JPH102712A

JPH102712A - ３次元計測装置

Info

Publication number: JPH102712A
Application number: JP8157069A
Authority: JP
Inventors: Toshio Norita; 寿夫糊田; Hideki Tanabe; 英樹田邊; Makoto Miyazaki; 誠宮崎; Takuto Uefuru; 琢人上古; Yoshiko Sakakawa; 佳子坂川
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-01-06
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3893169B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ユーザーが計測条件の適否を計測の前又は後に
確認して適切な操作を行うことのできる３次元計測装置
を提供する。【解決手段】物体にパターン光を投射し、物体で反射し
たパターン光の反射光に基づいて物体の形状を計測する
３次元計測装置において、物体の反射率・撮影距離など
の計測条件の適否を判別する条件判別手段と、計測条件
が不適正と判別されたときに警告を発する通知手段とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の検出光を投
射して物体形状を非接触で計測する３次元計測装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レンジファインダと呼称される非接触型
の３次元計測装置は、接触型に比べて高速の計測が可能
であることから、ＣＧシステムやＣＡＤシステムへのデ
ータ入力、身体計測、ロボットの視覚認識などに利用さ
れている。

【０００３】レンジファインダに好適な計測方法として
スリット光投影法（光切断法ともいう）が知られてい
る。この方法は、物体を光学的に走査して三角測量の原
理により３次元画像（距離画像）を得る方法であり、特
定の検出光を照射して物体を撮影する能動的計測方法の
一種である。３次元画像は、物体上の複数の部位の３次
元位置を示す画素の集合である。スリット光投影法で
は、検出光として断面が直線状のスリット光が用いられ
る。スリット光に代えて、スポット光、ステップ光、濃
度パターン光などを投射する光投射法も知られている。

【０００４】図２１はスリット光投影法の概要を示す
図、図２２はスリット光投影法による計測の原理を説明
するための図である。計測対象の物体Ｑに断面が細い帯
状のスリット光Ｕを投射し、その反射光を例えば２次元
撮像デバイス（エリアセンサ）の撮像面Ｓ２に入射させ
る〔図２１（ａ）〕。物体Ｑの照射部分が平坦であれ
ば、撮影像（スリット画像）は直線になる〔図２１
（ｂ）〕。照射部分に凹凸があれば、直線が曲がったり
階段状になったりする〔図２１（ｃ）〕。つまり、計測
装置と物体Ｑとの距離の大小が撮像面Ｓ２における反射
光の入射位置に反映する〔図２１（ｄ）〕。スリット光
Ｕをその幅方向に偏向することにより、受光側から見え
る範囲の物体表面を走査して３次元位置をサンプリング
することができる。サンプリング点数はイメージセンサ
の画素数に依存する。

【０００５】図２２において、投光の起点Ａと受光系の
レンズの主点Ｏとを結ぶ基線ＡＯが受光軸と垂直になる
ように、投光系と受光系とが配置されている。受光軸は
撮像面Ｓ２に対して垂直である。なお、レンズの主点と
は、有限遠の被写体の像が撮像面Ｓ２に結像したとき
の、いわゆる像距離（image distance）ｂだけ撮像面Ｓ
２から離れた受光軸上の点（後側主点）である。以下に
おいて、像距離ｂを実効焦点距離Ｆｒｅａｌということ
がある。

【０００６】主点Ｏを３次元直交座標系の原点とする。
受光軸がＺ軸、基線ＡＯがＹ軸、スリット光の長さ方向
がＸ軸である。スリット光Ｕが物体上の点Ｐ（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）を照射したときの投光軸と投光基準面（受光軸と平
行な投光面）との角度をθａ、受光角をθｐとすると、
点Ｐの座標Ｚは（１）式で表される。

【０００７】基線長Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＝Ｚｔａｎθａ＋Ｚｔａｎθｐ ∴ Ｚ＝Ｌ／（ｔａｎθａ＋ｔａｎθｐ） …（１）なお、受光角θｐとは、点Ｐと主点Ｏとを結ぶ直線と、
受光軸を含む平面（受光軸平面）とがなす角度である。

【０００８】撮像倍率β＝ｂ／Ｚであるので、撮像面
Ｓ２の中心と受光画素とのＸ方向の距離をｘｐ、Ｙ方向
の距離をｙｐとすると〔図２２（ａ）参照〕、点Ｐの座
標Ｘ，Ｙは、（２），（３）式で表される。

【０００９】Ｘ＝ｘｐ／β …（２）Ｙ＝ｙｐ／β …（３）角度θａはスリット光Ｕの偏向の角速度によって一義的
に決まる。受光角θｐはｔａｎθｐ＝ｂ／ｙｐの関係か
ら算出できる。つまり、撮像面Ｓ２上での位置（ｘｐ，
ｙｐ）を測定することにより、そのときの角度θａに基
づいて点Ｐの３次元位置を求めることができる。

【００１０】以上の説明は、理想的な薄肉レンズ系を前
提としたものである。実際の厚肉レンズ系では、図２２
（ｃ）のように主点Ｏは前側主点Ｈと後側主点Ｈ’とに
分かれる。

【００１１】従来において、使用態様の上で撮影距離を
可変としたレンジファインダには、パッシブ型測距セン
サが設けられている（特開平７−１７４５３６号）。測
距の結果は、ＡＦ（オートフォーカシング）、及び投射
光強度との設定に用いられている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、測距結果に応
じて投射光強度を調整したとしても、物体面の反射率が
過小であったときには検出光の受光量が下限値を下回
り、適正な計測結果が得られない。環境光の入射や物体
面での正反射のために受光量が上限値を越えた場合にも
適正な計測結果が得られない。また、測距の結果に基づ
いて設定された計測距離範囲が計測可能から外れると、
計測の誤差が大きくなる。

【００１３】従来では、反射率、対物間距離、計測範囲
の設定状態といった計測条件が不適正であったときに、
実際には適正な計測結果が得られていないにも係わら
ず、ユーザーが適正な計測が行われたものと判断して計
測作業を終えてしまうことがあるという問題があった。

【００１４】本発明は、ユーザーが計測条件の適否を計
測の前又は後に確認して適切な操作を行うことのできる
３次元計測装置の提供を目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の装置
は、物体にパターン光を投射し、前記物体で反射した前
記パターン光の反射光に基づいて前記物体の形状を計測
する３次元計測装置であって、計測条件の適否を判別す
る条件判別手段と、計測条件が不適正と判別されたとき
に警告を発する通知手段とを有する。

【００１６】請求項２の発明の装置は、対物間距離を測
定する測距手段を有し、前記条件判別手段が前記測距手
段によって測定された対物間距離を計測条件として判別
するものである。

【００１７】請求項３の発明の装置は、計測に先立って
パターン光を投射して物体を撮影する予備計測を行うよ
うに構成され、前記測距手段が予備計測で得られた撮影
情報に基づいて対物間距離を測定するものである。

【００１８】請求項４の発明の装置は、前記条件判別手
段が前記パターン光を投射したときの前記撮像手段の受
光量を計測条件として判別するものである。請求項５の
発明において、前記パターン光はスリット光である。

【００１９】請求項６の発明の装置は、計測された物体
形状を示す距離画像を表示するモニタ手段と、前記距離
画像の画素毎に計測値の合否を判定する計測値判定手段
とを有し、前記距離画像の表示に際して、計測値が不合
格と判定された部分について強調表示をするように構成
された３次元計測装置である。

【００２０】請求項７の発明の装置は、最新の計測で得
られた物体の撮影情報を保持した状態で動作条件の変更
操作を受け付け、変更操作に呼応して、新たに指定され
た動作条件に対応した距離画像を、保持されている前記
撮影情報に基づいて生成して表示するプレビュー機能を
有している。

【００２１】請求項８の発明において、前記パターン光
はスリット光である。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る計測システム
１の構成図である。計測システム１は、スリット光投影
法によって立体計測を行う３次元カメラ（レンジファイ
ンダ）２と、３次元カメラ２の出力データを処理するホ
スト３とから構成されている。

【００２３】３次元カメラ２は、物体Ｑ上の複数のサン
プリング点の３次元位置を特定する計測データ（スリッ
ト画像データ）とともに、物体Ｑのカラー情報を示す２
次元画像及びキャリブレーションに必要なデータを出力
する。三角測量法を用いてサンプリング点の座標を求め
る演算処理はホスト３が担う。

【００２４】ホスト３は、ＣＰＵ３ａ、ディスプレイ３
ｂ、キーボード３ｃ、及びマウス３ｄなどから構成され
たコンピュータシステムである。ＣＰＵ３ａには計測デ
ータ処理のためのソフトウェアが組み込まれている。ホ
スト３と３次元カメラ２との間では、オンライン及び可
搬型の記録メディア４によるオフラインの両方の形態の
データ受渡しが可能である。記録メディア４としては、
光磁気ディスク（ＭＯ）、ミニディスク（ＭＤ）、メモ
リカードなどがある。

【００２５】図２は３次元カメラ２の外観を示す図であ
る。ハウジング２０の前面に投光窓２０ａ及び受光窓２
０ｂが設けられている。投光窓２０ａは受光窓２０ｂの
上側にある。内部の光学ユニットＯＵが射出するスリッ
ト光（所定幅ｗの帯状のレーザビーム）Ｕは、投光窓２
０ａを通って計測対象の物体（被写体）に向かう。スリ
ット光Ｕの長さ方向Ｍ１の放射角度φは固定である。物
体の表面で反射したスリット光Ｕの一部が受光窓２０ｂ
を通って光学ユニットＯＵに入射する。なお、光学ユニ
ットＯＵは、投光軸と受光軸との相対関係を適正化する
ための２軸調整機構を備えている。

【００２６】ハウジング２０の上面には、ズーミングボ
タン２５ａ，２５ｂ及びレリーズボタン２７が設けられ
ている。図２（ｂ）のように、ハウジング２０の背面に
は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２１、カーソルボタン
２２、セレクトボタン２３、アンドゥーボタン２４、レ
コードボタン２８、アナログ出力端子３１，３２、デジ
タル出力端子３３、及び記録メディア４の着脱口３０ａ
が設けられている。レコードボタン２８はフォーカスロ
ックボタンを兼ねる。液晶ディスプレイ２１は操作画面
の表示手段及び電子ファインダとして用いられる。ユー
ザー（操作者）は背面の各ボタンを押すことにより撮影
モードの設定を行うことができる。アナログ出力端子３
１からは計測データが出力され、アナログ出力端子３１
からは２次元画像信号が例えばＮＴＳＣ形式で出力され
る。デジタル出力端子３３は例えばＳＣＳＩ端子であ
る。

【００２７】図３は３次元カメラ２の機能構成を示すブ
ロック図である。図中の実線矢印は電気信号の流れを示
し、破線矢印は光の流れを示している。３次元カメラ２
は、上述の光学ユニットＯＵを構成する投光側及び受光
側の２つの光学系４０，５０を有している。光学系４０
において、半導体レーザ（ＬＤ）４１が射出する波長６
９０ｎｍのレーザビームは、投光レンズ系４２を通過す
ることによってスリット光Ｕとなり、ガルバノミラー
（走査手段）４３によって偏向される。半導体レーザ４
１のドライバ４４、投光レンズ系４２の駆動系４５、及
びガルバノミラー４３の駆動系４６は、システムコント
ローラ６１によって制御される。

【００２８】光学系５０において、ズームユニット５１
によって集光された光はビームスプリッタ５２によって
分光される。半導体レーザ４１の発振波長帯域の光は、
計測用のイメージセンサ５３に入射する。可視帯域の光
はモニタ用のカラーイメージセンサ５４に入射する。イ
メージセンサ５３及びカラーイメージセンサ５４は、ど
ちらもＣＣＤエリアセンサである。ズームユニット５１
は内焦型であり、入射光の一部がオートフォーカシング
（ＡＦ）に利用される。ＡＦ機能は、ＡＦセンサ５７と
レンズコントローラ５８とフォーカシング駆動系５９に
よって実現される。ズーミング駆動系６０は電動ズーミ
ングのために設けられている。

【００２９】イメージセンサ５３による撮像情報は、ド
ライバ５５からのクロックに同期して出力処理回路６２
へ転送される。出力処理回路６２によってイメージセン
サ５３の各画素毎に対応する計測データＤｓが生成さ
れ、出力処理回路６２内のメモリに一旦格納される。一
方、カラーイメージセンサ５４による撮像情報は、ドラ
イバ５６からのクロックに同期してカラー処理回路６７
へ転送される。カラー処理を受けた撮像情報は、ＮＴＳ
Ｃ変換回路７０及びアナログ出力端子３２を経てオンラ
イン出力され、又はディジタル画像生成部６８で量子化
されてカラー画像メモリ６９に格納される。

【００３０】出力処理回路６２は、計測データＤｓに基
づいて計測結果を示す距離画像データＤ２１を生成し、
マルチプレクサ７２に出力する。マルチプレクサ７２
は、システムコントローラ６１の指示に従って、距離画
像データＤ２１及びカラー画像メモリ６９からのカラー
画像データＤ２２の２つの入力のうちの一方を出力とし
て選択する。マルチプレクサ７２によって選択されたデ
ータは、Ｄ／Ａ変換器７３を経てアナログのモニタ表示
信号としてキャラクタジェネレータ７１に転送される。
キャラクタジェネレータ７１は、モニタ表示信号が示す
画像とシステムコントローラ６１が指定した文字や記号
とを合成し、合成画像をＬＣＤ２１へ出力する。

【００３１】ユーザーがレコードボタン２８を操作して
データ出力（録画）を指示すると、出力処理回路６２内
の計測データＤｓが、ＳＣＳＩコントローラ６６又はＮ
ＴＳＣ変換回路６５によって所定形式でオンライン出力
され、又は記録メディア４に格納される。計測データＤ
ｓのオンライン出力には、アナログ出力端子３１又はデ
ィジタル出力端子３３が用いられる。また、カラー画像
データＤ２２がカラー画像メモリ６９からＳＣＳＩコン
トローラ６６へ転送され、ディジタル出力端子３３から
オンライン出力され、又は計測データＤｓと対応づけて
記録メディア４に格納される。カラー画像は、イメージ
センサ５３による距離画像と同一の画角の像であり、ホ
スト３側におけるアプリケーション処理に際して参考情
報として利用される。カラー情報を利用する処理として
は、例えばカメラ視点の異なる複数組の計測データを組
み合わせて３次元形状モデルを生成する処理、３次元形
状モデルの不要の頂点を間引く処理などがある。

【００３２】システムコントローラ６１は、ブザー７５
を駆動して動作確認音又は警告音を発生させる。また、
出力処理回路６２に対して、モニタ表示のためのスケー
ル値ｓｃを与える。出力処理回路６２は、システムコン
トローラ６１に対して、後述する３種の警告信号Ｓ１１
〜１３、及び計測データＤｓの一部である受光データＤ
ｇを出力する。

【００３３】図４は計測システム１における３次元位置
の算出の原理図である。同図では理解を容易にするた
め、図２１及び図２２と対応する要素には同一の符号を
付してある。

【００３４】イメージセンサ５３の撮像面Ｓ２上で複数
画素分となる比較的に幅の広いスリット光Ｕを物体Ｑに
照射する。具体的にはスリット光Ｕの幅を５画素分とす
る。スリット光Ｕは、サンプリング周期毎に撮像面Ｓ２
上で１画素ピッチｐｖだけ移動するように上から下に向
かって偏向され、それによって物体Ｑが走査される。サ
ンプリング周期毎にイメージセンサ５３から１フレーム
分の光電変換情報が出力される。

【００３５】撮像面Ｓ２の１つの画素ｇに注目すると、
走査中に行うＮ回のサンプリングのうちの５回のサンプ
リングにおいて有効な受光データが得られる。これら５
回分の受光データに対する補間演算によって注目画素ｇ
がにらむ範囲の物体表面ａｇをスリット光Ｕの光軸が通
過するタイミング（時間重心Ｎｐｅａｋ：注目画素ｇの
受光量が最大となる時刻）を求める。図４（ｂ）の例で
は、ｎ回目とその１つ前の（ｎ−１）回目の間のタイミ
ングで受光量が最大である。求めたタイミングにおける
スリット光の投射方向と、注目画素ｇに対するスリット
光の入射方向との関係に基づいて、物体Ｑの位置（座
標）を算出する。これにより、撮像面の画素ピッチｐｖ
で規定される分解能より高い分解能の計測が可能とな
る。

【００３６】注目画素ｇの受光量は物体Ｑの反射率に依
存する。しかし、５回のサンプリングの各受光量の相対
比は受光の絶対量に係わらず一定である。つまり、物体
色の濃淡は計測精度に影響しない。

【００３７】本実施形態の計測システム１では、３次元
カメラ２がイメージセンサ５３の画素ｇ毎に５回分の受
光データを計測データとしてホスト３に出力し、ホスト
３が計測データに基づいて物体Ｑの座標を算出する。３
次元カメラ２における各画素ｇに対応した計測データの
生成は、出力処理回路６２が担う。

【００３８】図５は出力処理回路６２のブロック図、図
６はイメージセンサ５３の読出し範囲を示す図である。
出力処理回路６２は、クロック信号ＣＫを出力するクロ
ック発生回路６２０、イメージセンサ５３の出力する光
電変換信号のレベルを最適化するための増幅器６２１、
クロック信号ＣＫに同期して各画素ｇの光電変換信号を
８ビットの受光データＤｇに変換するＡＤ変換器６２
２、直列接続された４つのフレームディレイメモリ６２
３〜６２６、コンパレータ６２７、フレーム番号（サン
プリング番号）ＦＮを指し示すジェネレータ６２８、マ
ルチプレクサ６２９、６個のメモリ６３０Ａ〜Ｆ、警告
判別回路６３１、スケール発生回路６３２、及び画像合
成回路６３３を有している。増幅器６２１のゲインは可
変であり、システムコントローラ６１によって適切な値
に設定される。４つのフレームディレイメモリ６２３〜
６２６は、イメージセンサ５３の各画素ｇについて５フ
レーム分の受光データＤｇを同時にメモリ６３０Ａ〜Ｅ
に出力するために設けられている。

【００３９】メモリ６３０Ａ〜Ｅは、有効な５回分の受
光データＤｇを記憶するために設けられており、それぞ
れが計測のサンプリング点数（つまり、イメージセンサ
５３の有効画素数）と同数個の受光データＤｇを記憶可
能な容量をもつ。メモリ６３０Ｆは、画素ｇ毎に特定の
フレーム番号ＦＮを記憶するために設けられており、サ
ンプリング点数と同数個のフレーム番号ＦＮを記憶可能
な容量をもつ。メモリ６３０Ｂ〜Ｆには、書込み信号と
してコンパレータ６２７の出力信号Ｓ６２７が共通に加
えられる。これに対して、メモリ６３０Ａには、出力信
号Ｓ６２７とクロック信号ＣＫの２つの信号のうち、マ
ルチプレクサ６２９によって選択された一方の信号が書
込み信号として加えられる。クロック信号ＣＫは予備計
測において書込み信号として選択される。つまり、予備
計測ではＡＤ変換器６２２の変換動作と同期してメモリ
６３０Ａの書込みが行われる。

【００４０】予備計測に続いて行われる計測（これを本
計測と呼称する）において、イメージセンサ５３におけ
る１フレームの読出しは、撮像面Ｓ２の全体ではなく、
高速化を図るために図６のように撮像面Ｓ２の一部の有
効受光エリア（帯状画像）Ａｅのみを対象に行われる。
有効受光エリアＡｅはスリット光Ｕの偏向に伴ってフレ
ーム毎に１画素分だけシフトする。本実施形態では、有
効受光エリアＡｅのシフト方向の画素数は３２に固定さ
れている。この３２画素分の幅が計測対象となる距離範
囲（計測可能範囲）に対応する。ＣＣＤエリアセンサの
撮影像の一部のみを読み出す手法は、特開平７−１７４
５３６号公報に開示されている。

【００４１】ＡＤ変換部６２２は、１フレーム毎に３２
ライン分の受光データＤｇを画素ｇの配列順にシリアル
に出力する。各フレームディレイメモリ６２３〜６２６
は、３１（＝３２−１）ライン分の容量をもつＦＩＦＯ
である。ＡＤ変換部６２２から出力された注目画素ｇの
受光データＤｇは、２フレーム分だけ遅延された時点
で、コンパレータ６２６によって、メモリ６３０Ｃが記
憶する注目画素ｇについての過去の受光データＤｇの最
大値と比較される。遅延された受光データＤｇ（フレー
ムディレイメモリ６２４の出力）が過去の最大値より大
きい場合に、その時点のＡＤ変換部６２２の出力及び各
フレームディレイメモリ６２３〜６２６の出力が、メモ
リ６３０Ａ〜Ｅにそれぞれ格納され、メモリ６３０Ａ〜
Ｅの記憶内容が書換えられる。これと同時にメモリ６３
０Ｆには、メモリ６３０Ｃに格納する受光データＤｇに
対応したフレーム番号ＦＮが格納される。ただし、ここ
でのフレーム番号ＦＮは、撮像面Ｓ２の全体における通
しのライン番号（Ｙ方向の画素番号）ではなく、上述し
た３２画素幅の有効受光エリアＡｅ内でのライン番号で
あり、０〜３１の範囲の値をとる。３２ライン分ずつの
読出しの順位（すなわち注目画素ｇのＹ方向の位置）と
フレーム番号ＦＮとにより、撮像面Ｓ２の全体における
ライン番号を特定することができる。

【００４２】ｎ番目のラインで注目画素ｇの受光量が最
大になった場合には、メモリ６３０Ａに（ｎ＋２）番目
のラインのデータが格納され、メモリ６３０Ｂに（ｎ＋
１）番目のフレームのデータが格納され、メモリ６３０
Ｃにｎ番目のフレームのデータが格納され、メモリ６３
０Ｄに（ｎ−１）番目のフレームのデータが格納され、
メモリ６３０Ｅに（ｎ−２）番目のフレームのデータが
格納され、メモリ６３０Ｆにｎが格納される。本計測の
結果としてホスト３へ送られる上述の計測データＤｓ
は、メモリ６３０Ａ〜Ｅに格納された受光データＤｇと
メモリ６３０Ｆに格納されたフレーム番号ＦＮとを合わ
せたデータである。

【００４３】警告判別回路６３１、スケール発生回路６
３２、及び画像合成回路６３３は、計測結果のモニタ表
示のための回路である。警告判別回路６３１には、メモ
リ６３０Ｃからの受光データＤｇ、メモリ６３０Ｆから
のフレーム番号ＦＮ、及びシステムコントローラ６１か
らのスケール値ｓｃが入力される。警告判別回路６３１
は、３種の入力の値の組合せに応じて、計測結果である
３次元形状を無彩色の濃淡（グレースケール）で表した
距離画像データＤ２１と、３種の警告信号Ｓ１１〜１３
を出力する。距離画像データＤ２１は、具体的には、画
像の各画素の表示色を規定するＲ，Ｇ，Ｂの３色の輝度
データである。スケール発生回路６３２は、距離画像の
濃淡と対物間距離との関係を示す帯状のグラデーション
画像（スケールバー）９０を生成する。画像合成回路６
３３は、距離画像データＤ２１にスケールバー９０の表
示データを組み入れる。

【００４４】図７は警告判別回路６３１のブロック図、
図８は警告判別回路６３１の入力と出力との関係を表形
式で示す図である。警告判別回路６３１は、２個のコン
パレータ６３１１，６３１２とルックアップテーブル
（ＬＵＴ）６３１３とから構成されている。コンパレー
タ６３１１，６３１２には、メモリ６３０Ｃから有効画
素数の受光データＤｇが画素毎にシリアルに入力され
る。一方のコンパレータ６３１１は、注目画素の最大受
光量を示す受光データＤｇの値が許容受光量の下限値で
ある閾値ｔｈＢより小さいときに、低輝度検出信号ＳＬ
を出力する。他方のコンパレータ６３１２は、受光デー
タＤｇの値が許容受光量の上限値である閾値ｔｈＡを越
えたときに、オーバーフロー警告信号Ｓ１３を出力す
る。ＬＵＴ６３１３は、フレーム番号ＦＮ、スケール値
ｓｃ、低輝度検出信号ＳＬ、及びオーバーフロー警告信
号Ｓ１３の値の組合せに応じて、距離画像データＤ２
１、近接警告信号Ｓ１１、及び遠方警告信号Ｓ１２を出
力する。

【００４５】スケール値ｓｃは、有効受光エリアＡｅの
幅で規定される計測可能範囲内の計測基準面の位置を示
し、０〜３１の値をとる。スケール値ｓｃのデフォルト
値は１６である。なお、本計測では、計測基準面の位置
をほぼ中央とする計測可能範囲が設定される。フレーム
番号ＦＮは、計測可能範囲内における物体位置（厳密に
は注目画素に対応したサンプリング点の位置）を示す。
基本的には距離画像データＤ２１は、このフレーム番号
ＦＮをそのままグレースケール変換したデータである。
すなわち、グレースケールにおけるＲ，Ｇ，Ｂの輝度Ｙ
ｒ，Ｙｇ，Ｙｂは８×（ＦＮ−ｓｃ＋１６）である。た
だし、本実施形態においては、計測結果の良否を視覚的
に容易に理解できるように、特定の画素についてカラー
表示による強調が行われる。

【００４６】図８のように、低輝度検出信号ＳＬがアク
ティブ（オン）であれば、その画素の表示色はブラック
である。つまり、表示画面のうち、物体の反射率が極端
に小さい画素及び計測可能範囲外の画素はブラックで表
示される。オーバーフロー警告信号Ｓ１３がオンであれ
ば、正確に時間重心Ｎｐｅａｋを算出することができな
いことをユーザーに知らせるため、その画素はレッドで
表示される。計測基準面と物体との位置関係の理解を助
けるため、フレーム番号ＦＮがスケール値ｓｃと等しい
画素はシアンで表示される。そして、計測可能範囲の近
接側の端縁に対応した画像がグリーンで表示され、遠方
側の端縁に対応した画像はブルーで表示される。このよ
うな色分け表示により、ユーザーは物体の所望部分が正
しく計測されているかを容易に確認することができる。

【００４７】次に、３次元カメラ２及びホスト３の動作
を計測の手順と合わせて説明する。以下では、計測のサ
ンプリング点数を２４４×２５６とする。すなわち、実
質的なフレーム数Ｎは２４４であり、撮像面Ｓ２におけ
るスリット長さ方向の画素数は２５６である。

【００４８】ユーザーは、ＬＣＤ２１が表示するカラー
画像を見ながら、カメラ位置と向きとを決めて画角を設
定する。その際、必要に応じてズーミング操作を行う。
３次元カメラ２ではカラーセンサ５４に対する絞り調整
は行われず、電子シャッタ機能により露出制御されたカ
ラーモニタ像が表示される。これは、絞りを開放状態と
することによってイメージセンサ５３の入射光量をでき
るだけ多くするためである。

【００４９】図９は３次元カメラ２におけるデータの流
れを示す図、図１０はホスト３におけるデータの流れを
示す図、図１１は光学系の各点と物体Ｑとの位置関係を
示す図である。

【００５０】ユーザーによる画角選択操作（ズーミン
グ）に応じて、ズームユニット５１のバリエータ部が移
動するとともにフォーカシング部の移動によるフォーカ
シングが行われる。フォーカシングの過程でおおよその
対物間距離ｄ₀が測定される。このような受光系のレン
ズ駆動に呼応して、投光側のバリエータレンズの移動量
が演算により算出され、算出結果に基づいてバリエータ
レンズの移動制御が行われる。投光側のレンズ制御は、
撮影距離及び画角に係わらず、イメージセンサ５３に５
画素分の幅のスリット光Ｕを入射させるためのものであ
る。

【００５１】システムコントローラ６１は、レンズコン
トローラ５８を介して、フォーカシング駆動系５９のエ
ンコーダ出力（繰り出し量Ｅｄ）及びズーミング駆動系
６０のエンコーダ出力（ズーム刻み値ｆｐ）を読み込
む。システムコントローラ６１の内部において、歪曲収
差テーブルＴ１、主点位置テーブルＴ２、及び像距離テ
ーブルＴ３が参照され、繰り出し量Ｅｄ及びズーム刻み
値ｆｐに対応した撮影条件データがホスト３へ出力され
る。ここでの撮影条件データは、歪曲収差パラメータ
（レンズ歪み補正係数ｄ１，ｄ２）、前側主点位置Ｆ
Ｈ、及び像距離ｂである。前側主点位置ＦＨは、ズーム
ユニット５１の前側端点Ｆと前側主点Ｈとの距離で表さ
れる〔図２２（ｃ）参照〕。前側端点Ｆは固定であるの
で、前側主点位置ＦＨにより前側主点Ｈを特定すること
ができる。

【００５２】また、システムコントローラ６１は、特定
の方向にスリット光Ｕを投射して計測環境を測定する予
備計測を実行し、予備計測で得られた撮影情報に基づい
て三角測量法により対物間距離ｄを求め、その対物間距
離ｄに基づいて、繰り出し量Ｅｄを再設定するとともに
レンズ駆動を行い、本計測の動作設定をする。設定項目
には、半導体レーザ４１の出力（レーザ光強度）、スリ
ット光Ｕの偏向条件（投射開始角、投射終了角、偏向角
速度）などがある。

【００５３】予備計測に際しては、おおよその対物間距
離ｄ₀に平面物体が存在するものとして、撮像面Ｓ２の
中央に反射光が入射するように投射角を設定する。半導
体レーザ４１をパルス点灯して受光量を測定し、受光量
が適正になるように投射強度を調整する。このとき、人
体への安全と半導体レーザ４１の定格とを考慮した許容
上限値に投射強度を設定しても必要な受光量が得られな
い場合には、計測を中止し、その旨の警告メッセージを
表示するとともに警告音を発する。対物間距離ｄの算定
においては、測距基準点である受光系の前側主点Ｈと投
光の起点ＡとのＺ方向のオフセットｄｏｆｆを考慮す
る。偏向条件の算定に際しては、走査方向の端部におい
ても中央部と同様の計測可能範囲ｄ’を確保するため、
所定量（例えば８画素分）のオーバースキャンを行うよ
うにする。投射開始角ｔｈ１、投射終了角ｔｈ２、偏向
角速度ωは、次式で表される。ｔｈ１＝ｔａｎ^-1〔（β×ｐｖ（ｎｐ／２＋８）＋Ｌ）
／（ｄ＋ｄｏｆｆ）〕×１８０／π ｔｈ２＝ｔａｎ^-1〔−（β×ｐｖ（ｎｐ／２＋８）＋
Ｌ）／（ｄ＋ｄｏｆｆ）〕×１８０／π ω＝（ｔｈ１−ｔｈ２）／ｎｐ β：撮像倍率（＝ｄ／実効焦点距離Ｆｒｅａｌ）ｐｖ：画素ピッチｎｐ：撮像面Ｓ２のＹ方向の有効画素数Ｌ：基線長このようにして算出された条件で本計測が行われる。物
体Ｑが走査され、出力処理回路５２によって１画素当た
り５フレーム分の計測データＤｓが生成される。そし
て、上述したように距離画像のモニタ表示が行われる。
３次元カメラ２は、再計測の便宜を図るためのプレビュ
ー機能（詳細は後述）を有している。ユーザーはモニタ
表示を見た上で、必要に応じて再計測を指示する。再計
測モードにおいてユーザーが計測条件を変更すると、新
たな計測条件に対応した仮想の距離画像が前回の計測時
の計測データＤｓに基づいて生成され、プレビュー画像
として表示される。条件変更操作に呼応してプレビュー
画像がリアルタイムで表示されるので、ユーザーは計測
条件の最適化を効率的に進めることができる。ユーザー
が条件変更の終了を入力すると、再計測が行われて新た
な計測データＤｓが生成される。

【００５４】ユーザーがレコードボタン２８をオンする
と、計測データＤｓがホスト３へ送られる。同時に、偏
向条件（偏向制御データＤ４３）及びイメージセンサ５
３の仕様などを示す装置情報Ｄ１０も、ホスト３へ送ら
れる。表１は３次元カメラ２がホスト３へ送る主なデー
タをまとめたものである。

【００５５】

【表１】

【００５６】投射開始角ｔｈ１及び投射終了角ｔｈ２の
設定に際して、上述の式に代えて次の式を適用すれば、
測定可能距離範囲を光軸方向にシフトさせることができ
る。ｔｈ１＝ｔａｎ^-1〔（β×ｐｖ（ｎｐ／２＋８＋ｐｉｔ
ｃｈｏｆｆ）＋Ｌ）／（ｄ＋ｄｏｆｆ）〕×１８０／π ｔｈ２＝ｔａｎ^-1〔−（β×ｐｖ（ｎｐ／２＋８＋ｐｉ
ｔｃｈｏｆｆ）＋Ｌ）／（ｄ＋ｄｏｆｆ）〕×１８０／
π ｐｉｔｃｈｏｆｆ：測定可能距離範囲のシフト量後述のように対物間距離の算定の基準位置を物体の近接
位置（３次元カメラ２側）に設定し、その前後に計測可
能範囲ｄ’を設定すると、前側（３次元カメラ２側）の
計測可能範囲が無駄になることが多い。したがって、シ
フト量ｐｉｔｃｈｏｆｆを設定して、前側２５％、後側
７５％の割合になるように計測可能範囲ｄ’を後側へシ
フトさせるのが望ましい。

【００５７】本実施形態のように有効受光エリアＡｅが
３２画素幅である場合（つまり、ＣＣＤエリアセンサが
３２ラインの読出し幅をもつ場合）、シフト量ｐｉｔｃ
ｈｏｆｆを「８」とすれば、上述の割合の計測可能範囲
が設定される。

【００５８】図１０のように、ホスト３においては、ス
リット重心演算、歪曲収差の補正演算、カメラ視線方程
式の演算、スリット面方程式の演算、及び３次元位置演
算が実行され、それによって２４４×２５６個のサンプ
リング点の３次元位置（座標Ｘ，Ｙ，Ｚ）が算定され
る。サンプリング点はカメラ視線（サンプリング点と前
側主点Ｈとを結ぶ直線）とスリット面（サンプリング点
を照射するスリット光Ｕの光軸面）との交点である。

【００５９】スリット光Ｕの時間重心Ｎｐｅａｋ（図４
参照）は、各サンプリング時の受光データＤｇ（ｉ）を
用いて（４）式で与えられる。Ｎｐｅａｋ＝ｎ＋Δｎ …（４） Δｎ＝〔−２×Ｄｇ（ｎ−２）−Ｄｇ（ｎ−１）＋Ｄｇ
（ｎ＋１）＋２×Ｄｇ（ｎ＋２）〕／ΣＤｇ（ｉ）（ｉ＝ｎ−２，ｎ−１，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２）又は Δｎ＝［−２×〔Ｄｇ〔ｎ−２）−ｍｉｎＤｇ（ｉ）〕
−〔Ｄｇ（ｎ−１）−ｍｉｎＤｇ（ｉ）〕＋〔Ｄｇ（ｎ
＋１）−ｍｉｎＤｇ（ｉ）〕＋２×〔Ｄｇ（ｎ＋２）−
ｍｉｎＤｇ（ｉ）〕］／ΣＤｇ（ｉ）５つの受光データの内の最小のデータｍｉｎＤｇ（ｉ）
を差し引いて加重平均を求めることにより、環境光の影
響を軽減することができる。

【００６０】カメラ視線方程式は（５）式及び（６）式
である。（ｕ−ｕ０）＝（ｘｐ）＝（ｂ／ｐｕ）×〔Ｘ／（Ｚ−ＦＨ）〕 …（５）（ｖ−ｖ０）＝（ｙｐ）＝（ｂ／ｐｖ）×〔Ｙ／（Ｚ−ＦＨ）〕 …（６）ｂ：像距離ＦＨ：前側主点位置ｐｕ：撮像面における水平方向の画素ピッチｐｖ：撮像面における垂直方向の画素ピッチｕ：撮像面における水平方向の画素位置ｕ０：撮像面における水平方向の中心画素位置ｖ：撮像面における垂直方向の画素位置ｖ０：撮像面における垂直方向の中心画素位置スリット面方程式は（７）式である。

【００６１】

【数１】

【００６２】幾何収差は画角に依存する。歪はほぼ中心
画素を中心として対象に生じる。したがって、歪み量は
中心画素からの距離の関数で表される。ここでは、距離
の３次関数で近似する。２次の補正係数をｄ１、３次の
補正係数をｄ２とする。補正後の画素位置ｕ’，ｖ’は
（８）式及び（９）式で与えられる。

【００６３】ｕ’＝ｕ＋ｄ１×ｔ２²×（ｕ−ｕ０）／ｔ２＋ｄ２×ｔ２³×（ｕ−ｕ０）／ｔ２ …（８）ｖ’＝ｖ＋ｄ１×ｔ２²×（ｖ−ｖ０）／ｔ２＋ｄ２×ｔ２³×（ｖ−ｖ０）／ｔ２ …（９）ｔ２＝（ｔ１）^-2 ｔ１＝（ｕ−ｕ０）²＋（ｖ−ｖ０）² 上述の（５）式及び（６）式において、ｕに代えてｕ’
を代入し、ｖに代えてｖ’を代入することにより、歪曲
収差を考慮した３次元位置を求めることができる。な
お、キャリブレーションについては、電子情報通信学会
研究会資料ＰＲＵ91-113［カメラの位置決めのいらない
画像の幾何学的補正］小野寺・金谷、電子情報通信学会
論文誌Ｄ-II vol. J74-D-II No.9 pp.1227-1235,'91/9
［光学系の３次元モデルに基づくレンジファインダの高
精度キャリブレーション法］植芝・吉見・大島、などに
詳しい開示がある。

【００６４】図１２はプレビュー機能を説明するための
計測例を示す図、図１３は計測条件の変更例を示す図、
図１４は図１３に対応したモニタ表示の内容を示す図で
ある。

【００６５】ここでは、計測対象の物体Ｑを鳥の置物と
し、鳥の顔面に対する真正面の位置から計測を行うもの
とする。図１２のように、鳥の胴の前面側に高輝度部分
ｑが存在する。図１３（ａ）は最初の計測時の計測可能
範囲ｄ’の設定状態を示し、図１３（ｂ）は再計測時の
計測可能範囲ｄ’の設定状態を示している。図１４
（ａ）は図１３（ａ）に対応し、図１４（ｂ）は図１３
（ｂ）に対応する。

【００６６】最初の計測が終了した段階で、ＬＣＤ２１
の画面には距離画像Ｇ１、スケールバー９０、計測基準
位置ｅ１の対物間距離（単位はｍｍ）を表す数値ｚ１、
計測可能範囲ｄ’の両端縁ｅ２，ｅ３の対物間距離を表
す数値ｚ２，ｚ３、スケールバー９０における計測基準
位置ｅ１に対応した表示輝度を示す矢印Ｚ４、及び投射
光強度の設定値を表す数値ｚ５が表示される。なお、実
際には、図１４（ａ）及び（ｂ）中の斜線部分はブラッ
クで表示され、白抜き部分は図８で説明したように計測
値に応じた濃度（明暗）の無彩色で表示される。通常、
白抜き部分の全域が同一濃度となることはほとんどな
い。

【００６７】図１３（ａ）においては、計測基準位置ｅ
１が鳥の頭の中央付近に設定されており、くちばしの先
端が計測可能範囲ｄ’より近接側にはみ出ている。この
ことは、図１４（ａ）の距離画像Ｇ１において、計測可
能範囲ｄ’の近接側端縁ｅ２に対応したグリーンの部分
（連続的又は断続的な線状の画素群）Ｅ２が存在するこ
とから判る。また、距離画像Ｇ１は、遠方側端縁ｅ３に
対応したブルーの部分Ｅ３と、高輝度部分ｑに対応した
レッドの部分Ｅｑとを含んでいる。

【００６８】ここで、ユーザーが図１３（ｂ）のように
計測可能範囲ｄ’を以前より近接側にシフトしたとす
る。操作としては、下向きのカーソルボタン２２（図２
参照）を必要回数だけ押せばよい。カーソルボタン２２
を押す毎に、矢印ｚ４は表示画面の下方側に移動し、数
値Ｚ１が更新される。そして、この条件変更操作に呼応
してモニタ画像がリアルタイムで書換えられる。図１３
（ｂ）の状態では、くちばしの全体が計測可能範囲ｄ’
の内側に入っている。このことは、図１４（ｂ）のプレ
ビュー画像Ｇ１’の中に近接警告を意味するグリーンの
部分がないことから判る。なお、プレビュー画像Ｇ１’
は前回の計測データＤｇに基づいて生成されるので、距
離画像Ｇ１で欠けているくちばしは実際には計測されて
いないことから、プレビュー画像Ｇ１’においてその部
分はブラックで表示される。また、計測可能範囲ｄ’の
変更に伴って、新たに計測可能範囲外となった部分もブ
ラックで表示される。

【００６９】図１５は３次元カメラ２の計測動作のフロ
ーチャートである。フォーカスロック操作に呼応してア
クティブ形式の予備撮影を行う（＃１１、１２）。測定
した対物間距離ｄが仕様で定められた撮影距離範囲から
外れている場合には、エラー処理を実行する（＃１３、
２３）。エラー処理では、ＬＣＤ２１により所定のメッ
セージを表示するとともにブザー７５を鳴らす。対物間
距離ｄが撮影距離範囲内であれば、その後のレリーズ操
作に呼応して計測データＤｓを得るための撮影処理を行
う（＃１４、１５）。一方、フォーカスロック操作が行
われずにレリーズ操作が行われた場合も、予備撮影を行
って対物間距離ｄの適否を判断する（＃２０〜２２）。
対物間距離ｄ及び受光光量が適正であれば撮影処理に進
み、不適正であればエラー処置を行う（＃１５、２
３）。

【００７０】撮影が終了した後、アンドゥー操作が行わ
れた場合は、再計測処理を実行する（＃１６、１９）。
レコード操作が行われた場合は、計測データＤｓをホス
ト３又は記憶媒体４へ出力する録画処理を実行する（＃
１７、１８）。撮影処理ルーチン（＃１５）で図１４
（ａ）の表示が行われており、操作者は測定できなかっ
た部分を確認して、その撮影結果を採用するか、再計測
を行うかを選択できる。

【００７１】図１６は予備撮影のフローチャートであ
る。ＡＦセンサ５７の出力に基づいて投射方向を定め
（＃１２１）、スリット光Ｕを投射する（＃１２２）。
メモリ６３０Ａから撮像面Ｓ２全体に対応するモノクロ
画像を取り込み（＃１２３）、撮像面Ｓ２におけるスリ
ット光Ｕの受光光量及び入射位置を検出する（＃１２
４）。そして、三角測量法により対物間距離ｄを求める
（＃１２５）。

【００７２】図１７は撮影のフローチャートである。対
物間距離ｄに応じて投射角範囲を設定し（＃１５１）、
スキャンニングを行う（＃１５２）。スキャンニングで
得られた距離画像のモニタ表示を行い（＃１５３）、出
力処理回路６２による警告信号の出力の有無をチェック
する（＃１５４）。近接警告信号Ｓ１１、遠方警告信号
Ｓ１２、オーバーフロー警告信号Ｓ１３のいずれかが出
力された場合には、出力された警告に応じたメッセージ
表示を行い、ブザー７５を鳴らす（＃１５５、１５
６）。予備撮影では時間を短縮するために撮影像の一部
分（例えば中央部）について適否判別を行っている。そ
のため、その部分以外について本撮影でエラーの検出さ
れることがある。

【００７３】図１８は再計測処理のフローチャートであ
る。投射光量設定を行い（＃１９１）、その後のセレク
ト操作を受けて図１５のフローへリターンする（＃１９
２）。セレクトボタン２３が押される以前に、上向き又
は下向きのカーソルボタン２２が押されると、モニタ表
示の矢印ｚ４を上方又は下方へ移動させる（＃１９３、
１９４、１９８、１９９）。

【００７４】移動後の矢印ｚ４の位置に対応した対物間
距離ｄを算出し、数値ｚ１の表示を更新する（＃１９
７）。スケール値ｓｃも矢印ｚ４の位置に対応した値に
更新し（＃１９８）、プレビュー画像を表示する（＃１
９９）。操作者は、このプレビュー画像によって、設定
変更後の撮影結果を予測しながら設定変更を行うことが
できる。セレクトボタン２８が押されると、そのときの
設定が記憶されたままリターンする。その後、＃１４で
レリーズ操作があると上述の設定条件で撮影が行われ
る。

【００７５】図１９はガルバノミラー４３とイメージセ
ンサ５３との同期制御の一例を示すタイムチャート、図
２０はガルバノミラー４３とイメージセンサ５３との同
期制御の他の例を示すタイムチャートである。これらの
図において符合の添字「ｔ」はテレ状態の値であること
を示し、「ｗ」はワイドテレ状態の値であることを示し
ている。

【００７６】３次元カメラ２では、ズーム倍率によって
画角を偏向するので、図１９のように低倍率時の偏向角
θｗは高倍率時の偏向角θｔとりも大きい。システムコ
ントローラ６１は、レリーズボタン２７からのレリーズ
信号Ｓ２７を検知すると、まず、ガルバノミラー４３の
回転を開始してから撮像を開始するまでの期間Ｔ２、す
なわち停止位置から所定の角度位置までガルバノミラー
４３を回転させるのに必要な時間を、ズーム倍率及び対
物間距離に基づいて算出する。このとき、期間Ｔ２にお
ける偏向角速度を、センサ駆動期間Ｔｓにおける角速度
ωと同じ値に設定する。角速度ωを安定させるためであ
る。期間Ｔ２の算出を終えた後、ガルバノミラー４３の
回転駆動を開始し、期間Ｔ２の経過後にイメージセンサ
５３の駆動を開始する。

【００７７】このようにシステムコントローラ６１がガ
ルバノミラー４３及びイメージセンサ５３の両方を直接
に制御する形態では、駆動のタイミングを正確に合わせ
るために、システムコントローラ６１に高速の処理が要
求される。一方、専用のハードウェア又は市販のビデオ
用タイミングジェネレータをセンサ駆動に用いることに
より、システムコントローラ６１をガルバノミラー４３
の制御に専念させて、制御の負担を軽減することも可能
である。

【００７８】すなわち、図２０において、ドライバ５５
（図３参照）は、レリーズ信号Ｓ２７をビデオ同期信号
Ｖｓｙｎｃの立上がりエッジで正規化し、レリーズ検知
信号Ｓ２７’を生成する。また、ドライバ５５は、レリ
ーズ検知信号Ｓ２７’の立上がりから一定時間Ｔ０’が
経過した時点でセンサ駆動を開始する。レリーズ検知信
号Ｓ２７’はシステムコントローラ６１に割込み信号と
して入力される。システムコントローラ６１は、レリー
ズ動作に先立って、上述の期間Ｔ２とともに、レリーズ
検知信号Ｓ２７’の立上がりからミラーの回転を開始す
るまでの時間Ｔ１’（＝Ｔ０’−Ｔ２）を計算してお
く。そして、レリーズ検知信号Ｓ２７’の割込みを受け
付けると、その時点から時間Ｔ１’が経過した時点でガ
ルバノミラーの回転を開始する。

【００７９】以上の実施形態によれば、予備撮影時に警
告が行われるので、操作者は本撮影を実行させずに条件
の再設定を行うことができ、計測作業を効率良く進める
ことができる。

【００８０】上述の実施形態においては、光切断法によ
る計測を例に挙げたが、計測の方法は光切断法に限られ
るこのではなく、例えばパターン投影法であってもよ
い。パターン投影法では、パターンの投影方向と受光視
野との関係で測定可能距離範囲が決まる。また、光切断
法と同様に対象物体の反射率によっては、パターンの反
射光が検出できなかったり、受光系がオーバーフローを
起こしたりすることがある。そのような場合に警告する
ように構成すればよい。

【００８１】

【発明の効果】請求項１乃至請求項８の発明によれば、
ユーザーは計測条件の適否を計測の前又は後に確認して
適切な操作を行うことができる。

【００８２】請求項２の発明によれば、計測の誤差を所
定値以下に抑えることができる。請求項３の発明によれ
ば、測距精度を高めることができるとともに無駄な計測
動作を防止することができる。

【００８３】請求項４の発明によれば、ユーザーは受光
量の過不足の有無を確認することができる。請求項６の
発明によれば、ユーザーは計測結果の良否を容易に判断
することができる。

【００８４】請求項７の発明によれば、ユーザーは動作
条件の指定作業を効率的に進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る計測システムの構成図である。

【図２】３次元カメラの外観を示す図である。

【図３】３次元カメラの機能構成を示すブロック図であ
る。

【図４】計測システムにおける３次元位置の算出の原理
図である。

【図５】出力処理回路のブロック図である。

【図６】イメージセンサの読出し範囲を示す図である。

【図７】警告判別回路のブロック図である。

【図８】警告判別回路の入力と出力との関係を表形式で
示す図である。

【図９】３次元カメラにおけるデータの流れを示す図で
ある。

【図１０】ホストにおけるデータの流れを示す図であ
る。

【図１１】光学系の各点と物体との位置関係を示す図で
ある。

【図１２】プレビュー機能を説明するための計測例を示
す図である。

【図１３】計測条件の変更例を示す図である。

【図１４】図１３に対応したモニタ表示の内容を示す図
である。

【図１５】３次元カメラ２の計測動作のフローチャート
である。

【図１６】予備撮影のフローチャートである。

【図１７】撮影のフローチャートである。

【図１８】再計測処理のフローチャートである。

【図１９】ガルバノミラーとイメージセンサとの同期制
御の一例を示すタイムチャートである。

【図２０】ガルバノミラーとイメージセンサとの同期制
御の他の例を示すタイムチャートである。

【図２１】スリット光投影法の概要を示す図である。

【図２２】スリット光投影法による計測の原理を説明す
るための図である。

【符号の説明】

２３次元カメラ（３次元計測装置）４０光学系（投光手段）５３イメージセンサ（撮像手段）６１システムコントローラＤｇ受光データ（受光量）Ｄｓ計測データ（撮影情報）Ｑ物体Ｕスリット光（検出光）６３１警告判別回路（条件判別手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮崎誠大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者上古琢人大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者坂川佳子大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体にパターン光を投射し、前記物体で反
射した前記パターン光の反射光に基づいて前記物体の形
状を計測する３次元計測装置であって、計測条件の適否を判別する条件判別手段と、計測条件が不適正と判別されたときに警告を発する通知
手段と、を有したことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項２】対物間距離を測定する測距手段を有し、前記条件判別手段は、前記測距手段によって測定された
対物間距離を計測条件として判別する請求項１記載の３
次元計測装置。
【請求項３】計測に先立ってパターン光を投射して物体
を撮影する予備計測を行うように構成され、前記測距手段は、予備計測で得られた撮影情報に基づい
て対物間距離を測定する請求項２記載の３次元計測装
置。
【請求項４】前記条件判別手段は、前記パターン光を投
射したときの前記撮像手段の受光量を計測条件として判
別する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の３次元
計測装置。
【請求項５】前記パターン光はスリット光である請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載の３次元計測装置。
【請求項６】物体にパターン光を投射し、前記物体で反
射した前記パターン光の反射光に基づいて前記物体の形
状を計測する３次元計測装置であって、計測された物体形状を示す距離画像を表示するモニタ手
段と、前記距離画像の画素毎に計測値の合否を判定する計測値
判定手段とを有し、前記距離画像の表示に際して、計測
値が不合格と判定された部分について強調表示をするよ
うに構成されたことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項７】最新の計測で得られた物体の撮影情報を保
持した状態で動作条件の変更操作を受け付け、変更操作
に呼応して、新たに指定された動作条件に対応した距離
画像を、保持されている前記撮影情報に基づいて生成し
て表示するプレビュー機能を有した請求項６記載の３次
元計測装置。
【請求項８】前記パターン光はスリット光である請求項
６又は請求項７に記載の３次元計測装置。