JPH10122850A

JPH10122850A - 三次元形状計測装置

Info

Publication number: JPH10122850A
Application number: JP9184043A
Authority: JP
Inventors: Chiyoharu Horiguchi; 千代春堀口; Shigeo Takahashi; 繁夫高橋; Tetsuo Amano; 哲夫天野; Hiroyuki Matsuura; 浩幸松浦; Kuraji Watase; 庫治渡瀬; Hideo Hiruma; 日出男晝馬
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-05-15
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: JP3940826B2; EP0829231A2; US5850290A; CN1089891C; KR100474165B1; CN1176378A; TW349168B; DE69727632D1; DE69727632T2; EP0829231A3; EP0829231B1; KR19980019222A

Abstract

(57)【要約】【課題】少数のセンサで脇の下や股下などの部位も確
実に測定可能で、重量物や大型の被測定体の測定もで
き、安全性に優れた作動電力の少ない三次元形状計測装
置を提供する。【解決手段】計測空間１１を囲う形に配置された垂直
方向に移動可能な移動枠３と、この移動枠の対向する２
つの側面に向かい合うように配置され、光を水平方向に
走査して、人体２までの距離を計測する複数のセンサ４
と、移動枠３を移動させる駆動機構５と、各センサ４の
出力信号を基に、人体２までの距離を算出して、人体２
の表面位置データ、すなわち三次元形状を解析する解析
手段と、人体２を上面に配置する配置台８とを備えて構
成されている。各センサ４が人体２の正面及び背面に対
向するように配置されているので、股下や脇の下などの
部分も測定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体などの被計測
体の三次元形状を計測する三次元形状計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の三次元形状計測装置としては、特
公平５−７１８８２号公報に記載されるものが知られて
いる。この三次元形状計測装置は、図１３に示されるよ
うに、距離検出用の検出ヘッド１２１を複数備えた垂直
移動自在な距離計測リング１２０と、その距離計測リン
グ１２０の垂直移動を案内するガイド部材１０２と、距
離計測リング１２０を移動させる駆動機構１０３とを具
備して構成されている。この三次元形状計測装置によれ
ば、距離計測リング１２０内に人体などの被計測体２を
配した状態において、検出ヘッド１２１を作動させなが
ら距離計測リング１２０を上下動させ、距離計測リング
１２０の各垂直位置における各検出ヘッド１２１の距離
データを集計してデータ処理することにより、被計測体
の三次元形状が計測される。また、三次元形状計測装置
は、距離計測リング１２０の重量が大きいため慣性によ
り等速度で移動させるまでに時間を要し、その間は正確
な形状測定が行えないという不具合に鑑みて、距離計測
リング１２０の移動時における位置を検出して検出ヘッ
ド１２１の動作とタイミングをとることにより、被計測
体２の形状を正確に計測しようとしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の三次元形状計測装置にあっては次のような種々
の問題点がある。

【０００４】まず第一に、被計測体の表面形状を正確に
測定するためには、多数の検出ヘッド１２１が必要とな
るため、コストが増大してしまう。さらに、それらを所
定の方向に向けて正確に配置する必要があり、調整が困
難である。このため、設置後に技術者による長時間の調
整が必要で、導入コストの増大を招いていた。

【０００５】第二に、距離計測リング１２０に設置され
ている各検出ヘッド１２１（距離センサ）が距離計測リ
ング１２０の中心方向を向いているため、被計測体２が
人体などの表面に凹凸のある場合、その凹部にあたる脇
の下の部分や両足の股下の部分については被計測体自体
の別の部位、例えば腕や腿により遮られてしまうので、
正確な形状が計測できない。

【０００６】第三に、被計測体が人体などの重量の大き
いものであるとき、計測のために装置内へ被計測体を配
置すると、被計測体の重量により装置が微妙に歪む場合
があり、その場合に距離計測リングと被計測体の相対位
置にズレを生じて正確な計測が行えない。そのような不
具合を解消するために、装置の枠組みを強固なものとし
剛性を高めることが考えられるが、そのようにすると、
装置全体の重量が非常に大きいものとなって、装置の組
立作業や設置作業などが困難となり、非常に取扱い性の
悪いものとなる。また、その重量に耐え得る床面を有す
る箇所でなければ設置することできず、設置箇所も制限
される。更に、装置の部品コストの増加の一因ともな
る。

【０００７】第四に、距離計測リングの可動範囲より小
さいものしか計測が行えない。すなわち、被計測体が背
の高いものであって距離計測リングの可動範囲より大き
いものであるとき、当然のことながら距離計測リングの
可動範囲でしか被計測体の形状を計測することができな
い。つまり、被計測体の上部分および下部分の形状が計
測できない場合がある。

【０００８】第五に、計測のために装置内に配置された
被計測体が計測中に移動してしまうと、計測が不能とな
るだけでなく、被計測体が距離計測リングに接触して損
傷するおそれがあり、また、距離計測リングが破損する
おそれがある。

【０００９】第六に、距離計測リングは重量のあるもの
であるから、その距離計測リングを駆動するために駆動
手段として大型のモータなどを取り付ける必要があり、
装置全体の重量が大きいものとなるだけでなく、作動の
際にかかる電力も大きいものとなる。

【００１０】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためになされたものである。本発明の第１の課題
は、少数のセンサで確実な三次元形状測定が可能な装置
を提供することである。また、第２の課題は、被計測体
が人体などの場合に脇の下部分や両足の股下部分の形状
も確実に計測可能な三次元形状計測装置を提供すること
である。また、第３の課題は、重量物の測定が可能な軽
量の装置を提供することである。さらに、第４の課題
は、大型の被測定体の全体を確実に計測可能な装置を提
供することである。そして、第５の課題は、センサの保
護と被計測体の安全を確保した装置を提供することであ
る。最後に、第６の課題は、装置の作動電力を削減する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の三次元形状計測
装置は、計測空間内に配置された被計測体の三次元形状
を非接触で検出する三次元形状計測装置であって、(1)
計測空間の中心を貫く所定の軸を囲んで計測空間の周囲
に設けられたこの軸方向に移動自在な移動枠と、(2)移
動枠の周方向に沿って、主としてその対向する２つの側
面上のそれぞれの所定領域内に複数個ずつ配置されてお
り、被計測体の異なる部位の表面までの距離を計測する
４個以上のセンサと、(3)移動枠を軸方向に移動させる
駆動機構と、(4)軸方向における移動枠の位置を検出し
て出力する位置検出手段と、(5)各センサ及び位置検出
手段の出力に基づいて、移動枠の各移動位置における各
センサから被計測体表面までの距離データを算出し、そ
れらの距離データに基づいて被計測体の三次元形状を解
析する解析手段と、を備えていることを特徴とする。

【００１２】この装置では、計測空間内に被計測体を配
置して、移動枠を所定の軸方向に移動させながら、移動
枠上に配置された複数のセンサで被計測体表面とセンサ
との距離を計測していく。これらの各センサは、計測空
間から見て対向する側面上の所定領域内に集中して配置
されている。したがって、センサが向き合うように配置
されることになるので、被測定体表面に凹凸がある場合
に、その凹凸面をセンサに向き合うように配置して測定
すれば、凹凸面との距離測定が確実に行える。センサで
の距離測定の際、合わせて、距離計測時の移動枠の位置
も位置検出手段により計測しておく。移動枠の位置から
距離測定時の各センサの位置の三次元座標を表す位置デ
ータが求められる。そして、この位置データと移動枠の
移動に伴い検出した各センサと被計測体表面との距離デ
ータから、被計測体表面の被計測空間内での位置の三次
元座標を表す位置データが求められる。この位置データ
の集合が被計測体表面の形状を表す三次元データであ
る。

【００１３】あるいは、本発明の三次元形状計測装置
は、上記の(2)に代えて、(2a)移動枠上に周方向に沿っ
て複数個配置され、被計測体の異なる部位の表面までの
距離を計測するセンサを備えており、センサのそれぞれ
の光軸が軸方向への投影面上で一点で交差しないことを
特徴とするものでもよい。

【００１４】この装置では、センサが被測定空間内の一
点（各センサの軸方向の配列位置が異なる場合は、上記
軸方向に平行な特定の直線）に向かないように、センサ
の向きを異ならせているので、前述の装置と同様に、被
計測体の表面に凹凸がある場合でも、いずれかのセンサ
とこれらの凹凸面のいずれかが対向するように被計測体
を配置することで、凹凸面との距離測定が確実に行え
る。

【００１５】さらに、センサのそれぞれは、被測定体に
光を照射する投光部と、投光部と所定距離離れて配置さ
れ、被測定体からの反射光を受光する受光部を備えてお
り、三角測量方式で被測定体との距離を検出するセンサ
であって、投光部は前述の軸方向に垂直な方向に所定角
度で光を走査するものでもよい。

【００１６】これによれば、投光部から照射された光
は、被測定体の表面に当たって乱反射（散乱）し、その
一部が投光部から所定距離離れた位置に配置された受光
部に入射する。被測定体の位置により、投光部から被測
定体表面を経て受光部に入射する光の経路が形成する三
角形の形状が異なってくる。その結果、受光部へ入射す
る反射光の入射角度あるいは入射位置が異なってくるの
で、これをもとにして三角測量方式で被測定体表面まで
の距離が求まる。さらに、軸方向に光を走査することで
一個のセンサで複数の異なる被測定体表面位置に対する
距離データが計測される。

【００１７】また、移動枠の同一の側に配置された隣接
するセンサの投光部のそれぞれの走査中心が、このセン
サ群からみて計測空間の中心より遠方で交差していても
よい。

【００１８】これによれば、各センサは、対向するセン
サとより相対するように配置されるので、被測定体表面
に凹凸がある場合、この凹凸のある面をセンサ群に向き
合うように配置して測定すれば、凹面に投光部からの光
がさらに入射しやすくなり、その散乱光を受光部でより
受光しやすくなる。

【００１９】各センサの受光部は、対向して配置される
他のセンサ群の投光部と軸方向に所定距離離れて配置さ
れていてもよい。これによれば、各センサの受光部は、
対向して配置されるセンサ群の投光部との間を被測定体
が遮らない場合でも、これらの投光部からの照射光が直
接入射することがない。

【００２０】移動枠は、Ｕ字形、あるいは馬蹄形状であ
ってもよい。この場合は、移動枠の片側が開放され、被
計測体の導入等に利用できる。

【００２１】計測空間中に被計測体が上方に配置される
配置台をさらに備えていてもよい。これによれば、被計
測体の最下部までの計測が可能となる。

【００２２】計測空間と移動枠の移動空間とを仕切る内
壁カバーをさらに備えていてもよい。これによれば、計
測空間と移動枠が移動する空間が確実に分離される。

【００２３】計測空間と移動枠の移動空間とを仕切ると
ともに、各センサと被計測体の間の部分には光を透過す
る窓を有する内壁カバーをさらに備えていてもよい。こ
れによれば、計測空間と移動枠が移動する空間が確実に
分離されるとともに、センサの入出力光が遮られること
がない。

【００２４】軸方向は、重力方向であって、計測空間よ
り上部に配置された回転体と、一端に移動枠が結合さ
れ、他端にその移動枠とほぼ同重量のバランサが結合さ
れて回転体の周面に掛け回されている可撓性長尺体と、
をさらに備えており、駆動機構は、回転体を回転させる
ことにより可撓性長尺体を介して移動枠を移動させるこ
とを特徴とするものでもよい。

【００２５】これによれば、可撓性長尺体に結合された
移動枠とバランサがほぼ釣り合うので、移動枠を移動さ
せるために回転体を回転させるのに必要な力が小さくな
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
に係る三次元形状計測装置の実施形態を説明する。尚、
各図において同一要素には同一符号を付して重複する説
明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必
ずしも一致していない。

【００２７】図１は、本発明の一実施形態の三次元形状
計測装置１の全体概要図であり、図２は、この三次元形
状計測装置１の水平断面図である。図１に示すように、
本実施形態に係る三次元形状計測装置１は、人体２を被
計測体としたときの人体の形状（体型や体の部分形状な
ど）を計測するための装置であって、内部に計測空間１
１が形成されており、その計測空間１１に沿って垂直移
動自在に移動枠３が配設されている。移動枠３は、人体
２の形状を垂直方向に沿って順次計測していくための枠
体であって、その移動枠３には、移動枠の周方向に複数
のセンサ４が並設されている。この移動枠３の形状は、
計測空間１１を囲める形状とされ、例えば、図２に示す
ように馬蹄形とするのが望ましい。すなわち、馬蹄形の
ような形状として移動枠３の一部に切欠部３１を設ける
ことにより、計測空間１１を囲う形態でありながら、計
測空間１１へ人体の出入りが移動枠３の位置に関わら
ず、いつでも可能となる。

【００２８】また、センサ４は、計測空間１１に配され
た人体２までの距離を検知するためのものであって、そ
れぞれ人体２に対して異なる方向から距離検知を行える
ように配置されている。図２においては、移動枠３に６
つのセンサ４₁〜４₆が設けられているが、人体２の全周
囲をカバーして形状を計測できれば、センサ４の設置数
は７つ以上または５つ以下であってもよい。ただし、人
体２の全周囲の形状を正確に測定するためには、センサ
４は、最低３つ必要であることは明らかであり、確実に
全周囲の形状を測定するためには、４つ以上配置するこ
とが好ましい。

【００２９】センサ４は、それぞれ馬蹄形の移動枠３の
対向する側面上にそれぞれ３つずつ２組（４₁〜４₃と４
₄〜４₆）に分けて配置されている。センサ４の配置の詳
細については、後に詳述することとし、まず個々のセン
サ４の構成について説明する。これらのセンサ４として
は、光学三角測量法にて距離検出を行う反射型の光電セ
ンサが用いられる。

【００３０】例えば、センサ４は、図３に示すように、
投光部４５と投光部４５を挟んで上下対称に配置された
２つの受光部４６とを備えている。投光部４５は、発光
部４１の前方に照射光を平行光に調整する投光レンズ４
３が配置されており、この発光部４１は、水平方向に一
列に配列された複数のＬＥＤチップからなる発光素子４
１ｂを有している。そして、これらの発光素子４１ｂを
順次発光するよう制御することにより、それらから射出
されて人体２へ向かう光束４１ａは、投光レンズ４３か
ら扇型形状に走査される。このように光束４１ａを水平
走査させることにより、一つのセンサ４における光束４
１ａの照射範囲、すなわち距離検出可能な範囲が広が
り、センサ４の設置数を削減することができる。

【００３１】一方、それぞれの受光部４６は、受光素子
４２と、その前方に配置された反射光を受光素子４２表
面に集光する受光レンズ４４を備える。この受光素子４
２としては、ＰＳＤ（半導体位置検出素子）が用いられ
る。すなわち、受光素子４２は、抵抗層からなる受光面
４２ａを有し、その受光面４２ａを挟んで上下端に電極
４２ｂ、４２ｃが設けられた構造をしている。この受光
素子４２は、受光面４２ａに光が入射すると、受光位置
で光電流を生じ、この光電流がそれぞれ電極４２ｂ、４
２ｃに分割されて流れていく。その際、各電極４２ｂ、
４２ｃに流れるそれぞれの光電流は、受光位置と各電極
４２ｂ、４２ｃ間の抵抗値に応じて分割される。この抵
抗値は、電極と受光位置の距離に比例する。したがっ
て、各電極４２ｂ、４２ｃに流れる電流の比は入射光の
受光素子への受光位置に応じて変化するので、受光位置
の検出ができる。

【００３２】そして、受光部４５と投光部４６は、それ
ぞれの光軸中心が一致するよう、配置されている。つま
り、発光部４１と受光素子４２、発光レンズ４３と受光
レンズ４４は、それぞれ平行に配置されている。

【００３３】ここで、このセンサ４の測定原理について
簡単に説明する。図４は、このセンサの測定原理を示す
図である。ＬＥＤチップ４１ａから照射された光は、発
光レンズ４３を経て被検体である人体２表面で乱反射さ
れ、その一部が受光レンズ４４で集光されて受光素子４
２の受光面４２ａの受光位置ＳＰに入射する。この時、
発光レンズ４３から人体２までの距離をＬ、発光レンズ
４３と受光レンズ４４の光軸中心の距離である基線長を
Ｂ、受光レンズ４４の焦点距離、つまり受光レンズ４４
と受光素子４２間の距離をｆ、電極４２ｂ、４２ｃ間の
距離をＣ、受光レンズ４４の光軸中心からの受光位置Ｓ
Ｐの距離をｘ₁とすると、ｘ₁＝Ｂｆ／Ｌ …(1) が成立する。

【００３４】また、受光素子４２の各電極４２ｂ、４２
ｃからの出力電流Ｉ_A、Ｉ_B、は両者の和をＩ₀とする
と、それぞれ受光位置ＳＰと電極との距離に反比例する
から、受光位置ＳＰと電極４２ｃの距離をＸとすると、Ｉ_A＝Ｉ₀Ｘ／ＣＩ_B＝Ｉ₀（Ｃ−Ｘ）／Ｃ …(2) で表せる。

【００３５】(1)(2)式よりＬ＝Ｂｆ／Ｃ・（１＋Ｉ_B／Ｉ_A） …(3) が成立し、各電流の比により、被測定体である人体２ま
での距離Ｌを求めることができる。

【００３６】あるいは、受光素子４２には、図５に示さ
れるような２分割型半導体位置検出器を用いることもで
きる。この２分割型半導体位置検出器では、受光面４２
ａを所定の曲線状の分離層４２ｄによって２つの受光面
４２ｅ、４２ｆに絶縁分離してあり、分離された受光面
のそれぞれに電極４２ｂ、４２ｃを設けている。この場
合は、受光面４２ａに電極４２ｂ、４２ｃに平行なスリ
ット状の光が入射するとそれぞれの側の面積に対応して
それぞれの電極から電流が取り出される。したがって、
この曲線の形状を調整することにより、前述の距離Ｌに
リニアな出力が得られる受光素子４２を作成することが
できる。

【００３７】こうした距離Ｌにリニアな出力が得られる
受光素子４２の分離部４２ｄの形状が満たすべき条件
は、光源からの位置ｘにおける光源側の受光面の幅をＨ
（ｘ）、逆側の受光面の幅をＷ（ｘ）、分離層の幅を
Ｉ、受光面全体の幅をＷとすると、Ｈ（ｘ）＋Ｗ（ｘ）＋Ｉ＝ＷＷ（ｘ）＝ａｘ／（ｘ＋ｂ） …(4) であり、定数ａ、ｂは以下の条件を満たす。

【００３８】ａ＝Ｌ_f（Ｗ−１）／（Ｌ_f−Ｌ_n）ｂ＝ｆＢ／Ｌ_f …(5) ここで、Ｌ_f、Ｌ_nは、それぞれ遠距離側、近距離側の測
定限界を指している。

【００３９】前述したように、発光部４１には、発光素
子４１ａが水平方向に一列に配列されており、これを順
次発光させることで、発光レンズ４３から人体２に照射
される光束４１ａを水平方向に走査させることができ
る。このそれぞれの光束に対する散乱光を受光素子４１
ａで検出することにより、前述の原理に基づいて被測定
体である人体２までの距離を測定することができる。こ
の走査光による反射光の受光素子４２への水平方向の入
射位置は、走査光を射出した発光素子４１ａの水平方向
の位置に等しい。したがって、受光素子４１の水平方向
の幅は発光素子４１ａの水平方向の配列長さより大きく
する必要がある。

【００４０】また、センサ４は、図３のように、受光素
子４２が発光部４１を挟んで上下に一つずつ対称に配設
されているので、人体２の表面に垂直方向に変化する凹
凸があっても、人体２の表面に照射された光束４１ａの
散乱光を上下いずれかの受光素子４２で受光することが
でき、そのような凹凸部分の表面位置を確実に計測する
ことが可能となる。

【００４１】次に、センサ４群の配置について説明す
る。センサ４の配置の詳細を図６に示す。本実施形態の
場合は、センサ４は、測定空間の中心からみて人体２の
正面と背面に対称に配置されており、それぞれの側で測
定空間の中心から約７０度の角度範囲内に３つずつ均等
に配置されている。そして、センサ４₁〜４₃（あるいは
４₄〜４₆）の光軸（水平走査の中心軸）は、計測空間の
中心より２００mm遠方で交わっている。つまり、各セン
サは、人体２の正面と背面に対向するように集中して配
置されている形になる。そして、これらのセンサ４は、
いずれも約３０度の水平走査角度を有している。したが
って、各センサ４の走査範囲が重なり合って、測定時に
被測定体自身でセンサ４の視線上から遮られやすい股下
や脇の下の部分についても、いずれかのセンサ４の視線
上に入るため、正確な測定が可能となる。

【００４２】さらに、移動枠３の一方の側に取り付けら
れたセンサ群４₁〜４₃のそれぞれの受光部４６は、別の
側に取り付けられたセンサ群４₄〜４₆の投光部４５と異
なる高さ、好ましくは投光レンズ４３（あるいは受光レ
ンズ４４）の直径以上に離れた高さに設置されているこ
とが好ましい。これにより、センサ４の投光部４５から
射出された光や散乱光が反対側に取り付けられたセンサ
４の受光部４６に入射することがないので、不要光の入
射に伴うノイズの発生を防止することができる。

【００４３】図１に戻って、本実施形態全体の説明を続
けると、移動枠３は、駆動機構５により垂直方向へ移動
可能となっている。駆動機構５は、回転自在の回転体で
あるローラ５１に可撓性長尺体であるワイヤ５２が掛け
回されており、このワイヤ５２は、一端が移動枠３に結
合され、その他端が移動枠と略同重量の金属体等からな
るバランサ５３に結合されている。そして、ローラ５１
は、底板１３に立設される支柱１４の上部で水平に軸支
されて配設されている。このローラ５１は、ベルト５４
を介してモータ５５の回転力が伝達される構造とされ、
モータ５５の駆動に従って回転するようになっている。
バランサ１４と移動枠３がワイヤ５２で釣り下げられ
て、ほぼ両者が釣り合っているので、移動枠３を移動さ
せるための動力が小さなもので済み、移動枠３の移動が
スムーズに行える。このため、移動枠３の駆動に用いる
モータ５５に小トルクのものを用いることができ、装置
１の作動時に必要な電力を低減できる。

【００４４】また、底板１３は、略コ字形を呈する板体
であって、装置１の外壁部１２内の床面に配され、前述
の移動枠３の切欠部３１と同様に、計測空間１１の人体
２の出入口に向けて開放部１３ａを向けて載置されてい
る。支柱１４は、底板１３の中央部分に立設されてお
り、計測空間１１に対向する面にスリット１５が垂直方
向、即ち移動枠３の移動方向に沿って開設された構造と
なっている。スリット１５は、移動枠３を案内するため
のガイド孔であって、このスリット１５に移動枠３の係
合片３２が係止されており、スリット１５の開口方向
（長手方向）にのみ移動枠３を摺動させるようになって
いる。なお、図１において、底板１３から支柱１４のみ
が立設されているが、支柱１４のほか、底板１３上に補
助柱体を垂直に立設して、支柱１４とその補助柱体を上
部で水平部材を架け渡して、装置１の剛性を高めた構造
としておくのが望ましい。

【００４５】また、外壁部２には、操作パネル１６が取
り付けられており、装置１に電源供給させる主電源スイ
ッチ１６ａ、計測を開始させ、また停止させる起動停止
スイッチ１６ｂ、作動異常を知らせるエラー表示ＬＥＤ
１６ｃ、装置１を計測状態にさせるセットスイッチ１６
ｄがそれぞれ設けられている。また、駆動機構５には、
移動枠３の移動に伴ってその移動量に対応したパルス信
号を出力するロータリーエンコーダ１７が設けられてい
る。ロータリーエンコーダ１７は、例えば、ローラ５１
の回転軸と同期して回転する回転体を有するものが用い
られる。このロータリーエンコーダ１７によれば、ロー
ラ５１の回転状態を検出して、移動枠３の移動量に同期
するパルス信号を出力することができる。

【００４６】さらに、図７に示すように、支柱１４に
は、三つのリミットスイッチ６１〜６３が取り付けられ
ている。このリミットスイッチ６１〜６３は、移動枠３
の移動位置を検知するためのものでものであって、例え
ば、光電スイッチが用いられる。支柱１４に沿って移動
する移動枠３がリミットスイッチ６１〜６３の前方を通
過する時に、各リミットスイッチ６１〜６３から電気信
号が出力されるように構成されている。リミットスイッ
チ６１は、支柱１４の上部であって、最上部から降下す
る移動枠３が等速度で移動し始める位置に取り付けられ
ている。また、リミットスイッチ６２は、支柱１４の下
部であって、計測位置の最下位置より下方の位置に取り
付けられている。また、リミットスイッチ６３は、支柱
１４の最下部に取り付けられている。

【００４７】再び、図１を参照すると、制御盤７が底板
１３上に設置されている。制御盤７は、装置１を駆動制
御するとともに三次元形状を解析するためのものであっ
て、図８に示されるように、計測手段である信号処理回
路７１と駆動制御回路７２を備えて構成されている。信
号処理回路７１は、各センサ４と接続され、各センサ４
の出力信号に基づいて人体２までの距離を算出し、人体
２の三次元形状を計測する回路である。また、信号処理
回路７１には、ロータリーエンコーダ１７が接続されて
おり、移動枠３の移動に対応したパルス信号が入力され
ている。この信号処理回路７１によれば、ロータリーエ
ンコーダ１７のパルス入力に従って、各センサ４の空間
位置が求められるので、これら各センサ４の距離データ
に基づいて人体２の各表面位置を求めることができ、こ
れを基にして人体２の三次元形状が算出される。一方、
駆動制御回路７２は、主電源スイッチ１６ａ、起動スイ
ッチ１６ｂ、エラー表示ＬＥＤ１６ｃ、セットスイッチ
１６ｄ、リミットスイッチ６１〜６３が接続され、各ス
イッチの指令信号または出力信号に従って、モータ５５
を駆動制御する回路である。主電源スイッチ１６ａ、起
動スイッチ１６ｂ、エラー表示ＬＥＤ１６ｃ、セットス
イッチ１６ｄは、図１に示すように、外壁１２の外面に
取り付けられた操作パネル１６に設けられている。な
お、図１において、制御盤７と各部との配線ケーブル等
の図示は省略されている。

【００４８】さらに、計測空間１１の下部には、配置台
８が配置されている。この配置台８は、被計測体である
人体２の計測位置を高く上げるための台であって、中央
の上面に計測面８１が形成され、段状に高く設けられて
いる。この計測面８１は、移動枠３が最も下に位置して
いるときの各センサ４の検知位置よりも少なくとも高い
位置に形成されている。この計測面８１上に人体２を立
たせることにより、移動枠３の移動範囲内に人体２を位
置させることができ、人体２の下方部、例えば足首部分
などまで確実に計測が可能となる。また、計測面８１を
両側部より段状に高くすることにより人体２の前後方向
の位置決めが確実に行える。また、天井から取手部１８
を垂下させて設け、この取手部１８を人体２に握らせる
ことにより人体２の左右方向の位置決めが確実に行え
る。更に、配置台８の前面には計測面８１より低い位置
に踏台部８２が設けらることにより、人体２がこの踏台
部８２を利用して容易に計測空間１１内へ進入できるよ
うになっている。

【００４９】また、この配置台８は、図２に示されるよ
うに、底板１３と別体であって、底板１３上でなく、底
板１３の側片部１３ｂ、１３ｂの間に配置されている。
このため、配置台８上に重量のある人体２が載り込んだ
ときでも、人体２の重量による配置台８の歪みが駆動機
構５および移動枠３へ伝達されることはない。従って、
そのような歪みが計測に影響することがなく、正確な計
測が可能となる。

【００５０】更に、配置台８は、計測空間１１から着脱
自在とされている。このため、配置台８の着脱により、
移動枠３の移動範囲を超える背の高い人体２の計測も可
能となる。すなわち、計測空間１１に配置台８を配設し
た状態（図１）において、計測面８１上に人体２を立た
せて人体２の下半部を計測した後、配置台８を計測空間
１１から取り出して配置台８の無い状態で計測空間１１
内に人体２を立たせて人体２の上半部を計測する。そし
て、二つのデータ（上半部のデータ、下半部のデータ）
を合成することにより、人体２の全体形状の計測が行え
る。

【００５１】図１および図２に示すように、移動枠３の
内側（計測空間１１側）には、内壁カバー９が設置され
ている。内壁カバー９は、移動枠３の移動空間と計測空
間１１を仕切るための板体であって、移動枠３の内面に
沿って配置されている。但し、移動枠３の切欠部３１の
部分には設けられておらず、その部分を通じて計測空間
１１内へ人体２が進入できるようになっている。この内
壁カバー９が設けられることにより、計測中に計測空間
１１で人体２が動いても移動する移動枠３に接触するこ
とがない。

【００５２】また、図２のように、内壁カバー９には透
光窓９１が設けられている。透光窓９１は、センサ４の
発光部４１が発する光を透過させる透光性を有する部
材、例えばスモークアクリル板などで形成されており、
各センサ４の前面であって移動枠３の移動方向、即ち垂
直方向に沿って設けられている。このため、内壁カバー
９によれば、人体２の移動枠３の移動空間への進入を防
止しながら、センサ４から人体２への投光およびセンサ
４による受光が許容されている。

【００５３】また、図２に示すように、内壁カバー９の
内面の形成角度は、任意のセンサ４から発せられた光が
対向する内面で反射して直接その反射光が入射されない
角度とされている。このような角度にしておくことによ
り、誤って対面までの距離が検出されることがない。

【００５４】次に、三次元形状計測装置１の使用方法及
びその動作について説明する。

【００５５】図１に示される装置で、主電源スイッチ１
６ａをオンにして、三次元形状計測装置１の各部に電源
を供給する。主電源スイッチ１６ａをオンにした直後
は、装置１のウォーミングアップ時間であり、他のスイ
ッチ等を受付けない状態となる。ウォーミングアップ時
間内はセットスイッチ１６ｄが点滅状態（スイッチ１６
ｄ内の発光体が点滅状態）となっており、そのウォーミ
ングアップ時間の経過後にセットスイッチ１６ｄが点滅
状態から点灯状態に変わり、装置１のウォーミングアッ
プが完了したことが分かる。

【００５６】そして、ウォーミングアップ時間の経過
後、セットスイッチ１６ｄをオンすると、モータ５５の
駆動に伴って、移動枠３が上方へ移動する。すなわち、
セットスイッチ１６ｄがオンとされることにより、図５
に示すように、駆動制御回路７２からモータ５５へ駆動
信号が出力され、モータ５５が駆動する。このモータ５
５の駆動力がベルト５４を介してローラ５１へ伝達さ
れ、ローラ５１が回転しワイヤ５２を介して移動枠３が
上方へ引き上げられる。その際、ワイヤ５２の他端側に
はほぼ同重量のバランサ５３が釣り下げられているか
ら、移動枠３の引き上げに大きな動力を必要としない。
このため、モータ５５の消費する電力が小さいものとな
る。また、移動枠３を無理なく引き上げられるから、移
動枠３の移動がスムーズである。なお、ウォーミングア
ップ時間の経過後、移動枠３が既に上方に位置している
ときには、セットスイッチ１６ｄをオンしても、移動枠
３は移動しない。

【００５７】そして、図１において、移動枠３が上方へ
移動したら、被計測体となる人体２を計測空間１１内へ
進入させる。計測空間１１内では、人体２を配置台８の
計測面８１上に立たせて、取手部１８を握らせて、人体
２を計測に適した状態としておく。なお、人体２の配置
は、前述の移動枠３の上方セットに先立って、また、そ
のセット中に行ってもよい。

【００５８】次いで、起動スイッチ１６ｂをオンする。
すると、駆動制御回路７２の指令信号を受けてモータ５
５が駆動し、モータ５５の駆動力がベルト５４、ローラ
５１およびワイヤ５２を介して移動枠３へ伝達され、図
４に示すように、移動枠３が装置１の上部から降下して
いく。そして、移動枠３がリミットスイッチ６１の前を
通過すると、図５において、リミットスイッチ６１から
駆動制御回路７２へ計測開始信号が出力され、その計測
開始信号が駆動制御回路７２を介して信号処理回路７１
へ入力される。信号処理回路７１への計測開始信号の入
力と同時に、ロータリーエンコーダ１７から出力される
パルス信号を信号処理回路７１がカウントし始め、移動
枠３の降下に伴って断続的なパルス信号を信号処理回路
７１が順次カウントしていく。

【００５９】例えば、移動枠３が５ｍｍ移動するごとに
ロータリーエンコーダ１７からパルスが出力されるよう
にしておけば、これをカウントすることで移動枠３の高
さ位置（位置情報）が判定される。そして、各センサ４
をこのパルス信号に同期して作動させる。つまり、信号
処理回路７１は、ロータリーエンコーダ１７からパルス
が入力されるごとに、各センサ４へ作動指令信号を出力
する。その結果、図２に示すように、各センサ４の発光
部４１の発光素子４１ｂが順次発光して、被計測体であ
る人体２へ光（光束４１ａ）が照射される。つまり、各
センサ４で光の水平方向の走査が行われる。そして、人
体２に照射された際の散乱光（反射光）が各センサ４の
受光素子４２で受光されることにより、前述の（３）式
に基づいてセンサ４から人体２の表面までの距離に対応
する電気信号（距離検出信号）が出力され、信号処理回
路７１に入力される。このようなセンサ４の作動がロー
タリーエンコーダ１７からのパルス入力ごとに繰り返さ
れる。

【００６０】例えば、垂直方向の計測範囲（移動枠３の
有効な移動範囲）が１７０ｃｍであるとすると、一回の
計測においてロータリーエンコーダ１７から３４０個の
パルスが断続的に出力されて、それぞれの発光部４１ｂ
に対して、高さ５ｍｍ間隔の位置での人体２表面までの
距離データが計３４０個ずつ得られることになる。

【００６１】なお、センサ４の発光部４１による光束４
１ａの走査は、複数の発光素子４１ｂによるものに限ら
れるものではなく、単一の発光体から発せられる光束４
１ａを光軸上に配置した回転プリズムや回転ミラーなど
により走査するなど、その他の手法を用いてもよい。更
に、センサ４としては、人体２までの距離を計測できる
ものであれば、前述の反射型の光電センサ以外の検出手
段を用いることもできる。

【００６２】このとき、センサ４は、図６に示されるよ
うな配置とされているので、股下や脇の下のように人体
２自体が障害となりやすい部位についてもいずれかのセ
ンサ４の照射光がこれらの部位に到達するので正確な測
定が可能である。したがって、正確な人体２の三次元形
状の測定が可能となる。

【００６３】図９〜１１は、このセンサ４の個数を４、
５、８個とした場合の好ましい配置例を示している。図
９のセンサ４を４個配置した場合は、人体２の正面側、
背面側とも約３２度の狭い角度範囲の両端に２個のセン
サ４₁、４₂（４₃、４₄）が配置され、それぞれのセンサ
４₁、４₂（４₃、４₄）の光軸は、測定空間の中心より約
４６７mm遠方で交差している。図１０のセンサ４を５個
配置した場合は、正面側の３個のセンサ４₁〜４₃の配置
は、図６に示すセンサ４₁〜４₃と同じ配置であり、背面
側の２個のセンサ４₄、４₅の配置は、図９に示すセンサ
４₃、４₄と同じ配置である。図１１のセンサを８個配置
した場合は、正面側、背面側とも約７０度の角度範囲内
に４つのセンサをほぼ均等に配置している。両端のセン
サ４₁、４₄（４₅、４₈）の光軸は、測定空間の中心より
約７１０mm遠方で交差し、内側のセンサ４₂、４
₃（４₆、４₇）の光軸は、測定空間の中心より約９００m
m遠方で交差している。いずれの場合も人体の正面及び
背面と向かいあうように各センサ４が配置されるので、
図６に示したセンサ６個の場合の配置例と同様に脇の下
や股下のような部位についても正確な測定が可能とな
る。

【００６４】比較のために図１２に示されるように４個
のセンサ４を人体２の中心から等距離に等間隔で配置し
た例について述べる。この場合は、センサ４からの照射
光は、腕や脚、胴などで遮られて、脇の下や股下の対向
する部分の表面には到達できない。このため、この部位
の表面位置を測定することができず、正確な表面形状の
測定ができなかった。これを克服するためには、センサ
４の個数を増やして走査範囲を拡大する方法があるが、
重複する測定箇所が多くなり無駄が多いこと、センサの
個数上昇による価格上昇や散乱光の増加、調整の複雑さ
が増すなどの問題がある。これに対して、図９に示され
るセンサ４配置では、少ないセンサ４で脇の下や股下な
どの部位についても正確な測定ができる。

【００６５】このように人体２の脇の下や股下を正確に
測定できるように、センサ４を人体２に向かい合うよう
に配置するためには、所定の領域内に集中してセンサ４
を配置することが好ましい。もちろん、側面の測定を確
実にするために、この範囲外に追加のセンサを設けても
よい。

【００６６】図２を参照した本実施形態の装置の動作説
明を続ける。この測定の際に、移動枠３は、計測空間１
１に沿って降下し続けることとなるが、何らかの原因に
より人体２が動いた場合でも、移動枠３の移動空間と計
測空間１１が内壁カバー９で仕切られているので、人体
２が移動枠３に接触する心配がない。従って、そのよう
な場合に人体２が移動枠３に接触して、負傷したり、移
動枠３や駆動機構５などが破損することなく、非常に安
全である。

【００６７】そして、移動枠３の降下に伴って入力され
るセンサ４から人体２までの距離検出信号は、信号処理
回路７１に送られて、前述の移動枠３の位置情報を基に
した各センサ４の空間位置とともに処理することによ
り、人体２の表面の空間位置情報に変換される。この空
間位置情報を組み合わせることにより、最終的に人体２
の立体的な三次元形状を求めることができる。

【００６８】図７に示されるように、移動枠３がリミッ
トスイッチ６２を通過すると、駆動制御回路７２により
移動枠３の降下速度が減速され、移動枠３がリミットス
イッチ６３を通過すると間もなく移動枠３は停止する。
このとき、配置台８により人体２の配置位置が高くなっ
ているので、移動枠３の停止位置は人体２の配置位置
（計測面８１）より低くなり、移動枠３の移動により人
体２の足部分まで完全に計測が可能となる。なお、何ら
かの原因により移動枠３が途中で停止してしまったと
き、または所定の範囲の形状データが得られなかったと
きには、エラー表示ＬＥＤ１６ｃが点灯して装置１の異
常を容易に認識できる。その場合は、セットスイッチ１
６ｄをオンにして再度計測をやり直せばよい。

【００６９】そして、図８に示すように、信号処理回路
７１にモニタ１９を接続すれば、人体２の三次元形状を
コンピュータグラフィック等により立体的に画像表示す
ることで、その形状を容易に把握することができる。ま
た、同時に表面形状から数値処理により各寸法を数値表
示することもできる。

【００７０】次に、計測すべき人体２の背が高い場合に
おける三次元形状計測装置１の使用方法及びその動作に
ついて説明する。

【００７１】まず、図１において、前述の説明と同様
に、主電源スイッチ１６ａをオンにして、三次元形状計
測装置１の各部に電源を供給する。そして、ウォーミン
グアップ時間の経過後、セットスイッチ１６ｄをオンし
て、移動枠３を上方へ移動させる。次いで、移動枠３が
上方へ移動したら、被計測体となる人体２を計測空間１
１内へ進入させる。計測空間１１内では、人体２を配置
台８の計測面８１上に立たせて、取手部１８を握らせ
て、人体２を計測に適した状態としておく。なお、人体
２の配置は、前述の移動枠３の上方セットに先立って、
また、そのセット中に行ってもよい。

【００７２】そして、起動スイッチ１６ｂをオンして、
前述と同様に、人体２の三次元形状の計測を行う。その
際、人体２の背が高いので人体２の上部、即ち頭部や上
半身部分などの三次元形状のデータが得られない。

【００７３】次いで、最初の計測を行った後、再び、セ
ットスイッチ１６ｄをオンして、装置１を計測可能な状
態とする。それと前後して、計測空間１１内に配置され
ていた配置台８を取り外しておく。そして、計測空間１
１内へ人体２を進入させる。このとき、人体２は、最初
の計測時と比較して配置台８の高さ寸法だけ、低い位置
に配置されることとなる。この状態において、起動スイ
ッチ１６ｂをオンにして、人体２の頭部や上半身部分な
どの三次元形状の測定を行う。

【００７４】そして、二回の計測（下半身部分の計測、
上半身部分の計測）を終了したら、信号処理回路７１に
より、各計測データにおいて重複するデータ部分を検索
させ、その重複データを合せるようにして各計測データ
を合成させる。

【００７５】このように、二回にわたる計測作業と各デ
ータの合成により、装置１の計測範囲（移動枠３の移動
範囲）を超える身長を有する人体２であっても、確実に
全体の三次元形状を計測することができる。

【００７６】以上のように、本実施形態の三次元形状計
測装置１によれば、水平走査を行うセンサ４を対向する
２つの群に分けて配置しているので、股下や脇の下など
人体表面の凹部についても正確な測定が可能となる。特
に、各センサを対向するセンサと異なる高さに設置する
ことで、対向するセンサの出力光が直接入射するのを防
止して、ノイズの発生を防ぐことができる。さらに、移
動枠をＵ字形、馬蹄形状とすることで、人体２の被測定
空間への導入が容易になる。また、配置台８を備えるこ
とにより、被計測体である人体２の下部の三次元形状を
確実に計測することできる。さらに、配置台８が移動枠
３や駆動機構５などと別体とされることにより、正確な
計測が可能となる。また、配置台８が着脱自在とされる
ことにより、背の高い人体２であっても全体の三次元形
状が確実に計測できる。また、内壁カバー９が設けられ
ることにより、安全に計測が行える。更に、駆動機構５
にバランサ５３が設けられることにより、移動枠３の移
動能率が高められ、装置１の消費電力が低減できる。

【００７７】本実施形態の三次元形状計測装置１は、人
体２の三次元形状を計測するものであったが、被計測体
としては人体２に限られるものではなく、その他のもの
を計測対象とすることも可能である。

【００７８】また、本実施形態の三次元形状計測装置
は、高さ方向に移動して三次元形状の計測を行ったが、
測定方向はこれに限られるものではなく、水平方向など
任意の軸方向に移動する移動枠上にセンサを配置して測
定を行ってもよい。

【００７９】また、以上の説明では、センサを移動枠の
２つの対向する側面に集中して配置した実施形態につい
て説明したが、センサの配置はこれに限られるものでは
ない。ただし、被計測体表面の凹凸形状を確実に測定す
るためには、各センサの光軸（走査角を有する場合はそ
の中心線に相当する）は、一点で交差しない（各センサ
の軸方向の配置位置が異なる場合は、軸方向への投影面
上で一点で交差しない）ことを必要とする。このように
センサを配置したうえで、被計測体をその表面の凹凸が
いずれからのセンサに向けられるように配置して測定す
ることにより、表面の凹凸形状を正確に測定することが
できる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。

【００８１】すなわち、移動枠の対向する２つの側面上
の所定の領域内に集中して配置された複数の距離セン
サ、あるいは、移動枠上に光軸が一点で交差しないよう
に配置された複数の距離センサにより、これらのセンサ
に対向する面に凹凸がある物体表面の三次元形状を正確
に測定することが可能となる。

【００８２】さらに、三角測量方式で距離を検出するセ
ンサを用い、光を所定角度に走査することにより、少な
いセンサ個数で正確な測定が行えるので、調整が簡単
で、コストも削減できる。

【００８３】特に、センサの走査中心の配置を工夫する
ことで、さらに、センサに対向する面に凹凸がある、例
えば、人体の股下や脇の下などの部分の形状測定を確実
に行うことができる。

【００８４】また、対向するセンサの発光部と別の高さ
に受光部を設置することで、対向するセンサからの照射
光や散乱光が受光部に直接入射することがなく、ノイズ
の少ない高精度の測定が可能となる。

【００８５】一方、移動枠をＵ字形あるいは馬蹄形とす
ることにより、被測定空間内への被計測体の導入が容易
になる。

【００８６】また、配置台を備えることにより、被計測
体の下部の三次元形状を確実に計測することができる。
特に、配置台を移動枠や駆動機構などと別体とされるこ
とにより正確な計測が可能となる。また、配置台が着脱
自在とされることにより、被計測体が背の高いものであ
っても全体の三次元形状が確実に計測できる。

【００８７】また、内壁カバーが設けられることにより
安全に計測が行える。特に、内壁カバーに透過窓を設け
れば、測定の邪魔にならない。

【００８８】また、駆動機構にバランサが設けられるこ
とにより、移動枠の移動能率が高められ、装置の消費電
力が低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の三次元形状計測装置の全
体概要図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１の装置のセンサの構成を示す概略斜視図で
ある。

【図４】図３のセンサの測定原理を示す説明図である。

【図５】図２に係るセンサの受光素子の別の実施形態を
示す図である。

【図６】図１の三次元形状計測装置の概略縦断面図であ
る。

【図７】図１の三次元形状計測装置の処理系の説明図で
ある。

【図８】図１の三次元装置へのセンサ６個の好ましい配
置例を示す図である。

【図９】図１の三次元装置へのセンサ４個の好ましい配
置例を示す図である。

【図１０】図１の三次元装置へのセンサ５個の好ましい
配置例を示す図である。

【図１１】図１の三次元装置へのセンサ８個の好ましい
配置例を示す図である。

【図１２】図１の三次元装置へのセンサ４個の好ましく
ない配置例を示す図である。

【図１３】従来の三次元形状計測装置の構成図である。

【符号の説明】

１…三次元形状計測装置、２…人体（被計測体）、３…
移動枠、４…センサ、５…駆動機構、８…配置台、１１
…計測空間。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年７月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】これによれば、投光部から照射された光
は、被測定体の表面に当たって乱反射（散乱）し、その
一部が投光部から所定距離離れた位置に配置された受光
部に入射する。被測定体の位置により、投光部から被測
定体表面を経て受光部に入射する光の経路が形成する三
角形の形状が異なってくる。その結果、受光部へ入射す
る反射光の入射角度あるいは入射位置が異なってくるの
で、これをもとにして三角測量方式で被測定体表面まで
の距離が求まる。さらに、軸方向に垂直な方向に光を走
査することで一個のセンサで複数の異なる被測定体表面
位置に対する距離データが計測される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】そして、投光部４５と受光部４６は、それ
ぞれの光軸中心が一致するよう、配置されている。つま
り、発光部４１と受光素子４２、発光レンズ４３と受光
レンズ４４は、それぞれ平行に配置されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】受光レンズ４４の光軸中心と電極４２ｃの
距離をｘ₀とすると、Ｘ＝ｘ₀＋ｘ₁が成り立つから、こ
れと(1)(2)式よりＸ、ｘ₁を消去すると、Ｌ＝Ｂｆ／｛Ｉ_AＣ／（Ｉ_A＋Ｉ_B）−ｘ₀｝ …(3) が成立し、各電流値より、被測定体である人体２までの
距離Ｌを求めることができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】前述したように、発光部４１には、発光素
子４１ｂが水平方向に一列に配列されており、これを順
次発光させることで、発光レンズ４３から人体２に照射
される光束４１ａを水平方向に走査させることができ
る。このそれぞれの光束に対する散乱光を受光素子４２
で検出することにより、前述の原理に基づいて被測定体
である人体２までの距離を測定することができる。この
走査光による反射光の受光素子４２への水平方向の入射
位置は、走査光を射出した発光素子４１ｂの水平方向の
位置に等しい。したがって、受光素子４２の検出面４２
ａの水平方向の幅は発光素子４１ｂの水平方向の配列長
さより大きくする必要がある。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】そして、ウォーミングアップ時間の経過
後、セットスイッチ１６ｄをオンすると、モータ５５の
駆動に伴って、移動枠３が上方へ移動する。すなわち、
セットスイッチ１６ｄがオンとされることにより、図８
に示すように、駆動制御回路７２からモータ５５へ駆動
信号が出力され、モータ５５が駆動する。このモータ５
５の駆動力がベルト５４を介してローラ５１へ伝達さ
れ、ローラ５１が回転しワイヤ５２を介して移動枠３が
上方へ引き上げられる。その際、ワイヤ５２の他端側に
はほぼ同重量のバランサ５３が釣り下げられているか
ら、移動枠３の引き上げに大きな動力を必要としない。
このため、モータ５５の消費する電力が小さいものとな
る。また、移動枠３を無理なく引き上げられるから、移
動枠３の移動がスムーズである。なお、ウォーミングア
ップ時間の経過後、移動枠３が既に上方に位置している
ときには、セットスイッチ１６ｄをオンしても、移動枠
３は移動しない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】次いで、起動スイッチ１６ｂをオンする。
すると、駆動制御回路７２の指令信号を受けてモータ５
５が駆動し、モータ５５の駆動力がベルト５４、ローラ
５１およびワイヤ５２を介して移動枠３へ伝達され、図
７に示すように、移動枠３が装置１の上部から降下して
いく。そして、移動枠３がリミットスイッチ６１の前を
通過すると、図８において、リミットスイッチ６１から
駆動制御回路７２へ計測開始信号が出力され、その計測
開始信号が駆動制御回路７２を介して信号処理回路７１
へ入力される。信号処理回路７１への計測開始信号の入
力と同時に、ロータリーエンコーダ１７から出力される
パルス信号を信号処理回路７１がカウントし始め、移動
枠３の降下に伴って断続的なパルス信号を信号処理回路
７１が順次カウントしていく。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松浦浩幸静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者渡瀬庫治静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者晝馬日出男静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】計測空間内に配置された被計測体の三次
元形状を非接触で検出する三次元形状計測装置におい
て、前記計測空間の中心を貫く所定の軸を囲んで前記計測空
間の周囲に設けられた前記軸方向に移動自在な移動枠
と、前記移動枠に周方向に沿って、主としてその対向する２
つの側面上のそれぞれの所定領域内に複数個ずつ配置さ
れており、前記被計測体の異なる部位の表面までの距離
を計測する４個以上のセンサと、前記移動枠を前記軸方向に移動させる駆動機構と、前記軸方向における前記移動枠の位置を検出して出力す
る位置検出手段と、前記各センサ及び位置検出手段の出力に基づいて、前記
移動枠の各移動位置における前記各センサから前記被計
測体表面までの距離データを算出し、それらの距離デー
タに基づいて前記被計測体表面の三次元形状を解析する
解析手段と、を備えた三次元形状計測装置。
【請求項２】計測空間内に配置された被計測体の三次
元形状を非接触で検出する三次元形状計測装置におい
て、前記計測空間の中心を貫く所定の軸を囲んで前記計測空
間の周囲に設けられた前記軸方向に移動自在な移動枠
と、前記移動枠上に周方向に沿って複数個配置され、前記被
計測体の異なる部位の表面までの距離を計測するセンサ
と、前記移動枠を前記軸方向に移動させる駆動機構と、前記軸方向における前記移動枠の位置を検出して出力す
る位置検出手段と、前記各センサ及び位置検出手段の出力に基づいて、前記
移動枠の各移動位置における前記各センサから前記被計
測体表面までの距離データを算出し、それらの距離デー
タに基づいて前記被計測体表面の三次元形状を解析する
解析手段と、を備えており、前記センサのそれぞれの光軸が前記軸方
向への投影面上で一点で交差しないことを特徴とする三
次元形状計測装置。
【請求項３】前記センサのそれぞれは、被計測体に光
を照射する投光部と、前記投光部と所定距離離れて配置
され、被計測体からの反射光を受光する受光部を備えて
おり、三角測量方式で被計測体との距離を検出するセン
サであって、前記投光部は前記軸方向に垂直な方向に所
定角度で光を走査することを特徴とする請求項１あるい
は２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項４】前記移動枠の同一の側に配置された隣接
する前記センサの前記投光部のそれぞれの走査中心が、
このセンサ群からみて前記計測空間の中心より遠方で交
差することを特徴とする請求項３記載の三次元形状計測
装置。
【請求項５】前記各センサの受光部は、対向して配置
される他のセンサ群の前記投光部と前記軸方向に所定距
離離れて配置されていることを特徴とする請求項３記載
の三次元形状計測装置。
【請求項６】前記移動枠は、Ｕ字形、あるいは馬蹄形
状である請求項１あるいは２に記載の三次元形状計測装
置。
【請求項７】前記計測空間中に前記被計測体が上方に
配置される配置台をさらに備えている請求項１あるいは
２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項８】前記計測空間と前記移動枠の移動空間と
を仕切る内壁カバーをさらに備えている請求項１あるい
は２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項９】前記計測空間と前記移動枠の移動空間と
を仕切るとともに、前記センサと前記被計測体の間の部
分には光を透過する窓を有する内壁カバーをさらに備え
ている請求項３に記載の三次元形状計測装置。
【請求項１０】前記軸方向は、略重力方向であって、前記計測空間より上部に配置された回転体と、一端に前
記移動枠が結合され、他端にその移動枠とほぼ同重量の
バランサが結合されて前記回転体の周面に掛け回されて
いる可撓性長尺体と、をさらに備えており、前記駆動機構は、前記回転体を回転させることにより前
記可撓性長尺体を介して前記移動枠を移動させることを
特徴とする請求項１あるいは２に記載の三次元形状計測
装置。