JP4552485B2 - 画像入出力装置 - Google Patents

Description

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。

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

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。

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、被測定物などの被写体の三次元情報を生成した上で、その三次元情報に基づいて所定の計測を行ない、その計測結果に応じた作業指示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。

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手段と、前記投影方向に少なくとも一部が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、所定のパターン形状を有した画像信号光が前記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投影された場合に、前記撮像手段により撮像された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た三次元情報と、前記被写体に対する位置の指定状況を前記撮像手段により撮像した撮像データから生成される指定情報とに基づいて、前記被写体に対する計測を行う計測手段と、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となるように、前記計測手段による計測により得られた計測情報に応じた画像を、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補正する補正手段と、その補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を、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投影する投影実行手段とを備えている。

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、投影手段により投影方向に向けて投影される。一方で、該投影方向に、その一部が少なくとも存在する被写体が、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、所定のパターン形状を有する画像信号光が該投影手段により該被写体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、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、該被写体又は前記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と、該被写体に対する指定状況を該撮像手段により撮像した撮像データから生成される位置の指定情報とに基づいて、該被写体に対する計測が計測手段により行われる。計測手段により計測が行われると、その計測手段による計測により得られた計測情報に応じた画像が、三次元情報に基づいて、被写体又は投影方向上の画像投影可能な面に対して無歪な画像となるように補正手段によって補正され、当該補正された画像に応じた画像信号光が投影実行手段によって前記空間変調手段から出力され、その出力された画像信号光が該投影手段により該被写体又は前記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は、指定状況に応じた計測情報に対応する画像が投影される。

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、前記被写体上における指定点を入力する指定点入力手段を備え、前記計測手段は、前記指定点入力手段により入力された少なくとも１つ以上の指定点により形成される点、線分又は領域について、前記被写体に対する計測を行うものである。

請求項３記載の画像入出力装置は、請求項２記載の画像入出力装置において、前記指定点入力手段は、前記被写体上における指定点を指し示す指示部材を、前記撮像手段により時間をずらして撮像し、その撮像データに基づいて該指定点を入力するものである。

請求項４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手段と、前記投影方向に少なくとも一部が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、所定のパターン形状を有した画像信号光が前記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投影された場合に、前記撮像手段により撮像された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た三次元情報に基づいて、前記被写体に対する計測を行う計測手段と、その計測手段による計測に基づいて、前記被写体に対する指示情報を生成する指示情報生成手段と、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となるように、前記指示情報生成手段により生成された指示情報に応じた画像を、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補正する補正手段と、その補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を、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投影する投影実行手段とを備えている。
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、前記計測手段は、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、前記被写体の体積情報を計測するものであり、前記指示情報生成手段は、前記体積情報に応じた指示情報を生成するものである。

請求項５記載の画像入出力装置は、請求項４又は５に記載の画像入出力装置において、前記被写体の密度情報を取得する密度情報取得手段を備え、前記計測手段は、前記三次元情報生成手段により生成された三次元情報と前記密度情報取得手段により取得された密度情報とに基づいて、前記被写体の重量分布情報を計測するものであり、前記指示情報生成手段は、前記重量分布情報に応じた指示情報を生成するものである。

請求項７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手段と、前記投影方向に少なくとも一部が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、所定のパターン形状を有した画像信号光が前記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投影された場合に、前記撮像手段により撮像された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た三次元情報に基づいて、前記被写体に対する指示情報を生成する指示情報生成手段と、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となるように、前記指示情報生成手段により生成された指示情報に応じた画像を、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補正する補正手段と、その補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を、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投影する投影実行手段とを備えている。

この請求項６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、投影手段により投影方向に向けて投影される。一方で、該投影方向に、その一部が少なくとも存在する被写体が、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、所定のパターン形状を有する画像信号光が該投影手段により該被写体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、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、該被写体又は前記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、該被写体に対する指示情報が指示情報生成手段により生成される。指示情報生成手段により指示情報が生成されると、その指示情報に応じた画像が、三次元情報に基づいて、被写体又は投影方向上の画像投影可能な面に対して無歪な画像となるように補正手段によって補正され、当該補正された画像に応じた画像信号光が前記空間変調手段から投影実行手段によって出力され、その出力された画像信号光が該投影手段により該被写体又は前記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、該被写体又は該撮影方向に、その指示情報に対応する画像が投影される。

請求項８記載の画像入出力装置は、請求項４から７のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記指示情報生成手段により指示情報として生成される、前記被写体を略等体積又は略等重量に区分する作業指示情報の画像である。
請求項９記載の画像入出力装置は、請求項８記載の画像入出力装置において、前記作業指示情報は切断指示線である。
請求項１０記載の画像入出力装置は、請求項９記載の画像入出力装置において、前記切断指示線に従って、前記被写体を切断する切断手段を備えている。

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、前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記計測手段による計測に基づく文字情報の画像である。

請求項１２記載の画像入出力装置は、請求項１から１１のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記計測手段による計測に基づく図形情報の画像である。

請求項１３記載の画像入出力装置は、請求項１から１２のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記計測手段による計測に基づく作業指示線の画像である。

請求項１４記載の画像入出力装置は、請求項１から１３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手段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、前記被写体との互いの相対位置を移動可能とする可動手段を備えている。

請求項１５記載の画像入出力装置は、請求項１から１４のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記投影実行手段は、前記所定のパターン形状を有した画像信号を消灯した後に、前記補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を投影する。

請求項１６記載の画像入出力装置は、請求項１から１５のいずれかに記載の画像入出力装置において、前記撮像手段は、前記補正手段により補正された画像に応じた画像信号光が前記投影実行手段により投影された前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面を撮像し、その撮像データを取得するものである。

請求項１記載の画像入出力装置によれば、被写体に対する三次元情報が取得される一方で、該被写体に対する位置の指定状況の撮像データが取得され、その撮像データと該三次元情報とに基づいて、該被写体に対する計測が行われ、その計測結果である計測情報に応じた画像が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、使用者に対して利便性を提供すると共に、その計測情報を使用者に対して容易に認識させ得るという効果がある。また、得られた計測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、計測情報に応じた画像を正確に投影し得るという効果がある。

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、少なくとも１つ以上の指定点が入力されることにより、その指定点により形成される点、線分又は領域について、該被写体に対する計測を行い、その計測結果である計測情報に応じた画像が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。よって、計測情報が必要とされる点、線分、領域を指定して入力するだけなので、容易に所望する計測情報を取得し得るという効果がある。

請求項３記載の画像入出力装置によれば、請求項２記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、指定点の入力は、該指定点を指し示す指示部材を時間をずらして撮像した撮像データに基づいて行われるので、例えば、使用者の指先の軌跡を経時的に撮像することによって指定点を入力することができる。よって、計測情報を所望する指定点の入力が容易であり、使用者に利便性を提供するという効果がある。

請求項４記載の画像入出力装置によれば、得られた指示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、指示情報に応じた画像を正確に投影し得るという効果がある。
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、被写体の三次元情報に基づいて、該被写体の体積情報が計測され、その体積情報に応じた指示情報が該被写体上などに投影される。よって、被写体の体積に応じた作業を効率化すると共に、作業労力を軽減し得るという効果がある。

請求項６記載の画像入出力装置によれば、請求項４又は５に記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、被写体の三次元情報と該被写体の密度情報に基づいて、該被写体の重量分布情報が計測され、その重量分布情報に応じた指示情報が該被写体上などに投影される。よって、被写体の重量分布に応じた作業を効率化すると共に、作業労力を軽減し得るという効果がある。

請求項７記載の画像入出力装置によれば、被写体に対して取得された三次元情報に基づいて指示情報が生成され、その指示情報に応じた画像が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。このとき、得られた指示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、指示情報に応じた画像を正確に投影し得るという効果がある。

請求項８記載の画像入出力装置によれば、請求項４から７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、指示情報として生成される、該被写体を略等体積又は略等重量に区分する作業指示情報が投影されるので、被写体とされる１の物体を略等体積又は略等重量に区分する作業を効率化すると共に、作業労力を軽減し得るという効果がある。
請求項９記載の画像入出力装置によれば、請求項８記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、作業指示情報として、該被写体を略等体積又は略等重量に区分する切断指示線が該被写体上に投影されるので、被写体とされる１の物体を略等体積又は略等重量の単位に切断して分割する作業を効率化すると共に、作業労力を軽減し得るという効果がある。
請求項１０記載の画像入出力装置によれば、請求項８又は９に記載の画像入出力装置の奏する効果に加えて、切断手段による投影された切断指示線に従う切断が実行されるので、切断作業を効率化すると共に、作業労力を軽減し得るという効果がある。

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、補正の対象となる画像が、計測手段による計測に基づく文字情報の画像であるので、所定線分の長さを計測する場合などにおいて、その計測値が文字情報として歪みのない状態で投影されることにより、その情報を容易に認識させ得るという効果がある。

請求項１２記載の画像入出力装置によれば、請求項１から１１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、補正の対象となる画像が、計測手段による計測に基づく図形情報の画像であるので、被写体から所望する形状の立体図形を掘り出す場合などにおいて、その立体図形に関する図形情報が歪みのない状態で投影されることにより、その作業を効率化すると共に、作業労力を軽減し得るという効果がある。

請求項１３記載の画像入出力装置によれば、請求項１から１２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、補正の対象となる画像が、計測手段による計測に基づく作業指示線の画像であるので、作業指示線が歪みのない状態で投影されることにより、作業を効率化すると共に、作業労力を軽減し得るという効果がある。

請求項１４記載の画像入出力装置によれば、請求項１から１３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手段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、その位置を、該被写体に対して相対的に移動可能に構成されているので、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、それによって作業の効率化を図ることができるという効果がある。

請求項１５記載の画像入出力装置によれば、請求項１から１４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、所定のパターン形状を有する画像を投影し、その画像を消灯した後に、補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を投影する。即ち、該所定のパターン形状を有する画像に基づいて三次元情報が得られ、次いで、その三次元情報に基づく計測情報又は指示情報が得られ、その計測情報又は指示情報が、該所定のパターン形状を有する画像の消灯後に投影される。よって、被写体の三次元形状の取得と計測とを連動して実行することなどが可能とされ、作業の効率化を図ることができるという効果がある。

請求項１６記載の画像入出力装置によれば、請求項１から１５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、補正手段により補正された画像に応じた画像信号光が投影された被写体又は投影方向上の画像投影可能な面を撮像するので、計測情報又は指示情報を記録として残すことができるという効果がある。

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。

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、体積や重量を計測し、その結果を投影して表示する体積・重量計測モード、入力された指定点に基づく計測を行い、その結果を投影して表示する指定点計測モード等の種々のモードを備えた装置である。

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。

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。

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。

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。

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。

フラッシュ７は、例えば、デジカメモードや指定点計測モードにおいて、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。

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。

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。

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、体積・重量計測モード、指定点計測モード、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。

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モードや体積・重量計測モードにおける撮像画像や、立体画像モードや指定点計測モードにおける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。

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。

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、体積・重量計測モードで使用する作業内容情報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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、指定点計測モードにおいて撮像した撮像画像や３次元情報を記憶する。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。

キャッシュメモリ２８は、高速な記憶装置である。例えば、デジカメモードや指定点計測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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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°にほどんどの光束を入れることが画質向上の要点となる。

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。

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。

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。

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。

特に、後述する立体画像モードや平面化画像モードや体積・重量計測モードや指定点計測モードにおいて、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。

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。

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や体積・重量計測モードや指定点計測モードにおいて、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。

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。

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。

（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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、作業内容情報格納部３７ｌと、３次元情報格納部３７ｍと、指差座標入力部３７ｎと、ワーキングエリア３７ｏとが記憶領域として割り当てられている。

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。

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。

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３７ｏ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。

作業内容情報格納部３７ｌは、体積・重量計測モードにおいて、作業の内容を示す情報である作業内容情報を格納する。３次元情報格納部３７ｍは、体積・重量計測モードや指定点計測モードにおいて取得された３次元情報を格納する。指差座標格納部３７ｎは、指定点計測モードにおいて、使用者による指差により指定された指定点を格納する。ワーキングエリア３７ｏ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。

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）、体積・重量計測処理（Ｓ６１３）、指定点計測処理（Ｓ６１５）の各処理についての詳細は後述する。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

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の設定が体積・重量計測モードか否かが判断され（Ｓ６１２）、体積・重量計測モードであれば（Ｓ６１２：Ｙｅｓ）、後述する体積・重量計測処理に移行する（Ｓ６１３）。

一方、体積・重量計測モードでなければ（Ｓ６１２：Ｎｏ）、モード切替スイッチ９の設定が指定点計測モードか否かが判断され（Ｓ６１４）、指定点計測モードであれば（Ｓ６１４：Ｙｅｓ）、後述する指定点計測処理に移行する（Ｓ６１５）。

一方、指定点計測モードでなければ（Ｓ６１４：Ｎｏ）、モード切替スイッチ９の設定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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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）。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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］
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３７ｏ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）。

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）。

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。

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）。

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３７ｏに格納する（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）。

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３７ｏ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。

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。

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。

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。

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。

次に、図２３〜図２７を参照して、画像入出力装置１における動作モードの１つである体積・重量計測モードについて説明する。この体積・重量計測モードは、作業内容情報に従って、被写体の体積・重量の計測を行い、その結果として得られた計測情報を投影するモードである。

図２３は、この体積・重量計測モードにおいて実行される体積・重量計測処理（図６のＳ６１３）のフローチャートである。この体積・重量計測処理は、被写体の３次元形状検出結果を用い、体積計測や重量計測などの各種作業内容に応じた計測を行い、その計測結果に基づく画像を投影する処理である。

この処理では、まず、ＣＣＤ２２に高解像度設定信号を送信する（Ｓ２３０１）。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。

次に、作業内容情報をアンテナ１１を介して受信し（Ｓ２３０２）、受信した作業内容情報格納部３７ｌに格納する（Ｓ２３０３）。なお、「作業内容情報」は、食肉塊を等体積又は等重量に分割する作業や、木片から所定形状を掘り出す作業など、使用者により指定される作業内容を示す情報である。なお、指定される作業内容が被写体の重量情報又は重量分布情報の取得を要する作業である場合には、その作業内容情報には、被写体の密度データが含まれる。

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（Ｓ２３０４）。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。

次に、レリーズボタン８をスキャンし（Ｓ２３０５ａ）、レリーズボタン８が半押しされたか否かを判断する（Ｓ２３０５ｂ）。半押しされていれば（Ｓ２３０５ｂ：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（Ｓ２３０５ｃ）。尚、半押しされていなければ（Ｓ２３０５ｂ：Ｎｏ）、Ｓ２３０５ａからの処理を繰り返す。

次に、再び、レリーズボタン８をスキャンし（Ｓ２３０５ｄ）、レリーズボタン８が全押しされたか否かを判断する（Ｓ２３０５ｅ）。全押しされていれば（Ｓ２３０５ｅ：Ｙｅｓ）、フラッシュモードか否かを判断する（Ｓ２３０９）。

Ｓ２３０９の処理により判断した結果、フラッシュモードであれば（Ｓ２３０９：Ｙｅｓ）、フラッシュ７を投光して（Ｓ２３１０）、撮影する（Ｓ２３１１）。尚、Ｓ２３０５ｅの判断において、全押しされていなければ（Ｓ２３０５ｅ：Ｎｏ）、Ｓ２３０５ａからの処理を繰り返す。

一方、フラッシュモードでなければ（Ｓ２３０９：Ｎｏ）、フラッシュ７を投光することなく撮影する（Ｓ２３１１）。尚、Ｓ２３０８の判断において、全押しされていなければ（Ｓ２３０８：Ｎｏ）、Ｓ２３０５からの処理を繰り返す。

次に、図１０のＳ１００６の３次元形状検出処理と同様な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（Ｓ２３１２）。

次に、３次元形状検出処理（Ｓ２３１２）における３次元形状検出結果として、各計測頂点の実空間における３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を３次元情報格納部３７ｍに格納する（Ｓ２３１３）。

次に、３次元形状検出結果に基づいて、作業内容情報格納部３７ｌに格納される作業内容情報に応じた計測を行い、その計測結果である計測情報を生成すると共に、その計測情報に基づく投影情報を生成する（Ｓ２３１４）。なお、「計測情報に基づく投影情報」とは、該計測情報に応じて、後述する無歪画像投影処理（Ｓ２３１６）により対象物又は投影方向に投影される情報である。この「計測情報に基づく投影情報」には、例えば、該計測情報に対応する文字情報又は図形情報や、該作業内容情報に応じた切断線や切削加工線や切削深度情報などの作業指示情報などが例示される。

なお、Ｓ２３１４の処理において、作業内容情報が計測情報を不要とする作業情報である場合には、３次元形状検出結果に基づいて、作業内容情報格納部３７ｌに格納される作業内容情報に応じた指示情報を生成し、その指示情報に基づく投影情報を生成するように構成してもよい。

次に、計測情報に基づく投影情報に対応する計測結果画像を投影画像格納部３７ｋに格納し（Ｓ２３１５）、その投影画像格納部３７ｋに格納された計測結果画像を、被写体表面の歪曲や画像投影部１３の投影方向に依存することなく無歪の画像として対象物又は投影方向に投影されるように、投影画像格納部３７ｋに格納されている計測結果画像を補正する無歪投影用画像変換処理（Ｓ２３１６）を実行する。なお、この無歪投影用画像変換処理（Ｓ２３１６）については後述する。

次に、図８のＳ８０６の投影処理と同様な投影処理を行う（Ｓ２３１７）。よって、計測結果画像が無歪の画像として対象物又は投影方向に投影される。この投影処理（Ｓ２３１７）により、無歪な計測結果画像が対象物又は投影方向に投影されると、使用者は、この計測結果画像に従って作業を実行する。例えば、計測結果画像が被写体を略等体積に区分した切断線である場合には、その切断線に応じて切断を行なう。

次に、その被写体に対する作業の終了が指示されたか否かを判断する（Ｓ２３１８）。なお、この作業の終了の認識は、画像入出力装置１に設けられた非図示の作業終了ボタンの操作、又は、アンテナ１１を介して外部ネットワークから受信される作業終了信号の検出などにより認識される。

Ｓ２３１６の処理により判断した結果、作業の終了が指示されていなければ（Ｓ２３１６：Ｎｏ）、Ｓ２３１６の処理を繰り返す。一方で、作業の終了が指示されると（Ｓ２３１６：Ｙｅｓ）、光源ドライバ２９をオフ制御し（Ｓ２３１７）、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（Ｓ２３１８）。よって、撮像領域１００内に投影されていた画像などが非投影とされる。

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（Ｓ２３１９）、モード変化スイッチ９に変化が無ければ（Ｓ２３１９：Ｙｅｓ）、Ｓ２３０２からの処理を繰り返す。例えば、作業内容情報が食肉の加工ラインで、１つの食肉塊を略等体積に切断する作業であった場合には、個々の食肉塊毎に、Ｓ２３０２〜Ｓ２３１９の処理が繰り返し実行される。

一方で、Ｓ２３１９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（Ｓ２３１９：Ｎｏ）、当該処理を終了する。

図２４は、上述した無歪投影用画像変換処理（図２３のＳ２３１６）のフローチャートである。この無歪投影用画像変換処理（Ｓ２３１６）は、投影画像格納部３７ｋに格納される計測結果情報などの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又は投影方向に投影可能な画像に変換する処理である。

この処理では、まず、ＲＡＭ３７のワーキングエリア３７ｏ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（Ｓ２４０１）。

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（Ｓ２４０２）。

次に、投影画像格納部３７ｋに格納される計測結果情報などの画像情報を、理想カメラ画像上の座標（ｃｃｄｃｘ，ｃｃｄｃｙ）に配置する（Ｓ２４０３）。

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Ｓ２３１１の処理により３次元形状座標格納部３７ｈに格納された被写体の表面上の点である三次元座標（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。

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（Ｓ２４０４）。カウンタｑが画素数Ｑａに到達していなければ（Ｓ２４０４：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（Ｓ２４０５）。

次に、Ｓ２４０５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（Ｓ２４０６）。

次に、Ｓ２４０６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（Ｓ２４０７）。

そして、次の画素について上述したＳ２４０４からＳ２４０７までの処理を実行すべく、カウンタｑに「１」を加算する（Ｓ２４０８）。

こうして、Ｓ２４０４からＳ２４０８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（Ｓ２４０４：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、投影画像格納部３７ｋに格納する（Ｓ２４０９）。

最後に、Ｓ２４０１において、当該処理を実行するためにワーキングエリア３７ｏに割り当てた処理領域を開放して（Ｓ２４１０）、当該処理を終了する。

Ｓ２４０９の処理により、ＬＣＤ空間座標（ｌｃｄｃｘ，ｌｃｄｃｙ）上の画素情報が投影画像格納部３７ｋに格納されることにより、この無歪投影用画像変換処理（Ｓ２３１６）に続く投影処理（Ｓ２３１７）において、投影ＬＣＤ１９には、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、被写体又は投影方向に無歪な画像が投影される。

従って、無歪投影用画像変換処理（Ｓ２３１６）を実行することにより、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や、投影方向が斜めである場合において、無歪な計測結果画像を投影することができる。その結果として、例えば、被写体を略等体積に切断させる作業において、切断指示線を被写体上の正確な位置に投影させることができる。

図２５は、体積・重量計測処理モードにおける第１の例を説明するための図である。この体積・重量計測処理モードにおける第１の例では、食肉の加工ラインにおいて、コンベア２００により搬送されるワークＷ１としての食肉塊を略等体積に切断する作業が実施される。

図２５には、食肉の加工ラインにおいて、コンベア２００により搬送されるワークＷ１としての食肉塊を略等体積に切断するために、その３次元形状を検出するための明暗を交互に並べてなる縞状のパターン光が、画像入出力装置１の画像投影部１３から、撮像領域１００内に位置するワークＷ１に投影されている様子を図示している。尚、図２５は、上述した３次元形状検出処理（Ｓ２３１０）において実行される処理の一部に対応する。

尚、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。

また、図２５に示す体積・重量計測処理モード第１の例では、画像入出力装置１のベース４は、コンベア２００の搬送を妨害しないように、一方が短く構成されている。

図２６は、上述した体積・重量計測処理におけるＳ２３１５の処理の結果として計測結果画像が投影された状態を説明する図である。画像入出力装置１が、ワークＷ１を略等体積に４つに分割する作業に関する作業内容情報を受信した場合、Ｓ２３１０の処理により生成された３次元形状結果に基づいて、Ｓ２３１２の処理により計測情報として体積情報が取得され、その体積情報に基づく投影情報として、ワークＷ１を略等体積に４分割するための切断線の情報が生成される。その結果として、図２６に示すように、生成された切断線の情報が、３本の線状の計測結果画像Ｒ１としてワークＷ１上に投影される。この計測結果画像Ｒ１に基づいて、使用者がワークＷ１を切断すると、ワークＷ１を略等体積に４分割することができる。

尚、ワークＷ１を計測結果画像Ｒ１に基づいて切断する場合、画像入出力装置１にカッタなどの切断手段を設け、自動的にワークＷ１を切断するように構成してもよい。また、その場合、計測結果画像Ｒ１を投影することなく、Ｓ２３１０の処理により生成された切断線の情報に基づいて切断手段によりワークＷ１を自動的に切断するように構成してもよい。これによって、ワークの切断作業を効率化することができる。

この図２６では、ワークＷ１を略等体積に４つに分割する作業について説明したが、画像入出力装置１が、ワークＷ１を複数の略等重量の塊に分割する作業に関する作業内容情報を受信した場合にはワークＷ１を略等重量に分割する計測結果画像Ｒ１がワークＷ１に投影される。このようなワークＷ１を複数の等重量の塊に分割する作業の場合には、作業内容情報には、ワークＷ１の密度情報又は密度分布情報が含まれる。この場合、Ｓ２３１２の処理において、Ｓ２３１０の処理により生成された３次元形状結果に基づいて体積情報が取得されると、その体積に密度情報又は密度分布情報が積算されて重量情報又は重量分布情報が計測情報として取得される。そして、その重量情報又は重量分布情報に基づく投影情報として、ワークＷ１を略等重量の複数の塊に分割するための切断線の情報が生成される。

また、画像入出力装置１が、ワークＷ１における所定重量又は所定体積の一部分を得ることを作業内容情報として受信した場合には、Ｓ２３１２の処理において、Ｓ２３１０の処理により生成された３次元形状結果に基づいてその作業に応じた計測情報が取得されるので、その計測情報に基づく計測結果画像Ｒ１をワークＷ１上に投影することができる。

上述のように、その作業内容に応じて、ワークＷ１の３次元形状情報に基づいてワークＷ１に対する体積情報や重量情報などの計測情報を得、その計測情報に基づく計測結果画像として、切断線などの作業指示情報がワークＷ１に直接投影されるので、使用者は効率的にその作業を実行することができる。

図２７は、上述した体積・重量計測モードにおける第２の例を説明する図である。この第２の例では、撮像領域１００内に配置されたワークＷ２としての木片を所定形状に切削するという作業が実施される。

図２７には、上述した体積・重量計測処理におけるＳ２３１５の処理の結果として、計測結果画像として、切削深度情報画像Ｒ２ａ〜Ｒ２ｂと切削加工線画像Ｒ３とが投影された状態が示されている。画像入出力装置１が、ワークＷ２を所定形状に切削する作業に関する作業内容情報を受信した場合、Ｓ２３１０の処理により生成された３次元形状結果に基づいて、Ｓ２３１２の処理により計測情報として、目的とする形状を得るために必要な切削部分の情報が取得される。そして、その取得された計測情報に基づく投影情報として、ワークＷ２に対する切削時の切削深度を指示する切削深度情報や、所定の切削加工（例えば、角を丸くする）を指示する切削加工線の情報が生成される。その結果として、図２７に示すように、生成された切削深度情報及び切削加工線の情報が、それぞれ、切削深度情報画像Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃ及び切削加工線画像Ｒ３としてワークＷ２上に投影される。

なお、切削深度情報画像Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃは、その切削深度を十字印の大きさによって表している。例えば、図２７では、最も小さい十字印である切削深度情報画像Ｒ２ａが投影された部分を最も浅い深度で切削するよう指示するものである。その十字印は、切削深度情報画像Ｒ２ｂにおいてより大きくなり、切削深度情報画像Ｒ２ｃにおいてさらに大きく、この順でより深い切削深度で切削するよう指示するものである。

また、切削加工情報画像Ｒ３は、Ｓ２３１２の処理の結果として生成された切削加工線の情報に対応する画像であり、所定の切削加工（例えば、角を丸くする）を指示するための画像である。

使用者が、これらの切削深度情報画像Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃ及び切削加工指示線Ｒ３に応じた切削を実行することにより、ワークＷ２を目的の形状とすることができる。切削深度情報画像Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃ及び切削加工指示線Ｒ３がワークＷ２に直接投影されるので、効率的な作業を可能とする。

以上説明したように、この体積・重量計測モードによれば、作業内容情報に応じて、３次元情報に基づく各種計測が実行され、その計測結果に応じた画像が、被写体としてのワークやその被写体の近傍に投影されるので、使用者が所望とする計測情報を容易に視認することができる。

また、３次元情報に基づく計測情報として、被写体であるワークの体積情報や重量分布情報や重量情報を得ることができる上に、それらの体積情報や重量分布情報や重量情報に基づいてワークを略等体積や略等重量などに区分するための作業指示線などをワーク上に投影することができるので、ワーク上に投影された作業指示線に基づいて作業をすればよく、作業を効率的に行うことができる。

次に、図２８〜図３０を参照して、画像入出力装置１における動作モードの１つである指定点計測モードについて説明する。この指定点計測モードは、指や棒上のポインタにより指定された少なくとも１つの点により形成される点、線分、又は領域について計測を行うことのできるモードである。

図２８は、この指定点計測モードを説明する図である。図２８には、指定点計測モードの一例として、撮像領域１００内に配置されたワークＷ３としての部品に対し、「２点採寸」として、使用者により指差された２点間の距離の計測が実行された様子を示している。

この指定点計測モードでは、図２８に示すように、撮像領域１００内の所定の位置（図２８では撮像領域１００の下方側）に計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３と入力終了ボタンＢ４とが投影されている。計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３は、各ボタンに対応付けられた計測の実行を指示するボタンであり、使用者により指差されることによって入力され、対応する計測が実行される。

計測指示ボタンＢ１は「３Ｄ入力」を指示するものであり、この計測指示ボタンＢ１が入力されると、後述する指定点計測処理により、３次元形状が計測され、その計測結果画像として、ワークＷ３の３次元立体画像が投影される。

計測指示ボタンＢ２は「２点採寸」を指示するものであり、この計測指示ボタンＢ２が入力されると、指先などによる指差により指定された２点間の距離を、３次元形状検出結果に基づいて計測し、その計測結果画像がワークＷ３上又は撮像領域１００に投影される。なお、図２８には、選択ボタン画像Ｂ２に対応する「２点採寸」が選択された場合が図示されている。図２８に示すように、右手３００ａにより指差されるワークＷ３上の点と、右手３００ａの位置から移動された右手３００ｂにより指差されるワークＷ３上の点との２点間の距離が計測されて、その計測結果画像Ｒ４がワークＷ３上に投影されている状態が図示されている。

図２８に示される計測結果画像Ｒ４は、２点間の距離を示す数値である。このように計測画像が文字情報として投影されることにより、使用者はその情報を容易に認識することができる。

計測指示ボタンＢ３は「高さ測定」を指示するものであり、この計測指示ボタンＢ３が入力されると、指先などによる指差により指定された位置とワークＷ３の置かれている面との高さが計測され、その計測結果画像として、高さを数値で示す文字情報などがワークＷ３上又は撮像領域１００に投影される。

また、入力終了指示ボタンＢ４は、上述の「２点採寸」又は「高さ測定」を実行する際において、指先による指定点の入力を終了する場合に用いられるものであり、指先などによる指差によって入力される。

図２９は、この指定点計測モードにおいて実行される指定点計測処理（図６のＳ６１５）のフローチャートである。この指定点計測処理は、被写体の３次元形状検出結果を用い、上述した選択ボタン画像Ｂ１〜Ｂ４により選択された計測を実行し、その計測結果に基づく画像を投影する処理である。

この処理では、まず、ＣＣＤ２２に低解像度動画設定信号を送信する（Ｓ２９０１）。よって、低解像度の動画データを用いるので、演算量が少なく、処理を高速に行い得る。

次に、指定点計測モード初期画面画像を投影画像格納部３７ｋに格納する（Ｓ２９０２）。なお、この指定点計測モード初期画面画像の画像データは、ＲＯＭ３７の非図示の領域に予め格納されている。

次に、モニタＬＣＤ１０にファインダ画像を表示し（Ｓ２９０２）、続いて、図８のＳ８０６の投影処理と同様な投影処理を行う（Ｓ２９０４）。Ｓ２９０４の処理の結果として、指定点計測モード初期画面画像が投影されると、撮像領域１００内の所定の位置に選択ボタン画像Ｂ１〜Ｂ４が投影された状態となる（図２８参照）。

次に、周知のオートフォーカス（ＡＦ）及び自動露出機能（ＡＥ）を起動して、ピント、絞り、シャッター速度を調節した後に（Ｓ２９０５）、所定間隔で撮像領域１００内を撮影し、２つの連続する撮像画像データの各画素の差分をとることにより、生成されたイメージを検査し、指先により指差された座標である指差座標を取得する（Ｓ２９０６）。なお、指先などによる指差座標の決定には、例えば、特開平７−１６８９４９号公報に記載される方法などを用いることができる。

次に、Ｓ２９０６により取得された指差座標が、計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３を指差するものであるか否かを判断し（Ｓ２９０７）、計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３のいずれも指差されていなければ（Ｓ２９０７：Ｎｏ）、Ｓ２９０６〜Ｓ２９０７の処理を繰り返す。一方で、計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３のいずれかが指差されていれば（Ｓ２９０７：Ｙｅｓ）、動画撮影を停止し（Ｓ２９０８）、計測情報を得るための計測情報生成処理（Ｓ２９０９）を実行する。なお、この計測情報生成処理（Ｓ２９０９）については後述する。

計測情報生成処理（Ｓ２９０９）の実行後、レリーズボタン８を再度スキャンし（Ｓ２９１０）、レリーズボタン８が全押しされたか否かを判断し（Ｓ２９１１）、全押しされていなければ（Ｓ２９１１：Ｎｏ）、Ｓ２９１１の処理を繰り返す。一方で、全押しされていれば（Ｓ２９１１：Ｙｅｓ）、フラッシュモードか否か判断し（Ｓ２９１２）、フラッシュモードであれば（Ｓ２９１２：Ｙｅｓ）、フラッシュ７をたいて（Ｓ２９１３）、撮像領域１００内を撮影する（Ｓ２９１４）。一方、フラッシュモードでなければ（Ｓ２９１２：Ｎｏ）、フラッシュ７をたくことなく撮影する（Ｓ２９１４）。尚、Ｓ２９１１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。

詳細については後述するが、計測情報生成処理（Ｓ２９０９）の実行後には、使用者により選択された指示計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３に応じて生成された計測情報に基づく画像が撮像領域１００内に投影されているので、Ｓ２９１４の処理により、その計測情報に基づく画像が撮像される。従って、投影されている計測情報に基づく画像を撮像画像データとして記録しておくことができる。

次に、Ｓ２９１４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（Ｓ２９１５）、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（Ｓ２９１６）。よって、計測指示ボタンの種類に応じた計測による結果として得られた各種計測情報を画像として保存することができる。

次に、光源ドライバ２９をオフ制御し（Ｓ２９１７）、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（Ｓ２９１８）。よって、撮像領域１００内に投影されていた画像などが非投影とされる。

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（Ｓ２９１９）、モード変化スイッチ９に変化が無ければ（Ｓ２９１９：Ｙｅｓ）、Ｓ２９０１の処理に戻り、２９０１〜Ｓ２９１９の処理を繰り返す。一方で、Ｓ２９１９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（Ｓ２９１９：Ｎｏ）、当該処理を終了する。

図３０は、上述した計測情報生成処理（図２９のＳ２９０９）のフローチャートである。この計測情報生成処理（Ｓ２９０９）は、使用者により選択された指示計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３に応じた計測情報を生成する処理である。

この処理では、まず、ＣＣＤ２２に高解像度設定信号を送信する（Ｓ３００１）。

次に、レリーズボタン８をスキャンし（Ｓ３００２ａ）、レリーズボタン８が半押しされたか否かを判断する（Ｓ３００２ｂ）。半押しされていれば（Ｓ３００２ｂ：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（Ｓ３００２ｃ）。尚、半押しされていなければ（Ｓ３００２ｂ：Ｎｏ）、Ｓ３００２ａからの処理を繰り返す。

次に、再び、レリーズボタン８をスキャンし（Ｓ３００２ｄ）、レリーズボタン８が全押しされたか否かを判断する（Ｓ３００２ｅ）。全押しされていれば（Ｓ３００２ｅ：Ｙｅｓ）、フラッシュモードか否かを判断する（Ｓ３００６）。

Ｓ３００６の処理により判断した結果、フラッシュモードであれば（Ｓ３００６：Ｙｅｓ）、フラッシュ７を投光して（Ｓ３００７）、撮影する（Ｓ３００８）。尚、Ｓ３００２ｅの判断において、全押しされていなければ（Ｓ３００２ｅ：Ｎｏ）、Ｓ３００２ａからの処理を繰り返す。

一方、フラッシュモードでなければ（Ｓ３００６：Ｎｏ）、フラッシュ７を投光することなく撮影する（Ｓ３００８）。尚、Ｓ３００５の判断において、全押しされていなければ（Ｓ３００５：Ｎｏ）、Ｓ３００２からの処理を繰り返す。

次に、図１０のＳ１００６の３次元形状検出処理と同様な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（Ｓ３００９）。

次に、３次元形状検出処理（Ｓ３００９）における３次元形状検出結果として、各計測頂点の実空間における３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を３次元情報格納部３７ｍに格納する（Ｓ３０１０）。

次に、図２９のＳ２９０７の処理により入力が確認された計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３が何かを判断し（Ｓ３０１１）、以降では、その計測指示ボタンＢ１〜Ｂ３の種類に応じた処理を行なう。

Ｓ３０１１の処理により判断した結果、計測指示ボタンＢ２又はＢ３の入力が確認された場合には（Ｓ３０１１：２点採寸、高さ測定）、後述する指差指示範囲計測処理（Ｓ３０１２）を実行することによって、計測指示ボタンの種類に応じた計測及びその計測結果の投影などを行う。この指差指示範囲計測処理（Ｓ３０１２）の実行後、当該処理を終了する。

一方、Ｓ３０１１の処理により判断した結果、計測指示ボタンＢ１の入力が確認された場合には（Ｓ３０１１：３Ｄ入力）、Ｓ３０１０の処理の結果として３次元情報格納部３７ｍに格納されている３次元形状検出結果を外部メモリ２７に格納し（Ｓ３０１３）、その３次元形状検出結果をモニタＬＣＤ１０に表示する（Ｓ３０１４）。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。

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（Ｓ３０１５）、図８のＳ８０６の投影処理と同様な投影処理を行う（Ｓ３０１６）。尚、この場合には、図１８を参照して上述したように、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、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によって、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。そして、このＳ３０１６の処理後、当該処理を終了する。

図３１は、上述した指差指示範囲計測処理（図３０のＳ３０１２）のフローチャートである。この指差指示範囲計測処理（Ｓ３０１２）は、指や棒上のポインタにより指定された少なくとも１つの点により形成される点、線分、又は領域について計測を行い、その計測画像を被写体又は投影方向に投影する処理である。

この処理では、まず、ＣＣＤ２２に低解像度動画設定信号を送信する（Ｓ３１０１）。よって、低解像度の動画データを用いるので、演算量が少なく、処理を高速に行い得る。

次に、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（Ｓ３１０２）、上述したＳ２９０６（図２９）の処理と同様に、所定間隔で撮像領域１００内を撮影し、２つの連続する撮像画像データの各画素の差分をとることにより、生成されたイメージを検査し、指先により指差された座標である指差座標を取得する（Ｓ３１０３）。

次に、Ｓ３１０３により取得された指差座標が、入力終了指示ボタンＢ４を指差するものであるか否かを判断し（Ｓ３１０４）、入力終了指示ボタンＢ４が指差されていなければ（Ｓ３１０４：Ｎｏ）、その指差座標を、指差座標格納部３７ｎに格納し（Ｓ３１０５）、Ｓ３１０４の処理に戻る。一方で、入力終了指示ボタンＢ４が指差されていれば（Ｓ３１０４：Ｙｅｓ）、動画撮影を停止する（Ｓ３１０６）。

上述したＳ３０１３〜Ｓ３０１５の処理により、使用者の指などの指示部材の指し示す位置を時間をずらして経時的に撮像することにより、その指示部材の指し示す軌跡が取得されることになる。

次に、計測指示ボタンの種類と指差座標格納部３７ｎに格納される指差座標に応じた計測情報を生成する（Ｓ３１０７）。Ｓ３１０７の処理では、例えば、計測指示ボタンＢ２に対応する「２点採寸」の場合には、指差座標格納部３７ｎに格納される２点の指差座標と、３次元形状座標格納部３７ｍに格納される３次元形状検出結果とに基づいて、該２点間の距離が計測される。

次に、計測情報に基づく計測結果画像を投影画像格納部３７ｋに格納し（Ｓ３１０８）、上述した図２３のＳ２３１６と同様の無歪投影用画像変換処理を実行し（Ｓ３１０９）、次に、図８のＳ８０６の投影処理と同様な投影処理を行う（Ｓ３１１０）。これによって、投影画像格納部３７ｋに格納された計測結果画像を、被写体表面の歪曲や画像投影部１３の投影方向に依存することなく無歪の画像として対象物又は投影方向に投影される。そして、このＳ３１１０の処理後、当該処理を終了する。

尚、上述したＳ３０１７の処理において、計測指示ボタンＢ３に対応する「高さ測定」の場合には、指差座標格納部３７ｎに格納される１点の指差座標と、３次元形状座標格納部３７ｍに格納される３次元形状検出結果とに基づいて、撮像領域１００の面と指差された位置（即ち、指差座標格納部３７ｎに格納される１点の指差座標）との高さが計測される。

また、本実施例では、指定点計測モードにおける次範囲計測処理（Ｓ３０１２）として、指差される２点間の距離を計測する「２点採寸」及び撮像領域１００の面と指差された点の位置との高さを計測する「高さ測定」のみについて説明したが、使用者の指により指差される指の軌跡により囲まれる領域の面積や体積や重量などを計測情報として得るように構成してもよい。

以上説明したように、この指定点計測処理モードによれば、使用者の指やペン類や指示棒などの指示部材の軌跡により指定される点や線分や領域について、３次元情報に基づく計測情報を得ることができ、その計測情報に基づく各種画像が被写体であるワークやそのワーク近傍に投影されるので、使用者は、所望する計測情報を容易に視認することができる。

また、計測情報を所望する点、線分、領域は、使用者の指やペン類や指示棒などの指示部材の軌跡が経時的に撮像されることにより指定されるので、使用者の所望とする計測情報を容易に取得することができる上に、その指定点の入力を容易に行うことができる。

尚、画像入出力装置１のアーム部材３は、上述したように任意の形状に屈曲可能であり、画像投影部１３及び画像撮像部１４を有する撮像ヘッド２を任意の位置に向けることができる。よって、上述した体積・重量計測モード及び指定点計測モードにおいて、撮像方向及び投影方向を作業の妨害にならない方向とすることによって、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、それによって作業の効率化を図ることができる。例えば、使用者の利き腕が右腕である場合に、左前方からとすると、作業が妨害され難くなり都合がよい。

図３２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図３３は、図３２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、請求項１記載の三次元情報生成手段としては、図３０の計測情報生成処理におけるＳ３００９の処理が該当し、計測手段としては、図３１の指差指示情報生成処理におけるＳ３１０７の処理が該当する。また、請求項１記載の補正手段としては、図３１の指差指示情報生成処理におけるＳ３１０９の処理（無歪投影用画像変換処理）が該当する。

また、請求項２記載の指定点入力手段は、図３１の指差指示情報生成処理におけるＳ３１０３〜Ｓ３１０５の処理が該当する。

また、請求項４記載の三次元情報生成手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３１２の処理が該当し、計測手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３１４の処理が該当し、指示情報生成手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３１４の処理が該当し、補正手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３１６の処理（無歪投影用画像変換処理）が該当する。
また、請求項６記載の密度情報取得手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３０２の処理が該当する。

また、請求項７記載の三次元情報生成手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３１２の処理が該当し、指示情報生成手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３１４の処理が該当する。また、請求項７記載の補正手段としては、図２３の体積・重量計測処理におけるＳ２３１６の処理（無歪投影用画像変換処理）が該当する。

また、請求項１０記載の切断手段としては、「計測結果画像に基づいて被写体であるワークを切断するカッタなどの切断手段」が該当する。

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。

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。

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。

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。

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。

例えば、図３４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。

また、上記実施例における体積・重量計測処理（図２３）において、Ｓ２３１４の処理により得られた計測情報を外部メモリ２７に記憶するように構成してもよい。また、Ｓ２３１７の投影処理後、被写体であるワーク上に投影された画像を撮像するように構成してもよい。

また、上記実施例における指差指示範囲計測処理（図３１）におけるＳ３１０７の処理により得られた計測情報を外部メモリ２７に記憶するように構成してもよい。これによって、計測情報を得られた計測情報を外部メモリ２７から外部インターフェイスに無線通信によって送信し、外部機器において利用することが可能となる。

画像入出力装置の外観斜視図である。 撮像ヘッドの内部構成を示す図である。 （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。 ＬＥＤアレイの配列に関する説明をするための図である。 画像入出力装置の電気的なブロック図である。 メイン処理のフローチャートである。 デジカメ処理のフローチャートである。 ｗｅｂｃａｍ処理のフローチャートである。 投影処理のフローチャートである。 立体画像処理のフローチャートである。 （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）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。 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。 コード境界座標検出処理のフローチャートである。 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。 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。 レンズ収差補正処理を説明するための図である。 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。 平面化画像処理のフローチャートである。 原稿姿勢演算処理を説明するための図である。 平面変換処理のフローチャートである。 （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。 体積・重量計測処理のフローチャートである。 無歪投影用画像変換処理のフローチャートである。 体積・重量計測処理モードにおける第１の例を説明するための図である。 体積・重量計測処理の結果として計測結果画像が投影された状態を説明する図である。 体積・重量計測モードにおける第２の例を説明する図である。 指定点計測モードを説明する図である。 指定点計測処理のフローチャートである。 計測情報生成処理のフローチャートである。 指差指示範囲計測処理のフローチャートである。 （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）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。 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。

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（投影手段）
２１ 撮像光学系（撮像手段の一部）
２２ ＣＣＤ（撮像手段の一部）

Claims (16)

1. 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手段と、
   前記投影方向に少なくとも一部が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、
   所定のパターン形状を有した画像信号光が前記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投影された場合に、前記撮像手段により撮像された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た三次元情報と、前記被写体に対する位置の指定状況を前記撮像手段により撮像した撮像データから生成される指定情報とに基づいて、前記被写体に対する計測を行う計測手段と、
   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となるように、前記計測手段による計測により得られた計測情報に応じた画像を、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補正する補正手段と、
   その補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を、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投影する投影実行手段とを備えていることを特徴とする画像入出力装置。
2. 前記被写体上における指定点を入力する指定点入力手段を備え、
   前記計測手段は、前記指定点入力手段により入力された少なくとも１つ以上の指定点により形成される点、線分又は領域について、前記被写体に対する計測を行うものであることを特徴とする請求項１記載の画像入出力装置。
3. 前記指定点入力手段は、前記被写体上における指定点を指し示す指示部材を、前記撮像手段により時間をずらして撮像し、その撮像データに基づいて該指定点を入力するものであることを特徴とする請求項２記載の画像入出力装置。
4. 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手段と、
   前記投影方向に少なくとも一部が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、
   所定のパターン形状を有した画像信号光が前記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投影された場合に、前記撮像手段により撮像された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た三次元情報に基づいて、前記被写体に対する計測を行う計測手段と、
   その計測手段による計測に基づいて、前記被写体に対する指示情報を生成する指示情報生成手段と、
   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となるように、前記指示情報生成手段により生成された指示情報に応じた画像を、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補正する補正手段と、
   その補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を、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投影する投影実行手段とを備えていることを特徴とする画像入出力装置。
5. 前記計測手段は、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、前記被写体の体積情報を計測するものであり、
   前記指示情報生成手段は、前記体積情報に応じた指示情報を生成するものであることを特徴とする請求項４記載の画像入出力装置。
6. 前記被写体の密度情報を取得する密度情報取得手段を備え、
   前記計測手段は、前記三次元情報生成手段により生成された三次元情報と前記密度情報取得手段により取得された密度情報とに基づいて、前記被写体の重量分布情報を計測するものであり、
   前記指示情報生成手段は、前記重量分布情報に応じた指示情報を生成するものであることを特徴とする請求項４記載の画像入出力装置。
7. 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手段と、
   前記投影方向に少なくとも一部が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、
   所定のパターン形状を有した画像信号光が前記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投影された場合に、前記撮像手段により撮像された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た三次元情報に基づいて、前記被写体に対する指示情報を生成する指示情報生成手段と、
   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となるように、前記指示情報生成手段により生成された指示情報に応じた画像を、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補正する補正手段と、
   その補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を、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投影する投影実行手段とを備えていることを特徴とする画像入出力装置。
8. 前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記指示情報生成手段により指示情報として生成される、前記被写体を略等体積又は略等重量に区分する作業指示情報の画像であることを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の画像入出力装置。
9. 前記作業指示情報は切断指示線であることを特徴とする請求項８記載の画像入出力装置。
10. 前記切断指示線に従って、前記被写体を切断する切断手段を備えていることを特徴とする請求項１０記載の画像入出力装置。
11. 前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記計測手段による計測に基づく文字情報の画像であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の画像入出力装置。
12. 前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記計測手段による計測に基づく図形情報の画像であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の画像入出力装置。
13. 前記補正手段による補正の対象となる画像が、前記計測手段による計測に基づく作業指示線の画像であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の画像入出力装置。
14. 前記光源手段と前記空間変調手段と前記投影手段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、前記被写体との互いの相対位置を移動可能とする可動手段を備えていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の画像入出力装置。
15. 前記投影実行手段は、前記所定のパターン形状を有した画像信号を消灯した後に、前記補正手段により補正された画像に応じた画像信号光を投影することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の画像入出力装置。
16. 前記撮像手段は、前記補正手段により補正された画像に応じた画像信号光が前記投影実行手段により投影された前記被写体又は前記投影方向上の画像投影可能な面を撮像し、その撮像データを取得するものであることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の画像入出力装置。
    

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