JPH1144515A

JPH1144515A - 能動型光照射器、光検出器、及び、３次元画像入力装置

Info

Publication number: JPH1144515A
Application number: JP20064897A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takeda; 高司武田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】モアレ縞３次元形状計測では、凹凸の判断が出
来ず、被測定物体との距離が変化すると形状測定精度が
変化してしまう。また、画像が縞状であるため、カラー
画像が得られず、カラー化のためにもう一つ別にカラー
画像用カメラが必要となる。【解決手段】距離によって縞形状を変えられる能動型光
照射器と、縞のずれ方向を観測により凹凸の方向が分か
り、精度も一定に保てる。また、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィル
タに加え、可視光外の能動型光照射器の光源の波長を透
過するフィルタを、同一平面上に備えることにより、カ
ラー画像も３次元画像と同時に取り込める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元形状及びカ
ラー情報入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のモアレ縞による３次元形状測定器
は、被測定物体に縞状のパターンを投影する投影機と、
それを検出するＣＣＤカメラ等の撮像器によって構成さ
れる。実際には画像を検出する撮像器には検出格子は持
たず、画像入力後ソフトウエアによって観測格子として
縞状の透過率の変調が行われる。その処理の結果、モア
レ縞パターンが得られその縞が凡そ等高線を表すので３
次元形状計測が実現できる。また、この方法による３次
元形状計測は、１枚の画像の取り込み出来るため、高速
でしかも高精度が実現できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のモアレ
縞３次元形状計測では、モアレ縞の次数が決定できない
ため凹凸の方向判断が出来ないという欠点がある。しか
も、画像計測装置と被測定物体の距離が変化すると形状
測定精度が変化してしまうという欠点もある。また、画
像が縞状であるため、カラー画像が得られず、カラー画
像を得るためには、３次元計測とは別にカラー画像用カ
メラが必要となる。

【０００４】そこで、本発明は上記課題を解決するため
のものであり、一回の画像取り込みで被測定物体の凹凸
の方向判断と３次元形状測定、及び、カラー画像を得る
ことが出来る、能動型直線縞パターン照射器、及び、４
波長選択フィルタ付き光検出器、及び、３次元画像入力
装置を提供することを主な目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の能動型光照射器は、（１）可視領域外の波長を持つ光源と、可視領域外の波
長に対して直線縞状パターンを発生させる光照射器又は
光線走査器と、被測定物体との距離を検出する距離検出
器と、前記距離検出器からの距離情報により縞パターン
間隔又は光線走査間隔を制御することを特徴とする。

【０００６】（２）（１）において、前記可視領域外の
波長を持つ光源は発光ダイオード又は半導体レーザダイ
オード等の発散光を出射する光源であり、光の濃淡で表
される前記直線縞状パターンは概ね直線形状をした透過
型又は反射型のホログラム素子により発生させることを
特徴とする。

【０００７】（３）（１）において、光の濃淡で表され
る前記直線縞状パターンは概ね直線形状をした透過型若
しくは反射型の液晶表示装置又は小型パターン表示装置
からの投影像であることを特徴とする。

【０００８】（４）（２）において、前記ホログラム素
子は電圧により透過率を変化させることのできる液晶素
子若しくは圧電素子等で構成されていること、又は、電
圧により回折格子の溝深さ、格子の幅、ピッチを変化さ
せることのできる電圧制御型ホログラム素子であること
を特徴とする。

【０００９】（５）（４）において、前記電圧制御型ホ
ログラム素子は物体までの距離情報により格子の幅、溝
深さ、ピッチを変化させることを特徴とする。

【００１０】（６）（１）において、前記直線縞状パタ
ーンを、ミラーデバイス又は回折格子を高速に動かし光
線を走査させるとともに、光源をミラーデバイスの動き
に同期させて点灯することによって、発生させることを
特徴とする。

【００１１】（７）（６）において、前記ミラーデバイ
ス又は前記回折格子を高速に動かすことにより光線を走
査する光走査器において、物体までの距離情報により前
記ミラーデバイス及び光源を制御し、走査間隔を変化さ
せることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の光検出器は、画像が入力さ
れる光検出器は入射側に波長選択フィルタを有し、この
波長選択フィルターはアレイ状にに並んだ光検出器の一
つ一つの光検出器上に各色フィルタが配置され、赤色光
を透過する赤色透過フィルタと、緑色光を透過する緑色
透過フィルタと、青色光を透過する青色透過フィルタ
と、可視域外光を透過する可視域外光透過フィルタの４
つのフィルタを一組とするフィルタアレイであることを
特徴とする。

【００１３】さらに、本発明の３次元画像入力装置は、
（イ）可視領域外の波長を持つ光源と、可視領域外の波
長に対し直線縞状パターン照射器又は光線走査器と、被
測定物体との距離を検出する距離検出器と、前記距離検
出器からの距離情報により縞パターン間隔又は光線走査
間隔を変更する能動型光照射器と、前記光源の波長を透
過する光学フィルタを光検出器の光の入射側に設けた光
検出器とを有することを特徴とする。

【００１４】（ロ）（イ）において、前記光学フィルタ
からの透過光による光検出器出力を取り込み、2次元の
画像情報として得るとともに、この画像情報に対し等間
隔の直線状の櫛形にフィルタをかけ、空間周波数の低い
成分だけ分離することにより物体の凹凸情報を持ったモ
アレ縞パターンを得ることを特徴とする。

【００１５】（ハ）（ロ）において、前記モアレ縞パタ
ーンをサイン近似し、位相検出することにより、各画素
に対する高さの情報を得ることを特徴とする。

【００１６】（ニ）（ロ）において、前記光学フィルタ
からの光検出器出力によって得られる2次元の縞状の画
像情報から被測定物体の凹凸の方向判断を行うととも
に、前記２次元画像に等間隔の直線状の櫛形にフィルタ
をかけて空間周波数の低い成分だけ分離することにより
前記モアレ縞パターンを得て、前記被測定物体の高さ情
報を得ることを特徴とする。

【００１７】（ホ）（イ）において、赤色透過フィルタ
と緑色透過フィルタと青色透過フィルタとを前記光学フ
ィルタとともに前記光検出器の前に配置し、前記赤色透
過フィルタと前記緑色透過フィルタと前記青色透過フィ
ルタとをそれぞれ透過した光を検出する光検出器のそれ
ぞれの出力の和を求め、前記光学フィルタからの透過光
による光検出器出力を前記和で除し、前記光学フィルタ
を透過した光検出器出力を規格化することを特徴とす
る。

【００１８】（ヘ）（ホ）において、前記赤色透過フィ
ルタと前記緑色透過フィルタと前記青色透過フィルタと
を一組として一つの画素とするとともに、前記画素には
色信号に加えて位置及び高さ情報をも備えたデータを有
することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は本発明の実施例１における３次元画
像入力装置を示す概略図である。本発明の３次元画像入
力装置は、能動型光照射器１０１と、距離検出器１０５
と、カメラ部１０８とから構成されている。能動型光照
射器１０１には、可視光外の光を出射する光源１０２と
ホログラム素子１０３とから成り、光源１０２から出射
した光はホログラム素子によって回折され、縞状の模様
を有し、被測定物体１０４に照射される。被測定物体１
０４にカメラ１０８の焦点を合わせるための距離検出器
１０５によって、被測定物体１０４とカメラ１０８の距
離が測定される。カメラ部１０８には、光源の光のみを
透過するフィルター、及び、赤色光を透過する赤色透過
（Ｒ）フィルタと、緑色光を透過（Ｇ）する緑色透過フ
ィルタと、青色光を透過（Ｂ）する青色透過フィルタ
と、の４種類のフィルター組１０９を入射面に持った光
検出器１０７を備えている。

【００２０】従って、カラー画像を取り込むと同時に、
光源１０２を点灯させ、距離検出器からの距離情報によ
り、カメラ１０８の焦点を合わせると同時に、能動型光
照射器１０１から出射する縞状のパターンを変化させ、
被測定物体１０４に映し出された縞パターンも取り込む
ことが出来る。

【００２１】（実施例２）図２（ａ）に、透過型ホログ
ラム素子を用いた能動型光照射器の概略図を示す。光源
２０１には、偏光を有する光源を用いる。これは、半導
体レーザ光源でも良いし、無偏光の光源に偏光フィルタ
ーを付けたものでも良い。光源２０１を出射した光２０
４は透過型ホログラム素子２０２に入射する。この透過
型ホログラム素子は液晶装置で出来ており、電圧によっ
てホログラムパターンを書き換えることが出来る。透過
型ホログラム素子を透過した光は、縞状のパターンを有
する照射光２０３となる。前記透過型ホログラム素子が
液晶装置でない場合は、光源に偏光を持たせる必要はな
く、汎用の光源で十分である。

【００２２】図２（ｂ）に、反射型ホログラム素子を用
いた能動型光照射器の概略図を示す。光源２０１を出射
した光２０４は反射型ホログラム素子２０５に入射す
る。この反射型ホログラム素子は微細なミラー素子アレ
イで出来ており、電圧によってホログラムパターンを書
き換えることが出来る。反射型ホログラム素子を反射し
た光は、縞状のパターンを有する照射光２０３となる。

【００２３】ここで、モアレ縞による３次元計測の高さ
方向の精度について述べる。高さ方向の精度ｈは、投影
縞ピッチをｓ、被測定物体までの距離をＬ、光源と観測
点の距離をｄとすると近似的に

【００２４】

【数１】

【００２５】で表される。従って、投影縞ピッチｓと、
被測定物体までの距離Ｌは小さい方が精度が良く、光源
と観測点の距離ｄは大きいほうが精度が良くなる。しか
し、投影縞ピッチは、光検出器、例えばＣＣＤ等の分解
能以下にすることは出来ず、光源と観測点の距離ｄは固
定されており、被測定物体までの距離Ｌは、持ち運びの
出来る３次元入力装置では、被測定対象によって変化し
てしまう。そこで、被測定対象物体までの距離によっ
て、縞パターンを変化させ、光検出器の分解能以上の精
度が良い最適値に縞ピッチを合わせれば、様々な場面で
最適な精度が得られる３次元画像入力装置となる。

【００２６】図２（ａ）、（ｂ）で示した、透過型ホロ
グラム素子２０２、及び、反射型ホログラム素子２０５
は、電圧によってホログラムパターンを書き換えること
が出来る。従って、被測定物体までの距離情報によっ
て、最適縞パターンを照射することが出来るので、被測
定物体の距離が変化しても精度の良い３次元測定が出来
る。

【００２７】（実施例３）図３に表示素子を用いた能動
型光照射器の概略図を示す。表示装置３０１は液晶表示
装置を用いた。これは、表示装置であれば原理はどのよ
うなものでも良い。レンズ３０２によって表示装置３０
１上のパターンが投影像３０３として照射される。この
投影像３０３は縞状のパターンを持ち、このパターンは
表示装置のパターンを変えることにより変化させること
が出来る。実施例に示したホログラムを用いた能動型光
照射器と同様な効果を得ることが出来る。すなわち、被
測定物体までの距離情報によって、最適縞パターンを照
射することが出来るので、被測定物体の距離が変化して
も精度の良い３次元測定が出来る。

【００２８】（実施例４）図４に能動型光照射器による
縞パターンの距離による変化の概略図を示す。図４
（ａ）に被測定物体が近いときに縞パターンを最適値と
した概略図を示す。能動型光照射器４０１からの縞パタ
ーンは、被測定物体が距離Ｓの場合の縞間隔が最適とな
る。ここで、線は縞の黒い部分を示す。しかし縞は距離
によって広がりを見せるため、より遠くのＨでは、縞は
広すぎて最適縞ピッチとならない。そこで、能動型光照
射器による縞パターンを変化させ、図４（ｂ）に示す様
に、距離Ｈの位置で縞ピッチが最適になる。この時、距
離Ｓでは縞ピッチが小さすぎて、光検出器の分解能以下
になっている。

【００２９】（実施例５）図５にホログラム素子の溝形
状を変化させる機構の概略図を示す。これは、一つの溝
の変化を模式的に示した図で、実際はこの素子が非常に
微少で、アレイ状に配列されているものである。薄いシ
リコンの板５０１に電極５０２が付けてあり、シリコン
の板を支える支柱５０４が両側に配置されている。下の
面５０５はガラス等の板で出来ており、その上にＩＴＯ
膜などで出来た電極を備えている。ここで、電極に、電
圧をかけると電極同士が引き合い５０６の様に凹む、ま
た、電極をかける電圧を弱めると、５０７に示す状態に
なり、電圧で凹みを制御することが出来る。この微細素
子がアレイ状に配置されてホログラム素子を構成してい
るため、電圧により、ホログラム素子の溝深さを制御出
来るのである。また、溝を形成している列の電圧を弱め
ることにより溝を消滅させたり、溝が形成されていない
列に電圧をかけることにより溝を発生させることができ
るため、溝幅、ピッチも制御出来るのである。

【００３０】（実施例６）図６に能動型光照射器からの
縞パターンを距離によって制御するブロック図を示す。
距離検出器６０１により被測定物体までの距離情報を得
る。これは、カメラのオートフォーカスに用いるものと
同じものを使う。この距離情報をＣＰＵ６０２に入力
し、距離による最適縞パター算出し、制御信号を出力す
る。ＣＰＵからの制御信号により液晶、又は、回折格子
駆動装置６０３を駆動し、６０４の液晶、又は、ホログ
ラム素子のパターンを作る。本発明では、カメラのオー
トフォーカス用の距離検出器を用いるため、カメラの機
能に新たに機能を付加すること無く、距離による縞パタ
ーンを制御出来る能動型光照射器を得ることが出来る。

【００３１】（実施例７）図７にミラー素子を用いた光
線走査型能動型光照射器の概略図を示す。光源７０６か
ら出射した光を線状にするスリットもしくはレンズ７０
１により線状になった光束７０７はミラー素子に入射す
るミラー素子が７０２の位置に在る時は７０４の位置に
出射し、７０３の位置に変化すると光束は７０５に出射
する。ミラー素子が位置７０２から７０３に変化する間
光源を消すか光線を遮断することにより、照射される光
束は７０４、７０５の位置のみ出射する離散的な照射と
なり、縞状のパターンが発生できる。また、ミラー素子
の角度と光源の点灯間隔を制御することにより、縞状パ
ターンの縞間隔を変化させることが出来る。

【００３２】（実施例８）図８にミラー素子を用いた光
線走査型能動型光照射器からの縞パターンを距離によっ
て制御するブロック図を示す。距離検出器８０１により
被測定物体までの距離情報を得る。これは、カメラのオ
ートフォーカスに用いるものと同じものを使う。この距
離情報をＣＰＵ８０２に入力し、距離による最適縞パタ
ーンを算出し、制御信号を出力する。制御信号は２つ有
り、一つは、ミラー素子駆動装置８０３に入力し、他方
は、光源駆動装置８０４に入力する。ミラー素子駆動装
置８０３は、ミラー素子８０５の角度を制御し、光源駆
動装置８０４は光源８０６の点灯を制御する。これによ
り、縞状パターンの縞間隔を変化させることが出来る。

【００３３】（実施例９）図９に表示素子を用いた能動
型光照射器からの縞パターンを距離によって制御するブ
ロック図を示す。距離検出器９０１により被測定物体ま
での距離情報を得る。これは、カメラのオートフォーカ
スに用いるものと同じものを使う。この距離情報をＣＰ
Ｕ９０２に入力し、距離による最適縞パターンを算出
し、制御信号を出力する。制御信号は２つ有り、一つ
は、表示素子駆動装置９０３に入力し、他方は、投影装
置のフォーカス、ズーム駆動装置９０４に入力する。表
示素子駆動装置９０３は、液晶等による表示素子９０５
の縞表示パターンを制御し、投影装置のフォーカス、ズ
ーム駆動装置９０４は表示装置からの投影画像を被検出
物体にズーム、フォーカシングし、最適な縞パターンが
物体上に得られるように、投影光学系９０６を制御す
る。これにより、縞状パターンの縞間隔を変化させるこ
とが出来る。

【００３４】（実施例１０）図１０に光検出器の波長選
択フィルターの概略図を示す。図１０（ａ）には波長選
択フィルターの平面図を示す。波長選択フィルター１０
０５は、ＣＣＤ等の様な光検出器の各素子に合わせた、
各波長フィルターがアレイ状に配置されたものである。
赤色光を透過する赤色透過（Ｒ）フィルタ１００１と、
緑色光を透過（Ｇ）する緑色透過フィルタ１００２と、
青色光を透過（Ｂ）する青色透過フィルタ１００３と、
可視域外光を透過（Ｉ）する可視外光透過フィルタ１０
０４、の４フィルターが組となり、その組が波長選択フ
ィルター１００５上に順次配置されている。

【００３５】図１０（ｂ）には光検出器の断面図を示
す。入射光１００６はマイクロレンズ１００７により集
光され、１００８のマイクロフィルタを透過する。ここ
で、各色フィルタにより波長選択され、各受光素子１０
０９に入射する。マイクロレンズ１００７は光線を受光
素子上に概ね集光させるレンズであり、各色間のクロス
トークを軽減するためのレンズアレイである。

【００３６】この様に、赤色光を透過する赤色透過
（Ｒ）フィルタ１００１と、緑色光を透過（Ｇ）する緑
色透過フィルタ１００２と、青色光を透過（Ｂ）する青
色透過フィルタ１００３とのＲＧＢ３色のフィルタ組
に、可視域外光を透過（Ｉ）する可視外光透過フィルタ
１００４も同じ平面状で加えることにより、ＲＧＢのカ
ラー画像を取り込むと同時に、被測定物体に照射された
縞パターンも取り込むことが出来る。従って、通常のカ
メラと同様にシャッターを押すという動作のみで、カラ
ー画像と３次元情報も得ることが出来るのである。

【００３７】（実施例１１）図１１（ａ），（ｂ）にモ
アレ縞検出についての説明図を示す。波長選択フィルタ
ーの可視域外光を透過（Ｉ）する可視外光透過フィルタ
によって透過された画像には、１１０１に示す被測定物
体の凹凸に対応した縞状のパターンが現れる。その縞パ
ターン画像に、能動型光照射器からの縞パターンと同じ
直線縞パターン１１０２を画像処理によって重畳し、高
い空間周波数を遮断するフィルターを画像処理でかける
と凹凸の等高線を表すモアレ縞１１０３が現れる。従っ
て、このモアレ縞１１０３を高さ方向の値に換算すれば
３次元画像情報が得られる。１１０１に示す被測定物体
の凹凸に対応した縞状のパターンを取り込めば、後は画
像処理により３次元データが出来るので、取り込み時間
は、カラー画像取り込み時間と同じで良く、カメラで写
真を撮る動作で３次元画像情報の入力が可能となる。

【００３８】（実施例１２）図１２にモアレ縞から高さ
情報を得るための説明図を示す。モアレ縞の間隔が高さ
の値になるが、離散的な数値になり、精度を上げるには
工夫が必要となる。モアレ縞パターンの強度分布１２０
１は、横軸に高さの値を取り、縦軸に縞の強度を取る
と、サイン波形を示す。従って、縞パターンの強度分布
１２０１の位相情報も含め高さに換算すれば、高さ測定
精度が飛躍的に向上する。

【００３９】（実施例１３）図１３に縞検出画像から凹
凸の判別を行うための説明図を示す。図１３（ａ）は高
さによる縞の結像位置を示す模式図である。１３０９と
いう縞が被測定物体に照射した場合、１３０７に示す位
置に被測定物体があると、その縞は、１３０４のレンズ
により、光検出器１３０５上の１３１０に結像する。ま
た、１３０７より近い１３０６の位置に被測定物体があ
ると、縞は光検出器１３０５上の１３１１に結像する。
反対に、１３０７より遠い１３０８の位置に被測定物体
があると、縞は光検出器１３０５上の１３１２に結像す
る。図１３（ｂ）に高さによる縞の平面上の結像位置を
示す。１３０７の高さの縞は光検出器１３０５上の縞１
３１０に現われ、１３０７より近い１３０６の位置に被
測定物体があると、縞は光検出器１３０５上の縞１３１
１にずれる。反対に、１３０７より遠い１３０８の位置
に被測定物体があると、縞は光検出器１３０５上の縞１
３１１とは逆の縞１３１２にずれる。この様に縞の取り
込み直後の縞のずれ方向を観測することにより、凹凸の
方向判断が出来る。この方法とモアレ縞観測とを組み合
わせれば、モアレ縞の凹凸判断ができないという欠点を
補い、精度の良い高速な３次元画像取り込みが可能とな
る。

【００４０】（実施例１４）本発明では、一つの画素に
対し、赤色光を透過する赤色透過（Ｒ）フィルタ１００
１と、緑色光を透過（Ｇ）する緑色透過フィルタ１００
２と、青色光を透過（Ｂ）する青色透過フィルタ１００
３と、可視域外光を透過（Ｉ）する可視外光透過フィル
タ１００４、の４フィルターが組となって構成されてい
るために、一つの画素にカラー情報（ＲＧＢ）と平面位
置情報（ｘ、ｙ）と高さ情報（ｚ）が含まれる。従っ
て、デジタルカメラのような手軽さで３次元カラー画像
情報の取り込みが出来、データを作成することもでき
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、（１）被測定物体に照射する縞を発生させる能動型光照
射器を持つことにより、被測定物体との距離に関係なく
制度の良い３次元高さ情報を得ることが出来る。（２）光検出器に波長選択フィルターとして、Ｒ，Ｇ，
Ｂのフィルタに加え、可視光外の能動型光照射器の光源
の波長を透過するフィルタも同一平面上に備えることに
より、取り込み時間は、カラー画像取り込み時間と同等
となり、カメラで写真を撮る動作で３次元画像情報の入
力が可能となる。

【００４２】（３）縞画像取り込み直後の縞のずれ方向
を観測することにより、凹凸の方向判断が出来る。この
方法とモアレ縞観測とモアレ縞位相検出を組み合わせる
ので、モアレ縞の凹凸判断ができないという欠点を補
い、しかも、相関計算等の多量の画像処理を行わなくと
も、精度の良い高速な３次元画像取り込みが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における３次元画像入力装置
を示す概略図。

【図２】（ａ）透過型ホログラム素子を用いた能動型光
照射器の概略図。

【図２】（ｂ）反射型ホログラム素子を用いた能動型光
照射器の概略図。

【図３】表示素子を用いた能動型光照射器の概略図。

【図４】能動型光照射器による縞パターンの距離による
変化の概略図。

【図５】ホログラム素子の溝形状を変化させる機構の概
略図。

【図６】能動型光照射器からの縞パターンを距離によっ
て制御するブロック図。

【図７】ミラー素子を用いた光線走査型能動型光照射器
の概略図。

【図８】ミラー素子を用いた光線走査型能動型光照射器
からの縞パターンを距離によって制御するブロック図。

【図９】表示素子を用いた能動型光照射器からの縞パタ
ーンを距離によって制御するブロック図。

【図１０】光検出器の波長選択フィルターの概略図。

【図１１】（ａ），（ｂ）モアレ縞検出についての説明
図。

【図１２】モアレ縞から高さ情報を得るための説明図。

【図１３】縞検出画像から凹凸の判別を行うための説明
図。

【符号の説明】

１０１能動型光照射器１０２光源１０３ホログラム素子１０４被測定物体１０７光検出器１０９色フィルタ１１０３モアレパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視領域外の波長を持つ光源と、可視領域
外の波長に対して直線縞状パターンを発生させる光照射
器又は光線走査器と、被測定物体との距離を検出する距
離検出器と、前記距離検出器からの距離情報により縞パ
ターン間隔又は光線走査間隔を制御することを特徴とす
る能動型光照射器。
【請求項２】前記可視領域外の波長を持つ光源は発光ダ
イオード又は半導体レーザダイオード等の発散光を出射
する光源であり、光の濃淡で表される前記直線縞状パタ
ーンは概ね直線形状をした透過型又は反射型のホログラ
ム素子により発生させることを特徴とする請求項１記載
の能動型光照射器。
【請求項３】光の濃淡で表される前記直線縞状パターン
は概ね直線形状をした透過型若しくは反射型の液晶表示
装置又は小型パターン表示装置からの投影像であること
を特徴とする請求項１記載の能動型光照射器。
【請求項４】前記ホログラム素子は電圧により透過率を
変化させることのできる液晶素子若しくは圧電素子等で
構成されていること、又は、電圧により回折格子の溝深
さ、格子の幅、ピッチを変化させることのできる電圧制
御型ホログラム素子であることを特徴とする請求項２記
載の能動型光照射器。
【請求項５】前記電圧制御型ホログラム素子は物体まで
の距離情報により格子の幅、溝深さ、ピッチを変化させ
ることを特徴とする請求項４記載の能動型光照射器。
【請求項６】前記直線縞状パターンを、ミラーデバイス
又は回折格子を高速に動かし光線を走査させるととも
に、光源をミラーデバイスの動きに同期させて点灯する
ことによって、発生させることを特徴とする請求項１記
載の能動型光照射器。
【請求項７】前記ミラーデバイス又は前記回折格子を高
速に動かすことにより光線を走査する光走査器におい
て、物体までの距離情報により前記ミラーデバイス及び
光源を制御し、走査間隔を変化させることを特徴とする
請求項６記載の能動型光照射器。
【請求項８】画像が入力される光検出器は入射側に波長
選択フィルタを有し、この波長選択フィルターはアレイ
状にに並んだ光検出器の一つ一つの光検出器上に各色フ
ィルタが配置され、赤色光を透過する赤色透過フィルタ
と、緑色光を透過する緑色透過フィルタと、青色光を透
過する青色透過フィルタと、可視域外光を透過する可視
域外光透過フィルタの４つのフィルタを一組とするフィ
ルタアレイであることを特徴とする光検出器。
【請求項９】可視領域外の波長を持つ光源と、可視領域
外の波長に対し直線縞状パターン照射器又は光線走査器
と、被測定物体との距離を検出する距離検出器と、前記
距離検出器からの距離情報により縞パターン間隔又は光
線走査間隔を変更する能動型光照射器と、前記光源の波
長を透過する光学フィルタを光検出器の光の入射側に設
けた光検出器とを有することを特徴とする３次元画像入
力装置。
【請求項１０】前記光学フィルタからの透過光による光
検出器出力を取り込み、2次元の画像情報として得ると
ともに、この画像情報に対し等間隔の直線状の櫛形にフ
ィルタをかけ、空間周波数の低い成分だけ分離すること
により物体の凹凸情報を持ったモアレ縞パターンを得る
ことを特徴とする請求項９記載の３次元画像入力装置。
【請求項１１】前記モアレ縞パターンをサイン近似し、
位相検出することにより、各画素に対する高さの情報を
得ることを特徴とする請求項１０記載の３次元画像入力
装置。
【請求項１２】前記光学フィルタからの光検出器出力に
よって得られる2次元の縞状の画像情報から被測定物体
の凹凸の方向判断を行うとともに、前記２次元画像に等
間隔の直線状の櫛形にフィルタをかけて空間周波数の低
い成分だけ分離することにより前記モアレ縞パターンを
得て、前記被測定物体の高さ情報を得ることを特徴とす
る請求項１０記載の３次元画像入力装置。
【請求項１３】赤色透過フィルタと緑色透過フィルタと
青色透過フィルタとを前記光学フィルタとともに前記光
検出器の前に配置し、前記赤色透過フィルタと前記緑色
透過フィルタと前記青色透過フィルタとをそれぞれ透過
した光を検出する光検出器のそれぞれの出力の和を求
め、前記光学フィルタからの透過光による光検出器出力
を前記和で除し、前記光学フィルタを透過した光検出器
出力を規格化することを特徴とする請求項９記載の３次
元画像入力装置。
【請求項１４】前記赤色透過フィルタと前記緑色透過フ
ィルタと前記青色透過フィルタとを一組として一つの画
素とするとともに、前記画素には色信号に加えて位置及
び高さ情報をも備えたデータを有することを特徴とする
請求項１３記載の３次元画像入力装置。