JP7478420B2 - 3次元測定装置及び受光装置 - Google Patents
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Description
上述の3次元測定装置では、前記第1マルチコアファイバの受光端面は前記照射領域と対向するように配置されていてもよい。
上述の3次元測定装置では、前記照射領域の全域が前記重なり領域内に配置されていてもよい。
本発明に係る3次元測定装置及び受光装置では、前記光学情報算出部は、前記変調パターンから算出可能な前記照射光の光強度と前記2つ以上の各々で検出された前記出射光の光強度から後述する(7)式を用いて、前記2つ以上のコアの各々で受光した前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度を算出し、算出した前記照射領域における前記複数の測定位置での前記出射光の強度から、前記照射領域の少なくとも一部と重なる照射面を基準面とした前記被測定物体の厚みに関する光学情報が含まれる視差画像を再構成し、前記2つ以上のコアのうちの2つのコアの各々の受光端面の中心と前記複数の測定位置のうち1つの測定位置とを結ぶ線同士のなす角度、前記受光端面での前記2つのコアの中心間の距離、及び、前記照射光の進行方向において前記照射光が出射された位置と前記照射面との距離に対する前記照射光が出射された位置と1つの前記測定位置との距離の相対値を算出することによって、前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度を前記被測定物体の光学情報として取得し、前記2つ以上のコアの各々で受光した前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度、及び、前記光学情報としての前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度によって前記被測定物体の3次元情報を算出してもよい。
図1に示すように、本発明に係る第1実施形態の3次元測定装置201は、照射装置211と、受光装置221と、を備える。照射装置211は、光源10と、分波器12と、複数の変調器14-1、・・・、14-mと、光サーキュレータ16-1・・・、16-mと、MCF(第1マルチコアファイバ)21と、を備える。mは、2以上の自然数であり、後述するMCF21のコア26-1・・・、26-mの総数である。
次いで、本発明に係る第2実施形態の3次元測定装置202について説明する。以下、3次元測定装置202の構成のうち、第1実施形態の3次元測定装置201の構成と共通するものには、当該構成と同一の符号を付し、第1実施形態と重複する説明は省略する。
次いで、本発明に係る第3実施形態の3次元測定装置203について説明する。以下、3次元測定装置203の構成のうち、第1実施形態の3次元測定装置201の構成及び第2実施形態の3次元測定装置202と共通するものには、当該構成と同一の符号を付し、第1実施形態と重複する説明は省略する。
211、212、213 照射装置
221、222 受光装置
Claims (11)
- 被測定物体の照射領域に対して前記照射領域内で所定の変調パターンで複数回の空間変調がされた照射光を照射する照射装置と、
前記照射光が照射された前記被測定物体から複数回出射されるとともに前記照射領域における前記被測定物体の情報を含む複数回の出射光を受光する2つ以上のコアを有する第1マルチコアフイバと、前記2つ以上のコアの各々が受光した前記複数回の出射光の光学情報及び前記複数回の照射光の光学情報に基づいて前記被測定物体の3次元情報を算出する光学情報算出部と、を有する受光装置と、
を備え、
前記第1マルチコアファイバは、前記2つ以上のコアの各々で受光可能な前記出射光の受光角度範囲が互いに重なる重なり領域内に前記照射領域が含まれるように、前記2つ以上のコアの各々において前記出射光の最大受光角と前記被測定物体と前記第1マルチコアファイバとの間の領域の屈折率とによって求まる開口数を有する、
3次元測定装置。 - 前記所定の変調パターンで複数回の空間変調がされた前記照射光は複素振幅分布を有する、
請求項1に記載の3次元測定装置。 - 前記第1マルチコアファイバの受光端面は前記照射領域と対向するように配置されている、
請求項1又は2に記載の3次元測定装置。 - 前記照射領域の全域が前記重なり領域内に配置されている、
請求項1から3の何れか一項に記載の3次元測定装置。 - 前記出射光の進行方向において前記照射領域の少なくとも一部と重なる照射面と前記第1マルチコアファイバの受光端面との距離は、前記開口数と前記照射面に沿う方向での前記照射領域の大きさとに応じて設定されている、
請求項1から4の何れか一項に記載の3次元測定装置。 - 前記照射装置は、
前記第1マルチコアファイバを共有し、
光源と、
前記光源から出射された光を互いに異なる空間分布を有する複数の光に変調するとともに、変調された前記複数の光を前記第1マルチコアファイバの複数のコアに入射させる変調器と、
を備える、
請求項1から5の何れか一項に記載の3次元測定装置。 - 前記照射装置は、
光源と、
前記光源から出射された光を互いに異なる空間分布を有する複数の光に変調する変調器と、
前記変調器で変調された前記複数の光が入射可能、且つ出射端から離れた前記被測定物体の照射領域で前記照射光を形成するように前記複数の光を前記出射端から出射する複数のコアを有するとともに、前記第1マルチコアファイバとは異なる位置に配置されている第2マルチコアファイバと、
を備える、
請求項1から5の何れか一項に記載の3次元測定装置。 - 前記照射装置は、
光源と、
前記光源から出射された光を前記光の光軸に交差する断面で前記照射領域以上の大きさを有する平行光にコリメートする第1レンズと、
前記第1レンズによってコリメートされた前記光を空間変調することによって前記照射光を形成するとともに、前記照射光を前記照射領域に照射する空間変調器と、
を備える、
請求項1から5の何れか一項に記載の3次元測定装置。 - 前記光学情報算出部は、
前記変調パターンから算出可能な前記照射光の光強度と前記2つ以上のコアの各々で検出された前記出射光の光強度から以下の(1)式を用いて、前記2つ以上のコアの各々で受光した前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度を算出し、
算出した前記照射領域における前記複数の測定位置での前記出射光の強度から、前記照射領域の少なくとも一部と重なる照射面を基準面とした前記被測定物体の厚みに関する光学情報が含まれる視差画像を再構成し、
前記2つ以上のコアのうちの2つのコアの各々の受光端面の中心と前記複数の測定位置のうち1つの測定位置とを結ぶ線同士のなす角度、前記受光端面での前記2つのコアの中心間の距離、及び、前記照射光の進行方向において前記照射光が出射された位置と前記照射面との距離に対する前記照射光が出射された位置と1つの前記測定位置との距離の相対値を算出することによって、前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度を前記被測定物体の光学情報として取得し、
前記2つ以上のコアの各々で受光した前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度、及び、前記光学情報としての前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度によって前記被測定物体の3次元情報を算出する、
請求項1に記載の3次元測定装置。
B j ;前記2つ以上のコアのうちのj番目の前記コアで検出された前記出射光の光強度、
I c-x ;c番目の変調回数の前記変調パターンから算出可能な前記照射光の前記照射領域におけるx番目の測定位置の光強度、
O x ;前記照射領域におけるx番目の測定位置での強度、
C;前記空間変調を行う回数、
X;前記測定位置の総数、
である。 - 被測定物体の照射領域に対して前記照射領域内で所定の変調パターンで複数回の空間変調がされた照射光が照射された被測定物体の3次元情報を取得するために用いられる受光装置であり、
前記複数回の照射光が照射された前記被測定物体から出射されるとともに前記照射領域における前記被測定物体の情報を含む複数回の出射光を受光可能な2つ以上のコアを有する第1マルチコアファイバと、
前記2つ以上のコアの各々が受光した前記複数回の出射光の光学情報及び前記複数回の照射光の光学情報に基づいて前記被測定物体の3次元情報を算出する光学情報算出部と、
を備え、
前記第1マルチコアファイバは、前記2つ以上のコアの各々で受光可能な前記複数回の出射光の受光角度範囲が互いに重なる重なり領域内に前記照射領域が含まれるように、前記2つ以上のコアの各々において前記受光角度範囲から決まる前記出射光の最大受光角と前記被測定物体と前記第1マルチコアファイバとの間の領域の屈折率とによって求まる開口数を有する、
受光装置。 - 前記光学情報算出部は、
前記変調パターンから算出可能な前記照射光の光強度と前記2つ以上のコアの各々で検出された前記出射光の光強度から以下の(1)式を用いて、前記2つ以上のコアの各々で受光した前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度を算出し、
算出した前記照射領域における前記複数の測定位置での前記出射光の強度から、前記照射領域の少なくとも一部と重なる照射面を基準面とした前記被測定物体の厚みに関する光学情報が含まれる視差画像を再構成し、
前記2つ以上のコアのうちの2つのコアの各々の受光端面の中心と前記複数の測定位置のうち1つの測定位置とを結ぶ線同士のなす角度、前記受光端面での前記2つのコアの中心間の距離、及び、前記照射光の進行方向において前記照射光が出射された位置と前記照射面との距離に対する前記照射光が出射された位置と1つの前記測定位置との距離の相対値を算出することによって、前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度を前記被測定物体の光学情報として取得し、
前記2つ以上のコアの各々で受光した前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度、及び、前記光学情報としての前記照射領域における複数の測定位置での前記出射光の強度によって前記被測定物体の3次元情報を算出する、
請求項10に記載の受光装置。
B j ;前記2つ以上のコアのうちのj番目の前記コアで検出された前記出射光の光強度、
I c-x ;c番目の変調回数の前記変調パターンから算出可能な前記照射光の前記照射領域におけるx番目の測定位置の光強度、
O x ;前記照射領域におけるx番目の測定位置での強度、
C;前記空間変調を行う回数、
X;前記測定位置の総数、
である。
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Title |
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Yohei Kameyama et al.,Single-pixel Imaging using a Multi-core Fiber,Technical Digest of OECC/PSC 2019,2019年,WP4-C2 |
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