JPH0567195A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
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- JPH0567195A JPH0567195A JP3225705A JP22570591A JPH0567195A JP H0567195 A JPH0567195 A JP H0567195A JP 3225705 A JP3225705 A JP 3225705A JP 22570591 A JP22570591 A JP 22570591A JP H0567195 A JPH0567195 A JP H0567195A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 一次元光位置検出素子を複数個配列した撮像
素子を用いて被測定物の形状を超高速に測定する形状測
定装置に関し、素子数の増加に伴う周辺回路の肥大化を
解決するとともに、高速に測定できるようにする。 【構成】 スリット光１０２を発生するスリット光源１
０１と、スリット光を被測定物１０４に投射し偏向する
スリット走査部１０３と、被測定物１０４上のスリット
像を一次元光位置検出素子が短辺方向に複数個配列され
た撮像面を有する撮像素子を用いて撮像する撮像装置１
０５と、撮像装置１０５から出力される位置情報よりス
リット像の撮像面上における位置を求め、これとスリッ
ト投射角から三角測量の原理に基づき測定点の三次元座
標を演算する信号演算部１０６と、装置全体を制御し被
測定物の形状データを取得し蓄積する全体制御部１０７
で構成され、信号演算部１０６における信号を時分割多
重して処理して信号演算部１０６の回路規模を抑制す
る。また、信号演算部１０６に撮像素子の補正手段を個
別に設けて、位置演算精度の向上を図る。
素子を用いて被測定物の形状を超高速に測定する形状測
定装置に関し、素子数の増加に伴う周辺回路の肥大化を
解決するとともに、高速に測定できるようにする。 【構成】 スリット光１０２を発生するスリット光源１
０１と、スリット光を被測定物１０４に投射し偏向する
スリット走査部１０３と、被測定物１０４上のスリット
像を一次元光位置検出素子が短辺方向に複数個配列され
た撮像面を有する撮像素子を用いて撮像する撮像装置１
０５と、撮像装置１０５から出力される位置情報よりス
リット像の撮像面上における位置を求め、これとスリッ
ト投射角から三角測量の原理に基づき測定点の三次元座
標を演算する信号演算部１０６と、装置全体を制御し被
測定物の形状データを取得し蓄積する全体制御部１０７
で構成され、信号演算部１０６における信号を時分割多
重して処理して信号演算部１０６の回路規模を抑制す
る。また、信号演算部１０６に撮像素子の補正手段を個
別に設けて、位置演算精度の向上を図る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非接触で被測定物の形状
を正確にかつ高速に測定する三次元形の状測定装置に関
するもので、特に光投影法（光切断法）を用いて被測定
物の形状を測定する形状測定装置に関するものである。
を正確にかつ高速に測定する三次元形の状測定装置に関
するもので、特に光投影法（光切断法）を用いて被測定
物の形状を測定する形状測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】三次元形状を測定する方法として従来か
ら、光切断法やステレオビジョン法やモワレトポグラフ
ィー法などがあり、これらの方法を用いた非接触式の三
次元測定装置が実用化され始めている。特に光切断法は
これらの方法の中で、測定精度、処理速度、データ処理
量および装置の作り易さ等の点で優れているため、多用
されている。通常の光切断法では、撮像装置としてＣＣ
Ｄカメラ等の走査型撮像装置を用いているため、１つの
スリット像を入力する時間は１フィールド（１／６０
秒）または１フレーム（１／３０秒）になる。このた
め、被測定物全体の形状データの取得するには、数秒〜
１０数秒かかり、高速性が要求される応用には使用でき
ないという問題がある。この問題を解決するため、非走
査型撮像素子を用いた形状計測装置が考案されている
（特開昭６４−４６６０５号公報）。この内容は、前記
光切断法における撮像装置に一次元位置検出素子を複数
個配列した撮像素子を用いる方法であり、各素子毎に並
行して信号処理、位置演算ができるため、撮像面に結像
されたスリット像の位置がほぼリアルタイムで検出でき
る。したがって、形状計測装置を用いると、計測時間を
飛躍的に短縮することができるため、従来の走査型撮像
装置を用いた形状計測装置では計測不可能であった移動
する物体や、運動する生体等の形状計測が可能なる。
ら、光切断法やステレオビジョン法やモワレトポグラフ
ィー法などがあり、これらの方法を用いた非接触式の三
次元測定装置が実用化され始めている。特に光切断法は
これらの方法の中で、測定精度、処理速度、データ処理
量および装置の作り易さ等の点で優れているため、多用
されている。通常の光切断法では、撮像装置としてＣＣ
Ｄカメラ等の走査型撮像装置を用いているため、１つの
スリット像を入力する時間は１フィールド（１／６０
秒）または１フレーム（１／３０秒）になる。このた
め、被測定物全体の形状データの取得するには、数秒〜
１０数秒かかり、高速性が要求される応用には使用でき
ないという問題がある。この問題を解決するため、非走
査型撮像素子を用いた形状計測装置が考案されている
（特開昭６４−４６６０５号公報）。この内容は、前記
光切断法における撮像装置に一次元位置検出素子を複数
個配列した撮像素子を用いる方法であり、各素子毎に並
行して信号処理、位置演算ができるため、撮像面に結像
されたスリット像の位置がほぼリアルタイムで検出でき
る。したがって、形状計測装置を用いると、計測時間を
飛躍的に短縮することができるため、従来の走査型撮像
装置を用いた形状計測装置では計測不可能であった移動
する物体や、運動する生体等の形状計測が可能なる。
【０００３】図４は非走査型撮像素子を用いた形状計測
装置の構成例を示すものである。光切断法は同図に示す
ように、スリット状の光ビーム４０２を被測定物４０４
に投射し、被測定物４０４上のスリット反射像を撮像装
置４０５の受光面上に結像させる。この時、撮像面上の
点Ｒ’に対応する被測定物４０４の表面上の点Ｐは、点
Ｒ’と撮像装置４０５のレンズの主点位置Ｒ0 とを結ぶ
直線上にある。また、点Ｐは当然スリット光４０２がつ
くる平面の上に位置している。したがって、スリット偏
向部４０３と撮像装置４０５と被測定物４０４上の測定
点Ｐとでつくる三角形Ｓ0Ｒ0Ｐが定まり、三角測量の原
理に基づき測定点Ｐの座標を求めることができる。この
場合、スリット偏向部４０３と撮像装置４０５との距離
Ｌ（基線長）およびスリット投射角αは既知であり、撮
像面上の点Ｒ’と測定点Ｐとを結ぶ直線ｌと基線とがな
す角θは、撮像したスリット光の撮像面上の位置Ｒ’を
一次元位置検出素子と位置演算回路により求めることで
算出できる。被測定物全体の形状を測定するためには、
スリット光４０２によって被測定物を順次走査し、撮像
されたスリット像から被測定物の測定点に対応する位置
を検出することにより被測定物の形状を測定することが
できる。
装置の構成例を示すものである。光切断法は同図に示す
ように、スリット状の光ビーム４０２を被測定物４０４
に投射し、被測定物４０４上のスリット反射像を撮像装
置４０５の受光面上に結像させる。この時、撮像面上の
点Ｒ’に対応する被測定物４０４の表面上の点Ｐは、点
Ｒ’と撮像装置４０５のレンズの主点位置Ｒ0 とを結ぶ
直線上にある。また、点Ｐは当然スリット光４０２がつ
くる平面の上に位置している。したがって、スリット偏
向部４０３と撮像装置４０５と被測定物４０４上の測定
点Ｐとでつくる三角形Ｓ0Ｒ0Ｐが定まり、三角測量の原
理に基づき測定点Ｐの座標を求めることができる。この
場合、スリット偏向部４０３と撮像装置４０５との距離
Ｌ（基線長）およびスリット投射角αは既知であり、撮
像面上の点Ｒ’と測定点Ｐとを結ぶ直線ｌと基線とがな
す角θは、撮像したスリット光の撮像面上の位置Ｒ’を
一次元位置検出素子と位置演算回路により求めることで
算出できる。被測定物全体の形状を測定するためには、
スリット光４０２によって被測定物を順次走査し、撮像
されたスリット像から被測定物の測定点に対応する位置
を検出することにより被測定物の形状を測定することが
できる。
【０００４】図５は、図４における撮像装置以降の信号
演算部の構成を示す図である。図５において、５０１は
Ｎ個の一次元ＰＳＤがアレイ状に配列された配列型位置
検出素子（以後配列型ＰＳＤと言う）であり、被測定物
により反射されたスリット像が撮像面上に結像されてい
る状態を示している。配列型ＰＳＤからの出力は各素子
毎に入射した光点の位置を示す電流であり、１つの一次
元ＰＳＤに２つの出力を有している。したがって、Ｎ個
のＰＳＤの場合は２Ｎ個の出力が必要になる。Ｉ−Ｖ変
換器５０３はこのＰＳＤからの電流出力を電圧に変換す
るもので、通常はオペアンプを用いて変換する。位置演
算回路５０４はＰＳＤに入射した光点の位置を算出する
演算回路であり、各ＰＳＤから出力される２つの電流Ｉ
1、Ｉ2を電圧に変換したＶ1、Ｖ2を用いて（１）式に示
す演算を行い、光点位置Ｒ’を各ＰＳＤ毎に求める。
演算部の構成を示す図である。図５において、５０１は
Ｎ個の一次元ＰＳＤがアレイ状に配列された配列型位置
検出素子（以後配列型ＰＳＤと言う）であり、被測定物
により反射されたスリット像が撮像面上に結像されてい
る状態を示している。配列型ＰＳＤからの出力は各素子
毎に入射した光点の位置を示す電流であり、１つの一次
元ＰＳＤに２つの出力を有している。したがって、Ｎ個
のＰＳＤの場合は２Ｎ個の出力が必要になる。Ｉ−Ｖ変
換器５０３はこのＰＳＤからの電流出力を電圧に変換す
るもので、通常はオペアンプを用いて変換する。位置演
算回路５０４はＰＳＤに入射した光点の位置を算出する
演算回路であり、各ＰＳＤから出力される２つの電流Ｉ
1、Ｉ2を電圧に変換したＶ1、Ｖ2を用いて（１）式に示
す演算を行い、光点位置Ｒ’を各ＰＳＤ毎に求める。
【０００５】 Ｒ’＝ （Ｖ1−Ｖ2）／（Ｖ1＋Ｖ2） （１） この演算は、アナログ除算器を用いて行うことも、Ａ／
Ｄ変換しディジタル的に行うことも可能であるが、全Ｐ
ＳＤを並列に動作させるためにはＮ個の演算器が必要に
なる。座標演算回路５０５は位置演算回路５０４で算出
したＰＳＤ上でのスリット像の位置から被測定物の三次
元座標を算出するもので、前述したように三角測量に基
づいている。以上説明したように、光切断法はスリット
光を被測定物に投射しその反射スリット画像から被測定
物の形状を測定する方式であるため、画像データの操
作、処理方法が簡便であり、装置化も比較的簡単であ
る。
Ｄ変換しディジタル的に行うことも可能であるが、全Ｐ
ＳＤを並列に動作させるためにはＮ個の演算器が必要に
なる。座標演算回路５０５は位置演算回路５０４で算出
したＰＳＤ上でのスリット像の位置から被測定物の三次
元座標を算出するもので、前述したように三角測量に基
づいている。以上説明したように、光切断法はスリット
光を被測定物に投射しその反射スリット画像から被測定
物の形状を測定する方式であるため、画像データの操
作、処理方法が簡便であり、装置化も比較的簡単であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来は、前記光切断法における撮像装置に一次元位置検出
素子を複数個配列した撮像素子を用いる方法であり、各
素子毎に並行して信号処理、位置演算ができるため、撮
像面に結像されたスリット像の位置がほぼリアルタイム
で検出できる。したがって、この発明による形状計測装
置を用いると、計測時間を飛躍的に短縮することができ
るため、従来の走査型撮像装置を用いた形状計測装置で
は計測不可能であった移動する物体や、運動する生体等
の形状計測が可能なる。しかし、形状計測精度を向上さ
せるためには、撮像面上の一次元位置検出素子の数を増
加し、集積密度を上げることが必要である。ところが、
素子数を増加させるとそれに比例して周辺回路が増大
し、素子自体より周辺回路の制約から装置化が困難にな
る。また、一次元位置検出素子を複数個配列した撮像素
子を用いるため、素子間の特性（感度、暗電流等）のば
らつきが発生することにより測定精度が劣下する問題が
ある。
来は、前記光切断法における撮像装置に一次元位置検出
素子を複数個配列した撮像素子を用いる方法であり、各
素子毎に並行して信号処理、位置演算ができるため、撮
像面に結像されたスリット像の位置がほぼリアルタイム
で検出できる。したがって、この発明による形状計測装
置を用いると、計測時間を飛躍的に短縮することができ
るため、従来の走査型撮像装置を用いた形状計測装置で
は計測不可能であった移動する物体や、運動する生体等
の形状計測が可能なる。しかし、形状計測精度を向上さ
せるためには、撮像面上の一次元位置検出素子の数を増
加し、集積密度を上げることが必要である。ところが、
素子数を増加させるとそれに比例して周辺回路が増大
し、素子自体より周辺回路の制約から装置化が困難にな
る。また、一次元位置検出素子を複数個配列した撮像素
子を用いるため、素子間の特性（感度、暗電流等）のば
らつきが発生することにより測定精度が劣下する問題が
ある。
【０００７】本発明は上記従来技術に鑑み、回路構成を
大幅に削減するとともに、撮像素子の集積密度を高め、
また測定精度を向上することができる形状測定装置を提
供するものである。
大幅に削減するとともに、撮像素子の集積密度を高め、
また測定精度を向上することができる形状測定装置を提
供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明は、スリット光を生成するスリット光源
と、スリット光を被測定物に投射し走査するスリット走
査手段と、被測定物上からのスリット反射光を、一次元
光位置検出素子が短辺方向に複数個配列された撮像面を
有する撮像素子を用いて撮像する撮像手段と、撮像手段
から同時に出力される位置情報よりスリット像の撮像面
上における位置を算出する位置演算手段と、撮像面上で
のスリット位置から三角測量の原理に基づき被測定物上
の測定点の座標値を計算する座標演算手段とを具備した
形状測定装置において、高速性を維持しつつ周辺回路の
規模を削減するために、位置演算手段の数を、一次元光
位置検出素子の素子数の少なくとも４分の１以下に削減
し、一つの位置演算手段で複数個の一次元光位置検出素
子から出力される位置情報を処理するように信号処理系
を構成するものである。すなわち、複数個の一次元光位
置検出素子から出力される位置情報を時分割多重するこ
とにより、周辺回路とくに位置演算手段、座標演算手段
の数を多重化の度数に逆比例して削減することができ
る。
ために本発明は、スリット光を生成するスリット光源
と、スリット光を被測定物に投射し走査するスリット走
査手段と、被測定物上からのスリット反射光を、一次元
光位置検出素子が短辺方向に複数個配列された撮像面を
有する撮像素子を用いて撮像する撮像手段と、撮像手段
から同時に出力される位置情報よりスリット像の撮像面
上における位置を算出する位置演算手段と、撮像面上で
のスリット位置から三角測量の原理に基づき被測定物上
の測定点の座標値を計算する座標演算手段とを具備した
形状測定装置において、高速性を維持しつつ周辺回路の
規模を削減するために、位置演算手段の数を、一次元光
位置検出素子の素子数の少なくとも４分の１以下に削減
し、一つの位置演算手段で複数個の一次元光位置検出素
子から出力される位置情報を処理するように信号処理系
を構成するものである。すなわち、複数個の一次元光位
置検出素子から出力される位置情報を時分割多重するこ
とにより、周辺回路とくに位置演算手段、座標演算手段
の数を多重化の度数に逆比例して削減することができ
る。
【０００９】また、測定精度の劣下に対して、１つは撮
像素子に用いている複数個の一次元位置検出素子の特性
を個別に補正する補正手段を位置演算手段の中に設ける
ものである。本発明の目的は、上記手段により前記問題
点を解決し高速、高精度で被測定物の形状が測定できる
小型な形状測定装置を提供することである。
像素子に用いている複数個の一次元位置検出素子の特性
を個別に補正する補正手段を位置演算手段の中に設ける
ものである。本発明の目的は、上記手段により前記問題
点を解決し高速、高精度で被測定物の形状が測定できる
小型な形状測定装置を提供することである。
【００１０】
【作用】本発明は以上のように、撮像素子に配列された
一次元位置検出素子の数を増加することによる周辺回路
の増大化を、時分割多重処理することにより削減するこ
とができ、かつ処理速度を低下させる必要がない。ま
た、複数個の一次元位置検出素子の特性を個別に補正す
る補正手段を位置演算手段の中に設けることにより、一
次元位置検出素子間のバラツキが無くなり測定精度の向
上を図ることができ、小型で高速・高精度な形状測定装
置を実現することができる。
一次元位置検出素子の数を増加することによる周辺回路
の増大化を、時分割多重処理することにより削減するこ
とができ、かつ処理速度を低下させる必要がない。ま
た、複数個の一次元位置検出素子の特性を個別に補正す
る補正手段を位置演算手段の中に設けることにより、一
次元位置検出素子間のバラツキが無くなり測定精度の向
上を図ることができ、小型で高速・高精度な形状測定装
置を実現することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。測定原理は従来例と同様に、三角測量に基
づいて被測定物の基準面からの形状を算出している。
ら説明する。測定原理は従来例と同様に、三角測量に基
づいて被測定物の基準面からの形状を算出している。
【００１２】図１は本発明の一実施例における形状測定
装置の構成図である。図１において、スリット状の光ビ
ーム１０２を被測定物１０４に投射し、被測定物１０４
上のスリット反射像を撮像装置１０６の受光面上に結像
させる。スリット偏向部１０３と撮像装置１０６と被測
定物１０４上の測定点とでつくる三角形が定まり、三角
測量の原理に基づき測定点の座標を求めることができ
る。この場合、スリット偏向部１０３と撮像装置１０６
との距離Ｌ（基線長）およびスリット投射角αは既知で
あり、撮像面上の点と測定点とを結ぶ直線ｌと基線とが
なす角θは、撮像したスリット光の撮像面上での位置を
一次元位置検出素子と位置演算回路により求めることで
算出できる。信号演算部１０７は撮像面上でのスリット
像の位置を算出し、さらにその位置情報より被測定物三
次元座標を算出するものである。全体制御装置１０８は
スリット光の偏向制御や信号演算部１０７を制御するマ
イクロコンピュータであり、被測定物の全体形状を測定
するための制御を行うと共に、形状データを蓄積、また
は他の装置に転送するものである。
装置の構成図である。図１において、スリット状の光ビ
ーム１０２を被測定物１０４に投射し、被測定物１０４
上のスリット反射像を撮像装置１０６の受光面上に結像
させる。スリット偏向部１０３と撮像装置１０６と被測
定物１０４上の測定点とでつくる三角形が定まり、三角
測量の原理に基づき測定点の座標を求めることができ
る。この場合、スリット偏向部１０３と撮像装置１０６
との距離Ｌ（基線長）およびスリット投射角αは既知で
あり、撮像面上の点と測定点とを結ぶ直線ｌと基線とが
なす角θは、撮像したスリット光の撮像面上での位置を
一次元位置検出素子と位置演算回路により求めることで
算出できる。信号演算部１０７は撮像面上でのスリット
像の位置を算出し、さらにその位置情報より被測定物三
次元座標を算出するものである。全体制御装置１０８は
スリット光の偏向制御や信号演算部１０７を制御するマ
イクロコンピュータであり、被測定物の全体形状を測定
するための制御を行うと共に、形状データを蓄積、また
は他の装置に転送するものである。
【００１３】図２は、図１における信号演算部１０７の
構成を示す図である。図２において、２０１はＮ個の一
次元ＰＳＤがアレイ状に配列された配列型位置検出素子
であり、被測定物により反射されたスリット像が撮像面
上に結像されている状態を示している。配列型ＰＳＤか
らの出力は各素子毎に入射した光点の位置を示す電流で
あり、１つの一次元ＰＳＤに２つの出力を有している。
したがって、Ｎ個のＰＳＤの場合は２Ｎ個の出力が必要
になる。Ｉ−Ｖ変換器２０３はこのＰＳＤからの電流出
力を電圧に変換するもので、通常はオペアンプを使用す
る。マルチプレクサ２０４は電圧に変換されたＰＳＤ出
力信号を時分割多重するためのものであり、本実施例で
は４入力を１出力に多重化している。切換えの制御は切
換え信号２０９を用いている。位置演算回路２０５はＰ
ＳＤに入射した光点の位置を算出する演算回路であり、
各ＰＳＤから出力される２つの信号より従来例で示した
（１）式に示す演算を行い、光点位置Ｐを各ＰＳＤ毎に
求めるものである。この演算は、アナログ除算器を用い
て行うことも、Ａ／Ｄ変換しディジタル的に行うことも
可能である。座標演算回路２０５は位置演算回路２０４
で算出したＰＳＤ上でのスリット像の位置から三角測量
に基づいて被測定物の三次元座標を算出するものであ
る。
構成を示す図である。図２において、２０１はＮ個の一
次元ＰＳＤがアレイ状に配列された配列型位置検出素子
であり、被測定物により反射されたスリット像が撮像面
上に結像されている状態を示している。配列型ＰＳＤか
らの出力は各素子毎に入射した光点の位置を示す電流で
あり、１つの一次元ＰＳＤに２つの出力を有している。
したがって、Ｎ個のＰＳＤの場合は２Ｎ個の出力が必要
になる。Ｉ−Ｖ変換器２０３はこのＰＳＤからの電流出
力を電圧に変換するもので、通常はオペアンプを使用す
る。マルチプレクサ２０４は電圧に変換されたＰＳＤ出
力信号を時分割多重するためのものであり、本実施例で
は４入力を１出力に多重化している。切換えの制御は切
換え信号２０９を用いている。位置演算回路２０５はＰ
ＳＤに入射した光点の位置を算出する演算回路であり、
各ＰＳＤから出力される２つの信号より従来例で示した
（１）式に示す演算を行い、光点位置Ｐを各ＰＳＤ毎に
求めるものである。この演算は、アナログ除算器を用い
て行うことも、Ａ／Ｄ変換しディジタル的に行うことも
可能である。座標演算回路２０５は位置演算回路２０４
で算出したＰＳＤ上でのスリット像の位置から三角測量
に基づいて被測定物の三次元座標を算出するものであ
る。
【００１４】図３は、図２におけるマルチプレクサ２０
４と位置演算回路２０５の部分を詳細に示した構成図で
ある。図３において、マルチプレクサ３０１、３０２は
ＰＳＤからの出力を電圧に変換したＩ／Ｖ変換出力信号
３０９、３１０（それぞれ４チャネル分）を入力し、多
重化するものであり、切換え信号３１１のタイミングで
処理される。この実施例では４：１の多重化をしている
ため、切換え信号３１１は２ビットのディジタル信号で
形成されている。つぎにＡ／Ｄ変換器３０３、３０４は
撮像面上でのスリット像の位置を演算する位置演算器３
０８がディジタル方式であるためにＩ／Ｖ変換出力信号
（ＰＳＤの出力信号）３０９、３１０をディジタル化す
るもので、演算精度を保証するため１２ビット以上の分
解能を有している。ＰＳＤ補正演算器３０５、３０６
は、複数個の一次元光位置検出素子間の特性のばらつき
を補正するための演算器であり、各素子毎に個別に補正
できる構成になっている。補正方法としては、感度と暗
電流のばらつきを予め検出し、基準値からのずれ量を計
算した結果をＰＳＤ補正テーブル３０７に格納ておき、
感度補正は乗算器、暗電流補正は加算器を用いて測定デ
ータと演算する。位置演算器３０８は補正された測定デ
ータを用いて（１）式に示す演算をディジタル的に行
い、撮像面上に結像されたスリット像の位置を算出す
る。演算結果は位置信号３１２として次の座標演算回路
に入力され、被測定物上の測定点の座標が求められる。
マルチプレクサ３０１、３０２による多重化の度数は、
処理速度と周辺回路の規模から最適値があると思われる
が、本発明の実施例では、一次元光位置検出素子の応答
速度が数μ〜１０μ秒程度であり、Ａ／Ｄ変換、ＰＳＤ
補正演算、位置演算に要する時間が２μｓ程度であるた
め、全体としての処理速度を低下させない範囲での多重
度は４または８が適している。
４と位置演算回路２０５の部分を詳細に示した構成図で
ある。図３において、マルチプレクサ３０１、３０２は
ＰＳＤからの出力を電圧に変換したＩ／Ｖ変換出力信号
３０９、３１０（それぞれ４チャネル分）を入力し、多
重化するものであり、切換え信号３１１のタイミングで
処理される。この実施例では４：１の多重化をしている
ため、切換え信号３１１は２ビットのディジタル信号で
形成されている。つぎにＡ／Ｄ変換器３０３、３０４は
撮像面上でのスリット像の位置を演算する位置演算器３
０８がディジタル方式であるためにＩ／Ｖ変換出力信号
（ＰＳＤの出力信号）３０９、３１０をディジタル化す
るもので、演算精度を保証するため１２ビット以上の分
解能を有している。ＰＳＤ補正演算器３０５、３０６
は、複数個の一次元光位置検出素子間の特性のばらつき
を補正するための演算器であり、各素子毎に個別に補正
できる構成になっている。補正方法としては、感度と暗
電流のばらつきを予め検出し、基準値からのずれ量を計
算した結果をＰＳＤ補正テーブル３０７に格納ておき、
感度補正は乗算器、暗電流補正は加算器を用いて測定デ
ータと演算する。位置演算器３０８は補正された測定デ
ータを用いて（１）式に示す演算をディジタル的に行
い、撮像面上に結像されたスリット像の位置を算出す
る。演算結果は位置信号３１２として次の座標演算回路
に入力され、被測定物上の測定点の座標が求められる。
マルチプレクサ３０１、３０２による多重化の度数は、
処理速度と周辺回路の規模から最適値があると思われる
が、本発明の実施例では、一次元光位置検出素子の応答
速度が数μ〜１０μ秒程度であり、Ａ／Ｄ変換、ＰＳＤ
補正演算、位置演算に要する時間が２μｓ程度であるた
め、全体としての処理速度を低下させない範囲での多重
度は４または８が適している。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明は、１つの位置演算
手段で複数個（実施例では４個）の一次元光位置検出素
子から出力される位置情報を時分割処理するように信号
処理系を構成するものである。すなわち、複数個の一次
元光位置検出素子から出力される位置情報を時分割多重
することにより、周辺回路とくに位置演算手段、座標演
算手段の数を大幅に削減する事ができるため、撮像素子
の集積密度を高めることができる。また、複数個の一次
元光位置検出素子を個別に補正する補正手段を設けるこ
とで測定精度を向上することができる。
手段で複数個（実施例では４個）の一次元光位置検出素
子から出力される位置情報を時分割処理するように信号
処理系を構成するものである。すなわち、複数個の一次
元光位置検出素子から出力される位置情報を時分割多重
することにより、周辺回路とくに位置演算手段、座標演
算手段の数を大幅に削減する事ができるため、撮像素子
の集積密度を高めることができる。また、複数個の一次
元光位置検出素子を個別に補正する補正手段を設けるこ
とで測定精度を向上することができる。
【図１】本発明の一実施例における形状測定装置のブロ
ック結線図
ック結線図
【図２】同実施例における形状測定装置の要部である信
号演算部のブロック結線図
号演算部のブロック結線図
【図３】同実施例における形状測定装置の要部であるマ
ルチプレクサと位置演算回路のブロック結線図
ルチプレクサと位置演算回路のブロック結線図
【図４】従来の形状測定装置のブロック結線図
【図５】同形状測定装置の要部である信号演算部のブロ
ック結線図
ック結線図
１０１ スリット光源 １０２ スリット光 １０３ スリット走査機構 １０４ 被測定物 １０５ 撮像装置における撮像センサ １０６ 信号演算部 １０７ 全体制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池谷 和俊 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 三宮 邦夫 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 五味 睦子 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 荒木 和男 愛知県名古屋市千種区揚羽町１−23−１ 茶屋ケ坂公園ハイツＢ−211号
Claims (2)
- 【請求項１】 スリット光を生成するスリット光源と、
前記スリット光を被測定物に投射し走査するスリット走
査手段と、被測定物上からのスリット反射光を、一次元
光位置検出素子が短辺方向に複数個配列された撮像面を
有する撮像素子を用いて撮像する撮像手段と、前記撮像
手段から同時に出力される位置情報よりスリット像の撮
像面上における位置を算出する位置演算手段と、撮像面
上でのスリット位置から三角測量の原理に基づき被測定
物上の測定点の座標値を計算する座標演算手段と、装置
全体を制御し被測定物の形状データを取得する全体制御
手段とを具備し、前記位置演算手段の数を、前記撮像手
段に用いる一次元光位置検出素子の素子数の、少なくと
も４分の１以下に削減し、一つの位置演算手段で複数個
の一次元光位置検出素子から出力される位置情報を処理
するように構成することを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項２】 前記位置演算手段の中に、前記撮像手段
で用いる複数個の一次元光位置検出素子の特性むらを個
別に補正するための補正手段を内蔵することを特徴とす
る請求項１記載の形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225705A JPH0567195A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225705A JPH0567195A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567195A true JPH0567195A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16833512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3225705A Pending JPH0567195A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0567195A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004037274A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 高さ計測装置及び監視装置 |
| JP2020073901A (ja) * | 2015-12-20 | 2020-05-14 | アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． | 光検出測距センサ |
| US10955234B2 (en) | 2019-02-11 | 2021-03-23 | Apple Inc. | Calibration of depth sensing using a sparse array of pulsed beams |
| US10955552B2 (en) | 2017-09-27 | 2021-03-23 | Apple Inc. | Waveform design for a LiDAR system with closely-spaced pulses |
| CN114322847A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-12 | 北京精雕科技集团有限公司 | 单方向扫描传感器测量数据矢量化方法及装置 |
| US11415679B2 (en) | 2015-08-20 | 2022-08-16 | Apple Inc. | SPAD array with gated histogram construction |
| US11500094B2 (en) | 2019-06-10 | 2022-11-15 | Apple Inc. | Selection of pulse repetition intervals for sensing time of flight |
| US11555900B1 (en) | 2019-07-17 | 2023-01-17 | Apple Inc. | LiDAR system with enhanced area coverage |
| US11681028B2 (en) | 2021-07-18 | 2023-06-20 | Apple Inc. | Close-range measurement of time of flight using parallax shift |
| US11681027B2 (en) | 2017-06-29 | 2023-06-20 | Apple Inc. | Time-of-flight depth mapping with parallax compensation |
| US11733359B2 (en) | 2019-12-03 | 2023-08-22 | Apple Inc. | Configurable array of single-photon detectors |
| US11852727B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-12-26 | Apple Inc. | Time-of-flight sensing using an addressable array of emitters |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6446605A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Kazuo Araki | Shape measuring instrument |
| JPH02161302A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Juki Corp | 形状測定装置 |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP3225705A patent/JPH0567195A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6446605A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Kazuo Araki | Shape measuring instrument |
| JPH02161302A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-21 | Juki Corp | 形状測定装置 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004037274A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 高さ計測装置及び監視装置 |
| US11415679B2 (en) | 2015-08-20 | 2022-08-16 | Apple Inc. | SPAD array with gated histogram construction |
| JP2020073901A (ja) * | 2015-12-20 | 2020-05-14 | アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． | 光検出測距センサ |
| US11681027B2 (en) | 2017-06-29 | 2023-06-20 | Apple Inc. | Time-of-flight depth mapping with parallax compensation |
| US10955552B2 (en) | 2017-09-27 | 2021-03-23 | Apple Inc. | Waveform design for a LiDAR system with closely-spaced pulses |
| US11852727B2 (en) | 2017-12-18 | 2023-12-26 | Apple Inc. | Time-of-flight sensing using an addressable array of emitters |
| US10955234B2 (en) | 2019-02-11 | 2021-03-23 | Apple Inc. | Calibration of depth sensing using a sparse array of pulsed beams |
| US11500094B2 (en) | 2019-06-10 | 2022-11-15 | Apple Inc. | Selection of pulse repetition intervals for sensing time of flight |
| US11555900B1 (en) | 2019-07-17 | 2023-01-17 | Apple Inc. | LiDAR system with enhanced area coverage |
| US11733359B2 (en) | 2019-12-03 | 2023-08-22 | Apple Inc. | Configurable array of single-photon detectors |
| US11681028B2 (en) | 2021-07-18 | 2023-06-20 | Apple Inc. | Close-range measurement of time of flight using parallax shift |
| CN114322847B (zh) * | 2022-03-15 | 2022-05-31 | 北京精雕科技集团有限公司 | 单方向扫描传感器测量数据矢量化方法及装置 |
| CN114322847A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-12 | 北京精雕科技集团有限公司 | 单方向扫描传感器测量数据矢量化方法及装置 |
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