JPH04259809A - ３次元形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被測定物体の表面に
光パターン像を照射し、この被測定物体上の光パターン
像を観測することによって、この被測定物体の表面形状
を測定する３次元形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の、例えば縞模様の光パターンを
被測定上に照射し、これを受像装置で観測するようにし
た３次元形状測定装置にあっては、例えば特開昭６０−
１５２９０３号公報に開示された装置が知られている。 すなわち、被測定物体の表面に複数種類の光パターンを
照射し、この光パターンそれぞれに対応する被測定物体
の画像を観測するもので、この得られた複数枚の画像を
組み合わせて処理することにより、３角法によって被測
定形状を求めるようにしている。

【０００３】具体的には被測定物体に対して、プロジェ
クタ等を用いて所定のパターンの光を照射し、この光パ
ターンの照射された被測定物体をテレビジョンカメラ等
を用いて撮像するものであるが、カメラによって被測定
物体の画像を得るものであるため、光パターンが照射さ
れ、且つ画像として取り込まれる領域の被測定物体表面
の形状しか測定することができない。

【０００４】この様な問題点に対処し、カメラ方向に向
いた被測定物体表面以外の、例えば被測定物体の背面を
測定するために、例えば被測定物体を回転可能な台の上
に乗せ、この被測定物体を回転させながら測定すること
が考えられている。しかし、この様にした装置において
は、回転台の回転軸と測定装置の光学系統との位置関係
を明確にする必要があり、測定操作上で繁雑なものとな
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、被測定物体を設置する回転
台を、光パターンを照射することができ、且つその映像
を観測できる任意の位置および任意の向きに設定しても
、前記被測定物体の全体的な形状が、容易且つ確実に１
つの形状データとして測定できるようにした３次元形状
測定装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る３次元形
状測定装置は、被測定物体および基準測定体が設定され
る回転台を備え、この回転台に設置した前記基準測定体
に所定の光パターンを照射し、この基準測定体の画像か
ら前記回転台の回転軸位置を検出する。また、複数の回
転角位置にそれぞれ対応して前記被測定物体の光パター
ン像をそれぞれ検出し、前記検出された回転軸位置、並
びに回転角位置の情報に基づき、前記被測定物体の形状
データを単一の座標系で表現させるようにしたものであ
る。

【０００７】

【作用】この様に構成された３次元形状測定装置にあっ
ては、回転台の複数の回転角位置における基準測定体の
光パターン像に基づき、前記回転台の回転軸位置が検出
される。そして、被測定物体の複数の面の形状データが
、それぞれ回転角位置に対応して得られ、これらのデー
タに基づいて１つの形状データが表現されるようになる
。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１はその構成を示したもので、回転装置１
１を備える。この回転装置１１は例えば円板状の回転台
１２を有し、この回転台１２は回転軸１３を中心に回転
される。そして、回転軸１３には歯車機構１４を介して
モータ１５からの回転が伝達されるもので、回転台１２
は任意の回転角位置に移動制御されるようになっている
。そして、この回転台１２上には基準測定体１６が選択
的に取り付けられるようにする。

【０００９】ここで、基準測定体１６は回転台１２の上
に設定される平面部１６１　を備え、この平面部１６１
　はボルト１６２　によって回転台１１２　の上面に、
必要に応じて取り付け固定されるようにしている。ここ
で、平面部１６１　は光学的に拡散面となっているもの
であり、さらにその他の面は全て光学的に無反射面で構
成されるようにする。

【００１０】この様な回転装置１１に対して、プロジェ
クタ２１およびテレビジョンカメラ３１が設定され、こ
のプロジェク２１およびカメラ３１は信号処理装置４１
によって制御されている。

【００１１】プロジェクタ２１は光源ランプ２２、集光
レンズ２３、液晶シャッタ２４、および投影レンズ２５
を備え、液晶シャッタ２４で設定された模様が、投影レ
ンズ２５を介して回転装置１１の回転台１２に設定され
た基準測定体１６あるいは被測定物体に光学的に照射さ
れるようにしている。

【００１２】ここで、液晶シャッタ２４は図２に示すよ
うに偏光ガラス２４１　の内面に形成した多数のストラ
イプ状の透明電極２４２　を有するもので、この多数の
透明電極２４２　は所定の間隔で平行に形成されている
。また偏光ガラス２４１　に微小間隔で対向設定される
偏光ガラス２４３の内面には、ストライプ状の全ての透
明電極２４２　に共通に対面するようにして、面状の透
明電極２４４　が形成されている。

【００１３】この液晶シャッタ２４の多数の透明電極２
４２　それぞれには、信号処理装置４１のパターン制御
部４２から個別的に動作電力が与えられ、この動作電力
の与えられた透明電極２４２　それぞれと共通の透明電
極２４４　との間に、電位差を設定させる。これら透明
電極２４２　と２４４　との間には、液晶２４５　の層
が設定されているもので、この層の両側から電圧が印加
設定されることにより、液晶２４５　の分子配列方向が
変わるようになる。そして、光を透過する透明部分のス
トライプパターンと、光を通さない遮光部分のストライ
プパターンが適宜作成されるようになる。

【００１４】ここで、この例においては動作電力の与え
られた透明電極２４２に対応する部分が遮光性を有する
ようになるもので、もちろんその逆の場合であってもよ
い。そして、多数のストライプ状の透明電極２４２　に
対して、選択的に動作電圧を与えることによって、例え
ば図３で示すような投影パターンが種々作成される。

【００１５】したがって、図１の回転台１２上の被測定
物体あるいは基準測定体１６の表面に、ランプ２２から
の光が集光レンズ２３を通過した後液晶シャッタ２４を
介して、図３で示したような縞模様のパターン光となっ
て、投影レンズ２５から照射される。

【００１６】カメラ３１は対物レンズ３２および撮像素
子３３を備えるもので、例えば通常に知られている低速
走査型のテレビジョンカメラ、あるいはＣＣＤカメラに
よって構成される。そして、撮像素子３３の表面に回転
台１２上に設置された被測定物体あるいは基準測定体１
６の平面部１６１　の映像が結像されるようにしている
。

【００１７】信号処理装置４１はコンピュータによって
構成されるもので、前記パターン制御部４２の他に、カ
メラ３１を制御しまたカメラ３１で撮像した映像信号が
供給されるＡ／Ｄ変換部４３、さらに回転装置１１を制
御する回転制御部４４を備える。そして、これらパター
ン制御部４２、Ａ／Ｄ変換部４３、および回転制御部４
４は、インターフェース回路４５に接続されている。こ
のインターフェース回路４５には、バスライン４６を介
してコンピュータを構成するＣＰＵ４７、ＲＯＭ４８お
よびＲＡＭ４９が結合されている。 また、インターフェース回路４５からは外部出力が取り
出され、この出力は表面形状表示装置５１に対して供給
される。

【００１８】すなわち、Ａ／Ｄ変換部４３はＣＰＵ４７
からの指令によってカメラ３１からのアナログ状映像信
号をディジタル変換して、インターフェース回路４５に
出力する。パターン制御部４２はＣＰＵ４７からの指令
によって液晶シャッタ２４の透明電極２４２　に電力を
供給制御し、透明部分のストライプパターンと遮光部分
のストライプパターンとの組み合わせによる投影パター
ンを種々作成する。

【００１９】図３はこの投影パターンの例を示したもの
で、さらに図４はこの投影パターンの正面図の一部を拡
大して示している。この例では１枚の縞状パターンＳＰ
と、８枚のコードパターンＣＰ１〜ＣＰ８とを作成して
いる（なお、この図では遮光部分を斜線若しくは点の集
合で示している）。

【００２０】すなわち縞状パターンＳＰは、遮光部分と
透明部分とを１本の透明電極２４２　によるストライプ
パターン毎に交互に形成するようにしている。ここで、
１本の透明電極２４２　による１本のストライブパター
ンの幅Ｗは、複数の画素がそのパターンの像を形作るこ
とのできる広さを有するように設定される。

【００２１】一方、各コードパターンＣＰ１〜ＣＰ８は
、複数本のストライプパターンを基本単位とした透明部
分と遮光部分とを組み合わせて構成される。そして、そ
の各コードパターンＣＰ１〜ＣＰ８は次のような規則に
したがって作成される。

【００２２】図５は８桁（８ビット）のグレーコード（
交番２進符号）ＧＣを並べて示している。この様なグレ
ーコードＧＣの並びにおいて、各桁毎に縦方向にみて“
１”を透明部分のストライプパターン、“０”を遮光部
分のストライプパターンに置換することによって、各コ
ードパターンＣＰ１〜ＣＰ８が作成される。したがって
、８枚のコードパターンＣＰ１〜ＣＰ８を積層した場合
、同じ縞番号（位相に対応する値）において重なる透明
部分と遮光部分との並びに関して、透明部分を値“１”
、遮光部分を値“０”として復号すると、位相の相違に
よって独立した符号、すなわちグレーコードＧＣが得ら
れる。

【００２３】この例では、図４で示したように各コード
パターンＣＰ１〜ＣＰ８の透明部分のパターンおよび遮
光部分のパターンの切換位置（還移位置）が、縞状パタ
ーンＳＰの各縞の切換位置（還移位置）に揃えられてお
り、縞状パターンＳＰの同一の縞の領域内では同一のグ
レーコードＧＣが与えられる構成となっている。

【００２４】図７は縞状パターンを発生するプロジェク
タ２１と被測定物体Ｍとの関係を示しているもので、被
測定物体Ｍの表面に液晶シャッタ２４で設定された縞模
様が投影される。そして、この被測定物体Ｍの表面は、
カメラ３１によって撮影されるようになる。

【００２５】次に、信号処理装置４１において実行され
る形状測定処理の流れについて、図７で示すフローチャ
ートに基づいて説明する。この測定ルーチンが開始され
ると、まずステップ５０１　で液晶シャッタ２４のパタ
ーンを縞状パターンＳＰに切換え、被測定物体Ｍの表面
に縞状パターンＳＰを投影する。この様に表面に縞状パ
ターンＳＰが投影された被測定物体Ｍの表面は、カメラ
３１によって撮像されているもので、ステップ５０２　
ではこのカメラ３１からの映像信号をＡ／Ｄ変換部４３
でディジタルデータに変換し、このディジタル画像デー
タをＲＡＭ４９の所定の記憶領域に格納する。図８はこ
の格納された画像の例を示しているので、例えばこの１
画像は５１２行、５１２列の画素によって構成されてい
る。また画素の照度データは、２５６階調で表現されて
いる。

【００２６】次に、ステップ５０３　において格納され
た縞像の画像の１行について、Ｘｃ　の方向（図８）の
５１２個の照度データ群を読み込むもので、図９にその
照度データＤの一部を示す。ステップ５０４　では、こ
の１行の照度データＤが２５６階調で表す点の集合から
、補間によって基本波ｆを算出する。この補間は、通常
に知られている処理によって行われる。次いでステップ
５０５　において基本波ｆにおける各波のピーク位置Ｐ
Ｐの画素の座標を特定する。

【００２７】ステップ５０６　では、他の全ての行につ
いて上記のようなピーク位置ＰＰの検出処理が終了した
か否かを判定し、もし終了していなければステップ５０
３　に戻って次の行について、Ｘｃ　方向の５１２個の
照度データ群を読み込む。そして、この行に関してステ
ップ５０４　および５０５　の処理を実行させる。

【００２８】この様な処理が繰り返されて全ての行のピ
ーク位置ＰＰが検出されたならば、この処理の終了がス
テップ５０６　で判定され、ステップ５０７　に進んで
コードパターンＣＰを特定する変数ｎの初期値“１”を
セットする。

【００２９】この様に変数ｎがセットされたならば、ス
テップ５０８　において液晶シャッタ２４をこの変数ｎ
＝１で特定させるコードパターンＣＰ１に設定し、被測
定物体Ｍの表面にこのコードパターンＣＰ１に対応する
縞模様を投影する。この様に縞模様の表現された被測定
物体Ｍの表面はカメラ３１で撮像されているもので、こ
のカメラ３１で撮像された画像の映像信号は、ステップ
５０９　においてＡ／Ｄ変換部４３でディジタル画像デ
ータに変換し、ＲＡＭ４９に格納する。

【００３０】ステップ５１０　では、ＲＡＭ４９に格納
されたコードパターンＣＰ１の画像において、ピーク位
置ＰＰ（ステップ５０５　で求めた）の座標とこの座標
の照度データのしきい値で２値化する。この結果、コー
ドパターンＣＰ１が示すピーク位置ＰＰについてのグレ
ーコード構成要素（値１あるいは値０）が得られる。な
お、このグレーコード構成要素の検出処理を行うこのス
テップ５１０　は、ステップ５０５　における処理の繰
り返しによって得られたピーク位置の全てについて行わ
れる。

【００３１】この様にして求められた各ピーク位置に関
するグレーコード構成要素は、ステップ５１１　でＲＡ
Ｍ４９の所定領域に格納し、信号処理行う。このステッ
プ５１１　における信号処理は、ステップ５１０　の処
理で求められたグレーコード構成要素を、このステップ
５０１　におけるそれより前の処理で求めたグレーコー
ド構成要素の後に並べる処理であって、これはピーク位
置のそれぞれについて行われる。

【００３２】ステップ５１２　では、変数ｎが“８”で
あるか否か、すなわち全てのコードパターンＣＰ１〜Ｃ
Ｐ８の復号処理が終了したか否かを判定する。そして、
全ての処理は終了していないと判断されたならば、ステ
ップ５１３で変数ｎに“１”を加算し、この場合（ｎ＝
２）にしてステップ５０８　の処理に戻る。

【００３３】このステップ５０８　では、液晶シャッタ
２４のパターンをコードパターンＣＰ２に切換えて撮像
処理されるようにし、ステップ５１０でピーク値ＰＰの
座標とこの座標の画素の照度データを２値化して、コー
ドパターンＣＰ２の各ピーク位置のグレーコード構成要
素を求める。

【００３４】この様な処理を繰り返して８枚のコードパ
ターンＣＰ１〜ＣＰ８にそれぞれ対応する画像から、こ
れら画像の各ピーク位置のグレーコード構成要素を求め
、これらのグレーコード構成要素を並べてステップ５１
１　で復号すると、これらピーク位置各々に関するグレ
ーコードＧＣが得られる。図９で示した例では、ピーク
位置ＰＰに関するグレーコードは縞番号に直して値“０
”である。

【００３５】最後のステップ５１４　では、ピーク位置
とそのグレーコード等から、３角法に基づいて被測定物
体Ｍの形状を計算し、この処理が終了される。このステ
ップ５１４　で計算された被測定物体Ｍの形状は、必要
に応じて表面形状表示装置５１において表示される。

【００３６】この形状計算は、図６で示した撮像素子３
３上で結像した縞像画像のピーク位置Ｐｃ　の座標（Ｘ
ｃ　、Ｙｃ　）　と、そのグレーコードＧＣを１０進数
で表記した縞番号ｍと、プロジェクタ２１やカメラ３１
等の光学系設置パラメータ（Ｌ１　、Ｌ２　、ｌ１　、
ｌ２　、θ）とから、被測定物体Ｍの形状を代表する座
標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を、次のような式にしたがって行う
。

【００３７】

【数１】

【００３８】Ｘ＝Ｘｃ　・（Ｌ２　−Ｚ）／２Ｙ＝Ｙｃ
　・（Ｌ２　−Ｚ）／２ Ａ＝−Ｈ・　ｃｏｓθ，Ｂ＝−ｌ２　・　ｃｏｓθ，Ｃ
＝−　ｓｉｎθ，Ｄ＝−Ｈｌ２　・　ｓｉｎθ，Ｅ＝−
Ｈ・Ｌ・　ｃｏｓθ，Ｆ＝ｌ２　・Ｌ１　，Ｇ＝−ｌ２
　・　ｓｉｎθ，Ｈ＝２πｌ１　／Ｓｏ　，φ＝π・ｍ ここで、φは縞像の位相である。この位相φは縞番号ｍ
から直接得られる。また、Ｓｏ　は縞状パターンＳＰに
おける透明部分および遮光部分１組のストライプパター
ンのピッチ（図５に示す）である。

【００３９】次に信号処理装置４１において実行される
回転軸検出の処理について、図１０に示すフローチャー
トに基づき説明する。なお、この回転軸検出の実行にあ
たり、回転台１２の上に基準測定体１６が取り付けられ
る。

【００４０】この回転軸検出処理のルーチンにおいては
、まずステップ６０１で基準測定体１６の平面部１６１
　の回転位置φが、予め決められた位置φ１　となるよ
うに、ｎの値を“１”に設定する。そして、ステップ６
０２　で“φ＝φ１　”となるように回転台１２を回転
させる。この回転台１２の回転位置φは、回転制御部４
４からの駆動信号に基づいてモータ１５が回転制御され
ることによって制御される。

【００４１】この様に回転台１２の回転位置が設定され
たならば、ステップ６０３　で形状測定ルーチンを実行
し、回転台１２上に設定された基準測定体１６の平面部
１６１　の形状を測定する。その結果、回転台１２の回
転位置（φ＝φ１　）における平面部１６１　の座標系
の集合“｛（Ｘ、Ｙ、Ｚ）｝・φ１　”が求められる。 次に座標系の集合から、一般的な回帰処理によってステ
ップ６０４　において平面を決定するもので、この決定
した平面の法線ベクトルを（ａφ１　、ｂφ１　、ｃφ
１　）とする。

【００４２】ステップ６０５　では、ｎの値が“３”で
あるか否かを判定し、まだ“３”ではないと判定された
ならばステップ６０６　で（ｎ＋１）を行ってステップ
６０２　の処理に戻る。そして上記同様の処理を繰り返
す。ここで、（−π／２）＜φ１　、φ２　、φ３　＜
（π／２）であって、且つφ１　、φ２　、φ３　は等
しくない。

【００４３】この様な処理の結果、平面部１６１　の３
つの回転位置（φ＝φ１　、φ２　、φ３　）の法線ベ
クトル（ａφ１　、ｂφ１　、ｃφ１　）、（ａφ２　
、ｂφ２　、ｃφ２　）、および（ａφ３　、ｂφ３　
、ｃφ３　）がそれぞれ求められる。そして、この様な
３つの法線ベクトルを用いて、ステップ６０７　で回転
軸の計算を行う。

【００４４】ここで、この回転軸のベクトルは、次の連
立方程式を解くことによって求められる。

【００４５】 α・ａφ１　＋β・ｂφ１　＋γ・ｃφ１　＝　ｃｏｓ
θα・ａφ２　＋β・ｂφ２　＋γ・ｃφ２　＝　ｃｏ
ｓθα・ａφ３　＋β・ｂφ３　＋γ・ｃφ３　＝　ｃ
ｏｓθただし、（α、β、γ）は、求められる回転軸の
ベクトル、θは各平面の法線ベクトルと回転軸ベクトル
のなす角度であり、これらの関係は図１１に示されてい
る。また、回転軸ベクトルの通過点は、次の連立方程式
を解くことにより求められる。

【００４６】 ａφ１　・Ｘｏ　＋ｂφ１　・Ｙｏ　＋ｃφ１　・Ｚｏ
＝１ａφ２　・Ｘｏ　＋ｂφ２　・Ｙｏ　＋ｃφ２　・
Ｚｏ＝１ａφ３　・Ｘｏ　＋ｂφ３　・Ｙｏ　＋ｃφ３
　・Ｚｏ＝１ただし、（Ｘｏ　、Ｙｏ　、Ｚｏ　）は、
回転軸ベクトルの通過点である。この関係式は３つの回
転位置φ＝φ１　、φ２　、φ３　における平面の交点
を表している。

【００４７】次は、信号処理装置４１において実行され
る形状データ復号処理について説明するもので、この処
理は複数の回転位置で測定した各々の形状データを単一
の形状データとして取り扱えるように合成する処理であ
る。

【００４８】先に説明した回転軸検出処理によって求め
た回転軸のベクトルと、そのベクトルの通過点および回
転角を用いて、３次元アフィン変換によって、次の行列
計算によって求める。

【００４９】［ＸＹＺ１］Ｒ＝［Ｘ′Ｙ′Ｚ′１　］こ
こで、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は測定した座標点、（Ｘ′、Ｙ′
、Ｚ′）は復号処理された座標点を表す。このＲは次の
ような変換行列である。

【００５０】

【数２】

【００５１】ただし、 Ａ′＝α２　＋（１−α２　）　ｃｏｓφＢ′＝αβ（
１−　ｃｏｓφ）−γ　ｓｉｎφＣ′＝αγ（１−　ｃ
ｏｓφ）＋β　ｓｉｎφＤ′＝αβ（１−　ｃｏｓφ）
＋γ　ｓｉｎφＥ′＝β２　＋（１−β２　）　ｃｏｓ
φＦ′＝βγ（１−　ｃｏｓφ）−α　ｓｉｎφＧ′＝
αγ（１−　ｃｏｓφ）−β　ｓｉｎφＨ′＝βγ（１
−　ｃｏｓφ）＋α　ｓｉｎφＩ′＝γ２　＋（１−γ
２　）　ｃｏｓθ図１２は全体の処理の流れを示してい
るもので、まずステップ７０１　で回転台１２の上に基
準測定体１６を取り付け、平面部１６１　を設定し、ス
テップ７０２　で回転軸の検出処理を行う。この様にし
て平面部１６１　を設定した状態で回転軸の検出処理が
行なわれたならば、ステップ７０３　で回転台１２から
基準測定体１６を取り外し、この回転台１２上に被測定
物体Ｍを設置する。

【００５２】この様にして回転台１２上に被測定物体Ｍ
が設置されたならば、ステップ７０４　で回転台１２を
任意の位置に回転させ、ステップ７０５　でこの被測定
物体Ｍの表面形状を測定すると共に、ステップ７０６で
形状データの復号処理を行う。

【００５３】ステップ７０７　で測定動作の終了を判断
しているもので、この様な処理過程において測定できな
かった領域（被測定物体Ｍの他の面）をさらに測定する
場合は、ステップ７０４　に戻って回転台１２の回転位
置を変更し、さらに測定動作を繰り返えさせる。

【００５４】以上のような処理によって、回転台１２に
乗せた被測定物体Ｍの複数の回転位置において測定した
それぞれの形状データを、相互に関連付けて１つの形状
データとして測定することが可能となる。したがって、
一度に測定することができない被測定物体Ｍを、その外
周を分割して測定することが容易となる。

【００５５】ここで、回転軸を容易に検出できるように
構成されているものであるため、回転装置の設置にあた
って位置調整の作業が不要となり、さらに測定可能な領
域内であれば、回転装置すなわち被測定物体Ｍを自由な
位置に設定可能である。

【００５６】これまで説明した実施例にあっては、回転
装置１１の回転台１２に対して、回転軸を検出するため
の基準測定体１６と被測定物体とを選択的に取替えて、
測定動作が進行されるようにしている。しかし、基準測
定体１６を常に回転台１２に取り付け設定した構成とす
ることも可能である。

【００５７】図１３はその構成を示しているもので、回
転装置１１に設定される回転台１２の例えば下面に、基
準測定体１６を一体的に取り付け設定する。そして、こ
の回転台１２の上面に被測定物体Ｍが選択的に載置設定
されるようにする。その他の信号処理装置４１部は図１
の例と同様に構成できるので、その詳細な説明は省略す
る。

【００５８】また、回転装置１１の回転台１２を支える
回転軸は１軸として示したが、複数軸に構成することも
できる。この場合、その全ての軸について、実施例で示
したと同様に回転軸検出を行うもので、この様にするこ
とによって形状データの復号が可能となる。そしてこの
様に構成した場合、より自由な向きで被測定物体を配置
することができ、測定不可能な領域を低減することがで
きる。

【００５９】また、信号処理系の流れで起動後に必ず回
転軸検出を行うようにしているが、一度回転軸検出を行
った後は、回転装置の位置に変化がなければ、この繰り
返し回転軸検出の処理は省略できる。

【００６０】さらに実施例において、回転軸の検出には
回転位置の異なる３つの平面を用いたが、この平面の数
ｎは“ｎ≧３”であれば任意に選択できる。このｎが３
より大きい場合、回転軸ベクトルおよびその通過点を求
めるための連立方程式は、ｎ個の方程式となるもので、
最小自乗法を使って解く。この場合の軸の検出精度は実
施例の“ｎ＝３”の場合よりも一般的に高くすることが
できる。

【００６１】また、基準測定体１６として平面部１６１
　を備える形状を採用した例を示したが、この基準測定
体１６は形状が既知である物体を、適宜用いることがで
きる。すなわち、用いる形状を表す数式が既知であり、
且つ一般的な回帰処理等が可能であるなら（最小自乗法
を使って解くことができるなら）ば、この基準測定体の
形状に関して特定のベクトルを設定することによって、
実施例で示したと同様に回転軸を特定することができる
。

【００６２】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る３次元形状
測定装置によれば、回転装置に設定される回転台を、プ
ロジェクタおよびカメラを含む光学系に対して任意の測
定範囲内位置に設定し、また任意の向きに配置するよう
な状態であっても、前記回転台の回転軸を正確に求める
機能が与えられ、各回転位置で測定した各々の形状デー
タが相互に関連付けて１つの形状データとして測定でき
る。すなわち、回転台の回転軸と測定装置の光学系との
位置関係が明確とされ、この位置関係が正確に求められ
るようになる３次元形状測定装置が得られるもので、精
度の高い３次元形状の測定が容易に実行できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の発明の一実施例に係る３次元形状測
定装置を説明するための構成図。

【図２】この測定装置の液晶シャッタを説明するもので
、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図。

【図３】液晶シャッタで形成されるコードパターンおよ
び縞状パターンの状態を示す図。

【図４】上記液晶シャッタの投影パターンを拡大して示
す図。

【図５】８桁のグレーコードを並べて示す図。

【図６】被測定物体に対して設定される光学系を説明す
る図。

【図７】この実施例の信号処理装置の動作の流れを示す
フローチャート。

【図８】縞状画像の例を示す図。

【図９】得られる照度データを説明するための図。

【図１０】信号処理装置において実行される回転軸検出
処理の流れを示すフローチャート。

【図１１】回転軸ベクトルおよび各平面の法線ベクトル
の関係を示す図。

【図１２】この測定装置の全体の処理の流れを説明する
フローチャート。

【図１３】この発明の他の実施例を説明する構成図。

【符号の説明】

１１…回転装置、１２…回転台、１３…回転軸、１６…
基準測定体、１６１　…平面部、２１…プロジェクタ、
２２…光源、２４…液晶シャッタ。３１…カメラ（テレ
ビジョン）、４１…信号処理装置、４２…パターン制御
部、４３…Ａ／Ｄ変換部、４４…回転制御部、４７…Ｃ
ＰＵ、４８…ＲＯＭ、４９…ＲＡＭ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被測定物体が載置設定され、１つの回
   転軸を中心に回転制御される回転台と、この回転台を回
   転角位置を選定して回転制御する回転制御手段と、前記
   回転台に取り付け設定され、基準受光面が設定された基
   準測定体と、前記回転台に設定された前記基準測定体お
   よび前記被測定物体に、特定されるパターンが設定され
   た測定光像を照射する光パターン発生手段と、この光パ
   ターン発生手段で発生された前記測定光像の照射された
   前記基準測定体および被測定物体の光像を観測する受像
   手段と、この受像手段で受像された前記基準測定体の前
   記光パターンの像から、前記回転台の回転軸位置を検出
   する回転軸位置検出手段と、前記受像手段で受像された
   前記基準測定体の前記光パターンの像から、前記回転台
   の複数の回転角位置を検出する回転角位置検出手段と、
   この回転角位置検出手段で検出された複数の回転角位置
   にそれぞれ対応して前記受像手段で受像された前記被測
   定物体の光パターンの像をそれぞれ測定する測定手段と
   を具備し、前記回転軸位置検出手段で検出された回転軸
   位置および前記回転角位置検出手段で検出された回転角
   位置の情報に基づき、前記測定手段で前記複数の回転角
   位置にそれぞれ対応して測定した被測定物体の形状デー
   タを、単一の座標系で表現させるようにしたことを特徴
   とする３次元形状測定装置。