JP6201783B2 - 距離測定装置、距離測定方法および距離測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、距離測定装置、距離測定方法および距離測定プログラムに関する。

距離測定装置は、例えば、物体の形状を非接触で測定する際に用いられる。この種の距離測定装置は、例えば、三角測量の原理を用いて、物体までの距離を測定する。例えば、距離測定装置は、物体にパターン光を投影する投影装置と、パターン光が投影された物体を撮影するカメラとを有している（例えば、特許文献１−６、非特許文献１）。パターン光のパターンとして、例えば、赤、緑、青等の色が割り当てられた帯状のカラー領域が間隔を置いて配置され、カラー領域の間に黒色の領域が配置されたパターンが提案されている。

例えば、距離測定装置は、測定対象の物体の各点に対応する画像内の位置を、画像内の色の組み合わせ（カラー領域の配列）に基づいて特定する。測定の分解能は、物体に投影されるカラー領域の数の増加に伴い向上する。例えば、距離測定装置は、黒色の領域の幅（カラー領域の間隔）を狭くすることにより、カラー領域の数を増加させることができ、物体の形状を細部まで測定できる。

特開２０１２−１２７８２１号公報 特開２００８−２４１４８３号公報 特開２００５−３６３１号公報 特開２００７−１５５６０１号公報 特開昭６１−８４５１５号公報 特開２００３−１４８９３５号公報

米沢進、玉邑嘉章、「符号化格子を用いた物体形状の計測」、電子通信学会論文誌、1978/6 Vol.J61-D No.6 pp.411-418

黒色の領域の幅（カラー領域の間隔）を狭くし過ぎると、投影時や撮影時のぼけの影響により、パターン光が投影された物体を撮影した画像において、互いに隣接するカラー領域の色が混ざるおそれがある。この場合、距離測定装置は、色の組み合わせを誤判定するおそれがある。あるいは、色の検出が不安定になるおそれがある。距離測定装置は、例えば、色の組み合わせを誤判定した場合、測定対象の物体の各点に対応する画像内の正しい位置を特定できない。この場合、測定対象の物体の各点に対応する画像内の位置が一意に特定されないため、測定が不安定になる。すなわち、黒色の領域の幅を狭くし過ぎると、測定が不安定になる。一方、黒色の領域の幅を広くし過ぎると、物体に投影されるカラー領域の数が減少し、測定の分解能が低下する。

１つの側面では、本件開示の距離測定装置、距離測定方法および距離測定プログラムは、測定が不安定になることを防止しつつ、測定の分解能を向上することを目的とする。

一観点によれば、距離測定装置は、カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含み、パターン光が投影された物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を生成する撮像装置と、２つの画像を撮像装置から取得する取得部と、パターン光の投影部における黒色の領域の幅、パターン光が投影された物体を撮影した画像、投影部と第１レンズとの距離、撮像素子と第２レンズとの距離、投影部の１画素の幅、および、撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的なパターン光の投影部における黒色の領域の幅を算出する第１算出部と、最終的なパターン光が投影された物体の２つの画像を用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する測定部とを有している。

別の観点によれば、カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含む撮像装置とを用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する距離測定方法では、パターン光が投影された物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を、撮像装置から取得し、パターン光の投影部における黒色の領域の幅、パターン光が投影された物体を撮影した画像、投影部と第１レンズとの距離、撮像素子と第２レンズとの距離、投影部の１画素の幅、および、撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的なパターン光の投影部における黒色の領域の幅を算出し、最終的なパターン光が投影された物体の２つの画像を用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する。

別の観点によれば、カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含む撮像装置とを用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する距離測定プログラムは、パターン光が投影された物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を、撮像装置から取得し、パターン光の投影部における黒色の領域の幅、パターン光が投影された物体を撮影した画像、投影部と第１レンズとの距離、撮像素子と第２レンズとの距離、投影部の１画素の幅、および、撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的なパターン光の投影部における黒色の領域の幅を算出し、最終的なパターン光が投影された物体の２つの画像を用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する処理をコンピュータに実行させる。

別の観点によれば、カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含む撮像装置とを用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する距離測定装置は、パターン光が投影された物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を、撮像装置から取得する取得部と、パターン光の投影部における黒色の領域の幅、パターン光が投影された物体を撮影した画像、投影部と第１レンズとの距離、撮像素子と第２レンズとの距離、投影部の１画素の幅、および、撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的なパターン光の投影部における黒色の領域の幅を算出する第１算出部と、最終的なパターン光が投影された物体の２つの画像を用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する測定部とを有している。

本件開示の距離測定装置、距離測定方法および距離測定プログラムは、測定が不安定になることを防止しつつ、測定の分解能を向上できる。

距離測定装置および距離測定方法の一実施形態を示す図である。 画像内のパターン光の一例を示す図である。 パターン光の投影時のぼけの影響の一例を示す図である。 パターン光の投影時のぼけの影響の別の例を示す図である。 撮影時のぼけの影響の一例を示す図である。 撮影時のぼけの影響の別の例を示す図である。 図１に示した更新部の一例を示す図である。 図１に示した距離測定装置の動作の一例を示す図である。 図７に示した更新部の動作の一例を示す図である。 パターン光を用いた距離測定の一例を示す図である。 距離測定装置および距離測定方法の別の実施形態を示す図である。 ステレオアダプタを用いたときの距離測定の一例を示す図である。 ステレオアダプタを用いたときの歪みの一例を示す図である。 ステレオアダプタを用いて撮影した画像の一例を示す図である。 プロジェクタの別の例を示す図である。 図１および図１１に示した演算部のハードウエア構成の一例を示す図である。

以下、実施形態を図面を用いて説明する。

図１は、距離測定装置および距離測定方法の一実施形態を示している。この実施形態の距離測定装置ＭＳＹＳは、所定の位置から物体までの距離を三角測量の原理を用いて測定する。例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、ボリュームデータを測定するボリュームデータ測定装置として使用される。この場合、距離測定装置ＭＳＹＳは、物体の各部分までの距離を三角測量の原理を用いて測定することにより、物体の形状を非接触で計測する。なお、図１の破線の矢印は、光の経路の一例を示している。

例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、測定対象の物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を用いて、物体の各部分までの距離を算出する。この際、距離測定装置ＭＳＹＳは、２つの画像の互いに対応する位置を簡易に特定にするために、パターン光を測定対象の物体に投影し、パターン光が投影された物体を撮影する。

パターン光のパターンは、例えば、カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様である。例えば、パターン光は、三角測量における三角形の面と交差する方向にカラーの領域および黒色の領域が延在するように投影される。以下、カラーの領域をカラー帯とも称し、黒色の領域を黒帯とも称する。例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、物体の各部分（各点）に対応する画像内の位置を、画像内のカラー帯の配列（色の組み合わせ）に基づいて特定する。

距離測定装置ＭＳＹＳは、例えば、プロジェクタＰＲＯと、２つのカメラＣＡＭ（ＣＡＭＲ、ＣＡＭＬ）と、演算部ＯＰ１とを有している。プロジェクタＰＲＯは、例えば、パターン情報ＰＴＩＮＦを演算部ＯＰ１（より詳細には、パターン生成部ＰＧＥＮ）から受け、パターン情報ＰＴＩＮＦに基づくパターンのパターン光を測定対象の物体に投影する。また、プロジェクタＰＲＯは、パターン光を投影する際のプロジェクタＰＲＯの設定値を示す設定情報ＳＩＮＦＰを、演算部ＯＰ１（より詳細には、更新部ＵＰＤ）に出力する。

プロジェクタＰＲＯは、例えば、光を放射するランプ等を含む光源ＬＳと、レンズＬＥＮ１０と、液晶ライトバルブＬＣＬＶと、レンズＬＥＮ１と、レンズＬＥＮ１の絞りを調整する絞り機構ＤＭ１とを有している。レンズＬＥＮ１０は、例えば、光源ＬＳと液晶ライトバルブＬＣＬＶとの間に配置される。例えば、レンズＬＥＮ１０は、光源ＬＳから放射された光が液晶ライトバルブＬＣＬＶの入射面にほぼ垂直に入射するように設計されている。

液晶ライトバルブＬＣＬＶは、カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光をレンズＬＥＮ１を介して測定対象の物体に投影する投影部の一例である。例えば、液晶ライトバルブＬＣＬＶは、光源ＬＳから放射された光をレンズＬＥＮ１０を介して受け、受けた光をパターン情報ＰＴＩＮＦに基づくパターンのパターン光に変調する。そして、液晶ライトバルブＬＣＬＶは、パターン光をレンズＬＥＮ１を介して測定対象の物体に投影する。

レンズＬＥＮ１の絞りや位置は、測定対象の物体に焦点が合うように、調整される。なお、図１では、絞り機構ＤＭ１の動作を制御するブロック（例えば、絞り制御部）やレンズＬＥＮ１の位置を制御するブロック（例えば、位置制御部）等の記載を省略している。プロジェクタＰＲＯから演算部ＯＰ１に転送される設定情報ＳＩＮＦＰには、液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離を示す情報等が含まれている。なお、設定情報ＳＩＮＦＰには、液晶ライトバルブＬＣＬＶの１画素のサイズ等を示すプロジェクタＰＲＯの設計情報が含まれてもよい。

カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬは、パターン光が投影された物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像ＩＭＧ（ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬ）を生成する撮像装置の一例である。例えば、カメラＣＡＭＲとカメラＣＡＭＬとの間隔は、三角測量の基線長に対応している。以下、２つの画像ＩＭＧを左右画像ＩＭＧとも称する。また、２つの画像ＩＭＧの一方を右画像ＩＭＧＲとも称し、２つの画像ＩＭＧの他方を左画像ＩＭＧＬとも称する。カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬは、例えば、デジタルビデオカメラでもよいし、デジタルカメラでもよい。

例えば、各カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬは、撮像素子ＩＳＥＮと、レンズＬＥＮ２と、レンズＬＥＮ２の絞りを調整する絞り機構ＤＭ２とを有している。撮像素子ＩＳＥＮは、レンズＬＥＮ２を介して受ける光に基づいて画像ＩＭＧを生成する。例えば、カメラＣＡＭＲの撮像素子ＩＳＥＮは、パターン光が投影された物体の右画像ＩＭＧＲを生成する。また、例えば、カメラＣＡＭＬの撮像素子ＩＳＥＮは、パターン光が投影された物体の左画像ＩＭＧＬを生成する。そして、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬは、右画像ＩＭＧＲおよび左画像ＩＭＧＬを演算部ＯＰ１（より詳細には、取得部ＣＩＮＦ）にそれぞれ出力する。

レンズＬＥＮ２の絞りや位置は、測定対象の物体に焦点が合うように、調整される。なお、図１では、絞り機構ＤＭ２の動作を制御するブロック（例えば、絞り制御部）やレンズＬＥＮ２の位置を制御するブロック（例えば、位置制御部）等の記載を省略している。また、レンズＬＥＮ２の絞りや位置の設定値は、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬで同じになるように制御される。例えば、カメラＣＡＭＲは、測定対象の物体に焦点が合うように、レンズＬＥＮ２の絞りや位置を調整する。

そして、カメラＣＡＭＲは、調整後のレンズＬＥＮ２の絞りや位置を示す設定情報ＳＩＮＦＣを、カメラＣＡＭＬおよび演算部ＯＰ１（より詳細には、更新部ＵＰＤ）に転送する。カメラＣＡＭＬは、カメラＣＡＭＲから受けた設定情報ＳＩＮＦＣに基づいて、レンズＬＥＮ２の絞りや位置を調整する。すなわち、設定情報ＳＩＮＦＣは、パターン光が投影された物体を撮影する際のカメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲの設定値を示す情報である。なお、設定情報ＳＩＮＦＣには、撮像素子ＩＳＥＮの１画素のサイズ等を示すカメラＣＡＭの設計情報が含まれてもよい。

演算部ＯＰ１は、プロジェクタＰＲＯと、パターン光が投影された物体の左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを生成する撮像装置（例えば、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲ）とを用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する距離測定装置の一例である。すなわち、演算部ＯＰ１も距離測定装置の一態様である。例えば、演算部ＯＰ１は、携帯電話やコンピュータ等の制御端末に搭載され、カメラＣＡＭおよびプロジェクタＰＲＯと通信可能に接続される。なお、演算部ＯＰ１は、カメラＣＡＭやプロジェクタＰＲＯに搭載されてもよい。

演算部ＯＰ１は、例えば、取得部ＣＩＦ、更新部ＵＰＤ、パターン生成部ＰＧＥＮおよび距離測定部ＤＭを有している。取得部ＣＩＦは、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを撮像装置（例えば、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲ）から取得する取得部の一例である。例えば、取得部ＣＩＦは、パターン光が投影された物体の左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲをカメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲからそれぞれ取得する。そして、取得部ＣＩＦは、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを更新部ＵＰＤおよび距離測定部ＤＭに転送する。

更新部ＵＰＤは、最終的なパターン光の投影部（例えば、液晶ライトバルブＬＣＬＶ）における黒色の領域の幅を算出する第１算出部の一例である。例えば、更新部ＵＰＤは、プロジェクタＰＲＯの設定情報ＳＩＮＦＰ、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲの設定情報ＳＩＮＦＣおよび左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを受ける。

そして、更新部ＵＰＤは、パターン光の黒帯の幅、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲで撮影された黒帯の幅、液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離、撮像素子ＩＳＥＮとレンズＬＥＮ２との距離に基づいて、最終的なパターン光の黒帯の幅β（ｔ）を算出する。以下、幅を示すデータを、幅データとも称する。例えば、黒帯の幅β（ｔ）を示すデータを、幅データβ（ｔ）とも称する。

パターン光の黒帯の幅は、例えば、前回のパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅であり、更新部ＵＰＤからアクセス可能な記憶部等に記憶されている。例えば、更新部ＵＰＤは、前回のパターン光の黒帯の幅が記憶されている記憶部から、前回のパターン光の黒帯の幅を読み出す。

また、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲで撮影された黒帯の幅は、例えば、前回のパターン光が投影された物体を撮影した左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲにおける黒帯の幅である。例えば、更新部ＵＰＤは、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲで撮影された黒帯の幅を、前回のパターン光が投影された物体を撮影した左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲから算出する。液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離は、例えば、前回のパターン光を投影した際のプロジェクタＰＲＯの液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離である。例えば、液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離を示すデータは、設定情報ＳＩＮＦＰに含まれている。

撮像素子ＩＳＥＮとレンズＬＥＮ２との距離は、例えば、前回のパターン光が投影された物体を撮影した際のカメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲの撮像素子ＩＳＥＮとレンズＬＥＮ２との距離である。例えば、撮像素子ＩＳＥＮとレンズＬＥＮ２との距離を示すデータは、設定情報ＳＩＮＦＣに含まれている。最終的なパターン光の黒帯の幅β（ｔ）は、例えば、物体の距離を算出する際に投影されるパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅である。最終的なパターン光の黒帯の幅β（ｔ）は、例えば、パターン生成部ＰＧＥＮに通知される。例えば、更新部ＵＰＤは、幅データβ（ｔ）をパターン生成部ＰＧＥＮに出力する。

パターン生成部ＰＧＥＮは、例えば、所定の幅のカラー帯と第１幅の黒帯とが交互に現れる縞模様を示すパターン情報ＰＴＩＮＦをプロジェクタＰＲＯに出力する。例えば、２回目以降のパターン光に対応するパターン情報ＰＴＩＮＦでは、第１幅は、パターン生成部ＰＧＥＮで算出された黒帯の幅β（ｔ）である。

なお、最初に投影されるパターン光に対応するパターン情報ＰＴＩＮＦでは、第１幅は、例えば、任意の初期値である。例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、パターン光の黒帯の幅の初期値を、投影時のぼけや撮影時のぼけの影響を受ける黒帯の幅と撮像素子ＩＳＥＮの１画素分の幅との和に設定する。なお、投影時のぼけは、例えば、プロジェクタＰＲＯが物体にパターン光を投影したときに発生するぼけである。撮影時のぼけは、例えば、カメラＣＡＭ（ＣＡＭＲ、ＣＡＭＬ）が物体を撮影したときに発生するぼけである。以下、投影時のぼけを、投射ぼけとも称し、撮影時のぼけを撮像ぼけとも称する。

距離測定部ＤＭは、最終的なパターン光が投影された物体を撮影した左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する測定部の一例である。例えば、距離測定部ＤＭは、最終的なパターン光が投影された物体を撮影した左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを、取得部ＣＩＦから受ける。そして、距離測定部ＤＭは、例えば、取得部ＣＩＦから受けた左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲに基づいて視差量を算出し、三角測量の原理を用いて物体までの距離を測定する。

なお、距離測定部ＤＭは、例えば、三角測量の基線長として、カメラＣＡＭＲとカメラＣＡＭＬとの間隔を示す情報を予め取得している。また、最終的なパターン光は、例えば、パターン生成部ＰＧＥＮで算出された最終的な黒帯の幅β（ｔ）を有するパターン光である。

このように、距離測定装置ＭＳＹＳは、前回のパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶでの黒帯の幅、画像ＩＭＧ上の黒帯の幅、プロジェクタＰＲＯの設定値、カメラＣＡＭの設定値等に基づいて、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶでの黒帯の幅を更新する。これにより、最終的なパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶでの黒帯の幅が算出される。この結果、距離測定装置ＭＳＹＳは、測定分解能を向上できる。

なお、距離測定装置ＭＳＹＳの構成は、この例に限定されない。例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、２つのカメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの代わりに、ステレオアダプタが装着された１つのカメラＣＡＭＲを有してもよい。

図２は、画像ＩＭＧ内のパターン光の一例を示している。例えば、図２の更新前は、黒帯ＢＡＲの幅を更新する前のパターン光が投影された物体の画像を示している。また、図２の更新後は、黒帯ＢＡＲの幅を更新した後のパターン光が投影された物体の画像を示している。そして、図２の比較例は、互いに隣接するカラー帯ＣＡＲの色の混ざりが発生した場合を示している。

更新前では、例えば、測定対象の物体に写るカラー帯ＣＡＲ（ＣＡＲ１、ＣＡＲ２、ＣＡＲ３）は、３つである。図２の更新後の例では、更新部ＵＰＤは、黒帯ＢＡＲの幅を、更新前の黒帯ＢＡＲの幅に比べて小さい値に更新している。これにより、更新後では、測定対象の物体に写るカラー帯ＣＡＲ（ＣＡＲ１、ＣＡＲ２、ＣＡＲ３、ＣＡＲ４）は、４つに増加している。カラー帯ＣＡＲ毎に測定が実行されるため、測定できる箇所は、測定対象の物体に写るカラー帯ＣＡＲの数の増加に伴い増加する。更新後では、測定できる箇所は、更新前の４／３倍である。すなわち、更新後では、測定分解能が向上している。

比較例では、互いに隣接するカラー帯ＣＡＲの色の混ざりが発生している。互いに隣接するカラー帯ＣＡＲの色の混ざりは、例えば、黒帯ＢＡＲの幅を狭くし過ぎた場合に、投影時や撮影時のぼけの影響により、発生する。領域ＭＩＸ１は、カラー帯ＣＡＲ１、ＣＲＡ２の色が混ざった領域である。領域ＭＩＸ２は、カラー帯ＣＡＲ２、ＣＲＡ３の色が混ざった領域である。領域ＭＩＸ３は、カラー帯ＣＡＲ３、ＣＲＡ４の色が混ざった領域である。

例えば、カラー帯ＣＡＲ１、ＣＲＡ２の色がそれぞれ水色と黄色の場合、緑色の領域ＭＩＸ１が、カラー帯ＣＡＲ１、ＣＲＡ２の間に発生する。この場合、カラー帯ＣＡＲの色の組み合わせが誤判定されるおそれがある。あるいは、色の検出が不安定になるおそれがある。すなわち、カラー帯ＣＡＲの配列が誤判定されるおそれがある。

距離測定装置ＭＳＹＳは、例えば、測定対象の物体の各点に対応する画像ＩＭＧ内の位置を、画像ＩＭＧ内の色の組み合わせ（カラー帯ＣＡＲの配列）に基づいて特定する。例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、色の組み合わせを誤判定した場合、測定対象の物体の各点に対応する画像ＩＭＧ内の正しい位置を特定できない。なお、距離測定装置ＭＳＹＳは、互いに隣接するカラー帯ＣＡＲの色の混ざりが発生しない範囲で、黒帯ＢＡＲの幅を狭くする。これにより、距離測定装置ＭＳＹＳは、測定が不安定になることを防止しつつ、測定の分解能を向上できる。

図３は、パターン光の投影時のぼけの影響の一例を示している。なお、図３は、プロジェクタＰＲＯの焦点が測定対象の物体ＯＢＪ（以下、被写体ＯＢＪとも称する）よりも前の位置に合う場合を示している。例えば、被写体ＯＢＪに投影されるパターン光の黒帯の幅Ｙ２において、両端から幅Ｙ１の領域は、プロジェクタＰＲＯの投射ぼけの影響により、カラー帯の区切りとして利用できない。また、幅Ｙ２の黒帯の両端から幅Ｙ１を除いた領域（幅ω）の一部（両端付近）は、図５等に示すように、撮影時のぼけの影響により、カラー帯の区切りとして利用できない場合がある。

図の距離ｕは、被写体ＯＢＪとレンズＬＥＮ１の主点との光軸方向に沿う距離を示し、距離ｕ１は、焦点が合う位置とレンズＬＥＮ１の主点との光軸方向に沿う距離を示している（図３では、ｕ≧ｕ１）。以下、焦点が合う位置（レンズＬＥＮ１の主点から光軸に沿って距離ｕ１離れた位置）を、位置ｕ１とも称する。開口径Ｄ１は、レンズＬＥＮ１の開口径を示している。距離Ｘ１は、レンズＬＥＮ１の主点と液晶ライトバルブＬＣＬＶとの光軸方向に沿う距離を示している。また、距離ｆ１は、レンズＬＥＮ１の開口部（開口径Ｄ１）の両端と位置ｕ１におけるパターン光の黒帯（幅Ｗ）の両端とを頂点とする四角形の対角線の交点からレンズＬＥＮ１の主点までの光軸方向に沿う距離を示している。

被写体ＯＢＪにおけるパターン光の黒帯の幅Ｙ２（カラー帯の区切りとして利用できない幅Ｙ１も含む）と、位置ｕ１におけるパターン光の黒帯の幅Ｗとの関係は、三角形の相似関係より、距離ｕ、ｕ１、ｆ１を用いて式（１）で表される。また、開口径Ｄ１と幅Ｗとの関係は、三角形の相似関係より、距離ｕ１、ｆ１を用いて式（２）で表される。

Ｙ２：Ｗ＝（ｕ−ｆ１）：（ｕ１−ｆ１） ‥（１）
Ｄ１：Ｗ＝ｆ１：（ｕ１−ｆ１） ‥（２）
式（１）および式（２）より、幅Ｙ２は、距離ｕ、ｕ１、幅Ｗ、開口径Ｄ１を用いて、式（３）で表される。なお、式中の”＊”は、乗算を示している。

Ｙ２＝Ｗ＊ｕ／ｕ１＋Ｄ１＊（ｕ−ｕ１）／ｕ１ ‥（３）
また、幅Ｙ１は、三角形の相似関係より、開口径Ｄ１、距離ｕ、ｕ１を用いて式（４）で表される。

Ｙ１＝Ｄ１＊（ｕ−ｕ１）／ｕ１ ‥（４）
したがって、ｕ≧ｕ１の場合、式（３）および式（４）より、被写体ＯＢＪにおけるパターン光の有効な黒帯の幅ω（＝Ｙ２−２＊Ｙ１）は、式（５）で表される。

ω＝Ｗ＊ｕ／ｕ１−Ｄ１＊（ｕ−ｕ１）／ｕ１ ‥（５）
また、幅Ｗは、三角形の相似関係より、液晶ライトバルブＬＣＬＶ上の黒帯の幅Ｗ１、距離Ｘ１、ｕ１を用いて式（６）で表される。

Ｗ＝Ｗ１＊ｕ１／Ｘ１ ‥（６）
さらに、幅Ｗ１は、液晶ライトバルブＬＣＬＶの１画素のサイズ（黒帯の延在方向と交差する方向の幅）をｓ１、液晶ライトバルブＬＣＬＶ上の黒帯の幅Ｗ１に対応する画素数をＮ１とした場合、式（７）で表される。

Ｗ１＝Ｎ１＊ｓ１ ‥（７）
式（６）および式（７）より、幅Ｗは、画素数Ｎ１、１画素のサイズｓ１を用いて、式（８）で表される。

Ｗ＝Ｎ１＊ｓ１＊ｕ１／Ｘ１ ‥（８）
図４は、パターン光の投影時のぼけの影響の別の例を示している。なお、図４は、プロジェクタＰＲＯの焦点が被写体ＯＢＪよりも後ろの位置で合う場合を示している。すなわち、図４は、ｕ＜ｕ１のときのプロジェクタＰＲＯの投射ぼけの影響の一例を示している。図４の距離ｕ、ｕ１、Ｘ１、ｆ１、開口径Ｄ１、幅Ｗ、Ｗ１、ω、Ｙ１、Ｙ２等の意味は、図３と同様である。

被写体ＯＢＪにおけるパターン光の有効な黒帯の幅ω（＝Ｙ２−２＊Ｙ１）と、位置ｕ１（焦点が合う位置）におけるパターン光の黒帯の幅Ｗとの関係は、三角形の相似関係より、距離ｕ、ｕ１、ｆ１を用いて式（９）で表される。また、開口径Ｄ１と幅Ｗとの関係は、三角形の相似関係より、距離ｕ１、ｆ１を用いて式（１０）で表される。

ω：Ｗ＝（ｕ−ｆ１）：（ｕ１−ｆ１） ‥（９）
Ｄ１：Ｗ＝ｆ１：（ｕ１−ｆ１） ‥（１０）
式（９）および式（１０）より、幅ωは、距離ｕ、ｕ１、幅Ｗ、開口径Ｄ１を用いて、式（１１）で表される。

ω＝Ｗ＊ｕ／ｕ１＋Ｄ１＊（ｕ−ｕ１）／ｕ１ ‥（１１）
このように、有効な幅ωは、ｕ＜ｕ１の場合には、式（１１）で表される。また、図３で説明したように、ｕ≧ｕ１の場合には、式（５）で表される。したがって、有効な幅ωは、距離ｕ、ｕ１の差の絶対値｜ｕ−ｕ１｜を用いて、式（１２）で表される。

ω＝Ｗ＊ｕ／ｕ１−Ｄ１＊｜ｕ−ｕ１｜／ｕ１ ‥（１２）
図５は、撮影時のぼけの影響の一例を示している。なお、図５は、カメラＣＡＭＲの焦点が被写体ＯＢＪよりも前の位置に合う場合を示している。例えば、撮像素子ＩＳＥＮ上の黒帯の幅ω１において、両端から幅Ｚ１の領域は、撮像ぼけの影響により、カラー帯の区切りとして利用できない。

図の距離ｕは、被写体ＯＢＪとレンズＬＥＮ２の主点との光軸方向に沿う距離を示し、距離ｕ２は、焦点が合う位置とレンズＬＥＮ２の主点との光軸方向に沿う距離を示している（図５では、ｕ≧ｕ２）。開口径Ｄ２は、レンズＬＥＮ２の開口径を示している。距離ａは、レンズＬＥＮ２の主点と撮像素子ＩＳＥＮとの光軸方向に沿う距離を示している。距離ａ１は、レンズＬＥＮ２の主点から像までの距離を示している。以下、像の位置（レンズＬＥＮ２の主点から光軸に沿って距離ａ１離れた位置）を位置ａ１とも称する。

また、距離ｆ２は、レンズＬＥＮ２の開口部（開口径Ｄ２）の両端と位置ａ１における幅ω２の黒帯の両端とを頂点とする四角形の対角線の交点からレンズＬＥＮ２の主点までの光軸方向に沿う距離を示している。図５の例では、距離ｆ２は、レンズＬＥＮ２の主点と焦点との距離に対応している。

区切りとして使用できない領域の幅Ｚ１は、三角形の相似関係より、開口径Ｄ２、距離ａ、ａ１、を用いて式（１３）で表される。

Ｚ１＝Ｄ２＊（ａ−ａ１）／ａ１＝Ｄ２＊（ａ／ａ１−１） ‥（１３）
レンズの公式より、レンズＬＥＮ２の焦点距離をｆとした場合、距離ｆ、ａ、ｕ２、ａ１、ｕの関係は、式（１４）で表される。

１／ｆ＝１／ａ＋１／ｕ２＝１／ａ１＋１／ｕ ‥（１４）
式（１３）および式（１４）より、幅Ｚ１は、開口径Ｄ２、距離ａ、ｕ、ｕ２を用いて式（１５）で表される。

Ｚ１＝Ｄ２＊ａ＊（（ｕ−ｕ２）／ｕ２）／ｕ ‥（１５）
また、撮像素子ＩＳＥＮ上の黒帯の幅ω１は、三角形の相似関係より、位置ａ１における黒帯の幅ω２、距離ａ、ａ１、ｆ２を用いて式（１６）で表される。

ω１＝ω２＊（ａ−ｆ２）／（ａ１−ｆ２） ‥（１６）
また、幅ω２と開口径Ｄ２との関係は、三角形の相似関係より、距離ａ１、ｆ２を用いて式（１７）で表される。また、式（１７）より、距離ｆ２は、式（１８）で表される。

ω２：Ｄ２＝（ａ１−ｆ２）：ｆ２ ‥（１７）
ｆ２＝ａ１／（（ω２／Ｄ２）＋１） ‥（１８）
式（１６）および式（１８）より、幅ω１は、式（１９）で表される。

ω１＝（ａ／ａ１）＊ω２＋Ｄ２＊（ａ／ａ１−１） ‥（１９）
被写体ＯＢＪにおける黒帯の幅ωは、焦点が合う面上（距離ａ１）では、レンズの公式により、ａ１／ｕ倍される。したがって、幅ω２は、式（２０）で表される。

ω２＝（ａ１／ｕ）＊ω ‥（２０）
式（１４）、式（１９）および式（２０）より、幅ω１は、式（２１）で表される。

ω１＝ａ＊ω／ｕ＋Ｄ２＊ａ＊（（ｕ−ｕ２）／ｕ２）／ｕ ‥（２１）
パターン光の黒帯の幅ωは、撮像素子ＩＳＥＮ上で幅ω１になる。なお、例えば、撮像素子ＩＳＥＮ上の黒帯の幅ω１において、両端から幅Ｚ１の領域は、撮像ぼけの影響により、カラー帯の区切りとして利用できない。したがって、ｕ≧ｕ２の場合、式（１５）および式（２１）より、撮像素子ＩＳＥＮ上の有効な黒帯の幅ω３（＝ω１−２＊Ｚ１）は、式（２２）で表される。

ω３＝ａ＊ω／ｕ−Ｄ２＊ａ＊（（ｕ−ｕ２）／ｕ２）／ｕ ‥（２２）
図６は、撮影時のぼけの影響の別の例を示している。なお、図６は、カメラＣＡＭＲの焦点が被写体ＯＢＪよりも後ろの位置で合う場合を示している。すなわち、図６は、ｕ＜ｕ２のときの撮像ぼけの影響の一例を示している。図６の距離ｕ、ｕ２、ａ、ａ１、ｆ２、開口径Ｄ２、幅ω、ω１、ω２、ω３、Ｚ１等の意味は、図５と同様である。

撮像素子ＩＳＥＮ上の有効な黒帯の幅ω３は、三角形の相似関係より、位置ａ１における黒帯の幅ω２、距離ａ、ａ１、ｆ２を用いて式（２３）で表される。

ω３＝ω２＊（ａ−ｆ２）／（ａ１−ｆ２） ‥（２３）
また、図５と同様に、幅ω２と開口径Ｄ２との関係は、距離ａ１、ｆ２を用いて、式（１７）で表され、距離ｆ２は、式（１８）で表される。さらに、幅ω２は、式（２０）で表され、ａ、ｕ２、ａ１、ｕの関係は、式（１４）で表される。したがって、幅ω３は、式（１４）、式（１８）、式（２０）および式（２３）より、式（２４）で表される。

ω３＝ａ＊ω／ｕ＋Ｄ２＊ａ＊（（ｕ−ｕ２）／ｕ２）／ｕ ‥（２４）
このように、有効な幅ω３は、ｕ＜ｕ２の場合には、式（２４）で表される。また、図５で説明したように、ｕ≧ｕ２の場合には、式（２２）で表される。したがって、有効な幅ω３は、距離ｕ、ｕ２の差の絶対値｜ｕ−ｕ２｜を用いて、式（２５）で表される。

ω３＝ａ＊ω／ｕ−Ｄ２＊ａ＊（｜ｕ−ｕ２｜／ｕ２）／ｕ ‥（２４）
ここで、撮像素子ＩＳＥＮの１画素のサイズ（幅）をｓ２とした場合、黒帯をカラー帯の区切りとして利用するための条件は、例えば、式（２５）で表される。

ａ＊ω／ｕ−Ｄ２＊ａ＊（｜ｕ−ｕ２｜／ｕ２）／ｕ≧ｓ２ ‥（２５）
また、式（２５）は、図３および図４で説明した式（８）および式（１２）により、式（２６）に変形される。さらに、式（２６）は、式（２８）に変形される。なお、式（２７）は、式（２６）から式（２８）への変形過程を示している。

a*N1*s1/X1-(D1*a*|u-u1|/u1)/u-D2*a*(|u-u2|/u2)/u≧s2 ‥（２６）
N1*s1/X1≧(D1*|u-u1|/u1)/u+D2*(|u-u2|/u2)/u+s2/a ‥（２７）
N1*s1/X1≧D1*|1/u1-1/u|+D2*|1/u2-1/u|+s2/a ‥（２８）
ここで、式（２８）の右辺第１項は、距離ｕ１と距離ｕとが最も異なるとき、最大になる。例えば、プロジェクタＰＲＯの焦点ずれが最大で１００＊（１−ｎ）％の割合（距離ｕに対する割合）で発生すると仮定した場合、ｎは、ｎ＝ｕ１／ｕとなる。すなわち、式（２８）の右辺第１項の１／ｕは、ｎ／ｕ１で表される。

また、式（２８）の右辺第２項は、距離ｕ２と距離ｕとが最も異なるとき、最大になる。例えば、カメラＣＡＭ（ＣＡＭＲ、ＣＡＭＬ）の焦点ずれが最大で１００＊（１−ｋ）％の割合（距離ｕに対する割合）で発生すると仮定した場合、ｋは、ｋ＝ｕ２／ｕとなる。すなわち、式（２８）の右辺第２項の１／ｕは、ｋ／ｕ２で表される。

例えば、プロジェクタＰＲＯの焦点ずれの公差およびカメラＣＡＭの焦点ずれの公差として、所定の値がｎ、ｋに与えられている場合、式（２８）は、式（２９）に変形される。

N1*s1/X1≧D1*|n-1|/u1+D2*|k-1|/u2+s2/a ‥（２９）
式（２９）の左辺は、パターン光の黒帯の幅に対応している。また、式（２９）の右辺第１項および第２項は、プロジェクタＰＲＯの投射ぼけおよびカメラＣＡＭの撮像ぼけの影響を受ける黒帯の幅（カラー帯の区切りとして利用できない黒帯の幅）に対応している。式（２９）の右辺第３項は、撮像素子ＩＳＥＮの１画素分の幅に対応している。

例えば、演算部ＯＰ１は、式（２９）のｓ１、Ｘ１、Ｄ１、ｎ、ｕ１、Ｄ２、ｋ、ｕ２、ｓ２、ａをプロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの設定値等から取得する。そして、演算部ＯＰ１は、液晶ライトバルブＬＣＬＶ上の黒帯の幅Ｗ１に対応する画素数Ｎ１の初期値を式（２９）を満たす最小の整数に設定する。これにより、距離測定装置ＭＳＹＳは、投射ぼけや撮像ぼけが発生したときにもカラー帯の区切りとして利用可能な黒帯を有するパターン光を、黒帯の幅を広くし過ぎることなく生成できる。

なお、この実施形態では、式（２９）の右辺第３項をｈ＊ｓ２／ａとし、ユーザ入力等により、ｈが可変に設定されてもよい。例えば、ユーザは、ｈを０に設定し、式（２９）の右辺第３項を０画素分に設定してもよいし、ｈを１．５に設定し、式（２９）の右辺第３項を１．５画素分に設定してもよい。

式（２９）に基づいて算出された黒帯の幅Ｗ１を有するパターン光では、推定誤差が発生した場合、黒帯の幅が推定値からずれ、測定性能が低下するおそれがある。例えば、推定誤差により黒帯の幅が推定値より広くなる場合、測定の分解能が低下する。また、例えば、推定誤差により黒帯の幅が推定値より狭くなる場合、カラー帯の区切りとして利用できなくなるおそれがある。このため、距離測定装置ＭＳＹＳの更新部ＵＰＤは、前回のパターン光の黒帯の幅と今回のパターン光の黒帯の幅との関係に基づいて、黒帯の幅を更新する。これにより、推定誤差分が自動で補正される。

図７は、図１に示した更新部ＵＰＤの一例を示している。更新部ＵＰＤは、例えば、検出部ＤＥＴ、算出部ＣＡＬおよび記憶部ＭＥＭを有している。検出部ＤＥＴは、パターン光が投影された被写体ＯＢＪを撮影した２つの画像ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬの少なくとも一方における黒帯の幅を検出する検出部の一例である。例えば、検出部ＤＥＴは、時刻（ｔ−１）に投射されたパターン光を受けた被写体ＯＢＪの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを、取得部ＣＩＦから受ける。そして、検出部ＤＥＴは、時刻（ｔ−１）の左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅α（ｔ−１）を算出し、算出した幅α（ｔ−１）を示す幅データα（ｔ−１）を算出部ＣＡＬに出力する。

例えば、検出部ＤＥＴは、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ中の各黒帯の幅を行毎に計測し、全ての行の平均値や最小値を黒帯毎に算出する。そして、検出部ＤＥＴは、算出した全ての黒帯の幅の平均値や最小値を、幅α（ｔ−１）として算出部ＣＡＬに通知する。なお、行方向は、黒帯の延在方向と交差する方向に対応している。また、検出部ＤＥＴは、例えば、算出した各黒帯の幅を、幅データα（ｔ−１）として算出部ＣＡＬに出力してもよい。この場合、算出部ＣＡＬは、例えば、時刻（ｔ−１）の左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅α（ｔ−１）を示す幅データα（ｔ−１）を、黒帯毎に受ける。

なお、検出部ＤＥＴは、黒帯が検出されない場合（例えば、時刻（ｔ−１）に投射されたパターン光の黒帯の幅が狭すぎる場合）、カラー帯の色が混じり合う領域（例えば、図２の比較例に示した領域ＭＩＸ）の幅を、黒帯の幅として計測してもよい。この場合、検出部ＤＥＴは、例えば、幅データα（ｔ−１）が負の値であることを示すデータとともに、幅データα（ｔ−１）を算出部ＣＡＬに転送する。

算出部ＣＡＬは、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅β（ｔ）を検出部ＤＥＴで検出された黒帯の幅α（ｔ−１）等に基づいて算出する第２算出部の一例である。例えば、算出部ＣＡＬは、設定情報ＳＩＮＦＰ、ＳＩＮＦＣ、幅データα（ｔ−１）および幅データβ（ｔ−１）を受ける。そして、算出部ＣＡＬは、設定情報ＳＩＮＦＰ、ＳＩＮＦＣ、幅データα（ｔ−１）および幅データβ（ｔ−１）に基づいて、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅β（ｔ）を算出する。

幅データβ（ｔ−１）は、例えば、時刻（ｔ−１）のパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅β（ｔ−１）を示すデータであり、記憶部ＭＥＭに記憶されている。例えば、算出部ＣＡＬは、幅データβ（ｔ−１）を記憶部ＭＥＭから読み出す。なお、幅β（ｔ）を算出する際に参照される設定情報ＳＩＮＦＰには、例えば、液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離Ｘ１、液晶ライトバルブＬＣＬＶの１画素の幅ｓ１が含まれる。また、幅β（ｔ）を算出する際に参照される設定情報ＳＩＮＦＣには、例えば、撮像素子ＩＳＥＮとレンズＬＥＮ２との距離ａ、撮像素子ＩＳＥＮの１画素の幅ｓ２が含まれる。

算出部ＣＡＬで算出された幅β（ｔ）は、パターン生成部ＰＧＥＮに通知されるとともに、記憶部ＭＥＭに記憶される。例えば、算出部ＣＡＬは、幅データβ（ｔ）を、パターン生成部ＰＧＥＮおよび記憶部ＭＥＭに出力する。すなわち、記憶部ＭＥＭは、算出部ＣＡＬで算出した幅を示すデータを記憶する記憶部の一例である。記憶部ＭＥＭは、例えば、半導体メモリである。なお、記憶部ＭＥＭに記憶された幅データβ（ｔ）は、例えば、次のパターン光の黒帯の幅βを算出するときに、前の時刻の幅データβ（ｔ−１）として読み出される。

ここで、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅β（ｔ）の算出方法の一例を説明する。推定誤差が発生した場合、式（２９）より、黒帯の幅β（ｔ−１）と黒帯の幅α（ｔ−１）との関係は、推定誤差Ｅｒを用いて、式（３０）で表される。

β(t-1)*s1/X1-D1*|n-1|/u1-D2*|k-1|/u2-Er=α(t-1)*s2/a ‥（３０）
なお、式（３０）の幅β（ｔ−１）は、時刻（ｔ−１）に投射されたパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅（画素数換算）に対応している。すなわち、式（３０）の幅β（ｔ−１）は、式（２９）の画素数Ｎ１に対応している。また、式（３０）の幅α（ｔ−１）は、時刻（ｔ−１）のパターン光が投影された被写体ＯＢＪの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲにおける黒帯の幅（画素数換算）に対応している。

また、時刻ｔのパターン光が投影された被写体ＯＢＪの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲにおける黒帯の幅（画素数換算）が撮像素子ＩＳＥＮの１画素分の場合（α（ｔ）＝１の場合）、式（３０）は、式（３１）に変形される。なお、式（３１）の幅β（ｔ）は、時刻ｔに投射されるパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅（画素数換算）に対応している。すなわち、式（３１）の幅β（ｔ）は、式（２９）の画素数Ｎ１に対応している。

β(t)*s1/X1-D1*|n-1|/u1-D2*|k-1|/u2-Er=s2/a ‥（３１）
式（３０）および式（３１）より、幅β（ｔ）は、式（３２）で表される。式（３２）の右辺第１項が推定誤差を表す項に対応している。

β(t)=X1*s2*(1-α(t-1))/(a*s1)+β(t-1) ‥（３２）
例えば、算出部ＣＡＬは、式（３２）のα（ｔ−１）およびβ（ｔ−１）に対応する幅データα（ｔ−１）、β（ｔ−１）を、検出部ＤＥＴおよび記憶部ＭＥＭからそれぞれ受ける。また、算出部ＣＡＬは、式（３２）のＸ１、ｓ２、ａ、ｓ１をプロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの設定値等から取得する。そして、算出部ＣＡＬは、例えば、時刻ｔに投射するパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅β（ｔ）を、式（３２）に基づいて算出する。

なお、算出部ＣＡＬは、例えば、幅データα（ｔ−１）を黒帯毎に受けた場合、黒帯の幅β（ｔ）を黒帯毎に算出する。この場合、プロジェクタＰＲＯから投影されるパターン光の黒帯の幅は黒帯毎に異なるが、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅は、全て所定の幅となるように最適化される。

また、例えば、算出部ＣＡＬは、カラー帯の色が混じり合う領域（例えば、図２の比較例に示した領域ＭＩＸ）の幅を示すデータを黒帯の幅データα（ｔ−１）として受けた場合、α（ｔ−１）を負の値として処理する。

なお、この実施形態では、収束の速度を調整するとともに、振動の影響を抑制するために、学習係数γ（ｔ−１）を、式（３２）の右辺第１項に追加してもよい。この場合、式（３２）は、式（３３）に変形される。

β(t)=γ(t-1)*X1*s2*(1-α(t-1))/(a*s1)+β(t-1) ‥（３３）
学習係数γ（ｔ−１）は、０より大きく１以下の固定値でもよいし、時間の経過とともに小さくなる関数（例えば、γ（ｔ）＝ｑ＊γ（ｔ−１）、０＜ｑ≦１）でもよい。さらに、この実施形態では、式（３３）は、ユーザ入力等により可変に設定される変数ｈ２を用いた式（３４）に変形されてもよい。

β(t)=γ(t-1)*X1*s2*(h2-α(t-1))/(a*s1)+β(t-1) ‥（３４）
例えば、ユーザは、ｈ２を０に設定し、時刻ｔの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅を０画素分に設定してもよいし、ｈ２を１．５に設定し、時刻ｔの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅を１．５画素分に設定してもよい。

図８は、図１に示した距離測定装置ＭＳＹＳの動作の一例を示している。図８の動作は、ハードウエアのみで実現されてもよく、ハードウエアをソフトウエアにより制御することにより実現されてもよい。例えば、距離測定プログラム等のソフトウエアは、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの制御や演算部ＯＰ１の動作（例えば、ステップＳ２００、Ｓ４００−Ｓ７００）をコンピュータに実行させてもよい。すなわち、コンピュータは、距離測定プログラムを記録した記憶媒体を読み取り、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの制御や演算部ＯＰ１の動作を実行してもよい。

なお、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの制御や演算部ＯＰ１の動作（例えば、ステップＳ２００、Ｓ４００−Ｓ７００）をコンピュータに実行させるプログラムは、距離測定プログラムの一態様である。また、演算部ＯＰ１の動作（例えば、ステップＳ２００、Ｓ４００−Ｓ７００）をコンピュータに実行させるプログラムも距離測定プログラムの一態様である。

ステップＳ１００では、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭは、絞り、焦点位置を調整する。例えば、プロジェクタＰＲＯは、絞り機構ＤＭ１を制御してレンズＬＥＮ１の絞りを調整する。また、プロジェクタＰＲＯは、レンズＬＥＮ１の位置を制御して焦点位置を調整する。これにより、レンズＬＥＮ１の開口径Ｄ１、レンズＬＥＮ１と液晶ライトバルブＬＣＬＶとの距離Ｘ１等が設定される。

また、例えば、カメラＣＡＭＲは、絞り機構ＤＭ２を制御してレンズＬＥＮ２の絞りを調整する。カメラＣＡＭＲは、レンズＬＥＮ２の位置を制御して焦点位置を調整する。これにより、レンズＬＥＮ２の開口径Ｄ２、レンズＬＥＮ２と撮像素子ＩＳＥＮとの距離ａ等が設定される。なお、カメラＣＡＭＬは、例えば、カメラＣＡＭＲで設定された絞り、焦点位置に基づいて、絞り、焦点位置を設定する。

ステップＳ２００では、演算部ＯＰ１は、パターン光の黒帯の幅の初期値を設定する。例えば、演算部ＯＰ１は、カラー帯と黒帯とが交互に現れる縞模様のパターン光の黒帯の幅を、任意の初期値に設定する。そして、例えば、演算部ＯＰ１のパターン生成部ＰＧＥＮは、黒帯の幅の初期値を含むパターン情報ＰＴＩＮＦをプロジェクタＰＲＯに出力する。

なお、演算部ＯＰ１は、黒帯の幅の初期値を、図６で説明した式（２９）に基づいて算出してもよい。例えば、演算部ＯＰ１は、黒帯の幅の初期値を式（２９）に基づいて算出する場合、式（２９）に用いられる距離Ｘ１等のパラメータを、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの設定値等（ステップＳ１００により設定された調整値等）から取得する。

ステップＳ３００では、プロジェクタＰＲＯは、演算部ＯＰ１で設定されたパターンのパターン光を被写体ＯＢＪ（測定対象の物体）に投射する。例えば、プロジェクタＰＲＯは、ステップＳ２００で設定されたパターン情報ＰＴＩＮＦを受けた場合、黒帯の幅がステップＳ２００で設定された初期値であるパターン光を、被写体ＯＢＪに投射する。また、例えば、プロジェクタＰＲＯは、ステップＳ５００で更新されたパターン情報ＰＴＩＮＦを受けた場合、黒帯の幅がステップＳ５００で更新された値であるパターン光を、被写体ＯＢＪに投射する。

ステップＳ４００では、距離測定装置ＭＳＹＳは、左画像ＩＭＧＬと右画像ＩＭＧＲとを取得する。例えば、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬは、ステップＳ３００で投射されたパターン光を受けている被写体ＯＢＪを撮影する。そして、演算部ＯＰ１の取得部ＣＩＦは、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲで撮影された左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを取得する。

ステップＳ５００では、演算部ＯＰ１の更新部ＵＰＤは、今回のパターン光の黒帯の幅を更新する。例えば、更新部ＵＰＤは、ステップＳ４００で取得した左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ、ステップＳ１００で設定された絞り、焦点位置等に基づいて、黒帯の幅を算出する。すなわち、更新部ＵＰＤは、例えば、図７で説明した式（３２）に基づいて、黒帯の幅を算出する。あるいは、更新部ＵＰＤは、式（３３）に基づいて黒帯の幅を算出してもよいし、式（３４）に基づいて黒帯の幅を算出してもよい。

なお、今回のパターン光が実際に投射されるか否かは、ステップＳ６００で判定される。また、今回のパターン光に対して、ステップＳ５００の前に実行されたステップＳ３００で投射されたパターン光を前回のパターン光とも称する。

ステップＳ６００では、演算部ＯＰ１は、更新値（ステップＳ５００で更新した黒帯の幅）の変化量が予め決められた閾値以下か否かを判定する。例えば、演算部ＯＰ１は、ステップＳ５００で更新した黒帯の幅と更新前の黒帯の幅との差が閾値以下か否かを判定する。更新前の黒帯の幅データβは、例えば、演算部ＯＰ１の記憶部ＭＥＭに記憶されている。

更新値の変化量が閾値以下であるとき（ステップＳ６００のＹｅｓ）、距離測定装置ＭＳＹＳの動作は、ステップＳ７００に移る。一方、更新値の変化量が閾値より大きいとき（ステップＳ６００のＮｏ）、距離測定装置ＭＳＹＳの動作は、ステップＳ３００に戻る。すなわち、黒帯の幅の更新処理は、更新値の変化量が閾値以下になるまで繰り返される。

なお、距離測定装置ＭＳＹＳの動作がステップＳ３００に戻る場合、プロジェクタＰＲＯは、ステップＳ５００で更新された黒帯の幅データβを含むパターン情報ＰＴＩＮＦを演算部ＯＰ１から受ける。また、更新値の変化量が閾値より大きいとき、記憶部ＭＥＭに記憶されている幅データβは、ステップＳ５００で更新された黒帯の幅データβに更新される。

ステップＳ７００では、演算部ＯＰ１の距離測定部ＤＭは、左画像ＩＭＧＬと右画像ＩＭＧＲとを用いて、所定の位置から被写体ＯＢＪまでの距離を測定する。例えば、距離測定部ＤＭは、ステップＳ４００で取得した左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲから視差量を算出する。この際、距離測定部ＤＭは、例えば、パターン光の色の組み合わせ（カラー帯の配列）に基づいて、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲの互いに対応する位置（被写体ＯＢＪの測定対象の部分）を特定する。

また、距離測定部ＤＭは、カメラＣＡＭＲとカメラＣＡＭＬとの間隔およびカメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの焦点距離の情報を取得する。そして、距離測定部ＤＭは、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲの視差量、カメラＣＡＭＲとカメラＣＡＭＬとの間隔およびカメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの焦点距離に基づいて、所定の位置から被写体ＯＢＪまでの距離を測定する。

なお、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの焦点距離は、例えば、ステップＳ１００で調整されたレンズＬＥＮ２の位置から撮像素子ＩＳＥＮまでの距離ａに対応している。また、カメラＣＡＭＲとカメラＣＡＭＬとの間隔は、既知の値である。

このように、この実施形態では、距離測定装置ＭＳＹＳは、黒帯の幅の更新処理（ステップＳ３００−Ｓ６００）を、更新値の変化量が閾値以下になるまで繰り返す。これにより、この実施形態では、パターン光の黒帯の幅を、適切な幅（例えば、カラー帯の区切りとして利用可能な最小の幅）に設定できる。

なお、距離測定装置ＭＳＹＳの動作は、この例に限定されない。例えば、ステップＳ６００は、省かれてもよい。この場合、距離測定装置ＭＳＹＳは、例えば、ステップＳ１００、Ｓ２００、Ｓ３００、Ｓ４００、Ｓ５００を実行した後に、ステップＳ３００、Ｓ４００、Ｓ７００を実行する。

図９は、図７に示した更新部ＵＰＤの動作の一例を示している。なお、図９の動作は、図８に示したステップＳ５００に対応している。図９の動作は、ハードウエアのみで実現されてもよく、ハードウエアをソフトウエアにより制御することにより実現されてもよい。例えば、距離測定プログラム等のソフトウエアは、図９の動作をコンピュータに実行させてもよい。すなわち、コンピュータは、距離測定プログラムを記録した記憶媒体を読み取り、図９の動作を実行してもよい。

ステップＳ５１０では、更新部ＵＰＤの検出部ＤＥＴは、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅α（ｔ−１）を検出する。黒帯の幅α（ｔ−１）は、例えば、図８のステップＳ３００で投射されたパターン光を受けている被写体ＯＢＪの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅である。

ステップＳ５２０では、更新部ＵＰＤの算出部ＣＡＬは、黒帯の幅β（ｔ−１）、α（ｔ−１）、液晶ライトバルブＬＣＬＶの１画素の幅ｓ１、撮像素子ＩＳＥＮの１画素の幅ｓ２、距離Ｘ１、ａを用いて、今回のパターン光の黒帯の幅β（ｔ）を算出する。

黒帯の幅β（ｔ−１）は、前回のパターン光（例えば、図８のステップＳ３００で投射されたパターン光）の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅である。算出部ＣＡＬは、例えば、黒帯の幅β（ｔ−１）を記憶部ＭＥＭから読み出す。また、算出部ＣＡＬは、例えば、ステップＳ５１０で検出された黒帯の幅α（ｔ−１）を、検出部ＤＥＴから受ける。

距離Ｘ１は、例えば、図８のステップＳ１００で調整されたレンズＬＥＮ１の位置から液晶ライトバルブＬＣＬＶまでの距離である。例えば、算出部ＣＡＬは、１画素の幅ｓ１等の設計情報およびステップＳ１００で調整された設定値の情報を含む設定情報ＳＩＮＦＰを、プロジェクタＰＲＯから受ける。

距離ａは、例えば、図８のステップＳ１００で調整されたレンズＬＥＮ２の位置から撮像素子ＩＳＥＮまでの距離である。例えば、算出部ＣＡＬは、１画素の幅ｓ２等の設計情報およびステップＳ１００で調整された設定値の情報を含む設定情報ＳＩＮＦＰを、カメラＣＡＭＲから受ける。そして、算出部ＣＡＬは、例えば、図７で説明した式（３２）に基づいて、黒帯の幅β（ｔ）を算出する。なお、算出部ＣＡＬは、式（３３）に基づいて黒帯の幅β（ｔ）を算出してもよいし、式（３４）に基づいて黒帯の幅β（ｔ）を算出してもよい。

ステップＳ５３０では、更新部ＵＰＤは、ステップＳ５２０で算出した今回のパターン光の黒帯の幅β（ｔ）を記憶部ＭＥＭに記憶する。例えば、更新部ＵＰＤは、今回のパターン光の黒帯の幅β（ｔ）と前回のパターン光の黒帯の幅β（ｔ−１）との差が閾値より大きいとき、黒帯の幅β（ｔ）を記憶部ＭＥＭに記憶する。

なお、更新部ＵＰＤの動作は、この例に限定されない。例えば、更新部ＵＰＤは、ステップＳ５２０で算出した今回のパターン光の黒帯の幅β（ｔ）を、更新値の変化量に拘わらず、記憶部ＭＥＭに記憶してもよい。

ここで、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅の設定例を、具体的な数値を用いて説明する。例えば、カメラＣＡＭ（ＣＡＭＲ、ＣＡＭＬ）は、２眼式のデジタルビデオカメラである。カメラＣＡＭの仕様は、例えば、絞り値（Ｆ値）が１．８から３．４で、焦点距離が３．２から３２．０ｍｍで、撮像素子ＩＳＥＮのサイズが１／３．９１型（横幅は、５．２ｍｍ）で、撮像素子ＩＳＥＮの画素数が１９２０＊１０８０である。

また、プロジェクタＰＲＯの仕様は、例えば、絞り値（Ｆ値）が１．４４で、焦点距離が１６．７ｍｍで、液晶ライトバルブＬＣＬＶのサイズが０．５５型（横幅は、１１．２ｍｍ）で、液晶ライトバルブＬＣＬＶの画素数が８００＊６００である。

例えば、図８に示したステップＳ１００の実行により、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの焦点距離が１７．６ｍｍに調整され、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬのレンズＬＥＮ２の絞りが２．６に調整されたとする。また、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭは、３００ｍｍの位置に焦点が合っている。

この場合、例えば、プロジェクタＰＲＯのレンズＬＥＮ１と液晶ライトバルブＬＣＬＶとの距離Ｘ１は、１７．７ｍｍ（１／焦点距離＝１／焦点を合わせた位置＋１／Ｘ１に、焦点距離＝１６．７および焦点を合わせた位置＝３００を代入する）である。カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬのレンズＬＥＮ２と撮像素子ＩＳＥＮとの距離ａは、１８．７ｍｍ（１／焦点距離＝１／焦点を合わせた位置＋１／ａに、焦点距離＝１７．６および焦点を合わせた位置＝３００を代入する）である。液晶ライトバルブＬＣＬＶの１画素の幅ｓ１は、０．０１４ｍｍ（＝１１．２ｍｍ／８００）である。撮像素子ＩＳＥＮの１画素の幅ｓ２は、０．００２７ｍｍ（＝５．２ｍｍ／１９２０）である。

また、レンズの開口径は、焦点距離を絞り値で割ることにより算出される。例えば、プロジェクタＰＲＯのレンズＬＥＮ１の開口径Ｄ１は、１１．６ｍｍ（＝１６．７ｍｍ／１．４４）である。撮像素子ＩＳＥＮのレンズＬＥＮ２の開口径Ｄ２は、６．７７ｍｍ（＝１７．６ｍｍ／２．６）である。プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの焦点が合う位置までの距離ｕ１、ｕ２は、３００ｍｍである。プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭの焦点ずれの最大範囲（公差ｎ、ｋ）は、例えば、物体の凹凸も含めて広めに設定されている。例えば、公差ｎ、ｋは、０．８（最大で２０％のずれ）に設定されている。

先ず、パターン光の黒帯の幅に対応する画素数Ｎ１の初期値は、例えば、式（２９）のｓ１、Ｘ１、Ｄ１、ｎ、ｕ１、Ｄ２、ｋ、ｓ２、ａに、上述の値を代入することにより算出される。例えば、式（２９）を満たす画素数Ｎ１の最小値は、約１５．６７である。なお、画素数Ｎ１の初期値は、カラー帯の色が混ざることを避けるため、式（２９）を満たす画素数Ｎ１の最小値（１５．６７）の小数を切り上げして算出される。この例では、画素数Ｎ１の初期値は、１６画素に設定される。

次に、１６画素の幅に設定された黒帯を有するパターン光が投影された被写体ＯＢＪの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅α（ｔ−１）に基づいて、画素数Ｎ１が更新される。例えば、パターン光を被写体ＯＢＪに投影したときの焦点ずれの実際の範囲は、被写体ＯＢＪの凹凸の具合によっては、１５％程度に収まる場合等が考えられる。この場合、黒帯の幅が最適な幅に比べて広くなり、測定の分解能が低下する。

例えば、焦点ずれの範囲が１５％の場合（ｎ＝０．８５の場合）、黒帯の幅α（ｔ−１）は、式（３０）より、約２４．０と見積もられる。この見積もりでは、推定誤差Ｅｒは、Ｄ１＊｜ｎ−１｜／ｕ１＋Ｄ２＊｜ｋ−１｜／ｕ２において、ｎ＝ｋ＝０．８５としたときの結果（０．００９１８５）とｎ＝ｋ＝０．８としたときの結果（０．０１２２４６６）との差分としている。実動作では、黒帯の幅α（ｔ−１）は、例えば、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅を計測することにより算出される。

ここで、例えば、γ（ｔ−１）＝１、Ｘ１＝１７．７、ｓ２＝０．００２７、α（ｔ−１）＝２４．０、ａ＝１８．７、ｓ１＝０．０１４、β（ｔ−１）＝１６として式（３３）を計算すると、β（ｔ）≒１１．８０１５が得られる。そして、画素数Ｎ１は、式（３３）より得られたβ（ｔ）の値（１１．８０１５）の小数を切り上げして、１２画素に更新される。この場合、更新値の変化量は、４（＝１６−１２）画素である。

例えば、図８のステップＳ６００で使用される閾値が１画素の場合、更新値の変化量が閾値より大きいため、１２画素の幅に更新された黒帯を有するパターン光が被写体ＯＢＪに投影される。この場合、例えば、黒帯の幅が１２画素であるパターン光を受けた被写体ＯＢＪの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅αは、式（３０）より、約２．１と見積もられる。

例えば、γ（ｔ−１）＝１、Ｘ１＝１７．７、ｓ２＝０．００２７、α（ｔ−１）＝２．１、ａ＝１８．７、ｓ１＝０．０１４、β（ｔ−１）＝１２として式（３３）を計算すると、β（ｔ）≒１１．７９９２が得られる。そして、画素数Ｎ１は、式（３３）より得られたβ（ｔ）の値（１１．７９９２）の小数を切り上げして、１２画素に更新される。更新後の黒帯の幅の画素数Ｎ１が更新前の黒帯の幅の画素数Ｎ１と同じ値になるため、黒帯の幅は収束していると判断できる。例えば、更新値の変化量は、０（＝１２−１２）画素である。

この場合、更新値の変化量（例えば、０画素）が閾値（例えば、１画素）以下であるため、黒帯の幅が１２画素であるパターン光を受けた被写体ＯＢＪの左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲに基づいて、所定の位置から被写体ＯＢＪまでの距離が測定される。

なお、式（３０）において、β（ｔ−１）＝１１．８０１５としてα（ｔ−１）を計算すると、α（ｔ−１）≒１．０３８８９が得られる。このように、目標値である１とほぼ同じ値が得られる。なお、プロジェクタＰＲＯで投射可能な幅が画素単位（整数値）であるため、カラー帯の色が混ざらないように、β（ｔ）の小数を切り上げして黒帯の幅を算出している。

この例では、黒帯の幅の初期値が１６画素に設定され、黒帯の幅の最終的な値が１２画素に設定される。したがって、初期値と最終的な値とには、４画素の違いがある。カラー帯の幅を１５画素とした場合、初期値（１６画素）の幅の黒帯とカラー帯とを合わせた領域の幅は、３１画素（＝１５＋１６画素）となる。この場合、横サイズが８００画素のプロジェクタＰＲＯから投影されるパターン光に含まれるカラー帯の数は、例えば、２５個（８００／３１の計算結果を切り下げした値）である。

一方、最終的な値（１２画素）の幅の黒帯とカラー帯とを合わせた領域の幅は、２７画素（＝１２＋１５画素）となる。この場合、横サイズが８００画素のプロジェクタＰＲＯから投影されるパターン光に含まれるカラー帯の数は、例えば、２９個（８００／２７の計算結果を切り下げした値）である。すなわち、黒帯の幅を更新することにより、パターン光に含まれるカラー帯の数は、約１６．０％（＝（２９−２５）／２５＊１００）増加する。例えば、黒帯の幅の更新後では、更新前より、測定の分解能を約１６．０％向上できる。

図１０は、パターン光を用いた距離測定の一例を示している。なお、図１０では、図を見やすくするために、プロジェクタＰＲＯの記載を省略している。図１０の太い破線は、被写体ＯＢＪからカメラＣＡＭＲのレンズＬＥＮ２の中心を通過して撮像素子ＩＳＥＮに到達する光を示す線を、カメラＣＡＭＬのレンズＬＥＮ２の中心まで平行移動した線である。

カメラＣＡＭＲとカメラＣＡＭＬとの間隔ＤＩＳは、例えば、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの設計情報として、演算部ＯＰ１に予め通知されている。視差量ＤＰは、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲから算出される。レンズＬＥＮ２と撮像素子ＩＳＥＮとの距離ａは、カメラＣＡＭＲが被写体ＯＢＪに焦点を合わせた際の設定情報ＳＩＮＦＣから算出される。例えば、レンズＬＥＮ２と被写体ＯＢＪとの間の光軸方向に沿う距離ｕは、カメラＣＡＭＲとカメラＣＡＭＬとの間隔ＤＩＳ、視差量ＤＰ、レンズＬＥＮ２と撮像素子ＩＳＥＮとの距離ａとを用いて、三角形の相似関係により算出される。

以上、図１から図１０に示した実施形態の距離測定装置ＭＳＹＳおよび距離測定方法は、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの設定値等に基づいて、最終的なパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒色の領域の幅を算出する。例えば、算出部ＯＰ１は、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶ上の黒帯の幅、物体ＯＢＪを撮影した２つの画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅、距離Ｘ１、ａに基づいて、最終的なパターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒色の領域の幅を算出する。なお、距離Ｘ１は、液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離であり、プロジェクタＰＲＯの設定値である。また、距離ａは、撮像素子ＩＳＥＮとレンズＬＥＮ２との距離であり、カメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの設定値である。

このように、この実施形態では、一時刻前と現時刻における黒帯の幅の関係に基づいて黒帯の幅を更新する。これにより、この実施形態では、互いに隣接するカラー帯の色が混ざらない範囲で、黒帯の幅を最小値に更新できる。この結果、この実施形態では、測定が不安定になることを防止しつつ、測定の分解能を向上できる。例えば、この実施形態では、ボリュームデータ測定の分解能を向上できる。

図１１は、距離測定装置および距離測定方法の別の実施形態を示している。この実施形態の距離測定装置ＭＳＹＳでは、図１に示した距離測定装置ＭＳＹＳに初期値推定部ＩＥＳＴが追加されている。図１１に示した距離測定装置ＭＳＹＳのその他の構成は、図１に示した距離測定装置ＭＳＹＳと同様である。図１から図１０で説明した要素と同様の要素については、同様の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。

距離測定装置ＭＳＹＳは、例えば、プロジェクタＰＲＯと、２つのカメラＣＡＭ（ＣＡＭＲ、ＣＡＭＬ）と、演算部ＯＰ２とを有している。プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭは、図１に示したプロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭと同様である。演算部ＯＰ２は、プロジェクタＰＲＯと、パターン光が投影された物体の左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲを生成する撮像装置（例えば、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲ）とを用いて、所定の位置から物体までの距離を算出する距離測定装置の一例である。すなわち、演算部ＯＰ２も距離測定装置の一態様である。

演算部ＯＰ２は、例えば、取得部ＣＩＦ、更新部ＵＰＤ、パターン生成部ＰＧＥＮ、距離測定部ＤＭおよび初期値推定部ＩＥＳＴを有している。取得部ＣＩＦ、更新部ＵＰＤ、パターン生成部ＰＧＥＮおよび距離測定部ＤＭは、図１に示した取得部ＣＩＦ、更新部ＵＰＤ、パターン生成部ＰＧＥＮおよび距離測定部ＤＭと同様である。すなわち、演算部ＯＰ２では、図１に示した演算部ＯＰ１に初期値推定部ＩＥＳＴが追加されている。演算部ＯＰ２のその他の構成は、図１に示した演算部ＯＰ１と同様である。また、演算部ＯＰ２の動作は、初期値推定部ＩＥＳＴに関する動作を除いて、図１に示した演算部ＯＰ１と同様である。

初期値推定部ＩＥＳＴは、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅の初期値を設定する設定部の一例である。例えば、初期値推定部ＩＥＳＴは、プロジェクタＰＲＯの設定情報ＳＩＮＦＰおよびカメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲの設定情報ＳＩＮＦＣを、プロジェクタＰＲＯおよびカメラＣＡＭＲからそれぞれ受ける。そして、初期値推定部ＩＥＳＴは、設定情報ＳＩＮＦＰ、ＳＩＮＦＣに基づいて、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅の初期値β（０）を算出する。

設定情報ＳＩＮＦＰには、例えば、レンズＬＥＮ１の開口径Ｄ１、焦点が合う位置までの距離ｕ、焦点ずれの最大範囲に対応する公差ｎ、液晶ライトバルブＬＣＬＶの１画素の幅ｓ１、液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離Ｘ１が含まれる。設定情報ＳＩＮＦＰに含まれる距離ｕは、例えば、プロジェクタＰＲＯがパターン光を物体ＯＢＪに投影するために合わせた焦点の位置に対応している。公差ｎは、例えば、プロジェクタＰＲＯの焦点ズレとして予め与えられている。

また、設定情報ＳＩＮＦＣには、例えば、レンズＬＥＮ２の開口径Ｄ２、焦点が合う位置までの距離ｕ、焦点ずれの最大範囲に対応する公差ｋ、撮像素子ＩＳＥＮの１画素の幅ｓ２、撮像素子ＩＳＥＮとレンズＬＥＮ２との距離ａが含まれる。設定情報ＳＩＮＦＣに含まれる距離ｕは、例えば、カメラＣＡＭＲが物体ＯＢＪを撮影するために合わせた焦点の位置に対応している。公差ｋは、例えば、カメラＣＡＭＲの焦点ズレとして予め与えられている。

例えば、初期値推定部ＩＥＳＴは、図６で説明した式（２９）のｓ１、Ｘ１、Ｄ１、ｎ、ｕ１、Ｄ２、ｋ、ｕ２、ｓ２、ａに設定情報ＳＩＮＦＰ、ＳＩＮＦＣから取得した値を代入する。これにより、式（２９）を満たす画素数Ｎ１の最小値が算出される。例えば、初期値推定部ＩＥＳＴは、式（２９）を満たす画素数Ｎ１の最小値を、液晶ライトバルブＬＣＬＶ上の黒帯の幅Ｗ１に対応する画素数Ｎ１の初期値β（０）に設定する。そして、初期値推定部ＩＥＳＴは、幅データβ（０）をパターン生成部ＰＧＥＮに出力する。

これにより、距離測定装置ＭＳＹＳは、最初に投射するパターン光を、黒帯の幅が広くなり過ぎることを抑制しつつ、投射ぼけや撮像ぼけが発生したときにもカラー帯の区切りとして利用可能に生成できる。黒帯がカラー帯の区切りとして利用可能であるため、例えば、更新部ＵＰＤは、更新処理時に、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅を容易に検出できる。

なお、距離測定装置ＭＳＹＳの構成は、この例に限定されない。例えば、初期値推定部ＩＥＳＴは、パターン生成部ＰＧＥＮに含まれてもよいし、更新部ＵＰＤに含まれてもよい。また、例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、２つのカメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの代わりに、ステレオアダプタが装着された１つのカメラＣＡＭＲを有してもよい。

以上、図１１に示した実施形態においても、図１から図１０に示した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、この実施形態では、測定が不安定になることを防止しつつ、測定の分解能を向上できる。さらに、この実施形態では、演算部ＯＰ２は、初期値推定部ＩＥＳＴを有している。例えば、初期値推定部ＩＥＳＴは、プロジェクタＰＲＯの設定情報ＳＩＮＦＰおよびカメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲの設定情報ＳＩＮＦＣに基づいて、パターン光の液晶ライトバルブＬＣＬＶにおける黒帯の幅の初期値を設定する。

このように、この実施形態では、初期値推定部ＩＥＳＴは、カメラＣＡＭＬ、ＣＡＭＲの設定値とプロジェクタＰＲＯの設定値とパターン光の黒帯の幅の関係から、黒帯の幅が最小となる値を推定する。そして、更新部ＵＰＤは、一時刻前と現時刻における黒帯の幅の関係に基づいて黒帯の幅を更新することにより、推定誤差の影響を除去する。これにより、パターン光は、色が混ざらない、かつ黒帯の幅が最小となるように更新される。この結果、ボリュームデータ測定の分解能が向上する。なお、この実施形態では、最初に投射されるパターン光の黒帯がカラー帯の区切りとして利用可能であるため、更新部ＵＰＤは、黒帯の幅を更新する際、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲ上の黒帯の幅を容易に検出できる。

図１２は、ステレオアダプタＡＤＡＰを用いたときの距離測定の一例を示している。図１２では、例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、図１や図１１に示した２つのカメラＣＡＭＲ、ＣＡＭＬの代わりに、ステレオアダプタＡＤＡＰが装着された１つのカメラＣＡＭ１を有している。例えば、カメラＣＡＭ１は、図１に示したカメラＣＡＭＲと同様である。ステレオアダプタＡＤＡＰが装着されたカメラＣＡＭ１は、パターン光が投影された物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像ＩＭＧ（ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬ）を生成する撮像装置の一例である。

ステレオアダプタＡＤＡＰは、ミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂ、ＭＩＲ２を有している。ミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂは、ミラーＭＩＲ２より外側に配置されている。図１２（ａ）に示すように、被写体ＯＢＪが発する光は、例えば、ミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂに到達する。被写体ＯＢＪからミラーＭＩＲ１ａに到達した光は、ミラーＭＩＲ１ａで反射してミラーＭＩＲ２に到達する。そして、ミラーＭＩＲ１ａで反射してミラーＭＩＲ２に到達した光は、ミラーＭＩＲ２で反射してレンズＬＥＮ２を通過して撮像素子ＩＳＥＮに到達する。

一方、被写体ＯＢＪからミラーＭＩＲ１ｂに到達した光は、ミラーＭＩＲ１ｂで反射してミラーＭＩＲ２に到達する。そして、ミラーＭＩＲ１ｂで反射してミラーＭＩＲ２に到達した光は、ミラーＭＩＲ２で反射してレンズＬＥＮ２を通過して撮像素子ＩＳＥＮに到達する。これにより、ステレオアダプタＡＤＡＰが装着されたカメラＣＡＭ１は、パターン光が投影された被写体ＯＢＪを互いに異なる位置から撮影した２つの画像ＩＭＧ（ＩＭＧＲ、ＩＭＧＬ）を生成できる。なお、ステレオアダプタＡＤＡＰの基線長ＢＬＮは、例えば、外側のミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂの間隔に対応している。

外側のミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂから内側のミラーＭＩＲ２を経由してレンズＬＥＮ２に入る線の距離は、被写体ＯＢＪから外側のミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂまでの線の距離に比べて十分短い。このため、内側のミラーＭＩＲ２と外側のミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂが平行でないことによる歪みやボケの影響がないと仮定する。この場合、基線長ＢＬＮのステレオアダプタＡＤＡＰが装着されたカメラＣＡＭ１は、図１２（ｂ）に示すように、基線長ＢＬＮと同じ間隔で配置された２台のカメラＣＡＭ１ａ、ＣＡＭ１ｂで近似される。なお、カメラＣＡＭ１ａ、ＣＡＭ１ｂは、レンズＬＥＮ２ａ、ＬＥＮ２ｂの光軸がミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂの面に垂直となるように傾けられている。

カメラＣＡＭ１ａ、ＣＡＭ１ｂが傾いたままでは、図１３に示すように、台形歪みが発生する。台形歪みの特性は、例えば、ステレオアダプタＡＤＡＰの構造（ミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂ、ＭＩＲ２の傾き、配置等）から事前に得られる。そして、台形歪みの特性から、補正行列のパラメータが求められる。補正行列を用いて補正されたカメラＣＡＭ１ａ、ＣＡＭ１ｂは、図１２（ｃ）に示すように、カメラＣＡＭ１ａとカメラＣＡＭ１ｂとの間隔ＤＩＳが基線長ＢＬで、レンズＬＥＮ２ａ、ＬＥＮ２ｂの光軸が互いに平行となるように配置される。

このように、ステレオアダプタＡＤＡＰを用いたときにも、ステレオアダプタＡＤＡＰの基線長ＢＬＮをカメラ間隔ＤＩＳとして、距離を計測できる。なお、例えば、内側のミラーＭＩＲ２と外側のミラーＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂが平行でないことによる歪みを無視しない場合には、台形歪みを補正する際に、歪みの特性から補正行列を求めて補正してもよい。

また、ステレオアダプタＡＤＡＰを用いたときにも、パターン光の黒帯を更新する際に参照されるカメラＣＡＭの設定値（開口径Ｄ２、距離ａ等）として、カメラＣＡＭ１の設定値（開口径Ｄ２、距離ａ等）を利用できる。

図１３は、ステレオアダプタＡＤＡＰを用いたときの歪みの一例を示している。カメラＣＡＭ１ａ、ＣＡＭ１ｂが傾いていない場合は、撮像素子上において、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲに、歪みは発生していない。これに対し、カメラＣＡＭ１ａ、ＣＡＭ１ｂが傾いている場合は、撮像素子上において、左右画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲに、台形歪みが発生している。例えば、左画像ＩＭＧＬは、左辺が右辺より短い台形状に歪む。また、例えば、右画像ＩＭＧＲは、右辺が左辺より短い台形状に歪む。

図１４は、ステレオアダプタＡＤＡＰを用いて撮影した画像ＩＭＧＬ、ＩＭＧＲの一例を示している。図の黒丸は、歪みがないときの位置を示し、白丸は、歪みにより移動した位置を示している。レンズの性質で撮像される映像は撮像素子上の映像とは逆さになることから、撮像される映像では撮像素子上における歪みとは逆方向に歪んでいる。

左画像ＩＭＧＬ１では、例えば、歪みにより、左上および左下の位置の像は、左上方向および左下方向にそれぞれ移動し、右上および右下の位置の像は、左下方向および左上方向にそれぞれ移動している。これにより、例えば、”Ｅ”の形状の被写体ＯＢＪを撮影した左画像ＩＭＧＬ２では、被写体ＯＢＪは、右側が左側に比べて短くなる。

右画像ＩＭＧＲ１では、例えば、歪みにより、左上および左下の位置の像は、右下方向および右上方向にそれぞれ移動し、右上および右下の位置の像は、右上方向および右下方向にそれぞれ移動している。これにより、例えば、”Ｅ”の形状の被写体ＯＢＪを撮影した右画像ＩＭＧＲ２では、被写体ＯＢＪは、左側が右側に比べて短くなる。右画像ＩＭＧＲ２内の破線は、左画像ＩＭＧＬ２を右画像ＩＭＧＲ２に重ねたときの左画像ＩＭＧＬ２の被写体ＯＢＪを示している。

左右画像ＩＭＧＬ１、ＩＭＧＲ１の矢印は、例えば、台形歪みの特性を示している。台形歪みの特性に基づいて、補正行列のパラメータが求められる。例えば、歪みがないときの位置をＰｓｒｃ＝｛Ｘｓｒｃ、Ｙｓｒｃ、１｝とし、歪みにより移動した位置をＰｄｓｔ＝｛Ｘｄｓｔ、Ｙｄｓｔ、１｝とする。この場合、歪みにより移動した位置Ｐｄｓｔは、射影変換行列をＲＴとした場合、式（３５）で表される。また、歪みがないときの位置Ｐｓｒｃは、射影変換行列ＲＴの逆行列ＲＴ^−１を用いて、式（３６）で表される。

Ｐｄｓｔ＝ＲＴ＊Ｐｓｒｃ ‥（３５）
Ｐｓｒｃ＝ＲＴ^−１＊Ｐｄｓｔ ‥（３６）
例えば、Ｘ方向にｔｘ、Ｙ方向にｔｙだけ平行移動することを示す射影変換行列ＲＴは、式（３７）で表される。

また、例えば、サイズがＷ＊Ｈ画素の画像に対して、画像の中央画素を回転の中心としてθ［ｒａｄ］回転することを示す示す射影変換行列ＲＴは、式（３８）で表される。

ステレオアダプタＡＤＡＰを用いたときにも、台形歪みの特性から射影変換行列ＲＴを求めることにより、台形歪みを補正できる。

図１５は、プロジェクタの別の例を示している。図１５では、例えば、距離測定装置ＭＳＹＳは、図１や図１１に示したプロジェクタＰＲＯの代わりに、プロジェクタＰＲＯ２を有している。プロジェクタＰＲＯ２は、例えば、赤、緑、青の光に対して専用の液晶ライトバルブＬＣＬＶｒ、ＬＣＬＶｇ、ＬＣＬＶｂを用いてパターン光を投射することを除いて、図１に示したプロジェクタＰＲＯと同様である。図１から図１１で説明した要素と同様の要素については、同様の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。

プロジェクタＰＲＯ２は、例えば、光源ＬＳと、液晶ライトバルブＬＣＬＶｒ、ＬＣＬＶｇ、ＬＣＬＶｂと、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ（ＤＭＩＲ１−ＤＭＩＲ７）と、レンズＬＥＮ１と、絞り機構ＤＭ１とを有している。ダイクロイックミラーＤＭＩＲは、特定の波長の光を反射する。なお、特定の波長以外の光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲを透過する。図の破線は、光の経路の一例を示している。

例えば、光源ＬＳから放射された赤の光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ１を透過し、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ４で反射して、液晶ライトバルブＬＣＬＶｒに到達する。光源ＬＳから放射された緑の光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ１で反射してダイクロイックミラーＤＭＩＲ２に到達する。そして、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ２に到達した緑の光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ２で反射して、液晶ライトバルブＬＣＬＶｇに到達する。

光源ＬＳから放射された青の光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ１で反射し、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ２を透過してダイクロイックミラーＤＭＩＲ３で反射する。そして、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ３で反射した青の光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ５に向かい、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ５で反射して液晶ライトバルブＬＣＬＶｂに到達する。

液晶ライトバルブＬＣＬＶｒ、ＬＣＬＶｇ、ＬＣＬＶｂは、それぞれ赤、緑、青の光をパターン情報ＰＴＩＮＦに基づくパターンのパターン光に変調する。例えば、液晶ライトバルブＬＣＬＶｒから放射される赤のパターン光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ７で反射し、レンズＬＥＮ１を介して被写体ＯＢＪに投影される。液晶ライトバルブＬＣＬＶｂから放射される緑のパターン光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ６、ＤＭＩＲ７を透過し、レンズＬＥＮ１を介して被写体ＯＢＪに投影される。液晶ライトバルブＬＣＬＶｂから放射される青のパターン光は、ダイクロイックミラーＤＭＩＲ６で反射し、レンズＬＥＮ１を介して被写体ＯＢＪに投影される。

このように、赤、緑、青のパターン光がレンズＬＥＮ１を介して被写体ＯＢＪに投影される。したがって、図１に示したプロジェクタＰＲＯと同様に、パターン情報ＰＴＩＮＦに基づくパターンのパターン光が被写体ＯＢＪに投影される。なお、各液晶ライトバルブＬＣＬＶｒ、ＬＣＬＶｇ、ＬＣＬＶｂからレンズＬＥＮ１までの光の経路の長さは、ほぼ等しい。このため、例えば、液晶ライトバルブＬＣＬＶｇとレンズＬＥＮ１との距離Ｘ１が図３等に示した液晶ライトバルブＬＣＬＶとレンズＬＥＮ１との距離Ｘ１に対応する。

したがって、プロジェクタＰＲＯ２を用いた距離測定装置ＭＳＹＳにおいても、図７で説明した式（３２）、式（３３）、式（３４）のいずれかに基づいて、パターン光の黒帯の幅を適切な幅に更新できる。なお、プロジェクタＰＲＯ２の構成は、この例に限定されない。

図１６は、図１および図１１に示した演算部ＯＰ（ＯＰ１、ＯＰ２）のハードウエア構成の一例を示す図である。なお、図１から図１５で説明した要素と同様の要素については、同様の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。

コンピュータ装置ＣＰは、プロセッサＰＵと、メモリＭＥＭ２と、ハードディスク装置ＨＤＤと、入出力インタフェースＩＦと、光学ドライブ装置ＯＤＲとを有している。プロセッサＰＵと、メモリＭＥＭ２と、ハードディスク装置ＨＤＤと、入出力インタフェースＩＦと、光学ドライブ装置ＯＤＲとは、バスＢＵＳを介して互いに接続されている。例えば、演算部ＯＰ１あるいは演算部ＯＰ２の機能は、プロセッサＰＵと、メモリＭＥＭ２と、ハードディスク装置ＨＤＤと、入出力インタフェースＩＦとにより実現される。

光学ドライブ装置ＯＤＲは、光ディスク等のリムーバブルディスクＲＤＩＳを装着可能であり、装着したリムーバブルディスクＲＤＩＳに記録された情報の読み出しおよび記録を行う。また、コンピュータ装置ＣＰは、例えば、入出力インタフェースＩＦを介してコンピュータ装置ＣＰの外部と通信する。

メモリＭＥＭ２は、例えば、コンピュータ装置ＣＰのオペレーティングシステムを格納している。また、メモリＭＥＭ２は、例えば、演算部ＯＰ１あるいは演算部ＯＰ２の動作をプロセッサＰＵが実行するための距離測定プログラム等のアプリケーションプログラムを格納している。

距離測定プログラム等のアプリケーションプログラムは、例えば、光ディスク等のリムーバブルディスクＲＤＩＳに記録して頒布することができる。例えば、コンピュータ装置ＣＰは、距離測定プログラム等のアプリケーションプログラムを、リムーバブルディスクＲＤＩＳから光学ドライブ装置ＯＤＲを介して読み出し、メモリＭＥＭ２やハードディスク装置ＨＤＤに格納してもよい。また、コンピュータ装置ＣＰは、距離測定プログラム等のアプリケーションプログラムを、インターネット等のネットワークに接続する通信装置を介してダウンロードし、メモリＭＥＭ２やハードディスク装置ＨＤＤに格納してもよい。

演算部ＯＰ１、ＯＰ２のハードウエア構成は、この例に限定されない。例えば、コンピュータ装置ＣＰは、光学ドライブ装置ＯＤＲが省かれてもよい。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。

ＡＤＡＰ‥ステレオアダプタ；ＣＡＬ‥算出部；ＣＡＭ１、ＣＡＭ１ａ、ＣＡＭ１ｂ、ＣＡＭＲ、ＣＡＭＬ‥カメラ；ＣＩＦ‥取得部；ＣＰ‥コンピュータ装置；ＤＥＴ‥検出部；ＤＭ‥距離測定部；ＤＭ１、ＤＭ２‥絞り機構；ＤＭＩＲ１−ＤＭＩＲ７‥ダイクロイックミラー；ＨＤＤ‥ハードディスク装置；ＩＥＳＴ‥初期値推定部；ＩＦ‥入出力インタフェース；ＩＳＥＮ‥撮像素子；ＬＣＬＶ、ＬＣＬＶｂ、ＬＣＬＶｇ、ＬＣＬＶｒ‥液晶ライトバルブ；ＬＥＮ１、ＬＥＮ２、ＬＥＮ２ａ、ＬＥＮ２ｂ、ＬＥＮ１０‥レンズ；ＬＳ‥光源；ＭＥＭ‥記憶部；ＭＥＭ２‥メモリ；ＭＩＲ１ａ、ＭＩＲ１ｂ、ＭＩＲ２‥ミラー；ＭＳＹＳ‥距離測定装置；ＯＤＲ‥光学ドライブ装置；ＯＰ１、ＯＰ２‥演算部；ＰＧＥＮ‥パターン生成部；ＰＲＯ‥プロジェクタ；ＰＲＯ、ＰＲＯ２‥プロジェクタ；ＰＵ‥プロセッサ；ＵＰＤ‥更新部

Claims (6)

1. カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、
   第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含み、前記パターン光が投影された前記物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を生成する撮像装置と、
   前記２つの画像を前記撮像装置から取得する取得部と、
   前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅、前記パターン光が投影された前記物体を撮影した前記画像、前記投影部と前記第１レンズとの距離、前記撮像素子と前記第２レンズとの距離、前記投影部の１画素の幅、および、前記撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的な前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅を算出する第１算出部と、
   最終的な前記パターン光が投影された前記物体の前記２つの画像を用いて、所定の位置から前記物体までの距離を算出する測定部と
   を備えていることを特徴とする距離測定装置。
2. 請求項１に記載の距離測定装置において、
   前記第１算出部部は、
   前記パターン光が投影された前記物体を撮影した前記画像における前記黒色の領域の幅を検出する検出部と、
   前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅、前記検出部で検出された前記黒色の領域の幅、前記投影部と前記第１レンズとの距離、前記撮像素子と前記第２レンズとの距離、前記投影部の１画素の幅、および、前記撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的な前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅を算出する第２算出部と、
   前記第２算出部で算出した幅を示すデータを記憶する記憶部と
   を備えていることを特徴とする距離測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の距離測定装置において、
   前記第１レンズの開口径、前記プロジェクタが前記パターン光を前記物体に投影するために合わせた焦点の位置、前記プロジェクタの焦点ズレとして予め与えられる第１の値、前記投影部の１画素の幅、前記投影部と前記第１レンズとの距離、前記第２レンズの開口径、前記撮像装置が前記物体を撮影するために合わせた焦点の位置、前記撮像装置の焦点ズレとして予め与えられる第２の値、前記撮像素子の１画素の幅、および、前記撮像素子と前記第２レンズとの距離に基づいて、前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅の初期値を設定する設定部を備えている
   ことを特徴とする距離測定装置。
4. カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含む撮像装置とを用いて、所定の位置から前記物体までの距離を算出する距離測定方法であって、
   前記パターン光が投影された前記物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を、前記撮像装置から取得し、
   前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅、前記パターン光が投影された前記物体を撮影した前記画像、前記投影部と前記第１レンズとの距離、前記撮像素子と前記第２レンズとの距離、前記投影部の１画素の幅、および、前記撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的な前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅を算出し、
   最終的な前記パターン光が投影された前記物体の前記２つの画像を用いて、前記所定の位置から前記物体までの距離を算出する
   ことを特徴とする距離測定方法。
5. カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含む撮像装置とを用いて、所定の位置から前記物体までの距離を算出する距離測定プログラムであって、
   前記パターン光が投影された前記物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を、前記撮像装置から取得し、
   前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅、前記パターン光が投影された前記物体を撮影した前記画像、前記投影部と前記第１レンズとの距離、前記撮像素子と前記第２レンズとの距離、前記投影部の１画素の幅、および、前記撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的な前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅を算出し、
   最終的な前記パターン光が投影された前記物体の前記２つの画像を用いて、前記所定の位置から前記物体までの距離を算出する
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とする距離測定プログラム。
6. カラーの領域と黒色の領域とが交互に現れる縞模様のパターン光を第１レンズを介して測定対象の物体に投影する投影部を含むプロジェクタと、第２レンズを介して受ける光に基づいて画像を生成する撮像素子を含む撮像装置とを用いて、所定の位置から前記物体までの距離を算出する距離測定装置であって、
   前記パターン光が投影された前記物体を互いに異なる位置から撮影した２つの画像を、前記撮像装置から取得する取得部と、
   前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅、前記パターン光が投影された前記物体を撮影した前記画像、前記投影部と前記第１レンズとの距離、前記撮像素子と前記第２レンズとの距離、前記投影部の１画素の幅、および、前記撮像素子の１画素の幅に基づいて、最終的な前記パターン光の前記投影部における前記黒色の領域の幅を算出する第１算出部と、
   最終的な前記パターン光が投影された前記物体の前記２つの画像を用いて、前記所定の位置から前記物体までの距離を算出する測定部と
   を備えていることを特徴とする距離測定装置。

Images