WO1999061948A1

WO1999061948A1 - Telemetre et appareil photographique

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Publication number: WO1999061948A1
Application number: PCT/JP1999/002715
Authority: WO
Inventors: Kenya Uomori; Takeo Azuma; Atsushi Morimura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 1999-12-02
Also published as: EP2416198B1; US6734951B2; DE69943406D1; US20040145722A1; EP2312363B1; JP2008249717A; EP2306229A1; KR20010040232A; KR100382439B1; EP2416198A1; JP4332598B2; US6704099B2; US6897946B2; EP2416197A1; EP1006386B1; US20030193658A1; EP1006386A1; EP1006386A4; EP2312363A1; EP2306228A1

Description

明

アインダ装置及びカメラ

技術分野

糸田

本発明は、物体の 3次元形状の計測を行うレンジファインダ装置に関す^:

背景技術投影光と観察画像の三角測量に基づいて 3次元形状計測を行うレンジファインダ装置としては、例えば、図 40に示すような実時間動作可能なものが提案されている。

図 40において、 1 01A、 1 0 1 Bは波長のわずかに異なるレーザ光源、 1 02は前記波長の異なるレーザ光源からのレーザ光を合成するハーフミラー、 1 03は前記レーザ光源の光強度を制御する光源制御部、 1 04はレーザ光を走査する回転ミラー、 1 05は回転ミラーを制御する回転制御部、 1 06は被写体、 1 07は CCD上に像を結ぶためのレンズ、 1 08A、 1 08 Bはレーザ光源の波長の光を分離する光波長分離フィルタ、 1 09A、 109 Bはモノクロ画像を撮像する CCD、 1 09 Cはカラー画像を撮像する CCD、 1 1 0A、 1 1 O Bはモノクロカメラの信号処理部、 1 1 1はカラーカメラの信号処理部、 1 1 2は C CD 1 09 A、 1 09 Bによって撮影したレーザ光の強度から被写体の距離もしくは形状を計算する距離計算部、 1 1 3は装置全体の同期を調整する制御部である。以下、このように構成されたレンジファインダ装置の動作について説明する。

レーザ光源 1 0 1 A、 1 0 1 Bは、波長のわずかに異なるレ一ザ光を発する。このレーザ光は、後述の回転ミラーの走査方向と垂直な光断面を有するライン光であり、回転ミラーが水平方向に走査する場合は垂直方向のライン光となる。

これら 2つの光源の波長特性を図 4 1に示す。波長の近い 2つの光源を用いるのは、被写体の反射率の波長依存性の影響を受けにくくするためである。レーザ光源 1 0 1 A、 1 0 1 Bから発せられたレーザ光はハ一フミラー 1 0 2によって合成され、回転ミラ一 1 0 4によって被写体 6に走査される。

このレ一ザ光の走査は、回転制御部 1 0 5がフィールド周期で回転ミラー 1 0 4を駆動することにより行われる。その際に、双方の光源の光強度を 1 フィールド周期内で、図 4 2 ( a ) に示すように変化させる。レーザ光強度の変化とミラー角の駆動とを同期させることにより、 2つのレーザ光強度を C C D 1 0 9 A、 1 0 9 Bによりモニタしてその光強度比を算出することにより、一走査周期における時刻を測定することができる。例えば、図 4 2 ( b ) に示すように、光強度が I a Z I bの場合には、走査時刻は t 0と測定され、その測定値から回転ミラー 1 0 4 の回転角（φ ) が判明する。

このように、 2つのレーザ光強度の比とミラー角（すなわち、光源側から見た被写体の角度）とを 1対 1に対応させることにより、後述する距離計算部において、双方の光源の光を撮影した信号レベルの比から、三角測量の原理により被写体の距離もしくは形状が計算される。レンズ 7は C C D 1 0 9 A、 1 0 9 B、 1 0 9 C上に被写体の像を結ぶ。光波長分離フィルタ 1 0 8 Aは、光源 1 0 1 Aの波長の光を透過し、他の波長の光を反射する。光波長分離フィルタ 1 0 8 Bは、光源 1 0 1 Bの波長の光を透過し、他の波長の光を反射する。その結果、光源 1 0 1 A、 1 0 1 Bの光の被写体からの反射光は C C D 1 0 9 A、 1 0 9 B により撮影され、他の波長の光はカラー画像として C C D 1 0 9 Cにより撮影される。

光源 A信号処理部 1 1 O Aと光源 B信号処理部 1 1 0 Bは、 C C D 1 0 9 A、 1 0 9 Bの出力について通常のモノクロカメラと同様の信号処理を行う。カラーカメラ信号処理部 1 1 1は、 C C D 1 0 9 Cの出力について通常のカラーカメラの信号処理を行う。

距離計算部 1 1 2は、各光源の波長について C C D 1 0 9 A、 1 0 9 Bにより撮影された信号レベルの比、基線長、画素の座標値から、各画素について距離計算を行う。

図 4 3 ( a)，（b )は、その距離計算を図形的に説明する図である。同図において、 Oはレンズ 1 0 7の中心、 Pは被写体上の点、 Qは回転ミラーの回転軸の位置である。また、説明を簡単にするため、 C C D 1 0 9の位置を被写体側に折り返して示している。また、 OQの長さ（基線長）を L、 X Z平面内で Qから見た Pの角度を φ、 Oからみた Pの角度を θ、 Υ Ζ平面内で Οからみた Ρの角度を ωとすると、図計的な関係より、 Ρの 3次元座標は以下の式（ 1 ) で計算される。

Ζ = D tan Θ tan Φ /(tan Θ + tan φ ) ( 1 )

X = Ζ /tan θ Y = Z Ztan co

式（1 ) の（こついては、前述のとおり、 C C D 1 0 9 A、 1 0 9 B によりモニタしたレーザ光源 1 0 1 A、 1 0 1 Bの光強度比によって計算し、 θ、 ωについては画素の座標値から計算する。式（1 ) に示した値のうち、すべてを計算すると形状を求めることになり、 Ζのみであれば距離画像を求めることになる。

一方、光源からの光を、被写体に直接照射出来ない場所の撮影には、光ファイバを利用したカメラが知られている。例えば、人体の内部を診察する際に用いられる內視鏡の一つとして胃カメラ等がある。胃カメラの場合、通常光ファイバからの光照射により胃の内壁を照射して、この内壁部からの反射光を別の光ファイバで受光して外部のカメラ部に導き、これを 2次元的に処理して通常の画像をモニタに映し出す構成である。また、従来の被写体抽出方法としては、放送局において用いられているクロマキ一と呼ばれる技術が一般的である。これは、被写体を単色（青色）の背景で構成されたスタジオセットの前に配置して撮像し、青色部分は背景であると判断してそれ以外の部分が注目被写体であるとする方法である。

しかしながら、上記のような従来の構成では、変調可能な光源と光源掃引手段が必須であり、機械的な動作を含むため装置の信頼性が低く、装置のコストが高いという問題があった。

また、実質上レーザ素子を変調して用いるのが通常であるが、レ一ザ一素子は温度によって出力や波長が変化するため、安定した測定を実現しにくいという問題があった。又、上記従来の内視鏡等の様に、光源からの光を、被写体に直接照射出来ない場所の撮影には、光ファイバを利用したカメラでは、画像が 2 次元的データであるため、突起部位の有無の診察等が難しいと言う課題が有った。発明の開示

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、機械的な動作のない、安定したレンジファインダ装置を低コストで提供することを目的とする。

又、本発明は、光源からの光を、被写体に直接照射出来ない場所の被写体の距離を計測出来るレンジファインダを提供することを目的とする。また、本発明は、構造が簡単であり、またサイズがコンパクトなカメラを提供することを目的とするものである。

すなわち、本発明は、光強度が 3次元空間的に異なる輻射パターンを持つ投射光を複数個、光源から時分割にて被写体に照射し、前記投射光の被写体からの反射光をカメラで撮像し、撮像した画像の光強度を用いて距離計測を行うレンジファインダ装置であって、

予め、光源中心とレンズ中心とを含む複数個の面のそれぞれに対して、各面内における、前記光源からの各投射光の角度と光強度との関係を得ておき、

実際の距離測定時には、前記カメラの各画素の光強度を測定し、その測定された光強度と、前記測定された画素の座標位置に対応する所定の面における、前記角度と光強度の関係とに基づいて、その測定した所定の画素の光強度に対応する前記角度を得、

これら測定した光強度と、得られた角度と、さらに前記所定の画素の画像上の 2次元座標位置情報とに基づいて、前記被写体までの距離を算出することを特徴とするレンジファインダ装置である。

' また、本発明は、光源と、

前記光源から出射される光を導く第 1光ファイバと、

前記第 1光ファイバから導かれた光を複数の経路に分岐する光分配手段と、

前記光分配手段に一端が接続され、且つ他端の開口部から前記分岐された光を被写体に照射するための複数の第 2光ファイバと、

前記照射された光の反射光を受光して、前記被写体の画像データを取得する撮像手段と、

前記画像データに基づいて前記被写体までの距離を計算する距離計算手段とを備え、

前記複数の第 2光フアイバーのそれぞれの前記他端から前記被写体に照射される光の強度が、いずれも場所的に異なる分布を有していることを特徴とするレンジファインダ一装置である。

また、本発明は、特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

前記発光手段と撮像レンズ間の距離が可変可能な構造を有し、使用時においては前記発光手段と撮像レンズ間隔が十分取れるようにできることを特徴とするカメラである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1におけるレンジファインダ装置の構成を示すブロック図である。

図 2は、（a ) ：実施の形態 1におけるレンジファインダ装置の光源の構成を示す斜視図、（b ) ：実施の形態 1におけるレンジファインダ装置の光源の構成を示す平面図である。

図 3は、実施の形態 1における光源の光パタンを示す図である。

図 4は、実施の形態 1における光源の光パタン及び複数発光の場合の光パタンを示す図である。

図 5は、実施の形態 1における光強度比と、光源からの角度 Φの関係図である。

図 6は、実施の形態 1における 3次元位置 X、 Y、 Ζの計算概念図でめる。

図 7は、本発明の実施の形態 2におけるレンジファインダ装置の構成を示すブロック図である。

図 8は、実施の形態 2における距離計算および光強度変換プロック図である。

図 9は、実施の形態 2における光強度の X座標に対する変化を示す図である。

図 1 0は、（a ) ：本発明の実施の形態 3におけるレンジファインダ装置の構成を示すブ口ック図、（b ) ：本発明の実施の形態 3におけるレンジファインダ装置の変形例の構成を示すブロック図である。

図 1 1は、（a) 〜（c ) ：実施の形態 3におけるレンズ系の配置説明図、（d) ：同実施の形態における透過率変化フィルタの配置説明図である。

図 1 2は、（a ) :実施の形態 3における透過率変化フィルタの説明図、 (b) ：同実施の形態における透過率変化フィルタによる光強度の分布説明図である。

図 1 3は、（a ), (b) 本発明における第 4の実施の形態の形状計測用、被写体抽出用のカメラの外観図である。

図 1 4は、本発明における第 4の実施の形態のカメラの光源部の構成図である。

図 1 5は、本発明における第 4の実施の形態のカメラの光源部の原理図である。

図 1 6は、本発明における第 4の実施の形態のカメラの光源部の光強度図である。

図 1 7は、本発明における第 4の実施の形態のカメラの光源部の光強度パタンを示す図である。

図 1 8は、本発明における第 4の実施の形態のカメラの光源部の光強度パタンを示す図である。

図 1 9は、本発明における第 4の実施の形態のカメラの光源部の光強度比を示す図である。

図 2 0は、（a)， (b) 本発明における第 4の実施の形態のカメラのブロック図である。図 2 1は、（a ) 〜 (d) 本発明の第 4の実施の形態におけるカメラ

(2) の構成図である。

図 2 2は、（ a )， ( b ) 本発明の第 4の実施の形態におけるカメラ

(3) の外観図である。

図 2 3は、（a ) 〜（c ) 本発明の第 4の実施の形態におけるカメラ

(4) の構成図である。

図 24は、（a ) 〜（d) 本発明の第 4の実施の形態におけるカメラ (2) の光源部の構成図である。

図 2 5は、本発明の第 5の実施の形態におけるカメラの表示方法（1 ) を示す図である。

図 2 6は、本発明の第 5の実施の形態におけるカメラの表示方法（2) を示す図である。

図 2 7は、本発明の第 5の実施の形態におけるカメラの背面外観図である。

図 28は、本発明の第 5の実施の形態におけるカメラのブ口ック図である。

図 2 9は、本発明の第 5の実施の形態におけるカメラの画像修正動作

( 1 ) を示す図である。

図 3 0は、本発明の第 5の実施の形態におけるカメラの画像修正動作

(2) を示す図である。

図 3 1は、本発明の第 4の実施の形態におけるカメラの他の構成図である。

図 3 2は、本発明の第 4、第 5の実施の形態におけるカメラのォクルージョン発生を示す図である。

図 3 3は、本発明の第 4、第 5の実施の形態におけるカメラのォクルージョンを示す図である。

図 34は、本発明の第 4、第 5の実施の形態におけるカメラのォクル一ジョン回避方法を示す図である。

図 3 5は、（a ), (b) 本発明の第 4、第 5の実施の形態における力メラ（ 1 ) のォクルージョン回避のための外観図である。

図 3 6は、（a)，（b) 本発明の第 4、第 5の実施の形態における力メラ（2) のォクル一ジョン回避のための外観図である。

図 3 7は、（a )， (b) 本発明の第 4、第 5の実施の形態における力メラの外部光源部（1 ) の外観図である。

図 3 8は、（a)， (b) 本発明の第 4、第 5の実施の形態における力メラの外部光源部（2) の外観図である。

図 3 9は、（a ), (b) 本発明の第 4、第 5の実施の形態における力メラの外部光源部（3) の外観図である。

図 4 0は、従来のレンジファインダ装置の構成図である。

図 4 1は、従来のレンジファインダ装置の光源の波長特性を示す特性図である。

図 4 2は、（a)，（b) 従来のレンジファインダ装置の光源の強度変調の特性図である。

図 4 3は、（a),(b) ：レンジファインダにおける計測原理図である。

(符号の説明）

1 カメラ 1 a 赤外カメラ

2 a 光源

2 b 光源

3 a 赤外透過フィルタ

3 b 赤外透過フィルタ

4 a 水平方向に透過率が変化する NDフィルタ 4 b 水平方向に透過率が変化する NDフィルタ 5 光源制御部

6 距離計算部

7 閃光光源

8 閃光光源

9 反射板

1 0 反射板

1 1 a フィノレドメモリ a

l i b フィルドメモリ

1 2 a 光強度変換部 a

1 2 b 光強度変換部 b

1 3 光強度比計算部

1 4 距離変換部

1 0 1 A レーザ光源

1 0 1 B レーザ光源

1 0 2 ノヽーフミラー

1 03 光源制御部回転ミラー

回転制御部

被写体

レンズ

A 光波長分離フィルタ B 光波長分離フィルタ A 撮像素子

B 撮像素子

C カラー画像撮像素子 A カメラの信号処理部 B カメラの信号処理部カラーカメラの信号処理部距離計算部

制御部

半導体レーザ

第 1光ファイバ

光分配器

コリメータレンズカメラ部

第 2光ファイバ

レンズ - 504 記録メディア

505 第 1ストロボ

506 第 2ストロボ

507 ファインダ

508 スト口ボ部

509 カメラ本体筐体

5 1 0 接続部

5 1 1 カメラ本体

5 1 2 光源部筐体

5 1 3 光源部筐体

5 1 4 第 3ストロボ

5 1 5 第 4ストロボ

5 1 6 接続部

51 7 光源部

5 1 8 表示パネル

5 1 9 タツチパネノレ

520 被写体（前景）

52 1 被写体（背景）

527 誤動作により前景と判断された部分

528 遮光板

529 ストロボ発光管 A

530 ストロボ発光管 B

53 1 液晶バリア表示部

撮像部

光制御部

距離計算部

カラー画像計算部

制御部

メディア記録 ·再生部

解析部

被写体（前景）

被写体（背景）

光源'部からの光が遮られた部分光源部 3

光源部 4

カメラ取り付けネジ

光源部筐体（ 1 )

光源部筐体（2 )

光源部固定台

光源部固定具（ストロボシュ一金具）画像メモリ

反射板（ 1 )

反射板（ 2 )

背景と判断された部分

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施の形態に係るレンジファインダ装置について、図面を用いて説明する。

(第 1の実施の形態）

図 1は、本発明の第 1の実施の形態におけるレンジファインダの構成図である。図 1において、 1カメラ、 2 a， 2 bは光源、 5は光源制御部、 6は距離計算部である。以下に上記構成の動作について説明する。光源制御部 5は、カメラ 1の垂直同期信号に同期して、フィールド周期毎に光源 2 a， 2 bを交互に発光させる。光源 2 a， 2 bとしては、例えば図 2 ( a ) に示すように、キセノンフラッシュランプ等の閃光光源 7、 8を縦に配置し、後方の反射板の方向を左右にずらしたものを用いることができる。図 2 ( b ) は、図 2 ( a ) の平面図である。光源 2 a、 2 bはそれぞれ A、 Bの範囲に光を輻射する。このキセノンランプは発光部分が小型のもので、上から見て点光源と見なせるものが望ましレ、。さらには、光源 2 a、 2 7 bは縦方向に配置されているがその距離は l cm程度であり、ほとんど一点から光が発光されているとみなせる。

このような光源から輻射される光パタンは図 3のようになる。これは仮のスクリーンに光を投射した場合、そのスクリーン面の明るさの大きさを図中の→方向で示したものである。即ち、各々の光源は中心軸上が最も明るく、周辺になるほど暗くなる特性を持つ。このような中央が明るく周辺が暗いのは半円筒状の反射板 9 , 1 0が閃光光源 7 , 8の背後に配置されているからである。また、その半円筒状の反射板 9， 1 0の向きがずれており、それぞれの投射光は一部が重なるように発光されている。

図 4は、図 3の H方向の面における、光源からの投射光の角度と光強度の関係を示したものである。この H方向とは、光源中心とレンズ中心とを含む複数個の面のうち、任意の面 Sと前記仮のスクリーンとの交叉線の方向である。この光パタンのうち α部分においては、 2つの光源から被写体空間に照射される光は、各光源から見て一方は右側が明るく、他方は左側が明るい光となる。但し、このパタンは高さ方向（Υ方向）に対しても異なっている。

図 5は、図 4の α部分における、上記 2つの投射光での被写体照明での光強度比と、投射光を X Ζ平面に投影したものが X軸に対してなす角度 Φとの関係を示したものである。 α部分においては、光強度比と角度 Φの関係は 1対 1対応である。距離の測定のためには、事前に 2種類の光パタンを、光源から所定距離離れ、垂直に立てられた平面に交互に投射し、この反射光をカメラ 1で撮像した結果から、各 Υ座標（C C D上の Y座標に対応する）毎に図 5のような光強度比と投射光の角度との関係のデータを得ておく。 Y座標毎とは、光源中心とレンズ中心とを含む複数個の面毎にということである。

また、カメラ 1のレンズ中心と光源を結ぶ線分が、 C C D撮像面の X 軸と平行になるように光源を配置すれば、各 Y座標毎に決定された光強度比と投射光の角度の関係のデータを用いることにより正確に距離計算を行うことができる。以下に、光強度比を用いた距離計算の方法について説明する。

図 1の点 Pを着目点とする時、カメラ 1によって撮像した映像の点 P についての 2種類の光パタン照射時の撮像データから得られた輝度比と、点 Pの Y座標値に対応した図 5の関係を用いることにより、光源から見た点 Pの角度 φを計測する。なお、図 5の関係は前述のように、 Y座標値によって異なる特性を持ち、各 Y座標毎に光強度比と、光源からの水平方向の角度 Φの関係が事前の測定によって用意されているものとする。また、カメラから見た点 Pに対する角度 Θは、画像中での位置（すなわち点 Pの画素座標値）とカメラパラメータ（焦点距離、レンズ系の光学中心位置）から決定する。そして、上記 2つの角度と、光源位置とカメラの光学中心位置間の距離（基線長）とから、三角測量の原理により距離を計算する。

カメラの光学中心を原点とし、カメラの光軸方向を Z軸、水平方向に X軸、垂直方向に Y軸を設定し、光源からみた着目点の方向が X軸となす角を Φ、カメラから見た着目点の方向と X軸がなす角を θ、光源位置を（0，一 D ) すなわち基線長を Dとすると、着目点 Ρの奥行き値 Ζは前述の式（1 )

Ζ = D tan Θ tan φ / (tan Θ― tan φ )

として計算できる。

以上のように本実施の形態によれば、光強度を用いたレンジファインダによる距離測定時に、光源や光学系により生じる光強度の変化を補正して距離計測を行うことにより、全て電子的な動作で実現できる、安定した精度のよいレンジファインダ装置を実現することができる。

なお、本実施の形態によるレンジファインダの赤外カメラの前面にハ一フミラーもしくはダイクロイツクミラーとカラ一カメラを配置することにより、距離画像と同時に同一視点のカラー画像も得ることができ、本発明に含まれる。

なお、本実施の形態における距離計算部では、距離 Zのみを計算し計算結果を距離画像として出力するものとしたが、図 6に示す角度 ωを用いて式（ 1 )，式（ 2 ) より三次元座標値 X， Υ , Ζを全て計算し三次元座標データを出力してもよく、本発明に含まれる。

X = Z /tan θ

Y = Z Ztan co ( 2 )

なお、本実施の形態において、光源 2 a、 2 bを同時に発光させ、図 4の点線のように 1つの中心の明るさが大きく、周辺が暗くなる通常のフラッシュランプとして使用すれば、通常の 2次元画像を撮像することができる。

また、本実施の形態において、光源 2の前面に赤外通過型フィルタを挿入し、カメラ 1に赤外波長領域に感度のあるものを用いればフラッシュ光の点灯が使用者や他のカメラ撮影画像に妨害を与えないようにすることができる。また、ハーフミラーやダイクロイツクミラー等で赤外力メラと同軸で同時に通常のカラ一カメラで画像を撮像すれば、奥行き画像とそれに対応したテクスチャ画像を同時に撮像することもできる。

また、本実施の形態において、フラッシュ光は数百マイクロ秒の時間閃光するので、その期間のみカメラ 1はシャツタ動作によって露出を行うように設定すれば、背景光が距離測定に影響を及ぼすことを抑圧することが出来、ある程度明るい場所でも距離画像を撮像することができる。また、本実施の形態においては、 2種類の光パタンを被写体に照射し、それぞれの場合の撮像画像を用いて各画素での光強度比を計算したが、光パタンを照射しない場合の画像も撮像して合計 3種類（光パタン 2種類、光パタン無し 1種類）の画像を得て計算しても良い。この場合、各画素の光強度比を計算する際に、各々の光バタン照射時の光強度の値から光パタン無しの場合の光強度を差し引いた差分値を計算する。そしてこれらの差分値の比を計算して光強度比とする。このようにすれば明るい場所での撮像の場合、背景光による距離計算誤差を抑圧することが出来る。

(第 2の実施の形態）

図 7は、本発明の第 1の実施の形態におけるレンジファインダの構成図である。図 7において、 1 aは赤外光に感度を有するカメラ、 2 a， 2 bは光源、 3 a , 3 bは赤外透過フィルタ、 4 a， 4 bは水平方向に透過率が変化する N Dフィルタ、 5は光源制御部、 6は距離計算部である。以下に上記構成の動作について説明する。

光源制御部 5は、赤外カメラ 1 aの垂直同期信号に同期して、フィールド周期毎に光源 2 a , 2 bを発光させる。光源 2 a， 2 bとしては、キセノンランプ等の閃光を発するもので、発光部分が小型のもの（点光源と見なせるもの）が望ましい。また、光源 2 a， 2 bは垂直方向に配置する。各光源の前面には、赤外透過フィルタ 3 a , 3 b と N Dフィルタ 4 a， 4 bとを配置する。 N Dフィルタ 4 a， 4 bは水平方向に透過率が変化する。図 2は水平方向の光源からの角度と、 N Dフィルタ 4 a , 4 の透過率の関係を示す。

これらの N Dフィルタにより、 2つの光源から被写体空間に照射される光は、光源から見て一方は右側が明るく、他方は左側が明るい光となる。その結果、被写体にはフィールド周期毎に、上記右側もしくは左側が明るい光が交互に投射される。

図 5は、上記 2つの投射光の光強度比と、光源からの水平方向の角度との関係

を示す。以下に、光強度比を用いた距離計算の方法について説明する。図 7の点 Pを着目点とする時、図 5の関係を用いることにより、カメラ 1 aによって撮像した映像の点 Pについてのフィールド間での輝度比から、光源から見た点 Pの角度を計測する。また、カメラから見た点 P に対する角度は、画像中での位置（すなわち点 Pの画素座標値）とカメラパラメータ（焦点距離、レンズ系の光学中心位置）から決定する。そして、上記 2つの角度と、光源位置とカメラの光学中心位置間の距離（基線長）とから、三角測量の原理により距離を計算する。

カメラの光学中心を原点とし、カメラの光軸方向を Z軸、水平方向に X軸、垂直方向に Y軸を設定し、光源からみた着目点の方向が X軸となす角を Φ、カメラから見た着目点の方向と X軸がなす角を Θ、光源位置を（0 , — D ) すなわち基線長を Dとすると、着目点 Ρの奥行き値 Ζは Ζ = D tan Θ tan φ (tan Θ― tan φ ) として計算できる。

距離計算部 6はカメラ 1 aの映像信号から距離画像を計算する。そのやり方は実施の形態 1と同じでよいが、次に示すような別のより正確な測定が可能な方法がある。図 8は、距離計算部 6の構成図である。図 8 において、 7 1 1， 1 1 bはフィールドメモリ、 1 2 a， 1 2 bは光強度補正手段、 1 3は光強度比計算手段、 1 4は距離変換手段である。以下に各構成要素の動作について説明する。

カメラ 1 aにより撮像された画像はフィールド毎にフィールドメモリ 1 1 a、 l i bに書き込まれる。

光強度補正手段 1 2 a， 1 2 bはフィールドメモリに書き込まれた光強度を補正する手段である。その補正の理由を次に説明する。図 9は、距離 Zが一定のスクリーンに点光源から光を（N Dフィルタが無い状態で）照射し、面からの反射光を撮像した場合に、撮像される光強度と画素座標値の関係を示す。図 9では簡単のために横方向についてのみ 1次元的に示しているが、垂直方向についても同様に光強度は曲線的な分布を示す。

この分布の要因としては、カメラのレンズ系による周辺減光、被写体面に対する光線の入射角の変化による反射光強度の変化、光源からの角度による光強度の変化等が考えられる。これらの要因により生じる光強度の変化は、光強度比観測時の誤差すなわち距離計測時の誤差となるため、距離計測精度を改善するためには光強度の変換が必要となる。この誤差があると、場合によっては図 5の特性曲線中に単調増加曲線でない部分が生じる。そのような部分では、光強度と、上記角度とが一対一対応しなくなる。その結果、測定結果が狂ってしまうことになる。また、この誤差がなければ光強度（比）は Y軸方向で一定となり、図 5の変換テーブルが 1つですむという利点がある（実施の形態 1では Y座標値の個数分変換テーブルが必要となる）。

そこで、光強度変換手段 1 2 a， 1 2 bは、上記計測誤差を低減させるために、 N Dフィルタが無い場合の、基準となる距離だけ離れたスクリーン上の画像での 2次元的な光強度の曲線分布を予め測定しておき、上記光強度と投射光の角度との関係（図 5対応）を得る際、また、実際の被写体の距離を測定する際に、その予め測定した光強度の曲線分布に従って、フィールドメモリの光強度を補正変換する。補正変換は、上記光強度の曲線分布を一定値に補正する係数（すなわち、ピーク値又はある任意の値に対する各画素において撮像された光強度の比）を 2次元 L U T (ルックアップテーブル）として保持し、フィールドメモリのデータに画素毎に捕正計数を乗じて行う。

上記基準距離は、被写体を配置する距離が予めわかる場合は、その距離の付近にすることで、距離計測時の精度を改善できる。

以上のように本実施の形態によれば、光強度を用いたレンジファインダによる距離測定時に、光源や光学系により生じる光強度の誤差を補正して距離計測を行うことにより、全て電子的な動作で実現できる、安定した精度のよいレンジファインダ装置実現することができる。

なお、本実施の形態によるレンジファインダの赤外カメラの前面にハ一フミラーもしくはダイクロイツクミラーとカラーカメラを配置することにより、距離画像と同時に同一視点のカラー画像も得ることができる。なお、本実施の形態における距離計算部の説明では、距離 Zのみを計算し計算結果を距離画像として出力するものとしたが、図 6に示す角度 ωを用いて、下記の式

Ζ = D tan Θ tan φ / (tan Θ 一 tan φ )

X = Z /tan e

Υ = Ζ Ζ tan ω

より三次元座標値 X， Υ , Ζを全て計算し三次元座標データを出力する二とができる。

尚、本実施の形態の距離計算部における光強度補正では、被写体が上述した基準距離から離れた場合、撮像される画素の位置がずれる（すなわち視差が生じる）ため、距離計測精度が低下する。そのような場合、予め複数の基準距離についての光強度補正量を用意しておき、最初、ある 1つの基準距離での補正を行って距離を計算し、次にそれに近い基準距離での補正量を用いて再度距離を計算することによって計測精度を改善できる。

また、本実施の形態において、ハーフミラーやダイクロイツクミラー等で赤外力メラと同軸で同時に通常のカラー力メラで画像を撮像すれば, 奥行き画像とそれに対応したテクスチャ画像を同時に撮像することもできる。また、本実施の形態において、フラッシュ光は数百マイクロ秒の時間閃光するので、その期間のみカメラ 1はシャッタ動作によって露出を行うように設定すれば、背景光が距離測定に影響を及ぼすことを抑圧することが出来、ある程度明るい場所でも距離画像を撮像することができる。また、本実施の形態においては、 2種類の光パタンを被写体に照射し、それぞれの場合の撮像画像を用いて各画素での光強度比を計算したが、光パタンを照射しない場合の画像も撮像して、合計 3種類（光パタン 2 種類、光パタン無し 1種類）の画像を得て計算しても良い。

この場合、各画素の光強度比を計算する際に、各々の光パタン照射時の光強度の値から光パタン無しの場合の光強度を差し引いた差分値を計算する。そしてこれらの差分値の比を計算して光強度比とする。このようにすれば明るい場所での撮像の場合、背景光による距離計算誤差を抑圧することが出来る。

また、本実施の形態において被写体に投光する光パターンを、横方向に透過率が変化する N Dフィルタ 4 a， 4 bと光源 2 a， 2 bの代わりに、光透過型液晶表示素子（通常の液晶映像プロジェクタに使われるようなもの）と光源 1つを用いてもよい。光透過型液晶表示素子の光透過パターンを切り替えて光源を 2回発光させることによって、あるいは、光源を点灯しておいて光透過型液晶表示素子の 2種類の光パターンを切り替えることによって、本実施の形態と同様に 2種類の光パターンを被写体に時分割にて照射することができる。

(第 3の実施の形態）

図 1 0 ( a ) は、本発明のレンジファインダの第 3の実施の形態の構成を示す概略斜視図である。同図を参照しながら、以下に本実施の形態の構成を説明する。

図 1 0 ( a ) に示す様に、半導体レーザ 2 0 1は、波長えの光を出射する光源手段である。第 1光ファイバ 2 0 2は、半導体レーザ 2 0 1から出射される光を光分配器 2 0 3に導く手段である。又、第 1光フアイバ 2 0 2 と半導体レーザ 2 0 1 の間には、コリメ一タレンズ 2 0 4が酉 S 置されている。光分配器 2 0 3は、第 1光ファイバ 2 0 2から導かれた光を 2つの経路に分岐する光分配手段である。又、光分配器 2 0 3は、シャツタ一機構を備えており、分岐した光を時分割で第 2光ファイバ a， bに送り出す手段である。第 2光ファイバ a ( 2 0 5 a ) 及び第 2光フアイバ b ( 2 0 5 b ) は、それぞれ光分配器 2 0 3に一端が接続され、且つ他端の開口部から分岐された光を被写体（例えば、胃の内壁など）に照射するための光ファイバである。カメラ部 2 0 6は、受光用光ファィバ束 2 0 7により受光された、被写体からの反射光により、被写体の画像データを取得する撮像手段である。尚、受光用光ファイバ束 2 0 7 の先端には、レンズ 2 1 0が近接配置されている。 C C D 2 0 9は、受光用光ファイバ束 2 0 7からの光を受光出来るように、カメラ部 2 0 6 に取り付けられた撮像素子である。又、第 2光ファイバ a ( 2 0 5 a ) の開口部 2 0 8 aから照射される光は、上記実施の形態で説明した図 4 に示す様な光強度分布を示す。第 2光ファイバ b ( 2 0 5 b ) の開口部 2 0 8 bから照射される光も同様である。これらの光が、この様に水平方向の位置によって、光強度の分布が異なるのは、光ファイバの開口部から出る光が、開口角に基づいて拡散するからである。従って、開口角を調整することにより、光強度の分布の形状を変えることが出来る。尚、この開口角は、光ファイバの直径方向の屈折率を所定の値に設定することによりある程度の調整が可能である。

尚、本実施の形態のレンジファインダは、上記実施の形態で述べた距離計算部 6と同様の機能を備えた、カメラ部 2 0 6からの画像データに基づいて被写体までの距離を計算する距離計算手段（図示省略）を備えている。又、上記第 1光ファイバ 2 0 2、及び第 2光ファイバ a , b ( 2 0 5 a , 2 0 5 b ) の双方又は一方に、光ファイバ束を用いても勿論良レ、。

以上の構成により、次に本実施の形態の動作を図 1 0 ( a ) を用いて説明する。

本実施の形態のレンジファインダは、胃カメラなどの内視鏡として利用することが出来るものである。

即ち、第 2光ファイバ a、 b ( 2 0 5 a , 2 0 5 b ) の先端と、受光用光ファイバ 2 0 7の先端とを、患者の胃の中に挿入する。

第 2光ファイバ a， bの開口部からは、図 4に示す様な光強度の分布特性を有する光が、上記実施の形態 1 と同様、時分割で照射される。受光用光ファイバ 2 0 7が、これらの光の反射光を受光する。更に、カメラ部 2 0 6が、これら反射光から得た胃の内壁の画像データを距離計算部に送る。距離計算部は、上記実施の形態 1と同様にして、胃の内壁の 3次元距離データを計算して出力する。出力された距離データは、モニタ一（図示省略）に送られて 3次元表示される。医師は、そのモニターを見ながら、第 2光ファイバの先端を移動させ、 3次元的に映し出された患部の画像を見ることが出来る。これにより、従来に比べてより一層正確な診察が出来る。

尚、上記実施の形態では、光源部としての半導体レーザを一つ備えた構成のレンジファインダ一について説明したが、これに限らず例えば、図 1 0 ( b ) に示す様に、光源部を 2つ備えた構成であっても良い。即ち、この場合、光源部としての半導体レーザ 2 0 1 a , 2 0 1 bには、それらの出射光を個別に被写体側に導き、被写体に照射するための光ファイノく 2 0 5 a、 2 0 5 bが設けられている。又、これら各光ファイノく 2 0 5 a , 2 0 5 bと半導体レ一ザ 2 0 1 a , 2 0 1 bの間には、コリメータレンズ 2 0 4 a， 2 0 4 bが配置されている。この様な構成により、上記と同様の効果を発揮する。

又、上記実施の形態では、第 1光ファイバ 2 0 2と、 2つの第 2ファィバ 2 0 5 a， 2 0 5 bの間に、光分配器 2 0 3を備えた構成について説明したが、これに限らず例えば、光分配器 2 0 3及び第 2光ファイバ 2 0 5 a , 2 0 5 bに代えて、第 1光ファイバから導かれた光をフアイバの先端部で 2つの経路に分岐し、被写体に照射するための光分岐手段 (図示省略）を備えた構成でも良い。この場合、第 2の光ファイバを省略出来、しかも上記と同様の効果を発揮する。

又、上記実施の形態では、図 1 1 ( a ) に示す様に、光ファイバ 2 0 5 a， 2 0 5 bの前には、何も配置していない構成について説明したが、これに限らず例えば、各光ファイバ 2 0 5 a， 2 0 5 bの開口部 2 0 8 a , 2 0 8 bの前面にコリメ一トレンズ 3 0 1 (図 1 1 ( b ) 参照）や、シリンドリカルレンズ（又は、口ッドレンズ） 3 0 2 (図 1 1 ( c ) 参照）を、各開口部 208 a， 2 08 bの前面に配置する構成でも良い。これにより、開口部から照射される光の強度を、より一層効率よく位置的に一様に変化させることが可能となる。なお、各開口部 20 8 a， 2 08 bの前面からは場所的に光強度の異なること無い光を出力させ、そのかわり、光透過率が位置的に異なる透過率変化フィルタ 1 (303 a) と、透過率変化フィルタ 2 (3 0 3 b) とを各開口部 2 08 a， 208 bの前面に配置することも可能である。

ここで、図 1 1 (d) に示したフィルタの特性を、図 1 2 (a)、 (b) を参照しながら、更に説明する。

例えば、図 1 2 (a ) に示した透過率変化フィルタ 1 (3 0 3 a) を透過した光の強度分布は、図 1 2 (b) 中の符号 40 1 aを付したものとなる様に設定されている。これに対して、透過率変化フィルタ 2 (3 0 3 b) を透過した光の強度分布は、同図中の符号 40 1 bを付したものとなる様に設定されている。図 1 2 ( b ) は、図 4に示した αの範囲についての光強度分布を表した図である。このような透過率変化フィルタを用いても本発明を実現できる。

又、上記実施の形態では、光分配器にシャッター機構が設けられており、時分割で光が被写体に照射される構成の場合について述べたが、これに限らず例えば、光源からの光に複数の周波数の光が含まれており、光分配器にフィルタを設けることにより、異なる波長の光が開口部から照射される。そして、カメラ部にこれらの 2種類の波長を区別して受光出来るフィルタと受光素子とを備える構成とすることにより、被写体の対して、 2種類の波長の各光を同時に照射することが可能となる。これにより測定時間の短縮が可能となる。図 1 0 ( b ) に示した構成についても、半導体レーザ 2 O l a , 2 0 1 bの波長を異ならせて、カメラ部 2 0 6を、 2種類の波長を区別して受光出来るフィルタと受光素子とを備える構成とすれば、上記と同様に、測定時間の短縮が可能となる。又、上記実施の形態では光源として半導体レーザを用いたが、これに限らず例えば、 L E Dやランプなどを用いても良い。次に、上述した本発明にかかるレンジファインダ装置をよりコンパク卜に、またシンプルな構造とする工夫を実現した本発明のカメラを説明する。

つまり、上述したレンジファインダ装置においては、光源 2 a， 2 b を図 2に示すように光反射板をずらしておいたり、発光管の前に水平場所によって光透過率の異なった光フィルタを装着する必要があり、構造が複雑であるといえる。

また、カメラのレンズと光源の距離を数十センチ以上離さないと三角測量を用いるため測定精度が出ないと面もあり、これをカメラの直体に収めようとしてもカメラがかなり大きくなる。

また、従来公知のカメラで撮像した物体の大きさや寸法を測定することは被写体までの距離が分からないと簡単には計算できないという欠点があった。また、一旦撮影されたカラー画像から被写体の大きさを知ることは不可能であった。

また、従来公知のカメラで撮像された画像から被写体を抽出しようとすると、背景が単一色の環境を予め用意しなくてはならず、大がかりな 8

30

準備が必要であった。

以下にそれらの不都合などを解決できる本発明の一実施の形態に係る形状計測用のカメラ及び被写体抽出用のカメラについて、図面を用いて説明する。

(第 4の実施の形態）

図 1 (a ) は、本発明の第 4の実施の形態における形状計測カメラ及び被写体抽出カメラの構成図である。また、図 20はこのカメラのプロック図である。

図 1 3において、 5 0 1， 5 0 2はカメラ筐体、 5 03は撮影レンズ、 504は記録メディア、 50 5， 506はそれぞれ光源部を形成する第 1，第 2ストロボ、 5 0 7はファインダである。

図 20において、 5 3 2は表示部、 5 3 3は撮像部、 5 34は光源制御部、 5 3 5は距離計算部、 53 6はカラー画像計算部、 5 3 8はメディァ記録 ·再生部、 5 5 0は画像メモリである。

この形状計測カメラの構造は、図 1 3 (a ) に示すようにカメラ部の入っている筐体 5 0 1と発光部の入っている筐体 5 02が、互いに厚みが異なって互いに重なってはめ込むことが出来る構造になっており、更に図 1 3 (a ) の状態と（b) の状態を、使用者が筐体 5 0 1、 502 をスライドさせることによって選ぶことが出来る。携帯時には（a) の状態で小型の状態にしておき、撮影時には（b) のような状態に筐体を延ばして使用する。これにより、使用時にレンズ 5 03の中心と光源部のストロボ 5 0 5、 5 0 6との間隔 Dを大きく設定することが出来る。図 2 0 ( a ) は、画像メモリ 5 5 0を用いない簡易方式、（b) は画像メモリを持ち高速に撮像 .表示することのできるタイプである。

光源部のストロボ 5 0 5、 5 0 6は、例えば図 2のように構成されており、ストロボ発光管 5 3 0と中心位置をずらした孔を有する遮光板 5 2 8により構成されている。この時、図 1 5の平面図に示すように発光管 5 3 0の線分から出た光は、遮光板 5 2 8により、その場所によって光の遮られ方が変化しながら出射される。この時、遮光板 5 2 8の孔の位置がストロボ発光管 5 3 0とずれており、直線 1上での点 Aから Bの間に光がだんだん強くなるような光が生成される。これによつて、図 1 6のように、 2つのストロボ発光管から互いに反対方向に光強度が変化するような光パタンが生成される。次に、このような光を用いて奥行き距離を計算する方法を説明する。なお、その内容は、既に述べた奥行き距離の計算方法とおおむね同様である。

このようにして得られる光パタンは、図 1 7のように、光強度が変化するパタンになっている。この光強度の変化を横 X方向に一次元的に示したのが図 1 8である。この光パタンのうち α部分においては、 2つの光源から被写体空間に照射される光は、光源から見て一方は右側が明るく、他方は左側が明るい光となる。但し、このパタンは高さ方向（Υ方向）に対しても変化する。

図 1 9は、図 1 8の α部分における、上記 2つの投射光での被写体照明での光強度比と、光源からの水平方向の角度 Φとの関係を示したものである。 _α部分においては、光強度比と光源からの水平方向の角度 Φの関係は 1対 1対応である。距離の測定のためには、事前に 2種類の光パタンを垂直に立てられた平面に交互に投射し、この反射光をカメラ 5 0 1で撮像した結果から、各 Y座標毎に図 1 7のような光強度比と水平方向の光源からの位置の関係のデータを得ておく必要がある。

また、カメラ 5 0 1のレンズ中心と光源を結ぶ線分が、撮像面の X軸と水平になるように光源を配置すれば、各 Y座標毎に決定された光強度比と水平方向の光源からの位置の関係のデータを用いることにより正確に距離計算を行うことができる。これは、図 2 0 ( a ) の距離計算部によって算出される。以下に、光強度比を用いた距離計算の方法について説明する。

図 2 0 ( a ) の点 Pを着目点とする時、使用者の撮像意図に基づいて撮像部 5 3 3によって撮像した映像の点 Pについての光源のストロボ 5 0 5、 5 0 6それぞれからの 2種類の光パタンが時分割で光源制御部 5 3 4によって投射された時の、撮像部 5 3 3の出力である撮像データから得られた輝度比と、点 Pの Y座標値に対応した図 1 9の関係を用いることにより、光源から見た点 Pの角度 Φを計測する。

なお、図 1 9の関係は前述のように、 Y座標値によって異なる特性を持ち、各 Y座標毎に光強度比と、光源からの水平方向の角度 øの関係が事前の測定によって用意されているものとする。また、カメラから見た点 pに対する角度 eは、画像中での位置（すなわち点 pの画素座標値）とカメラパラメ一タ（焦点距離、レンズ系の光学中心位置）から決定する。そして、上記 2つの角度と、光源位置とカメラの光学中心位置間の距離（基線長 D ) とから、三角測量の原理により距離を計算する。カメラの光学中心を原点とし、カメラの光軸方向を軸、水平方向に X軸、垂直方向に Y軸を設定し、光源からみた着目点の方向が X軸となす角を Φ、カメラから見た着目点の方向と X軸がなす角を θ、光源位置を（0 , — D ) すなわち基線長を Dとすると、着目点 Ρの奥行き値 Ζは式

Ζ = D tan Θ tan φ / (tan Θ ― tan φ )

として計算できる。この時、 Dの値（レンズと光源部の距離）が小さいと、計測された奥行き値 Ζの値の精度が悪くなる。例えば、 3 m程度の距離までの被写体であれば、 Dの値を 2 0〜 3 0 c mにすれば、計測距離の約 1 %の誤差で奥行きが計測できる。これより小さな Dの値になるに従って、計測誤差はこれよりも大きくなつていく。また、着目点 Pの X、 Y座標は以下の式によって与えられる。

X = Z /tan Θ

Ύ = Δ / tan a)

また、カラー画像計算部 5 3 6は、前述の 2種類の光パタン照射時の撮像データを加算平均した画像を計算し、これをカラー画像とする。 2 種類の光パタンは、図 1 8のように、お互いに相補的に明るさが変化する特性を持っており、これらを加算平均することによって一様な明るさのストロボで撮像したのと同等なカラー画像を得ることが出来る。

以上のようにして得られたカラー画像と奥行き画像は、表示部 5 3 2 に表示されるとともに、メディア記録 ·再生部 5 3 8を通して記録メディァ 5 0 4に記録される。もちろん、一旦記録されたカラー画像及び奥行き画像をメディア記録 ·再生部 5 3 8により読み出して表示部 5 3 2 に表示することも出来る。

また、図 2 0 ( b ) のように、撮像部 5 3 3からの画像データを一旦画像メモリ 5 5◦に蓄積するようにすれば、連続して画像を入力することもできる。また、一旦記録メディア 5 0 4に記録した画像を画像メモリ 5 5 0に複数読み出して、高速に再生表示することもできる。

以上のように本実施の形態によれば、光強度の変化パターンを直線状のストロボ発光管と孔の空いた遮光板を用いるだけで、簡単な構造で複数の光パターンを生成でき、構造の安定した形状計測カメラを実現することができる。

また、携帯時には小型で、撮影時には本体を引き延ばしてレンズ 5 0 3と光源部のストロボ 5 0 5， 5 0 6の間隔 Dを大きく取ることが出来、精度の高い奥行き画像を計測できる形状計測カメラを実現することが出来る。

(第 5の実施の形態）

図 2 8は、本発明の第 5の実施の形態における形状計測カメラ及び被写体抽出カメラの構成図である。図 2 8において、 5 0 1 , 5 0 2は力メラの筐体、 5 0 5， 5 0 6はそれぞれ光源部を形成する第 1、第 2ストロボ、 5 1 8は表示パネル、 5 1 9はタツチパネル、 5 3 2は表示部、 5 3 3は撮像部、 5 3 5は距離計算部、 5 3 6はカラー画像計算部、 5 3 8はメディア記録 ·再生部、 5 3 7は制御部である。以下に上記構成の形状計測カメラ及び被写体抽出カメラの動作について説明する。

図 2 7は、形状測定カメラの裏面を示したものである。裏面には、表示パネル 5 1 8と、タツチパネル 5 1 9が重ねて配置してあり、撮像されたカラ一画像や奥行き画像を表示し、使用者が指や棒状のもので、その画像中の注目位置（座標）を指定できるようになつている。図 2 8は、表示，距離計測のブロック図を示したものであり、撮像された距離画像とカラー画像は制御部 5 3 7に入力され、使用者の注目位置指定座標も制御部 5 3 7に入力される。制御部 5 3 7は、撮影されたカラー画像を表示パネル 5 1 8に表示し、タツチパネル 5 1 9によって入力された複数の注目指定座標と、奥行き画像から、実際の距離などを計算して表示パネル 5 1 8に表示する。

図 2 5は、注目位置指定の様子を示したものである。まず、表示部 5 1 8に、使用者が撮影した机のカラー画像が表示されているとする。使用者は、指定点 A 5 2 3、 B 5 2 4を指または棒状のもので指定する。指定すると、形状計測カメラは、得られている奥行き画像のそれぞれの座標位置の実際の座標 A ( X a , Y a , Ζ a ) と Β ( X b， Y b， Z b ) の値を用いて、点 A、 Bを結ぶ線分 A Bの距離 Lab即ち

Lab= V { ( X a - X b ) ² 4- ( Y a - Y b ) ² + ( Ζ a - Ζ b ) ² } を計算し、表示パネル 5 1 8の別の部分に表示する。この例では、 A B の長さが 2 5 c mであると表示されている。このようにして、使用者は、撮影された被写体の測りたい点間の距離を、被写体に触れることなく、これが奥行き方向の長さであっても測定することが出来る。

また、同様にして直線ではなく、円状の被写体の大きさを測定することができる。図 2 6は、円形のテーブルを撮像した場合の例である。例えば、使用者は撮像され表示パネル 5 1 8に表示されたカラー画像を見ながら、測りたい円形の円周の部分の適当な位置 3点 A 5 2 3、 B 5 2 4、 C 5 2 6をタツチパネルに指または棒状のものを触れることによつて指定する。その後、形状計測カメラは、これらの 3点の空間座標値 A (X a , Y a， Z a)， B (X b， Yb， Z b)， C (X c， Y c， Z c ) 力ら、これらを通る円の方程式を求める。求める方法は色々あるが、例えば、線分 ABと B Cの垂直二等分線を求め、それの交点が円の中心 G (X g , Y g， Z g) であるする。次に、線分 GA、 GB、 GCの長さの平均値を円の半径とすればよい。

このようにして得られた半径を図 26では 50 c mとして表示して使用者に知らせている。このようにすることによって、円形のような複雑な形の大きさも、被写体に触れることなく測定することが出来る。他にも、正三角形や楕円など、形状を規定する数式が存在する形であれば、複数の点を使甩者が指定することによって奥行き画像から、その大きさを被写体に触れることなく測定することができる。また、この場合は、タツチパネルを用いて使用者が注目点の座標を入力したが、上下左右に動くカーソル（十字事模様など）を表示パネル 5 1 8に表示し、押しボタンによってその位置を動かして指定して注目点の座標を入力してもよレ、。

また、被写体の大きさ計算結果を、メディア記録 ·再生部 538を通して記録メディア 504に記録すれば、使用者が測定結果を覚えておく必要はなく、記録メディア 504を取り出して、これを読み書きできるメディア記録 ·再生部 538と同等の機能を有する機器（パーソナルコンピュータなど）で使用することも出来、便利である。もちろん、測定結果を撮影されたカラ一画像中にスーパ一インポーズし、画像として保存しても良レ、。また、以上の例では被写体の長さを測定したが、長さを複数測定し、それを元にして面積や体積を求めることもできる。

更に、撮影データの他の表示 '利用例を述べる。

図 2 7に示したように、カメラ裏面には、表示部 5 1 8と、タツチパネル 5 1 9が重ねて配置してあり、撮像されたカラー画像や奥行き画像を表示し、使用者が指や棒状のもので、その画像中の注目位置（座標）を指定できるようになつている。これを利用して、使用者が注目した被写体のみを切り出した画像を得ることのできる被写体抽出力メラを実現することが出来る。

図 2 8は、表示 ·切り出し動作のブロック図を示したものであり、基本的には前述の形状測定カメラと同じ構造である。撮像された距離画像とカラー画像は制御部 5 3 7に入力され、使用者の注目位置指定座標も制御部 5 3 7に入力される。

制御部 5 3 7は、撮影されたカラー画像を表示パネル 5 1 8に表示し、タツチパネル 5 1 9によって入力された複数の注目指定座標と、奥行き画像から、使用者が意図する被写体のみを切り出して表示部 5 1 8に表示し、記録メディア 5 0 4に記録することが出来る。この動作を図 2 9 を用いて説明する。

まず、使用者は被写体 5 2 0を切り出したいとする。使用者は被写体 5 2 0の一部をタツチパネル 5 1 9にて指定する。制御部 5 3 7は、この座標の含まれる部分の奥行き値を奥行き画像から得て、それと連続的に連結された奥行きを有する部分を使用者の注目する被写体と判断し、その部分のみを表示して、それ以外の部分をある特定の色に塗りつぶして、表示パネル 5 1 8に表示する。

連結部分の判断は、指定された座標を始点として、奥行き値が連続的に変化する限りその領域を上下左右に広げていき、奥行き不連続部分があればそこで停止するような、いわゆる画像処理を行えばよい。

また、使用者が切り出したいと思う被写体のカメラからの距離よりも少し遠い距離、または切り出したいと思う距離の範囲をタッチパネルまたは押しボタンによって指定し、制御部 5 3 7はその値によって指定された距離よりも近い値を持つカラー画像の部分、または指定された距離の範囲の部分のみに含まれるカラー画像を表示し、その他の部分はある特定の色に塗りつぶし、表示パネル 5 1 8に表示し、記録メディア 5 0 4に記録する。

このようにすることによって、使用者が注目する被写体のみをカメラが判断して切りだし、これを表示 ·記録することが出来る。また、この場合、画像処理によっては、図 3 0に示したように、背景部分であるにもかかわらず、誤動作によって前景と判断されてしまう部分が発生する可能性がある。

この場合は、使用者がタツチパネル 5 1 9によって誤動作したと思われる部分（図 2 9 ) を指定して、これは背景であるように、表示結果を修正するようにすれば、品質の高い被写体の切り出しカラー画像を得ることが出来る。もちろんこの場合、誤動作によって背景と判断された部分を使用者が指定して、この部分が前景になるように修正動作を行っても良い。

以上のようにすれば、奥行き画像の情報を用いて、距離によってカラ一画像を切り出すことによって、使用者が注目する被写体のみを切り出した画像を簡単に得て、保存することが出来る。

また、図 2 8において、制御部 5 3 7内に画像メモリを配置し、再生 · 操作する画像を一旦画像メモリ上に置くことによって、画像のアクセス速度を速くしたり、複数の画像を高速に切り替えて表示 ·操作することもできる。

以上のように本実施の形態によれば、被写体に触れることなく、それの実際の大きさを測定することも出来る。また、使用者が注目している被写体のみを、その奥行き情報を元に簡単に切り出して保存することも出来る形状計測カメラ及び被写体抽出カメラを実現することが出来る。また、第 4の実施の形態において、形状計測カメラの筐体が、図 2 1 のように構成されていても、同様の効果が得られる。即ち、撮像部 5 3 3が配置されるカメラ部 9と、光源を形成する第 1，第 2ストロボ 5 0 5， 5 0 6が配置されるストロボ部 5 0 8力；、蝶番のような構造を有する接続部 5 1 0によって接続され、使用者が自由に図 2 1 ( a ) のように折り畳んだり、（b ) のように延ばしたりできる構造である。携帯時には、（a ) のようにすれば小型であり、撮影時には（b ) のように広げて使えば、レンズ 5 0 3と光源の第 1，第 2ストロボ 5 0 5， 5 0 6 の間隔 Dを大きくすることが出来る。

また、図 2 1 ( c ) のように、レンズと第 1、第 2ストロボ 5 0 5， 5 0 6が垂直に配置されるような構造にすることもできる。この場合、奥行き画像計算は前述では角度 Φ、 Θが水平方向の変化であつたのに対して、垂直方向に変化になるだけで、あとは同様の計算で奥行き画像を算出できる。縦方向の光強度の変化を生成するために、光源は図 2 1 (d) に示したように縦置きの発光管の構成となる。

この場合、図 23に示したように、図 2 1のようなカメラ部の入っている筐体 50 1 と発光部の入っている筐体 502が、互いに厚みが異なつて互いに垂直方向に重なってはめ込むことが出来る構造としても、同様な効果が得られる。この時の光源部の構成は図 2 3 (d) のようになる。

また、第 4の実施の形態において、形状計測用カメラの筐体が、図 2 2のように構成されていても、同様の効果が得られる。即ち、光源部の第 1、第 2ストロボ 50 5、 5 06を含む部分の筐体 5 1 7を小型とし、カメラ筐体 50 1に蝶番構造で接続される。使用時には筐体 5 1 7を使用者が回して光源部の第 1、第 2ストロボ 505， 50 6を露出させることによって、通常は光源部の第 1、第 2ストロボ 50 5， 506が露出せず不用意な接触によって破損することを防ぎつつ筐体を小さくでき、同時に撮影時にはこれらとレンズの間隔 Dを大きく取ることが出来る。また、第 4の実施の形態において、光源は図 2のように構成されるとしたが、図 24 (a ) のように、発光管 5 2 9がーつであり、その前に液晶バリア 53 1を置いた構造にしても同様の光パタン生成機能を有することが出来る。

この場合、図 24 (b) のように発光管 5 2 9に対して左側、（c ) のように右側に光透過部が順次設定されるようにし、それぞれの状態において一回づっ順番に発光管 5 2 9が発光するようにして、図 2のように 2つの発光管を用いることなく、一つの発光管を 2回順次発光させることで、図 1 8と同様な光パターンを生成することができる。

これによつて、発光管の本数が少なく、発光パタンの出射位置が図 2 のように上下に少しずれた位置から出るのではなく、あたかも同じ位置から光が出射されたようにすることが出来、奥行き計測誤差を小さくすることが出来る。

これは図 2 0において、光パタンの出射点 Qの位置が本実施の形態では垂直方向にずれていたのに対し、この場合は同じ位置になるので、直線 P Qが 1本の線となり、垂直位置の異なった直線を用いて奥行き計算するよりも誤差が発生しないからである。

また、この場合、図 2 4 ( d ) のように液晶バリア 5 3 2の全面を光透過状態にすることによって、通常の 2次元画像を撮像するカメラのストロボとしても利用することができる。

また、第 4の実施の形態では、形状計測カメラ及び被写体抽出カメラ本体において、奥行き画像とカラー画像を計算し、これを記録メディアにて記録したが、図 3 1に示すように、カメラ本体では、光源の第 1、第 2ストロボ 5 0 5 · 5 0 6に同期して撮像された画像データをメディァ記録 ·再生部 5 3 8を通して記録メディア 5 0 4に記録し、これをパ一ソナルコンピュータなどで構成された解析装置 ₃ 9により画像データを読み出して、距離計算部 5 3 5 ·カラー画像計算部 5 3 6により所望の解析結果を出し、これを表示部 5 3 2を用いて被写体を切り出したり、形状を測定しても良い。

また、記録メディア 5 0 4を介さずに画像データを解析装置 5 3 9に転送することもできる。例えば、カメラ本体と解析装置 5 3 9をデータ現行の通信手段を用いて接続する。例えば有線通信ではパラレルデータインタフェース、シリアルデータインタフェース、電話回線を用いることが出きる。無線通信では、光通信 ·赤外線通信 ·携帯電話網通信 ·電波通信を用いることが出来る。さらに、解析結果を記録媒体に記録することもできる。

また、この場合、撮像部 5 3 3は動画撮影用ビデオカメラであり、記録メディア 5 0 4がテープなどの記録媒体の場合、通常はカラ一動画像を撮影するカメラとして利用し、使用者が必要なときだけ押しボタンなどを押すことによって、フラッシュを点灯させ、その部分の映像（フレ —ム、フィールドなど）のみ識別できるようなインデックス信号を記録媒体に記憶しておけば、解析装置 5 3 9において、インデックス信号を有する部分の映像のみを抽出し、その部分のみカラー画像 ·奥行き画像を計算して出力することができる。

また、第 4の実施の形態では、カメラ筐体 5 0 1に最初から光源部が付属していたが、光源部のみを取り外し可能にすることによって、通常のカラー画像撮像時には小型で携帯しやすい形状であり、奥行き画像撮像時のみに光源部を取り付けて使用する方法も考えられる。

図 3 7 ( a ) は、写真用の外部ストロボ装置のような構造であり、図 2、図 2 4のような光源を搭載した外部光源である。カメラとの接続部 5 4 9を介して、図 3 7 ( b ) のようにカメラ筐体 5 0 1と接続して使用する。図 3 8は、図 3 5、図 3 6に示したような被写体の影をなくすための光源の例である。

図 3 8 ( a ) では、接続部 5 4 9の両側に対称に光源が配置されている。カメラに接続した様子を図 3 8 ( b ) に示す。また、図 3 7、図 3 8では、フィルムカメラのストロボシュ一のような構造でカメラ本体と光源を接続したが、図 3 9 ( a ) のように、カメラの三脚取り付けネジを利用して取り付ける方法も考えられる。

この場合、図 3 9 ( b ) のように、カメラ筐体 5◦ 1の底部のネジを用いて取り付ける構造となる。このような、取り外し可能な外部光源装置として光源を分離すれば、奥行き画像撮像時のみ、カメラが大きくなり、通常のカメラとして使用する場合には小型軽量という利便性を出すことが出来る。

また、第 5の実施の形態において、図 3 1の構成ではタツチパネルを用いた構成で使用者の座標指定を行うことが出来るが、他の手段で使用者が指定を行っても良い。例えば、パーソナルコンピュータで実現する場合はマウスやキーボードの入力装置を用いることができる。他にもトラックボール、スィッチ、ボリュームなどを応用することも出来る。また、第 4、 ·第 5の実施の形態においては、図 1 3、図 2 1、図 2 2、図 2 3に示したように、撮像部 5 3 3に対して 2つの光源部の第 1、第 2ストロボ 5 0 5 · 5 0 6を片方に配置したが、この場合、図 3 2に示したような配置で被写体 5 4 0、背景 5 4 1を撮像すると、得られる画像は図 3 3に示したように光源からの光が被写体 5 4 0によって遮られ、影 5 4 2が発生する。

この部分は光源からの光が届かない領域であり、距離画像としての情報を得ることが出来ない領域である。この場合は、図 3 4に示すように光源の第 1、第 2ストロボ 5 0 5 · 5 0 6と同じ構成の光源 5 4 3 · 5 4 4をレンズを中心として光源の第 1、第 2ストロボ 5 0 5 · 5 0 6の反対側に設置することにより、この影の領域をなくすことが出来る。その方法を以下に示す。

光源の第 1、第 2ストロボ 5 0 5 · 5 0 6を用いた場合は領域 ]3、光源 5 4 3 · 5 4 4を用いたときは領域 yの部分が距離画像としての情報を得られない部分である。前述の計算と同様にして、光源の第 1、第 2 ストロボ 5 0 5 · 5 0 6を用いたときの距離画像 A及ぴカラー画像 A、光源 5 4 3 · 5 4 4を用いた時の距離画像 B及びカラー画像 Bをそれぞれ独立に計算しておく。この時、それぞれの画像において、領域 |3、 7 の部分を得られた画像データから、輝度の小さい部分として判断してお次に、距離画像 A、 Bを合成して影領域のない距離画像を新たに生成する。これは、距離画像 A、 Bでどちらか一方において前述の輝度の小さい部分として判断されていない領域が存在した場合は、その値を採用し、どちらも影領域でない場合は、両方の画像データの平均値を用いることによって実現できる。

カラー画像についても同様であり、少なくともカラー画像 A · Bどちらか一方が影部分でないデータを有していれば、影領域の無い新しい力ラー画像を合成することができる。

以上の構成の場合、光源がレンズの左右または上下に配置されている必要がある。その場合、図 3 5に示したように、カメラ本体 5 1 1の左右に、光源部を有した筐体 5 1 2 - 5 1 3を反対方向にスライドして延ばすような筐体の構成にすれば、使用者が携帯時には小さくして図 3 5 W

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(a) の状態にして持ち運び、使用する場合は図 3 5 (b) のように延ばして基線長 Dを大きく取り、奥行き画像計測精度が低下するのを防ぐことが出来る。

また、図 3 6に示すように、 3段に折り畳めるような構造にしても同様の効果を得ることが出来る。図 3 6 (a) のように携帯時には折り畳んで小さくして持ち運び、使用時には図 3 6 (b ) のように広げればレンズと光源の間隔である基線長 Dを大きく取ることが出来る。

また、図 2 1 (c) のように、レンズと光源の配置を垂直にするために、図 3 5の筐体 5 1 2 - 5 1 3を筐体 1 1の上下に配置したり、図 3 6において筐体 5 1 2 - 5 1 3を筐体 1 1の上下に配置してもよい。産業上の利用可能性

以上述べたところから明らかな様に本発明のレンジファインダ装置によれば、機械的な動作を含まず、全て電子的な動作で実現出来る、低コストで、信頼性の高い装置を提供することが出来る。

又、本発明のレンジファインダ装置によれば、光源からの光が 2次元的なパターンを有する場合においても、精度良く距離測定を行うことが出来る。

又、本発明レンジファインダ装置によれば、光源からの光を、被写体に直接照射出来ない場所の被写体の距離を計測出来る。

さらに、以上のように本発明のカメラによれば、構造が簡単で実用性の高い光源部を実現できる。また、携帯時には小型であるが使用時にはカメラレンズと光源の距離を数十センチ以上確保でき、奥行き画像測定精度を低下させない効果を有する。また、非接触で被写体の長さや大きさを簡単に測定でき、また、一旦撮影されたカラー画像から被写体の大きさを知ることができ、また、撮像された画像から注目する被写体を簡単に抽出することができる形状計測用、被写体抽出用のカメラを提供することが出来る。

Claims

請求の範囲

1 . 光強度が 3次元空間的に異なる輻射パターンを持つ投射光を複数個、光源から時分割にて被写体に照射し、前記投射光の被写体からの反射光をカメラで撮像し、撮像した画像の光強度を用いて距離計測を行うレンジフアインダ装置であって、

これら測定した光強度と、得られた角度と、さらに前記所定の画素の画像上の 2次元座標位置情報とに基づいて、前記被写体までの距離を算出することを特徴とするレンジフアインダ装置。

2 . 前記複数個の投射光は 2個であり、それらの投射方向は互いに位置的に一部重なった状態で異なる方向に投射され、

前記光源からの各投射光の角度と光強度の関係とは、

前記光源からの各投射光の角度と、その角度における前記 2つの投射光の各光強度の比との関係であることを特徴とする請求項 1記載のレンジファインダ装置。

3 . 前記投射光は、反射板を背後に備えた光源を 2つ配置することにより生成されることを特徴とする請求項 2記載のレンジフアインダ装置。

4 . 前記撮像した画像の光強度は、前記投射光が存在する場合と存在しない場合の画像光強度の差分値であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載のレンジファインダ装置。

5 . 前記複数個の投射光を同時に前記被写体に照射し、前記投射光の被写体からの反射光を前記カメラで撮像し、その撮像した画像を通常の画像とすることを特徴とする請求項 1又は 2記載のレンジファインダ装

6 . 前記カメラは、前記投射光の発光期間以下の露出時間に設定されることにより、背景光の影響を抑圧することを特徴とする請求項 1又は 2記載のレンジファインダ装置。

7 . 前記レンズと前記光源を、それらレンズと光源を結ぶ直線が撮像素子面の水平軸に対して平行になるように、配置することを特徴とする請求項 1又は 2記載のレンジファインダ装置。

8 . 前記複数個の投射光は、透過率が 2次元的に異なる光透過板を前方に備えた光源により生成されることを特徴とする請求項 2記載のレンジファインダ装置。

9 . 前記複数個の投射光は、光透過率パターンを切り替え可能な光学素子と光源を用いて実現されることを特徴とする請求項 2記載のレンジファインダ装置。

1 0 . 前記反射板あるいは光透過版が無い状態で、前記光源からの投射光の光強度を測定して補正量を得ておき、前記光源からの各投射光の角度と光強度との関係を得る際に、その補正量によって光強度を修正し、また、実際の距離測定時にも、測定した光強度を前記補正量によって修正することを特徴とする請求項 3， 8，又は 9に記載のレンジファインダ装置。

1 1 . 光源と、

前記光源から出射される光を導く第 1光ファイバと、

前記複数の第 2光ファイバ一のそれぞれの前記他端から前記被写体に照射される光の強度が、いずれも場所的に異なる分布を有していることを特徴とするレンジファインダ一装置。

1 2 . 光源と、

前記光源から出射される光を導く第 1光ファイバと、

前記第 1光ファイバから導かれた光を複数の経路に分岐し、被写体に照射するための光分岐手段と、

前記光分岐手段から前記被写体に照射される何れの経路の光強度も、場所的に異なる分布を有していることを特徴とするレンジファインダ装

1 3 . 複数の光源と、

前記光源から出射される光を個別に被写体側に導き、前記被写体に照射するための複数の光ファイバと、

前記被写体に照射される何れの光ファィバからの光強度も、場所的に異なる分布を有していることを特徴とするレンジファインダ装置。

1 4 . 前記被写体に光を照射する前記光ファイバの開口部の前面に配置されたレンズ系を備えたことを特徴とする請求項 1 1又は 1 3記載のレンジファインダ装置。

1 5 . 前記光強度の場所的分布を得るために、前記光を照射する前記光ファイバの開口部の前面に、場所により光透過率の異なる光フィルタを備えたことを特徴とする請求項 1 1又は 1 3記載のレンジファイン

6 . 前記被写体に光を照射する前記光分岐手段の開口部の前面配置されたレンズ系を備えたことを特徴とする請求項 1 2記載のレンジファインダ装置。

1 7 . 前記光の強度の場所的分布を得るために、前記光を照射する前記光分岐手段の開口部の前面に、場所により光透過率の異なる光フィルタを備えたことを特徴とする請求項 1 2記載のレンジファインダ装置。

1 8 . 前記レンズ系が、コリメートレンズ、シリンドリカルレンズ、又はロッドレンズであることを特徴とする請求項 1 1〜 1 7の何れか一つに記載のレンジファインダ装置。

1 9 . 特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

前記発光手段と撮像レンズ間の距離が可変可能な構造を有し、使用時においては前記発光手段と撮像レンズ間隔が十分取れるようにできることを特徴とするカメラ。

2 0 . 前記発光手段と撮像レンズ間の距離が可変可能な構造は、前記発光手段と、前記撮像レンズを含む本体とが相対的にスライド可能な構造により実現されており、使用時においては前記発光手段と前記本体とを互いに相対的に離れるようにスライドさせることによって、前記発光手段とカメラレンズ間隔が十分取れるように構成されている請求項 1 9記載のカメラ。

2 1 . 前記発光手段と撮像レンズ間の距離が可変可能な構造は、前記発光手段と、撮像レンズを含む本体が互いに蝶番構造によつて連結されることにより実現されており、使用時においては前記発光手段と前記本体との蝶番構造を開くことによって、前記発光手段とカメラレンズ間隔が十分取れるように構成されている請求項 1 9記載のカメラ。

2 2 . 特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

前記発光手段は、配列された複数の直線状光源のそれぞれの前に、孔を有する遮光板が配置された構造を有し、それらの遮光板の各孔は互いに位置的にずれており、

前記複数個の光源は時分割的に発光することを特徴とするカメラ。

2 3 . 特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

前記発光手段は、一つの光源の前に、 2次元的に光透過率が異なる光変調素子が配置され、その光透過率の 2次元的変化分布が切り替え可能となっており、

前記発光手段は、その光透過率の分布の切り替えに応じて、複数回発光することを特徴とするカメラ。

2 4 . 特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

タツチパネル付きの平面ディスプレイを備え、

そのタツチパネル上に前記撮影画像が表示されている際のそのタツチパネルに対する使用者によるタツチ動作によって、被写体中の複数個の点が指定された場合、その指定されたこれらの点間の実際の長さを、前記奥行き画像データから計算する距離計算部を有することを特徴とするカメラ。

2 5 . 前記距離計算部は、使用者が指定する前記複数の点から得られた被写体各部の長さ情報から、その被写体の面積あるいは体積を計算することを特徴とする請求項 2 4記載のカメラ。

2 6 . 特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

タツチパネル付きの平面ディスプレイを備え、

そのタツチパネル上に前記撮影画像が表示されている際のそのタツチパネルに対する使用者によるタツチ動作によって、被写体中の複数個の点が指定された場合、使用者が指定する前記複数の点を通る円の直径、半径又は円弧の長さを、前記奥行き画像データから計算する距離計算部を有することを特徴とするカメラ。

2 7 . 特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

使用者により指定された距離以下に存在する被写体のみ、または、使用者によって指定された距離の範囲に存在する被写体のみ、前記撮像された奥行き画像を用いて、切り出す被写体切り出し手段を有することを特徴とするカメラ。

2 8 . 前記切り出し処理の誤動作により背景又は前景を間違えた部分を使用者が前記タツチパネルに触れることにより指定することにより、誤った背景または前景切り出し動作を修正できることを特徴とする請求項 2 7 9記載のカメラ。

2 9 . 前記タツチパネル付きの平面ディスプレイを指で操作する代わりに、ペン型のボインティングデバイスを用いて使用者が座標を入力することを特徴とする請求項 2 4〜2 7のいずれかに記載のカメラ。

3 0 . 前記タツチパネル付きの平面ディスプレイを指で操作する代わりに、通常の平面ディスプレイ上に画像上の位置を表すカーソルを表示し、マウスや押しボタンを使用者が操作することによってカーソル位置を移動し、所望の座標を使用者が入力することを特徴とする請求項 2 4〜 2 7のいずれかに記載の力メラ。

3 1 . 前記撮像された画像データを利用して奥行き画像を得るための装置は、その撮像レンズを含む本体とは、通信手段を介して通信可能となっていることを特徴とする請求項 1 9〜3 0のいずれかに記載の力メラ。

3 2 . 前記発光手段は、前記撮像レンズを含む本体と分離可能であり、通常の映像撮像時には前記発光手段が取り外されて使用され、奥行き画像撮像時には前記発光手段を取り付けて使用することを特徴とする請求項 1 9〜 3 1のいずれかに記載の力メラ。

3 3 . 特定の輻射パターンを持つ投射光を被写体に照射する発光手段を有し、前記発光手段の被写体反射光を撮像し、撮像した画像の光強度を用いて奥行き画像を得る、形状計測用または被写体抽出用のカメラであって、

前記発光手段の発光なしの状態にて動画像を撮像し記録媒体に録画できるビデオ力メラを兼ねており、

前記発光手段が発光した時に撮像した画像データにィンデッタス信号を付加しておき、前記ィンデックス信号が付加された特定の画像のみを用いて奥行き画像を算出することを特徴とするカメラ。

3 4 . 前記奥行き画像以外にもカラー画像も同時に生成し、奥行き画像とカラー画像を共に出力できることを特徴とする請求項 1 9〜3 3 のいずれかに記載の力メラ。

3 5 . 前記被写体切り出し部は、使用者によって指定された距離以下に存在する被写体のみ、または、使用者によって指定された距離の範囲に存在する被写体のみのカラー画像を切り出すことを特徴とする請求項 2 7記載のカメラ。