JPH11101623A - 形状計測装置及び足型計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 被測定物および足の略全体の三次元形状が計
測できる形状計測装置。 【解決手段】 足型計測装置１００は、足Ｆに光線を照
射し、その表面にできた光学像を撮像する計測ヘッド７
ａ等と、撮像された画像情報から形状を算出し、座標変
換して合成して足Ｆの合成形状情報を算出する形状演算
部３０と制御部１０とを有する。計測ヘッド７は、足上
面部位に向かって光線を照射し、かつこの足上面部位を
撮像する甲側計測ヘッド７ａと、足裏面部位に向かって
光線を照射し、かつこの足裏面部位を撮像する足裏側計
測ヘッド７ｂと、足後面部位に向かって光線を照射し、
かつこの足後面部位を撮像するかかと側計測ヘッドの３
台とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、足、手、身体、そ
の他の被測定物の三次元形状を計測する形状計測装置お
よびこれを用いた足型計測装置に関し、さらに詳しく
は、複数の方向から光線を被測定物に照射し、その光学
像を撮像して演算し、さらにそれらを合成して被測定物
の形状を計測する形状計測装置及び足型計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、物体の形状を計測すること
は、様々な分野で要求されており、例えば足や手、身体
等の測定においては、メジャーや体重計等を用いて測定
を行うことが行われているが、不正確であったり計測に
時間がかかる問題があった。このため、例えば、衣類や
下着の製作や選択において、衣類等を求める顧客の体型
に合った衣類を提供するには、正確な体型の計測が求め
られている。また、義手、義足その他の補助器具の製作
や調整についても、欠損部位の形状等を正確に測定する
ことが求められる。また、工業製品や野菜、果物等の農
作物においても、規格化された形状による等級分類等を
行うため、形状測定が求められることもある。これらの
場合において、被測定物の形状を簡易に測定できる形状
計測装置が求められている。

【０００３】また、従来靴の製作や選択においては、経
験や勘に頼っていたが、近年では、足に合う靴の大切さ
が認識されはじめ、小売店の店頭などにおいて、靴合わ
せについて十分知識を持った者、いわゆるシューフィッ
ターが重宝されるようになってきている。

【０００４】しかし、顧客一人ずつに対し、足の寸法を
メジャーや簡単な器具で計測した上で、合う靴を選択す
るには、時間がかかる上、足型は体重の掛かり方によっ
ても変化する。また、外反母趾等により標準の足型から
かなり外れた形状の足型もある。このために、足長、足
幅等を正確に計測するには、経験が必要となるので、シ
ューフィッターの需要に対して、その育成が追いつかな
い問題がある。また、外反母趾等の足型の異常疾患につ
いて、その程度を客観的に表して治療方法や矯正具の選
択に役立てたい場合もある。このため、足型を簡易に計
測し、靴の選択や治療その他に役立てるべく、足型や足
の各寸法（足長、足幅等）を計測できる足型計測装置が
求められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような足型その他
の形状を計測する装置として、例えば、特公平３−７６
１２２号公報には足型測定装置が開示されている。この
足型測定装置は、図１７に示すように、測定台３０２に
載せた足Ｆの足長（足部の長さ）、足幅（足部の幅）、
足部の高さ、足囲（足の甲部の周囲長）等を測定するも
のである。測定窓３０３を包囲するように配置されたロ
型の測定枠３０４は、測定台３０２に形成されたスリッ
ト３０２ａに沿って前後に移動可能とされている。ま
た、測定枠３０４の横枠の一方には光源Ｌ１、他方の横
枠には受光素子（フォトアレイ）Ｓ１が対置して設けら
れ、測定枠の上枠には光源Ｌ２、下枠には受光素子（フ
ォトアレイ）Ｓ２，Ｓ３が対置して設けられている。こ
の足形測定装置は、測定枠３０４が足長方向に移動する
と共に、光源Ｌ１からの光を足Ｆが遮ってできる影を受
光素子Ｓ１で検出し、光源Ｌ２からの光を足Ｆが遮って
できる影を受光素子Ｓ２およびＳ３で検出して、上記各
寸法を演算により求めるものである。

【０００６】しかし、この足型測定装置においては、測
定枠３０４を移動させて各点を測定するため、計測に時
間が掛かると共に、移動機構が必要となり、故障しやす
くメンテナンスが必要となる。また、測定枠３０４を用
いて測定しているので、測定枠３０４が、すね（または
足首）に当接する位置までしか測定できない。また、影
を用いて測定しているので、断面形状を得るのにすぎな
かった。従って、足Ｆの三次元形状を足Ｆの略全体にわ
たって得ることはできないものであり、足型の測定とし
ては不十分なものであった。

【０００７】他の装置としては、例えば、特開昭６３−
１６８１５０号公報には、生体三次元測定装置が開示さ
れている。この生体三次元測定装置の外径のための測定
台４２０には、図１８に示すように、Ｘ方向フレーム４
２２とＹ方向フレーム４２３とから構成される二次元ス
キャナに距離センサ４２５が取り付けらており、測定窓
４２１の下側には、サブＸ方向フレーム４２６とサブＹ
方向フレーム４２７によって構成されるサブ二次元スキ
ャナによって接地面形状センサ４２８が二次元的に移動
可能となっている。この測定台４２０上に図示しない足
等を載せた後に、コンピュータによって二次元スキャナ
及びサブ二次元スキャナを駆動しつつ足との距離を測定
し、これを記憶、演算して各種の測定値を算出する。

【０００８】しかし、この三次元形状測定装置において
も、二次元スキャナやサブ二次元スキャナなどで距離セ
ンサ４２５等を移動させつつ測定するので、やはり測定
に時間が掛かる。また、移動機構があるため、故障しや
すくメンテナンスが必要となる。さらに、Ｘ方向フレー
ム４２２等が足のすねに当接する位置までしか測定でき
ないので、足の略全体にわたる三次元形状を得ることが
できず、足型の計測としては不十分なものであった。

【０００９】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、移動機構が不要であり、被
測定物の略全体の三次元形状が計測できる形状計測装置
を提供することにある。また他の目的は、移動機構が不
要であり、足の略全体の三次元形状が計測できる足型計
測装置を提供することにある。さらに他の目的は、靴を
履いた状態に近い状態における足の形状を計測すること
のできる足形計測装置を提供することにある。さらに他
の目的は、少ない数の光線照射手段や撮像部材によって
足の略全体の形状を計測できる足型計測装置を提供する
ことにある。さらに他の目的は、寸法の小さな足型計測
装置を提供することにある。また他の目的は、照明や太
陽光などの外乱光の影響を少なくした足型計測装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】しかし
て、請求項１に記載の解決手段は、被測定物の三次元形
状を計測する形状計測装置であって、光線を上記被測定
物に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対
応し、上記光線により上記被測定物の表面に生じる光学
像を撮像する撮像部材、をそれぞれ備え、上記被測定物
の形状を複数の方向から計測するように配置された複数
組の光線照射撮像手段と、それぞれの上記撮像手段から
出力される画像情報を演算処理することにより、光線照
射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換し
て合成し上記被測定物の合成形状情報を算出する形状演
算手段と、を有する形状計測装置である。

【００１１】本発明によれば、形状計測にあたり複数の
光線照射撮像手段を用い、各々の光線照射撮像手段から
得た画像情報を用いて形状情報をそれぞれ算出し、さら
にこれらの形状情報を座標変換して合成し被測定物の形
状を算出する。このため、被測定物と光線照射撮像手段
との相対位置を変更させて、即ち、被測定物や光線照射
撮像手段を移動手段を用いて移動、回転等させて計測す
る必要が無く、計測時間を短くすることができ、移動部
が不要なためにメンテナンスが容易で、コンパクトな形
状計測装置にできる。

【００１２】ここで、光線照射手段は、所定のパターン
で被測定物に光線を照射できるものであればよい。面状
に光線を照射できる光源を用いる場合には、この面状光
源及びこの面状光源からの光線を所定パターンにするた
めのスリットやフィルタが含まれる。また、スリット状
光線を照射できる光源を用いる場合には、このスリット
状光源および光線を偏向走査する光線走査手段が含まれ
る。なお、レーザ光源等の点状光源とレンズ系を組み合
わせてスリット状光源としても良い。また、撮像部材に
は、ＣＣＤ撮像素子を用いたカメラ（ＣＣＤカメラ）が
挙げられ、その他、ＭＯＳ型撮像素子を用いたものやビ
ジコン等の撮像管を用いても良い。

【００１３】なお、必要な光線照射撮像手段の数は、被
測定物の形状や算出したい各部の寸法等によって異なる
が、球状の被測定物を想定した場合、全面（全周）にわ
たる計測には、少なくとも４台の撮像部材を正４面体の
各頂点に配置すれば可能となる。

【００１４】画像情報の演算手法としては、空間コード
化法や位相シフト法等の手法が挙げられ、用いる手法に
よって被測定物に照射する光線のパターン等を適宜のも
のとする。また、座標変換の手法としては、アフィン変
換を用いればよく、各形状情報がその光線照射撮像手段
等によって決まるローカル座標系に従って表されている
ので、共通の座標系（ワールド座標系）に従って表され
るように、それぞれの形状情報を変換することによって
行う。

【００１５】さらに、請求項２に記載の解決手段は、請
求項１に記載の形状計測装置であって、前記撮像部材の
光軸が、互いに、一致し、平行となり、または直交する
ように各撮像部材が配置されていることを特徴とする形
状計測装置である。

【００１６】各形状情報は、通常他の形状情報の座標系
とは直接関係のないローカル座標系に従って表される。
このローカル座標系としては、三角測量の原理を用いて
被測定物の基準面からの高さを計測するなど形状計測の
手法を考慮すると、撮像部材の光軸に直交する平面を基
準面として採用すると都合がよいことが多い。ところ
で、複数の光線照射撮像手段から得られた形状情報を合
成するには、まずアフィン変換を用いて形状情報の座標
を共通のワールド座標系上の座標に変換する。本発明に
よれば、撮像部材の光軸の配置をこのようにすると、座
標変換の計算式が簡単になり容易に変換できるようにな
る。即ち、各々の形状情報におけるローカル座標系で、
仮想基準面を光軸に垂直にとったとすると、光軸が一致
しまたは平行になっている場合には、それぞれの光線照
射撮像手段の基準面は、互いに一致しあるいは平行の関
係となる。また、光軸が直交している場合には、それぞ
れの光線照射撮像手段の基準面は、互いに直交する関係
となる。従って、あるローカル座標を共通のワールド座
標としても用いるとすると、他のローカル座標系からこ
のワールド座標系へのアフィン変換の際の変換行列等の
内容が簡単になり、アフィン変換の計算が簡単になる。

【００１７】さらに、請求項３に記載の解決手段は、請
求項１または請求項２に記載の形状計測装置であって、
複数の前記光線照射撮像手段により形状計測できる配置
で、前記被測定物の近傍に基準点マークが設けられてい
ることを特徴とする形状計測装置である。

【００１８】本発明によれば、複数の光線照射撮像手段
から形状を計測できる配置で基準点マークを設けたの
で、撮像された基準点マークから各光線照射撮像手段毎
にその位置を算出し、同じ基準点マークを計測した光線
照射撮像手段間で、同じ基準点の座標が同じになるよう
に変換パラメータを設定する。これにより、一方の形状
情報を他方の形状情報の座標系に座標変換できることに
なる。あるいは複数の形状情報を共通の座標系にそれぞ
れ座標変換することができる。この基準点マークは、好
ましくは、球状であると良い。球状であると、どの方向
から見ても円に見えるので、その重心または中心を基準
点とすれば、見る方向に関係なく基準点を算出できるか
らである。なお、基準点マークを円板としても良い。こ
の場合には、楕円の長径と短径から重心または中心を算
出して容易に基準点を求めることができる。

【００１９】さらに、請求項４に記載の解決手段は、足
の三次元形状を計測する足型計測装置であって、上記足
を載せる足台と、光線を上記足に照射する光線照射手
段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上
記足の表面に生じる光学像を撮像部材によって撮像する
撮像手段、をそれぞれ備え、上記足の形状を複数の方向
から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手
段と、それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報
を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状
情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合
成形状情報を算出する形状演算手段と、を有する足型計
測装置である。

【００２０】本発明によれば、足型計測にあたり複数の
光線照射撮像手段を用い、各々の光線照射撮像手段から
得た画像情報を用いて形状情報をそれぞれ算出し、さら
にこれらの形状情報を座標変換して合成し足の形状を算
出する。このため、足と光線照射撮像手段との相対位置
を変更させて、即ち、足や光線照射撮像手段を移動手段
を用いて移動、回転等させて計測する必要が無く、計測
時間を短くすることができ、移動部が不要なためにメン
テナンスが容易で、コンパクトな形状計測装置にでき
る。さらに、足台があるので、足台に足を載せ、体重を
かけた状態での足の形状を測定することができる。した
がって、実際に立った状態での測定ができる。

【００２１】さらに、請求項５に記載の解決手段は、請
求項４に記載の足形計測装置であって、前記足台が透明
であることを特徴とする足型計測装置である。

【００２２】本発明によれば、足台が透明なので、体重
をかけた状態で、足の裏方向（下方）からも足の形状測
定できる。なお、透明な足台の材質としては、透明樹脂
（アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等）またはガラ
ス等が挙げられる。

【００２３】さらに、請求項６に記載の解決手段は、請
求項４または請求項５に記載の足型計測装置であって、
前記足台の上面に靴底形状が形成されていることを特徴
とする足型計測装置である。

【００２４】本発明によれば、足台の上面（足載置面）
に靴底形状が形成されているので、実際に靴を履いたと
きに近い状態での足の形状を計測できる。ここで、靴底
形状とは、曲面あるいは平面で靴底その他の形状を模し
たものをいい、具体的には、ローヒール形状やハイヒー
ル形状、土踏まず部分に膨らみを持たせた形状等が挙げ
られる。また、足台のうち、少なくとも上面に靴底形状
が形成されていれば足り、この裏面（下面）は、平面に
しても上面の靴底形状に倣った形状にしても良い。

【００２５】さらに、請求項７に記載の解決手段は、請
求項４から請求項６に記載の足型計測装置であって、前
記光線のうち前記足台の上面または下面に反射してでき
る足台反射光が、直接またはミラーを介して前記撮像部
材に入射しないように前記光線照射手段および撮像部材
を配置してなることを特徴とする足型計測装置である。

【００２６】足台反射光が直接またはミラーを介して撮
像部材に入射すると、足の表面に形成される光学像の明
暗を区別することができず、正確な形状を算出できなく
なる。また、レーザ等の照度の高い光を用いた場合に
は、撮像部材内に入射した反射光は撮像部材内で迷光と
なり、さらに画像全体のコントラストの低下等を生じさ
せることもある。本発明のようにすれば、反射光が入射
しないので、このような不具合を生じない。

【００２７】なお、請求項４から請求項７に記載の足型
計測装置であって、複数の前記光線照射撮像手段から形
状を計測できる配置で、前記足台のうち足を載置する部
位の近傍に基準点マークが設けられていることを特徴と
する足型計測装置とすると良い。

【００２８】このようにすると、複数の光線照射撮像手
段から形状を計測できる配置で基準点マークを設けたの
で、撮像された基準点マークの位置が各光線照射撮像手
段毎に算出できる。従って、同じ基準点の座標が同じに
なるように変換パラメータを設定することで、一方の形
状情報を他方の形状情報の座標系に座標変換できること
になる。あるいは複数の形状情報を共通の座標系にそれ
ぞれ座標変換することができる。この基準点マークは、
好ましくは、球状であると良い。球状であると、どの方
向から見ても円に見えるので、その重心または中心を基
準点とすれば、見る方向に関係なく基準点を算出できる
からである。この場合には、足台中に球状の基準点マー
クの一部または全部を埋め込むと足台に固定できて良
い。なお、基準点マークを円板としても良い。この場合
には、楕円から重心または中心を算出して基準点を求め
ることができる。この場合には、足台の上面または裏面
に形成すればよい。

【００２９】さらに、請求項８に記載の解決手段は、請
求項４から請求項７に記載の足型計測装置であって、前
記複数組の光線照射撮像手段は、上記足の甲の斜め前上
方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足上面
部位に向かって光線を照射し、かつこの足上面部位を撮
像する甲側光線照射撮像手段と、上記足の裏の斜め後ろ
下方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足裏
面部位に向かって光線を照射し、かつこの足裏面部位を
撮像する足裏側光線照射撮像手段と、上記足のかかと斜
め後上方から、少なくともふくらはぎの下部からかかと
までの足後面部位に向かって光線を照射し、かつこの足
後面部位を撮像するかかと側光線照射撮像手段、の３組
であることを特徴とする足型計測装置である。

【００３０】足型計測においては、足の形状が略Ｌ字形
状をしており、人体の一部であることから計測に制限が
ある。一方、足型を計測し、求める数値には、足長（か
かとからつま先までの長さ）、足幅（親指の付け根と小
指の付け根の間の間隔）、足囲（親指の付け根と小指の
付け根を通る足の周囲長）、甲の高さ、くるぶしの位置
等がある。本発明によれば、足の三次元形状を、少ない
数（３組）の光線照射撮像手段で測定することができ、
安価な足型計測装置とすることができる。また、この装
置により上記数値を求めることもできる。また、甲側光
線照射撮像手段のデータを用いることで、足の甲や足指
の形状を正確に計測できるので、足幅、甲の高さ、くる
ぶしの位置などを算出できる。また、足指の並び方や外
反母趾の程度等を正確に計測することもできる。

【００３１】なお、請求項８に記載の足型計測装置であ
って、前記甲側光線照射撮像手段の甲側撮像部材の光軸
と、前記足裏側光線照射撮像手段の足裏側撮像部材の光
軸とが一致し、かつ、前記かかと側光線照射撮像手段の
かかと側撮像部材の光軸と、甲側撮像部材及び足裏側撮
像部材の光軸とが直交するようにこれらの光線照射撮像
手段を配置することを特徴とする足型計測装置とすると
良い。

【００３２】各形状情報は、通常他の形状情報の座標系
とは直接関係のないローカル座標系に従って表される。
このローカル座標系としては、三角測量の原理を用いて
被測定物の基準面からの高さを計測するなど形状計測の
手法を考慮すると、撮像部材の光軸に直交する平面を仮
想または実在の基準面として採用すると都合がよいこと
が多い。ところで、複数の光線照射撮像手段から得られ
た形状情報を合成するには、まずアフィン変換を用いて
形状情報の座標系を共通の座標系に変換する。本発明に
よれば、各撮像部材の光軸をこのように配置すると、各
々の形状情報におけるローカル座標系で、基準面を光軸
に垂直にとったときに、甲側光線照射撮像手段の基準面
と足裏側光線照射撮像手段の基準面とが一致しまたは平
行になる。また、かかと側光線照射撮像手段の基準面
が、甲側及び足裏側光線照射撮像手段の基準面に直交す
るようになる。このため、これら３組の光線照射撮像手
段の画像出力からそれぞれ算出した形状情報を座標変換
して合成するのに、アフィン変換の際の変換行列等の内
容が簡単になり、アフィン変換の計算が簡単になる。

【００３３】さらに請求項９に記載の解決手段は、請求
項４から請求項７に記載の足型計測装置であって、前記
複数組の光線照射撮像手段は、上記足の右横側から、少
なくとも足のつま先からかかとまでの足右側面部位に向
かって光線を照射し、かつこの足右側面部位を撮像する
右側光線照射撮像手段と、上記足の左横側から、少なく
とも足のつま先からかかとまでの足左側面部位に向かっ
て光線を照射し、かつこの足左側面部位を撮像する左側
光線照射撮像手段と、上記足の裏の下方から、少なくと
も足のつま先からかかとまでの足下面部位に向かって光
線を照射し、かつこの足下面部位を撮像する下側光線照
射撮像手段、の３組であることを特徴とする足型計測装
置である。

【００３４】足型計測においては、足の形状が略Ｌ字形
状をしており、人体の一部であることから計測に制限が
ある。一方、足型を計測し、求める数値には、足長、足
幅、足囲、甲の高さ、くるぶしの位置等がある。本発明
によれば、足の三次元形状を、少ない数（３組）の光線
照射撮像手段で測定することができ、安価な足型計測装
置とすることができる。また、この装置により上記数値
を求めることもできる。

【００３５】なお、請求項９に記載の足型計測装置であ
って、前記右側光線照射撮像手段の右側撮像部材の光軸
と、前記左側光線照射撮像手段の左側撮像部材の光軸と
が一致し、かつ、前記下側光線照射撮像手段の下側撮像
部材の光軸と、右側撮像部材及び左側撮像部材の光軸と
が直交するようにこれらの光線照射撮像手段を配置する
ことを特徴とする足型計測装置とするとよい。

【００３６】各撮像部材の光軸をこのように配置する
と、各々の形状情報におけるローカル座標系で、基準面
を光軸に垂直にとったときに、右側光線照射撮像手段の
基準面と左側光線照射撮像手段の基準面とが一致しまた
は平行になる。また、下側光線照射撮像手段の基準面
が、右側及び左側光線照射撮像手段の基準面に直交する
ようになる。このため、これら３組の光線照射撮像手段
の画像出力からそれぞれ算出した形状情報を座標変換し
て合成するのに、アフィン変換の際の変換行列等の内容
が簡単になり、アフィン変換の計算が簡単になる。

【００３７】さらに、請求項１０に記載の解決手段は、
請求項４から請求項７に記載の足型計測装置であって、
前記複数組の光線照射撮像手段は、上記足の甲の斜め前
上方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足上
面部位に向かって光線を照射し、かつこの足上面部位を
撮像する甲側光線照射撮像手段と、上記足の裏の斜め後
ろ下方から、少なくとも足のつま先からかかとの上部ま
での足裏後面部位に向かって光線を照射し、かつこの足
裏後面部位を撮像する足裏後側光線照射撮像手段、の２
組であることを特徴とする足型計測装置である。

【００３８】足型計測においては、足の形状が略Ｌ字形
状をしており、人体の一部であることから計測に制限が
ある。一方、足型を計測し、求める数値には、足長、足
幅、足囲、甲の高さ、くるぶしの位置等がある。しか
し、シューフィッティング等のための足型計測におい
て、ふくらはぎの下部の形状はあまり重要ではないこと
が多い。本発明によれば、ふくらはぎの下部の形状計測
が省略されるが、足の略全体の三次元形状をより少ない
数（２組）の光線照射撮像手段で測定することができ、
安価な足型計測装置とすることができる。また、この装
置により上記数値を求めることもできる。また、甲側光
線照射撮像手段のデータを用いることで、足の甲や足指
の形状を正確に計測できるので、足幅、甲の高さ、くる
ぶしの位置などを算出できる。また、足指の並び方や外
反母趾の程度等を正確に計測することもできる。

【００３９】なお、上記足裏後側光線照射撮像手段に代
えて、足の裏の斜め後ろ下方から、足のつま先からかか
とまでの足裏面部位に向かって光線を照射し、かつこの
足裏面部位を撮像するように足裏側光線照射撮像手段を
配置してもよい。シューフィッティング等のための足型
計測において、かかとの上側の形状はあまり重要ではな
いことが多い。上記によれば、足裏からかかとまで形状
測定ができるので、より少ない数（２組）の光線照射撮
像手段を用いながらも、足の大部分の三次元形状を計測
することができるようになり好ましい。また、甲側光線
照射撮像手段のデータを用いる利点は上記と同様に得る
ことができる。

【００４０】さらに、請求項１１に記載の解決手段は、
請求項１０に記載の足型計測装置であって、前記甲側光
線照射撮像手段の甲側撮像部材の光軸と、前記足裏後側
光線照射撮像手段の足裏後側撮像部材の光軸とが一致す
るようにこれら光線照射撮像手段を配置することを特徴
とする足型計測装置である。

【００４１】各形状情報は、通常他の形状情報の座標系
とは直接関係のないローカル座標系に従って表される。
このローカル座標系としては、三角測量の原理を用いて
被測定物の基準面からの高さを計測するなど形状計測の
手法を考慮すると、撮像部材の光軸に直交する平面を基
準面として採用すると都合がよいことが多い。ところ
で、複数の光線照射撮像手段から得られた形状情報を合
成するには、まずアフィン変換を用いて形状情報の座標
系を共通の座標系に変換する。本発明によれば、各撮像
部材の光軸をこのように配置すると、各々の形状情報に
おけるローカル座標系で、基準面を光軸に垂直にとった
ときに、甲側光線照射撮像手段の基準面と足裏側光線照
射撮像手段の基準面とが一致しまたは平行になる。この
ため、この２組の光線照射撮像手段の画像出力からそれ
ぞれ算出した形状情報を座標変換して合成するのに、ア
フィン変換の際の変換行列等の内容が簡単になり、アフ
ィン変換の計算が簡単になる。

【００４２】さらに、請求項１２に記載の解決手段は、
請求項８から請求項１１に記載の足型計測装置であっ
て、ミラーを用いて前記光線の光路および撮像部材が見
込む光学像の光路の少なくともいずれかを折り曲げるこ
とを特徴とする足型計測装置である。

【００４３】本発明によれば、光路を折り曲げることに
より、撮像部材の視野角や光線偏向手段の偏向角等から
要求される必要な光路の長さを保ちながらも、足型計測
装置の大きさを小さくすることができる。

【００４４】さらに、請求項１３に記載の解決手段は、
請求項４から請求項１２に記載の足型計測装置であっ
て、略全壁面が遮光性壁で形成され、足を内部に挿入す
るための開口であって、足を挿入することで内部が略暗
室状態となる大きさの足挿入開口を有し、内部に前記光
線照射撮像手段のいずれも含むように取り囲む計測筐体
を備えることを特徴とする足型計測装置である。

【００４５】本発明によれば、足を計測筐体中に挿入し
て足型計測するときには、筐体内部は略暗室となるの
で、店舗や測定室等の照明や太陽光など外部からの外乱
光が減殺され、計測精度を高くすることができる。店舗
や測定室全体の照明を暗くする等の操作が不要であり、
計測筐体中に足を挿入するだけで精度良く計測ができ
る。また、計測のために使用するレーザ光線等の光線が
外部に漏れることをも防止できるので、使用者の安全を
も図ることができる。

【００４６】さらに、請求項１４に記載の解決手段は、
請求項４から請求項１３に記載の足型計測装置であっ
て、前記光線照射手段は、所定コードに従うストライプ
状パターンの光線を照射するストライプ状光線照射手段
であり、前記撮像部材から出力される空間コード化画像
情報から空間コード化法により前記足の形状を算出する
空間コード型画像情報演算手段であることを特徴とする
足型計測装置である。

【００４７】足の形状計測において、画像情報の演算手
法にはいろいろな手法が考えられ、例えば、空間コード
化法や位相シフト法が挙げられる。本発明によれば、こ
のうち空間コード化法による計測を行うので、各画素の
見込む足表面はある空間コードに従ったパターンで光線
が照射されることになる。逆に、足表面の各部分に照射
されたパターンから空間コードを知ることで、その部分
の高さを算出できるので、容易に算出できる。また、画
像情報を明暗二値化した上で形状情報を算出するので、
外乱光の影響が少なく、外乱光の多い店舗の店先等でも
安定して計測することができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】各実施の形態の詳細を説明する前
に、被測定物の形状を計測する手法について説明する。
被測定物の形状を計測する手法としては、空間コード化
法や位相シフト法、モアレ法、干渉縞法等があるが、以
下に説明する各実施の形態で用いる形状の計測手法とし
ては、空間コード化法を用いた例を示す。

【００４９】空間コード化法は、物体の三次元形状を非
接触で計測する手法の１つであり、図１を参照して説明
する。図１の形状計測装置１１０は、レーザ光源１１７
と、レーザ光をスリット形に整形するレンズ系１１８
と、整形されたレーザ光を被測定物Ｍに向けて照射する
ポリゴンミラー１１９と、被測定物Ｍによる反射光を検
出するＣＣＤカメラ１１１と、これらを制御するコント
ロール部１１２とを有している。

【００５０】レーザ光源１１７は、所定の規則に従って
点滅するように制御されており、ポリゴンミラー１１９
は回転してレーザ光を偏向・走査する。従って、被測定
物Ｍの表面には、レーザ光が照射された部分と照射され
なかった部分との明暗のストライプ模様が生ずる。ここ
で、ＣＣＤカメラ１１１の１フレーム（１枚分）の蓄積
時間（撮像期間）内にレーザ光の走査が１回行われるよ
うになっているので、１フレーム分の画像データには、
被測定物Ｍのストライプ模様状のデータが蓄積される。
そして、異なる点滅パターンによる複数回の走査をおこ
なって、異なる複数のストライプ模様データを各走査ご
とに蓄える。ついで、これらのストライプ模様データに
基づき、コントロール部１１２に内蔵される演算装置
が、被測定物Ｍの各点の空間コードを算出し、さらに三
角測量の原理を利用して各画素に対応する被測定物Ｍ上
の点の座標を算出し、形状を計測する。

【００５１】この手法によれば、光が照射される空間に
は一連の空間コードが付されるため、被測定物Ｍの基準
面からの高さが高くても（高低差が大きくても）、光が
照射される空間内にあれば、空間コードから高さが演算
できる。従って、高さの高い被測定物についても全体に
わたって形状を計測できる。

【００５２】更に、レーザ光を走査して用いたこの例に
おいては、機械的なパターンマスクおよびその入れ替え
操作を不要として、装置の小型化と迅速な計測ができる
利点がある。また、上記から判るように、被測定物には
明と暗のストライプ状に光線が照射される。このため、
多少の外乱光が照射されても、画像情報を明暗二値化し
た上で形状を算出するので、安定して形状計測できる利
点がある。

【００５３】ついで、三角測量の原理による高さ測定の
方法について、図２を参照して簡単に説明する。ここで
は、基準面Ｌ上に置かれた被測定物Ｍの図中上面の高さ
Ｚを測定するものとする。レーザ光源２から発射された
光線は、ポリゴンミラー５の鏡面５ａで反射して被測定
物Ｍの上面に照射される。これをＣＣＤカメラ２１の対
物レンズ２７を通して受光素子２８上に結像させて撮像
する。ここで、ＣＣＤカメラ２１の光軸Ｕは、基準面Ｌ
に垂直になる（直交する）ように配置されているものと
し、基準面Ｌから鏡面５ａの走査中心までの高さをhm、
基準点Ａからの偏向角度をα、基準面ＬからＣＣＤカメ
ラ２１の対物レンズ２７の主点までの高さをhc、対物レ
ンズ２７の焦点距離をｆ、基準点ＡからＣＣＤカメラ２
１の光軸Ｕまでの基準面Ｌ上の距離をｍ、ＣＣＤカメラ
２１の受光素子２８上の受光した画素位置（被測定物Ｍ
の上面を見込む画素位置）をｘとする。

【００５４】このとき、被測定物Ｍの上面の高さＺは、 Ｚ＝｛ｘ・hc−ｆ（ｍ−hm・tanα）｝／（ｘ＋ｆ・tanα） (1) で表すことができる。図２より明らかなように、hc、
ｆ、ｍ、hmはいずれも被測定物Ｍと無関係な固定値であ
る。従って、ｘとαが判れば、(1) 式よりＺが算出でき
る。なお、上記式においては、ｙ方向（図２における紙
面に垂直な方向）の座標（位置）が現れないが、ＣＣＤ
カメラ２１の受光素子２８のｙ方向画素位置から直接導
出されるので、３次元計測が可能となる。なお、上記式
(1) は、上記したように高さＺの基準面Ｌに対しＣＣＤ
カメラ２１の光軸Ｕが直交するようにした場合に成立す
る式である。

【００５５】ここで、上記した空間コード化法によれ
ば、図３に示すように光線を照射する空間を一連の空間
コードＳｃが付された小空間で細分することができる。
即ち、基準面Ｌから高さhmの位置にあるポリゴンミラー
５の鏡面５ａの走査中心を中心とした断面扇状の小空間
に細分でき、各小空間には、空間コードＳｃ＝０、１，
２，・・を付すことができる。そして、各空間コードＳ
ｃの番号とその空間コードが付された小空間の偏向角α
との関係は鏡面５ａの角度から算出することができる。

【００５６】上記したように、異なる点滅パターンによ
る複数回の走査をおこなって、異なる複数のストライプ
模様データを蓄えたので、図２における被測定物Ｍの上
面は、点滅パターンの違いにより光線が照射されたりさ
れなかったりすることになる。即ち、例えば、被測定物
Ｍの上面が空間コードＳｃ＝４の空間内に位置していた
場合には、空間コードＳｃ＝４に特有のパターンで光線
が照射される。逆に言えば、被測定物Ｍの上面の明暗
を、蓄えた各照射パターン画像情報にわたって点検すれ
ば、その明暗の現れ方によって被測定物Ｍの上面が属す
る空間コードＳｃを知ることができる。従って、偏向角
αも知ることができる。また、被測定物Ｍの上面を見込
む画素の位置ｘは明らかであるから、これにより、上記
(1) 式によって被測定物Ｍの上面の高さＺを算出するこ
とができる。

【００５７】（実施形態１）本発明の足型計測装置（形
状計測装置）１００を、図４〜図１１と共に説明する。
図４は、足型計測装置１００の機能構成を説明するため
の説明図である。本装置１００においては、被測定物で
ある足Ｆ（図４では図示しない）に対して、３つの方向
から光線を照射し、それぞれの方向から撮像して形状を
算出し、さらに変数変換によって共通の座標系でのデー
タとした後に合成して、三次元的に足Ｆの合成形状情報
を算出する。図４において、基準面Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを
それぞれ基準として形状を測定するために、足（被測定
物）Ｆに光線を照射し、その表面にできた光学像を撮像
する光線照射撮像手段（計測ヘッド）７ａ，７ｂ，７ｃ
と、撮像された画像情報から形状情報を算出した後に座
標変換し合成して、足Ｆの合成形状情報を算出する形状
演算部３０と、制御部１０とを有している。また、３台
の計測ヘッド７ａ，７ｂ，７ｃは、計測筐体９内に納め
られている。なお、以下において、７ａ，７ｂ，７ｃな
ど小文字ａ，ｂ，ｃのある番号及び記号については、例
えば光線照射撮像手段７のように省略して記載すること
もある。

【００５８】ここで、計測ヘッド７ａ，７ｂ，７ｃに
は、それぞれ、光線を足Ｆに照射する光線照射手段６
ａ，６ｂ，６ｃと、光線により足Ｆに生じた光学像を撮
像する撮像部材であるＣＣＤカメラ２１ａ，２１ｂ，２
１ｃとが含まれている。さらに詳しくいえば、光線照射
手段６ａ，６ｂ，６ｃには、それぞれ、レーザ光源２
ａ，２ｂ，２ｃと、このレーザ光源２から発射されるレ
ーザ光線をそれぞれ整形してスリット状光線とするレン
ズ系３ａ，３ｂ，３ｃと、このスリット状光線を足Ｆに
照射しつつ偏向走査するポリゴンミラー５ａ，５ｂ，５
ｃとが含まれている。ＣＣＤカメラ２１ａ、２１ｂ、２
１ｃは、撮像期間（例えば１／６０秒）毎に撮像し、こ
れらから出力される画像情報は、画像情報演算部４０に
送られる。

【００５９】また、制御部１０には、光線制御データメ
モリ（図４ではデータメモリと表示）１２と、この光線
制御データメモリ１２に格納されているコードを読み込
んで、これに従ってレーザ光源２ａ，２ｂ，２ｃをそれ
ぞれを制御するレーザコントローラ１３とが含まれてい
る。さらに、制御部１０には、同期駆動制御回路７１が
含まれ、各ポリゴンミラー５ａ，５ｂ，５ｃを駆動する
と共に回転数や各鏡面の角度（回転角度）を調整してい
る。また、レーザコントローラ１３を通じてレーザ光源
２の点滅のタイミングと、ポリゴンミラー５の回転角度
と、ＣＣＤカメラ２１の撮像のタイミングとを同期させ
ている。また、光線制御データメモリ１２から読み込む
レーザ光源の点滅パターンの選択（コードの選択）も行
う。

【００６０】さらに、形状演算部３０は、足Ｆの基準面
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを基準とした形状情報をそれぞれ算出
する画像情報演算部４０と、算出された形状情報を座標
変換した上で合成して足Ｆの合成形状情報を算出する形
状情報合成部６０とを有している。さらに詳しく言え
ば、画像情報演算部４０には、画像情報を取り込んで明
暗の二値化画像情報に変換したうえで格納する画像情報
取込回路（取込回路と表示）４１と、ＣＣＤカメラ２１
と画像情報取込回路４１との間に介在し、このＣＣＤカ
メラ２１からの画像情報を切り替えて、画像情報取込回
路４１へ送るマルチプレクサ３９と、二値化画像情報か
ら空間コード化法により足Ｆの形状情報を算出する画像
演算処理部（演算処理１，２，３と表示）４２ａ，４２
ｂ，４２ｃと、算出された形状情報を格納する形状情報
メモリ（形状メモリ１，２，３と表示）４３ａ，４３
ｂ，４３ｃとが含まれている。

【００６１】なお、画像演算処理部４２および形状情報
メモリ４３においては、画像演算処理部４２ａや形状法
メモリ４３ａでは、ＣＣＤカメラ２１ａからの画像情報
を処理するというように、各ＣＣＤカメラ２１からの画
像情報は対応する画像演算処理部４２等で処理されるこ
とは言うまでもない。また、画像情報取込回路４１で
は、ＣＣＤカメラ２１から取り込んだ例えば８ビットの
階調をもつ各画素毎の明度画像情報を、まず二値化演算
回路によって各画素分について明暗二値化情報に変換
し、その後、二値化画像情報メモリのいずれかに格納す
る。

【００６２】また、形状情報合成部６０には、それぞれ
の形状情報メモリ４３から出力される形状情報を共通の
座標系で表すために座標変換を行う座標変換処理部（座
標変換処理１，２，３と表示）６１ａ，６１ｂ，６１ｃ
と、座標変換された形状情報を合成して足Ｆ（被測定
物）の合成形状情報を算出する形状合成処理部（形状合
成処理と表示）６３とが含まれている。

【００６３】形状合成処理部６３で算出された足Ｆの合
成形状情報は、その後、表示処理部８０において、ＣＲ
Ｔ等の画面表示のための処理がなされたり、演算処理部
９０において、足長その他の数値が算出される。

【００６４】本例の足型計測装置１００では、レーザ光
源２から照射されたレーザ光線を、レンズ系３でスリッ
ト状光線に整形し、ポリゴンミラー５で反射しつつ偏向
走査して足Ｆ（および基準面Ｌ）に向けて斜め方向から
照射する。

【００６５】ここで、レーザコントローラ１３は光線制
御データメモリ１２からデータを読み込み、このデータ
に従ってレーザ光源２の点滅（スイッチング）の制御を
行う。この光線制御データメモリ１２には、例えば、図
５に示すようなグレイコードに従う８種のコードが格納
されている。そこで、０〜７のメモリビットのうちの１
つを選択してレーザコントローラ１３に読み込む。そし
て、例えば、このコードのデータのうち「０」を暗（消
灯）に、「１」を明（点灯）に対応させることとして、
選択したコードのデータに従って、例えばクロックパル
ス等により所定の間隔毎に、０〜２５５のメモリアドレ
スの順にレーザ光源２を点滅させる。このようにする
と、例えば、図５のメモリビット０のコードが選択され
た場合、所定の時間間隔で、暗、明、明、暗、暗、明、
明、暗、暗・・というパターンでレーザ光源２を点滅さ
せることになる。

【００６６】これにより、ポリゴンミラー５によって走
査されるスリット状光線は、読み込まれたコードに従っ
たストライプ状パターンの光線となり、足Ｆの表面には
ストライプ状パターンの光学像が形成され、足Ｆの各部
分の高さはストライプ状パターンの明暗のずれとして観
察されるようになる。上記８種のコードに従った８種の
光線を照射することで、光線が照射される空間は、空間
コード化法により２５６ヶ（＝２⁸ヶ） の一連のコード
番号が付された小空間に分割される。したがって、足Ｆ
の各表面部分は、撮像した８種の光学像から判定される
空間コードの番号で表されることになり、前記した三角
測量の原理によって、足Ｆの各部分の形状（高さ）が算
出される。

【００６７】そこで、この光学像をＣＣＤカメラ２１
（画素数５１２×２４０ヶ）で撮像し、その出力である
画像情報をマルチプレクサ３９を介して画像情報取込回
路４１に送る。なお、ＣＣＤカメラ２１からの画像情報
は、各画素毎に明度を８ビットの階調で表わしたデータ
となっている。

【００６８】ここで、上述のように同期駆動制御回路７
１により、レーザコントローラ１３、ポリゴンミラー５
およびＣＣＤカメラカメラ２１は同期して動作してい
る。即ち、同期駆動制御回路７１は、ＣＣＤカメラ２１
の１フレーム分の撮像期間（１／６０秒）中に、スリッ
ト状光線が足Ｆを１または複数回の所定回数走査するよ
うに、ＣＣＤカメラ２１の撮像タイミングやポリゴンミ
ラー５の回転数および各鏡面の角度を制御している。さ
らに、所定パターンの光線を足Ｆに照射するようにレー
ザコントローラ１３がレーザ光源２を制御するタイミン
グをもこれらに同期させている。なお、１フレーム分の
撮像期間内にスリット状光線を複数回走査させる場合に
は、レーザ光源２を各走査毎に同じコードに従ったパタ
ーンで点滅させる。ただし、足Ｆの反射率や外乱光を考
慮して、複数回（例えば５回）の走査のうち、実際にレ
ーザ光源２を点滅させて走査するのを、このうちの適数
回（例えば２回）だけとし、あとはレーザ光源２を消灯
するようにしてもよい。

【００６９】ＣＣＤカメラ２１から取り込んだ画像情報
は、画像情報取込回路４１において、上述したようにま
ず二値化演算回路によって、各画素毎に明暗二値化画像
情報に変換され、その後、二値化画像情報メモリのいず
れかに格納される。

【００７０】ついで、同期駆動制御回路７１の指示によ
り、レーザコントローラ１３が光線制御データメモリ１
２から、先回の撮像に使用しなかったメモリビット（例
えば、メモリビット１）のコードを読み込み、これに従
って、上記と同様にレーザ光源２を点滅させる。つい
で、このコードに従ったストライプ状パターンの光線に
より形成された足Ｆの光学像を撮像し、画像情報取込回
路４１において、上記と同様に二値化画像情報に変換
し、まだ二値化画像情報が格納されていない二値化画像
情報メモリのいずれかに格納する。これを、図５に示す
メモリビット０〜７に格納された８種のコードについて
行う。なお、撮像の順序は、メモリビットの順になって
いる必要はない。

【００７１】各二値化画像情報メモリへ各コードに従っ
た二値化画像情報がそれぞれ格納されたら、この８ヶの
二値化画像情報を画像演算処理部４２に読み込む。その
後、空間コード化法により各部分の空間コードを割り出
し、上記した三角測量の原理を用いて足Ｆの形状情報を
算出する。算出された形状情報は、形状情報メモリ４３
に格納される。このようにして、３つの計測ヘッド７
ａ、７ｂ、７ｃによって光線が照射され撮像された足Ｆ
について、それぞれ形状情報を算出し形状情報メモリ４
３ａ、４３ｂ、４３ｃに格納する。なお、足Ｆの計測に
おいて、ある瞬間において光線を照射し撮像するのは、
１つの計測ヘッド７だけとするのが好ましい。同時に複
数のレーザ光源２から光線が照射されると、反射光等が
他のＣＣＤカメラ２１にも入射するため、誤測定を生じ
る可能性があるからである。従って、上述のように８種
のコードで各々撮像したとすると、２４回（＝８×３）
の撮像で終了できることになる。

【００７２】ついで、座標変換処理部６１における処理
について説明する。３つの計測ヘッド７ａ、７ｂ、７ｃ
においては、それぞれ基準面Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃからの高
さを三角測量の原理によって測定して、足Ｆ（被測定
物）の形状情報を算出した。従って、各形状情報が用い
ている座標系（以下、ローカル座標系ともいう）が、互
いに異なっているのが通常である。これでは、３つの形
状情報を合わせて１つの形状情報にすることができない
ため、まず、各形状情報を共通の座標系（以下、ワール
ド座標系ともいう）での表示に座標変換する必要があ
る。この座標変換を座標変換処理部６１で行う。

【００７３】座標変換の具体的な手法としては、アフィ
ン変換を用いる。例えば、ある直交座標系（ローカル座
標系Ｈ_L） で表されたある点を、他の直交座標系（ワー
ルド座標系Ｈ_W）上に座標変換するには、以下の式(2)に
よって行う。 Ｘ_W＝ＡＸ_L＋Ｂ (2) ここで、Ｘ_Wは、ワールド座標系での縦ベクトル Ｘ_W＝
（ｘ_W，ｙ_W，ｚ_W） Ｘ_Lは、ローカル座標系での縦ベクトル Ｘ_L＝（ｘ_L，
ｙ_L，ｚ_L） Ａは、３次の正方行列 Ｂは、３次の縦ベクトル である。

【００７４】そこで、各形状情報についてアフィン変換
のための変換行列Ａおよび変換ベクトルＢを予め決定し
ておき、上記式(2)により座標変換を行う。変換行列Ａ
および変換ベクトルＢは、変換しようとするローカル座
標系Ｈ_L とワールド座標系Ｈ_W との関係によって異なる
が、例えば、あるローカル座標系をワールド座標系Ｈ_W
としても用いることとすれば、そのローカル座標系で表
されている形状情報は座標変換する必要が無くなり、残
りの形状情報についてのみ、座標変換すれば済むことに
なる。また、ローカル座標系同士の関係が特殊な関係に
なっている場合には、変換行列Ａや変換ベクトルＢの内
容が簡単になる場合があるので、そのような関係になる
ように、例えば後述するようなローカル座標系を選択す
ると良い。

【００７５】上記した座標変換処理部６１によって、そ
れぞれワールド座標系Ｈ_W で表された形状情報に変換さ
れた変換形状情報は、その後、形状合成処理部６３にお
いて、合成されて合成形状情報となる。即ち、足Ｆの各
部の形状情報が、ワールド座標系Ｈ_W で表現されている
ので、合成して足Ｆ全体の合成形状情報として用いるこ
とができるようになる。

【００７６】その後は、表示処理部８０において、足Ｆ
全体の形状をワイヤーフレームによって画像表示した
り、任意の部分の断面形状を表示するなど、ＣＲＴやプ
リンタ等において足の形状を表現すべく各種の処理が施
される。また、演算処理部９０においては、足長、足
幅、足囲等任意の部分の寸法が、合成形状情報を元に算
出される。

【００７７】ついで、計測ヘッド７ａ、７ｂ、７ｃの配
置について説明する。被測定物である足Ｆは、略Ｌ字状
であり、かつ人体の一部であるため、独立物と異なり、
計測に適するように、足のみを移動させることは難し
い。従って、光線を照射する方向および撮像する方向を
考慮する必要がある。本実施形態においては、図６に示
すように、３つの方向から足Ｆを撮像する。図６におい
て、３つの撮像中心Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃは、それぞれＣＣ
Ｄカメラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに対応している。ま
た、図６においては図示しないが、ＣＣＤカメラ２１の
近傍を中心として足Ｆに向かって光線照射手段６からレ
ーザ光線が照射される。

【００７８】さらに詳細に説明すると、本実施形態で
は、以下の３つの方向からレーザ光線を照射し、撮像す
る計測ヘッド７（図６では図示しない）を有する。 甲側計測ヘッド７ａは、足Ｆの甲の斜め前上方に配置
された光線照射手段６ａから、レーザ光線を、少なくと
も足Ｆのつま先からくるぶしまでの足上面部位に照射す
るとともに、足Ｆの甲の斜め前上方の撮像中心ＣａにＣ
ＣＤカメラ２１ａが位置するように配置し、ここから少
なくともこの足上面部位を撮像する。 足裏側計測ヘッド７ｂは、足Ｆの裏の斜め後下方に配
置された光線照射手段６ｂから、レーザ光線を、少なく
とも足Ｆのつま先からかかとまでの足裏面部位に照射す
るとともに、足Ｆの裏の斜め後下方の撮像中心ＣｂにＣ
ＣＤカメラ２１ｂが位置するように配置し、ここから少
なくともこの足裏面部位を撮像する。 かかと側計測ヘッド７ｃは、足Ｆのかかとの斜め後上
方に配置された光線照射手段６ｃから、レーザ光線を、
少なくとも足Ｆのふくらはぎの下部からかかとまでの足
後面部位に照射するとともに、足Ｆのかかとの斜め後上
方の撮像中心ＣｃにＣＣＤカメラ２１ｃが位置するよう
に配置し、ここから少なくともこの足後面部位を撮像す
る。

【００７９】このようにすることで、３つという少ない
数の計測ヘッドで、計測ヘッドを移動させることなく、
足Ｆのほぼ全表面の形状が計測できる。また、甲側計測
ヘッド７ａ（従って、ＣＣＤカメラ２１ａ）によって撮
像される足Ｆの甲上面部位の形状情報は、足の甲や足指
の形状についての情報を含んでいるので、この形状情報
を用いることで、足幅、足囲などの他、足指の並び方や
外反母趾の程度等を正確に計測することができる。

【００８０】ところで、図６に示した方向からレーザ光
線を照射し、撮像すると、計測ヘッド７の位置が足Ｆか
ら遠く離れることになるので、計測ヘッド７等の計測筐
体９の寸法が大きくなる。そこで、図７に示すように、
計測筐体９内に３つの計測ヘッドを納めつつ、ミラーを
用いてレーザ光線および撮像の光路を折り曲げて、寸法
の小さい計測筐体９であっても、同様の計測ができるよ
うにする。

【００８１】なお、図７においては、計測ヘッド７内の
光線照射手段６は、図示を省略して矢印で表現してい
る。またＣＣＤカメラ２１についても矩形枠で表現して
いる。また、前後左右上下の表現については、足Ｆのつ
ま先方向を前、かかと方向を後、甲方向を上、足裏方向
を下、つま先方向に向かって右方向を右、左方向を左と
して記述することとして説明する。

【００８２】図７において、甲側計測ヘッド７ａは、足
Ｆのつま先の前方斜め上において、後方斜め上に向かっ
て配置されている。そして、計測筐体９の上面におい
て、下に向けて設けられたミラーＲａを用いて光路を折
り曲げることにより、足上面部位に光線照射手段６ａか
らのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ａによって
足上面部位の光学像を撮像するようにされている。同様
に、足裏側計測ヘッド７ｂは、足Ｆのつま先の前方斜め
下において、後方に向かって配置されている。そして、
かかとの下方において、斜め上に向けて設けられたミラ
ーＲｂを用いて光路を折り曲げることにより、足裏面部
位に光線照射手段６ｂからのレーザ光線を照射し、ＣＣ
Ｄカメラ２１ｂによって足裏面部位の光学像を撮像する
ようにされている。また、かかと側計測ヘッド７ｃは、
足Ｆのかかとの後方斜め下において、上方に向かって配
置されている。そして、かかとの後方斜め上において、
斜め下に向けて設けられたミラーＲｃを用いて光路を折
り曲げりことにより、足後面部位に光線照射手段６ｃか
らのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ｃによって
足後面部位の光学像を撮像するようにされている。

【００８３】このように３つの計測ヘッド７を配置する
ことにより、計測筐体９の寸法をコンパクトにすること
ができる。なお、足Ｆは透明なアクリル樹脂板からなる
足台Ｇ上に載置するようになっており、これにより、体
重を足Ｆにかけた状態でも、足型が計測できるようにな
る。また、足台Ｇは、透明であるので、足裏面部位の形
状を計測するにあたって、足裏面部位に光線照射手段６
ｂからのレーザ光を照射し、また足裏面部位を撮像する
のに妨げとはならない。

【００８４】このように配置された計測ヘッド７を用
い、前記したように、光線照射手段６によりスリット状
のレーザ光線を足Ｆに照射し、撮像して空間コード化法
および三角測量の原理を用いて計測ヘッドからの画像情
報毎に足Ｆの形状情報を算出し、さらに座標変換し合成
して足Ｆの合成形状情報を算出する。ここで、座標変換
の計算を容易にするため、本実施形態においては、各Ｃ
ＣＤカメラ２１の光軸（一点鎖線で示す）を以下のよう
にしている。即ち、図７(a)に示すように、ＣＣＤカメ
ラ２１ａの光軸Ｕａと、ＣＣＤカメラ２１ｂの光軸Ｕｂ
とが一致するように配置している。また、ＣＣＤカメラ
２１ｃの光軸Ｕｃが光軸ＵａおよびＵｂと直交するよう
にしている。

【００８５】このようにした理由を以下に説明する。前
記したように、三角測量の原理を用いて被測定物Ｍの高
さＺを算出する式(1) は、ＣＣＤカメラ２１の光軸Ｕ
が、基準面Ｌに垂直になる（直交する）ように配置され
ていることを前提としている。逆に、式(1) によって算
出された被測定物Ｍ上面の高さＺおよびＸ、Ｙの座標
は、基準面Ｌを基準としたローカル座標系で表現されて
いる。従って、計測ヘッド７ａにおいて計測された形状
情報は、光軸Ｕａに直交する基準面Ｌａを基準としたロ
ーカル座標系Ｈ_Laで表現される。同様に、計測ヘッド７
ｂにおいて計測された形状情報は、光軸Ｕｂに直交する
基準面Ｌｂを基準としたローカル座標系Ｈ_Lbで表現さ
れ、計測ヘッド７ｃにおいて計測された形状情報は、光
軸Ｕｃに直交する基準面Ｌｃを基準としたローカル座標
系Ｈ_Lcで表現される。

【００８６】ここで、光軸同士の関係を上述した関係に
すると、図８に示したように、基準面Ｌａと基準面Ｌｂ
は、平行になり、基準面Ｌｃは、基準面Ｌａ、Ｌｂと直
交する関係となる。このため、相互のローカル座標系間
での座標変換、例えば、座標系Ｈ_Laを基準（ワールド座
標系Ｈ_W）とし、他の座標系Ｈ_Lb、Ｈ_Lc の形状情報を座
標変換する場合、式(2) のアフィン変換における変換行
列Ａおよび変換ベクトルＢが簡単になるので、計算が容
易になる。特に、いずれの基準面Ｌも、３つの光軸が交
わる交点Ｕｏを含むように基準面Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを選
択すると、上記式(2) の変換ベクトルＢ＝０とすること
ができる。

【００８７】ところで、２つの座標系間の変換式を決定
するため、予めキャリブレーションを行って、変換式を
求めておくのが良い。そこで、本実施形態においては、
以下のようにしてキャリブレーションを行う。即ち、足
台Ｇのうち、２つあるいは３つの計測ヘッドから位置
（座標）を計測できる適当な位置に、基準点マークを形
成しておく。図９(a)は足台Ｇを上側から見たときの
図、図９(b)は足台Ｇを下側から見たときの図である。
この透明な足台Ｇの上面には、足Ｆを足台Ｇに載置した
ときにも隠れない位置に、基準点マークＮ１およびＮ２
が形成されている。この基準点マークＮ１，Ｎ２は、直
径１０ｍｍの円形で灰色のペンキによって足台Ｇ上に描
かれている。なお、基準点マークＮ１，Ｎ２の直径は、
５〜１５ｍｍの範囲がよく、１０ｍｍ程度がより好まし
い。

【００８８】予め、あるいは足型の計測と同時に、この
基準点マークの位置も３つの計測ヘッド７を用いて計測
する。なお、このとき、基準点マークＮ１，Ｎ２は、楕
円として観察される。すると、各計測ヘッド７毎に、基
準点マークＮ１，Ｎ２の形状が、そのローカル座標系に
従って算出できるので、この基準点マークＮ１，Ｎ２の
重心（中心）の座標を算出し、基準点Ｑ１，Ｑ２とす
る。具体的には、楕円の長径と短径の交点の位置を求め
る。基準点マークＮ１，Ｎ２の形状は、計測ヘッドによ
って異なる楕円形状として観察されるが、この基準点Ｑ
１，Ｑ２は各々１点である。

【００８９】そこで、あるローカル座標系で表されたこ
の基準点Ｑ１，Ｑ２の座標を座標変換したときに、他の
ローカル座標系（ワールド座標系）で表された基準点Ｑ
１，Ｑ２の座標とそれぞれ一致するように、変換パラメ
ータ（変換行列Ａ及び変換ベクトルＢ）を求める。この
変換パラメータを用いれば、あるローカル座標系で表さ
れた形状情報を、共通のワールド座標系の座標に変換で
きることになる。なお、上記では、ワールド座標系とし
てローカル座標系の１つをそのまま用いた場合を示した
が、ワールド座標系として、いずれのローカル座標系と
も異なる座標系を選択しても良い。例えば、ワールド座
標系として、図６に示す足載置平面Ｇｏ（足台Ｇの上面
Ｇｕ）をＸＹ平面とした直交座標系を選択しても良い。
この座標系を選択すると、足長、足幅、足囲、甲の高さ
等の算出が容易にできる。なお、基準点マークとして円
形のマークＮ１，Ｎ２を用いた例を示したが、足台Ｇに
球状の基準点マークを一部または全部埋め込んで用いて
も良い。

【００９０】本実施形態においては、足台Ｇの上面Ｇｕ
を平面とした例を示したが、足台Ｇは、図１０(a)に示
すように平板である必要はなく、図１０(b)に示すよう
に、上面Ｇｕに曲面あるいは平面で靴底その他の形状を
模した靴底形状を形成しても良い。靴底形状とすると、
足型計測によって、実際に靴を履いたときの足Ｆの形状
に近づけて足型を計測できるので、よりフィットした靴
の製作や選定等ができる。具体的には、ハイヒール形
状、ローヒール形状、土踏まず部分に膨らみを持たせた
形状にする例が挙げられる。さらに、色々な靴底形状の
足台を必要に応じて交換可能としておくと、顧客の求め
ている靴に合わせて足型を計測できるので都合がよい。
なお、足台Ｇの下面Ｇｄについては、図１０(b) のよう
に上面Ｇｕの靴底形状に倣って曲面等としても良いが、
下面Ｇｄは平面としても良い。

【００９１】また、計測ヘッド７及び足台Ｇ等を内部に
配置した計測筐体９は、計測ヘッド７やミラーＲ、足台
Ｇを固定できれば足りる。しかし、本実施形態では、図
１１に示すように、略全面に不透明な壁（遮光性壁）を
形成した箱体とし、箱の上面に形成した開口ＯＰから、
足Ｆを差し入れて足台Ｇ上に載せて足型を計測するよう
にした。このようにすると、外部からの光、例えば店舗
内の照明や太陽光等が計測筐体内入り難くなるので、外
乱光による計測の誤差等を少なくできるので好ましい。
また、レーザ光線が外部に漏れることが防止できるの
で、測定者その他の眼にレーザ光線が飛び込む危険性を
回避することができる。なお、計測筐体９の内部壁面
は、黒色にして、反射光による影響がより少なくなるよ
うにしてある。さらに、本実施形態では、足Ｆの抜き差
しに差し支えのない範囲で、開口ＯＰの大きさを小さく
しておき、足Ｆを差し入れると、内部が略暗室となるよ
うにした。外部からの光が計測筐体９内により入り難
く、あるいは、レーザ光線が漏れ難くなるからである。

【００９２】（変形例）ついで、上記実施形態１の計測
ヘッド７の配置を異なるものとした変形例について説明
する。この変形例の足型計測装置の機能構成は、実施形
態１と同様であるので、共通する部分の説明は省略し、
異なる部分である計測ヘッド７の配置についてのみを説
明する。図１２は、変形例における計測ヘッド７’の配
置を示す説明図である。本例においては、実施形態１と
同様に３台の計測ヘッド７’を用い、ＣＣＤカメラ２１
ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’が撮像中心Ｃａ’，Ｃｂ’，
Ｃｃ’にそれぞれ位置するように配置する。また、図１
２においては図示しないが、ＣＣＤカメラ２１’の近傍
を中心として足Ｆに向かって光線照射手段６’からレー
ザ光線が照射される。

【００９３】さらに詳細に説明すると、本例では、以下
の３つの方向からレーザ光線を照射し、撮像する計測ヘ
ッド７’を有する。 右側計測ヘッド７ａ’は、足Ｆの右横側に配置された
光線照射手段６ａ’から、レーザ光線を、少なくとも足
Ｆのつま先からかかとまでの足右側面部位に照射すると
ともに、足Ｆの右横側の撮像中心Ｃａ’にＣＣＤカメラ
２１ａ’が位置するように配置し、ここから少なくとも
この足右側面部位を撮像する。 左側計測ヘッド７ｂ’は、足Ｆの左横側に配置された
光線照射手段６ｂ’から、レーザ光線を、少なくとも足
Ｆのつま先からかかとまでの足左側面部位に照射すると
ともに、足Ｆの左横側の撮像中心Ｃｂ’にＣＣＤカメラ
２１ｂ’が位置するように配置し、ここから少なくとも
この足左側面部位を撮像する。 下側計測ヘッド７ｃ’は、足Ｆの裏面の下方に配置さ
れた光線照射手段６ｃ’から、レーザ光線を、少なくと
も足Ｆのつま先からかかとまでの足下面部位に照射する
とともに、足Ｆの裏面の下方の撮像中心Ｃｃ’にＣＣＤ
カメラ２１ｃ’が位置するように配置し、ここから少な
くともこの足下面部位を撮像する。

【００９４】このようにすることでも、３つという少な
い数の計測ヘッドで、足Ｆのほぼ全表面の形状が計測で
きる。しかして、図１２に示した方向からレーザ光線を
照射し、撮像すると、計測ヘッド７’を入れる計測筐体
９’の寸法が大きくなるので、実施形態１と同様に、図
１３に示すように、計測筐体９’内に３つの計測ヘッド
を納めつつ、ミラーを用いて、寸法の小さい計測筐体
９’とする。なお、図１３においては、計測ヘッド７’
内の光線照射手段６’は、図示を省略して矢印で表現し
ている。またＣＣＤカメラ２１’についても矩形枠で表
現している。

【００９５】図１３において、右側計測ヘッド７ａ’
は、足Ｆの右横斜め下において、上方に向かって配置さ
れている。そして、足Ｆの右横において、斜め下に向け
て設けられたミラーＲａ’を用いて光路を折り曲げるこ
とにより、足右側面部位に光線照射手段６ａ’からのレ
ーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ａ’によって足右
側面部位の光学像を撮像するようにされている。同様
に、左側計測ヘッド７ｂ’は、足Ｆの左横斜め下におい
て、上方に向かって配置されている。そして、足Ｆの左
横において、斜め下に向けて設けられたミラーＲｂ’を
用いて光路を折り曲げることにより、足左側面部位に光
線照射手段６ｂ’（図示しない）からのレーザ光線を照
射し、ＣＣＤカメラ２１ｂ’によって足左側面部位の光
学像を撮像するようにされている。また、下側計測ヘッ
ド７ｃ’は、足Ｆの下方やや右寄りで右側計測ヘッド７
ａ’の隣りにおいて、右方に向かって配置されている。
そして、足Ｆの下方において、斜め上に向けて設けられ
たミラーＲｃ’を用いて光路を折り曲げることにより、
足下面部位に光線照射手段６ｃ’（図示しない）からの
レーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ｃ’によって足
下面部位の光学像を撮像するようにされている。

【００９６】このように３台の計測ヘッド７’を配置す
ることにより、計測筐体９’の寸法をコンパクトにする
ことができる。なお、足Ｆは透明なアクリル樹脂板から
なる足台Ｇ’上に載置するようになっており、これによ
り、体重を足Ｆにかけた状態でも、足型が計測できるよ
うになる。また、足台Ｇ’は、透明であるので、足Ｆの
形状を計測するにあたって、光線照射手段６’からのレ
ーザ光を照射し、また足の各部位を撮像するのに妨げと
はならない。なお、図１３に示す本例においては、足台
Ｇ’が計測筐体９’の左右全体に架設された例を示した
が、計測ヘッド７ａ’および７ｂ’の上方のみ開口を設
けるなどして、これらの計測ヘッドでのレーザ光線の照
射および撮像において、足台Ｇ’を透過しなくても良い
ようにしても良い。

【００９７】なお、本例においても、実施形態１と同様
に、ＣＣＤカメラ２１’の各光軸Ｕａ’，Ｕｂ’，Ｕ
ｃ’は、光軸Ｕａ’と光軸Ｕｂ’がと一致し、光軸Ｕ
ｃ’が光軸Ｕａ’およびＵｂ’と直交するように配置さ
れている。このように配置すると、変数変換のための変
換パラメータが簡単になる。また、本例の計測筐体９’
には、足Ｆのかかとを突き当てて足Ｆの位置の基準とす
べくストッパーＳＴが形成されている。このストッパー
ＳＴは、足長などを算出するときの基準とすることがで
きる。

【００９８】（実施形態２）ついで、２台の計測ヘッド
を用いて、足Ｆの略全体の形状を計測できるように配置
した実施形態２について説明する。本実施形態の足型計
測装置２００における機能構成は、図１４に示すよう
に、計測ヘッドが７ａ”と７ｂ”の２台となり、それに
伴って画像情報処理部や座標変換処理部等の数も２つに
なっただけで、実施態様１と同様であるので、説明は省
略する。

【００９９】ついで、２台の計測ヘッド７ａ”、７ｂ”
の配置について説明する。被測定物である足Ｆの形状等
を考慮し、２台の計測ヘッドで、足Ｆの略全体の形状を
計測できるようにするため、本実施形態では、図１５に
示すように、以下の２つの方向からレーザ光線を照射
し、撮像するように計測ヘッド７”を配置した。 甲側計測ヘッド７ａ”は、足Ｆの甲の斜め前上方か
ら、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からくるぶ
しまでの足上面部位に照射するとともに、足Ｆの甲の斜
め前上方から少なくともこの足上面部位を撮像する。 足裏後側計測ヘッド７ｂ”は、足Ｆの裏の斜め後下方
から、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からかか
との上部までの足裏後面部位に照射するとともに、足Ｆ
の裏の斜め後下方から少なくともこの足裏後面部位を撮
像する。

【０１００】このようにすることで、２台という最小数
の計測ヘッドで、ヘッドを移動させることなく足Ｆのほ
ぼ全表面の形状が計測できる。また、実施形態１と同様
に、甲側計測ヘッド７ａ”（従って、ＣＣＤカメラ２１
ａ”）によって撮像される足Ｆの甲上面部位の形状情報
は、足の甲や足指の形状の情報を含んでいるので、この
形状情報を用いることで、足幅、足囲などの他、足指の
並び方や外反母趾の程度等を正確に計測することができ
る。

【０１０１】なお、図１５では、計測筐体９”の大きさ
をコンパクトにするため、実施態様１と同様に、２台の
計測ヘッドを納めつつ、ミラーを用いてレーザ光線およ
び撮像の光路を折り曲げている。従って、図１５におい
て、実際には、甲側計測ヘッド７ａ”は、足Ｆのつま先
の前方斜め上において、後方斜め上に向かって配置され
ている。そして、計測筐体９”の上面において、下に向
けて設けられたミラーＲａ”を用いて光路を折り曲げる
ことにより、足上面部位に光線照射手段６ａ”からのレ
ーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ａ”によって足上
面部位の光学像を撮像するようにされている。同様に、
足裏後側計測ヘッド７ｂ”は、足Ｆのかかとの下におい
て、後方斜め上方に向かって配置されている。そして、
かかとの後方斜め下において、前方に向けて設けられた
ミラーＲｂ”を用いて光路を折り曲げることにより、足
裏後面部位に光線照射手段６ｂ”からのレーザ光線を照
射し、ＣＣＤカメラ２１ｂ”によって足裏面部位の光学
像を撮像するようにされている。

【０１０２】このようにして２台の計測ヘッド７ａ”，
７ｂ”を配置することにより、計測筐体９”の寸法をコ
ンパクトにすることができる。なお、足Ｆは透明なアク
リル樹脂板からなる足台Ｇ”上に載置するようになって
おり、これにより、体重を足Ｆにかけた状態でも、足型
が計測できるようになる。また、足台Ｇ”は、透明であ
るので、足裏後面部位の形状を計測するにあたって、足
裏後面部位に光線照射手段６ｂ”からのレーザ光を照射
し、また足裏後面部位を撮像するのに妨げとはならな
い。

【０１０３】このように配置された計測ヘッド７”を用
い、前記したように、光線照射手段６”によりスリット
状のレーザ光線を足Ｆに照射し、撮像して空間コード化
法および三角測量の原理を用いて計測ヘッドからの画像
情報毎に足Ｆの形状情報を算出し、さらに座標変換し合
成して足Ｆの形状を算出する。図１６は、実際に足Ｆを
計測し、空間コード化法等により足Ｆの形状情報を算出
し、この座標変換及び合成前の形状情報に基づいてワイ
ヤフレーム画像により足Ｆの形状を表示した例である。
言うまでもないが、図１６(a) が、甲側計測ヘッド７
ａ”から得られた形状情報による画像であり、(b) が、
足裏後側計測ヘッド７ｂ”から得られた形状情報による
画像である。このワイヤフレーム画像からも判るよう
に、この２つの形状情報を合成することで、足Ｆのほぼ
全体にわたる合成形状情報が得られる。

【０１０４】なお、座標変換の計算を容易にするため、
本実施形態においては、図１５(a)に示すように、ＣＣ
Ｄカメラ２１ａ”の光軸Ｕａ”と、ＣＣＤカメラ２１
ｂ”の光軸Ｕｂ”とが一致するように配置している。こ
れにより、基準面Ｌａ”とＬｂ”とが、平行となりある
いは一致するため、一方の形状情報を他方の形状情報と
同じ座標系に変換するときの変換パラメータが簡単にな
る。

【０１０５】また、本実施形態においても、変換パラメ
ータをキャリブレーションによって得るため、上記実施
形態１と同様に、足台Ｇ”の上面に基準点マークを設け
ている。なお、詳細は上記実施形態１と同様であるの
で、説明は省略する。

【０１０６】ところで、足台Ｇ”は、たとえ透明とはい
え、その上面Ｇｕ”または下面Ｇｄ”でレーザ光線を反
射する。反射光が直接あるいはミラーを介してＣＣＤカ
メラに入射すると、例えば、足裏後面部位の光学像と足
台の下面Ｇｄ”の反射光との区別ができず、誤測定とな
ることがある。また、入射した反射光が、ＣＣＤカメラ
内で迷光となって、画像情報全体のコントラストを低下
させたりすることがある。そこで、本実施形態では、計
測ヘッド７”とミラーＲ”の配置を工夫しており、光線
照射手段６ａ”，６ｂ”からのレーザ光線が、足台Ｇ”
の上面Ｇｕ”または下面Ｇｄ”で反射した反射光は、そ
れぞれ直接あるいはミラーを介してＣＣＤカメラ２１
ａ”，２１ｂ”に入らないようにされている。

【０１０７】即ち、図１５(a) で説明すると、計測ヘッ
ド７ａ”の光線照射手段６ａ”からのレーザ光線は、足
台上面Ｇｕ”で反射しても、後ろ斜め上側（図１５(a)
中、右上方向）に向かって進行するようにされている。
このため、つま先の前方にあるＣＣＤカメラ２１ａ”に
は、光線照射手段６ａ”からのレーザ光線の反射光は、
入射しない。一方、計測ヘッド７ｂ”の光線照射手段６
ｂ”からのレーザ光線は、足台下面Ｇｄ”で反射して
も、前斜め下側（図１５(a)中、左下方向） に向かって
進行するようにされている。このため、かかとの下方に
あるＣＣＤカメラ２１ｂ”には、光線照射手段６ｂ”か
らのレーザ光線の反射光は、入射しない。

【０１０８】上記実施形態２においては、計測ヘッド７
ｂ”を用いて、つま先からかかとの上部までの足裏後面
部位の形状を計測した。しかし、シューフィッティング
等において、かかとの上部の形状は、特に無くとも足り
る場合があり、この場合には、計測ヘッド７ｂ”および
ミラーＲｂ”の位置や角度を変更して、例えば、実施形
態１の計測ヘッド７ｂおよびミラーＲｂのように配置す
ることで、つま先からかかとまでの足裏部位の形状を計
測するようにしても良い。この場合にも、２つのＣＣＤ
カメラの光軸が一致するように配置するのが好ましい。
このようにすると、実施形態１において、計測ヘッド７
ｃを省略した状態となる（図７参照）。つまり、計測ヘ
ッド７ｃによって計測される足後面部位の形状情報が欠
落することになるが、このようにしても、足Ｆの大部分
の形状が測定できるので、かかと上部の形状が不要に場
合には、少ない計測ヘッドの数（２台）で、足Ｆの計測
ができることになる。

【０１０９】上記実施態様１および２においては、光線
照射手段とＣＣＤカメラとが組になって納められた計測
ヘッドを用いた例を示した。即ち、計測ヘッド内には、
その計測ヘッドに専用の光線照射手段、即ち、ポリゴン
ミラーやレーザ光源、レンズ系等を有している例を示し
たが、光線照射手段のうちの一部の部品、例えばポリゴ
ンミラーを、他の光線照射手段と共用しても良い。ポリ
ゴンミラーに対し、複数（例えば２つ）の方向からレー
ザ光線を照射するようにすれば、１つのポリゴンミラー
を用いて、異なる複数の方向に向かってレーザ光線を走
査偏向させることができる。従って、このような光線を
ミラー等を用いて導くことで、被測定物（例えば、足）
に異なる方向から光線を照射することができるようにな
る。

【０１１０】なお、上記においては、実施形態１および
２に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施
形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱し
ない限度において、適宜変更して適用することができる
ことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】空間コード化法による形状計測の原理を説明す
るための説明図である。

【図２】三角測量の原理を説明するための説明図であ
る。

【図３】空間コード化法による偏向角の求め方の説明の
ための説明図である。

【図４】足型計測装置１００の機能構成を説明するため
の説明図である。

【図５】空間コード型光線制御データメモリのデータ内
容を説明するための説明図である。

【図６】実施形態１にかかる３つの光線照射撮像手段の
配置を説明するための説明図である。

【図７】３台の計測ヘッドを納めた計測筐体内の様子を
示す説明図であり、(a) は足の左方向から、(b)は足の
つま先方向から見た図である。

【図８】３つの光軸と基準面との関係を説明する説明図
である。

【図９】足台に設けた基準点マークを説明する説明図で
ある。

【図１０】足台の形状を説明する説明図である。

【図１１】計測筐体に足を差し入れた状態を示す説明図
である。

【図１２】変形例における計測ヘッドの配置を示す説明
図である。

【図１３】変形例における３台の計測ヘッドを納めた計
測筐体内の様子を示す説明図であり、(a)は足の左方向
から、(b)は足のつま先方向から見た図である。

【図１４】足型計測装置２００の機能構成を説明するた
めの説明図である。

【図１５】実施形態２にかかる３台の計測ヘッドを納め
た計測筐体内の様子を示す説明図であり、(a)は足の左
方向から、(b)は足のつま先方向から見た図である。

【図１６】画像情報から算出した形状情報を用いて表し
た、足の形状を示すワイヤーフレーム画像である。

【図１７】従来の足型測定装置の構造を示す説明図であ
る。

【図１８】従来の他の形状測定装置の構造を示す説明図
である。

【符号の説明】

１００，２００ 足型計測装置（形状計測装
置） ２ａ，２ｂ，２ｃ レーザ光源 ３ａ，３ｂ，３ｃ レンズ系 ５ａ，５ｂ，５ｃ ポリゴンミラー ６ａ，６ｂ，６ｃ 光線照射手段 ７ａ，７ｂ，７ｃ 計測ヘッド（光線照射撮像手
段） ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ＣＣＤカメラ（撮像部材） １０ 制御部 １２ 光線制御データメモリ １３ レーザコントローラ ７１ 同期駆動制御回路 ３０ 形状演算部 ４０ 画像情報演算部 ６０ 形状情報合成部 ３９ マルチプレクサ ４１ 画像情報取込回路 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 画像情報処理部 ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 形状情報メモリ ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ 座標変換処理部 ６３ 形状合成処理部 Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ 基準面 Ｆ 足 Ｇ 足台 Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ ミラー

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の三次元形状を計測する形状計
   測装置であって、 光線を上記被測定物に照射する光線照射手段、および該
   光線照射手段に対応し、上記光線により上記被測定物の
   表面に生じる光学像を撮像する撮像部材、をそれぞれ備
   え、上記被測定物の形状を複数の方向から計測するよう
   に配置された複数組の光線照射撮像手段と、 それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算
   処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を
   算出し、これらを座標変換して合成し上記被測定物の合
   成形状情報を算出する形状演算手段と、を有する形状計
   測装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の形状計測装置であっ
   て、前記撮像部材の光軸が、互いに、一致し、平行とな
   り、または直交するように各撮像部材が配置されている
   ことを特徴とする形状計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の形状計
   測装置であって、複数の前記光線照射撮像手段から形状
   を計測できる配置で、前記被測定物の近傍に基準点マー
   クが設けられていることを特徴とする形状計測装置。
4. 【請求項４】 足の三次元形状を計測する足型計測装置
   であって、 上記足を載せる足台と、 光線を上記足に照射する光線照射手段、および該光線照
   射手段に対応し、上記光線により上記足の表面に生じる
   光学像を撮像部材によって撮像する撮像手段、をそれぞ
   れ備え、上記足の形状を複数の方向から計測するように
   配置された複数組の光線照射撮像手段と、 それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算
   処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を
   算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合成形状
   情報を算出する形状演算手段と、を有する足型計測装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の足形計測装置であっ
   て、 前記足台が透明であることを特徴とする足型計測装置。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の足型計
   測装置であって、 前記足台の上面に靴底形状が形成されていることを特徴
   とする足型計測装置。
7. 【請求項７】 請求項４から請求項６に記載の足型計測
   装置であって、前記光線のうち前記足台の上面または下
   面に反射してできる足台反射光が、直接またはミラーを
   介して前記撮像部材に入射しないように前記光線照射手
   段および撮像部材を配置してなることを特徴とする足型
   計測装置。
8. 【請求項８】 請求項４から請求項７に記載の足型計測
   装置であって、 前記複数組の光線照射撮像手段は、 上記足の甲の斜め前上方から、少なくとも足のつま先か
   らくるぶしまでの足上面部位に向かって光線を照射し、
   かつこの足上面部位を撮像する甲側光線照射撮像手段
   と、 上記足の裏の斜め後ろ下方から、少なくとも足のつま先
   からかかとまでの足裏面部位に向かって光線を照射し、
   かつこの足裏面部位を撮像する足裏側光線照射撮像手段
   と、 上記足のかかと斜め後上方から、少なくともふくらはぎ
   の下部からかかとまでの足後面部位に向かって光線を照
   射し、かつこの足後面部位を撮像するかかと側光線照射
   撮像手段、の３組であることを特徴とする足型計測装
   置。
9. 【請求項９】 請求項４から請求項７に記載の足型計測
   装置であって、 前記複数組の光線照射撮像手段は、 上記足の右横側から、少なくとも足のつま先からかかと
   までの足右側面部位に向かって光線を照射し、かつこの
   足右側面部位を撮像する右側光線照射撮像手段と、 上記足の左横側から、少なくとも足のつま先からかかと
   までの足左側面部位に向かって光線を照射し、かつこの
   足左側面部位を撮像する左側光線照射撮像手段と、 上記足の裏の下方から、少なくとも足のつま先からかか
   とまでの足下面部位に向かって光線を照射し、かつこの
   足下面部位を撮像する下側光線照射撮像手段、の３組で
   あることを特徴とする足型計測装置。
10. 【請求項１０】 請求項４から請求項７に記載の足型計
    測装置であって、 前記複数組の光線照射撮像手段は、 上記足の甲の斜め前上方から、少なくとも足のつま先か
    らかかとまでの足上面部位に向かって光線を照射し、か
    つこの足上面部位を撮像する甲側光線照射撮像手段と、 上記足の裏の斜め後ろ下方から、少なくとも足のつま先
    からかかとの上部までの足裏後面部位に向かって光線を
    照射し、かつこの足裏後面部位を撮像する足裏後側光線
    照射撮像手段、の２組であることを特徴とする足型計測
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の足型計測装置であ
    って、 前記甲側光線照射撮像手段の甲側撮像部材の光軸と、前
    記足裏後側光線照射撮像手段の足裏後側撮像部材の光軸
    とが一致するようにこれら光線照射撮像手段を配置する
    ことを特徴とする足型計測装置。
12. 【請求項１２】 請求項８から請求項１１に記載の足型
    計測装置であって、ミラーを用いて前記光線の光路およ
    び撮像部材が見込む光学像の光路の少なくともいずれか
    を折り曲げることを特徴とする足型計測装置。
13. 【請求項１３】 請求項４から請求項１１に記載の足型
    計測装置であって、 略全壁面が遮光性壁で形成され、 足を内部に挿入するための開口であって、足を挿入する
    ことで内部が略暗室状態となる大きさの足挿入開口を有
    し、 内部に前記光線照射撮像手段のいずれも含むように取り
    囲む計測筐体を備えることを特徴とする足型計測装置。
14. 【請求項１４】 請求項４から請求項１３に記載の足型
    計測装置であって、 前記光線照射手段は、所定コードに従うストライプ状パ
    ターンの光線を照射するストライプ状光線照射手段であ
    り、 前記撮像部材から出力される空間コード化画像情報から
    空間コード化法により前記足の形状を算出する空間コー
    ド型画像情報演算手段であることを特徴とする足型計測
    装置。