JPH0718693B2 - 光切断法による物体の立体形状検知装置 - Google Patents
光切断法による物体の立体形状検知装置Info
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- JPH0718693B2 JPH0718693B2 JP1162665A JP16266589A JPH0718693B2 JP H0718693 B2 JPH0718693 B2 JP H0718693B2 JP 1162665 A JP1162665 A JP 1162665A JP 16266589 A JP16266589 A JP 16266589A JP H0718693 B2 JPH0718693 B2 JP H0718693B2
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- image sensor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光切断法を用いて物体の立体形状を検知す
る装置に関する。
る装置に関する。
第３図は光切断法により物体の立体形状を計測する従来
の装置を模式的に示したものである。レーザ光源（１）
の前方にシリンドリカルレンズ（２）を介して回転ミラ
ー（３）が配置され、回転ミラー（３）の前方に計測の
対象となる物体（４）が配置されている。この物体
（４）に対向するようにイメージセンサ（５）が配置さ
れており、イメージセンサ（５）に判定部（６）が接続
され、さらに判定部（６）にメモリ部（７）が接続され
ている。尚、物体（４）とイメージセンサ（５）との間
には、物体（４）の像をイメージセンサ（５）上に結像
するための光学レンズ（８）が配置されている。
の装置を模式的に示したものである。レーザ光源（１）
の前方にシリンドリカルレンズ（２）を介して回転ミラ
ー（３）が配置され、回転ミラー（３）の前方に計測の
対象となる物体（４）が配置されている。この物体
（４）に対向するようにイメージセンサ（５）が配置さ
れており、イメージセンサ（５）に判定部（６）が接続
され、さらに判定部（６）にメモリ部（７）が接続され
ている。尚、物体（４）とイメージセンサ（５）との間
には、物体（４）の像をイメージセンサ（５）上に結像
するための光学レンズ（８）が配置されている。
一方、回転ミラー（３）の近傍には、回転ミラー（３）
の基準角度を検知するための光検出器（９）が配置され
ており、この光検出器（９）にカウンタ（10）が接続さ
れ、カウンタ（10）の出力がデータバス（11）によりメ
モリ部（７）に接続されている。また、メモリ部（７）
にはデータバス（12）を介してデータプロセッサ（13）
が接続されている。
の基準角度を検知するための光検出器（９）が配置され
ており、この光検出器（９）にカウンタ（10）が接続さ
れ、カウンタ（10）の出力がデータバス（11）によりメ
モリ部（７）に接続されている。また、メモリ部（７）
にはデータバス（12）を介してデータプロセッサ（13）
が接続されている。
イメージセンサ（５）は、このイメージセンサ（５）と
物体（４）とを結ぶ軸をＺ軸としてＸ−Ｙ平面上に配列
された複数の画素（5a）を有している。判定部（６）及
びメモリ部（７）はそれぞれイメージセンサ（５）の各
画素（5a）に一対一に対応して配列された複数の比較器
（6a）及び複数のメモリ（7a）を有している。
物体（４）とを結ぶ軸をＺ軸としてＸ−Ｙ平面上に配列
された複数の画素（5a）を有している。判定部（６）及
びメモリ部（７）はそれぞれイメージセンサ（５）の各
画素（5a）に一対一に対応して配列された複数の比較器
（6a）及び複数のメモリ（7a）を有している。
このような構成の装置において、レーザ光源（１）から
レーザ光を出射させると共に回転ミラー（３）を角速度
ωでＹ軸の回りに回転させる。レーザ光源（１）から出
射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ（２）によ
りＹ軸方向に拡開された後、回転ミラー（３）により反
射され、スリット状の照射光（14）を形成する。この照
射光（14）は回転ミラー（３）の回転に伴って角速度ω
で回転することとなるが、この照射光（14）が光検出器
（９）を通過したときに光検出器（９）から検出信号が
カウンタ（10）に出力され、これによりカウンタ（10）
が計時を開始する。以後カウンタ（10）から経過時刻ｔ
を示す時刻データが時々刻々データバス（11）を介して
メモリ部（７）に出力される。
レーザ光を出射させると共に回転ミラー（３）を角速度
ωでＹ軸の回りに回転させる。レーザ光源（１）から出
射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ（２）によ
りＹ軸方向に拡開された後、回転ミラー（３）により反
射され、スリット状の照射光（14）を形成する。この照
射光（14）は回転ミラー（３）の回転に伴って角速度ω
で回転することとなるが、この照射光（14）が光検出器
（９）を通過したときに光検出器（９）から検出信号が
カウンタ（10）に出力され、これによりカウンタ（10）
が計時を開始する。以後カウンタ（10）から経過時刻ｔ
を示す時刻データが時々刻々データバス（11）を介して
メモリ部（７）に出力される。
回転ミラー（３）がさらに回転してスリット状の照射光
（14）が物体（４）を照射するようになると、照射光
（14）は物体（４）の表面上に光切断線（15）を形成し
つつこの表面上を走査することとなる。このとき、光切
断線（15）の像（16）が、光学レンズ（８）を介してイ
メージセンサ（５）上に投影され、判定部（６）の各比
較器（6a）は対応するイメージセンサ（５）の画素（5
a）からの出力信号に基づいてそれぞれ対応する画素（5
a）における光切断線（15）の像（16）の通過を判定す
る。各比較器（6a）は光切断線（15）の像（16）が対応
する画素（5a）を通過したと判定すると、メモリ部
（７）の対応するメモリ（7a）にトリガ信号を出力し、
これによりこのときのデータバス（11）上の時刻データ
がメモリ（7a）に記憶される。
（14）が物体（４）を照射するようになると、照射光
（14）は物体（４）の表面上に光切断線（15）を形成し
つつこの表面上を走査することとなる。このとき、光切
断線（15）の像（16）が、光学レンズ（８）を介してイ
メージセンサ（５）上に投影され、判定部（６）の各比
較器（6a）は対応するイメージセンサ（５）の画素（5
a）からの出力信号に基づいてそれぞれ対応する画素（5
a）における光切断線（15）の像（16）の通過を判定す
る。各比較器（6a）は光切断線（15）の像（16）が対応
する画素（5a）を通過したと判定すると、メモリ部
（７）の対応するメモリ（7a）にトリガ信号を出力し、
これによりこのときのデータバス（11）上の時刻データ
がメモリ（7a）に記憶される。
このようにして、各画素（5a）における光切断線（15）
の像（16）の通過時刻ｔがそれぞれ対応するメモリ（7
a）に記憶された後、これら通過時刻ｔはデータバス（1
2）を介してデータプロセッサ（13）に読み出される。
ところで、経過時刻ｔにおけるスリット状の照射光（1
4）の基準角度からの偏向角度αは、α＝ωｔで表され
るので、照射光（14）は経過時刻ｔを用いた画方程式で
表される。また、イメージセンサ（５）に投影された像
（16）上の１点は物体（４）上の１点に対応し、これら
の点は光学レンズ（８）の中心を通る一直線上に位置す
る。従って、この直線の方程式と照射光（14）を示す画
方程式とから、イメージセンサ（５）上の像（16）の１
点に対応する物体（４）の点の空間座標が算出される。
このような方法により、データプロセッサ（13）におい
て物体（４）の形状及び位置の算出が行われる。
の像（16）の通過時刻ｔがそれぞれ対応するメモリ（7
a）に記憶された後、これら通過時刻ｔはデータバス（1
2）を介してデータプロセッサ（13）に読み出される。
ところで、経過時刻ｔにおけるスリット状の照射光（1
4）の基準角度からの偏向角度αは、α＝ωｔで表され
るので、照射光（14）は経過時刻ｔを用いた画方程式で
表される。また、イメージセンサ（５）に投影された像
（16）上の１点は物体（４）上の１点に対応し、これら
の点は光学レンズ（８）の中心を通る一直線上に位置す
る。従って、この直線の方程式と照射光（14）を示す画
方程式とから、イメージセンサ（５）上の像（16）の１
点に対応する物体（４）の点の空間座標が算出される。
このような方法により、データプロセッサ（13）におい
て物体（４）の形状及び位置の算出が行われる。
第３図に示すように、メモリ部（７）の各メモリ（7a）
には、カウンタ（10）からの時刻データを入力するため
のデータバス（11）と記憶した時刻データをデータプロ
セッサ（13）に出力するためのデータバス（12）を接続
する必要がある。しかしながら、実用的な時刻データを
伝送するためには例えば16ビット程度のデータバスを要
するので、各メモリ（7a）には少なくとも32本以上の信
号線が接続されることとなり、配線構成が極めて繁雑に
なるという問題があった。さらに、このため、このよう
な立体形状検知装置の作成が複雑なものとなっていた。
には、カウンタ（10）からの時刻データを入力するため
のデータバス（11）と記憶した時刻データをデータプロ
セッサ（13）に出力するためのデータバス（12）を接続
する必要がある。しかしながら、実用的な時刻データを
伝送するためには例えば16ビット程度のデータバスを要
するので、各メモリ（7a）には少なくとも32本以上の信
号線が接続されることとなり、配線構成が極めて繁雑に
なるという問題があった。さらに、このため、このよう
な立体形状検知装置の作成が複雑なものとなっていた。
特に、イメージセンサ（５）、判定部（６）及びメモリ
部（７）を積層形成してこれらを１チップで構成すれば
汎用性の優れたデバイスが得られるが、この場合、例え
ばイメージセンサ（５）の各画素（5a）の大きさを50μ
ｍ角、配線のライン幅／スペース幅を１μm/1μｍとす
ると、32本以上の信号線が接続される各メモリ（7a）は
64μｍ以上の幅を要することになり、一つの画素（5a）
より大きくなってしまう。このため、配線層を多層にす
る等の複雑な構造を用いなければ、このようなデバイス
を実現することは困難であった。
部（７）を積層形成してこれらを１チップで構成すれば
汎用性の優れたデバイスが得られるが、この場合、例え
ばイメージセンサ（５）の各画素（5a）の大きさを50μ
ｍ角、配線のライン幅／スペース幅を１μm/1μｍとす
ると、32本以上の信号線が接続される各メモリ（7a）は
64μｍ以上の幅を要することになり、一つの画素（5a）
より大きくなってしまう。このため、配線層を多層にす
る等の複雑な構造を用いなければ、このようなデバイス
を実現することは困難であった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされた
もので、配線構成が簡単で且つ容易に作成することので
きる光切断法による物体の立体形状検知装置を提供する
ことを目的とする。
もので、配線構成が簡単で且つ容易に作成することので
きる光切断法による物体の立体形状検知装置を提供する
ことを目的とする。
この発明に係る光切断法による物体の立体形状検知装置
は、スリット状の光をパルス点灯させると共にこれを対
象物体に所定の速度で走査させる光投射手段と、対象物
体に対向して配置されると共に複数の画素を有するイメ
ージセンサと、スリット状の光により対象物体表面に形
成された光切断線をイメージセンサ上に結像させる光学
系と、イメージセンサの各画素で検出された光切断線の
像のパルス数をそれぞれカウントするカウント手段と、
このカウント手段でカウントされたイメージセンサの各
画素毎のパルス数から光切断線の像が各画素を通過した
時刻を演算する時刻演算手段と、この時刻演算手段で演
算された各画素における光切断線の像の通過時刻とスリ
ット状の光の走査速度とから対象物体の立体形状を演算
する形状演算手段とを備えたものである。
は、スリット状の光をパルス点灯させると共にこれを対
象物体に所定の速度で走査させる光投射手段と、対象物
体に対向して配置されると共に複数の画素を有するイメ
ージセンサと、スリット状の光により対象物体表面に形
成された光切断線をイメージセンサ上に結像させる光学
系と、イメージセンサの各画素で検出された光切断線の
像のパルス数をそれぞれカウントするカウント手段と、
このカウント手段でカウントされたイメージセンサの各
画素毎のパルス数から光切断線の像が各画素を通過した
時刻を演算する時刻演算手段と、この時刻演算手段で演
算された各画素における光切断線の像の通過時刻とスリ
ット状の光の走査速度とから対象物体の立体形状を演算
する形状演算手段とを備えたものである。
この発明においては、対象物体に照射するスリット状の
光をパルス点灯させ、カウント手段がイメージセンサの
各画素で検出した光切断線のパルス数をカウントし、そ
のパルス数から時刻演算手段が各画素における光切断線
の通過時刻を演算する。
光をパルス点灯させ、カウント手段がイメージセンサの
各画素で検出した光切断線のパルス数をカウントし、そ
のパルス数から時刻演算手段が各画素における光切断線
の通過時刻を演算する。
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例に係る光切断法による物体の
立体形状検知装置を示すブロック図である。光投射手段
（21）は、スリット状の光をパルス点灯させてこれを対
象物体（22）に照射させると共にこの照射光で対象物体
（22）の表面を走査させるものである。具体的には、第
３図に示した従来の装置におけるレーザ光源（１）、シ
リンドリカルレンズ（２）及び回転ミラー（３）と、レ
ーザ光源（１）をパルス発振させるための制御回路（図
示せず）から構成される。
立体形状検知装置を示すブロック図である。光投射手段
（21）は、スリット状の光をパルス点灯させてこれを対
象物体（22）に照射させると共にこの照射光で対象物体
（22）の表面を走査させるものである。具体的には、第
３図に示した従来の装置におけるレーザ光源（１）、シ
リンドリカルレンズ（２）及び回転ミラー（３）と、レ
ーザ光源（１）をパルス発振させるための制御回路（図
示せず）から構成される。
対象物体（22）に対向するように結像光学系（23）を介
してイメージセンサ（24）が配置されている。結像光学
系（23）は、光学レンズ等から形成され、スリット状の
照射光により対象物体（22）の表面に形成された光切断
線の像をイメージセンサ（24）上に結像させる。イメー
ジセンサ（24）は、第３図におけるイメージセンサ
（５）と同様に、このイメージセンサ（24）と対象物体
（22）とを結ぶＹ軸に垂直なＸ−Ｙ平面上に二次元的に
配列された複数の画素を有しており、結像光学系（23）
によって形成された光切断線の像を検出する。
してイメージセンサ（24）が配置されている。結像光学
系（23）は、光学レンズ等から形成され、スリット状の
照射光により対象物体（22）の表面に形成された光切断
線の像をイメージセンサ（24）上に結像させる。イメー
ジセンサ（24）は、第３図におけるイメージセンサ
（５）と同様に、このイメージセンサ（24）と対象物体
（22）とを結ぶＹ軸に垂直なＸ−Ｙ平面上に二次元的に
配列された複数の画素を有しており、結像光学系（23）
によって形成された光切断線の像を検出する。
イメージセンサ（24）には、このイメージセンサ（24）
の各画素で検出された光切断線の像のパルス数をそれぞ
れカウントするカウント手段（25）が接続されている。
の各画素で検出された光切断線の像のパルス数をそれぞ
れカウントするカウント手段（25）が接続されている。
このカウント手段（25）でカウントされたイメージセン
サ（24）の各画素毎のパルス数から光切断線の像が各画
素を通過した時刻を演算する時刻演算手段（26）がカウ
ント手段（25）に接続されている。さらに、時刻演算手
段（26）には、この時刻演算手段（26）で演算された各
画素毎の光切断線の像の通過時刻を用いて対象物体（2
2）の立体形状を演算する形状演算手段（27）が接続さ
れている。これら時刻演算手段（26）及び形状演算手段
（27）はマイクロプロセッサ等のコンピュータにより構
成される。
サ（24）の各画素毎のパルス数から光切断線の像が各画
素を通過した時刻を演算する時刻演算手段（26）がカウ
ント手段（25）に接続されている。さらに、時刻演算手
段（26）には、この時刻演算手段（26）で演算された各
画素毎の光切断線の像の通過時刻を用いて対象物体（2
2）の立体形状を演算する形状演算手段（27）が接続さ
れている。これら時刻演算手段（26）及び形状演算手段
（27）はマイクロプロセッサ等のコンピュータにより構
成される。
次に、動作について説明する。
まず、光投射手段（21）によりスリット状の照射光が所
定の周波数でパルス点灯されると共に所定の角速度ωで
回転され、対象物体（22）の表面上を走査する。このス
リット状の照射光により対象物体（22）の表面には光切
断線が形成され、結像光学系（23）により光切断線の像
がイメージセンサ（24）上に結像される。このとき、照
射光はパルス点灯されているので、イメージセンサ（2
4）上に結像された光切断線の像もパルス状に点灯する
ことになり、この光切断線の像を検出したイメージセン
サ（24）の各画素からはパルス状の検出信号が出力され
る。ただし、照射光の走査に伴ってイメージセンサ（2
4）上に結像された光切断線の像も移動するので、イメ
ージセンサ（24）の一画素を光切断線の像が通過する時
間だけその画素からパルス状の検出信号が出力されるこ
ととなる。
定の周波数でパルス点灯されると共に所定の角速度ωで
回転され、対象物体（22）の表面上を走査する。このス
リット状の照射光により対象物体（22）の表面には光切
断線が形成され、結像光学系（23）により光切断線の像
がイメージセンサ（24）上に結像される。このとき、照
射光はパルス点灯されているので、イメージセンサ（2
4）上に結像された光切断線の像もパルス状に点灯する
ことになり、この光切断線の像を検出したイメージセン
サ（24）の各画素からはパルス状の検出信号が出力され
る。ただし、照射光の走査に伴ってイメージセンサ（2
4）上に結像された光切断線の像も移動するので、イメ
ージセンサ（24）の一画素を光切断線の像が通過する時
間だけその画素からパルス状の検出信号が出力されるこ
ととなる。
イメージセンサ（24）の各画素から出力された検出信号
に基づいて、各画素で検出された光切断線の像のパルス
数がそれぞれカウント手段（25）によりカウントされ
る。
に基づいて、各画素で検出された光切断線の像のパルス
数がそれぞれカウント手段（25）によりカウントされ
る。
このようにしてスリット状の照射光による対象物体（2
2）の走査が終了すると、時刻演算手段（26）において
カウント手段（25）でカウントされたイメージセンサ
（24）の各画素毎のパルス数から光切断線の像が各画素
を通過した時刻が演算される。スリット状の照射光は所
定の周波数でパルス点灯されるので、イメージセンサ
（24）の一画素で検出されたパルス数はその画素を光切
断線の像が通過するに要する時間を示している。従っ
て、照射光の走査に伴って光切断線の像がイメージセン
サ（24）上をＸ軸方向に移動するものとすると、Ｘ軸方
向に配列された一例の画素列について各画素までのパル
ス数をそれぞれ累積することにより、各画素を像が通過
した時刻を演算することができる。
2）の走査が終了すると、時刻演算手段（26）において
カウント手段（25）でカウントされたイメージセンサ
（24）の各画素毎のパルス数から光切断線の像が各画素
を通過した時刻が演算される。スリット状の照射光は所
定の周波数でパルス点灯されるので、イメージセンサ
（24）の一画素で検出されたパルス数はその画素を光切
断線の像が通過するに要する時間を示している。従っ
て、照射光の走査に伴って光切断線の像がイメージセン
サ（24）上をＸ軸方向に移動するものとすると、Ｘ軸方
向に配列された一例の画素列について各画素までのパル
ス数をそれぞれ累積することにより、各画素を像が通過
した時刻を演算することができる。
イメージセンサ（24）の各画素における光切断線の像の
通過時刻を求めた後、形状演算手段（27）において、ス
リット状の照射光を示す面方程式及びイメージセンサ
（24）の各画素と結像光学系（23）の中心とを結ぶ直線
の方程式から対象物体（22）表面の各点の空間座標が演
算され、これにより対象物体（22）の形状が検知され
る。
通過時刻を求めた後、形状演算手段（27）において、ス
リット状の照射光を示す面方程式及びイメージセンサ
（24）の各画素と結像光学系（23）の中心とを結ぶ直線
の方程式から対象物体（22）表面の各点の空間座標が演
算され、これにより対象物体（22）の形状が検知され
る。
以上のようにこの実施例では、イメージセンサ（24）の
各画素で検出されるパルス数をカウントすることによ
り、これらの各画素を光切断線の像が通過する時刻を演
算するので、従来のように各画素毎に時刻データを入力
するためのデータバスは不要となる。このため、装置の
配線構成が極めて簡単になる。
各画素で検出されるパルス数をカウントすることによ
り、これらの各画素を光切断線の像が通過する時刻を演
算するので、従来のように各画素毎に時刻データを入力
するためのデータバスは不要となる。このため、装置の
配線構成が極めて簡単になる。
第２図にイメージセンサ（24）及びカウント手段（25）
の具体的な回路構成を示す。フォトセンサ等からなるＮ
個の画素（311）〜（31N）がイメージセンサ（24）のＸ
軸方向の一画素列を構成している。これら各画素（3
11）〜（31N）はそれぞれ差分増幅器（321）〜（23N）
の第１入力端に接続されており、差分増幅器（321）〜
（23N）の第２入力端には基準電圧供給線（33a）を介し
て各差分増幅器（321）〜（23N）に共通に基準電圧源
（33）が接続されている。各差分増幅器（321）〜（2
3N）の出力端はそれぞれカウンタ（341）〜（34N）に接
続され、各カウンタ（341）〜（34N）はそれぞれデコー
ダ（351）〜（35N）に接続されている。また、各カウン
タ（341）〜（34N）にはリセット信号線（36a）を介し
てリセット回路（36）が接続されている。そして、これ
ら差分増幅器（321）〜（32N）、基準電圧源（33）、カ
ウンタ（341）〜（34N）、デコーダ（351）〜（35N）及
びリセット回路（36）によりカウント手段（25）が形成
されている。尚、第２図にはＸ軸方向の一画素列、例え
ばｊ番目の画素列に対応する回路のみが示されており、
実際にはこのような回路がＹ軸方向に複数列配列され
る。ただし、基準電圧源（33）及びリセット回路（36）
はそれぞれ二次元的に配列された全ての差分増幅器及び
カウンタに共通のものである。
の具体的な回路構成を示す。フォトセンサ等からなるＮ
個の画素（311）〜（31N）がイメージセンサ（24）のＸ
軸方向の一画素列を構成している。これら各画素（3
11）〜（31N）はそれぞれ差分増幅器（321）〜（23N）
の第１入力端に接続されており、差分増幅器（321）〜
（23N）の第２入力端には基準電圧供給線（33a）を介し
て各差分増幅器（321）〜（23N）に共通に基準電圧源
（33）が接続されている。各差分増幅器（321）〜（2
3N）の出力端はそれぞれカウンタ（341）〜（34N）に接
続され、各カウンタ（341）〜（34N）はそれぞれデコー
ダ（351）〜（35N）に接続されている。また、各カウン
タ（341）〜（34N）にはリセット信号線（36a）を介し
てリセット回路（36）が接続されている。そして、これ
ら差分増幅器（321）〜（32N）、基準電圧源（33）、カ
ウンタ（341）〜（34N）、デコーダ（351）〜（35N）及
びリセット回路（36）によりカウント手段（25）が形成
されている。尚、第２図にはＸ軸方向の一画素列、例え
ばｊ番目の画素列に対応する回路のみが示されており、
実際にはこのような回路がＹ軸方向に複数列配列され
る。ただし、基準電圧源（33）及びリセット回路（36）
はそれぞれ二次元的に配列された全ての差分増幅器及び
カウンタに共通のものである。
次に、この具体例の動作を述べる。
スリット状の照射光の走査開始時にリセット回路（36）
から各カウンタ（341）〜（34N）にリセット信号が出力
され、各カウンタ（341）〜（34N）のカウント数は初期
値０にリセットされる。照射光により対象物体の表面に
形成された光切断線の像がイメージセンサ（24）上に結
像されるが、照射光の走査に伴って光切断線の像はイメ
ージセンサ（24）上を画素（311）から画素（31N）に向
かってＸ軸方向に移動するものとする。
から各カウンタ（341）〜（34N）にリセット信号が出力
され、各カウンタ（341）〜（34N）のカウント数は初期
値０にリセットされる。照射光により対象物体の表面に
形成された光切断線の像がイメージセンサ（24）上に結
像されるが、照射光の走査に伴って光切断線の像はイメ
ージセンサ（24）上を画素（311）から画素（31N）に向
かってＸ軸方向に移動するものとする。
画素（311）〜（31N）のうちｉ番目の画素（31i）で光
切断線の像が検出されると、この画素（31i）の検出信
号は差分増幅器（32i）で基準電圧源（33）から供給さ
れた基準電圧Vrefと比較される。差分増幅器（32i）は
検出信号のレベルが基準電圧Vrefより大きい場合に光切
断線の像を検出したものと判定してカウンタ（34i）に
ハイレベルの信号を出力し、これによりカウンタ（3
4i）はカウント数を１だけ増加する。光切断線の像はパ
ルス状に点滅しているので、その点滅毎に差分増幅器
（32i）における検出信号の判定及びカウンタ（34i）へ
の信号の出力が行われる。従って、画素（31i）を光切
断線の像が通過する間の点滅パルス数がカウンタ（3
4i）にカウントされる。
切断線の像が検出されると、この画素（31i）の検出信
号は差分増幅器（32i）で基準電圧源（33）から供給さ
れた基準電圧Vrefと比較される。差分増幅器（32i）は
検出信号のレベルが基準電圧Vrefより大きい場合に光切
断線の像を検出したものと判定してカウンタ（34i）に
ハイレベルの信号を出力し、これによりカウンタ（3
4i）はカウント数を１だけ増加する。光切断線の像はパ
ルス状に点滅しているので、その点滅毎に差分増幅器
（32i）における検出信号の判定及びカウンタ（34i）へ
の信号の出力が行われる。従って、画素（31i）を光切
断線の像が通過する間の点滅パルス数がカウンタ（3
4i）にカウントされる。
このようにして、各画素（311）〜（31N）で検出された
光切断線の像のパルス数がそれぞれカウンタ（341）〜
（34N）に積算される。その後、各カウンタ（341）〜
（34N）のカウント数はそれぞれデコーダ（351）〜（35
N）を介して時刻演算手段へ伝送される。このとき、各
デコーダ（351）〜（35N）はｊ番目の画素列であること
を示すアドレス線XjとそれぞれのＹ方向のアドレス線Y1
〜YNとにより順次指定され、カウント数が例えば16ビッ
トのデータバス（37）を介して伝送される。
光切断線の像のパルス数がそれぞれカウンタ（341）〜
（34N）に積算される。その後、各カウンタ（341）〜
（34N）のカウント数はそれぞれデコーダ（351）〜（35
N）を介して時刻演算手段へ伝送される。このとき、各
デコーダ（351）〜（35N）はｊ番目の画素列であること
を示すアドレス線XjとそれぞれのＹ方向のアドレス線Y1
〜YNとにより順次指定され、カウント数が例えば16ビッ
トのデータバス（37）を介して伝送される。
ここで、時刻演算手段による時刻演算の一例を以下に述
べる。１回の照射光の走査時間をT0、ｉ番目の画素（31
i）に接続されたカウンタ（34i）のカウント数をni、パ
ルスの点滅周期をｔとし、１回の走査の最初のパルスが
１番目の画素（311）で、最後のパルスがＮ番目の画素
（31N）でそれぞれ検出されるものとする。１回の走査
におけるパルス点滅回数はT0/t回となる。一方、１番目
のカウンタ（341）からｉ番目のカウンタ（34i）までの
累積カウント数は で表され、Ｎ個のカウンタ（341）〜（34N）による総カ
ウント数は となる。ところで、光切断線の像が隣接する複数の画素
にまたがって形成される場合も考えられ、このときには となる。これらのことから、ｉ番目の画素（31i）を光
切断線の像が通過する時刻Tiは走査開始時刻を０とし
て、 で表される。
べる。１回の照射光の走査時間をT0、ｉ番目の画素（31
i）に接続されたカウンタ（34i）のカウント数をni、パ
ルスの点滅周期をｔとし、１回の走査の最初のパルスが
１番目の画素（311）で、最後のパルスがＮ番目の画素
（31N）でそれぞれ検出されるものとする。１回の走査
におけるパルス点滅回数はT0/t回となる。一方、１番目
のカウンタ（341）からｉ番目のカウンタ（34i）までの
累積カウント数は で表され、Ｎ個のカウンタ（341）〜（34N）による総カ
ウント数は となる。ところで、光切断線の像が隣接する複数の画素
にまたがって形成される場合も考えられ、このときには となる。これらのことから、ｉ番目の画素（31i）を光
切断線の像が通過する時刻Tiは走査開始時刻を０とし
て、 で表される。
この式で算出された通過時刻Tiに基づき、形状演算手
段で対象物体の各点の空間座標が求められる。
段で対象物体の各点の空間座標が求められる。
第２図に示したような構成とすることにより、Ｘ軸方向
の一つの画素列に対し、16ビットのデータバス（37）、
基準電圧供給線（33a）、リセット信号線（36a）及びア
ドレス線Xjの計19本の信号線のみで済むこととなる。従
って、配線のライン幅／スペース幅を１μm/1μｍとし
た場合には、一画素列当たりの配線幅は38μｍとなり、
例えば、一画素の大きさが50μｍ角であるイメージセン
サ（24）をカウント手段（25）と共に容易に１チップに
積層形成することが可能となる。
の一つの画素列に対し、16ビットのデータバス（37）、
基準電圧供給線（33a）、リセット信号線（36a）及びア
ドレス線Xjの計19本の信号線のみで済むこととなる。従
って、配線のライン幅／スペース幅を１μm/1μｍとし
た場合には、一画素列当たりの配線幅は38μｍとなり、
例えば、一画素の大きさが50μｍ角であるイメージセン
サ（24）をカウント手段（25）と共に容易に１チップに
積層形成することが可能となる。
また、第２図の画素（311）〜（31N）、差分増幅器（32
1）〜（32N）、カウンタ（341）〜（34N）、デコーダ
（351）〜（35N）等を互いに積層せずにそれぞれ二次元
的に配置してもよい。
1）〜（32N）、カウンタ（341）〜（34N）、デコーダ
（351）〜（35N）等を互いに積層せずにそれぞれ二次元
的に配置してもよい。
尚、対象物体（22）が照射光の走査範囲より小さいとき
には、１回の走査のパルスの一部のみが画素（311）〜
（31N）の一部で検出されることとなる。この場合に
は、例えば各差分増幅器（321）〜（32N）に共通の出力
線を１本引き出して時刻演算手段に接続し、この画素列
で最初にパルスを検出した時刻から最後にパルスを検出
した時刻までの経過時間を時刻演算手段により計測す
る。そして、この経過時間を式のT0の代わりに用いれ
ばよい。
には、１回の走査のパルスの一部のみが画素（311）〜
（31N）の一部で検出されることとなる。この場合に
は、例えば各差分増幅器（321）〜（32N）に共通の出力
線を１本引き出して時刻演算手段に接続し、この画素列
で最初にパルスを検出した時刻から最後にパルスを検出
した時刻までの経過時間を時刻演算手段により計測す
る。そして、この経過時間を式のT0の代わりに用いれ
ばよい。
〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明に係る光切断法による物
体の立体形状検知装置は、スリット状の光をパルス点灯
させると共にこれを対象物体に所定の速度で走査させる
光投射手段と、対象物体に対向して配置されると共に複
数の画素を有するイメージセンサと、スリット状の光に
より対象物体表面に形成された光切断線をイメージセン
サ上に結像させる光学系と、イメージセンサの各画素で
検出された光切断線の像のパルス数をそれぞれカウント
するカウント手段と、このカウント手段でカウントされ
たイメージセンサの各画素毎のパルス数から光切断線の
像が各画素を通過した時刻を演算する時刻演算手段と、
この時刻演算手段で演算された各画素における光切断線
の像の通過時刻とスリット状の光の走査速度とから対象
物体の立体形状を演算する形状演算手段とを備えている
ので、配線構成が簡単になり、容易に作成することがで
きる。
体の立体形状検知装置は、スリット状の光をパルス点灯
させると共にこれを対象物体に所定の速度で走査させる
光投射手段と、対象物体に対向して配置されると共に複
数の画素を有するイメージセンサと、スリット状の光に
より対象物体表面に形成された光切断線をイメージセン
サ上に結像させる光学系と、イメージセンサの各画素で
検出された光切断線の像のパルス数をそれぞれカウント
するカウント手段と、このカウント手段でカウントされ
たイメージセンサの各画素毎のパルス数から光切断線の
像が各画素を通過した時刻を演算する時刻演算手段と、
この時刻演算手段で演算された各画素における光切断線
の像の通過時刻とスリット状の光の走査速度とから対象
物体の立体形状を演算する形状演算手段とを備えている
ので、配線構成が簡単になり、容易に作成することがで
きる。
第１図は本発明の一実施例に係る光切断法による物体の
立体形状検知装置を示すブロック図、第２図は第１図の
要部の具体例を示す回路図、第３図は従来例に係る立体
形状検知装置を示す斜視図である。 図において、（21）は光投射手段、（22）は対象物体、
（23）は結像光学系、（24）はイメージセンサ、（25）
はカウント手段、（26）は時刻演算手段、（27）は形状
演算手段である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
立体形状検知装置を示すブロック図、第２図は第１図の
要部の具体例を示す回路図、第３図は従来例に係る立体
形状検知装置を示す斜視図である。 図において、（21）は光投射手段、（22）は対象物体、
（23）は結像光学系、（24）はイメージセンサ、（25）
はカウント手段、（26）は時刻演算手段、（27）は形状
演算手段である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】スリット状の光をパルス点灯させると共に
これを対象物体に所定の速度で走査させる光投射手段
と、 前記対象物体に対向して配置されると共に複数の画素を
有するイメージセンサと、 前記スリット状の光により前記対象物体表面に形成され
た光切断線を前記イメージセンサ上に結像させる光学系
と、 前記イメージセンサの各画素で検出された前記光切断線
の像のパルス数をそれぞれカウントするカウント手段
と、 前記カウント手段でカウントされた前記イメージセンサ
の各画素毎のパルス数から前記光切断線の像が各画素を
通過した時刻を演算する時刻演算手段と、 前記時刻演算手段で演算された各画素における前記光切
断線の像の通過時刻と前記スリット状の光の走査速度と
から前記対象物体の立体形状を演算する形状演算手段と を備えたことを特徴とする光切断法による物体の立体形
状検知装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1162665A JPH0718693B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光切断法による物体の立体形状検知装置 |
| US07/424,924 US4982102A (en) | 1989-06-27 | 1989-10-23 | Apparatus for detecting three-dimensional configuration of object employing optical cutting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1162665A JPH0718693B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光切断法による物体の立体形状検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328705A JPH0328705A (ja) | 1991-02-06 |
| JPH0718693B2 true JPH0718693B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=15758953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1162665A Expired - Lifetime JPH0718693B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光切断法による物体の立体形状検知装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4982102A (ja) |
| JP (1) | JPH0718693B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2581863B2 (ja) * | 1991-12-26 | 1997-02-12 | 三菱電機株式会社 | 立体形状計測装置及び立体形状計測用センサ |
| US5680218A (en) * | 1992-03-18 | 1997-10-21 | Adams; Bruce L. | Optical gaging system |
| JP3175393B2 (ja) * | 1993-03-08 | 2001-06-11 | ソニー株式会社 | 距離測定方法および装置 |
| US5405375A (en) * | 1994-01-21 | 1995-04-11 | Incontrol, Inc. | Combined mapping, pacing, and defibrillating catheter |
| GB9515311D0 (en) | 1995-07-26 | 1995-09-20 | 3D Scanners Ltd | Stripe scanners and methods of scanning |
| US6044170A (en) * | 1996-03-21 | 2000-03-28 | Real-Time Geometry Corporation | System and method for rapid shape digitizing and adaptive mesh generation |
| US5870220A (en) * | 1996-07-12 | 1999-02-09 | Real-Time Geometry Corporation | Portable 3-D scanning system and method for rapid shape digitizing and adaptive mesh generation |
| AU3991799A (en) | 1998-05-14 | 1999-11-29 | Metacreations Corporation | Structured-light, triangulation-based three-dimensional digitizer |
| US7065242B2 (en) | 2000-03-28 | 2006-06-20 | Viewpoint Corporation | System and method of three-dimensional image capture and modeling |
| KR100975872B1 (ko) * | 2008-10-20 | 2010-08-13 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 광 감지 장치, 회로 및 광 감지 회로 구동 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5853704A (ja) * | 1981-09-26 | 1983-03-30 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 位置検出装置 |
| US4794262A (en) * | 1985-12-03 | 1988-12-27 | Yukio Sato | Method and apparatus for measuring profile of three-dimensional object |
-
1989
- 1989-06-27 JP JP1162665A patent/JPH0718693B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-23 US US07/424,924 patent/US4982102A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4982102A (en) | 1991-01-01 |
| JPH0328705A (ja) | 1991-02-06 |
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