JP4897430B2 - Image information acquisition device - Google Patents

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本発明は、レーザ光を測定対象物に照射し測定対象物からの反射光を受光することにより測定対象物の画像データを取得する画像情報取得装置であって、例えばマシンビジョンシステム(産業用画像検査装置)や測定対象物に当たって戻ってきたレーザ光の情報から測定対象物の状態を知るレーザレーダ等の技術分野に好適に用いることのできる装置に関する。 The present invention provides an image information acquiring device that acquires image data of the measuring object by receiving reflected light from irradiating a laser beam to the measurement object measured object, for example, machine vision systems (industrial imaging an apparatus which can be suitably used in the art such as laser radar to know the status of the inspection apparatus) and the measurement object from the measurement object laser beam information returned against the.

近年、産業用ロボットや工作機械における作業の自動化において、作業対象物の3次元位置情報を利用して正確な作業を行うことが望まれている。 Recently, the automation of operations in an industrial robot or a machine tool, it is desirable to perform accurate work by utilizing the three-dimensional position information of the work object. 例えば、自動車に使用される機械加工品の作製のために3次元計測を行って正確な加工を行う場合や、自動溶接ロボットにより溶接作業を行う場合、3次元位置データを正確に取得することが必要である。 For example, if an accurate machining performed three-dimensional measurement for the production of machined components for automotive use, when performing welding by an automatic welding robot, able to get exactly the three-dimensional position data is necessary. 又、これらの作業対象物である加工品の多くは表面が滑らかな光沢面となっている。 Also, many workpieces are those working object has a smooth glossy surface surface.

下記特許文献1には、レーザ光を測定対象物に照射し測定対象物からの反射光を受光することにより測定対象物の3次元画像情報を取得し、かつ測定対象物までの絶対的な距離を取得する3次元画像情報取得装置が開示されている。 The following Patent Document 1, an absolute distance to the laser beam obtains a three-dimensional image information of the measurement object by irradiating the measuring object for receiving reflected light from the object to be measured, and the measurement object 3-dimensional image information acquiring apparatus is disclosed to acquire.

特開2006−242801号公報 JP 2006-242801 JP

しかし、表面が光沢面となっている加工品の場合、上記3次元画像情報を取得する3次元画像情報取得装置では、レーザ光が測定対象物の光沢面で反射して生じる鏡面反射成分の影響を受けることにより、取得される3次元画像情報が正確でなく、又、3次元画像情報に基づいて作られる画像のコントラストが非常に高くなり、画像として再生できないといった問題がある。 However, if the surface of the workpiece which has a glossy surface, a three-dimensional image information acquisition device for acquiring the three-dimensional image information, the influence of the specular reflection component occurs laser light is reflected by the shiny surface of the measurement object by receiving three-dimensional image information obtained is not accurate, and the contrast of the image produced on the basis of the three-dimensional image information is very high, there is a problem can not be reproduced as an image.

又、鏡面反射成分を受光したときの電気信号レベルと、鏡面反射成分以外の拡散反射成分を受光したときの電気信号の信号レベルとの間で大きなレベル差があるが、このときレベルの高い鏡面反射成分の電気信号に合せてゲイン調整をしなければならない。 Further, the electrical signal level when it receives the specular reflection component, there is a great level difference between the signal level of the electric signal when it receives the diffuse reflection component other than the specular reflection component, this high when the level mirror in accordance with the electric signal of the reflected components must gain adjustment. このため、拡散反射成分を受光したときの電気信号にはノイズ成分が多く含まれることとなり、この結果、測定対象物までの絶対的な距離を正確に取得することができない、といった問題もある。 Therefore, it is to be included in the noise component is mostly electrical signals when it receives the diffuse reflection component, as a result, it is impossible to accurately obtain an absolute distance to the object of measurement, there is also a problem.

一方、測定対象物からの鏡面反射成分の受光を抑制するために、鏡面反射成分の偏光成分をカットする偏光フィルターを用いて反射光を受光するように構成する方法や、鏡面反射自体が生じないように、測定対象物に白い粉を塗布する方法がある。 Meanwhile, in order to suppress the reception of the specular reflection component from a measurement object, a method configured to receive the reflected light using a polarizing filter for cutting the polarized component of the specular reflection component, no specular reflection itself as such, there is a method of applying a white powder in the measuring object.
しかし、偏光フィルターを用いる方法では、測定対象物の形状に応じて偏光フィルターの角度を調整するために回転させなければならず、迅速な3次元画像情報を取得できない。 However, the method using a polarizing filter, must be rotated to adjust the angle of the polarizing filter in accordance with the shape of the measuring object can not be quickly obtained three-dimensional image information. 測定対象物に白い粉を塗布する方法においても、加工作業の途中、測定のたびに塗布作業を行う必要があるため、迅速な3次元画像情報を取得できない。 Also in the method of applying the white powder to the object to be measured, during the machining operations, it is necessary to perform the coating operation each time the measurement can not be quickly obtained three-dimensional image information.

そこで、本発明は、レーザ光を測定対象物に照射し測定対象物からの反射光を受光することにより測定対象物の画像データを自動的に取得する装置であって、測定対象物の表面が光沢面であっても、正確かつ迅速に画像データを取得することのできる画像情報取得装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a automatically acquire device image data of the measuring object by receiving reflected light from the laser beam irradiation and the measurement object in the measurement object, the surface of the measuring object even glossy surface, and an object thereof is to provide an image information obtaining apparatus capable of obtaining accurate and fast image data.

上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光を測定対象物に照射し測定対象物からの反射光を受光することにより、測定対象物の画像データを取得する画像情報取得装置であって、レーザ光の光強度を振幅変調信号に従って時間変調して測定対象物に照射するレーザ光出射部と、測定対象物で反射したレーザ光を受光して電気信号に変換する光電変換器と、測定対象物と前記光電変換器の受光面との間のレーザ光の光路上に設けられ、平面上に配列された複数のマイクロミラーを有する素子であり、測定対象物の画像を構成する各画素の画像データを取得するために、一画素に対して隣接する複数個のマイクロミラーの反射面を組として、この組の中の選択された個数分のマイクロミラーの反射面を所定の向きに制御してON状態にする To achieve the above object, the present invention is, by receiving the reflected light from irradiating a laser beam to the measurement object measured object, an image information acquiring device that acquires image data of the measurement object a photoelectric converter for converting into an electric signal by receiving the laser beam emitting unit for irradiating light intensity of the laser beam on the measurement object by time-modulated in accordance with the amplitude-modulated signal, the laser light reflected by the measurement object, the measurement provided on the laser light on the optical path between the object and the photoelectric converter of the light-receiving surface, a device having a plurality of micromirrors arranged on a plane, for each pixel constituting the image of the measuring object to acquire image data, as a set of reflecting surfaces of the plurality of micromirrors adjacent to one pixel, and controls a reflecting surface of a selected number minute micromirrors in this set in a predetermined direction to oN state Te とにより、このON状態のマイクロミラーで反射した測定対象物からの反射光を一画素分の反射光として前記光電変換器の受光面に導くマイクロミラーアレイ空間変調素子と、前記ON状態のマイクロミラーで反射され前記光電変換器で受光されたレーザ光の電気信号における、前記振幅変調信号に対する位相ずれ情報を含む信号情報から前記位相ずれ情報を求め、この位相ずれ情報と前記ON状態のマイクロミラーの位置情報を用いて測定対象物の画像上の位置データを前記画像データとして求めるとともに、さらに、前記信号情報に含まれる測定対象物の反射強度データを前記画像データとして取得するデータ処理部と、前記信号情報に含まれる反射強度データのレベルが所定の閾値を超える場合、この信号情報を取得するときの前記 And by the micromirror array spatial modulation element for guiding reflected light from the object to be measured reflected by micromirrors in the ON state to the light receiving surface of the photoelectric converter as reflected light for one pixel, the micromirror of the ON state in the reflected electrical signal of the laser light received by the photoelectric converter in the search of the phase shift information from the signal information including phase shift information for the amplitude modulation signal, the micro-mirrors of the ON state and the phase shift information position data on the image of the measuring object using the position information together with obtained as the image data, further comprising: a data processing unit for acquiring reflection intensity data of the measuring object contained in the signal information as the image data, wherein If the level of the reflected intensity data contained in the signal information exceeds a predetermined threshold value, the time for acquiring the signal information イクロミラーの反射面の前記組に対して、前記ON状態にしたマイクロミラーの反射面の個数よりも少ない個数のマイクロミラーの反射面をON状態に調整するとともに、この調整後の前記マイクロミラーを用いて、前記光電変換器による受光を行うように、前記レーザ光出射部、前記マイクロミラーアレイ空間変調素子、前記光電変換器、及び前記データ処理部の動作を制御する制御器と、を有することを特徴とする画像情報取得装置を提供する。 With respect to the set of the reflecting surface of Ikuromira, while adjusting the ON state reflecting surface of the micro mirrors of fewer than the number of the reflecting surface of the micro mirror to the ON state, with the micromirrors after the adjustment Te, so as to perform the light reception by said photoelectric converter, the laser beam emitting unit, the micromirror array spatial light modulating element, the photoelectric converter, and that and a control unit for controlling the operation of the data processing unit providing an image information acquisition apparatus according to claim.

その際、前記マイクロミラーのON状態にする反射面の個数の前記制御器による調整の際、前記反射強度データのレベルが高いほどON状態にするマイクロミラーの反射面の個数を少なくすることが好ましい。 At that time, the time by adjusting the controller of the number of the reflection surfaces of the ON state of the micromirror, it is preferable to reduce the number of reflecting surfaces of the micromirrors level of the reflected intensity data is high enough to ON state .

さらに、前記画像データを取得する際、前記レーザ光出射部と、前記マイクロミラーアレイ空間変調素子と、前記データ処理部とを制御することによって、前記マイクロミラーのON状態の制御パターンを固定した状態で、前記振幅変調信号の周波数を変更し、前記データ処理部において取得される各周波数毎の前記信号情報を用いて測定対象物上の所定の位置までの距離を求める第1の計測モードと、前記レーザ光出射部と、前記マイクロミラー空間変調素子と、前記データ処理部とを制御することによって、前記マイクロミラーのON状態の制御パターンを順次切り換え、この切り換えの度に、所定の周波数の前記振幅変調信号を用いてレーザ光の光強度を時間変調し、前記データ処理部において、取得した前記信号情報から前記位相ず State Furthermore, when acquiring the image data, and the laser beam emitting unit, the micromirror array spatial modulation element, by controlling said data processing unit, with a fixed control pattern for the ON state of the micro mirror in, change the frequency of said amplitude modulation signal, a first measurement mode for determining the distance to a predetermined position on the measurement object by using the signal information of each frequency acquired in the data processing unit, said laser beam emitting portion, and the micro-mirror spatial light modulator, by controlling said data processing unit sequentially switches the control pattern of the oN state of the micro mirror, every time the switching, said predetermined frequency It modulates the light intensity of the laser beam time by using the amplitude-modulated signal, in the data processing unit, not a said phase from the acquired signal information 情報を求め、この位相ずれ情報と前記ON状態のマイクロミラーの位置情報を、前記第1の計測モードで求められた前記距離とともに用いて測定対象物の3次元位置データを求めるとともに、前記反射強度データを取得する第2の計測モードと、を備え、 For information, the positional information of the micro-mirrors of the ON state and the phase shift information, along with determining the three-dimensional position data of the measuring object by using together with the distances determined in the first measurement mode, the reflection intensity comprising a second measurement mode for acquiring data, and
はじめ、前記第1の計測モード及び前記第2の計測モードにおいて、前記組におけるマイクロミラーの全てをON状態として計測が行われ、この後、前記信号情報に含まれる反射強度データのレベルが所定の閾値を超える場合に行う前記ON状態にするマイクロミラーの反射面の個数の調整は、前記第2の計測モードで取得された反射強度データに基づいて行われ、前記調整後のマイクロミラーを用いて、再度、第1の計測モード及び第2の計測モードの計測が行われることが好ましい。 First, in the first measurement mode and the second measurement mode, the measurement of all the ON state of the micro-mirrors is made in the set, after which the level of the reflected intensity data included in the signal information is given adjustment of the number of the reflecting surface of the micro mirror to the oN state in which when exceeding a threshold value is performed based on the reflection intensity data obtained by the second measurement mode, by using a micro-mirror after the adjustment again, it is preferable that the measurement of the first measurement mode and a second measurement mode is performed.

本発明では、測定対象物の各位置における位置データと、測定対象物の反射強度データを求める際、レーザ光の反射成分に鏡面反射成分が含まれているとき、マイクロミラー空間変調素子におけるON状態のマイクロミラーの個数を制限して、再度計測を行うので、鏡面反射成分の低減された反射強度データを用いて、正確かつ迅速に画像データを取得することができる。 In the present invention, the position data at each position of the measurement object, when obtaining the reflection intensity data of the measurement object, when it contains specular reflection component reflected component of the laser light, ON state of the micro-mirror spatial light modulator of limiting the number of micromirrors, since the re-measurement, using a reduced reflection intensity data of the specular reflection component, it is possible to obtain an accurate and rapid image data. 又、鏡面反射成分を反射するマイクロミラーに対してON状態にするマイクロミラーの個数を絞るので、測定対象物からの拡散反射成分と鏡面反射成分の反射強度レベル差が小さくなる。 In addition, since the squeeze number of micromirrors in the ON state with respect to the micro-mirror that reflects the specular reflection component, reflection intensity level difference of the diffuse reflection component and the specular reflection component from the measurement target object is reduced. このため、装置に内蔵されている増幅器のゲインを増大させることができるので、精度の高い画像データを取得することができる。 Therefore, it is possible to increase the gain of the amplifier incorporated in the device, it is possible to obtain a highly accurate image data.

以下、本発明の画像情報取得装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。 Hereinafter, an image information acquisition device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施形態である3次元画像情報取得装置(以降、装置という)10の外観図である。 Figure 1 is a three-dimensional image information acquiring apparatus (hereinafter, apparatus hereinafter) which is an embodiment of the present invention is an external view of 10.
装置10は、測定対象物Tに照射したレーザ光のうち測定対象物Tからの反射光を受光することにより取得される測定対象物Tの信号情報を用いて、測定対象物Tまでの距離と、測定対象物Tの3次元位置データと、測定対象物Tの表面における反射強度データ(反射率)とを求め、3次元位置データと反射強度データからなる3次元画像データ(3次元画像情報ともいう)を取得する装置である。 10, using the signal information of the measurement target object T which is obtained by receiving the reflected light from the measurement target object T in the laser beam irradiated to the measurement object T, and the distance to the object of measurement T , a three-dimensional position data of the measurement target T, obtains a reflection intensity data (reflectance) in the surface of the measuring object T, the three-dimensional image data (3-dimensional image information both made of three-dimensional position data and the reflection intensity data say) is a device for obtaining.
3次元画像情報取得装置10は、複数のレーザ光をそれぞれの出射位置から出射させて測定対象物Tの異なる領域に照射し、測定対象物Tの表面で反射したレーザ光を受光する。 3-dimensional image information acquisition device 10 is to emit a plurality of laser beams from the respective exit position by irradiating the different areas of the measurement target T, for receiving the laser light reflected by the surface of the measuring object T.

装置10は、第1の計測モードと第2の計測モードで計測を行う。 Device 10 performs the measurement in the first measurement mode and a second measurement mode.
第1の計測モードは、レーザ光を複数の周波数に逐次切り換えて光強度の時間変調を行い、このときの測定対象物Tからの反射光を受光することにより、測定対象物Tの信号情報から測定対象物Tのレーザ光照射領域の中心位置までの距離を求めるモードである。 The first measurement mode, by perform temporal modulation of the light intensity sequentially switching the laser beam into a plurality of frequency, receiving reflected light from the measurement target T in this case, the signal information of the measurement target T is a mode for obtaining the distance to the center position of the laser light irradiation area of ​​the measurement target T. 第2の計測モードは、レーザ光の時間変調に用いる周波数を固定して3次元位置データ及び反射強度データを求めるモードである。 The second measurement mode is a mode for obtaining the three-dimensional position data and the reflection intensity data by fixing the frequency used for time modulation of the laser beam. この3次元位置データは、第1の計測モードにて求めた距離を用いて求める。 The three-dimensional position data is obtained by using the distance obtained in the first measurement mode. さらに、第2の計測モードにおいて、測定対象物から反射したレーザ光のうち鏡面反射成分の受光により反射強度データが閾値を超える場合、反射強度データのレベルに応じて、後述するマイクロミラーアレイ空間変調素子においてON状態のマイクロミラーの数を絞った反射パターンに調整して、第1の計測モードによる計測を再度行う。 Further, in the second measurement mode, when the reflection intensity data by the light receiving specular reflection components of the laser beam reflected from the object to be measured exceeds the threshold value, depending on the level of the reflected intensity data, the micromirror array spatial modulation to be described later adjust the reflected pattern targeted number of micromirrors in the oN state in the device, performing the measurement by the first measurement mode again. さらに、調整された反射パターンを用いて第2の計測モードによる計測を再度行う。 Moreover, again performs measurement of the second measurement mode using the adjusted reflection pattern.
第1の計測モード及び第2の計測モードについての詳細な説明は後述する。 Detailed description of the first measurement mode and the second measurement mode will be described later.

装置10は、レーザ光を測定対象物Tに照射し測定対象物Tからの反射光を受光することにより出力される電気信号から測定対象物Tの位相ずれ情報や3次元画像情報を含んだ信号情報を出力する本体部12と、本体部12から出力された信号情報を用いて測定対象物Tまでの距離や測定対象物Tの3次元画像データを取得するコンピュータ14と、を有する。 Device 10, a signal including the phase shift information and the three-dimensional image information of the measurement target T from the electric signal output by receiving reflected light from irradiating a laser beam to the measurement target T measurement target T It has a body portion 12 for outputting information, and a computer 14 to obtain a three-dimensional image data of the distance and the measurement target T to the measurement object T with a signal information output from the main body 12, a.
コンピュータ14は、本体部12から出力される信号情報を用いてデータ処理を行う他、本体部12の各ユニットの駆動や駆動のタイミングを指示する制御指示部分でもある。 The computer 14, in addition to performing data processing by using the signal information output from the main body portion 12 is also a control instruction part for instructing the timing of the driving and driven units of the main body portion 12.

図2は、本体部12の装置構成を示したブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing a system configuration of the main body portion 12.
本体部12は、レーザ光出射ユニット20と、光学ユニット30と、レーダ回路ユニット40と、制御回路ユニット50とを有する。 Body portion 12 includes a laser beam emitting unit 20, an optical unit 30, a radar circuit unit 40, and a control circuit unit 50. 制御回路ユニット50は、コンピュータ14と接続されている。 The control circuit unit 50 is connected to the computer 14.

レーザ光出射ユニット20は、n個(nは自然数)のレーザ光を出射する部分であり、図2に示すように、n個のレーザダイオード22(22a〜22h)と、レーザダイオード22a〜22hを駆動するレーザドライバ24(24a〜24h)と、レーザドライバ24のそれぞれに振幅変調信号を分配するパワースプリッタ26と、レーザダイオード22a〜22hのそれぞれに対応して設けられた光学レンズ28a〜28hとを有する。 The laser beam emitting unit 20, n (n is a natural number) is a portion that emits laser light, as shown in FIG. 2, n-number of the laser diode 22 and (22a to 22h), a laser diode 22a to 22h a laser driver 24 for driving (24a through 24h), a power splitter 26 that distributes the amplitude modulation signal to each of the laser driver 24, and an optical lens 28a~28h provided corresponding to the respective laser diodes 22a~22h a.

レーザドライバ24a〜24hには、後述するPN符号化変調信号が供給され、レーザダイオード24a〜24hの出射のON/OFFがPN符号化変調信号により制御される。 The laser driver 24a through 24h, PN coded modulation signal to be described later is supplied, ON / OFF of the emission of the laser diode 24a through 24h is controlled by the PN code modulation signal. また、パワースプリッタ26に供給される振幅変調信号(以降、RF変調信号という)は、所定の周波数(50MHz〜10GHz)の信号で、レーザダイオード22a〜22hから出射されるレーザ光の光強度を時間変調するために用いられる。 The amplitude-modulated signal (hereinafter, referred to as RF modulated signal) supplied to the power splitter 26 is a signal of a predetermined frequency (50MHz~10GHz), the light intensity of the laser light emitted from the laser diode 22a~22h time It is used to modulate. ここで周波数は、第1の計測モードでは、一定の周波数の幅Δfで最大の周波数f 1から順にf 2 (=f 1 −Δf),f 3 (=f 1 −2・Δf), f 4 (=f 1 −3・Δf)・・・と低下する一連の周波数を用い、各周波数のRF変調信号が順次パワースプリッタ26に供給される。 Here frequencies, in the first measurement mode, f 2 from the maximum frequency f 1 in the width Delta] f of a certain frequency in the order (= f 1 -Δf), f 3 (= f 1 -2 · Δf), f 4 using a series of frequency decreases when (= f 1 -3 · Δf) ···, RF modulated signal of each frequency is sequentially supplied to a power splitter 26. 例えば、周波数f 1 =500MHzに対してΔf=25MHである。 For example, it is Δf = 25MH for the frequency f 1 = 500 MHz. 一方、第2の計測モードでは、周波数は、上記一連の周波数のうち最大周波数f 1が用いられる。 On the other hand, in the second measurement mode, the frequency is the maximum frequency f 1 of the above series of frequencies are used. 最大周波数f 1を用いることで、精度の高い3次元位置データを取得することができる。 By using the maximum frequency f 1, it is possible to obtain an accurate three-dimensional position data.

レーザ光出射ユニット20は、n個のレーザダイオードを有するが、本発明においては、レーザダイオードの個数nに制限はなく、複数であってもよいし、1であってもよい。 The laser beam emitting unit 20 has the n-number of the laser diode, in the present invention, there is no limitation to the number of laser diodes n, may be a plurality, it may be one.
また、本実施形態ではn個のレーザダイオードのレーザ光は測定対象物Tの異なる領域の表面を照射する、同一波長の照射光であるが、同一の領域を照射する波長の異なるレーザ光であってもよい。 The laser beam of n laser diodes in the present embodiment illuminates the surface of the different areas of the measurement target T, is a radiation beam of the same wavelength, there at different laser light wavelengths for irradiation of the same area it may be. この場合、例えばR(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色の可視レーザ光を同一の領域に照射することによって、後述するように測定対象物Tの表面における3原色の反射強度データ(反射率)を得ることができ、3次元カラー画像データとして取得することができる。 In this case, for example, R (red), G (green), and by irradiating B three primary colors of visible laser light (blue) in the same region, the reflection of the three primary colors on the surface of the measurement target T as described below intensity data (reflectance) can be obtained, can be obtained as the three-dimensional color image data.

光学ユニット30は、測定対象物Tの表面で反射して到来したレーザ光を受光する部分で、図2に示すようにレーザ光の光路の上流側から順に、バンドパスフィルタ31、光学レンズ32、プリズム33、マイクロミラーアレイ空間変調素子(以降、空間変調素子という)34、光学レンズ36、ミラー37及び光電変換器38が配置されている。 The optical unit 30 is a portion for receiving the laser light arriving reflected by the surface of the measurement target T, in order from the upstream side of the optical path of the laser beam as shown in FIG. 2, the band-pass filter 31, an optical lens 32, prism 33, micromirror array spatial modulation element (hereinafter, spatial modulation of element) 34, an optical lens 36, a mirror 37 and a photoelectric converter 38 is disposed. 空間変調素子34は空間変調素子制御器35と接続されている。 Spatial modulation element 34 is connected to the spatial modulator controller 35.

バンドパスフィルタ31は、レーザ光の波長帯域の光を透過させて、それ以外の波長帯域の光を遮断する狭帯域フィルタで、不必要な外光を遮断し、測定対象物Tからの反射光のSN比を向上させる。 Bandpass filter 31, by transmitting light in the wavelength band of the laser beam, a narrow band filter that blocks light of other wavelength bands, and blocking unnecessary external light, the reflected light from the measurement target object T to improve the SN ratio.
プリズム33は、後述する空間変調素子34とともに用いて、空間変調素子34の各マイクロミラーで反射したレーザ光を、斜行面33aで透過あるいは全反射させる部分である。 Prism 33 is used with spatial modulator 34 described later, the laser beam reflected by the micromirrors of the spatial modulation element 34 is a portion that transmits or totally reflected by Hasugyomen 33a.
具体的には、プリズム33は、空間変調素子34のマイクロミラーのうち、所定の向きに反射面の向いたマイクロミラー(ON状態のマイクロミラー)にて反射されたレーザ光のみプリズム33の斜行面33aを透過させ、所定の向きに反射面が向かないマイクロミラー(OFF状態のマイクロミラー)にて反射されたレーザ光を斜行面33aで全反射させるように配置される。 Specifically, the prism 33, of the micromirrors of the spatial modulation element 34, the skew of the laser beam only prism 33 is reflected by micromirrors facing reflective surface in a predetermined direction (micromirrors in the ON state) the surface 33a is transmitted through, it is arranged a laser beam reflected by the micro mirror in which the reflective surface is not suitable in a predetermined direction (micromirrors in the OFF state) so as to totally reflect at Hasugyomen 33a.

空間変調素子34は、平面上に配列された複数のマイクロミラー、例えば一辺が12μmの矩形状のミラーを有する素子であり、これらのマイクロミラーのうち予め選択されたマイクロミラーの反射面を所定の向きに制御してON状態にすることにより、このON状態のマイクロミラーで反射した測定対象物Tから到来したレーザ光を光電変換器38の受光面に導くように配置されている。 Spatial modulation element 34, a plurality of micromirrors arranged on a plane, a device having, for example, one side 12μm rectangular mirror, the reflecting surface a predetermined micromirror preselected Among these micromirrors by the oN state by controlling the orientation, and is arranged to direct a laser beam coming from the object to be measured T reflected by micromirrors in the oN state to the light receiving surface of the photoelectric converter 38. なお、後述するように、3次元画像を構成する各画素のデータとして、測定対象物Tからのレーザ光の反射成分の強度を表す反射強度データを取得するが、このときの各画素は隣接する複数のマイクロミラーの組、例えば8個×8個のマイクロミラーの組に対応して一画素の反射強度データが生成される。 As will be described later, as the data of each pixel constituting the 3D images, but obtains a reflection intensity data representing the intensity of the reflected component of the laser light from the measurement target T, each of the pixels at this time is adjacent a plurality of micromirrors set, the reflection intensity data of the pixel corresponding generated eight × 8 pieces of micromirrors set, for example.

図3は、ON状態及びOFF状態のマイクロミラーにおけるレーザ光の反射を説明する図である。 Figure 3 is a diagram for explaining the reflection of laser light at the micromirrors in the ON state and the OFF state. 図3では、一例として4個×4個のマイクロミラーアレイを用いて説明している。 In Figure 3, it is described with reference to four × 4 nine micro mirror array as an example.
ON状態にあるマイクロミラーAの反射面で反射したレーザ光はレンズ36を介して光電変換器38に導かれ、OFF状態にあるマイクロミラーBの反射面で反射したレーザ光は光電変換器38と異なる方向に反射する。 Laser light reflected by the reflecting surface of the micro mirror A which is in the ON state is guided to the photoelectric converter 38 through the lens 36, the laser beam reflected by the reflecting surface of the micro mirror B which is in the OFF state and the photoelectric converter 38 It is reflected in a different direction. このように、ON状態にあるマイクロミラーで反射されたレーザ光は光電変換器38にて受光される。 Thus, the laser light reflected by micromirrors in the ON state is received by the photoelectric converter 38. すなわち、ON状態とは、マイクロミラーで反射されたレーザ光が光電変換器38で受光されるように反射面の向きを設定した状態をいい、OFF状態とは、マイクロミラーで反射されたレーザ光が光電変換器38で受光されないように反射面の向きを設定した状態をいう。 That is, the ON state means a state in which laser light reflected by the micromirrors set the orientation of the reflecting surface as received by the photoelectric converter 38, the OFF state, the laser beam reflected by the micromirror There refers to a state of setting the orientation of the reflecting surface so as not to be received by the photoelectric converter 38.

空間変調素子34は、例えばテキサス・インスツルメンツ社製のデジタルマイクロミラーデバイス(商標)が挙げられる。 Spatial modulation element 34, for example, Texas Instruments Inc. of the digital micromirror device (TM) and the like. デジタルマイクロミラーデバイスは、例えば1024×768個のマイクロミラーの配列面の下部にSRAM(Static Ram)を設け、このSRAMを利用して生成される静電気引力を用いて、マイクロミラーをそれぞれ所定の向き(+12度又はマイナス12度の2つの向き)に回転させる素子である。 Digital micromirror device, a SRAM (Static Ram) provided in the lower portion of the array surface of 768 micromirrors example 1024 ×, with the electrostatic attraction that is generated using this SRAM, each predetermined orientation micromirror a device for rotating the (two directions of +12 degrees or -12 degrees).
空間変調素子34は、各マイクロミラーの状態をON状態/OFF状態に切り換えるためのマイクロミラー制御器35と接続されている。 Spatial modulation element 34 is connected to the micromirror controller 35 for switching the state of each micromirror in the ON state / OFF state. 第2の計測モードでは、マイクロミラー制御器35の制御により、全マイクロミラーのうち半数以上がON状態となるマイクロミラーの異なる制御パターンに順次切り換えられる。 In the second measurement mode, the control of the micromirror controller 35 sequentially switched to different control patterns micromirrors more than half is turned ON out of all the micromirrors. 一方、第1の計測モードでは、全マイクロミラーがON状態に固定されるように制御される。 Meanwhile, in the first measurement mode, all the micromirrors are controlled to be fixed to the ON state.

上述したように、第2の計測モードでは、空間変調素子34のマイクロミラーの制御パターンが順次異なるパターンに切り換えられてレーザ光は空間変調され、この空間変調されたレーザ光が光電変換器38の受光面に導かれるように構成されるが、このときのマイクロミラーの制御パターンは、マイクロミラーのON状態を1、OFF状態を−1とすると、制御パターンは互いに直交性を有する制御パターンであるのが好ましい。 As described above, in the second measurement mode, the laser light is switched sequentially different patterns to control the pattern of the micromirrors of the spatial modulation element 34 is spatially modulated, the spatially modulated laser beam of the photoelectric converter 38 configured to be guided to the light receiving surface, the control pattern of the micromirrors in this case, when the oN state of the micro-mirror 1, the OFF state is -1, the control pattern is a control pattern having orthogonality to each other preference is. 例えばアダマール行列を用いて生成されるのが好ましい。 For example preferably generated using a Hadamard matrix.

具体的に説明すると、制御パターンは、空間変調素子34のON状態とするマイクロミラーの配置のパターンであり、この制御パターンは、アダマール行列の各行同士のテンソル積を利用して作成されたパターンである。 When specifically described, the control pattern is a pattern of arrangement of the micromirrors in an ON state of the spatial modulator 34, the control pattern is a pattern created by using a tensor product between each row of the Hadamard matrix is there.
図4(a)は、64個(=8個×8個)のマイクロミラーアレイの空間変調素子34について、マイクロミラーの反射面の側から見た制御パターンの一例を説明する図である。 4 (a) is about 64 (= 8 × 8 pieces) spatial modulation element 34 of the micromirror array is a diagram illustrating an example of a control pattern as viewed from the side of the reflective surface of the micromirror.
マイクロミラーは、縦方向に8列、横方向に8列、矩形形状に配列されている。 Micromirrors vertically 8 rows, 8 columns in the lateral direction and are arranged in a rectangular shape. 図4(a)中、灰色のマイクロミラーはON状態、白色のマイクロミラーはOFF状態を示している。 4 in (a), gray micromirrors ON state, white micromirror represents the OFF state.
このような制御パターンは、ON状態のマイクロミラーが全マイクロミラーの50%以上占める制御パターンである。 Such control pattern is a control pattern which occupies micromirrors in the ON state at least 50% of all the micromirrors. 制御パターンは、後述する制御回路ユニット50にて作成される制御パターン信号で制御される。 Control pattern is controlled by the control pattern signal produced in the control circuit unit 50 to be described later.

図4(b)に示すように行列要素が1又は−1で構成される8行8列のアダマール行列のうち、各行の行列要素の組みを上から順番に0次、1次、2次、. FIG 4 (b) the matrix elements as shown in the Out of Hadamard matrix of 8 rows and 8 columns composed of 1 or -1, 0-order sequentially set each row of matrix elements from the top, first, second, . . . . . 、7次として横方向の1次元制御パターンとする。 , The transverse direction of the one-dimensional control pattern as the seventh order. 一方、図4(c)に示すように8行8列のアダマール行列のうち、各行の行列要素の組みを上から順番に0次、1次、2次、. On the other hand, among the 8 rows and 8 columns of the Hadamard matrix as shown in FIG. 4 (c), 0-order sequentially set each row of matrix elements from the top, first, second,. . . . . 、7次とし縦方向の1次元制御パターンとする。 , The longitudinal direction of the one-dimensional control pattern as a seventh order. そして、図4(b)に示す横方向の1次元制御パターンから所望の次数のパターンを選択し、図4(c)に示す縦方向の1次元制御パターンから所望の次数のパターンを選択する。 Then, select the desired order of the pattern from the one-dimensional control pattern in the lateral direction shown in FIG. 4 (b), selects the desired order of the pattern from the one-dimensional control pattern in the vertical direction shown in FIG. 4 (c).

図4(a)では、横方向の1次元制御パターンは4次、縦方向の1次元制御パターンは6次が選択されている。 In FIG. 4 (a), 1-dimensional control pattern in the lateral direction is fourth, one-dimensional control pattern in the vertical direction is sixth-order is selected.
一方、空間変調素子34において制御しようとするマイクロミラーの縦方向及び横方向の位置における、横方向の1次元制御パターン及び縦方向の1次元制御パターンの値(1又は−1)をそれぞれ参照し、縦方向の値と横方向の値の積が1になる場合、制御しようとするマイクロミラーはON状態とし、積が−1となる場合マイクロミラーはOFF状態に設定する。 On the other hand, referring in the vertical and horizontal position of the micro mirrors to be controlled in the spatial modulation element 34, the lateral one-dimensional control pattern and vertical 1-dimensional control pattern value (1 or -1), respectively If the product of the longitudinal values ​​and lateral values ​​becomes 1, micro-mirror to be controlled is set to oN state, when the micromirror which the product is -1 is set to the OFF state. 例えば、3行5列の位置にあるマイクロミラーMの、横方向の1次元制御パターンの値は−1であり、縦方向の1次元制御パターンの値は−1であり、積は1である。 For example, the micro mirror M at position 3 rows and five columns, the value of the one-dimensional control pattern in the transverse direction is -1, the value of the vertical one-dimensional control pattern is -1, the product is 1 . このことから、マイクロミラーMはON状態に設定される。 Therefore, the micro-mirror M is set to the ON state. こうしてON状態のマイクロミラーの数が全マイクロミラーの数の50%以上となる制御パターンの制御パターン信号が作成される。 Thus the number of micromirrors in the ON state control pattern signal of the control pattern to be more than 50% of the total number of micromirrors is created.
この場合、マイクロミラーの制御パターンは、横方向の1次元制御パタ−ン及び縦方向の1次元制御パターンを組み合わせて64通り(=8×8)作成でき、この64個の異なる制御パターンを順次切り換えるように制御パターン信号が作成される。 In this case, the control pattern of the micromirrors lateral one-dimensional control pattern - 64 combinations by combining 1-dimensional control pattern of emissions and longitudinal (= 8 × 8) can create, the 64 different control patterns sequentially control pattern signal is generated to switch.
このように第2の計測モードでは、制御パターンは、アダマール行列の選択された各行同士のテンソル積によって生成される。 Thus, in the second measurement mode, the control pattern is generated by the tensor product between each row is selected in the Hadamard matrix.

なお、64個のマイクロミラーを1つずつON状態とし、他はOFF状態とすることによって、空間変調素子34にて反射されるレーザ光を順次受光することもできる。 Incidentally, the ON state 64 of the micro-mirror, one and the other by the OFF state, it is also possible to sequentially receiving the laser beam reflected by the spatial modulation element 34. しかし、1つのマイクロミラーで反射されて受光されるレーザ光は微弱であるため、後処理として行う増幅や検波等の処理により、微弱なレーザ光により生成された電気信号はノイズに埋もれ易い。 However, since the laser light received and reflected by the one micro-mirror is weak, the process of amplification and detection for performing a post-treatment, an electrical signal generated by the weak laser beam is easily buried in noise. しかし、上述したように、ON状態のマイクロミラーが全マイクロミラーの半数以上を占める上記制御パターンを用いることにより、後処理として行う増幅や検波等においてノイズに埋もれることは少なくなる、といった効果を呈する。 However, as described above, by using the above control pattern micromirrors in the ON state occupies more than half of all the micromirrors, it is less buried in noise in the amplification and detection for performing a post-treatment, exhibit effects such as .
このように空間変調素子34は、異なる制御パターンに順次切り替えながら測定対象物Tから到来するレーザ光を反射する。 Thus spatial modulator 34 reflects the laser beam coming from the object to be measured T while sequentially switching to different control patterns.

光学レンズ36は、光電変換器38の受光面にミラー37を介してレーザ光を結像させるように構成される。 The optical lens 36 is configured to image the laser beam on the light receiving surface of the photoelectric converter 38 through the mirror 37.
光電変換器38は、受光したレーザ光を電気信号に変換する部分であり、光電子倍増管やアバランシェフォトダイオード等のデバイスが独立してn個設けられている部分である。 The photoelectric converter 38 is a portion for converting the laser light into an electrical signal, a portion of the device, such as a photomultiplier tube or an avalanche photodiode is provided the n independently. これらのデバイスからそれぞれ電気信号が出力される。 Electrical signals are output from these devices. なお、光電変換器38に設けられる上記デバイスの数nは特に限定されず、複数でもよく又1であってもよい。 Note that the number n of the device provided in the photoelectric converter 38 is not particularly limited, and may be plural in may also 1. これらのデバイスは複数のマイクロミラーの異なる領域で反射されたレーザをそれぞれ別々に受光するようにデバイスを配置してもよい。 These devices may be arranged device to each separately receive the laser reflected by the different regions of the plurality of micromirrors. こうすることによりON状態のマイクロミラーで反射されるレーザ光を別々に受光し、短時間に3次元画像データを取得することができる。 Receiving separately a laser light reflected by micromirrors in the ON state by doing so, it is possible to obtain a short time three-dimensional image data. なお、上記デバイスは用いるレーザ光によって適するデバイスが異なり、例えば近赤外(800〜1200μm)のレーザ光にはアバランシェフォトダイオードが、可視帯域(400μm〜800μm)のレーザ光にはアバランシェフォトダイオード又は光電子倍増管が好適に用いられる。 Incidentally, the device has different device suitable by the laser beam used, for example, an avalanche photodiode in the laser light in the near infrared (800~1200μm) is an avalanche photodiode or optoelectronic the laser light in the visible band (400μm~800μm) multiplier is preferably used.

なお、光電変換器38には、CCD(Charged Coupled Device)撮像素子等の受光面を領域に分けて受光し、領域毎に信号を蓄積し、蓄積された信号を順次出力する撮像素子は用いられない。 Incidentally, the photoelectric converter 38, receives divided light receiving surface such as a CCD (Charged Coupled Device) image pickup device region, to accumulate a signal in each region, imaging device which sequentially outputs the stored signal is used Absent. 後述するように、レーザ光の時間変調に用いるRF変調信号は50MHz〜10GHzであるため、順次蓄積された信号を出力するCCD撮像素子では、このような高周波で変調する信号に対応して高速に駆動することができないからである。 As described below, since RF modulation signal used for time modulation of the laser light is 50MHz~10GHz, the CCD image sensor outputs sequentially accumulated signal, to a high speed in response to the signals to be modulated in such a high frequency it is not possible to drive.

レーダ回路ユニット40は、レーザ光出射ユニット20のパワースプリッタ26にRF変調信号を供給するとともに、光電変換器38から出力された電気信号を、パワースプリッタ26に供給されたRF変調信号と同一の信号を参照信号(以降、ローカル信号という)として用いてミキシングし、RF変調信号で時間変調されたレーザ光の信号成分を中間周波数信号(IF信号)として取り出す部分である。 Radar circuit unit 40 supplies the RF modulated signal to the power splitter 26 of the laser beam emitting unit 20, the electric signal outputted from the photoelectric converter 38, RF modulation signal and the same signal supplied to the power splitter 26 reference signal (hereinafter, referred to as a local signal) was mixed with as a part extracting a signal component of the RF modulated signal in a time-modulated laser light as an intermediate frequency signal (IF signal).
具体的には、レーダ回路ユニット40は、発振器41、パワースプリッタ42、増幅器43、移相器44、増幅器45、パワースプリッタ46、8つのミキサ47(47a〜47h)及びミキサ47a〜47hのそれぞれに対応した増幅器48(48a〜48h)を有する。 Specifically, radar circuit unit 40, an oscillator 41, a power splitter 42, amplifier 43, phase shifter 44, amplifier 45, power splitter 46,8 one mixer 47 (47a~47h) and respective mixers 47A~47h the corresponding amplifier 48 having (48a-h).

発振器41は、発振周波数制御信号によって設定された発振周波数で信号を発振する部分である。 Oscillator 41 is a part for oscillating a signal at an oscillation frequency set by the oscillation frequency control signal. 発振した信号はレーザ光を時間変調するRF変調信号として用いられる。 Oscillated signal is used as an RF modulation signal for modulating the laser beam time. 例えば、50MHz〜10GHzのマイクロ波〜ミリ波帯域の周波数で発振される。 For example, it is oscillated at a frequency of the microwave-millimeter wave band 50MHz~10GHz. 発振周波数は、第1の計測モードでは、周波数f 1 ,f 2 ,f 3 ,f 4・・・であり、第2の計測モードでは、周波数f 1である。 Oscillation frequency, the first measurement mode, the frequency f 1, f 2, f 3 , f 4 ···, in the second measurement mode, the frequency f 1. これらの周波数でレーザ光は時間変調される。 Laser light at these frequencies is time modulated. 第1の計測モードにおいて、複数の周波数でレーザ光を時間変調するのは、異なる周波数でレーザ光を時間変調することにより、後述するように、装置10から測定対象物Tのレーザ光の照射の中心位置までの絶対距離を求めるためである。 In the first measurement mode, to modulate the laser beam time at a plurality of frequencies, different by modulating the laser beam time frequency, as will be described later, the laser light irradiation of the measurement target T from the device 10 it is to determine the absolute distance to the center position. 一方、第2の計測モードにおいて、周波数f 1を用いてレーザ光を時間変調するのは、測定対象物Tの中心位置までの絶対距離を利用して3次元位置データを求めるためである。 On the other hand, in the second measurement mode, to modulate the laser beam time using the frequency f 1 is to determine the three-dimensional position data by using the absolute distance to the center position of the measurement target T.

パワースプリッタ42は、発振器41にて発振した信号を分離する部分である。 Power splitter 42 is a section for separating the oscillator signal at an oscillator 41. 分離された一方の信号は増幅器43を介してパワースプリッタ26に供給され、RF変調信号として用いられる。 Separated one signal is supplied to the power splitter 26 via an amplifier 43, it is used as the RF modulated signal. 他方の信号は移相器44に供給される。 The other signal is supplied to the phase shifter 44.
移相器44は、RF変調信号を位相シフトさせることなく通過させ、また位相制御信号に応じて90度位相シフトさせて位相シフト変調信号を生成し、これらの信号を、増幅器45を介してパワースプリッタ46に供給する部分である。 Phase shifter 44, passed without phase-shift the RF modulated signal, also generates a phase shift modulated signal by 90 degree phase shift according to the phase control signal, these signals, via the amplifier 45 power it is a partially supplied to the splitter 46.
パワースプリッタ46は、光電変換器38の複数の光電子倍増管等のデバイスに対応して設けられたミキサ47a〜47hにRF変調信号又は位相シフト変調信号を分配する部分である。 Power splitter 46 is a portion for distributing the RF modulated signal or a phase shift keying signal to a mixer 47a~47h provided corresponding to a plurality of devices such as photomultiplier tubes of the photoelectric converter 38.

ミキサ47は、供給されたRF変調信号又は位相シフト変調信号をローカル信号として用いて、光電変換器38から出力され増幅された電気信号と乗算(ミキシング)し、出射の際にRF変調信号で時間変調されたレーザ光の情報を有する中間周波数信号(IF信号)と高次成分を含んだ信号を出力する部分である。 Mixer 47, the supplied RF modulated signal or a phase shift keying signal using a local signal, multiplies the electric signal output and amplified from the photoelectric converter 38 (mixing) time, RF modulated signal when the emission intermediate frequency signal having information modulated laser beam is a portion for outputting a signal including (IF signal) and higher order components. 電気信号の検波は、公知の方法で行われる。 Detection of the electrical signal is performed by a known method. RF変調信号として周波数が異なる複数の信号が生成され、これらの信号はローカル信号として用いられる。 A plurality of signals of different frequencies are generated as an RF modulated signal, these signals are used as the local signal. また、各周波数のRF変調信号において、移相器44によりRF変調信号の位相をシフトさせないローカル信号とRF変調信号の位相を90度シフトさせたローカル信号が生成され、ミキサ47はこれらのローカル信号と電気信号のミキシング(乗算)を行う。 Further, in the RF modulated signal of each frequency, the phase shifter 44 local signal and the phase of the local signal and the RF modulated signal that does not shift the phase of the RF modulated signal is shifted 90 degrees are generated by the mixer 47 these local signals and performing mixing of the electric signal (multiplication).

制御回路ユニット50は、レーザ光出射ユニット20、光学ユニット30及びレーダ回路ユニット40の駆動を制御する各種制御信号(発振周波数制御信号、位相制御信号、制御パターン信号、PN符号化変調信号)を生成し、所定のユニットに供給するとともに、レーダ回路ユニット40から出力される信号を処理する部分である。 The control circuit unit 50 generates various control signals for controlling the driving of the laser beam emitting unit 20, the optical unit 30 and the radar circuit unit 40 (an oscillation frequency control signal, the phase control signal, the control pattern signal, PN coded modulation signal) and it supplies a predetermined unit is a section for processing a signal output from the radar circuit unit 40.
制御回路ユニット50は、システム制御器51、ローパスフィルタ52、増幅器53及びA/D変換器54を有する。 The control circuit unit 50 includes a system controller 51, a low pass filter 52, amplifier 53 and A / D converter 54.

システム制御器51は、コンピュータ14からの指示に基づいて各種制御信号を生成する部分である。 System controller 51 is a part that generates various control signals based on instructions from the computer 14. 例えば、後述するように、空間変調素子34の各マイクロミラーから反射された各反射光の信号情報には、3次元画像データを構成する反射強度データ(信号波形の振幅)が含まれているが、この反射強度データのレベルが所定の閾値を超えることが判定された場合、コンピュータ14からシステム制御器51に判定結果の信号が送信される。 For example, as will be described later, the signal information of each reflected light reflected from the micromirrors of the spatial modulation element 34, but contains the reflection intensity data constituting the three-dimensional image data (the amplitude of signal waveform) , the level of the reflected intensity data when it is determined to exceed the predetermined threshold, the signal of the determination result from the computer 14 to the system controller 51 is transmitted. この信号に基づいて、システム制御器51は、第1の計測モード及び第2の計測モードにおいてON状態にしたマイクロミラーの反射面の個数を絞った反射パターンに空間変調素子34のマイクロミラーを調整する。 Based on this signal, the system controller 51 adjusts the micromirrors of the spatial modulation element 34 in the reflection pattern targeted number of reflective surfaces of the micro mirrors, the ON state in the first measurement mode and a second measurement mode to. さらに、システム制御器51は、レーザ光出射ユニット20のレーザ光の出射、光電変換器38による受光、及びデータ処理部64による信号情報の取得を実行するように、レーザ光出射ユニット20、空間変調素子34、光電変換器38、及びデータ処理部64の動作を制御する。 Further, the system controller 51, emits the laser light of the laser beam emitting unit 20, receiving by the photoelectric converter 38, and by the data processing unit 64 to perform acquisition of the signal information, the laser beam emitting unit 20, the spatial modulation element 34, controls the operation of the photoelectric converter 38 and the data processing unit 64. すなわち、各画素の反射強度データは、隣接する複数のマイクロミラーの反射面の組に対応して構成されており、システム制御器51は、このマイクロミラーの反射面の組に対してマイクロミラーの反射面をON状態にする個数を絞った反射パターンに調整して、第1の計測モード及び第2の計測モードによる計測を再度行うように制御する。 That is, reflection intensity data of each pixel is configured to correspond to the set of the reflecting surfaces of the plurality of micromirrors adjacent, the system controller 51, the micro mirrors with respect to the set of the reflecting surface of the micromirror adjust the reflection pattern squeezed the number of the reflecting surfaces in the oN state, and controls to perform measurement by the first measurement mode and a second measurement mode again.

ローパスフィルタ52は、レーダ回路ユニット40から出力された中間周波数信号(IF信号)と高次成分を含んだ信号をフィルタ処理して高次成分を除去し、時間変調されたレーザ光の信号情報のみを含んだ中間周波数信号とする部分である。 Low pass filter 52, intermediate frequency signal outputted from the radar circuit unit 40 and (IF signal) a signal containing the high-order components of the higher order components are removed by filtering, only the signal information time modulated laser beam is a portion of the intermediate frequency signal including the. 中間周波数信号は、増幅器53で増幅された後、A/D変換器54で中間周波数デジタル信号とされ、コンピュータ14に供給される。 Intermediate frequency signal is amplified by the amplifier 53, is the intermediate frequency digital signal by the A / D converter 54, is supplied to the computer 14.
なお、レーダ回路ユニット40から出力される信号は、光電変換器38のn個の光電子倍増管毎に独立に出力され、それぞれ別々にフィルタ処理、増幅、A/D変換されて、コンピュータ14にパラレル信号として供給される。 The signal output from the radar circuit unit 40 is output independently of the photoelectric converter 38 n-number of photomultiplier tubes each of the filter processing separately, amplified, converted A / D, parallel to a computer 14 It supplied as a signal.

コンピュータ14は、図5に示すように、CPU60とメモリ62と、さらに図示されないROMを有し、コンピュータソフトウェアを実行させることによりデータ処理部64が機能的に構成される。 Computer 14, as shown in FIG. 5, the CPU60 and memory 62 has a not further shown ROM, the data processing unit 64 by executing the computer software is functionally configured. コンピュータ14はディスプレイ16に接続されている。 Computer 14 is connected to a display 16.
CPU60は、本体部12の各ユニットを駆動、制御する各種信号を制御回路ユニット50に作成するように指示し、また後述するデータ処理部64の各処理の演算を実質的に行う部分である。 CPU60 is driving each unit of the main body portion 12, instructed to create various signals for controlling the control circuit unit 50, also substantially performs part of operations of each processing of the data processing unit 64 to be described later.

データ処理部64は、中間周波数デジタル信号から、測定対象物Tの中心位置の距離と3次元位置データと測定対象物Tの表面の反射率(反射強度データ)を算出する部分である。 The data processing unit 64, the intermediate frequency digital signal, a part for calculating the reflectance of the surface of the distance and three-dimensional position data and the measured object T of the center position of the measurement target object T (reflection intensity data). データ処理部64は、信号変換部66と、距離情報算出部68と、3次元位置情報算出部70と、反射率算出部72とを有する。 The data processing unit 64 includes a signal conversion unit 66, a distance information calculation unit 68, a three-dimensional position information calculator 70, and a reflectance calculating unit 72.
信号変換部66は、中間周波数デジタル信号を、制御パターン信号及びPN符号化変調信号を用いて変換する部分である。 Signal converting unit 66, the intermediate frequency digital signal, converts using the control pattern signal and PN coded modulation signal.
制御パターン信号は、コンピュータ14の指示に従って制御回路ユニット50で作成される信号であるため、制御パターン信号は既知であり、この制御パターン信号を用いて信号変換される。 Control pattern signals are the signals that are created in the control circuit unit 50 according to an instruction of the computer 14, the control pattern signal is known, is the signal converted by using the control pattern signal.

なお、制御パターン信号は、空間変調素子34におけるマイクロミラーの制御に用いられ、第1の計測モードでは、全マイクロミラーがON状態に固定される。 The control pattern signal is used to control the micro-mirrors in the spatial modulator 34, in the first measurement mode, all the micro-mirror is fixed to ON state. 一方、第2の計測モードでは、空間変調素子34において種々の制御パターンが用いられるが、この制御パターンの信号(制御パターン信号)は、図4(a)〜(c)に示したようにアダマール行列の各行の成分同士のテンソル積を利用して作成される制御パターンを実現する信号である。 On the other hand, in the second measurement mode, various control pattern is used in the spatial modulator 34, the signal of the control pattern (control pattern signal), Hadamard as shown in FIG. 4 (a) ~ (c) a signal for realizing the control pattern is created by using the tensor product of the components to each other in each row of the matrix. このため、信号変換部66では、既知である制御パターン信号を利用して、各制御パターンにて得られる中間周波数デジタル信号から、アダマール逆変換を行って各画素毎の反射光の情報を求めることができる。 Therefore, the signal conversion unit 66, by using a control pattern signal is known, from the intermediate frequency digital signals obtained in each control pattern, by performing a Hadamard inverse transformation to obtain the information of the reflected light for each pixel can. なお、アダマール逆変換を利用した信号変換処理については、本願出願人により既に出願されている(特願2001−188301号参照)。 Note that the signal conversion processing using the Hadamard inverse transformation has been filed by the present applicant (see Japanese Patent Application No. 2001-188301).
アダマール行列の各行同士は直交性を有する(各行同士の内積は0となる)ことから、アダマール行列の各行の成分同士のテンソル積にて得られる、制御パターンを表す合成行列も合成行列同士で互いに直交性を維持する。 Each line between the Hadamard matrix from having orthogonality (inner product between each row becomes 0), obtained by the tensor product of the components to each other in each row of the Hadamard matrix, or synthetic matrix representing a control pattern to each other in each other synthetic matrix to maintain the orthogonality. 上記アダマール逆変換の処理は、上記合成行列の逆行列を用いて逆変換する処理であるが、この逆変換は、合成行列が直交性を有することから、規格化因子を除き上記合成行列を用いて行うアダマール変換と同様の処理内容となる。 Processing the Hadamard inverse transformation is a process of inverse conversion using the inverse matrix of the synthetic matrix, the inverse transform from the synthesis matrix having orthogonality, using the synthetic matrix except normalization factor the same processing contents as Hadamard transform performed. これにより、アダマール変換の処理を用いて、各マイクロミラー毎に反射されるレーザ光の情報を容易に分解することができる。 Thus, using the process of the Hadamard transform, the information of the laser light reflected on each micro mirror can be easily disassembled.

上記制御パターンはアダマール行列の行成分同士のテンソル積によって得られる合成行列によって表されるため、互いに直交性を有するものであるが、本発明においては、制御パターンは、上記合成行列によって生成される必要はなく、各マイクロミラー毎に反射されるレーザ光の情報に分解できる限りにおいて特に制限されない。 Since the control pattern is represented by a synthetic matrix obtained by the tensor product of the line components between the Hadamard matrix are those having orthogonality to each other, in the present invention, the control pattern is generated by the synthesis matrix need not, not particularly limited as long as can be decomposed into information of the laser beam reflected on each micro mirror.
なお、アダマール逆変換にて求められる受光したレーザ光の情報は、複数のレーザダイオード24から出射されるレーザ光が互いに重畳されている。 The information of the received laser beam is determined by the Hadamard inverse transform, the laser beam emitted from the plurality of laser diodes 24 are overlapped. このため、以下に示すようにレーザ光の出射の際に時間変調に用いたPN符号化変調信号の自己相関性及び直交性を利用して各レーザ光に対応した中間周波数デジタル信号に分解する。 Therefore, it decomposes into an intermediate frequency digital signal corresponding to utilize the laser light autocorrelation and orthogonality of PN coded modulation signal used in the temporal modulation during emission of the laser beam as shown below. PN符号化変調信号の自己相関性及び直交性については後述する。 It will be described later autocorrelation and orthogonality of PN coded modulation signal.

上述したようにレーザ光出射ユニット20は、レーザダイオード22a〜22hを用いてレーザ光を出射するが、その際、PN符号化変調信号を用いてレーザ光の出射のON/OFFを制御し時間変調している。 The laser beam emitting unit 20 as described above, but emits a laser beam using a laser diode 22a to 22h, this time, control time modulating the ON / OFF of the emission of the laser light using a PN coded modulation signal doing.
図6は、PN符号化変調信号の一例を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing an example of a PN coded modulation signal. 図6では、PN符号化変調信号の1周期分が示されている。 6, one period of the PN coded modulation signal is shown.
PN符号化変調信号は値が0又は1からなる信号で、一定の時間間隔シフトすることによって相関関数の値が0又は−1/n(nは後述する系列符号の長さ)となる。 In signal PN coded modulation signal has a value of zero or 1, the value 0 or -1 / n of the correlation function (n is the length of the sequence code to be described later) by shifting a predetermined time interval.
PN符号化変調信号は、一例を挙げると以下のように作成される符号化系列データを用いて信号化することができる。 PN coded modulation signal may be a signal by using the encoded sequence data created as follows an example.
次数k=5、符号系列の長さn=31とし、係数h 1 =1,h 2 =1,h 3 =0,h 4 =1,h 5 =1とし、初期値a 0 =1,a 1 =1,a 2 =0,a 3 =1,a 4 =0としたとき下記式(1)に示す漸化式で一意的にPN系列符号C={a k }(kは自然数)を求めることができる。 Degree k = 5, and a length of n = 31 the code series, the coefficients h 1 = 1, h 2 = 1, h 3 = 0, h 4 = 1, h 5 = 1, the initial value a 0 = 1, a 1 = 1, a 2 = 0 , a 3 = 1, a uniquely PN sequence 4 = 0 and the case in recurrence formula represented by the following formula (1) code C = {a k} a (k is a natural number) it can be determined.

さらに、系列符号C={a ,a ,a ,………,a n−1 }を用いて基準となる符号化系列信号を生成するとともに、さらにこの系列符号Cをq1ビット、ビット方向にビットシフトさせた系列符号T q1・c(T q1は、ビット方向にq1ビット、ビットシフトする作用素である)を用いて符号化系列信号を生成する。 Furthermore, sequence code C = {a 0, a 1 , a 2, ........., a n-1} and generates a coded sequence signal as a reference with further the sequence code C q1 bits, bits sequence codes T q1 · c obtained by bit shifting in the direction (T q1 is, q1 bits in the bit direction, which is operator of bits shifted) to produce a coded sequence signal used. ここで、系列符号T q1・Cは、{a q1 ,a q1+1 ,a q1+2 ,………,a q1+N−1 }である。 Here, sequence codes T q1 · C is {a q1, a q1 + 1 , a q1 + 2, ........., a q1 + N-1}. さらに、系列符号Cをq2ビット(例えば、q2=2×q1)、ビット方向にビットシフトさせた系列符号T q2・Cを用いて符号化系列信号を生成する。 Furthermore, the sequence code C q2 bits (e.g., q2 = 2 × q1), to generate a coded sequence signal using the sequence code T q2 · C obtained by bit shifting in the bit direction.
この符号化系列信号を生成するために用いられる系列符号C,T q1・C,T q2・Cは、互いに直交する特性を有するので、生成される符号化系列信号も互いに直交する性質を有する。 Sequence code C used to generate the coded sequence signal, T q1 · C, T q2 · C has so, the nature of the coding sequence signal produced also orthogonal to each other have the property of mutually orthogonal.

具体的に説明すると、長さnの系列符号をC={b 0 ,b 1 ,b 2 ,………,b n-1 }とし、上記作用素T を系列符号Cに作用させた系列符号をC'=T ・C、すなわちC'={b q ,b q+1 ,b q+2 ,………,b q+n-1 }として、系列符号CとC'との間の相互相関関数R cc' (q)を下記式(2)のように定義される。 Specifically, the sequence code length n C = {b 0, b 1, b 2, ........., b n-1} and the sequence code is allowed to act the operator T q in sequence code C the C '= T q · C, i.e. C' = {b q, b q + 1, b q + 2, ........., b q + n-1} as, between the sequence code C and C ' cross-correlation function R cc 'a (q) is defined by the following equation (2). ここで、N Aは系列符号における項a iと項b q+iの(iは0以上n−1以下の整数)一致する数であり、N Dは系列符号における項a iと項b q+iの不一致の数である。 Here, N A is the number of (i is 0 or n-1 an integer) matching terms in sequence code a i and term b q + i, N D term in the sequence code a i and term b q is the number of mismatches + i. また、N AとN Dの和は系列符号長さnとなる(N A +N D =n)。 Further, the sum of the N A and N D is the sequence code length n (N A + N D = n). ここで、iとq+iはmod(n)で考える。 Here, i and q + i think in the mod (n).

上記PN系列符号において2つの系列符号を項毎にmod(2)で加算した結果はもとのPN系列符号を巡回シフトしたPN系列符号になる性質があり、PN系列符号の値が0となる個数は値が1となる個数より1つだけ少ないので、N A −N D =−1となる。 The PN sequence code result of adding by mod (2) two-sequence code for each term in has the property to be PN sequence code that cyclically shifts the original PN sequence code, the value of the PN sequence code becomes 0 since the number is only one than the number of values is one less, and N a -N D = -1. これより、PN系列符号において下記式(3)および(4)に示す値を示す。 From this shows the values ​​of the following formula in the PN sequence code (3) and (4).


上記式(3)よりビットシフト量が0、すなわちq=0(mod(n))の場合、式(3)に示すようにR cc' (q)の値は1となり自己相関性を有する。 The formula (3) from the bit shift amount is 0, that is, when the q = 0 (mod (n)), the value of R cc '(q) as shown in equation (3) has a 1 next to autocorrelation. 一方、ビットシフト量が0でない、すなわちq≠0(mod(n))の場合、式(4)に示すようにR cc' (q)は−(1/n)となる。 On the other hand, the bit shift amount is not 0, that is, when the q ≠ 0 (mod (n) ), R cc '(q) is as shown in Equation (4) - a (1 / n). ここで系列符号長さnを大きくすることにより、R cc' (q)(q≠0)の値は0に近づく。 Here, by increasing the sequence code length n, the value of R cc '(q) (q ≠ 0) approaches zero.
すなわち、系列符号CとC'は自己相関性を持ち、かつ直交性を有するといえる。 That is, sequence codes C and C 'has the autocorrelation, and said to have orthogonality.
このようなPN系列符号の値を0,1として時系列信号としたのがPN符号化系列信号である。 The value of such a PN sequence code and time-series signal as 0,1 is PN code sequence signal. したがって、PN符号化変調信号も互いに自己相関性及び直交性を有する。 Therefore, even PN coded modulation signal having an autocorrelation and orthogonal to each other. このことから、図6におけるC 1の信号と、C 2 〜C 5の信号の相関関数を求めると値が0となる。 Therefore, a signal of C 1 in FIG. 6, the value when determining the correlation function of the signal of the C 2 -C 5 becomes 0.

信号変換部66は、中間周波数デジタル信号に含まれるPN符号化変調信号で時間変調された信号に対して、制御回路ユニット50にて生成されたPN符号化変調信号の相関関数を利用することにより、どのレーザ光の信号情報が含まれているかを識別し、レーザ光毎の信号情報に分解して抽出することができる。 Signal converting unit 66, to the time the signal modulated by the PN coded modulation signal included in the intermediate frequency digital signal, by utilizing the correlation function of the PN coded modulation signal generated by the control circuit unit 50 can be what identifies a signal information of the laser beam is included, extracts decomposed into signal information of each laser beam.
このようにして、信号変換部66は、アダマール逆変換及びPN符号化変調信号の自己相関性及び直交性を利用した分解(符号化識別変換)により、中間周波数デジタル信号から隣接する複数のマイクロミラーの組に対応した各画素毎の各レーザ光の時間変調の信号情報を取得することができる。 In this manner, the signal conversion unit 66, by degradation using autocorrelation and orthogonality of the Hadamard inverse transformation and PN coded modulation signal (coding identification conversion), a plurality of micromirrors adjacent the intermediate frequency digital signal it is possible to obtain the signal information time modulation of the laser beam for each pixel corresponding to the set.
なお、PN符号化変調信号による時間変調は100KHz〜10MHzの周波数で行われ、RF変調信号によるレーザ光の時間変調の周波数(50MHz〜10GHz)に比べて低周波である。 The time modulation by PN coded modulation signal is performed at a frequency of 100 kHz to 10 MHz, which is a low-frequency than the frequency (50MHz~10GHz) time modulation of the laser light by the RF modulation signal.

距離情報算出部68は、第1の計測モードにおいて得られる、周波数f 1 ,f 2 ,f 3 , f 4・・・で時間変調したレーザ光の反射光に含まれる信号情報を用いて測定対象物Tのレーザ光照射領域の中心位置における距離を求める。 The distance information calculation unit 68 is obtained in the first measurement mode, the frequency f 1, f 2, f 3, measured using the signal information included in the reflected light f 4 · · · in a time modulated laser beam obtaining the distance at the central position of the laser light irradiation area of ​​the object T.
具体的には、第1の計測モードでは、上述したように、全マイクロミラーをON状態にするので、光電変換器38において受光される反射光の信号情報は、レーザ光照射領域における中心位置の情報である。 Specifically, in the first measurement mode, as described above, since the entire micromirrors in the ON state, the signal information of the reflected light received by the photoelectric converter 38, the center position in the laser beam irradiation area is information.
本体部12のレーザ光出射ユニット20のレーザダイオード22から測定対象物Tまでの距離と測定対象物Tの表面上の反射点からレンズ32に至るまでの距離は、RF変調信号の波長をλとすると、この波長λの整数倍の長さと波長λの位相ずれθ分の長さに相当する。 Distance from the reflection point on the surface of the distance between the measurement target T from the laser diode 22 of the laser beam emitting unit 20 of the main body portion 12 to the measurement object T up to the lens 32, and the wavelength of the RF modulation signal λ Then, corresponding to the phase shift θ min length of the integral multiple of the length and the wavelength of the wavelength lambda lambda.
この場合、位相ずれθは、図7(a)に示すように距離ρに対して周期性を有するので、反射光の信号情報から位相ずれθの情報を知ることができても、図7(a)に示すように、どの周期における位相ずれθかを知ることはできず、距離ρを特定することはできない。 In this case, the phase shift theta, because it has a periodicity with respect to the distance ρ as shown in FIG. 7 (a), be able to know the information of the phase shift theta from the signal information of the reflected light, 7 ( as shown in a), it can not be known whether the phase shift θ in any cycle, it is not possible to identify a distance [rho. このため、第1の計測モードでは、周波数f 1 ,f 2 ,f 3 , f 4・・・で光強度を時間変調したレーザ光を測定対象物Tに照射して、各周波数における信号情報を取得し、この信号情報を用いて絶対距離を算出する。 Therefore, in the first measurement mode, by irradiating a laser beam modulated light intensity time frequency f 1, f 2, f 3 , f 4 ··· the measurement object T, the signal information in each frequency It Gets, calculates the absolute distance by using the signal information.

なお、第1の計測モードでは、空間変調素子34の全マイクロミラーをON状態とするので、測定対象物Tにレーザ光が照射され、反射光として受光した全ての信号情報が均等に含まれることから、算出される距離ρは測定対象物Tにおけるレーザ光照射領域の中心位置の距離となる。 In the first measurement mode, because the entire micromirror spatial modulation element 34 and the ON state, the laser beam is irradiated on the measurement target T, that all of the signal information received as a reflected light is included equally from distance calculated ρ is the distance of the center position of the laser light irradiation area in the measurement target T.

第1の計測モードでは、具体的には、周波数f 1 ,f 2 ,f 3 , f 4・・・の各周波数における信号情報を取得した後、各周波数の信号情報(周波数帯域の信号情報)から、フーリエ変換(この場合デジタル処理を行うので、FFT:Fast Fourier Transformation)により時間領域の信号情報(時間領域の波形)に変換する。 In the first measurement mode, specifically, after acquiring the signal information in the frequency f 1, f 2, f 3 , f 4 each frequency.., (Signal information in the frequency band) signal information of each frequency from (since the this case digital processing, FFT: Fast Fourier transformation) Fourier transform by converting the signal information in the time domain (waveform in the time domain). この変換により、図7(b)に示すような波形の情報を求めることができる。 This conversion can be obtained information of the waveform shown in FIG. 7 (b). このときのピーク位置の時間t Tに光速cを乗算することで距離ρ 0を求める。 Obtaining the distance [rho 0 by multiplying the speed of light c in time t T of the peak position at this time. なお、この場合、隣接する周波数f 1 ,f 2 , f 3 , f 4・・・の変化分である幅Δfが、下記式を満たすように設定することが好ましい。 In this case, adjacent frequency f 1, f 2, f 3 , f 4 width Δf is a change in ... are preferably set to satisfy the following expression.
Δf < C/(2・L max ) (L maxは装置で規定される測定最大距離) Δf <C / (2 · L max) (L max measured maximum distance defined by the device)
上記式を満たす幅Δfを用いることで、FFTにより時間領域の信号情報に変換したとき、距離ρ 0を一意的に求めることができる。 By using a width Δf satisfying the above equation, when converted into signal information of the time domain by FFT, it is possible to determine the distance [rho 0 uniquely.
こうして求められた距離ρ 0は、メモリ62に記憶される。 Distance [rho 0 obtained in this way is stored in the memory 62.
具体的な数値例として、L max =3m、最大周波数f 1 =500MHz、Δf=25MHzとして、f 1 =500MHz,f 2 =475MHz,f 3 =450MHz〜f 11 =250MHzとする。 Specific numerical examples, L max = 3m, the maximum frequency f 1 = 500 MHz, as Δf = 25MHz, f 1 = 500MHz , f 2 = 475MHz, and f 3 = 450MHz~f 11 = 250MHz.

3次元位置情報算出部70は、距離情報算出部68で算出された距離ρ 0を用い、さらに、ON状態のマイクロミラーの位置情報(3次元位置座標)とを用いて、測定対象物T上の各位置における距離ρを求め、さらに、レーザ光が反射した測定対象物Tの位置を3次元位置データとして求める部分である。 3-dimensional position information calculator 70, using the distance [rho 0 calculated by the distance information calculation unit 68, furthermore, by using the position information of the micromirror in the ON state (three-dimensional position coordinates), on the measurement target T It obtains distances ρ at each position, furthermore, a part for obtaining the position of the measurement target object T which laser light is reflected as a three-dimensional position data.
本体部12のレーザ光出射ユニット20のレーザダイオード22から測定対象物Tまでの距離と測定対象物Tの表面上の反射点からレンズ32に至るまでの距離をρ、RF変調信号の波長をλ、RF変調信号の周波数をf、光速度をc、各レーザ光の信号の、RF変調信号に対する位相ずれをθとすると、距離ρは、下記式(5)を介して下記式(6)のように表すことができる。 The distance from the reflection point on the surface of the distance between the measurement target T from the laser diode 22 of the laser beam emitting unit 20 of the main body portion 12 to the measurement object T up to the lens 32 [rho, the wavelength of the RF modulation signal λ , the RF frequency of the modulation signal f, and the speed of light c, the signal of the laser beam, when the phase shift θ to the RF modulated signal, the distance ρ is represented by the following equation through the following formula (5) (6) it can be expressed as.


すなわち、周波数fにおける各レーザ光の信号の位相ずれθを下記方法により求めることはできても、式(5)における2nπ(nは整数)の部分が不確定である。 That is, although it is possible to obtain the phase shift θ of the laser light of the signal at frequency f by the following method, 2n [pi] in equation (5) (n is an integer) is uncertain is part of. この不確定の部分を、距離情報算出部68で算出された距離ρ 0を用いて確定して距離ρを算出することができる。 The portion of this uncertainty, the distance [rho 0 calculated by the distance information calculation section 68 can calculate the distance [rho was determined using.
なお、距離ρはレーザダイオード22から測定対象物Tの表面上の反射点を経由して光学レンズ36に至るまでの距離であるが、この距離ρを知れば十分である。 Although the distance [rho is the distance up to the optical lens 36 via the reflection point on the surface of the measuring object T from the laser diode 22, it is sufficient to know the distance [rho. 光学レンズ32から光電変換器38の受光面までの光路の距離、さらにはミキサ47にいたる伝送線路の距離は既知であるため、予め定められた補正式等を用いて正しい値に修正することができる。 Distance of the optical path from the optical lens 32 to the light receiving surface of the photoelectric converter 38, further because the distance of the transmission line leading to the mixer 47 is known, to correct to the correct value using the predetermined correction equations or the like it can.

3次元位置情報算出部70は、具体的には、信号変換部66で算出された各マイクロミラーの反射位置における各レーザ光毎の信号情報を取得する。 3-dimensional position information calculator 70, specifically, to obtain the signal information for each laser beam in the reflection position of the micromirrors, which are calculated by the signal conversion unit 66. この信号情報は、ミキサ47へ入る参照信号であるRF変調信号の位相シフトを0としたときr・cos(θ)(rは測定対象物の表面における反射率、θは位相ずれ)となり、RF変調信号を90度位相シフトさせたときr・sin(θ)となる。 The signal information, when the phase shift of the RF modulated signal is a reference signal entering the mixer 47 and 0 r · cos (θ) (r is the reflectivity at the surface of the measuring object, theta phase shift) becomes, RF the r · sin (θ) when the modulated signal is 90 degree phase shift. これらの信号を用いて各マイクロミラーにおける位相ずれθを算出し、この位相ずれθと距離ρ 0を用いて不確定の2nπ(nは整数)を求めることにより、各マイクロミラー毎に距離ρを算出する。 Calculating a phase shift θ of each micromirror using these signals, by obtaining the using the phase shift θ and the distance [rho 0 uncertain 2n [pi] (n is an integer), the distance [rho for each micromirror calculate.

3次元位置情報算出部70は、さらに、この距離ρを用いて、3次元位置データ(3次元位置座標)を求める。 3-dimensional position information calculator 70, further using the distance [rho, obtaining the three-dimensional position data (three-dimensional position coordinates).
具体的には、図8(a)に示すように、光学レンズ32の中心を原点OとしてXYZ直交座標系を定め、レーザダイオード22の出射位置を点Q(位置座標(a,b,c)とする)、測定対象物Tの反射位置を点P(位置座標(x,y,z)とする)、点Pで反射したレーザ光が向かう空間変調素子34のON状態にあるマイクロミラーの位置R(位置座標(−x 0 ,−y 0 ,−z 0 )とする)とする。 Specifically, as shown in FIG. 8 (a), defines the XYZ orthogonal coordinate system the center of the optical lens 32 as an origin O, the point of emission position of the laser diode 22 Q (coordinates (a, b, c) to), the point P (the position coordinates (x, y, z) of the reflection position of the measurement target object T to be), the position of the micromirrors in the oN state of the spatial modulation element 34 where the laser light reflected at the point P is directed R (position coordinates (-x 0, -y 0, and -z 0)) to. このとき、図8(b)に示すように、距離POは、レンズ32の倍率mと距離ROとを用いてPO=m×ROと表すことができる。 At this time, as shown in FIG. 8 (b), the distance PO can be expressed as PO = m × RO by using the magnification m and the distance RO of the lens 32. なお、マイクロミラーの位置Rのうちz 0は装置固有の寸法として設定されている。 Incidentally, z 0 of the position R of the micro-mirror is set as a device-specific dimensions.
一方、距離ρは下記式(7)で表すことができる。 On the other hand, the distance ρ can be represented by the following formula (7). また、点Pの位置x,y,zは、下記式(8)で表すことができることから、式(7)及び式(8)を用いて倍率mは下記式(9)で表すことができる。 The position x of the point P, y, z, since it can be represented by the following formula (8), the magnification m using equation (7) and (8) can be represented by the following formula (9) .



3次元位置情報算出部70は、各マイクロミラー毎に算出される距離ρとこの位置座標を用いて、式(9)から倍率mを求める。 3-dimensional position information calculator 70 uses the position coordinates of the distance ρ Toko calculated for each micromirror obtains the magnification m from the equation (9). さらに、この倍率mと式(8)を用いて測定対象物Tの反射位置の3次元位置データ(位置座標(x,y,z))を求める。 Moreover, obtaining the three-dimensional position data of the reflection position of the measurement target T using the magnification m of the formula (8) (the position coordinates (x, y, z)). すなわち、距離ρを算出するために用いる位相ずれθと各マイクロミラーの位置座標とから、3次元位置データを求める。 That is, the distance ρ from the phase shift θ and the position coordinates of each micromirror to be used for calculating the obtained three-dimensional position data. こうして、測定対象物Tの表面の3次元位置データがディスプレイ16に供給されて測定対象物Tの3次元形状が表示される。 Thus, three-dimensional positional data of the surface of the measuring object T is three-dimensional shape of the measurement target object T is supplied to the display 16 is displayed.

反射率算出部72は、測定対象物Tの表面における反射率(反射強度データ)を算出する。 Reflectance calculating section 72 calculates the reflectivity at the surface of the measurement target object T (reflection intensity data). 距離情報算出部68において説明したように、信号変換部66では、各マイクロミラーの反射位置における各レーザ光の信号情報が、RF変調信号の周波数別に算出され、これが反射率算出部72に供給される。 As described in the distance information calculation unit 68, the signal converter 66, the signal information of each laser beam in the reflection position of each micromirror is calculated for each frequency of the RF modulated signal, which is supplied to the reflectance calculating section 72 that. この信号は、ミキサ47へ入る参照信号であるRF変調信号の位相シフトを0としたときに得られる信号情報は上述したようにr・cos(θ)となり、RF変調信号を90度位相シフトさせたときに得られる信号情報はr・sin(θ)となる。 This signal is the signal information obtained when the phase shift is 0 of the RF modulated signal is a reference signal entering the mixer 47 is 90 degree phase shift r · cos (θ). Therefore, the RF modulated signal as described above signal information obtained when the becomes r · sin (θ). これら2つの信号情報の値から反射率算出部72は反射率rを、3次元画像の各画素毎の反射強度データとして算出する。 These two reflectance calculating unit 72 from the value of the signal information is the reflectivity r, is calculated as the reflection intensity data for each pixel of the three-dimensional image.

さらに、反射率算出部72は、反射強度データのレベルが所定の閾値を超えるか否かを判定する。 Further, the reflectance calculating section 72, the level of the reflected intensity data determines whether exceeds a predetermined threshold. 閾値を超える場合、測定対象物Tの鏡面反射成分を受光したものと判定して、CPU60を介して、システム制御器51に判定結果の信号を送信する。 If it exceeds the threshold value, it is determined that those receiving the specular reflection component of the measurement target T, via the CPU 60, and transmits a signal of the determination result to the system controller 51. 判定結果の送信によって、CPU60は、本体部12に第1の計測モード及び第2の計測モードで再計測を行うように指示信号を送信する。 By the transmission of the determination result, CPU 60 transmits an instruction signal to perform re-measurement in the first measurement mode and a second measurement mode in the main body portion 12. この点は、後述する。 This point will be described later.

このようにレーザ光を測定対象物Tに照射することにより、装置10と測定対象物Tとの間の距離及び測定対象物Tの表面における反射強度データ(反射率r)を求めることができ、測定対象物体Tの表面の3次元空間内での反射率を画像データとして得ることができる。 By irradiating this way the laser beam to the measurement target T, it is possible to determine the reflection intensity data at a distance and the surface of the measuring target T between the device 10 and the measurement target T (reflectance r), reflectance in the three-dimensional space of the surface of the measured object T can be obtained as image data. 取得された測定対象物Tの画像データはディスプレイ16に送られて、先に送られた測定対象物Tの3次元形状とともに3次元画像として画像表示される。 Image data of the obtained measurement target T is sent to the display 16, an image is displayed as a three-dimensional image with 3-dimensional shape of the measurement target T sent earlier.
装置10は、以上のように構成される。 Device 10 is configured as described above.

次に、装置10の作用について説明する。 Next, the operation of the apparatus 10.
図9は、装置10において3次元画像情報を取得する流れを示すフローチャートである。 Figure 9 is a flow chart showing a flow for obtaining three-dimensional image information in the device 10.
図10(a)〜(d)は、装置10の駆動の際に生成される第1の計測モードにおける各種トリガ信号のタイミングチャートである。 Figure 10 (a) ~ (d) is a timing chart of various trigger signals in the first measurement mode generated during the operation of the apparatus 10. 図11(a)〜(e)は、第2の計測モードにおける各種トリガ信号のタイミングチャートである。 Figure 11 (a) ~ (e) is a timing chart of various trigger signals in the second measurement mode.

まず、第1の計測モードによる計測が行われ、測定対象物Tのレーザ光照射領域における中心位置の、装置10からの距離ρ 0が求められる(ステップS100)。 First, the measurement by the first measurement mode is performed, the center position in the laser light irradiation area of the measurement target T, the distance [rho 0 from the device 10 is determined (step S100).
まず、制御回路ユニット50にて、コンピュータ14の指示に応じて、測定対象物Tの3次元画像の取り込みを開始する画像トリガ信号(図10(a)参照)が生成される。 First, in the control circuit unit 50, in response to an instruction of the computer 14, an image trigger signal for starting the incorporation of 3-dimensional image of the measuring object T (see FIG. 10 (a)) is generated.
次に、システム制御器51では、空間変調素子34の全マイクロミラーをON状態に制御するように図示されないフレームトリガ信号が生成される。 Next, the system controller 51, the frame trigger signal (not shown) to control the entire micromirror spatial modulation element 34 to the ON state is produced. フレームトリガ信号とは、空間変調素子34の制御パターンを切り換えるためのトリガ信号であって、上述したようにマイクロミラーのON状態の配列を所定のパターンに制御した制御パターンを切り換えるためのトリガ信号である。 The frame trigger signal, a trigger signal for switching the control pattern of the spatial modulation element 34, the trigger signal for switching the control pattern to control the sequence of ON state of the micro mirror in a predetermined pattern as described above is there. フレームトリガ信号は、マイクロミラー制御器35に供給される。 Frame trigger signal is supplied to the micromirror controller 35.

次に、発振器41の発振周波数を所定の周波数とするための周波数トリガ信号(図10(b)参照)が生成され、この周波数トリガ信号に従って予め定められた発振周波数制御信号が生成され発振器41に供給される。 Next, the oscillation frequency of the oscillator 41 frequency trigger signal to a predetermined frequency (see FIG. 10 (b)) is generated, the oscillator 41 a predetermined oscillation frequency control signal is generated in accordance with the frequency trigger signal It is supplied. 周波数トリガ信号によって発信周波数は最大周波数f 1から、周波数f 2 、周波数f 3 、・・・に順次切り換えられる。 Transmission frequency by the frequency trigger signal from the maximum frequency f 1, the frequency f 2, the frequency f 3, are sequentially switched to .... 従って第1の計測モードでは、複数の発振周波数で順次レーザ光を時間変調するRF変調信号を生成することとなる。 Thus in a first measurement mode, and thus to generate a RF modulated signal for modulating sequential laser beam time plurality of oscillation frequencies. レーザ光は複数同時に出射されるので、光電変換器38における受光においてどのレーザ光を受光したのか識別可能としなければならない。 Since the laser light is multiple simultaneously emitted must be identified whether the received which laser light in the light reception in the photoelectric converter 38. このため各レーザ光をPN符号化変調信号によって時間変調(レーザ光の出射のON/OFF)するために、システム制御器51はレーザ光毎に互いに異なるPN符号化変調信号を生成しレーザドライバ24a〜24hに供給する。 Therefore each laser beam in order to time-modulated by PN coded modulation signal (ON / OFF of the laser light emission), the system controller 51 generates a different PN coded modulation signal for each laser beam a laser driver 24a supplied to the ~24h.
すなわち、レーザ光の強度は周波数数f 1 、周波数f 2 、周波数f 3 、・・・順次変更されて時間変調されるとともに、さらに、PN符号化変調信号によるレーザ光の出射のON/OFFにより時間変調される。 That is, the intensity of the laser beam is frequency number f 1, the frequency f 2, the frequency f 3, while being modulated sequentially changed with time., In addition, the ON / OFF of the emission of the laser light by the PN coded modulation signal is time modulation. 周波数f 1 ,f 2 , f 3・・・は50MHz〜10GHzであり、PN符号化変調信号による出射のON/OFFの切換周波数は100KHz〜10MHzであり、時間変調の周波数範囲が互いに大きく異なる。 Frequency f 1, f 2, f 3 ··· are 50MHz~10GHz, switching frequency of the ON / OFF of the emission by PN coding the modulation signal is 100 kHz to 10 MHz, different greatly from each other the frequency range of the time modulation.

さらに、システム制御器51では、移相器44を駆動させるための位相トリガ信号が生成される(図10(c)参照)。 Further, the system controller 51, a phase trigger signal for driving the phase shifter 44 is generated (see FIG. 10 (c)). 位相トリガ信号の生成により、周波数f 1 ,f 2 , f 3・・・のそれぞれのRF変調信号に対して、位相シフト量0(位相シフトしない)及び位相シフト量90度の2つローカル信号を生成するように、位相制御信号が生成される。 The generation of the phase trigger signal, for each of the RF modulated signal at the frequency f 1, f 2, f 3 ···, the phase shift amount 0 (no phase shift) and two local signals having a phase shift of 90 degrees as produced, the phase control signal is generated.

まず最初、最大周波数f 1のRF変調信号が生成され、レーザ光出射ユニット20から時間変調したレーザ光が出射される。 First, RF modulated signals up to a frequency f 1 is generated, the laser beam modulated from the laser beam emitting unit 20 time is emitted. 測定対象物Tの表面で反射したレーザ光は、光学ユニット30に入り、プリズム33を経由して空間変調素子34に導かれる。 Laser light reflected by the surface of the measuring object T enters the optical unit 30, is guided to the spatial modulation element 34 via the prism 33. 空間変調素子34のマイクロミラーは全てON状態に制御されているので、ON状態の全マイクロミラーで反射されたレーザ光が光電変換器38に導かれて受光される。 Since the micromirrors of the spatial modulation element 34 is controlled in all ON state, the laser beam reflected by the total micromirrors in the ON state is received is guided to the photoelectric converter 38. 時間変調の信号情報を有するレーザ光は、光電変換器38にて電気信号に変換され、増幅器48で増幅されてミキサ47に供給される。 Laser beam having a signal information time modulation is converted into an electric signal by the photoelectric converter 38, is amplified by the amplifier 48 is supplied to the mixer 47.

一方、移相器44では、パワースプリッタ42で分離されたRF変調信号が位相シフト量0(位相シフトしない)及び位相シフト量90度に順次制御されてローカル信号が生成され、これらのローカル信号がミキサ47に供給される。 On the other hand, the phase shifter 44, RF modulated signal separated by the power splitter 42 is (not phase shifted) phase shift 0 and is a local signal is generated sequentially controlled to the phase shift of 90 °, these local signals It is supplied to the mixer 47.
ミキサ47では、増幅器48から供給された電気信号を2つのローカル信号のそれぞれでミキシング(乗算)し、IF信号及び高次成分からなる信号が生成される。 In the mixer 47, an electric signal supplied from the amplifier 48 mixes (multiplies) in each of the two local signals, a signal is generated consisting of the IF signal and the high order component. IF信号には、周波数f 1の各周波数による時間変調の信号情報と、PN符号化変調信号による時間変調の信号情報が含まれる。 The IF signal, and signal information for time-modulated by each frequency of the frequency f 1, contains signal information time modulation by PN coded modulation signal.
さらに、生成された信号からローパスフィルタ52により高次成分が除去され、周波数f 1の時間変調の信号情報とPN符号化変調信号による時間変調の信号情報とからなるIF信号が生成される。 Additionally, higher order components are removed from the generated signal by the low pass filter 52, IF signal consisting of signal information time modulation by time modulation of the signal information and the PN code modulation signal of frequency f 1 is generated.
こうして増幅器53を介してA/D変換器54に取り込まれ、順次サンプリングクロック信号(図10(d)参照)に従ってサンプリングされ、中間周波数デジタル信号とされ、コンピュータ14に供給される。 Thus incorporated into the A / D converter 54 via an amplifier 53, sampled according sequential sampling clock signal (see FIG. 10 (d)), it is the intermediate frequency digital signals, are supplied to the computer 14.

次に、レーザドライバ24に供給されるRF変調信号の周波数が周波数f 1から周波数f 2に切り換えられ、周波数f 1で時間変調されたレーザ光と同様の出射、受光、信号処理が施される。 Then, the frequency of the RF modulation signal supplied to the laser driver 24 is switched from the frequency f 1 to frequency f 2, the same emission and laser light modulated at a frequency f 1 time, receiving, signal processing is performed . 同様に、周波数f 2から周波数f 3に、周波数f 3から周波数f 4に、・・・に順次切り換えられ、同様の処理が行われる。 Similarly, the frequency f 3 from the frequency f 2, the frequency f 4 from the frequency f 3, sequentially switched to ..., the same processing is performed.

信号処理が施された各周波数における信号情報は、信号変換部66にて、符号化識別変換が施された後、各周波数毎のrcos(θ),rsin(θ)の値からなる信号情報となる。 Signal information at each frequency the signal processing has been performed, by the signal conversion unit 66, after encoding identification conversion is performed, rcos for each frequency (theta), and signal information of values ​​of rsin (theta) Become. この信号情報に対して、距離情報算出部68にてFFTが行われて、時間領域の波形が演算される。 The relative signal information, distance information FFT is performed in calculator 68, the time-domain waveform is calculated. この波形のピーク位置の時間と光速cを乗算して、装置10から測定対象物Tのレーザ光照射領域における中心位置までの距離ρ 0が求められる。 The time and the light velocity c of the peak position of the waveform is multiplied, the distance [rho 0 to the center position in the laser light irradiation area of the measurement target T from the device 10 is determined. 求められた距離ρ 0はメモリ62に記録される。 Distance [rho 0 obtained is recorded in the memory 62.

次に、第2の計測モードに移り、まず、各マイクロミラーでの測定対象物Tまでの距離ρの算出が行われる(ステップS102)。 Turning now to the second measurement mode, first, the calculation of the distance ρ to the measurement object T at each micromirror is performed (step S102).
第2の計測モードでは、まず、制御回路ユニット50にて、コンピュータ14の指示に応じて、測定対象物Tの3次元画像の取り込みを開始する画像トリガ信号(図11(a)参照)が生成される。 In the second measurement mode, first, in the control circuit unit 50, in response to an instruction of the computer 14, an image trigger signal for starting the incorporation of 3-dimensional image of the measuring object T (see FIG. 11 (a)) is generated It is.
次に、システム制御器51では、空間変調素子34を所定の制御パターンでマイクロミラーを制御するようにフレームトリガ信号が生成される。 Next, the system controller 51, a frame trigger signal is generated to control the micromirror spatial modulation element 34 at a predetermined control pattern. フレームトリガ信号とは、空間変調素子34の制御パターンを切り換えるためのトリガ信号であって、上述したようにマイクロミラーのON状態の配列を所定のパターンに制御した制御パターンを順次切り換えるためのトリガ信号である。 The frame trigger signal, a trigger signal for switching the control pattern of the spatial modulation element 34, a trigger signal for sequentially switching a control pattern to control the sequence of ON state of the micro mirror in a predetermined pattern as described above it is.

図11(b)に示すように、順次パターンモード1、パターンモード2、………の各制御パターンモードに切り換えるためのフレームトリガ信号が生成される。 As shown in FIG. 11 (b), successively patterned mode 1, the pattern mode 2, the frame trigger signal for switching to the control pattern mode ......... is generated. 各パターンモードでは、予め定められた図示されない制御パターン信号が生成されてマイクロミラー制御器35に供給される。 In each pattern mode, the control pattern signal (not shown) predetermined is supplied is generated to the micromirror controller 35.
フレームトリガ信号が生成されると、発振器41の発振周波数を所定の周波数とするための周波数トリガ信号(図11(c)参照)が生成され、この周波数トリガ信号に従って予め定められた発信周波数制御信号が生成され発振器41に供給される。 When the frame trigger signal is generated, the frequency trigger signal to the oscillation frequency of the oscillator 41 with a predetermined frequency (see FIG. 11 (c)) is generated, the oscillation frequency control signal to a predetermined in accordance with the frequency trigger signal There is supplied to the generated oscillator 41. 周波数トリガ信号によって発信周波数は周波数f 1に設定される。 Transmission frequency by the frequency trigger signal is set to a frequency f 1. 従って各パターンモードでは、周波数f 1でレーザ光を時間変調するRF変調信号を生成することとなる。 Thus, in each pattern mode, and to generate an RF modulated signal for modulating the laser beam time frequency f 1. レーザ光は複数同時に出射されるので、光電変換器38における受光においてどのレーザ光を受光したのか識別可能としなければならない。 Since the laser light is multiple simultaneously emitted must be identified whether the received which laser light in the light reception in the photoelectric converter 38. このため各レーザ光をPN符号化変調信号によって時間変調(レーザ光の出射のON/OFF)するために、システム制御器51はレーザ光毎に互いに異なるPN符号化変調信号を生成しレーザドライバ24a〜24hに供給する。 Therefore each laser beam in order to time-modulated by PN coded modulation signal (ON / OFF of the laser light emission), the system controller 51 generates a different PN coded modulation signal for each laser beam a laser driver 24a supplied to the ~24h.
すなわち、レーザ光の強度は周波数f 1で時間変調されるとともに、さらに、PN符号化変調信号によるレーザ光の出射のON/OFFにより時間変調される。 That is, the intensity of the laser beam while being modulated at a frequency f 1 time, further, is time modulated by ON / OFF of the emission of the laser light by the PN coded modulation signal. 周波数f 1は50MHz〜10GHzであり、PN符号化変調信号による出射のON/OFFの切換周波数は100KHz〜10MHzであり、時間変調の周波数範囲が互いに大きく異なる。 Frequency f 1 is 50MHz~10GHz, switching frequency of the ON / OFF of the emission by PN coding the modulation signal is 100 kHz to 10 MHz, different greatly from each other the frequency range of the time modulation.

さらに、システム制御器51では、移相器44を駆動させるための位相トリガ信号が生成される(図11(d)参照)。 Further, the system controller 51, a phase trigger signal for driving the phase shifter 44 is generated (see FIG. 11 (d)). 位相トリガ信号の生成により、周波数f 1のRF変調信号に対して、位相シフト量0(位相シフトしない)及び位相シフト量90度の2つローカル信号を生成するように、位相制御信号が生成される。 The generation of the phase trigger signal, the RF modulated signal of a frequency f 1, (not phase shifted) phase shift amount 0 and to generate two local signals having a phase shift of 90 degrees, the phase control signal is generated that.

こうして、パターンモード1におけるレーザ光の出射、受光が終了すると、順次パターンモード2、3……に切り換えられ、制御回路ユニット50にて順次信号処理されてコンピュータ14に供給される。 Thus, emission of laser light in the pattern mode 1, the light receiving ends, is switched to sequentially pattern mode 2 ..., it is supplied sequentially the signal processing in the control circuit unit 50 to the computer 14.

例えば、レーザ光におけるi番目(i=1〜nの自然数)のレーザダイオード22から出射される時間変調したレーザ光の強度振幅A i (t)を下記式(10)のように定め(p i (t)はPN符号化変調信号による時間変調成分)、ミキサ47に供給されるローカル信号A (t),A 90 (t)を下記式(11)で定め、さらに、測定対象物Tの表面で反射し、さらにON状態のマイクロミラーで反射して受光したレーザ光の電気信号の振幅を下記式(12)で定めると、IF信号は下記式(13)のように表される。 For example, it sets i-th in a laser beam intensity of the laser beam modulated time emitted from the laser diode 22 of the (i = natural number from 1 to n) amplitude A i (t) as the following equation (10) (p i (t) is time-modulated component by the PN code modulation signal), it sets the local signal a 0 that is supplied to the mixer 47 (t), a 90 a (t) by the following equation (11), further, the measurement target T reflected by the surface, when determining the amplitude of the electric signal of the received laser beam further is reflected by micromirrors in the ON state by the following formula (12), IF signal is expressed by the following equation (13). このIF信号のうち高次成分はローパスフィルタ52を用いて除去され、A/D変換され中間周波数デジタル信号が生成される。 The high-order component of the IF signal is removed using a low pass filter 52, intermediate frequency digital signal A / D converted is generated.

このようにしてコンピュータ14に供給された中間周波数デジタル信号は、各パターンモード毎に順次メモリ62に記録される。 Thus the intermediate frequency digital signal supplied to the computer 14 is recorded in the sequential memory 62 for each pattern mode.
信号変換部66では、各パターンモードの中間周波数デジタル信号を用いて、アダマール逆変換及び符号化識別変換が行われる。 In the signal conversion unit 66, using the intermediate frequency digital signal of each pattern mode, Hadamard inverse transform, and encoding identification conversion.
各パターンモード毎に定められるマイクロミラーのON状態の制御パターンは、アダマール行列の各行間のテンソル積を利用したパターンを用いるので、この各パターンモードの制御パターン毎に得られた中間周波数デジタル信号を用いてマイクロミラー毎の中間周波数デジタル信号に分解する。 Control pattern of the ON state of the micro-mirrors to be determined for each pattern mode, the use pattern using the tensor product of the rows of a Hadamard matrix, the intermediate frequency digital signal obtained for each control pattern of each pattern mode It decomposes into an intermediate frequency digital signal for each micromirror using. この分解はアダマール逆変換を利用して行われる。 This decomposition is performed using a Hadamard inverse transformation.

さらに、レーザ光の時間変調に用いたPN符号化系列信号は自己相関性及び直交性を有するので、時間変調に用いたPN符号化系列信号とアダマール逆変換の施された中間周波数デジタル信号との間の相関関数を算出することで、レーザ光毎に中間周波数デジタル信号を分解する符号化識別変換が行われる。 Moreover, PN code sequence signal used for time modulation of the laser beam because it has a self-correlation and orthogonality, the intermediate frequency digital signal subjected to the PN code sequence signal and Hadamard inverse transform using the temporal modulation by calculating the correlation function between decomposes encoding identification converts the intermediate frequency digital signal for each laser beam is performed. すなわち、3次元画像の各画素に対応した3次元画像情報、すなわち式(13)におけるr i・cos(θ i )及びr i・sin(θ i )が得られる。 That is, the three-dimensional image information corresponding to each pixel of the three-dimensional image, i.e. formula (13) in the r i · cos (θ i) and r i · sin (θ i) is obtained.
これらの値は、距離情報算出部68及び反射率算出部72に供給される。 These values ​​are supplied to the distance information calculation unit 68 and the reflectance calculating section 72.

3次元位置情報算出部70では、求められたr i・cos(θ i )及びr i・sin(θ i )の値から角度θ iを算出する。 In the three-dimensional position information calculating section 70 calculates an angle theta i from the value of the determined r i · cos (θ i) and r i · sin (θ i) . 角度θ iは、光電変換器38で出力された電気信号のRF変調信号に対する位相ずれ量である。 Angle theta i is the phase shift amount for the RF modulated signal of the electrical signal output by the photoelectric converter 38. この位相ずれθ iにおける、式(6)に示されるような不確定分2nπは、距離ρ 0を用いて特定することができ、各マイクロミラー毎の距離ρが算出される。 The in phase shift theta i, uncertainty 2nπ as shown in equation (6), the distance [rho 0 can be identified using the distances of the respective micromirrors [rho is calculated.
こうして、3次元位置情報算出部70では、算出された距離ρとマイクロミラーの位置情報とを用いて式(9)から倍率mが求められ、式(8)を用いて各マイクロミラー毎に測定対象物Tの3次元位置座標(3次元位置データ)が求められる(ステップS104)。 Thus, in the three-dimensional position information calculator 70, the magnification m is determined and the distance ρ calculated position information of the micromirror from equation (9) using the measurement for each micromirror using equation (8) three-dimensional position coordinates of the object T (3-dimensional position data) is determined (step S104).

さらに、反射率算出部72では、信号変換部66から供給されたr i・cos(θ i ),r i・sin(θ i )の値を用いて、反射強度データ(反射率r i )が求められる。 Further, the reflectance calculating section 72, supplied from the signal converting unit 66 r i · cos (θ i ), using the values of r i · sin (θ i) , the reflection intensity data (reflectance r i) is Desired.
このとき、この反射強度データ(反射率r i )について、このレベルが所定の閾値を超えるか否かが判定される(ステップS106)。 At this time, the reflection intensity data (reflectance r i), this level is whether exceeds a predetermined threshold value (step S106). 閾値を超える場合、測定対象物Tの鏡面反射成分を受光したと判定され、先に取得された信号情報には鏡面反射成分の信号が含まれているため、計測結果の精度が得られないと判断されて、第1の計測モード及び第2の計測モードによる計測が再度行われる。 If it exceeds the threshold value, it is determined that the received specular reflection component of the measurement target T, since the signal information acquired previously contains signal of the specular reflection component, the measurement accuracy of the result can not be obtained is determined, the measurement by the first measurement mode and a second measurement mode is performed again.

再度の計測の際、空間変調素子34において測定対象物Tの鏡面反射成分を反射するマイクロミラーの組について、鏡面反射成分の光量を低減するように、ON状態のマイクロミラーの数を少なくする反射パターンに調整される(ステップS108)。 Upon re-measurement, the set of micro-mirror that reflects the specular reflection component of the measurement target T in the spatial modulation element 34, so as to reduce the amount of the specular reflection component, the reflection to reduce the number of micromirrors in the ON state It is arranged in a pattern (step S108). ON状態のマイクロミラーの数の低減方法には特に制限はないが、例えば8個×8個の隣接するマイクロミラーを1つの組とした場合、ON状態の64個のマイクロミラーの組に対してON状態のマイクロミラーの数を1個、2個、・・・63個と選択することができる。 There is no particular limitation on the method of reducing the number of micromirrors in the ON state, for example when the 8 × 8 pieces of adjacent micro mirrors and one set, the ON state with respect to the 64 micro-mirror pairs 1 the number of micromirrors in the ON state, two, can be selected with 63 .... このときのON状態のマイクロミラーの数は、閾値を超えた反射強度データのレベルの大小に応じて定めるとよく、一例として以下のように設定される。 The number of micromirrors in the ON state at this time may when determined in accordance with the level of the magnitude of the reflected intensity data exceeding the threshold value is set as follows as an example.

図12は、画像上における反射強度データの一例をわかり易く説明する図である。 Figure 12 is a diagram clearly illustrating one example of the reflection intensity data on the image. 画素iの反射強度データAmaxが閾値Athを越えている。 Reflection intensity data Amax pixel i is greater than the threshold Ath. このとき、まず、Amax,Athから(Amax/Ath) (1/n-1) (nは2以上の自然数)を求める。 In this case, first, Amax, the Ath (Amax / Ath) (1 / n-1) (n is a natural number of 2 or more) is determined. このときの値に、一つの組を構成するマイクロミラーの個数(例えば8個×8個の隣接するマイクロミラーを1つの組とした場合、64個)を乗算し、この乗算結果の値を四捨五入して整数とし、この整数をON状態のマイクロミラーの個数とする。 The value of this time, (when the one set of micromirrors example adjacent eight × 8 pieces of which, 64) the number of micro mirrors constituting the one set by multiplying, rounding the value of the multiplication result and an integer, the number of micro-mirrors of this integer ON state.

例えば、8個×8個のマイクロミラーを一つの組とし、n=2とする。 For example, as one set of eight × 8 pieces of micromirrors, and n = 2. Amax/Ath=2の場合、すなわち、反射強度データのレベルAmaxが閾値のレベルAthの2倍となっている場合、64個のマイクロミラーのうち45個(=64・(2) (1/2-1) )のマイクロミラーをON状態とする。 For Amax / Ath = 2, i.e., when the level Amax of the reflected intensity data is twice the level Ath threshold, 45 out of 64 micromirrors (= 64 · (2) (1/2 -1)) to the micro-mirror in the ON state of the. なお、64個のマイクロミラーのうちON状態とするマイクロミラーの位置は、特に制限されない。 The position of the micromirrors in an ON state of the 64 micro-mirrors is not particularly limited.

図13(a)は、第2の計測モードで用いる制御パターンの状態を示している。 FIG. 13 (a) shows the state of the control pattern used in the second measurement mode. 図中、マイクロミラーがON状態は灰色で、OFF状態は白色で示している。 In the figure, the micro-mirror is ON state in gray, OFF state is shown in white. このような制御パターンに対して、図13(b)は、鏡面反射成分を反射するマイクロミラーの組R(画素番号(1,3)に位置するマイクロミラーの組)において組Rに位置する全てのマイクロミラーをON状態にした64個のマイクロミラーから4個のマイクロミラーのみをON状態にする反射パターンを適用している。 For such control pattern, FIG. 13 (b), all located in the set R in the set R of the micro-mirror that reflects the specular reflection component (a set of micromirrors located pixel number (1,3)) and the a micromirror only four micro-mirrors of 64 micro-mirrors to oN state by applying the reflection pattern to be oN state. すなわち、測定対象物Tからの鏡面反射成分を反射するマイクロミラーの組Rに対して、反射面の面積を1/16に低下する反射パターンを採用している。 That employs for the set R of the micro-mirror that reflects the specular reflection component from a measurement target T, the reflection pattern to reduce the area of ​​the reflecting surface to 1/16. このようにON状態にするマイクロミラーの数を絞ることにより、光電変換器38で受光される鏡面反射成分を低下させることができる。 By narrowing the number of micromirrors in this way ON state, it is possible to reduce the specular reflection component received by the photoelectric converter 38.

このような反射パターンに空間変調素子34のマイクロミラーは調整されて、ステップS100に戻り、第1の計測モード(ステップS100)及び第2の計測モード(ステップS102,104)にて再度の計測が行われる。 Such micromirrors of the spatial modulation element 34 in the reflection pattern is adjusted, the process returns to step S100, again for measurement in the first measurement mode (step S100) and a second measurement mode (step S102,104) It takes place. この計測では、光電変換器34で受光される反射光のうち、鏡面反射成分は低下するが、拡散反射成分を反射するマイクロミラーの組については調整しないので、これらの成分の反射強度データの値の差は小さくなる。 In this measurement, the reflected light received by the photoelectric converter 34, although the specular reflection component is reduced, because no adjustment for a set of micro-mirror that reflects the diffuse reflection component, the value of the reflected intensity data of these components the difference of the smaller. このため、レーダ回路ユニット40の増幅器48a〜48hにおいて光電変換器38から出力される電気信号の増幅ゲインを増大させることができ、S/N比を向上させることができる。 Therefore, it is possible to increase the amplification gain of the electric signal output from the photoelectric converter 38 in the amplifier 48a~48h radar circuit unit 40, it is possible to improve the S / N ratio.
こうして、3次元位置情報算出部70及び反射率算出部72において3次元位置データとレベルが閾値以下の反射強度データを含む3次元画像データが取得され (ステップS110)、ディスプレイ16に供給されて、測定対象物Tの3次元画像が表示される。 Thus, three-dimensional image data including the three-dimensional position information calculating section 70 and the reflectance calculating section 72 is three-dimensional position data and level the following reflection intensity data threshold is obtained (step S110), are supplied to the display 16, 3-dimensional image of the measurement target object T are displayed.

図14(a)は、反射強度データのレベルが閾値を超える場合でも、マイクロミラーを調整せずに全てのマイクロミラーをON状態にして3次元画像データを取得したときのディスプレイ16に表示される画像の例を示している。 14 (a) is displayed on the display 16 when the level of the reflected intensity data even if it exceeds the threshold, acquiring the three-dimensional image data by all the micromirrors without adjusting the micromirror ON state It shows an example of an image. 画像では、鏡面反射が4箇所で生じているため、これ以外の拡散反射成分のデータは背景画像のノイズ成分に埋もれて暗くなっており表示されていない。 The image, since the specular reflection occurs at four positions, which data of the diffuse reflection components other than are not displayed are dark buried in the noise component of the background image. これに対して、図14(b)は、反射強度データのレベルが閾値を超えた4箇所の組に対してマイクロミラーの反射パターンを調整して、第1の計測モード及び第2の計測モードの再計測を行って3次元画像データを取得したときの画像の例を示している。 In contrast, FIG. 14 (b), the reflection intensity level of the data by adjusting the reflection pattern of the micromirrors against four positions set the threshold is exceeded, the first measurement mode and a second measurement mode shows an example of an image when obtaining 3-dimensional image data by performing a remeasurement of. この場合、マイクロミラーの上記4箇所の対応するマイクロミラーの組についてON状態のマイクロミラーの数を制限した反射パターンに調整したため、4箇所の対応するマイクロミラーの組から鏡面反射成分が到来したときの反射強度データのレベルは低減する。 In this case, since adjusted to reflection pattern that limits the number of micromirrors set for ON state of the corresponding micro mirror of the four places of the micro-mirror, when the specular reflection component has arrived from the corresponding micromirrors set of four places the level of the reflected intensity data is reduced. この結果、図14(b)に示すように、ピストルモデルである測定対象物Tの外観が表示される。 As a result, as shown in FIG. 14 (b), the appearance of the measurement target object T is a pistol model is displayed. このように、鏡面反射成分の受光を制限する反射パターンを空間変調素子34に適用してマイクロミラーを調整することで、有効な3次元画像データを迅速に取得することができる。 Thus, by adjusting the micromirror by applying a reflection pattern for limiting the reception of the specular reflection component to the spatial modulation element 34, it is possible to obtain a valid three-dimensional image data quickly.

なお、3次元位置データ及び反射強度データを求める際、異なるレーザ光によって測定対象物Tの同じ領域が照射されて、同じ領域の3次元位置データおよび反射強度データが同時に求められる場合がある。 Incidentally, when obtaining the three-dimensional position data and the reflection intensity data, it is the same region of the measurement target object T by the different laser beam irradiation, three-dimensional position data and the reflection intensity data in the same region they may be prompted simultaneously. この場合3次元位置データの平均値および反射強度データの平均値を採用したり、反射強度データが大きな値を持つレーザ光から得られた3次元位置データを採用してもよい。 In this case the average value and or employing an average value of the reflected intensity data of the three-dimensional position data, reflection intensity data may be employed a three-dimensional position data obtained from a laser beam having a large value.

このように本発明では第1の計測モードで、測定対象物Tのレーザ光照射領域における中心位置の距離ρ 0を求め、第2の計測モードで、各マイクロミラーの各位置における距離ρを、距離ρ 0を用いて求めることにより、測定対象物Tの各位置における位置座標(3次元位置データ)が求められる。 Thus the present invention in a first measurement mode, obtains a distance [rho 0 of the central position in the laser light irradiation area of the measurement target T, in the second measurement mode, the distance [rho at each position of the micromirrors, by obtaining using the distance [rho 0, the position coordinates at each position of the measurement target T (3-dimensional position data) is obtained.
このとき、レーザ光の反射成分に、鏡面反射成分が含まれていたとしても、空間変調素子34のON状態のマイクロミラーの個数を制限して、再度第1の計測モード及び第2の計測モードの計測を行うので、鏡面反射成分の低減された反射強度データを取得することができる。 At this time, the reflected component of the laser beam, even contain specular reflection component, and limits the number of micromirrors in the ON state of the spatial modulation element 34, a first measurement mode and a second measurement mode again since the measurement can be obtained a reduced reflection intensity data of the specular reflection component. 又、増幅器48a〜48hのゲインを増大させることもできるので、精度の高い3次元画像データを取得することができる。 In addition, since it is also possible to increase the gain of the amplifier 48a-h, it is possible to acquire accurate three-dimensional image data.
さらに、第2計測モードでは、上述したようにノイズ低減のために、空間変調素子34のマイクロミラーに対して、例えばアダマール行列を利用した制御パターンを用いるが、受光した測定対象物からの反射光のなかに鏡面反射成分が含まれることにより、他の拡散反射成分の信号が埋もれる不都合も解消される。 Furthermore, in the second measurement mode, for noise reduction as described above, with respect to the micromirrors of the spatial modulation element 34, for example using the control pattern using the Hadamard matrix, reflected light from the object to be measured that is received specular reflection component by being included, is also eliminated a disadvantage that the signal of the other of the diffuse reflection component is buried Some.

以上、本発明の画像情報取得装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 Having described in detail the image information acquisition device of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments without departing from the scope and spirit of the present invention, possible to make various improvements and modifications can of course it is.

本発明の画像情報取得装置の一実施形態の3次元形画像情報取得装置の外観図である。 It is an external view of a three-dimensional-image information acquiring apparatus of an embodiment of an image information acquisition device of the present invention. 図1に示す3次元形画像情報取得装置の本体部の装置構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing an apparatus configuration of the main part of the three-dimensional-image information obtaining device illustrated in FIG. 図1に示す3次元形画像情報取得装置において用いられるマイクロミラーのON状態とOFF状態におけるレーザ光の反射を説明する図である。 It is a diagram for explaining a reflection of the laser light in the ON state and the OFF state of the micro-mirror used in the three-dimensional-image information obtaining device illustrated in FIG. (a)〜(c)は、図1に示す3次元形画像情報取得装置において用いられるマイクロミラーの制御パターンを説明する図である。 (A) ~ (c) is a diagram illustrating a control pattern of the micro mirror used in the three-dimensional-image information obtaining device illustrated in FIG. 図1に示す3次元形画像情報取得装置のコンピュータの構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a computer arrangement of a three-dimensional-image information obtaining device illustrated in FIG. 図1に示す3次元形画像情報取得装置において生成されるPN符号化変調信号の一例を示す図である。 It is a diagram illustrating an example of a PN coded modulation signal generated in the three-dimensional-image information obtaining device illustrated in FIG. 本発明の3次元画像情報取得装置における第1の計測モードについて説明する図である。 It is a diagram illustrating a first measurement mode in the three-dimensional image information acquiring apparatus of the present invention. (a)及び(b)は、図1に示す3次元形画像情報取得装置において3次元位置情報を求める方法を説明する説明図である。 (A) and (b) are explanatory views for explaining a method of obtaining a three-dimensional position information in a three-dimensional-image information obtaining device illustrated in FIG. 本発明の画像情報取得装置における計測の流れの一例を示すフローチャートである。 Is a flowchart illustrating an example of the flow of the measurement of the image information acquisition device of the present invention. (a)〜(d)は、図1に示す3次元形画像情報取得装置にて生成される、第1の計測モードにおける各種トリガ信号のタイミングチャートである。 (A) ~ (d) are generated by three-dimensional-image information acquiring apparatus shown in FIG. 1 is a timing chart of various trigger signals in the first measurement mode. (a)〜(e)は、図1に示す3次元形画像情報取得装置にて生成される、第2の計測モードにおける各種トリガ信号のタイミングチャートである。 (A) ~ (e) are generated by three-dimensional-image information acquiring apparatus shown in FIG. 1 is a timing chart of various trigger signals in the second measurement mode. 鏡面反射成分を受光したときの反射強度データを説明する図である。 It is a diagram illustrating a reflection intensity data when it receives the specular reflection component. (a),(b)は、本発明において空間変調素子に用いる反射パターンを説明する図である。 (A), (b) is a diagram for explaining a reflection pattern for use in modulating device in the present invention. (a)は従来の方法で取得される3次元画像の一例を示す図であり、(b)は本発明で取得される3次元画像の一例を示す図である。 (A) is a diagram showing an example of the three-dimensional image acquired by a conventional method, which is a diagram illustrating an example of a 3-dimensional image acquired by (b) the present invention.

10 3次元画像情報取得装置 12 本体部 14 コンピュータ 16 ディスプレイ 20 レーザ光出射ユニット 22 レーザダイオード 24 レーザドライバ 26,42,46 パワースプリッタ 28,32,36 光学レンズ 30 光学ユニット 34 マイクロミラー空間変調素子 37 ミラー 38 光電変換器 40 レーダ回路ユニット 41 発振器 43,45,48,53 増幅器 44 移相器 47 ミキサ 50 制御回路ユニット 51 システム制御器 52 ローパスフィルタ 54 A/D変換器 60 CPU 10 three-dimensional image information acquisition device 12 main body 14 computer 16 display 20 laser beam emitting unit 22 laser diode 24 laser driver 26,42,46 power splitters 28, 32, 36 optical lens 30 the optical unit 34 micromirror spatial modulation element 37 mirror 38 photoelectric converters 40 radar circuit unit 41 oscillator 43,45,48,53 amplifier 44 phase shifter 47 mixer 50 the control circuit unit 51 system controller 52 the low-pass filter 54 A / D converter 60 CPU
62 メモリ 64 データ処理部 66 信号変換部 68 距離情報算出部 70 3次元位置情報算出部 72 反射率算出部 62 memory 64 data processing unit 66 the signal conversion unit 68 the distance information calculating unit 70 three-dimensional position information calculating section 72 reflectance calculating section

Claims (3)

  1. レーザ光を測定対象物に照射し測定対象物からの反射光を受光することにより、測定対象物の画像データを取得する画像情報取得装置であって、 By irradiating a laser beam on the measurement object for receiving reflected light from the object to be measured, an image information acquiring device that acquires image data of the measurement object,
    レーザ光の光強度を振幅変調信号に従って時間変調して測定対象物に照射するレーザ光出射部と、 A laser light emitting unit for irradiating light intensity of the laser beam on the measurement object by time-modulated in accordance with the amplitude-modulated signal,
    測定対象物で反射したレーザ光を受光して電気信号に変換する光電変換器と、 A photoelectric converter for converting an electric signal the laser light reflected by the object by receiving,
    測定対象物と前記光電変換器の受光面との間のレーザ光の光路上に設けられ、平面上に配列された複数のマイクロミラーを有する素子であり、測定対象物の画像を構成する各画素の画像データを取得するために、一画素に対して隣接する複数個のマイクロミラーの反射面を組として、この組の中の選択された個数分のマイクロミラーの反射面を所定の向きに制御してON状態にすることにより、このON状態のマイクロミラーで反射した測定対象物からの反射光を一画素分の反射光として前記光電変換器の受光面に導くマイクロミラーアレイ空間変調素子と、 Provided on the laser light on the optical path between the measurement object and the photoelectric converter of the light-receiving surface, a device having a plurality of micromirrors arranged on a plane, each pixel constituting the image of the measuring object to acquire the image data of, as a set of reflecting surfaces of the plurality of micromirrors adjacent to one pixel, control the reflective surface of the selected number minute micromirrors in this set in a predetermined direction by the oN state by the micromirror array spatial modulation element for guiding reflected light from the object to be measured reflected by micromirrors in the oN state to the light receiving surface of the photoelectric converter as reflected light for one pixel,
    前記ON状態のマイクロミラーで反射され前記光電変換器で受光されたレーザ光の電気信号における、前記振幅変調信号に対する位相ずれ情報を含む信号情報から前記位相ずれ情報を求め、この位相ずれ情報と前記ON状態のマイクロミラーの位置情報を用いて測定対象物の画像上の位置データを前記画像データとして求めるとともに、さらに、前記信号情報に含まれる測定対象物の反射強度データを前記画像データとして取得するデータ処理部と、 In the electrical signal of the laser light received by the photoelectric converter is reflected by the micromirror of the ON state, obtains the phase shift information from the signal information including phase shift information for the amplitude modulated signal, wherein the phase shift information position data on the image of the measuring object using the position information of the micromirrors in the oN state with obtaining as the image data, further obtains a reflection intensity data of the measuring object contained in the signal information as the image data and a data processing unit,
    前記信号情報に含まれる反射強度データのレベルが所定の閾値を超える場合、この信号情報を取得するときの前記マイクロミラーの反射面の前記組に対して、前記ON状態にしたマイクロミラーの反射面の個数よりも少ない個数のマイクロミラーの反射面をON状態に調整するとともに、この調整後の前記マイクロミラーを用いて、前記光電変換器による受光を行うように、前記レーザ光出射部、前記マイクロミラーアレイ空間変調素子、前記光電変換器、及び前記データ処理部の動作を制御する制御器と、を有することを特徴とする画像情報取得装置。 If the level of the reflected intensity data included in the signal information exceeds a predetermined threshold value, the relative said pair of reflective surfaces of the micro mirror, the reflecting surface of the micro mirror to the ON state when acquiring the signal information with adjusting the oN state reflecting surface of the micro mirrors of fewer than the number of, by using the micromirrors after the adjustment, to perform receiving by the photoelectric converter, the laser beam emitting unit, the micro mirror array spatial light modulating element, the photoelectric converter, and an image information acquisition apparatus characterized by having a controller for controlling the operation of the data processing unit.
  2. 前記マイクロミラーのON状態にする反射面の個数の前記制御器による調整の際、前記反射強度データのレベルが高いほどON状態にするマイクロミラーの反射面の個数を少なくする請求項1に記載の画像情報取得装置。 The time by adjusting the controller of the number of the reflection surfaces of the ON state of the micro mirror, according to claim 1 to reduce the number of reflecting surfaces of the micromirrors to the level the higher the ON state of the reflected intensity data image information acquisition device.
  3. 前記画像データを取得する際、 When acquiring the image data,
    前記レーザ光出射部と、前記マイクロミラーアレイ空間変調素子と、前記データ処理部とを制御することによって、前記マイクロミラーのON状態の制御パターンを固定した状態で、前記振幅変調信号の周波数を変更し、前記データ処理部において取得される各周波数毎の前記信号情報を用いて測定対象物上の所定の位置までの距離を求める第1の計測モードと、 Changes and the laser beam emitting unit, the micromirror array spatial modulation element, by controlling said data processing unit, while fixing the control pattern of the ON state of the micro mirror, the frequency of the amplitude modulation signal and, a first measurement mode for determining the distance to a predetermined position on the measurement object by using the signal information of each frequency acquired in the data processing unit,
    前記レーザ光出射部と、前記マイクロミラー空間変調素子と、前記データ処理部とを制御することによって、前記マイクロミラーのON状態の制御パターンを順次切り換え、この切り換えの度に、所定の周波数の前記振幅変調信号を用いてレーザ光の光強度を時間変調し、前記データ処理部において、取得した前記信号情報から前記位相ずれ情報を求め、この位相ずれ情報と前記ON状態のマイクロミラーの位置情報を、前記第1の計測モードで求められた前記距離とともに用いて測定対象物の3次元位置データを求めるとともに、前記反射強度データを取得する第2の計測モードと、を備え、 Said laser beam emitting portion, and the micro-mirror spatial light modulator, by controlling said data processing unit sequentially switches the control pattern of the ON state of the micro mirror, every time the switching, said predetermined frequency modulates the light intensity of the laser beam time by using the amplitude-modulated signal, in the data processing unit obtains the phase shift information from the acquired signal information, the positional information of the micro-mirrors of the ON state and the phase shift information the together first obtaining the three-dimensional position data of the measuring object by using together with the distances determined in the measurement mode, and a second measurement mode for acquiring the reflection intensity data,
    はじめ、前記第1の計測モード及び前記第2の計測モードにおいて、前記組におけるマイクロミラーの全てをON状態として計測が行われ、 First, in the first measurement mode and the second measurement mode, the measurement of all the micro mirrors in the set as the ON state is performed,
    この後、前記信号情報に含まれる反射強度データのレベルが所定の閾値を超える場合に行う前記ON状態にするマイクロミラーの反射面の個数の調整は、前記第2の計測モードで取得された反射強度データに基づいて行われ、前記調整後のマイクロミラーを用いて、再度、第1の計測モード及び第2の計測モードの計測が行われる請求項1又は2に記載の画像情報取得装置。 Thereafter, the reflection level of the reflected intensity data included in the signal information is the adjustment of the number of the reflecting surface of the micro mirror to the ON state in which when exceeding a predetermined threshold value, obtained by the second measurement mode It is based on the intensity data, using said micro-mirror after adjustment, again, the image information acquisition apparatus according to claim 1 or 2 measuring the first measurement mode and a second measurement mode is performed.
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