JP6303545B2 - 計測装置、投影装置、計測方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、計測装置、投影装置、計測方法、及びプログラムに関する。

機器のボタンなどを直接触らずに、三次元空間上の手などによるジェスチャ認識結果を用いて、機器を制御する方式が知られている。具体的には、ジェスチャをカメラで撮影した撮影画像から手などの計測対象物の三次元空間における位置を計測することで、機器を制御することが知られている。

このような計測装置を、投影画像を投影するプロジェクタ等の投影装置に搭載することが知られている。従来では、計測装置を搭載した投影装置を投影面から比較的離れた位置に設置し、投影面に近い位置に位置したユーザの手などの三次元空間における位置の計測結果を用いて、投影装置を制御していた。

ところで、投影装置の投影レンズに短焦点レンズを用いた投影装置のように、投影画像を投影面に向かって斜め方向に投影し、短距離で大画面の投影を実現した投影装置が知られている。このような投影装置は、投影面から近い位置に投影装置を設置することができ、狭い室内などにおいても良好に投影画像を投影させることができる、という利点がある。

しかし、従来の計測装置では、計測対象物の位置を計測するためには、投影面から離れた位置に計測装置を設置する必要があるため、投影レンズに短焦点レンズを用いた投影装置に計測装置を搭載することは出来なかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、投影レンズに短焦点レンズを用いた投影装置に搭載可能な計測装置、投影装置、投影方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、計測装置であって、入射光を光電変換する光電部を有し、前記光電部における互いに異なる複数の光電領域にそれぞれ対応する複数の撮影画像を撮影する撮影部と、投影画像の投影される投影面から前記計測装置までの投影領域の光を反射可能な位置に設けられると共に、互いに異なる位置に設けられた複数の反射部と、前記複数の反射部の各々に対応して設けられ、前記反射部の撮影角度を変更する変更部と、複数の前記反射部の各々で反射された反射光の各々を、前記光電部における互いに異なる前記光電領域に集光させる集光部と、複数の前記光電領域の各々に対応する複数の前記撮影画像と、複数の前記撮影画像の各々の撮影時における前記反射部の前記撮影角度と、を取得する取得部と、複数の前記撮影画像の内、計測対象物の撮影された２つ以上の前記撮影画像を選択する選択部と、選択された２つ以上の前記撮影画像と、該２つ以上の撮影画像の各々に対応する前記撮影角度と、に基づいて、前記計測対象物の三次元空間上の位置を算出する算出部と、を備え、前記反射部は、板状部材と、前記板状部材の板面の周縁に沿って設けられ、鏡面を前記反射部の反射面とし、前記板面に対する傾斜角の異なる複数の鏡部材と、を有し、前記変更部は、前記板状部材を回転可能に支持する支持部と、前記板状部材を回転させる駆動部と、を有する。

本発明によれば、投影レンズに短焦点レンズを用いた投影装置に搭載することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態の計測装置の説明図である。 図２は、画像取得機構の模式図である。 図３は、光電部及び撮影画像の説明図である。 図４は、反射部の反射面の説明図である。 図５は、変更部による撮影角度の変更の説明図である。 図６は、変更部による撮影角度の変更機構の説明図である。 図７は、計測装置の機能ブロック図である。 図８は、計測対象物を含む撮影画像の説明図である。 図９は、計測領域の説明図である。 図１０は、第２算出部による第１０位置の算出の説明図である。 図１１は、計測処理の手順を示すフローチャートである。 図１２は、変形例における、撮影角度の変更機構の説明図である。 図１３は、反射部の説明図である。 図１４は、反射部の説明図である。 図１５は、反射部の説明図である。 図１６は、反射部の説明図である。 図１７は、板状部材の回転駆動の説明図である。 図１８は、領域情報の説明図である。 図１９は、投影装置のハードウェア構成の一例を示す模式図である。 図２０は、投影装置のハードウェア構成の一例を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら、計測装置、投影装置、計測方法、及びプログラムの実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の計測装置１０の説明図である。図１に示すように、本実施の形態の計測装置１０は、投影装置１２に搭載されている。

投影装置１２は、投影部１２Ａに短焦点レンズを用いた短焦点プロジェクタである。投影装置１２は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの図示せぬ情報処理装置から入力された投影画像を、投影面１に向かって斜め方向に短距離で投影する。図１に示す例では、投影装置１２は、床面に設置し、斜め上方向への投影を行うことで、投影面１に投影画像を投影する。

計測装置１０は、投影装置１２に搭載されている。計測装置１０は、三次元空間上における測定対象物の位置を計測する装置である。測定対象物は、限定されないが、例えば、人体の一部（手、腕、指、など）や、電子ペン等の磁気部材などである。

計測装置１０は、画像取得機構１４を備える。画像取得機構１４は、投影面１から当該計測装置１０までの投影領域を少なくとも含む領域の、撮影画像を取得する機構である。

図２は、画像取得機構１４を示す図である。なお、図２は、画像取得機構１４を、投影面１に向かって、すなわち投影面１の前方側（投影面１の対向側）から投影面１に向かって視認した状態を示す模式図である。

画像取得機構１４は、撮影部１６、複数の反射部１８、複数の変更部２０、及び集光部２２を備える。

撮影部１６は、入射光を光電変換する光電部を有する。光電部は、例えば、マトリクス状に複数配列されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）素子で構成される。撮影部１６は、光電部における互いに異なる複数の光電領域にそれぞれ対応する複数の撮影画像を撮影する。このため、撮影部１６は、同じタイミングで計測対象物を異なる撮影方向から撮影した複数の撮影画像を撮影可能に構成されている。

図３は、光電部１６Ａ及び撮影画像Ｓの説明図である。図３（Ａ）に示すように、光電部１６Ａは、予め複数の光電領域に分割されている。この光電領域は、複数の反射部１８の各々の反射光を個別に受光する領域である。このため、光電部１６Ａは、反射部１８の数（詳細には、反射部１８の反射面の数）に対応する数の光電領域に予め分割されている。

本実施の形態では、光電部１６Ａは、複数の光電領域として、光電領域１６Ａ１、光電領域１６Ａ２、の２つの光電領域を備える。このため、撮影部１６は、撮影画像Ｓとして、各光電領域１６Ａ１及び光電領域１６Ａ２の各々に対応する撮影画像Ｓ１及び撮影画像Ｓ２を撮影する。以下、光電領域１６Ａ１及び光電領域１６Ａ２を総称して説明する場合には、単に、光電領域、と称して説明する。また、撮影画像Ｓ１及び撮影画像Ｓ２を総称して説明する場合には、単に、撮影画像Ｓと称して説明する。

なお、本実施の形態では、光電部１６Ａは、２つの光電領域（光電領域１６Ａ１、光電領域１６Ａ２）を備える場合を説明する。しかし、光電部１６Ａは、反射部１８の数に対応する数の光電領域を備えていればよく、２つに限定されない。

図２に戻り、反射部１８は、少なくとも投影領域Ｔの光を反射可能な位置に設けられている。本実施の形態では、画像取得機構１４は、複数の反射部１８として、２つの反射部１８（反射部１８Ａ、反射部１８Ｂ）を備える場合を説明する。以下、反射部１８Ａ及び反射部１８Ｂを総称して説明する場合には、単に、反射部１８と称して説明する。これらの反射部１８Ａ及び反射部１８Ｂは、互いに異なる位置に設けられている。なお、反射部１８の数は、複数であればよく、２つに限定されない。

ここで、三次元空間上において、投影面１に対して垂直で且つ撮影部１６を通る仮想垂直面を仮定する。本実施の形態では、反射部１８Ａは、三次元空間上において、この仮想垂直面の一方側に設けられている。反射部１８Ｂは、該仮想垂直面の他方側に設けられている。なお、反射部１８Ａ及び反射部１８Ｂの設置位置は、これらの位置に限定されない。

反射部１８は、三次元空間上に位置する物体等の被写体で反射した光や、被写体の発する光等の光を反射する反射面Ｇを備える。言い換えると、反射部１８の反射面Ｇは、三次元空間の光を鏡面反射する。これにより、三次元空間の画像が、集光部２２を介して撮影部１６へ導かれる。この反射面Ｇは、例えば、鏡面加工することで形成される。

図４は、反射部１８の反射面Ｇの説明図である。本実施の形態では、反射面Ｇは、入射光（図４中、光Ｌ参照）を正反射させる、平面状である場合を説明する。

図２に戻り、集光部２２は、複数の反射部１８の各々で反射された反射光の各々を、光電部１６Ａにおける互いに異なる光電領域（光電領域１６Ａ１、光電領域１６Ａ２）に集光させる。このため、撮影部１６は、撮影画像Ｓとして、各光電領域１６Ａ１及び光電領域１６Ａ２の各々に対応する撮影画像Ｓ１及び撮影画像Ｓ２を撮影する。

変更部２０は、反射部１８の撮影角度を変更する。撮影角度は、反射部１８における反射面の垂線と、撮影部１６の光電部１６Ａの光受光面と、のなす角度である。なお、計測装置１０を床面に設置した場合（図１参照）、撮影部１６の光電部１６Ａの光受光面は、水平方向と一致するように、予め調整されている。

変更部２０は、反射部１９の撮影角度を周期的に変更してもよい。また、変更部２０は、物体に追随させて、反射部１９の撮影角度を変更してもよい。この場合、例えば、物体の方向を検知する公知のセンサを設けた構成とし、検知された方向に反射部１９が向くように、撮影角度を変更すればよい。

変更部２０は、複数の反射部１８の各々に対応して設けられている。本実施の形態では、計測装置１０は、複数の変更部２０として、反射部１８Ａに対応する変更部２０Ａと、反射部１８Ｂに対応する変更部２０Ｂと、を備える。以下、変更部２０Ａ及び変更部２０Ｂを総称して説明する場合、単に、変更部２０と称して説明する。

変更部２０は、駆動部２４を備える。駆動部２４は、反射部１８を駆動する。駆動部２４が反射部１８を駆動することによって、反射部１８は、撮影角度を周期的に変更する。

本実施の形態では、計測装置１０は、駆動部２４として、反射部１８Ａを駆動する駆動部２４Ａと、反射部１８Ｂを駆動する駆動部２４Ｂと、を備える。以下、駆動部２４Ａ及び駆動部２４Ｂを総称して説明する場合、単に、駆動部２４と称して説明する。

図５は、変更部２０による撮影角度の変更の説明図である。例えば、変更部２０は、撮影方向を周期的に変更することで、投影面１の手前の空間をなぞり、撮影角度を変更する。撮影方向は、反射部１８の反射面Ｇの向く方向を示す。

図５に示す例では、変更部２０は、図５中、矢印Ａ方向に反射部１８を周期的に回動させることで、撮影方向（図５中、矢印Ｂ方向）を周期的に変更する。反射部１８は、少なくとも、反射面Ｇが投影面１に対して垂直な方向（本実施の形態では水平方向）と一致した状態から、該反射面Ｇが集光部２２に対向した状態に向かう方向と、この逆方向と、に回動可能に設けられているものとする。例えば、反射部１８は、反射部１９のなす角度（撮影角度）３０°から６０°の範囲で回動可能に設けられている。なお、反射部１９のなす角度は、３０°から６０°に限定されず、適宜変更可能である。

なお、本実施の形態では、投影装置１２の投影部１２Ａが投影画像を投影する仮想の投影面１を予め想定し、画像取得機構１４の各部の位置、及び反射部１８の回動方向が上記条件を満たすように、予め調整されている。

また、計測装置１０では、後述する各種処理を行うときに投影面１を考慮する場合、この仮想の投影面１を想定した算出を行う。

ここで、上述したように、反射部１８で反射した反射光は、集光部２２を介して撮影部１６における光電部１６Ａの光電領域に集光される。このため、撮影部１６は、反射部１８の各々の各撮影角度に対応する、複数の撮影画像を撮影することができる。

図６は、撮影角度の変更機構の説明図である。本実施の形態では、変更部２０は、支持部２８と、駆動部２４と、棒状部材２６と、を備える。

支持部２８は、反射部１８を反射面Ｇに対して交差する方向（図６中、矢印Ａ（Ａ１、Ａ２）方向参照）に回動可能に支持する。本実施の形態では、支持部２８は、反射面Ｇの中心Ｑ１を該反射面Ｇに対して平行に通る直線を回動軸として、反射部１８を回動可能な位置で反射部１８を支持している。なお、反射部１８の回動軸は、反射面Ｇの中心Ｑ１を通らない直線であってもよい。

反射部１８の、反射面Ｇに沿った方向の端部には、棒状部材２６が設けられている。棒状部材２６は、反射部１８の端部を回動可能に支持しており、支持部２８に近づく方向（図６中、矢印Ｃ２方向参照）または支持部２８に離れる方向（図６中、矢印Ｃ１参照）に移動可能に設けられている。駆動部２４は、棒状部材２６を図６中、矢印Ｃ１方向及び矢印Ｃ２に周期的に移動させるように駆動する。この駆動により、駆動部２４は、反射面Ｇに対して交差する方向（図６中、矢印Ａ方向）に反射部１８を周期的に回動させる。

図７は、計測装置１０の機能ブロック図である。

計測装置１０は、画像取得機構１４と、制御部３０と、を備える。制御部３０は、画像取得機構１４（撮影部１６、変更部２０の駆動部２４）、及び投影装置１２（図７では図示省略）に電気的に接続されている。

画像取得機構１４における変更部２０は、計測装置１０の図示を省略する電源スイッチが操作されることなどにより電力が供給されると、反射部１８の駆動を開始し、周期的な撮影角度の変更を開始する。また、変更部２０の駆動部２４は、時計機構を備えており、時刻及び該時刻のときの反射部１８の撮影角度を示す情報を、制御部３０へ順次送信する。

なお、時刻は、撮影されたタイミングを時系列に特定可能な情報であればよく、日時であってもよいし、年月日時であってもよいし、計測装置１０への電力供給開始からの経過時間であってもよい。

また、撮影部１６は、計測装置１０の図示を省略する電源スイッチが操作されることなどにより電力が供給されると、撮影を開始する。また、撮影部１６は、時計機構を備えており、時刻及び該時刻に撮影された撮影画像Ｓを、制御部３０へ順次送信する。なお、撮影部１６に設けられた時計機構と、駆動部２４に設けられた時計機構と、は同じ時刻となるように調整されているものとする。

制御部３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを含んで構成されるコンピュータであり、計測装置１０全体を制御する。なお、制御部３０は、ＣＰＵ以外の回路等であってもよい。

制御部３０は、取得部３２と、記憶部３４と、選択部４０と、算出部４２と、出力部５０と、を備える。これらの取得部３２、選択部４０、算出部４２、及び出力部５０の一部またはすべては、例えば、ＣＰＵなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。

取得部３２は、複数の光電領域の各々に対応する複数の撮影画像Ｓと、複数の撮影画像Ｓの各々の撮影時における反射部１８の撮影角度と、を取得する。

詳細には、取得部３２は、撮影部１６から、撮影画像Ｓ（撮影画像Ｓ１及び撮影画像Ｓ２）と、撮影画像Ｓの撮影された時刻と、を取得する。また、取得部３２は、駆動部２４から、時刻と、時刻に対応する撮影角度と、を取得する。これにより、取得部３２は、同じタイミングで撮影された複数の撮影画像Ｓ（撮影画像Ｓ１、撮影画像Ｓ２）と、各撮影画像Ｓの撮影時における反射部１８の撮影角度と、を取得する。

記憶部３４は、各種情報を記憶する。記憶部３４は、ＨＤＤ等の外部メモリであってもよいし、内部メモリであってもよい。記憶部３４は、第１記憶部３６及び第２記憶部３８を含む。第１記憶部３６は、撮影角度と、撮影角度に対応する時刻と、を記憶する。第２記憶部３８は、撮影画像Ｓと、各撮影画像Ｓの撮影された時刻と、を記憶する。

選択部４０は、同じ時刻に撮影された複数の撮影画像Ｓの内、計測対象物Ｐの撮影された少なくとも２つの撮影画像Ｓを選択する。なお、選択部４０は、少なくとも２つ（すなわち２つ以上）の撮影画像Ｓを選択すればよい。本実施の形態では、選択部４０は、２つの撮影画像Ｓを選択する場合を説明する。

詳細には、選択部４０は、記憶部３４に格納されている撮影画像Ｓを、撮影された時刻の最も早い順に順次検索する。そして、選択部４０は、記憶部３４に格納されている、最も早い時刻に撮影された撮影画像Ｓの群の中から、計測対象物Ｐの撮影された２つの撮影画像Ｓを選択する。なお、同じ時刻に撮影された複数の撮影画像Ｓに、計測対象物Ｐの撮影された２つの撮影画像Ｓが含まれない場合、選択部４０は、該時刻、該時刻に対応する撮影画像Ｓ、及び該時刻に対応する撮影角度を、記憶部３４から削除する。そして、選択部４０は、同じ時刻に撮影された複数の撮影画像Ｓの群を、同時刻毎に時系列に順次検索し、計測対象物Ｐの撮影された２つの撮影画像Ｓを選択することが出来るまで、該削除及び該検索の一連の処理を繰り返す。

本実施の形態では、撮影部１６は、撮影画像Ｓとして、２つの撮影画像Ｓ（撮影画像Ｓ１、撮影画像Ｓ２）を撮影する。このため、本実施の形態では、同時刻に撮影された撮影画像Ｓ１及び撮影画像Ｓ２の双方に計測対象物Ｐが含まれている場合に、これらの撮影画像Ｓ１及び撮影画像Ｓ２を選択する。

図８は、計測対象物Ｐを含む撮影画像Ｓの説明図である。図８に示すように、選択部４０が選択した２つの撮影画像Ｓ（撮影画像Ｓ１、撮影画像Ｓ２）の各々には、計測対象物Ｐが含まれている。図８に示す例では、撮影画像Ｓにおける、図８中の縦方向（図８中、矢印Ｂ１方向）の上側が奥側（計測装置１０から遠い側）であり、図８中の縦方向（矢印Ｂ１方向）の下側が手前側（計測装置１０側）である。また、図８には、反射部１８Ａ及び反射部１８Ｂの各々の撮影角度が、双方とも４５°である場合の撮影画像Ｓの一例を示した。

図７に戻り、なお、撮影部１６が３つ以上の撮影画像Ｓを撮影する場合、選択部４０は、これらの撮影画像Ｓの中から２つの撮影画像Ｓを選択する。

また、選択部４０は、撮影画像Ｓ中に計測対象物Ｐが存在するか否かを判別することで、計測対象物Ｐの含まれる撮影画像Ｓを選択する。この計測対象物Ｐの判別方法には、公知の画像処理方法を用いればよい。

選択部４０は、選択した２つの撮影画像Ｓと、これらの撮影画像Ｓの各々の撮影時の撮影角度と、を算出部４２へ出力する。そして、選択部４０は、出力した該撮影画像Ｓに対応する時刻、該時刻に対応する撮影画像Ｓ、及び該時刻に対応する撮影角度を、記憶部３４から削除する。なお、選択部４０は、これらの２つの撮影画像Ｓの選択後で、且つ、算出部４２への出力前に、この削除処理を行ってもよい。

算出部４２は、選択部４０で選択された２つの撮影画像Ｓと、該２つの撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度と、に基づいて、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を算出する。

算出部４２は、選択部４０で選択された２つの撮影画像Ｓと、該２つの撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度と、から複数の計算値を求め、平均や統計的推定値等を用いることで、より正確な三次元空間上の位置を算出する。

本実施の形態では、算出部４２は、第１算出部４４と、第２算出部４６と、第３算出部４８と、を備える。

第１算出部４４は、選択部４０で選択された、２つの撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度から、該２つの撮影画像Ｓに対応する、実空間（現実の三次元空間）における二次元の計測領域を算出する。この計測領域は、三次元空間内の投影領域Ｔ（図２参照）における、２つの撮影画像Ｓの各々（撮影画像Ｓ１、撮影画像Ｓ２）よって撮影された範囲であり、且つ、これらの撮影画像Ｓに含まれる計測対象物Ｐの実空間における位置を、投影面１に対して平行な方向に通る、二次元の領域である。

本実施の形態では、上述したように、反射部１８は、水平方向と一致した状態から、該反射面Ｇが集光部２２に対向した状態に向かう方向と、この逆方向と、に撮影角度３０°〜６０°の範囲で回動可能に設けられている。このため、投影面１の前方（投影面１の計測装置１０側）の、投影面１に対して平行な二次元空間内における計測対象物Ｐの位置は、第１算出部４４で算出した計測領域内の位置として示される。

また、投影面１に対して垂直な面内における計測対象物Ｐの移動は、図８に示す各撮影画像Ｓ（撮影画像Ｓ１、撮影画像Ｓ２）の、図８中の横方向（図８中、矢印Ｂ２方向参照）への移動の軌跡として撮影されることとなる。また、計測対象物Ｐの重力方向の位置は、各撮影画像Ｓにおける縦方向（図８中、矢印Ｂ１方向参照）の位置（撮影画像Ｓ１と撮影画像Ｓ２とで同じ位置）として示される。

図９は、計測領域６０の説明図である。例えば、選択部４０で選択された２つの撮影画像Ｓの内の撮影画像Ｓ１が、反射部１８Ａの撮影方向が撮影角度αであるときに撮影されたものであったとする。また、該２つの撮影画像Ｓの内の撮影画像Ｓ２が、反射部１８Ｂの撮影方向が撮影角度βであるときに撮影されたものであったとする。

この場合、第１算出部４４は、反射部１８Ａの撮影方向の撮影角度αと、反射部１８Ｂの撮影方向の撮影角度βと、から、撮影画像Ｓ１に対応する実空間上の２次元の撮影範囲の境界を示す直線の式を算出する。

上述したように、撮影角度は、反射部１８における反射面Ｇに対する垂線と、撮影部１６の光電部１６Ａの光受光面（本実施の形態では水平方向）と、の成す角度である。このため、撮影角度αは、投影面１に平行な二次元の面上における、水平方向を示す直線と、反射部１８Ａの反射面Ｇに垂直な垂線と、の成す角度で示される。同様に、撮影角度βは、投影面１に平行な二次元の面上における、水平方向を示す直線と、反射部１８Ｂの反射面Ｇに垂直な垂線と、の成す角度で示される。

このため、第１算出部４４は、撮影角度αによって特定される、反射部１８Ａの反射面Ｇの実空間上における相対位置を、計測領域６０における反射部１８Ａの撮影方向から撮影される領域の一端部と他端部との各々と、撮影角度αと、から、該反射部１８Ａの反射面Ｇに対して垂直に通る２つの直線の式を用いて算出する。なお、反射部１８Ａの反射面Ｇの実空間上における相対位置は、予め撮影角度αに応じた位置を計測して記憶しておけばよいがこれに限定しない（すなわち、算出してもよい）。

同様にして、第１算出部４４は、撮影角度βによって特定される、反射部１８Ｂの反射面Ｇの実空間上における相対位置を、計測領域６０における反射部１８Ｂの撮影方向から撮影される領域の一端部と他端部との各々と、撮影角度βと、から、該反射部１８Ｂの反射面Ｇに対して垂直に通る２つの直線の式を用いて算出する。なお、反射部１８Ｂの反射面Ｇの実空間上における相対位置は、予め撮影角度βに応じた位置を計測して記憶しておけばよい。

そして、第１算出部４４は、これらの４つの直線によって囲まれる領域を算出することによって、計測領域６０（図９中、（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３），（ｘ４，ｙ４）の４点を結ぶ矩形状の領域）を算出する。

第２算出部４６は、選択部４０で選択された２つの撮影画像Ｓの各々における、計測対象物Ｐの第１位置と、各撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度と、から、計測領域６０における計測対象物Ｐの第２位置を算出する。

まず、第２算出部４６は、選択部４０で選択された２つの撮影画像Ｓ（撮影画像Ｓ１、撮影画像Ｓ２）の内、撮影画像Ｓ１における計測対象物Ｐの第１位置を反射部１８Ａの反射面Ｇ上に写像した第１０位置を算出する。第２算出部４６は、撮影画像Ｓ１の横方向（図８中、矢印Ｂ２方向）における、計測対象物Ｐの第１位置を算出する。この第１位置は、撮影画像Ｓ１の横方向における、一端部から計測対象物Ｐまでの距離と、他端部から計測対象物Ｐまでの距離と、の比率（ａ１：ｂ１）で示される。そして、第２算出部４６は、この第１位置を示す比率を、撮影画像Ｓ１における計測対象物Ｐの第１位置を反射部１８Ａの反射面Ｇ上に写像した第１０位置（ａ１：ｂ１）として、算出する。

同様に、第２算出部４６は、選択された撮影画像Ｓの内、撮影画像Ｓ２における計測対象物Ｐの第１位置を反射部１８Ｂの反射面Ｇ上に写像した第１０位置を算出する。第２算出部４６は、撮影画像Ｓ２の横方向（図８中、矢印Ｂ２方向）における、計測対象物Ｐの第１位置を算出する。この第１位置は、撮影画像Ｓ２の横方向における、一端部から計測対象物Ｐまでの距離と、他端部から計測対象物Ｐまでの距離と、の比率（ａ２：ｂ２）で示される。そして、第２算出部４６は、この第１位置を示す比率を、撮影画像Ｓ２における計測対象物Ｐの第１位置を反射部１８Ｂの反射面Ｇ上に写像した第１０位置（ａ２：ｂ２）として、算出する。

図１０は、第２算出部４６による第１０位置の算出の説明図である。第２算出部４６は、反射部１８Ａの反射面Ｇに沿ったＣ１軸と、反射部１８Ｂの反射面Ｇに沿ったＣ２軸と、を直交させた単位矩形領域６１を作成する。そして、第２算出部４６は、この単位矩形領域６１上に、上記第１０位置（（ａ１：ｂ１），（ａ２：ｂ２））を写像する。そして、第２算出部４６は、この単位矩形領域６１に写像した計測対象物Ｐの位置を、計測領域６０における計測対象物Ｐの第２位置として算出する。すなわち、第２算出部４６は、Ｃ１軸における第１０位置（ａ１：ｂ１）と、Ｃ２軸における第１０位置（ａ２：ｂ２）と、の交点を、計測対象物Ｐの第２位置として算出する。

図７に戻り、第３算出部４８は、第２位置と、第３位置と、から、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を算出する。第３位置は、実空間における、計測領域６０の直交方向における計測対象物Ｐの位置である。すなわち、第３位置は、実空間における計測対象物Ｐの重力方向（高さ方向）の位置である。

また、第３算出部４８は、選択部４０で選択された撮影画像Ｓ１または撮影画像Ｓ２における、計測対象物Ｐの縦方向（図８中、矢印Ｂ１方向参照）における位置を算出することで、第３位置を算出する。

該縦方向における位置は、撮影画像Ｓ１または撮影画像Ｓ１の縦方向（図８中、矢印Ｂ１方向）の一端部から計測対象物Ｐまでの距離と、他端部から計測対象物Ｐまでの距離と、の比率で表される。

次に、第３算出部４８は、上記単位矩形領域６１を、上記計測領域６０にアフィン変換する。これにより、単位矩形領域６１における計測対象物Ｐの第２位置を、三次元空間内の投影領域Ｔ（図２参照）における、該撮影画像Ｓに含まれる計測対象物Ｐの実空間における位置を通る二次元の空間内における位置に変換する。

また、第３算出部４８は、選択部４０で選択された撮影画像Ｓ１または撮影画像Ｓ２における、計測対象物Ｐの該縦方向における位置(比率)を、実空間における上記計測領域６０に直交する平面内に写像する。これにより、第３算出部４８は、撮影画像Ｓ中における計測対象物Ｐの位置の比率から、実空間における、計測対象物Ｐの位置を算出する。

以上により、第３算出部４８は、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を算出する。

図７に戻り、算出部４２は、算出した、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を示す情報を、出力部５０へ出力する。出力部５０は、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を示す情報を、投影装置１２へ出力する。

これにより、投影装置１２は、投影画像の投影面１への投影中に計測された、計測対象物Ｐの三次元空間上における位置を用いて、各種制御を行うことができる。

次に、計測装置１０が実行する計測処理を説明する。

図１１は、計測処理の手順を示すフローチャートである。計測装置１０の図示を省略する電源スイッチが操作されることで、計測装置１０の装置各部に電力が供給されると、計測装置１０は、図１１に示す計測処理を繰り返し実行する。

まず、取得部３２が、画像取得機構１４から、複数の光電領域（光電領域１６Ａ１、光電領域１６Ａ２）の各々に対応する複数の撮影画像Ｓ（撮影画像Ｓ１、撮影画像Ｓ２）と、各撮影画像Ｓの撮影時における反射部１８の撮影角度と、を取得する（ステップＳ１００）。

次に、選択部４０が、ステップＳ１００で取得した複数の撮影画像Ｓの内、計測対象物Ｐの撮影された２つの撮影画像Ｓを選択する（ステップＳ１０２）。

次に、第１算出部４４が、ステップＳ１０２で選択された２つの撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度から、２つの撮影画像Ｓに対応する、実空間における２次元の計測領域６０を算出する（ステップＳ１０４）。

次に、第２算出部４６が、ステップＳ１０２で選択された２つの撮影画像Ｓの各々における計測対象物Ｐの第１位置と、対応する撮影角度と、から、計測領域６０における計測対象物Ｐの第２位置を算出する（ステップＳ１０６）。

次に、第３算出部４８が、ステップＳ１０６で算出された第２位置と、選択された２つの撮影画像Ｓから算出した第３位置と、から、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を算出する（ステップＳ１０８）。

そして、出力部５０が、ステップＳ１０８で算出された計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を示す情報を、投影装置１２へ出力する（ステップＳ１１０）。そして、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態の計測装置１０は、撮影部１６と、複数の反射部１８と、変更部２０と、集光部２２と、取得部３２と、選択部４０と、算出部４２と、を備える。撮影部１６は、入射光を光電変換する光電部１６Ａを有し、同じタイミングで複数の撮影画像を撮影する。複数の反射部１８は、投影画像の投影される投影面１から当該計測装置１０までの投影領域Ｔの光を反射可能な位置に設けられると共に、互いに異なる位置に設けられている。変更部２０は、複数の反射部１８の各々に対応して設けられ、反射部１８における反射面Ｇの垂線と投影面１とのなす撮影角度を周期的に変更する。集光部２２は、複数の反射部１８の各々で反射された反射光の各々を、光電部１６Ａにおける互いに異なる光電領域に集光させる。

そして、取得部３２は、複数の光電領域（光電領域１６Ａ１、光電領域１６Ａ２）の各々に対応する複数の撮影画像Ｓと、複数の撮影画像Ｓの各々の撮影時における反射部１８の撮影角度と、を取得する。選択部４０は、複数の撮影画像Ｓの内、計測対象物Ｐの撮影された２つの撮影画像Ｓを選択する。算出部４２は、選択された２つの撮影画像Ｓと、該２つの撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度と、に基づいて、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を算出する。

このように、本実施の形態の計測装置１０では、１つの撮影部１６によって、計測対象物Ｐを、同じタイミングで異なる撮影方向から撮影した複数の撮影画像Ｓを撮影する。そして、各撮影画像Ｓの撮影角度を用いて、計測対象物Ｐの三次元空間上の位置を算出する。

このため、計測装置１０は、計測装置１０を投影面１から近い位置に設置した場合であっても、投影面１と計測装置１０との間の投影領域Ｔを少なくとも含む領域に位置する、手などの計測対象物Ｐの三次元空間上における位置を計測することができる。

従って、本実施の形態の計測装置１０は、投影レンズに短焦点レンズを用いた投影装置１２に搭載することができる。

また、本実施の形態の計測装置１０では、変更部２０が、反射部１８を周期的に回動させることで、撮影方向（図５中、矢印Ｂ方向）を周期的に変更する。

このため、計測装置１０の撮影部１６は、実空間における、反射部１８の各々の各撮影角度に応じた領域の撮影画像を撮影することができる。

また、本実施の形態の計測装置１０では、反射部１８の反射面Ｇは、入射光（図４中、光Ｌ参照）を正反射させる、平面状である。平面状とする加工は容易であることから、簡易な製造工程で容易に反射部１８を得ることができる。

（変形例１）
上記実施の形態では、変更部２０は、反射部１８を周期的に回動させることで、反射部１８による撮影方向を周期的に変更する場合を説明した。しかし、変更部２０は、反射部１８を周期的に回転させることで、反射部１８による撮影方向を周期的に変更してもよい。この場合、反射部１８には、表側と裏側の双方に反射面Ｇを備えた構成とすることが好ましい。

図１２は、本変形例における、変更部２０による撮影角度の変更機構の説明図である。本変形例では、変更部２０としての変更部２０Ａは、支持部２８Ａと、駆動部６２と、を備える。なお、計測装置１０の構成は、計測装置１０における変更部２０に代えて変更部２０Ａを備えた以外は、実施の形態１と同様の構成である。なお、本変形例では、反射部１８は、対向する２つの反射面Ｇを備える。

支持部２８Ａは、反射部１８を反射面Ｇに対して交差する方向（図１２中、矢印Ａ（Ａ１、Ａ２）方向参照）に回転可能に支持する。支持部２８Ａは、反射面Ｇの中心Ｑ１を該反射面Ｇに対して平行に通る直線を回転軸として、反射部１８を回転可能な位置で支持している。なお、反射部１８の回転軸は、反射面Ｇの中心Ｑ１を通らない直線であってもよい。

駆動部６２は、支持部２８Ａの、反射面Ｇ側の端部に設けられている。駆動部６２は、反射部１８を、該回転軸を中心として周期的に回転駆動する。この駆動により、駆動部６２は、反射面Ｇに対して交差する方向（図１２中、矢印Ａ方向）に反射部１８を周期的に回転させる。

このため、本変形例では、上記実施の形態１の効果に加えて更に、簡易な構成で、反射部１８による撮影方向を周期的に変更することができる。

（変形例２）
上記実施の形態の計測装置１０では、反射部１８の反射面Ｇは、入射光を正反射させる平面状である場合を説明した。しかし、反射部１８の反射面Ｇは、入射光を、撮影部１６の光電領域の範囲内に投影可能な大きさに、集光部２２を介して集光させる凹面状であってもよい。

図１３は、反射面Ｇが凹面状の反射部１８０の説明図である。すなわち、計測装置１０は、反射部１８として（図２参照）、反射面Ｇが凹面状の反射部１８０を備えた構成であってもよい。

この場合、駆動部２４は、反射部１８の反射面Ｇに対する垂線と、撮影部１６の光電部１６Ａの光受光面と、のなす角度である撮影角度として、凹面状の反射部１８０の湾曲面に対して撮影される領域を反射する各両端に対する垂線と、光電部１６Ａの光受光面と、の成す角度を制御部３０へ出力すればよい。すなわち、計算のためには、撮影部１６で撮影される領域は、撮影される領域の境界線を返す反射面Ｇの点における接面に垂直に交わる面のそれぞれの角度に対応する領域であればよい。また、予め撮影対象の領域を計算しておき、代表角度を１つ（たとえば反射部１８０の裏面が示す角度）のみでその範囲を示せるようにしておけば、代表角度１つのみでもよい。

反射面Ｇが凹面状であると、撮影部１６における各反射部１８０に対応する光電領域に集光される実空間上の領域が、投影領域Ｔにおける何れの領域（具体的には、投影面１に近い領域、投影面１から遠い領域の何れの領域）であっても、同じ大きさで対応する光電領域に集光される。このため、本変形例では、上記実施の形態１の効果に加えて更に、制御部３０側において複雑な計算を行うことなく、精度よく、三次元空間上における計測対象物Ｐの位置を算出することができる。

（変形例３）
反射部１８の反射面Ｇは、反射面Ｇの一端から他端に向かって、入射光の反射角度が小さくなる形状であってもよい。すなわち、反射部１８の反射面Ｇの全体が、なだらかな凸状であってもよいし、反射面Ｇの一部が凸状であってもよい。

図１４は、本変形例の反射面Ｇを備えた反射部１８２の説明図である。すなわち、計測装置１０は、反射部１８として（図２参照）、反射部１８２を備えた構成であってもよい。

この場合、図１４の反射部１８２の断面図によって示されるように、反射部１８２における厚みを反射面Ｇの一端から他端に向かって、なだらかに、例えば対数関数的に変化させた形状とすればよい。

この場合、駆動部２４は、撮影角度として、反射部１８２の湾曲面に対して撮影される領域を反射する各両端に対する垂線と、撮影部１６の光電部１６Ａの光受光面と、のなす角度を制御部３０へ出力すればよい。

反射部１８として、反射部１８２を用いることによって、撮影部１６における各反射部１８２に対応する光電領域に集光される実空間上の領域が、反射部１８に比べて広くなる。このため、本変形例では、上記実施の形態１の効果に加えて更に、より広い領域における計測対象物Ｐの三次元空間上における位置を計測することが可能となる。また、反射部１８２を用いることによって、反射部１８を用いた場合に比べて、高速に、三次元空間上における計測対象物Ｐの位置を算出することができる。

（変形例４）
上記実施の形態１では、１つの反射部１８は、１つの反射面Ｇを備える場合を説明した。しかし、１つの反射部１８が、投影領域Ｔにおける互いに異なる複数の領域を反射可能な複数の反射面Ｇを備えた構成であってもよい。

図１５は、複数の反射面Ｇを備えた反射部１８４の説明図である。すなわち、計測装置１０は、反射部１８として（図２参照）、反射部１８４を備えた構成であってもよい。

図１５に示す反射部１８４は、２つの反射面Ｇ（反射面Ｇ１、反射面Ｇ２）有する。なお、反射部１８４は、複数の反射面Ｇを有する構成であればよく、２つの反射面Ｇに限定されない。すなわち、反射部１８４は、３つの反射面Ｇを備えた構成であってもよく、４つの反射面Ｇを備えた構成であってもよい。

この場合、駆動部２４は、撮影角度として、反射部１８４における複数の反射面Ｇの各々に対応する複数の反射角度を、制御部３０へ出力すればよい。そして、制御部３０では、複数の反射角度が示す領域中から識別対称の計測対象物Ｐが撮影された領域が示す角度を用いて、計測対象物Ｐの位置を計算することで、計測対象物Ｐの実空間上における位置を特定することが出来る。なお、上記変形例と同様に、代表角度を用いてもよい。

反射部１８として、反射部１８４を用いることによって、変更部２０による反射部１８４の１回の回転または回動によって、撮影部１６は、より多数の撮影画像Ｓを得ることができる。このため、計測装置１０は、反射部１８４を備えることによって、上記実施の形態１の効果に加えて更に、より高速に計測対象物Ｐの三次元空間における位置を算出することができる。

（変形例５）
また、反射部１８を、複数の部材から構成した反射部１８６としてもよい。図１６は、反射部１８６の説明図である。

反射部１８６は、板状部材６６と、複数の鏡部材１９と、を備える。板状部材６６は、例えば、円盤状の部材である。鏡部材１９は、上記反射部１８と同様の構成であり、反射面Ｇを有する。すなわち、鏡部材１９は、鏡面を反射面Ｇとした部材である。

鏡部材１９は、板状部材６６の板面の周縁に沿って複数配列されている。これらの複数の鏡部材１９は、板面に対する傾斜角が互いに異なる。なお、各鏡部材１９は、反射面Ｇが外側となるように配置されている。

この場合、計測装置１０は、変更部２０に代えて、変更部２０２を備えた構成とすればよい。変更部２０２は、板状部材６６を回動可能に支持する支持部６４と、支持部６４を介して板状部材６６を回動させる駆動部６８と、を備える。

そして、駆動部６８が、板状部材６６を、支持部６４を回動軸として回動させることで、複数の鏡部材１９の内、投影領域Ｔからの光Ｌを反射する鏡部材１９が変化する。これにより、変更部２０２は、撮影角度を周期的に変更する。

詳細には、図１６（Ａ）〜図１６（Ｅ）に示すように、駆動部６８が支持部６４を介して板状部材６６を回動駆動することによって、投影領域Ｔ（図１６では図示省略）からの光Ｌを反射する鏡部材１９が、鏡部材Ｍ１〜鏡部材Ｍ５と変化する。この回動駆動により、変更部２０２は、撮影角度を周期的に変更する。

なお、板状部材６６を回転駆動させてもよい。

図１７は、板状部材６６を回転駆動させる場合の説明図である。

この場合、計測装置１０は、変更部２０に代えて、変更部２０４を備えた構成とすればよい。変更部２０４は、板状部材６６を回転可能に支持する支持部６４と、支持部６４を介して板状部材６６を回転させる駆動部７０と、を備える。

そして、駆動部７０が、板状部材６６を、支持部６４を回転軸として回転させることで、複数の鏡部材１９の内、投影領域Ｔからの光Ｌを反射する鏡部材１９が変化する。これにより、変更部２０４は、撮影角度を周期的に変更する。

この場合、板状部材６６には、各々支持部６４を中心とする対象位置に、同じ傾斜角の鏡部材１９が設置されるように、複数の鏡部材１９を板状部材６６の板面の周縁に沿って配列することが好ましい。

詳細には、図１７（Ａ）〜図１７（Ｅ）に示すように、駆動部７０が支持部６４を介して板状部材６６を回転駆動することによって、投影領域Ｔ（図１７では図示省略）からの光Ｌを反射する鏡部材１９が、鏡部材Ｍ１〜鏡部材Ｍ９、またはＭ２〜Ｍ１０と変化する。この回転駆動により、変更部２０４は、撮影角度を周期的に変更する。

このように、本変形例では、反射部１８６を、板状部材６６と、複数の鏡部材１９と、で構成する。そして、板面に対する傾斜角が互いに異なる複数の鏡部材１９を、板状部材６６の板面の周縁に沿って複数配列し、板状部材６６を回転または回動駆動させる。

このため、本変形例では、鏡部材１９の角度を一定に保つことができ、上記実施の形態１の効果に加えて更に、より精度よく計測対象物Ｐの三次元空間上における位置を算出することができる。

（変形例６）
上記実施の形態１では、第１算出部４４は、選択部４０で選択された、２つの撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度から、該２つの撮影画像Ｓに対応する、実空間における二次元の計測領域６０を算出する場合を説明した。しかし、第１算出部４４は、該方法とは異なる方法で、計測領域６０を算出してもよい。

例えば、第１算出部４４は、図示を省略するメモリに、２つの撮影角度の組合せと、計測領域６０と、を対応づけた領域情報を予め記憶する。なお、領域情報を、記憶部３４に記憶してもよい。

図１８は、領域情報の説明図である。例えば、第１算出部４４は、反射部１８Ａの撮影角度と、反射部１８Ｂの撮影角度と、の組合せによって形成される計測領域６０として、Ｅ１〜Ｅ１５の各領域を示す情報を予め算出する。そして、第１算出部４４は、これらの２つの撮影角度の組み合わせと、各撮影角度の組合せに対応する算出した領域（Ｅ１〜Ｅ１５）を示す情報と、を対応づけた領域情報を、図示を省略するメモリに記憶する。

そして、第１算出部４４は、選択部４０で２つの撮影画像Ｓが選択されると、選択された２つの撮影画像Ｓに対応する撮影角度の組合せに対応する計測領域６０（Ｅ１〜Ｅ１５の何れか）を、領域情報から読取ることによって、計測領域６０を算出する。

なお、領域情報に予め登録する領域（Ｅ１〜Ｅ１５）は、図１８に示す１５種類に限定されず、更に細かく細分化した領域であってもよい。

また、第１算出部４４は、領域情報に、各領域（Ｅ１〜Ｅ１５）の各々の代表値を更に対応づけて登録してもよい。この場合、第２算出部４６は、選択部４０によって選択された２つの撮影画像Ｓの各々に対応する撮影角度の組合せに対応する計測領域６０（Ｅ１〜Ｅ１５の何れか）の代表値を、計測領域６０における計測対象物Ｐの第２位置として算出してもよい。

このように、第１算出部４４が、本変形例の算出方法を用いて計測領域６０を算出することによって、上記実施の形態１の効果に加えて更に、高速に三次元空間上における計測対象物Ｐの位置を算出することができる。

（ハードウェア構成）
図１９は、上記実施形態及び各変形例の投影装置１２のハードウェア構成の一例を示す模式図である。図１９では、投影装置１２に、３ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）方式を適用した例を示している。

投影装置１２は、赤用のＬＣＤ３０６、緑用のＬＣＤ３０７、青用のＬＣＤ３０８それぞれに投影画像を表示する。そして投影装置１２は、赤色の光を透過させるダイクロイックミラー３０１、緑色の光を透過させるダイクロイックミラー３０２、青色の光を透過させるダイクロイックミラー３０３、及びミラー３０４〜３０５を用いて、赤用のＬＣＤ３０６に赤色の光を照射し、緑用のＬＣＤ３０７に緑色の光を照射し、青用のＬＣＤ３０８に青色の光を照射する。ＬＣＤ３０６〜３０８を透過した各色の光はプリズムによって合成され、投影部１２Ａが合成された光を投写することで、投影面１に投影画像を投影する。なお、投影部１２Ａは、上述したように、短焦点レンズである。

なお、投影装置１２は、３ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）方式に限定されるものではなく、例えば、図２０に示すＤＬＰ方式を用いてもよい。ＤＬＰ方式では、ランプ４００から照射された光がレンズ４０１、赤・緑・青の３色を有するカラーホイール４０２、レンズ４０３を透過し、透過した光がＤＬＰチップ４０４で反射され、反射された光が投影部１２Ａから投写され、投影面１に投影画像が投影される。なお、投影部１２Ａは、上述したように、短焦点レンズである。

なお、上記実施形態及び各変形例の計測装置１０及び投影装置１２は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤやＳＳＤなどの外部記憶装置と、キースイッチなどの入力装置と、ＮＩＣなどの通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。

上記実施形態及び各変形例の計測装置１０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供される。

また、上記実施形態及び各変形例の計測装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記実施形態及び各変形例の計測装置１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。また、上記実施形態及び各変形例の計測装置１０で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。

上記実施形態及び各変形例の計測装置１０で実行されるプログラムは、上述した各部をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては、制御装置が外部記憶装置からプログラムを記憶装置上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現されるようになっている。

１０ 計測装置
１２ 投影装置
１２Ａ 投影部
１６ 撮影部
１６Ａ 光電部
１６Ａ１、１６Ａ２ 光電領域
１８、１８Ａ、１８Ｂ、１８０、１８２、１８４、１８６ 反射部
１９ 鏡部材
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０２、２０４ 変更部
２２ 集光部
２４、６２ 駆動部
２６ 棒状部材
２８ 支持部
３２ 取得部
４０ 選択部
４２ 算出部
４４ 第１算出部
４６ 第２算出部
４８ 第３算出部

特開平７−１１４６４２号公報 特開平９−３２５０１８号公報

Claims (12)

1. 計測装置であって、
   入射光を光電変換する光電部を有し、前記光電部における互いに異なる複数の光電領域にそれぞれ対応する複数の撮影画像を撮影する撮影部と、
   投影画像の投影される投影面から前記計測装置までの投影領域の光を反射可能な位置に設けられると共に、互いに異なる位置に設けられた複数の反射部と、
   前記複数の反射部の各々に対応して設けられ、前記反射部の撮影角度を変更する変更部と、
   複数の前記反射部の各々で反射された反射光の各々を、前記光電部における互いに異なる前記光電領域に集光させる集光部と、
   複数の前記光電領域の各々に対応する複数の前記撮影画像と、複数の前記撮影画像の各々の撮影時における前記反射部の前記撮影角度と、を取得する取得部と、
   複数の前記撮影画像の内、計測対象物の撮影された２つ以上の前記撮影画像を選択する選択部と、
   選択された２つ以上の前記撮影画像と、該２つ以上の撮影画像の各々に対応する前記撮影角度と、に基づいて、前記計測対象物の三次元空間上の位置を算出する算出部と、
   を備え、
   前記反射部は、
   板状部材と、
   前記板状部材の板面の周縁に沿って設けられ、鏡面を前記反射部の反射面とし、前記板面に対する傾斜角の異なる複数の鏡部材と、
   を有し、
   前記変更部は、
   前記板状部材を回転可能に支持する支持部と、
   前記板状部材を回転させる駆動部と、
   を有する、
   計測装置。
2. 前記変更部は、前記反射部の撮影角度を周期的に変更する、請求項１に記載の計測装置。
3. 前記変更部は、物体に追随させて、前記反射部の撮影角度を変更する、請求項１に記載の計測装置。
4. 前記反射面は、入射光を正反射させる平面状である、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の計測装置。
5. 前記反射面は、入射光を、前記光電領域の範囲内に投影可能な大きさに前記集光部を介して集光させる凹面状である、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の計測装置。
6. 前記反射面は、前記反射面の一端から他端に向かって、入射光の反射角度が小さくなる形状である、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の計測装置。
7. 前記反射部は、前記投影領域における異なる複数の領域を反射可能な複数の前記反射面を備える、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の計測装置。
8. 前記算出部は、
   選択された２つ以上の前記撮影画像の各々に対応する前記撮影角度から、該２つ以上の撮影画像に対応する、実空間における二次元の計測領域を算出する第１算出部と、
   該２つ以上の撮影画像の各々における前記計測対象物の第１位置と、該撮影角度と、から、前記計測領域における前記計測対象物の第２位置を算出する第２算出部と、
   前記第２位置と、該２つ以上の撮影画像から算出した前記計測対象物の、前記計測領域の直交方向における第３位置と、から、前記計測対象物の三次元空間上の位置を算出する第３算出部と、
   を備えた、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の計測装置。
9. 前記第１算出部は、
   ２つの前記撮影角度の組合せと、前記計測領域と、を対応づけた領域情報から、選択された２つの前記撮影画像の撮影時における前記反射部の前記撮影角度の組合せに対応する前記計測領域を読取ることによって、該計測領域を算出する、
   請求項８に記載の計測装置。
10. 請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の計測装置と、
    前記投影画像を前記投影面に投影する投影部と、
    を備えた投影装置。
11. 入射光を光電変換する光電部を有し、前記光電部における互いに異なる複数の光電領域にそれぞれ対応する複数の撮影画像を撮影する撮影部と、
    投影画像の投影される投影面から計測装置までの投影領域の光を反射可能な位置に設けられると共に、互いに異なる位置に設けられた複数の反射部と、
    前記複数の反射部の各々に対応して設けられ、前記反射部の撮影角度を変更する変更部と、
    複数の前記反射部の各々で反射された反射光の各々を、前記光電部における互いに異なる前記光電領域に集光させる集光部と、
    を備え、
    前記反射部は、板状部材と、前記板状部材の板面の周縁に沿って設けられ、鏡面を前記反射部の反射面とし、前記板面に対する傾斜角の異なる複数の鏡部材と、を有し、
    前記変更部は、前記板状部材を回転可能に支持する支持部と、を有する、
    前記計測装置で実行される計測方法であって、
    複数の前記光電領域の各々に対応する複数の前記撮影画像と、複数の前記撮影画像の各々の撮影時における前記反射部の前記撮影角度と、を取得するステップと、
    複数の前記撮影画像の内、計測対象物の撮影された２つ以上の前記撮影画像を選択するステップと、
    選択された２つ以上の前記撮影画像と、該２つ以上の撮影画像の各々に対応する前記撮影角度と、に基づいて、前記計測対象物の三次元空間上の位置を算出するステップと、
    前記板状部材を回転駆動させるステップと、
    を含む計測方法。
12. 入射光を光電変換する光電部を有し、前記光電部における互いに異なる複数の光電領域にそれぞれ対応する複数の撮影画像を撮影する撮影部と、
    投影画像の投影される投影面から計測装置までの投影領域の光を反射可能な位置に設けられると共に、互いに異なる位置に設けられた複数の反射部と、
    前記複数の反射部の各々に対応して設けられ、前記反射部の撮影角度を変更する変更部と、
    複数の前記反射部の各々で反射された反射光の各々を、前記光電部における互いに異なる前記光電領域に集光させる集光部と、
    を備え、
    前記反射部は、板状部材と、前記板状部材の板面の周縁に沿って設けられ、鏡面を前記反射部の反射面とし、前記板面に対する傾斜角の異なる複数の鏡部材と、を有し、
    前記変更部は、前記板状部材を回転可能に支持する支持部と、を有する、
    前記計測装置、を制御するコンピュータに、
    複数の前記光電領域の各々に対応する複数の前記撮影画像と、複数の前記撮影画像の各々の撮影時における前記反射部の前記撮影角度と、を取得するステップと、
    複数の前記撮影画像の内、計測対象物の撮影された２つ以上の前記撮影画像を選択するステップと、
    選択された２つ以上の前記撮影画像と、該２つ以上の撮影画像の各々に対応する前記撮影角度と、に基づいて、前記計測対象物の三次元空間上の位置を算出するステップと、
    前記板状部材を回転駆動させるステップと、
    を実行させるプログラム。

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