記第１の撮影にシンクロして、前記入力された値に従って適切な画角でのパターン投影が実施される。
【０１１１】
同様に、照明装置４の照明照射角調整装置２５に対しても、この照射角指示値変更装置４０により換算された照射角情報により指示された値が入力され、前記撮影装置３の外付け照明接続装置３９からのシンクロ信号により前記第２の撮影にシンクロして、前記入力された値に従って適切な画角での照明が実施される。
【０１１２】
これにより、投影、照明とも、撮影装置３に予め用意されている、外付け照明接続装置３９の機能を用いて、ステレオアダプタ７の重畳領域に対する投影及び照明を簡易に実施することが可能となり、撮影装置３に大幅な変更を加えることなく３次元撮影装置１を構成することが可能となる。
【０１１３】
即ち、本実施の形態によれば、ステレオアダプタ７の装着時には撮影空間が変化するが、適切な領域にパターンの投影画角や照明の照射角を設定することで、省エネルギー化が図れる。また、撮影装置３に大幅な変更を加えることなく、パターンの投影画角や照明の照射角を調整できる。
【０１１４】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０１１５】
本発明を通して、光学系の精度や照明装置または投影装置の位置や形態によっては、照明装置または投影装置の光学系の照射角を特定の領域のみを照明または投影するように設定することは不可能な場合がある。理想的には、図１に示すように重畳領域、図５に示すように所定の被写体以上且つ重畳領域未満、図６に示すように測距可能範囲且つ重畳領域、等であるが、若干の画角の大小や領域のズレを含んだ領域である投影照明領域３７を含むように、照明の照射角または投影画角を設定及び調整することは本発明の本質から逸脱しない。
【０１１６】
また、投影装置としてはフラッシュベースのもの用いたが、液晶プロジェクタのようなものを用いても良い。
【０１１７】
また、撮影装置としてデジタルスチルカメラを例にして説明したが、ビデオカメラやフィルム式のカメラであっても良いことは勿論である。
【０１１８】
（付記）
前記の具体的実施の形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【０１１９】
（１） 被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第１、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１）に記載の３次元撮影装置によれば、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域にパターンを投影するように投影画角を設定するよう、投影の画角調整が行われているため、重畳領域を投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２０】
（２） 所定の被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記所定の被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記複数の視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（２）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２）に記載の３次元撮影装置によれば、被写体を含むようにパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２１】
（３） 被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
前記撮影手段で撮影した撮影画像を利用して、被写体像の３次元再構成をする３次元再構成手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記３次元再構成手段が測距可能な距離範囲であって且つ前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（３）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第３、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（３）に記載の３次元撮影装置によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２２】
（４） 所定の被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記所定の被写体を照明する照明手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記照明手段が備える光学系の照射角は、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域を照明するように、設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（４）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（４）に記載の３次元撮影装置によれば、被写体を含むように照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２３】
（５） 所定の被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記所定の被写体にパターンを投影する投影手段と、
撮影時に前記所定の被写体を照明する照明手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角と前記照明手段が備える光学系の照射角とは、前記複数視点それそれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影及び前記領域を照明するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（５）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（５）に記載の３次元撮影装置によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影もしくは照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源又は照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２４】
（６） 前記複数視点から撮影する撮影手段は、撮影光学系を有するカメラと、前記複数視点から見た像を１つの前記撮影光学系に導くステレオアダプタと、を含むことを特徴とする（１）乃至（５）の何れかに記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（６）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第１、第２、第３、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（６）に記載の３次元撮影装置によれば、ステレオアダプタを装着することによって、単一の撮影光学系しか有しないカメラでも、複数視点から撮影する撮影手段として使用できるようになるので、カメラを所有しているユーザに安価に３次元撮影装置を提供できる。
【０１２５】
（７） 前記重畳領域に応じて前記投影画角を設定調整する投影画角設定調整手段をさらに具備することを特徴とする（１）、（２）、（３）、及び（５）の何れかに記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（７）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（７）に記載の３次元撮影装置によれば、重畳領域に応じてパターンの投影画角変更が行われるので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２６】
（８） 前記投影画角設定調整手段は、前記投影手段の光学系の焦点距離を設定調整することで前記投影画角を設定調整する投影画角設定調整手段であり、
前記投影画角設定調整手段で設定調整された投影画角に応じて前記パターンを投影するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする（７）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（８）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（８）に記載の３次元撮影装置によれば、重畳領域の広さ、つまり投影画角に伴って、前記投影光源調整装置が投影装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量で狭い重畳領域に投影されることはない。このため、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
【０１２７】
（９） 前記撮影手段の画角と前記撮影手段の前記複数視点の相対位置と前記撮影手段の前記複数視点からの視線の輻輳角と、前記重畳領域との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段をさらに具備し、
前記投影画角設定調整手段が、前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記投影画角を設定調整することを特徴とする（７）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（９）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（９）に記載の３次元撮影装置によれば、テーブルを参照することで複雑な計算無しにパターンの投影画角を設定調整できる。
【０１２８】
（１０） 前記重畳領域に応じて前記照射角を設定調整する照射角設定調整手段をさらに具備することを特徴とする（４）又は（５）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１０）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１０）に記載の３次元撮影装置によれば、照明の照射角を重畳領域に応じて設定調整するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２９】
（１１） 前記照射角設定調整手段は、前記照明手段の光学系の焦点距離を設定調整することで前記照射角を設定調整する照射角設定調整手段であり、
前記照射角設定調整手段で設定調整された照射角に応じて前記照明手段が照明するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする（１０）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１１）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１１）に記載の３次元撮影装置によれば、重畳領域の広さ、つまり照射角に伴って、前記照明光源調整装置が照明装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量で狭い重畳領域に照明されることはない。このため、小型化を実現した上に、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
【０１３０】
（１２） 前記撮影手段の画角と前記撮影手段の前記複数視点の相対位置と前記撮影手段の前記複数視点からの視線の輻輳角と、前記重畳領域との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段をさらに具備し、
前記照射角設定調整手段が前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記照射角を設定調整することを特徴とする（１０）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１２）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１２）に記載の３次元撮影装置によれば、テーブルを参照することで複雑な計算無しに照明の照射角を設定調整できる。
【０１３１】
（１３） 被写体にパターンを投影するとともに、前記パターンが投影された前記被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角を、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に前記パターンを投影するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１３）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第１、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１３）に記載の３次元撮影方法によれば、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域にパターンを投影するように投影画角を設定するよう、投影の画角調整が行われているため、重畳領域を投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３２】
（１４） 所定の被写体にパターンを投影するとともに、前記パターンが投影された前記所定の被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角を、前記複数の視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１４）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１４）に記載の３次元撮影方法によれば、被写体を含むようにパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３３】
（１５） 被写体にパターンを投影するとともに、前記パターンが投影された前記被写体を複数視点から撮影し、撮影した撮影画像を利用して、被写体像の３次元再構成をする３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角を、前記３次元再構成を行う測距可能な距離範囲であって且つ前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１５）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第３、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１５）に記載の３次元撮影方法によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３４】
（１６） 所定の被写体を照明するとともに、照明された前記所定の被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記被写体を照明する照明の照射角を、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域を照明するように、設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１６）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１６）に記載の３次元撮影方法によれば、被写体を含むように照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３５】
（１７） 所定の被写体にパターンを投影及び照明して、パターン投影または照明された前記所定の被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角と前記照明の照射角とを、前記複数視点それそれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するまたは前記領域を照明するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１７）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１７）に記載の３次元撮影方法によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影もしくは照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源又は照明光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３６】
（１８） 被写体のステレオ画像を取得するために互いに異なる第１及び第２の視点からの被写体の像を、接続される撮影手段の１つの撮影光学系に導く光路分割光学系と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備するステレオアダプタにおいて、
前記投影手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域にパターンを投影する、
ことを特徴とするステレオアダプタ。
（対応する実施の形態）
（１８）に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１８）に記載のステレオアダプタによれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線とで決定される領域に、パターンを投影するように、当該ステレオアダプタが備える投影手段のパターンの投影画角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影装置単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、ステレオアダプタの小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３７】
（１９） 被写体のステレオ画像を取得するために互いに異なる第１及び第２の視点からの被写体の像を、接続される撮影手段の１つの撮影光学系に導く光路分割光学系と、
撮影時に前記被写体を照明する照明手段と、
を具備するステレオアダプタにおいて、
前記照明手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域を照明する、
ことを特徴とするステレオアダプタ。
（対応する実施の形態）
（１９）に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１９）に記載のステレオアダプタによれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線と、で決定される領域を照明するように、当該ステレオアダプタが備える照明手段の照射角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影装置単体に合わせた照射角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、ステレオアダプタの小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３８】
（２０） 第１の視点と前記第１の視点から所定距離離間した第２の視点から被写体を撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域にパターンを投影する、
ことを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（２０）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２０）に記載の３次元撮影装置によれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線とで決定される領域に、パターンを投影するように、投影手段のパターンの投影画角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、３次元撮影装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３９】
（２１） 第１の視点と前記第１の視点から所定距離離間した第２の視点から被写体を撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体を照明する照明手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記照明手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域を照明する、
ことを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（２１）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２１）に記載の３次元撮影装置によれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線と、で決定される領域を照明するように、照明手段の照射角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた照射角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、３次元撮影装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１４０】
（２２） 撮影光学系を持つ撮影装置に接続して３次元撮影を行うために、複数視点から見た被写体の像を１つの前記撮影光学系に導く光路分割光学系を有するステレオアダプタにおいて、
撮影時に被写体にパターンを投影する投影手段と撮影時に被写体を照明する照明手段との少なくとも一方と、
接続した前記撮影装置からその撮影装置の撮影画角に基づいた照明の照射角情報を受信可能とする接続部と、
前記接続部で受信した前記照射角情報を、前記光路分割光学系の特性に合わせて、前記投影手段の投影画角または前記照明手段の照射角を制御する照射角指示値変更装置と、
を具備することを特徴とするステレオアダプタ。
（対応する実施の形態）
（２２）に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第７の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２２）に記載のステレオアダプタによれば、ステレオアダプタ装着時には撮影空間が変化するが、適切な領域に投影画角や照明の照射角を設定することで、省エネルギー化が図れる。また、撮影装置に大幅な変更を加えることなく、投影画角や照明の照射角を調整できる。
【０１４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、エネルギー消費の面で効率的な３次元撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の使用状況を示す図、（Ｂ）は第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の外観を示す斜視図であり、（Ｃ）は重畳領域を説明するための図である。
【図２】（Ａ）は第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の外観を示す正面図であり、（Ｂ）は第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置が備えるステレオアダプタ内の光路分割光学系の構成を説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）は投影パターンフィルタによるランダムドットパターンを示す図、（Ｂ）はステレオパターン投影像画像データを示す図、（Ｃ）はステレオテクスチャ照明像画像データを示す図であり、（Ｄ）は重畳領域と投影照明領域との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる３次元撮影装置における重畳領域と投影画角を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる３次元撮影装置における重畳領域と投影画角を説明するための図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ相対位置が既知の複数の撮影装置によりステレオ視を実現する本発明の第４の実施の形態にかかる３次元撮影装置の望遠端及び広角端における重畳領域と投影画角を示す図である。
【図８】（Ａ）はステレオアダプタを用いた第４の実施の形態にかかる３次元撮影装置の望遠端における重畳領域と投影画角を示す図であり、（Ｂ）は受光ミラー及び偏向ミラーの輻輳角を変えた場合の重畳領域と投影画角を示す図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態にかかる３次元撮影装置を構成するためのステレオアダプタにおける投影装置の投影画角または照明装置の照射角の設定を説明するための図である。
【図１０】（Ａ）は一般的な撮影装置と外付け照明装置の関係を示す図であり、（Ｂ）は本発明の第７の実施の形態にかかる３次元撮影装置を構成するためのステレオアダプタの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ３次元撮影装置
２ 被写体
３ 撮影装置
４ 照明装置
５ 投影パターンフィルタ
６ 投影装置
７ ステレオアダプタ
７Ａ 筐体
８ レリーズボタン
９ 撮影レンズ
１０ 撮影画角調整装置
１１ 撮影絞り調整装置
１２ 撮影フォーカス調整装置
１３ 撮影シャッタ調整装置
１４ 撮像素子
１５ 感度調整装置
１６ 画像処理装置
１７ 画像記憶装置
１８ａ リムーバブルメモリカード
１８ｂ データ通信装置
１９ データ受け渡し装置
２０ ３次元再構成装置
２１ 光路分割光学系
２２ 受光ミラー
２３ 偏向ミラー
２４ 照明光学系
２５ 照明照射角調整装置
２６ 照明光源
２７ 照明光源調整装置
２８ 投影レンズ
２９ 投影画角調整装置
３０ 投影絞り調整装置
３１ 投影フォーカス調整装置
３２ 投影光源
３３ 投影光源調整装置
３４ 測光装置
３５ 露出・フォーカス制御装置
３６ 重畳領域
３７ 投影照明領域
３８ 外付け照明装置
３９ 外付け照明接続装置
４０ 照射角指示値変更装置
５０ 画角同期装置
５１、５２ 光線
５３ 交点
５４ 領域
１００ ステレオ画像データ
１０１ ステレオパターン投影像画像データ
１０２ ステレオテクスチャ照明像画像データ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の３次元形状計測を行う際に用いられる被写体を複数視点から撮影するための３次元撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の異なる視点から同一の対象の像を撮影し、これらの画像中における前記対象の同一の点の対応を求め、三角測量の原理に従って前記対象までの距離を算出するステレオ視（ステレオ撮影）の技術が従来より知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、ステレオ法（ステレオ撮影）において、被写体の各点の対応を更に正確且つ容易に求めるために、前記被写体にパターンの投影を行う方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、撮影装置の撮影光学系に接続することで、同一被写体からの光を離間した２つの部位で受光し、受光した各々の光を撮影装置の撮影光学系に導くことで、視差画像の撮影（ステレオ撮影）を可能にするステレオアダプタや、前記被写体を照明する光を発光可能な発光部または前記被写体にパターンを投影するパターン投影部を有するステレオアダプタも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
松山、久野、井宮，”コンピュータービジョン：技術評論と将来展望”，新技術コミニュケーションズ，（１９９８）
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２４９６２８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２３６３３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、ステレオ撮影において適切な照射角や光量を持った照明あるいはパターンの投影を行うことができなかったため、エネルギー消費の面で非効率的であった。
【０００９】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、エネルギー消費の面で効率的な３次元撮影装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明による３次元撮影装置は、
複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域内に存在する被写体を、当該複数視点から撮影する撮影手段と、
所定の投影画角の光学系を備え、撮影時に当該光学系の投影レンズを介して前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
前記重畳領域の設定に応じて、前記光学系の前記投影レンズの投影画角を設定調整する投影画角設定調整手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１１】
なお、本明細書中において、「重畳領域」とは、複数視点の撮影手段により撮影される撮影空間内で少なくとも２台の撮影手段の撮影空間の重なった領域を指す。さらに、ステレオ撮影における狭義では、同一被写体の同一部分が撮像されている部分が少なくとも内包される画角領域を「重畳領域」とする。
【００１２】
また、パターン投影の照射角を特に「投影画角」とする。
【００１３】
さらに、「測距可能」とは、距離画像を得ることが可能であることを意味し、この「距離画像」とは、各画素にテクスチャとしての輝度情報が入った一般的な輝度画像に対して、各画素に被写体までの距離情報が入った画像のことである。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記重畳領域は、前記撮影手段の撮影画角、前記複数視点の相対位置、または前記複数視点から前記撮影の視線の輻輳角によって変化するものであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記複数視点から撮影する撮影手段は、
撮影光学系を有するカメラと、
前記複数視点から見た像を１つの前記撮影光学系に導くステレオアダプタと、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記撮影装置は、撮影画角を調整する撮影画角調整装置をさらに有し、
前記重畳領域は、前記撮影画角調整装置の情報に基づいて算出されたものであることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明による３次元撮影装置は、
請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記投影画角設定調整手段は、前記投影手段の光学系の前記投影レンズの焦点距離を設定調整することで前記投影画角を設定調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明による３次元撮影装置は、請求項１に記載の発明による３次元撮影装置において、前記投影面角設定調整手段で設定調整された投影画角に応じて前記パターンを投影するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明による３次元撮影装置は、請求項２に記載の発明による３次元撮影装置において、前記撮影手段の画角、前記撮影手段の前記複数視点の相対位置及び前記撮影手段の前記複数視点からの視線の輻輳角と、前記重畳領域との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段をさらに具備し、
前記投影画角設定調整手段が、前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記投影画角を設定調整することを特徴とする。
【００３５】
【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説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態として、重畳領域をパターン投影する例について説明する。
【００３７】
図１の（Ａ）は本第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の使用状況を示す図である。また、図１の（Ｂ）及び図２の（Ａ）はその外観を示す斜視図及び正面図である。そして、図２の（Ｂ）は、第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置が備えるステレオアダプタ内の光路分割光学系の構成を示す図である。
【００３８】
即ち、本実施の形態にかかる３次元撮影装置１は、単一の撮影光学系を有し、被写体２を撮影する撮影装置３と、この撮影装置３の撮影レンズ９に取り付けられ、被写体２の異なる少なくとも２視点からの撮影を行うステレオアダプタ７と、から構成されている。
【００３９】
前記ステレオアダプタ７は、光路分割光学系２１を内蔵した筐体７Ａを備え、該筐体７Ａの被写体側である前面に、撮影時に被写体２を照明する照明装置４を配置し、また上側に、撮影時に被写体２にパターンを投影する投影装置６を配置して構成されている。
【００４０】
前記光路分割光学系２１は、被写体２を複数視点から見た像を前記撮影装置３の撮影レンズ９に導くことで、異なる視点からの被写体２の像を前記撮影装置３の撮像素子１４（図３参照）に結像するものである。即ち、前記光路分割光学系２１は、離間して配置された２つの受光ミラー２２と前記撮影レンズ９前に配置された２つの偏向ミラー２３とを含み、前記受光ミラー２２によって反射された被写体像は、前記偏向ミラー２３により前記撮影レンズ９に入射し、前記撮像素子１４に異なる２視点からの画像を結像することができる。これにより、前記撮像素子１４からステレオ画像データ１００（図３参照）が得られる。
【００４１】
図３は、この３次元撮影装置１の詳細な構成を示すブロック図である。
この撮影装置３は、既知のデジタルスチルカメラと同様の構成であるレリーズボタン８、撮影レンズ９、撮影画角調整装置１０、撮影絞り調整装置１１、撮影フォーカス調整装置１２、撮影シャッタ調整装置１３、撮像素子１４、感度調整装置１５、画像処理装置１６、画像記憶装置１７、測光装置３４、及び露出・フォーカス制御装置３５を備えている。
【００４２】
そして、このような撮影装置３の前記撮像素子１４で捕らえたステレオ画像データ１００は、前記画像処理装置１６により処理され、前記画像記憶装置１７により記録される。この画像記憶装置１７に記録された処理済みステレオ画像データ１００は、リムーバブルメモリカード１８ａやデータ通信装置１８ｂ等で構成されるデータ受け渡し装置１９により、３次元再構成装置２０に送られる。
【００４３】
一方、前記ステレオアダプタ７に設置されている前記照明装置４は、照明光学系２４、照明照射角調整装置２５、照明光源２６、及び照明光源調整装置２７から構成されている。ここで、前記照明光源２６には、本実施の形態例では閃光発光光源としての電子フラッシュ、所謂ストロボを用い、前記照明光源調整装置２７により、任意の発光時間の調整が可能なものであるとする。これにより、該照明装置４の光量が調整される。
【００４４】
また、前記ステレオアダプタ７に設置されている前記投影装置６は、投影レンズ２８、投影画角調整装置２９、投影絞り調整装置３０、投影フォーカス調整装置３１、投影パターンフィルタ５、投影光源３２、及び投影光源調整装置３３から構成されている。ここで、前記投影パターンフィルタ５は、本実施の形態では、図４の（Ａ）に示すようなランダムに色彩情報が配置されたドットパターン（ランダムドットパターン）を用いるものとする。また、前記投影光源３２は、前記照明光源２６と同様に、閃光発光光源としての電子フラッシュ、所謂ストロボを用い、前記投影光源調整装置３３により任意の発光時間の調整が可能なものとなっている。これにより、該投影装置６の光量が調整される。
【００４５】
なお、これら照明装置４の照明照射角調整装置２５及び照明光源制御装置２７、並びに、投影装置６の投影画角調整装置２９、投影絞り調整装置３０、投影フォーカス調整装置３１、及び投影光源制御装置３３は、前記撮影装置３の露出・フォーカス制御装置３５によって制御されるようになっている。
【００４６】
次に、前記のような構成の３次元撮影装置１の動作を説明する。
即ち、前記撮影装置３のレリーズボタン８がユーザによって押されると、露出・フォーカス制御装置３５は、測光装置３４から輝度情報を読込み、その輝度情報に基づいて、撮影シャッタ調整装置１３に対し、被写体２が前記照明装置４及び投影装置６の照明及び投影を受けないと暗く写るようなシャッタ速度に設定する。この操作により、定常光による露出のみでは、被写体２の露光量が不足する。
【００４７】
次に、露出・フォーカス制御装置３５は、前記照明装置４のプリ発光を行い、そのとき測光装置３４から得られた輝度情報を元に、前記投影装置６の絞り値を、前記投影光源調整装置３３の制御による投影光源３２の発光量で被写体２が適正露出になるように出来るだけ絞った値に決定し、その絞り値を前記投影装置６の投影絞り調整装置３０に対し伝達する。これにより、閃光発光による露光量に比べ、定常光による露光量が少ない撮影ができる。
【００４８】
その後、撮影装置３の第１の撮影が行われる。この第１の撮影にシンクロして、前記露出・フォーカス制御装置３５は、前記投影装置６の投影光源調整装置３３を制御して前記投影光源３２を発光させ、前記投影パターンフィルタ５を照明させる。これにより、前記投影パターンフィルタ５の像が、投影レンズ２８を介して、被写体２上に結像する。而して、この第１の撮影においては、前記ステレオアダプタ７及び撮影レンズ９を通して、パターン投影された被写体２のステレオ像が前記撮像素子１４に結像し撮影されることになる。そして、この撮影されたステレオ画像データ１００が、前記画像処理装置１６により処理され、図４の（Ｂ）に示すようなステレオパターン投影像画像データ１０１として前記画像記憶装置１７に蓄積される。
【００４９】
次に、前記露出・フォーカス制御装置３５は、前記照明装置４のプリ発光で得られた輝度情報から、前記照明装置４の適正発光量を設定し、照明光源調整装置２７に発光量を指示する。これにより、照明の光量が適正となった撮影が可能となる。
【００５０】
ここで、撮影装置３の第２の撮影が行われる。この第２の撮影にシンクロして、前記露出・フォーカス制御装置３５は、前記照明装置４の照明光源調整装置２７を制御して前記照明光源２６を発光させる。而して、この第２の撮影においては、テクスチャ照明された被写体２のステレオ像が撮影される。そして、この撮影されたステレオ画像データ１００が、前記画像処理装置１６により処理され、図４の（Ｃ）に示すようなステレオテクスチャ照明像画像データ１０２として前記画像記憶装置１７に蓄積される。
【００５１】
こうして前記画像記憶装置１７に蓄積されたステレオパターン投影像画像データ１０１及びステレオテクスチャ照明像画像データ１０２は、３次元再構成装置２０にデータ受け渡し装置１９を介して送られる。
【００５２】
この３次元再構成装置２０においては、前記ステレオパターン投影像画像データ１０１を用い、左右の画像間の対応点探索を行うことで前記投影パターンフィルタ５のランダムドットパターンとテクスチャから一意に決まる対応点のずれ即ち視差を算出し、三角測距の原理から、距離を演算することで、被写体２の距離画像を生成する。そして、この距離画像と、それに対応した前記ステレオテクスチャ照明像画像データ１０２とから３次元画像を構成して、ディスプレイ等の出力装置から出力する。
【００５３】
以上の動作は、従来の３次元撮影装置の動作と同様である。
【００５４】
但し、本実施の形態においては、前記投影装置６によるパターンの投影画角及び前記照明装置４による照明光の照射角が、予め、以下のように設定されていることを特徴とするものである。
【００５５】
即ち、被写体を複数視点から撮影するとき、図１の（Ｃ）に示すように、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間、即ち画角は、重なった領域を持ち、この重畳領域３６が、前記３次元再構成装置２０にて３次元再構成を行う領域となる。
【００５６】
そこで、本実施の形態においては、この時の重畳領域３６にパターン投影するように、投影装置６の投影画角θＬが設定されている。
【００５７】
同様に、照明装置４の照射角も設定されている。
【００５８】
このようにパターンの投影画角及び照明の照射角の調整が行われているため、図４の（Ｄ）に示される重畳領域３６を照明及びパターン投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源２６及び投影光源３２が出力の低いものであっても、撮影装置３単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、３次元撮影装置１の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、次のような特有の効果がある。
即ち、省エネルギー化により、一般にフラッシュに用いられるコンデンサの容量に余裕ができるため、連写性能が向上し、ステレオテクスチャ照明像、ステレオパターン投影像の撮影間隔が短くなり、動体への追従性が向上し、カメラブレの影響が減少する。
【００６０】
また、ステレオアダプタ７の受光ミラー２２の間の空間に投影装置６を設けることができ、ランダムドットパターンの異視点間のオクルージヨンを抑制することができるため、３次元再構成の可能範囲が最大限になり、好適な構成を実現できる。
【００６１】
なお、本実施の形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。
例えば、ステレオアダプタ７を用いて複数視点からの画像を撮影しているが、これを複数のカメラで行っても良い。
【００６２】
また、パターン投影範囲に合わせて、測光装置３４の受光画角を設定しても良く、この場合、より正確な各種露出パラメータの設定を実現することが可能となる。
【００６３】
例えば、前記照明装置４のプリ発光による前記投影装置６及び照明装置４の絞り、発光量の決定は、前記撮影装置３の撮影フォーカス調整装置１２の距離情報と、それぞれの光源３２、２６の発光量とから決定される発光量を用いても良い。この場合は、投影画角及び照明照射角に応じて発光量を補正する発光量補正手段（図示しない）を設けることで、画角変化による投影並びに照明光量の変化を補正する。即ち、距離情報から決まる基準となる発光量に対し、画角が広くなるときは発光量を増加し、画角が狭くなる時には発光量を減少する。また、撮像される画像の明るさを検知する所謂ダイレクト測光や別途調光センサを持つ外部自動調光により、光源調整装置３３、２７に対して発光量を指示しても良い。
【００６４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００６５】
本第２の実施の形態は、被写体２を含むようにパターン投影及び照明を行う例である。
【００６６】
即ち、撮影する被写体２が決まっている場合には、図５に示すように、その所定の被写体２の大きさを含み、且つ、重畳領域３６よりも小さい領域にパターン投影及び照明を行う。
【００６７】
なお、前記所定の被写体２の大きさは、前記撮影装置３の仕様から、例えば重畳領域３６内で且つレンズ歪み影響の少ない範囲に入る大きさ等、というように決定されるものである。
【００６８】
このような本第２の実施の形態によれば、省エネルギー化されるため、前記第１の実施の形態と同様の効果が期待される。
【００６９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００７０】
本第３の実施の形態は、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターン投影及び照明を行う例である。なお、「測距可能」とは、ステレオ撮影つまり複数視点からの撮影による距離計測が可能であるということである。
【００７１】
即ち、図６に示すように、前記３次元再構成装置２０が測距可能な距離範囲で、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域３６にパターン投影及び照明を行うものである。
【００７２】
ここで、前記測距可能な距離範囲は、遠距離限界は撮影装置３または３次元再構成装置２０の画像の距離分解能により決定され、近距離限界は３次元再構成装置２０が対応点を画像中で探索する探索範囲によって決定される。
【００７３】
距離分解能は、一般に複数視点画像の対応点間の視差量をどれだけ細かく見ることができるかによって決定される。視差量が小さくなる遠距離では、視差量が画像の分解能を下回り、距離の差を判別できなくなる。これが、原理的な遠距離側の測距可能な限界距離となるが、実際には、被写体の形状をある一定の精度で撮ることを考えると、より近距離側が測距可能な限界距離として定義される場合もあり得る。
【００７４】
また、複数画像間の対応点探索は、一般にエピポーラライン上の画素を対応点探索することにより処理時間の軽減を行っている。より高速な処理を狙い対応点の探索範囲を更に制限することがあるが、被写体までの距離が近距離になるほど複数画像間の視差量は大きくなるので、探索範囲を制限するということは、複数画像間の視差量を制限する、換言すれば近距離側の測距可能限界を制限していることになる。
【００７５】
以上のように、測距可能な距離範囲の遠距離限界及び近距離限界は、撮影装置３と３次元再構成装置２０とから決定される。実際には、複数視点間でのオクルージョンにより測距できない被写体上の面も存在するが、本実施の形態においては、その部分についてもオクルージョン領域として測距可能な距離範囲に含むものとする。
【００７６】
このような本第３の実施の形態によれば、省エネルギー化されるため、前記第１の実施の形態と同様の効果が期待される。
【００７７】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００７８】
本第４の実施の形態は、重畳領域に応じてパターンの投影画角及び照明の照射角変更が行われる例である。
【００７９】
なお、このパターンの投影画角及び照明の照射角の変更は、撮影画角だけが直接それら投影画角及び照明の照射角変更に関わる場合と、撮影画角以外の要素が加わる場合とがある。
【００８０】
まず、撮影画角だけが直接パターンの投影画角及び照明の照射角変更に関わる場合を説明する。
【００８１】
即ち、前記第１の実施の形態ではステレオアダプタ７により複数視点からの画像を撮像したが、図７の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、相対位置が既知の複数の撮影装置３によりステレオ視を実現することができる。この場合、撮影装置３は撮影レンズ９としてズームレンズを持ち、また、これら複数の撮影レンズ９の画角を同期する画角同期装置５０を備えている。
【００８２】
ここで、図７の（Ａ）は、望遠端における重畳領域３６と投影画角を示し、図７の（Ｂ）は、広角端におけるそれらを示している。
【００８３】
なおここで、前記画角同期装置５０は、さらに、前記撮影レンズ９の画角変更により変化する重畳領域３６の大きさに応じて、前記投影装置６の投影画角調整装置２９及び前記照明装置４の照明照射角調整装置２５に対して投影画角及び照明の照射角調整を指示するように構成しても良い。この場合、予め用意した撮影画角と投影画角とのテーブル及び撮影画角と照明の照射角とのテーブルによって、それぞれの調整値を求めて調整しても良いし、重畳領域を判定する重畳領域判定装置（図示しない）により、前記撮影画角変更により変化した重畳領域３６を検出し、その検出結果に応じてパターンの投影画角及び照明の照射角を算出して調整しても良い。
【００８４】
勿論、このような画角同期装置５０あるいは重畳領域判定装置による投影画角調整装置２９及び照明照射角調整装置２５への指示値入力は、前記ステレオアダプタ７の場合にも同様の構成を採ることができる。
【００８５】
また、前記画角同期装置５０は、複数の撮影レンズ９の内の一方のズームリングの回転に機械的または電気的に連動させて、他方の撮影レンズ９のズーミング、及び、前記投影装置６の投影画角並びに前記照明装置４の照明の照射角を調整するように構成しても良い。
【００８６】
次に、撮影画角以外の要素が加わる例について説明する。
ステレオアダプタ７を用いた３次元撮影装置１において、撮影レンズ９の画角調整により、撮影レンズ９が広角端画角θｗのときは、ステレオ画像の重畳画角θｏｗは図１の（Ｃ）に示すようになり、そのときの重畳領域３６が３次元再構成を行う領域となる。また、撮影レンズ９が望遠端画角θｔのときは、ステレオ画像の重畳画角θｏｔは図８の（Ａ）に示すようになり、そのときの重畳領域３６が３次元再構成を行う領域になる。ここで、投影装置６の投影レンズ２８は、投影画角θＬを持ち、
θｏｔ＋α＜θＬ＜θｏｗ＋β
α、β＜＜θ
を画角調整範囲として持つズームレンズ、バリフォーカルレンズ、あるいは焦点距離切り換えレンズである。前記α、βは、レンズの個体差などを吸収するための予備角度である。図１の（Ｃ）及び図８の（Ａ）では、受光ミラー２２や偏向ミラー２３の角度を固定にしているため、前記望遠端画角θｔは前記広角端画角θｗとほぼ一致している。
【００８７】
しかしながら、図８の（Ｂ）に示すように、受光ミラー２２や偏向ミラー２３の輻輳角を変える事で重畳領域３６を制御する場合には、この値は変化する。
【００８８】
そこで、本実施の形態においては、投影装置６の投影画角調整装置２９は、前記撮影装置３の撮影画角調整装置１０の情報を元に前記露出・フォーカス制御装置３５により算出された重畳画角θｏを内包するように、投影レンズ２８の画角を調整する。この場合、前記露出・フォーカス制御装置３５は、例えば、前記撮影装置３の画角と、複数視点の相対位置と、複数視点からの視線の輻輳角と、重畳領域３６との対応関係を示すテーブルを予め用意しておくことで、容易に重畳画角を算出することができる。
【００８９】
同様に、照明装置４の照明照射角調整装置２５も、前記露出・フォーカス制御装置３５により算出された前記重畳画角θｏを内包するように、照明光学系２４の照射角を調整する。
【００９０】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００９１】
本第５の実施の形態は、例えば前記第４の実施の形態のように、パターンの投影画角及び照明の照射角が調整変更される場合、前記投影画角及び前記照射角に応じて発光量を変える例である。
【００９２】
即ち、ズームレンズもしくはバリフォーカルレンズ、あるいは焦点距離切り換えレンズといった手段を用いて、焦点を変化させることで投影画角や照明の照射角を調整し、その投影画角に応じて、投影装置６の投影光源３２及び照明装置４の照明光源２６の発光量を補正する。
【００９３】
ところで、本発明の主旨に従えば、撮影装置の撮影画角または輻輳角の想定される変化に伴い変動する重畳領域の内、最も広い重畳領域を照明または投影するのに十分な出力を有する光源が採用されることになる。また、このような設計条件においては、前記最も広い重畳領域は、撮影装置単体の撮影空間より狭くなる傾向にある。
【００９４】
従って、上記のように光源の出力が設定されれば、撮影装置単体の撮影画角全体をカバーするような光源より低い出力のもので対応が可能となるので、一般的な撮影手段用投影（照明）装置の光源を利用した装置に比べて、より小型化が期待できる。
【００９５】
さらに、撮影装置の撮影画角または輻輳角を調整して、前記の最も広い重畳領域より狭く重畳領域を設定したとしても、この重畳領域の広さ、つまり投影画角（照射角）に伴って、前記投影（照明）光源調整装置が投影（照明）装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量が狭い重畳領域に投影（照明）されることはない。このため、小型化を実現した上に、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
【００９６】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００９７】
本第６の実施の形態は、撮影装置３とは別体構成とし、撮影装置３に接続することで、３次元撮影装置１として機能させるステレオアダプタ７の例である。
【００９８】
この場合、ステレオアダプタ７には、パターンの投影画角または照明の照射角とが設定されている。
【００９９】
即ち、複数視点から見た被写体像を単一の撮影光学系に導く光路分割光学系２１を持つステレオアダプタ７を用いた撮影において、想定される撮影画像は図４の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すようになる。
【０１００】
ここで、本実施の形態におけるステレオアダプタ７は、図９に示すように、被写体のステレオ画像を取得するために互いに異なる第１の視点５５及び第２の視点５６からの被写体の像を、接続される撮影装置３の１つの撮影レンズ９に導く光路分割光学系２１と、前記被写体にパターンを投影する投影装置６または前記被写体を照明する照明装置４（図９では、投影装置６のみを示しているが、照明装置４のみを備えていても、投影装置６と照明装置４の両方を備えていても良い）と、を備えている。そして、前記第１の視点５５からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線５７、５１の内、前記第２の視点５６に近い側の境界線を第２の境界線５１とし、前記第２の視点５６からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線５８、５２の内、前記第１の視点５５に近い側の境界線を第３の境界線５２とし、且つ、前記第２の境界線５１と前記第３の境界線５２との参照番号５３で示される交点を交点Ｐとしたとき、この交点Ｐを頂点として前記第２の境界線５１と前記第３の境界線５２で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影装置３の撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域５４にパターンを投影する、または、その領域５４を照明することを特徴とするものである。
【０１０１】
なお、受光ミラー２２及び偏向ミラー２３が固定されている場合には、撮影レンズ９の撮影画角に関わらず前記領域５４は変化しない。
【０１０２】
従って、撮影装置３に該ステレオアダプタ７を接続してステレオ撮影を行う場合、撮影位置の画角に関わらず撮影装置３の重畳領域は前記領域５４にほぼ等しくなる。
【０１０３】
なお、ステレオアダプタ７の代わりに、所定距離離間された複数のカメラを用いた撮影の場合も、同様である。この場合、前記第１の視点５５及び第２の視点５６がそれぞれのカメラの位置となる。
【０１０４】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。
【０１０５】
本第７の実施の形態は、撮影装置３とは別体構成とし、撮影装置３に接続することで、３次元撮影装置１として機能させるステレオアダプタ７の例である。
【０１０６】
即ち、一般的な撮影装置３は、図１０の（Ａ）に示すように、外付け照明装置３８を利用できるように、外付け照明接続装置３９が設けられている。この外付け照明接続装置３９は、撮影画角調整装置１０により設定される撮影レンズ９の画角に適した照射角情報をはじめ、シンクロ信号、露出情報などを外付け照明装置３８に対して伝達することができるよう構成されている。
【０１０７】
そこで、本実施の形態では、このような外付け照明接続装置３９を有する撮影装置３に接続して、３次元撮影装置１として機能させるために、照明装置４及び投影装置６を有するステレオアダプタ７は、更に、図１０の（Ｂ）に示すように、照射角指示値変更装置４０を持つものである。
【０１０８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
一般撮影時には、撮影装置３にはステレオアダプタ７は装着されておらず、撮影レンズ９の画角に照明の照射角を合わせるために、外付け照明装置３８、一般には、外付けストロボ、外付けフラッシュと呼ばれるものに対して、照射角情報や、シンクロ信号、露出情報などを外付け照明接続装置３９を用いて通信してやり取りをするようになっている。
【０１０９】
この外付け照明装置の代わりにステレオアダプタ７を装着すると、このステレオアダプタ７の照射角指示値変更装置４０が、前記撮影装置３の外付け照明接続装置３９に接続される。
【０１１０】
この照射角指示値変更装置４０は、前述した第４の実施の形態で示した重畳画角と投影画角との関係を用いて、投影画角の指示値の値を換算し、投影画角が第４の実施の形態と同様の効果を得る角度になるよう、投影装置６の投影画角調整装置２９に換算した投影画角を入力する。そして、前記撮影装置３の外付け照明接続装置３９からのシンクロ信号により前記第１の撮影にシンクロして、前記入力された値に従って適切な画角でのパターン投影が実施される。
【０１１１】
同様に、照明装置４の照明照射角調整装置２５に対しても、この照射角指示値変更装置４０により換算された照射角情報により指示された値が入力され、前記撮影装置３の外付け照明接続装置３９からのシンクロ信号により前記第２の撮影にシンクロして、前記入力された値に従って適切な画角での照明が実施される。
【０１１２】
これにより、投影、照明とも、撮影装置３に予め用意されている、外付け照明接続装置３９の機能を用いて、ステレオアダプタ７の重畳領域に対する投影及び照明を簡易に実施することが可能となり、撮影装置３に大幅な変更を加えることなく３次元撮影装置１を構成することが可能となる。
【０１１３】
即ち、本実施の形態によれば、ステレオアダプタ７の装着時には撮影空間が変化するが、適切な領域にパターンの投影画角や照明の照射角を設定することで、省エネルギー化が図れる。また、撮影装置３に大幅な変更を加えることなく、パターンの投影画角や照明の照射角を調整できる。
【０１１４】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０１１５】
本発明を通して、光学系の精度や照明装置または投影装置の位置や形態によっては、照明装置または投影装置の光学系の照射角を特定の領域のみを照明または投影するように設定することは不可能な場合がある。理想的には、図１に示すように重畳領域、図５に示すように所定の被写体以上且つ重畳領域未満、図６に示すように測距可能範囲且つ重畳領域、等であるが、若干の画角の大小や領域のズレを含んだ領域である投影照明領域３７を含むように、照明の照射角または投影画角を設定及び調整することは本発明の本質から逸脱しない。
【０１１６】
また、投影装置としてはフラッシュベースのもの用いたが、液晶プロジェクタのようなものを用いても良い。
【０１１７】
また、撮影装置としてデジタルスチルカメラを例にして説明したが、ビデオカメラやフィルム式のカメラであっても良いことは勿論である。
【０１１８】
（付記）
前記の具体的実施の形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【０１１９】
（１） 被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第１、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１）に記載の３次元撮影装置によれば、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域にパターンを投影するように投影画角を設定するよう、投影の画角調整が行われているため、重畳領域を投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２０】
（２） 所定の被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記所定の被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記複数の視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（２）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２）に記載の３次元撮影装置によれば、被写体を含むようにパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２１】
（３） 被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
前記撮影手段で撮影した撮影画像を利用して、被写体像の３次元再構成をする３次元再構成手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角は、前記３次元再構成手段が測距可能な距離範囲であって且つ前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（３）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第３、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（３）に記載の３次元撮影装置によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２２】
（４） 所定の被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記所定の被写体を照明する照明手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記照明手段が備える光学系の照射角は、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域を照明するように、設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（４）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（４）に記載の３次元撮影装置によれば、被写体を含むように照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２３】
（５） 所定の被写体を複数視点から撮影する撮影手段と、
撮影時に前記所定の被写体にパターンを投影する投影手段と、
撮影時に前記所定の被写体を照明する照明手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段が備える光学系の投影画角と前記照明手段が備える光学系の照射角とは、前記複数視点それそれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影及び前記領域を照明するように設定されていることを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（５）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（５）に記載の３次元撮影装置によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影もしくは照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源又は照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２４】
（６） 前記複数視点から撮影する撮影手段は、撮影光学系を有するカメラと、前記複数視点から見た像を１つの前記撮影光学系に導くステレオアダプタと、を含むことを特徴とする（１）乃至（５）の何れかに記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（６）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第１、第２、第３、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（６）に記載の３次元撮影装置によれば、ステレオアダプタを装着することによって、単一の撮影光学系しか有しないカメラでも、複数視点から撮影する撮影手段として使用できるようになるので、カメラを所有しているユーザに安価に３次元撮影装置を提供できる。
【０１２５】
（７） 前記重畳領域に応じて前記投影画角を設定調整する投影画角設定調整手段をさらに具備することを特徴とする（１）、（２）、（３）、及び（５）の何れかに記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（７）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（７）に記載の３次元撮影装置によれば、重畳領域に応じてパターンの投影画角変更が行われるので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２６】
（８） 前記投影画角設定調整手段は、前記投影手段の光学系の焦点距離を設定調整することで前記投影画角を設定調整する投影画角設定調整手段であり、
前記投影画角設定調整手段で設定調整された投影画角に応じて前記パターンを投影するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする（７）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（８）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（８）に記載の３次元撮影装置によれば、重畳領域の広さ、つまり投影画角に伴って、前記投影光源調整装置が投影装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量で狭い重畳領域に投影されることはない。このため、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
【０１２７】
（９） 前記撮影手段の画角と前記撮影手段の前記複数視点の相対位置と前記撮影手段の前記複数視点からの視線の輻輳角と、前記重畳領域との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段をさらに具備し、
前記投影画角設定調整手段が、前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記投影画角を設定調整することを特徴とする（７）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（９）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（９）に記載の３次元撮影装置によれば、テーブルを参照することで複雑な計算無しにパターンの投影画角を設定調整できる。
【０１２８】
（１０） 前記重畳領域に応じて前記照射角を設定調整する照射角設定調整手段をさらに具備することを特徴とする（４）又は（５）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１０）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１０）に記載の３次元撮影装置によれば、照明の照射角を重畳領域に応じて設定調整するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１２９】
（１１） 前記照射角設定調整手段は、前記照明手段の光学系の焦点距離を設定調整することで前記照射角を設定調整する照射角設定調整手段であり、
前記照射角設定調整手段で設定調整された照射角に応じて前記照明手段が照明するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする（１０）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１１）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１１）に記載の３次元撮影装置によれば、重畳領域の広さ、つまり照射角に伴って、前記照明光源調整装置が照明装置の光源の発光量を補正するため、必要以上の光量で狭い重畳領域に照明されることはない。このため、小型化を実現した上に、余計なエネルギーの消費を抑制することができ、ひいては省エネルギーに貢献できる。
【０１３０】
（１２） 前記撮影手段の画角と前記撮影手段の前記複数視点の相対位置と前記撮影手段の前記複数視点からの視線の輻輳角と、前記重畳領域との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段をさらに具備し、
前記照射角設定調整手段が前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記照射角を設定調整することを特徴とする（１０）に記載の３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（１２）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第４の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１２）に記載の３次元撮影装置によれば、テーブルを参照することで複雑な計算無しに照明の照射角を設定調整できる。
【０１３１】
（１３） 被写体にパターンを投影するとともに、前記パターンが投影された前記被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角を、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に前記パターンを投影するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１３）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第１、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１３）に記載の３次元撮影方法によれば、複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域にパターンを投影するように投影画角を設定するよう、投影の画角調整が行われているため、重畳領域を投影すれば良く、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３２】
（１４） 所定の被写体にパターンを投影するとともに、前記パターンが投影された前記所定の被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角を、前記複数の視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１４）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１４）に記載の３次元撮影方法によれば、被写体を含むようにパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３３】
（１５） 被写体にパターンを投影するとともに、前記パターンが投影された前記被写体を複数視点から撮影し、撮影した撮影画像を利用して、被写体像の３次元再構成をする３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角を、前記３次元再構成を行う測距可能な距離範囲であって且つ前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域に、前記パターンを投影するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１５）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第３、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１５）に記載の３次元撮影方法によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３４】
（１６） 所定の被写体を照明するとともに、照明された前記所定の被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記被写体を照明する照明の照射角を、前記複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域を照明するように、設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１６）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１６）に記載の３次元撮影方法によれば、被写体を含むように照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３５】
（１７） 所定の被写体にパターンを投影及び照明して、パターン投影または照明された前記所定の被写体を複数視点から撮影する３次元撮影装置の撮影方法であり、
前記パターンの投影画角と前記照明の照射角とを、前記複数視点それそれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域よりも小さく且つ前記所定の被写体を少なくとも含む領域に、前記パターンを投影するまたは前記領域を照明するように設定することを特徴とする３次元撮影方法。
（対応する実施の形態）
（１７）に記載の３次元撮影方法に関する実施の形態は、第２、第４、第５の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１７）に記載の３次元撮影方法によれば、測距可能な距離範囲の重畳領域にパターンを投影もしくは照明を照射するので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源又は照明光源が出力の低いものであっても、十分な光量を得ることができ、装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３６】
（１８） 被写体のステレオ画像を取得するために互いに異なる第１及び第２の視点からの被写体の像を、接続される撮影手段の１つの撮影光学系に導く光路分割光学系と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備するステレオアダプタにおいて、
前記投影手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域にパターンを投影する、
ことを特徴とするステレオアダプタ。
（対応する実施の形態）
（１８）に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１８）に記載のステレオアダプタによれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線とで決定される領域に、パターンを投影するように、当該ステレオアダプタが備える投影手段のパターンの投影画角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影装置単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、ステレオアダプタの小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３７】
（１９） 被写体のステレオ画像を取得するために互いに異なる第１及び第２の視点からの被写体の像を、接続される撮影手段の１つの撮影光学系に導く光路分割光学系と、
撮影時に前記被写体を照明する照明手段と、
を具備するステレオアダプタにおいて、
前記照明手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域を照明する、
ことを特徴とするステレオアダプタ。
（対応する実施の形態）
（１９）に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（１９）に記載のステレオアダプタによれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線と、で決定される領域を照明するように、当該ステレオアダプタが備える照明手段の照射角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影装置単体に合わせた照射角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、ステレオアダプタの小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３８】
（２０） 第１の視点と前記第１の視点から所定距離離間した第２の視点から被写体を撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記投影手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域にパターンを投影する、
ことを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（２０）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２０）に記載の３次元撮影装置によれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線とで決定される領域に、パターンを投影するように、投影手段のパターンの投影画角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、投影光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた画角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、３次元撮影装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１３９】
（２１） 第１の視点と前記第１の視点から所定距離離間した第２の視点から被写体を撮影する撮影手段と、
撮影時に前記被写体を照明する照明手段と、
を具備する３次元撮影装置であり、
前記照明手段は、
前記第１の視点からの視野範囲を挟む第１及び第２の境界線の内、前記第２の視点に近い側の境界線を第２の境界線とし、
前記第２の視点からの視野範囲を挟む第３及び第４の境界線の内、前記第１の視点に近い側の境界線を第３の境界線とし、且つ、
前記第２の境界線と前記第３の境界線との交点を交点Ｐとしたとき、
前記交点Ｐを頂点として前記第２の境界線と前記第３の境界線で分けられる領域の内、領域内の全ての点が前記撮影光学系に対して前記交点Ｐより遠方となる領域を照明する、
ことを特徴とする３次元撮影装置。
（対応する実施の形態）
（２１）に記載の３次元撮影装置に関する実施の形態は、第６の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２１）に記載の３次元撮影装置によれば、想定される右側像の左端に導かれる光線と左側像の右端に導かれる光線との交点と、その交点より距離方向側の光線と、で決定される領域を照明するように、照明手段の照射角が設定されているので、少ない光量を狭領域に集中することが可能になり、照明光源が出力の低いものであっても、撮影手段単体に合わせた照射角のものに比べて、十分な光量を得ることができ、３次元撮影装置の小型化や、省エネルギーに貢献できる。
【０１４０】
（２２） 撮影光学系を持つ撮影装置に接続して３次元撮影を行うために、複数視点から見た被写体の像を１つの前記撮影光学系に導く光路分割光学系を有するステレオアダプタにおいて、
撮影時に被写体にパターンを投影する投影手段と撮影時に被写体を照明する照明手段との少なくとも一方と、
接続した前記撮影装置からその撮影装置の撮影画角に基づいた照明の照射角情報を受信可能とする接続部と、
前記接続部で受信した前記照射角情報を、前記光路分割光学系の特性に合わせて、前記投影手段の投影画角または前記照明手段の照射角を制御する照射角指示値変更装置と、
を具備することを特徴とするステレオアダプタ。
（対応する実施の形態）
（２２）に記載のステレオアダプタに関する実施の形態は、第７の実施の形態が対応する。
（作用効果）
（２２）に記載のステレオアダプタによれば、ステレオアダプタ装着時には撮影空間が変化するが、適切な領域に投影画角や照明の照射角を設定することで、省エネルギー化が図れる。また、撮影装置に大幅な変更を加えることなく、投影画角や照明の照射角を調整できる。
【０１４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、エネルギー消費の面で効率的な３次元撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の使用状況を示す図、（Ｂ）は第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の外観を示す斜視図であり、（Ｃ）は重畳領域を説明するための図である。
【図２】（Ａ）は第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の外観を示す正面図であり、（Ｂ）は第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置が備えるステレオアダプタ内の光路分割光学系の構成を説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる３次元撮影装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）は投影パターンフィルタによるランダムドットパターンを示す図、（Ｂ）はステレオパターン投影像画像データを示す図、（Ｃ）はステレオテクスチャ照明像画像データを示す図であり、（Ｄ）は重畳領域と投影照明領域との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる３次元撮影装置における重畳領域と投影画角を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる３次元撮影装置における重畳領域と投影画角を説明するための図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ相対位置が既知の複数の撮影装置によりステレオ視を実現する本発明の第４の実施の形態にかかる３次元撮影装置の望遠端及び広角端における重畳領域と投影画角を示す図である。
【図８】（Ａ）はステレオアダプタを用いた第４の実施の形態にかかる３次元撮影装置の望遠端における重畳領域と投影画角を示す図であり、（Ｂ）は受光ミラー及び偏向ミラーの輻輳角を変えた場合の重畳領域と投影画角を示す図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態にかかる３次元撮影装置を構成するためのステレオアダプタにおける投影装置の投影画角または照明装置の照射角の設定を説明するための図である。
【図１０】（Ａ）は一般的な撮影装置と外付け照明装置の関係を示す図であり、（Ｂ）は本発明の第７の実施の形態にかかる３次元撮影装置を構成するためのステレオアダプタの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ３次元撮影装置
２ 被写体
３ 撮影装置
４ 照明装置
５ 投影パターンフィルタ
６ 投影装置
７ ステレオアダプタ
７Ａ 筐体
８ レリーズボタン
９ 撮影レンズ
１０ 撮影画角調整装置
１１ 撮影絞り調整装置
１２ 撮影フォーカス調整装置
１３ 撮影シャッタ調整装置
１４ 撮像素子
１５ 感度調整装置
１６ 画像処理装置
１７ 画像記憶装置
１８ａ リムーバブルメモリカード
１８ｂ データ通信装置
１９ データ受け渡し装置
２０ ３次元再構成装置
２１ 光路分割光学系
２２ 受光ミラー
２３ 偏向ミラー
２４ 照明光学系
２５ 照明照射角調整装置
２６ 照明光源
２７ 照明光源調整装置
２８ 投影レンズ
２９ 投影画角調整装置
３０ 投影絞り調整装置
３１ 投影フォーカス調整装置
３２ 投影光源
３３ 投影光源調整装置
３４ 測光装置
３５ 露出・フォーカス制御装置
３６ 重畳領域
３７ 投影照明領域
３８ 外付け照明装置
３９ 外付け照明接続装置
４０ 照射角指示値変更装置
５０ 画角同期装置
５１、５２ 光線
５３ 交点
５４ 領域
１００ ステレオ画像データ
１０１ ステレオパターン投影像画像データ
１０２ ステレオテクスチャ照明像画像データ
Claims (7)
- 複数視点それぞれから撮影可能な撮影空間が重なった重畳領域内に存在する被写体を、当該複数視点から撮影する撮影手段と、
所定の投影画角の光学系を備え、撮影時に当該光学系の投影レンズを介して前記被写体にパターンを投影する投影手段と、
前記重畳領域の設定に応じて、前記光学系の前記投影レンズの投影画角を設定調整する投影画角設定調整手段と、
を具備することを特徴とする３次元撮影装置。 - 前記重畳領域は、前記撮影手段の撮影画角、前記複数視点の相対位置、または前記複数視点から前記撮影の視点の輻輳角によって変化するものであることを特徴とする請求項１に記載の３次元撮影装置。
- 前記複数視点から撮影する撮影手段は、
撮影光学系を有するカメラと、
前記複数視点から見た像を１つの前記撮影光学系に導くステレオアダプタと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元撮影装置。 - 前記撮影装置は、撮影画角を調整する撮影画角調整装置をさらに有し、
前記重畳領域は、前記撮影画角調整装置の情報に基づいて算出されたものであることを特徴とする請求項１に記載の３次元撮影装置。 - 前記投影画角設定調整手段は、前記投影手段の光学系の前記投影レンズの焦点距離を設定調整することで前記投影画角を設定調整することを特徴とする請求項１に記載の３次元撮影装置。
- 前記投影画角設定調整手段で設定調整された投影画角に応じて前記パターンを投影するための光源の発光量を補正する発光量補正手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の３次元撮影装置。
- 前記撮影手段の画角、前記撮影手段の前記複数視点の相対位置及び前記撮影手段の前記複数視点からの視線の輻輳角と、前記重畳領域との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段をさらに具備し、
前記投影画角設定調整手段が、前記記憶手段に記憶された前記テーブルを参照して前記投影画角を設定調整することを特徴とする請求項２に記載の３次元撮影装置。
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