JP2002074346A

JP2002074346A - ３次元画像入力装置

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Publication number: JP2002074346A
Application number: JP2000268188A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Tani; 信博谷; Shuzo Seo; 修三瀬尾; Shinichi Kakiuchi; 伸一垣内; Kiyoshi Yamamoto; 山本　　清
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】１の被写体に対して、鮮明な２次元画像と、
撮像素子の高速駆動が必要な３次元画像とを検出する。【解決手段】撮像素子として２次元画像用ＣＣＤ２８
と３次元画像用ＣＣＤ２９とを設ける。２次元画像用Ｃ
ＣＤ２８には多画素ＣＣＤを用いる。３次元画像用ＣＣ
Ｄ２９には、２次元画像用ＣＣＤ２８と比較して画素数
が同じ、又は少なく、２次元画像用ＣＣＤ２８の画素ピ
ッチに対して整数倍の画素ピッチとなるＣＣＤを用い
る。撮影レンズ１１を介して入射した光はプリズムＰに
より分割される。分割された光は２次元画像用ＣＣＤ２
８、３次元画像用ＣＣＤ２９にそれぞれ受光されて、通
常の静止画像である２次元画像、および被写体までの距
離に対応した３次元画像が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光伝播時間測定法を
用いて被写体の３次元形状等を検出する３次元画像入力
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パルス変調されたレーザ光を被写
体に照射し、被写体からの反射光をＣＣＤにおいて受光
し、被写体までの距離に応じた信号電荷を画素毎に検出
する３次元画像入力装置が知られている。すなわち、こ
のような３次元画像入力装置で検出される３次元画像
は、ＣＣＤの各画素値が被写体まで距離に対応してい
る。

【０００３】通常、上記３次元画像は被写体のテクスチ
ャを表す通常の画像である２次元画像と共に検出が行わ
る。２次元画像の検出には、より鮮明な画質を得るため
に高解像度のＣＣＤを用いることが望ましい。一方、高
解像度の多画素ＣＣＤを用いると、浮遊容量が増大し、
高速な駆動が困難となる。したがって、ＣＣＤを高速に
駆動制御する必要がある３次元画像の検出に多画素ＣＣ
Ｄを用いることは困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点を解決するものであり、被写体の高精細な２次元画像
を検出すると共に、ＣＣＤの高速な駆動を必要とする３
次元画像の検出が可能な３次元画像入力装置を得ること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる３次元画
像入力装置は第１および第２撮像素子と、被写体の光学
像を第１撮像素子に結像して被写体の２次元画像を検出
する第１画像検出手段と、被写体に測距光を照射するこ
とにより被写体において反射された光を第２撮像素子に
おいて受光し、その受光量に応じて被写体の３次元画像
を検出する第２画像検出手段とを具備し、第２撮像素子
の画素ピッチが第１撮像素子の画素ピッチと同じ又は、
第１撮像素子の画素ピッチより大きいことを特徴とす
る。

【０００６】好ましくは、第２撮像素子の画素ピッチ
が、前記第１撮像素子の画素ピッチの整数倍である。

【０００７】例えば、１つの撮影レンズと、撮影レンズ
に入射した光を分解する入射光分割部材を有し、第１画
像検出手段と第２画像検出手段とが入射光分割部材によ
り分割された光を受光して画像を検出する。

【０００８】例えば、第１および第２撮影レンズを有
し、第１画像検出手段が第１撮影レンズを介して被写体
の２次元画像を検出し、第２画像検出手段が第２撮影レ
ンズを介して被写体の３次元画像を検出する。

【０００９】好ましくは、第１画像検出手段が第１光学
フィルタを有し、第２画像検出手段が第２光学フィルタ
を有する。

【００１０】例えば、第１光学フィルタが赤外線カット
フィルタであり、第２光学フィルタが赤外線透過フィル
タである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である
３次元画像入力装置を備えたカメラの斜視図である。

【００１２】カメラ本体１０の前面において、撮影レン
ズ１１の左上にはファインダ窓１２が設けられ、右上に
はストロボ１３が設けられている。カメラ本体１０の上
面において、撮影レンズ１１の真上には、測距光である
レーザ光を照射する発光装置（光源）１４が配設されて
いる。発光装置１４の左側にはレリーズスイッチ１５と
液晶表示パネル１６が設けられ、また右側にはモード切
替ダイアル１７、Ｖ／Ｄモード切替スイッチ１８が設け
られている。カメラ本体１０の側面には、ＩＣメモリカ
ード等の記録媒体を挿入するためのカード挿入口１９が
形成され、また、ビデオ出力端子２０とインターフェー
スコネクタ２１が設けられている。

【００１３】図２は図１に示すカメラの回路構成を示す
ブロック図である。撮影レンズ１１の中には絞り２５が
設けられている。絞り２５の開度はアイリス駆動回路２
６によって調整される。撮影レンズ１１の焦点調整動作
およびズーミング動作はレンズ駆動回路２７によって制
御される。

【００１４】撮影レンズ１１の光軸上にはプリズムＰが
配設されている。プリズムＰは撮影レンズ１１から入射
した光のうち半分の光を透過し、半分の光を反射して別
の面から出射するように構成されている。プリズムＰに
よって２つに分割された光は光学フィルタ２２ａおよび
２２ｂを通って、通常の画像を検出する２次元画像用Ｃ
ＣＤ２８、および被写体の３次元形状を表す距離情報を
検出するための３次元画像用ＣＣＤ２９に入射する。入
射した光は２次元画像用ＣＣＤ２８、３次元画像用ＣＣ
Ｄ２９の各フォトダイオードにおいて光電変換され、受
光量に応じた信号電荷が各フォトダイオード毎に発生す
る。

【００１５】２次元画像用ＣＣＤ２８、３次元画像用Ｃ
ＣＤ２９における電荷の蓄積動作、電荷の読出動作等の
動作はＣＣＤ駆動回路３０によって制御される。２次元
画像用ＣＣＤ２８から読み出された電荷信号、すなわち
画像信号はアンプ３１ａにおいて増幅され、Ａ／Ｄ変換
器３２ａにおいてアナログ信号からデジタル信号に変換
される。デジタルの画像信号は２次元画像用撮像信号処
理回路３３ａにおいてガンマ補正等の処理を施され、２
次元画像メモリ３４ａに一時的に格納される。同様に、
３次元画像用ＣＣＤ２９から読み出された電荷信号、す
なわち距離情報の電荷信号はアンプ３１ｂ、Ａ／Ｄ変換
器３２ｂを介して３次元画像用撮像信号処理回路３３ｂ
に入力され、３次元画像メモリ３４ｂに一時的に格納さ
れる。

【００１６】アイリス駆動回路２６、レンズ駆動回路２
７、ＣＣＤ駆動回路３０、２次元画像用撮像信号処理回
路３３ａ、３次元画像用撮像信号処理回路３３ｂはシス
テムコントロール回路３５によって制御される。

【００１７】画像信号は２次元画像メモリ３４ａから読
み出され、ＬＣＤ駆動回路３６に供給される。ＬＣＤ駆
動回路３６は画像信号に応じて動作し、これにより画像
表示ＬＣＤパネル３７には、画像信号に応じた画像が表
示される。

【００１８】距離情報の電荷信号は、３次元画像用メモ
リ３４ｂから読み出され、ＬＣＤ駆動回路３６に供給さ
れて、３次元画像として画面表示ＬＣＤパネル３７に表
示される。

【００１９】さらに、画像メモリ３４ａ、３４ｂから読
み出された画像信号および距離情報の電荷信号はＴＶ信
号エンコーダ３８に送られ、ビデオ出力端子２０を介し
て、カメラ本体１０の外部に設けられたモニタ装置３９
に伝送可能である。システムコントロール回路３５はイ
ンターフェース回路４０に接続されており、インターフ
ェース回路４０はインターフェースコネクタ２１に接続
されている。したがって、画像メモリ３４ａ、３４ｂか
ら読み出された画像信号および距離情報の電荷信号は、
インターフェースコネクタ２１に接続されたコンピュー
タ４１に伝送可能である。また、システムコントロール
回路３５は、記録媒体制御回路４２を介して画像記録装
置４３に接続されている。したがって読み出された画像
信号および距離情報の電荷信号は、画像記録装置４３に
装着されたＩＣメモリカード等の記録媒体Ｍに記録可能
である。

【００２０】システムコントロール回路３５には、発光
素子制御回路４４が接続されている。発光装置１４には
発光素子１４ａと照明レンズ１４ｂが設けられ、発光素
子１４ａの発光動作は発光素子制御回路４４によって制
御される。発光素子１４ａは測距光であるレーザ光を照
射するものであり、このレーザ光は照明レンズ１４ｂを
介して被計測物体に照射される。被計測物体において反
射した光は撮影レンズ１１に入射する。この光をＣＣＤ
２９によって検出することにより、被計測物体の３次元
画像が計測される。

【００２１】システムコントロール回路３５には、レリ
ーズスイッチ１５、モード切替スイッチ１７、Ｖ／Ｄモ
ード切替スイッチ１８から成るスイッチ群４５と液晶表
示パネル（表示素子）１６とが接続されている。

【００２２】次に図３および図４を参照して、本実施形
態における距離測定の原理について説明する。なお図４
において横軸は時間ｔである。

【００２３】距離測定装置Ｂから出力された測距光は被
写体Ｓにおいて反射し、図示しないＣＣＤによって受光
される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス状の
光であり、したがって被写体Ｓからの反射光も、同じパ
ルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また反射光のパ
ルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ちあがりより
も時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。測距光と反
射光は距離測定装置Ｂと被写体Ｓの間の２倍の距離ｒを
進んだことになるから、その距離ｒはｒ＝δ・ｔ・Ｃ／
２により得られる。ただしＣは光速である。

【００２４】例えば測距光のパルスの立ち上がりから反
射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下
がる前に検知不可能な状態に切換えるようにすると、す
なわち反射光検知期間Ｔを設けると、この反射光検知期
間Ｔにおける受光量Ａは距離ｒの関数である。すなわち
受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大
きくなるほど）小さくなる。

【００２５】本実施形態では上述した原理を利用して、
３次元画像用ＣＣＤ２９に設けられ、２次元的に配列さ
れた複数のフォトダイオードにおいてそれぞれ受光量Ａ
を検出することにより、カメラ本体１０から被写体Ｓの
表面の各点までの距離をそれぞれ検出し、被写体Ｓの３
次元形状を示す３次元画像のデータを一括して入力して
いる。

【００２６】次に図５、図６のフローチャートを用いて
本実施形態の２次元画像および３次元画像の検出動作に
ついて説明する。

【００２７】ステップ１０１においてレリーズスイッチ
１５が全押しされていることが確認されるとステップ１
０２が実行され、ビデオモード（Ｖ）と距離測定モード
（Ｄ）のいずれが選択されているかが判定される。これ
らのモード間における切替はＶ／Ｄモード切替スイッチ
１８を操作することによって行われる。

【００２８】Ｄモードが選択されているとき、ステップ
１０３において垂直同期信号が出力されるとともに測距
光制御が開始される。すなわち発光装置１４が駆動さ
れ、パルス状の測距光が断続的に出力される。次いでス
テップ１０４が実行され、３次元画像用ＣＣＤ２９によ
る検知制御が開始される。すなわち距離情報検出動作が
開始され、電荷掃出し信号と電荷転送信号が交互に出力
されて、距離情報の信号電荷が垂直転送部において積分
される。

【００２９】ステップ１０５では、距離情報検出動作の
開始から１フィールド期間が終了したか否かが判定され
る。１フィールドの期間が終了するとステップ１０６へ
進み、距離情報の信号電荷が３次元画像用ＣＣＤ２９か
ら出力される。この信号電荷はステップ１０７において
３次元画像メモリ３４ｂに一時的に記憶される。ステッ
プ１０８では測距光制御がオフ状態に切換えられ、発光
装置１４の発光動作が停止する。

【００３０】ステップ１０９〜１１２では距離補正情報
の検出動作が行われる。まずステップ１０９では、垂直
同期信号が出力されるとともに３次元画像用ＣＣＤ２９
の検知制御が開始される。すなわち発光装置１４の発光
動作が行われることなく、光源が消灯された状態で、電
荷掃出し信号と電荷転送信号が交互に出力される。電荷
蓄積時間は距離情報検出動作と同じであるが、被計測物
体に測距光が照射されないため、反射光は存在せず、し
たがって、距離情報の信号電荷は発生しないが、３次元
画像用ＣＣＤ２９には外光等の外乱成分が入射するた
め、この外乱成分に対応した信号電荷が発生する。この
信号電荷は、外乱成分が距離情報に及ぼす影響を補正す
るための、電荷蓄積時間に対する距離補正情報に対応し
ている。

【００３１】ステップ１１０では、距離補正情報の検出
動作の開始から１フィールド期間が終了したか否か、す
なわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定さ
れる。１フィールド期間が終了するとステップ１１１に
おいて距離補正情報の信号電荷はステップ１１２におい
て３次元画像メモリ３４ｂに一時的に記憶される。

【００３２】ステップ１１３〜１１７では、反射率情報
の検出動作が行われる。ステップ１１３では垂直同期信
号が出力されるとともに測距光制御が開始され、パルス
状の測距光が断続的に出力される。ステップ１１４で
は、３次元画像用ＣＣＤ２９による検知制御が開始さ
れ、電荷掃出し信号と電荷転送信号が交互に出力され
る。この反射率情報の検出動作は、電荷掃出し信号が出
力されてから電荷転送信号が出力されるまでの電荷蓄積
時間内に、反射光の全てが受光されるように制御され
る。すなわち、３次元画像用ＣＣＤ２９の各フォトダイ
オードに蓄積される信号電荷のパルス幅は測距光のパル
ス幅と同じである。

【００３３】したがって信号電荷は、被計測物体まで距
離と関係せず、被計測物体の表面の反射率に依存する反
射率情報に対応している。

【００３４】ステップ１１５では、反射率情報検出動作
の開始から１フィールド期間が終了したか否か、すなわ
ち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定され
る。１フィールド期間が終了するとステップ１１６へ進
み、反射率情報の信号電荷が３次元画像用ＣＣＤ２９か
ら出力される。この信号電荷はステップ１１７において
３次元画像メモリ３４ｂに一時的に記憶される。ステッ
プ１１８では測距制御がオフ状態に切替えられ、発光装
置１４の発光動作が停止する。

【００３５】ステップ１１９〜１２２では、反射率補正
情報の検出動作が行われる。ステップ１１９では、垂直
同期信号が出力されるとともに３次元画像用ＣＣＤ２９
による検知制御が開始される。すなわち発光装置１４の
発光動作が行われることなく、光源が消灯された状態
で、電荷掃出し信号と電荷転送信号が交互に出力され
る。電荷蓄積時間は反射率情報検出動作と同じである
が、被計測物体に測距光が照射されないため、反射光は
存在せず、したがって、反射率情報の信号電荷は発生し
ないが、３次元画像用ＣＣＤ２９には外光等の外乱成分
に対応した信号電荷が発生する。この信号電荷は、外乱
成分が電荷蓄積時間内に対する反射率情報に及ぼす影響
を補正するための反射率補正情報に対応している。

【００３６】ステップ１２０では、反射率補正情報の検
出動作の開始から１フィールド期間が終了したか否か、
すなわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定
される。１フィールド期間が終了するとステップ１２１
において、反射率補正情報の信号電荷が３次元画像用Ｃ
ＣＤ２９から出力され、ステップ１２２において３次元
画像メモリ３４ｂに一時的に記憶される。

【００３７】ステップ１２３〜１２４では、２次元画像
の検出動作が行われる。ステップ１２３では２次元画像
用ＣＣＤ２８による通常の撮影動作（ＣＣＤビデオ制
御）がオン状態に定められ、ステップ１２４において２
次元画像の電荷信号、すなわち画像信号が２次元画像メ
モリ３４ａに一時的に記憶される。

【００３８】ステップ１２５では、ステップ１０３〜１
２２において得られた距離情報、距離補正情報、反射率
情報および反射率補正情報を用いて距離測定（Ｄ）デー
タの演算処理が行われ、ステップ１２６においてＤデー
タが出力されてこの検出動作は終了する。一方ステップ
１０２においてＶモードが選択されてと判定されたと
き、ステップ１２７において測距光制御がオフ状態に切
替えられるとともに、ステップ１２８において２次元画
像用ＣＣＤ２８による通常の撮影動作がオン状態に定め
られ、この検出動作は終了する。

【００３９】次に、図７を用いて、本実施形態において
使用する２次元画像用ＣＣＤ２８および３次元画像用Ｃ
ＣＤ２９について説明する。本実施形態の装置には２つ
のＣＣＤ２８、２９が設けられている。それぞれのＣＣ
Ｄは、被写体の２次元画像を検出する２次元画像用ＣＣ
Ｄ２８、および上述の距離測定の原理によって被写体の
３次元画像を検出する３次元画像用ＣＣＤ２９として配
置されている。

【００４０】一般に、２次元画像は鮮明な画像が望まし
く、その検出には画素数が多く高解像度のＣＣＤを用い
る必要がある。したがって本実施形態においては２次元
画像用ＣＣＤ２８には、画素数が多く、画素ピッチの小
さいＣＣＤが用いられる。

【００４１】一方、３次元画像の検出には、１フィール
ド期間に渡る信号電荷の積分動作を高速に行う必要があ
る。しかし、３次元画像用ＣＣＤ２９に画素数の多いＣ
ＣＤを用いると、ＣＣＤ回路内の浮遊容量が増大するた
め、ＣＣＤの駆動速度が低下し、３次元画像を検出する
ための高速な駆動が行えない。また、一般的に、３次元
画像を形成するデータには、２次元画像のように精細な
データは必要でない。したがって本実施形態においては
３次元画像用ＣＣＤ２９には、２次元画像用ＣＣＤ２８
と比べ、相対的に画素数が少なく、画素ピッチの大きい
ＣＣＤが用いられる。

【００４２】すなわち、本実施形態において、２次元画
像の検出に用いられるＣＣＤ２８と３次元画像の検出に
用いられるＣＣＤ２９とを比較すると、３次元画像用Ｃ
ＣＤ２９の画素ピッチＡと２次元画像用ＣＣＤ２８の画
素ピッチＢとの間にはＡ≧Ｂの関係がある。

【００４３】被写体までの距離を表示する３次元画像
と、被写体のテクスチャを表示する２次元画像とを合成
することにより、被写体を立体的に表現することができ
る。この合成を行うには、２つの画像の間において画素
同士の対応づけを行う画素合わせが必要となる。本実施
形態では画素合わせを容易にかつ、高速に処理可能とす
るために、３次元画像用ＣＣＤ２９の画素ピッチは、２
次元画像用ＣＣＤ２８の画素ピッチの整数倍に成るよう
に設定されている。すなわち、ここで２次元画像用ＣＣ
Ｄ２８の画素ピッチＡと３次元画像用ＣＣＤ２９の画素
ピッチＢとの間には、Ａ＝α×Ｂ（αは１以上の整数）
の関係があり、３次元画像用ＣＣＤ２９の１画素に対応
する２次元画像用ＣＣＤ２８の画素はちょうど整数倍の
画素数となる。

【００４４】もし、それぞれのＣＣＤの画素ピッチが整
数倍の関係でないと、検出された画像同士の画素合わせ
において、２次元画像の画像の１つの画素が、３次元画
像の画像の複数の画素に対応する場合が生じ、この場合
の調整処理が煩雑である。２つのＣＣＤ２８、２９の画
素ピッチを上述のように設定することにより、画素合わ
せは容易に行うことができ、高速に合成処理可能とな
る。

【００４５】更に、本実施形態ではＣＣＤを２つ設ける
ことにより、それぞれのＣＣＤに個別に光学フィルタを
設けることが可能である。すなわち、２次元画像用ＣＣ
Ｄ２８には光学フィルタ２２ａ、３次元画像用ＣＣＤ２
９には光学フィルタ２２ｂがそれぞれ設けられている
（図２参照）。

【００４６】２次元画像の光学フィルタ２２ａには、画
像の色かぶりを防止するために赤外線カットフィルタが
用いられる。これに対し、３次元画像用の光学フィルタ
２２ｂには赤外線を選択的に透過するフィルタが用いら
れる。これは赤外線が測距光として用いられた場合に可
視光など、赤外線以外の外光成分が３次元画像用ＣＣＤ
２９に検知されると、Ｓ／Ｎ比が悪化するとともに、信
号のダイナミックレンジも狭くなることを防止するため
である。

【００４７】各ＣＣＤに個別に光学フィルタを設けるこ
とにより、２次元画像用ＣＣＤ２８、３次元画像用ＣＣ
Ｄ２９に対応して、それぞれ適切な光学フィルタを用い
ることが可能である。すなわち１つのＣＣＤにより２次
元画像および３次元画像の検出を行う装置では、検出に
応じて光学フィルタの切替等の操作を行う必要がある
が、本実施形態においてはかかる操作は不要である。

【００４８】以上のように本実施形態では、２次元画像
用ＣＣＤ２８と３次元画像用ＣＣＤ２９を具備する２板
式を採用することにより、２次元画像と３次元画像それ
ぞれの検出に適切なＣＣＤを設置することができる。ま
た、それぞれのＣＣＤに個別に光学フィルタが配置可能
なため、検出動作に応じた適切な光学フィルタ個別に設
置することが可能である。

【００４９】３次元画像用ＣＣＤ２９の画素ピッチＡと
２次元画像用ＣＣＤ２８の画素ピッチＢは対応付けが行
いやすいようにＡがＢの整数倍に設定されていたため、
検出された画像の画素合わせが簡単に行うことができ
る。すなわち、２つのＣＣＤの間において、２次元画像
用ＣＣＤ２８の１つの画素が３次元画像用ＣＣＤ２９の
２つの画素に対応する場合の処理が必要ないため、簡単
に２次元画像と３次元画像の合成を行うことが可能であ
る。

【００５０】次に図８および図９を用いて第２の実施形
態を説明する。第１の実施形態と共通する部分には第１
の実施形態と同じ番号を付している。以下第１の実施形
態と異なる部分を説明する。図８は、第２の実施形態で
ある３次元画像入力装置を備えたカメラの斜視図であ
る。カメラ本体１０の前面には２次元画像用撮影レンズ
１１ａが設けられており、その下に３次元画像用撮影レ
ンズ１１ｂが設けられている。すなわち本実施形態では
２次元画像の撮影レンズと３次元画像の撮影レンズには
異なる撮像光学系が用られている。２次元画像用撮影レ
ンズ１１ａおよび３次元画像用撮影レンズ１１ｂの光軸
は、例えば所定の距離においてそれぞれの光軸が交わる
ように、その光軸の角度が調節されており、被写体はこ
の所定距離に配置されて撮影される。

【００５１】図９は図８に示すカメラの回路構成を示す
ブロック図である。２次元画像用撮影レンズ１１ａおよ
び３次元画像用撮影レンズ１１ｂの中にはそれぞれ絞り
２５ａ、２５ｂが設けられ、アイリス駆動回路２６によ
って調整される。

【００５２】２次元画像用撮影レンズ１１ａおよび３次
元画像撮影レンズ１１ｂの光軸上にはそれぞれ２次元画
像用ＣＣＤ２８、３次元画像用ＣＣＤ２９が設けられて
いる。２次元画像用撮影レンズ１１ａを介して入射され
た光は光学フィルタ２２ａを通過して２次元画像用ＣＣ
Ｄ２８に入射する。３次元画像用撮影レンズ１１ｂを介
して入射された光は光学フィルタ２２ｂを通過して３次
元画像用ＣＣＤ２９に入射する。

【００５３】第２の実施形態においても第１の実施形態
と同様、２次元画像および３次元画像の検出に適したＣ
ＣＤが用いられる。すなわち、２次元画像用ＣＣＤ２８
には高解像度の多画素ＣＣＤが用いられ、３次元画像用
ＣＣＤ２９には相対的に画素数の少ないＣＣＤが用いら
れる。したがって第２実施形態の装置においても、鮮明
な２次元画像を得ることができ、かつ３次元画像を検出
可能となる。また、それぞれのＣＣＤに個別に光学フィ
ルタを設置することができるため、２次元画像の光学フ
ィルタ２２ａには色かぶりを防止するために赤外線カッ
トフィルタを設置し、３次元画像の光学フィルタ２２ｂ
には雑音となる測距光以外の外光成分をカットするた
め、赤外線を選択的に透過するフィルタを用いることが
できる。

【００５４】また、第１の実施形態と同様に、３次元画
像用ＣＣＤ２９の画素ピッチが２次元画像用ＣＣＤ２８
の画素ピッチの整数倍になるように設定することによ
り、画像の合成の際の画素合わせが容易に実行できる。

【００５５】実施形態においては、３次元画像の検出後
に２次元画像の検出を行うが、２次元画像および３次元
画像を同時に検出してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被写体の
高精細な２次元画像を検出すると共に、ＣＣＤの高速な
駆動を必要とする３次元画像を検出することができる３
次元画像入力装置を得ることができる。また３次元画像
を検出するＣＣＤとして、２次元画像を検出するＣＣＤ
の画素ピッチに対して、１以上の整数倍の画素ピッチの
ものを用いることにより高速合成処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の３次元画像入力装置を備えたカ
メラの斜視図である。

【図２】第１実施形態のカメラの回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】測距光による距離測定の原理を説明するための
図である。

【図４】測距光、反射光、ゲートパルス、およびＣＣＤ
が受光する光量分布を示す図である。

【図５】画像検出動作を示すフローチャートの前半部で
ある。

【図６】画像検出動作を示すフローチャートの後半部で
ある。

【図７】２次元画像用ＣＣＤおよび３次元画像用ＣＣＤ
の画素の構成を示す図である。

【図８】第２実施形態の３次元画像入力装置を備えたカ
メラの斜視図である。

【図９】第２実施形態のカメラの回路構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０カメラ本体１１撮影レンズ１１ａ２次元画像用撮影レンズ１１ｂ３次元画像用撮影レンズ２８２次元画像用ＣＣＤ２９３次元画像用ＣＣＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 11/00 Ｇ０３Ｂ 15/00 Ｈ２Ｈ１０４ 15/00 Ｚ５Ｂ０４７ 15/02 Ｆ５Ｃ０２２ 17/48 ５Ｃ０２４ 15/02 19/02 ５Ｃ０５４ 17/48 19/06 ５Ｃ０６１ 19/02 19/07 ５Ｊ０８４ 19/06 35/12 19/07 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｆ 35/12 ＺＨ０４Ｎ 5/225 5/30 5/335 Ｖ 5/30 7/18 Ｋ 5/335 Ｚ 7/18 13/02 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ 13/02 Ｇ０１Ｓ 17/88 Ｚ (72)発明者垣内伸一東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者山本清東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA53 BB05 DD03 DD06 FF12 FF32 GG04 HH04 JJ03 JJ26 LL12 LL21 QQ03 QQ21 QQ24 QQ32 2F112 AA09 BA05 BA06 CA02 CA08 CA12 DA25 FA03 FA21 FA45 2H054 AA01 BB00 BB04 BB05 BB07 2H059 AA09 2H083 AA04 AA26 AA32 AA51 2H104 AA16 5B047 AA07 AB02 BA03 BB04 BC04 BC05 BC07 BC11 CB11 DB01 DC07 DC20 5C022 AA13 AB15 AB61 AC03 AC32 AC42 AC74 5C024 BX01 CY15 CY17 CY50 DX04 DX06 EX13 EX17 EX42 EX47 EX51 GY01 GZ01 HX23 HX31 HX58 HX60 JX02 5C054 AA05 CA06 CC02 EA01 EA07 EH07 FA02 FC15 FD01 FE26 GA04 GB06 HA17 5C061 AA20 AB04 AB06 5J084 AA05 AD01 AD05 BA04 BA36 BB02 BB11 BB20 CA03 CA31 CA34 CA49 CA65 CA67 CA70 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１および第２撮像素子と、被写体の光学像を前記第１撮像素子に結像して前記被写
体の２次元画像を検出する第１画像検出手段と、前記被写体に測距光を照射することにより前記被写体に
おいて反射された光を前記第２撮像素子において受光
し、その受光量に応じて前記被写体の３次元画像を検出
する第２画像検出手段とを具備し、前記第２撮像素子の画素ピッチが前記第１撮像素子の画
素ピッチと同じ、又は前記第１撮像素子の画素ピッチよ
り大きいことを特徴とする３次元画像入力装置。
【請求項２】前記第２撮像素子の画素ピッチが、前記
第１撮像素子の画素ピッチの整数倍であることを特徴と
する請求項１に記載の３次元画像入力装置。
【請求項３】１つの撮影レンズと、前記撮影レンズに
入射した光を分割する入射光分割部材とを有し、前記第
１画像検出手段と前記第２画像検出手段とが前記入射光
分割部材により分割された光を受光して画像を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装
置。
【請求項４】第１および第２撮影レンズを有し、前記
第１画像検出手段が前記第１撮影レンズを介して前記被
写体の２次元画像を検出し、前記第２画像検出手段が前
記第２撮影レンズを介して前記被写体の３次元画像を検
出することを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入
力装置。
【請求項５】前記第１画像検出手段が第１光学フィル
タを有し、前記第２画像検出手段が第２光学フィルタを
有することを特徴とする請求項１に記載の３次元画像入
力装置。
【請求項６】前記第１光学フィルタが赤外線カットフ
ィルタであり、前記第２光学フィルタが赤外線透過フィ
ルタであることを特徴とする請求項５に記載の３次元画
像入力装置。