JPH11248436A - ３次元計測装置 - Google Patents
３次元計測装置Info
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- JPH11248436A JPH11248436A JP4665798A JP4665798A JPH11248436A JP H11248436 A JPH11248436 A JP H11248436A JP 4665798 A JP4665798 A JP 4665798A JP 4665798 A JP4665798 A JP 4665798A JP H11248436 A JPH11248436 A JP H11248436A
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- light beam
- virtual plane
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光電変換信号のＳ／Ｎ比を高めて高精度の計測
を実現する。 【解決手段】仮想平面ＶＳに向かってラスタ走査をする
ように光ビームＬを投射し、仮想平面を主走査方向Ｘ及
び副走査方向Ｙに細分化した各サンプリング区画ｓｐを
通過する時点での計測対象Ｑで反射した光ビームの入射
角度に応じたデータＤｚを出力する３次元計測装置１に
おいて、光ビームを射出する２以上のｎ個の光源１１
と、仮想平面をｎ分割して走査するように、各光源が射
出する光ビームを互いに異なるサンプリング区画に導く
ビーム偏向手段１２Ｘ，１２Ｙと、各光源が射出する光
ビームを受光する合計ｎ個の光電変換デバイス２５と、
を設ける。
を実現する。 【解決手段】仮想平面ＶＳに向かってラスタ走査をする
ように光ビームＬを投射し、仮想平面を主走査方向Ｘ及
び副走査方向Ｙに細分化した各サンプリング区画ｓｐを
通過する時点での計測対象Ｑで反射した光ビームの入射
角度に応じたデータＤｚを出力する３次元計測装置１に
おいて、光ビームを射出する２以上のｎ個の光源１１
と、仮想平面をｎ分割して走査するように、各光源が射
出する光ビームを互いに異なるサンプリング区画に導く
ビーム偏向手段１２Ｘ，１２Ｙと、各光源が射出する光
ビームを受光する合計ｎ個の光電変換デバイス２５と、
を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体に光ビームを
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。
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（３次元カメラ）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ＣＡ
Ｄ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。
の３次元計測装置（３次元カメラ）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ＣＡ
Ｄ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
光投影法が知られている。この方法は、物体を光学的に
走査して三角測量の原理に基づいて距離画像（３次元画
像）を得る方法であり、参照光を投射して物体を走査す
る能動的計測方法の一種である。ビーム状の参照光を投
射するラスタ走査には、例えば左から右へ一方向の主走
査を行う形態と、左から右への走査とその逆の方向の走
査とを交互に行う形態（往復主走査）とがある。物体で
反射した参照光は光電変換素子の受光面に入射する。受
光面上でのスポット位置は入射角度に対応するので、ス
ポット位置を検出することによって物体との距離を算出
することができる。
光投影法が知られている。この方法は、物体を光学的に
走査して三角測量の原理に基づいて距離画像（３次元画
像）を得る方法であり、参照光を投射して物体を走査す
る能動的計測方法の一種である。ビーム状の参照光を投
射するラスタ走査には、例えば左から右へ一方向の主走
査を行う形態と、左から右への走査とその逆の方向の走
査とを交互に行う形態（往復主走査）とがある。物体で
反射した参照光は光電変換素子の受光面に入射する。受
光面上でのスポット位置は入射角度に対応するので、ス
ポット位置を検出することによって物体との距離を算出
することができる。
【０００４】従来においては、走査範囲内の各位置から
の反射光を受光するため、ＣＣＤエリアセンサやＰＳＤ
（位置検知型の光検出器）などの２次元光電変換デバイ
スが用いられていた。また、スリット光を投射する計測
において、複数個（例えば１２８個）の１次元ＰＳＤを
並べて疑似的に２次元の受光面を形成する手法が提案さ
れている。
の反射光を受光するため、ＣＣＤエリアセンサやＰＳＤ
（位置検知型の光検出器）などの２次元光電変換デバイ
スが用いられていた。また、スリット光を投射する計測
において、複数個（例えば１２８個）の１次元ＰＳＤを
並べて疑似的に２次元の受光面を形成する手法が提案さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにビーム光
を投射する３次元計測では、光電変換の受光面積が大き
いほど、検出信号のＳ／Ｎ比は低い。受光面のうちのス
ポットの占める割合が小さくなるからである。素子によ
っては受光面積の増大につれて応答速度も低下する。
を投射する３次元計測では、光電変換の受光面積が大き
いほど、検出信号のＳ／Ｎ比は低い。受光面のうちのス
ポットの占める割合が小さくなるからである。素子によ
っては受光面積の増大につれて応答速度も低下する。
【０００６】本発明は、光電変換信号のＳ／Ｎ比を高め
て高精度の計測を実現することを目的としている。
て高精度の計測を実現することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明においては、計測
の視野に対応する受光面を複数個の光電変換デバイスで
構成し、光電変換デバイスの１個当たりの受光面積の縮
小を図る。そして、各光電変換デバイス毎に専用の光源
を設けて、各光電変換デバイスにそれに対応した光源か
ら射出して物体で反射した光ビームを受光させる。又
は、走査の進行に合わせて適切に光電変換デバイスを選
択して信号を取り出す。
の視野に対応する受光面を複数個の光電変換デバイスで
構成し、光電変換デバイスの１個当たりの受光面積の縮
小を図る。そして、各光電変換デバイス毎に専用の光源
を設けて、各光電変換デバイスにそれに対応した光源か
ら射出して物体で反射した光ビームを受光させる。又
は、走査の進行に合わせて適切に光電変換デバイスを選
択して信号を取り出す。
【０００８】請求項１の発明の装置は、仮想平面に向か
ってラスタ走査をするように光ビームを投射し、前記仮
想平面を主走査方向及び副走査方向に細分化した各サン
プリング区画を通過する時点での計測対象で反射した前
記光ビームの入射角度に応じたデータを出力する３次元
計測装置であって、光ビームを射出する２以上のｎ個の
光源と、前記仮想平面をｎ分割して走査するように、前
記各光源が射出する光ビームを互いに異なるサンプリン
グ区画に導くビーム偏向手段と、前記各光源が射出する
光ビームを受光する合計ｎ個の光電変換デバイスと、を
有している。
ってラスタ走査をするように光ビームを投射し、前記仮
想平面を主走査方向及び副走査方向に細分化した各サン
プリング区画を通過する時点での計測対象で反射した前
記光ビームの入射角度に応じたデータを出力する３次元
計測装置であって、光ビームを射出する２以上のｎ個の
光源と、前記仮想平面をｎ分割して走査するように、前
記各光源が射出する光ビームを互いに異なるサンプリン
グ区画に導くビーム偏向手段と、前記各光源が射出する
光ビームを受光する合計ｎ個の光電変換デバイスと、を
有している。
【０００９】請求項２の発明の３次元計測装置におい
て、前記光電変換デバイスは１次元位置検出型デバイス
である。請求項３の発明の装置は、仮想平面に向かって
ラスタ走査をするように光ビームを投射し、前記仮想平
面を主走査方向及び副走査方向に細分化した各サンプリ
ング区画を通過する時点での計測対象で反射した前記光
ビームの入射角度に応じたデータを出力する３次元計測
装置であって、入射した前記光ビームを受光する複数個
の光電変換デバイスと、前記各時点毎に、前記複数の光
電変換デバイスのいずれかの出力信号を前記入射角度を
特定する有効信号として選択する信号処理手段と、を有
している。
て、前記光電変換デバイスは１次元位置検出型デバイス
である。請求項３の発明の装置は、仮想平面に向かって
ラスタ走査をするように光ビームを投射し、前記仮想平
面を主走査方向及び副走査方向に細分化した各サンプリ
ング区画を通過する時点での計測対象で反射した前記光
ビームの入射角度に応じたデータを出力する３次元計測
装置であって、入射した前記光ビームを受光する複数個
の光電変換デバイスと、前記各時点毎に、前記複数の光
電変換デバイスのいずれかの出力信号を前記入射角度を
特定する有効信号として選択する信号処理手段と、を有
している。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る３次元計測装
置１の概要を示す図、図２は受光センサアレイ２５の構
成図である。
置１の概要を示す図、図２は受光センサアレイ２５の構
成図である。
【００１１】３次元計測装置１は、仮想平面ＶＳに向か
ってラスタ走査をするように光ビームＬ1 〜Ｌn を投射
する投光系１０、計測対象の物体Ｑで反射した光ビーム
Ｌ1〜Ｌn を受光する受光系２０、及び計測値に応じた
データＤＤを記憶するフレームメモリ６０を備えてい
る。
ってラスタ走査をするように光ビームＬ1 〜Ｌn を投射
する投光系１０、計測対象の物体Ｑで反射した光ビーム
Ｌ1〜Ｌn を受光する受光系２０、及び計測値に応じた
データＤＤを記憶するフレームメモリ６０を備えてい
る。
【００１２】投光系１０は、光源としてのｎ個の半導体
レーザ（ＬＤ）１１1 〜１１n 、主走査手段であるガル
バノミラー１２Ｘ、及び副走査手段であるガルバノミラ
ー１２Ｙから構成されている。各ガルバノミラー１２
Ｘ，１２Ｙは、光ビームを反射するミラーとそれを回動
させる電磁機構とからなり、計ｎ本のＬ1 〜Ｌn を一括
に偏向して仮想平面ＶＳへ導く。つまり、仮想平面ＶＳ
はｎ分割され、ｎ個の分割領域に対する走査が並行して
行われる。各ＬＤ１１1 〜１１n は１つの分割領域に専
用の光源として用いられる。ガルバノミラー１２Ｘ，１
２Ｙの電磁機構には、クロックＳＰＣＬＫのカウント値
をルックアップテーブル形式で補正した後にＤ／Ａ変換
した駆動電圧が与えられる。主走査は１ライン毎にビー
ム偏向の方向が反転する往復形式である。副走査は１ラ
インの主走査毎に間欠的に行われる。主走査において
は、ビーム偏向速度が副走査よりも大きいので、駆動電
圧が示す制御目標値と実際の回動角度位置とのずれが生
じ易い。そこで、特にガルバノミラー１２Ｘには仮想平
面ＶＳ上での光スポットの位置を正確に把握するために
回動角度センサが設けられている。なお、以下において
主走査方向（Ｘ方向）を水平方向とし、副走査方向（Ｙ
方向）を垂直方向とするものとして説明することがあ
る。
レーザ（ＬＤ）１１1 〜１１n 、主走査手段であるガル
バノミラー１２Ｘ、及び副走査手段であるガルバノミラ
ー１２Ｙから構成されている。各ガルバノミラー１２
Ｘ，１２Ｙは、光ビームを反射するミラーとそれを回動
させる電磁機構とからなり、計ｎ本のＬ1 〜Ｌn を一括
に偏向して仮想平面ＶＳへ導く。つまり、仮想平面ＶＳ
はｎ分割され、ｎ個の分割領域に対する走査が並行して
行われる。各ＬＤ１１1 〜１１n は１つの分割領域に専
用の光源として用いられる。ガルバノミラー１２Ｘ，１
２Ｙの電磁機構には、クロックＳＰＣＬＫのカウント値
をルックアップテーブル形式で補正した後にＤ／Ａ変換
した駆動電圧が与えられる。主走査は１ライン毎にビー
ム偏向の方向が反転する往復形式である。副走査は１ラ
インの主走査毎に間欠的に行われる。主走査において
は、ビーム偏向速度が副走査よりも大きいので、駆動電
圧が示す制御目標値と実際の回動角度位置とのずれが生
じ易い。そこで、特にガルバノミラー１２Ｘには仮想平
面ＶＳ上での光スポットの位置を正確に把握するために
回動角度センサが設けられている。なお、以下において
主走査方向（Ｘ方向）を水平方向とし、副走査方向（Ｙ
方向）を垂直方向とするものとして説明することがあ
る。
【００１３】受光系２０は、結像レンズ２１、可視光と
光ビームＬとを分離するプリズム２２、モニター用カラ
ー撮影像を出力するためのＣＣＤ撮像デバイス２３、及
び光ビームＬ1 〜Ｌn の入射角度を検出するための受光
センサアレイ２５からなる。
光ビームＬとを分離するプリズム２２、モニター用カラ
ー撮影像を出力するためのＣＣＤ撮像デバイス２３、及
び光ビームＬ1 〜Ｌn の入射角度を検出するための受光
センサアレイ２５からなる。
【００１４】受光センサアレイ２５は、図２のようにｎ
個の光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の集合体であ
る。各光電変換デバイス２５０1 〜２５０n は、受光面
に入射した光のスポット位置に応じたアナログ信号を出
力する１次元の位置検知型検出器（ＰＳＤ）であって、
Ｙ方向のスポット位置を検出するように配置されてい
る。ただし、受光面のＸ方向の幅がスポット径の数倍〜
数十倍程度のものが用いられており、各光電変換デバイ
ス２５０1 〜２５０n が仮想平面ＶＳのうちの１つの分
割領域を走査する光ビームＬ1 〜Ｌn の受光を担う。
個の光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の集合体であ
る。各光電変換デバイス２５０1 〜２５０n は、受光面
に入射した光のスポット位置に応じたアナログ信号を出
力する１次元の位置検知型検出器（ＰＳＤ）であって、
Ｙ方向のスポット位置を検出するように配置されてい
る。ただし、受光面のＸ方向の幅がスポット径の数倍〜
数十倍程度のものが用いられており、各光電変換デバイ
ス２５０1 〜２５０n が仮想平面ＶＳのうちの１つの分
割領域を走査する光ビームＬ1 〜Ｌn の受光を担う。
【００１５】ＰＳＤを用いることにより、ＣＣＤ撮像デ
バイスを用いる場合と比べて電荷蓄積が不要となる分だ
け走査を高速化することができる。そして、個々の光電
変換デバイス２５０1 〜２５０n が１次元のデバイスで
あることから２次元のデバイスよりも受光面が小さく、
Ｓ／Ｎ比が良好である。
バイスを用いる場合と比べて電荷蓄積が不要となる分だ
け走査を高速化することができる。そして、個々の光電
変換デバイス２５０1 〜２５０n が１次元のデバイスで
あることから２次元のデバイスよりも受光面が小さく、
Ｓ／Ｎ比が良好である。
【００１６】受光系２０と上述の投光系１０とはＹ方向
に一定距離を隔てて配置されており、互いの配置関係は
既知である。したがって、プリズム２２に入射した光ビ
ームＬ1 〜Ｌn のＹ方向の入射角度が判れば、物体Ｑに
おける光ビームＬ1 〜Ｌn が照射された部位と装置内の
基準位置との距離を周知の三角測量法を適用して求める
ことができる。光ビームＬ1 〜Ｌn のＹ方向の入射角度
は、光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の受光面にお
ける中心と受光スポットとの距離に対応する。走査期間
において光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の出力を
周期的にサンプリングすれば、仮想平面ＶＳをＸ方向及
びＹ方向に細分化した各サンプリング区画（原理的には
点）ｓｐ毎に物体Ｑの奥行き（仮想平面ＶＳと直交する
方向の位置）を計測することができる。すなわち、サン
プリング区画ｓｐを画素とする距離画像を得ることがで
きる。
に一定距離を隔てて配置されており、互いの配置関係は
既知である。したがって、プリズム２２に入射した光ビ
ームＬ1 〜Ｌn のＹ方向の入射角度が判れば、物体Ｑに
おける光ビームＬ1 〜Ｌn が照射された部位と装置内の
基準位置との距離を周知の三角測量法を適用して求める
ことができる。光ビームＬ1 〜Ｌn のＹ方向の入射角度
は、光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の受光面にお
ける中心と受光スポットとの距離に対応する。走査期間
において光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の出力を
周期的にサンプリングすれば、仮想平面ＶＳをＸ方向及
びＹ方向に細分化した各サンプリング区画（原理的には
点）ｓｐ毎に物体Ｑの奥行き（仮想平面ＶＳと直交する
方向の位置）を計測することができる。すなわち、サン
プリング区画ｓｐを画素とする距離画像を得ることがで
きる。
【００１７】本実施形態においては、受光センサアレイ
２５の出力を量子化した検出データＹｐ1 〜Ｙｐn が特
定データＤＤ1 〜ＤＤn として計ｎ個のフレームメモリ
６０ 1 〜６０n に同時に書き込まれる。各フレームメモ
リ６０1 〜６０n は１個の光電変換デバイス２５０1 〜
２５０n に専用である。フレームメモリ６０1 〜６０ n
のアクセスに際しては、各サンプリング区画ｓｐのＸ方
向及びＹ方向の位置データＸｇ，Ｙｇがアドレスとして
用いられる。これにより、検出データＹｐを単純に発生
順に書き込むのとは違って、フレームメモリ６０1 〜６
０n のアドレス空間である仮想画面における画素配列が
仮想平面ＶＳの画素配列と一致することになる。したが
って、フレームメモリ６０1 〜６０n から一方向主走査
形式のラスタ走査を行うようにアドレス指定をしてデー
タを読み出しても何ら不都合が生じない。単純な書込み
ではライン毎に画素配列方向が入れ代わってしまうの
で、読出しの以前に画素の並べ替えを行うか、読出し時
に複雑なアドレス指定を行う必要がある。
２５の出力を量子化した検出データＹｐ1 〜Ｙｐn が特
定データＤＤ1 〜ＤＤn として計ｎ個のフレームメモリ
６０ 1 〜６０n に同時に書き込まれる。各フレームメモ
リ６０1 〜６０n は１個の光電変換デバイス２５０1 〜
２５０n に専用である。フレームメモリ６０1 〜６０ n
のアクセスに際しては、各サンプリング区画ｓｐのＸ方
向及びＹ方向の位置データＸｇ，Ｙｇがアドレスとして
用いられる。これにより、検出データＹｐを単純に発生
順に書き込むのとは違って、フレームメモリ６０1 〜６
０n のアドレス空間である仮想画面における画素配列が
仮想平面ＶＳの画素配列と一致することになる。したが
って、フレームメモリ６０1 〜６０n から一方向主走査
形式のラスタ走査を行うようにアドレス指定をしてデー
タを読み出しても何ら不都合が生じない。単純な書込み
ではライン毎に画素配列方向が入れ代わってしまうの
で、読出しの以前に画素の並べ替えを行うか、読出し時
に複雑なアドレス指定を行う必要がある。
【００１８】フレームメモリ６０1 〜６０n に書き込ま
れた検出データＹｐ1 〜Ｙｐn は、距離画像の表示のた
めに読み出され、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）７１
及びＤ／Ａ変換器７２を経てＮＴＳＣ形式のビデオ信号
として図示しないディスプレイに出力される。ＬＵＴ７
１には、距離画像を求める三角測量演算を行い且つその
結果にキャリブレーションに基づく補正を加えるのに相
当する変換データが記憶されている。キャリブレーショ
ンは例えば平面を計測するものである。フレームメモリ
６０1 〜６０n の読出しは、ビデオ映像表示のフレーム
周期毎に行われる。検出データＹｐに基づく距離画像は
投光系１０からみた物体Ｑの３次元情報である。
れた検出データＹｐ1 〜Ｙｐn は、距離画像の表示のた
めに読み出され、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）７１
及びＤ／Ａ変換器７２を経てＮＴＳＣ形式のビデオ信号
として図示しないディスプレイに出力される。ＬＵＴ７
１には、距離画像を求める三角測量演算を行い且つその
結果にキャリブレーションに基づく補正を加えるのに相
当する変換データが記憶されている。キャリブレーショ
ンは例えば平面を計測するものである。フレームメモリ
６０1 〜６０n の読出しは、ビデオ映像表示のフレーム
周期毎に行われる。検出データＹｐに基づく距離画像は
投光系１０からみた物体Ｑの３次元情報である。
【００１９】図３はフレームメモリの読出しの要領を示
す図である。上述のとおり書込みはｎ個のフレームメモ
リ６０1 〜６０n について一斉に行われるが、読出しは
主走査の１ライン毎にｎ個のフレームメモリ６０1 〜６
０nが１個ずつ順に行われる。すなわち、第１番目のフ
レームメモリ６０1 から第ｎ番目のフレームメモリ６０
n まで順にアクセスして１ライン分のデータを読出すと
いう動作を繰り返す。
す図である。上述のとおり書込みはｎ個のフレームメモ
リ６０1 〜６０n について一斉に行われるが、読出しは
主走査の１ライン毎にｎ個のフレームメモリ６０1 〜６
０nが１個ずつ順に行われる。すなわち、第１番目のフ
レームメモリ６０1 から第ｎ番目のフレームメモリ６０
n まで順にアクセスして１ライン分のデータを読出すと
いう動作を繰り返す。
【００２０】図４は制御系の要部のブロック図である。
３次元計測装置１は、マイクロプロセッサを備えたＣＰ
Ｕ５１とともに、走査制御及びデータ入出力制御を担う
コントローラ５２を備えている。コントローラ５２は複
数の回路モジュールを集積化した半導体デバイス（例え
ばゲートアレイ）である。コントローラ５２によるガル
バノミラー１２Ｘの制御にはＬＵＴ３３及びＤ／Ａ変換
器３４が係わり、ガルバノミラー１２Ｙの制御にはＬＵ
Ｔ３１及びＤ／Ａ変換器３２が係わる。ガルバノミラー
１２Ｘの回動角度センサ信号（０〜５ボルト）は、Ａ／
Ｄ変換器３５で１２ビットのデータに変換された後、Ｌ
ＵＴ３６を経て位置データＸｇとしてコントローラ５２
に入力される。
３次元計測装置１は、マイクロプロセッサを備えたＣＰ
Ｕ５１とともに、走査制御及びデータ入出力制御を担う
コントローラ５２を備えている。コントローラ５２は複
数の回路モジュールを集積化した半導体デバイス（例え
ばゲートアレイ）である。コントローラ５２によるガル
バノミラー１２Ｘの制御にはＬＵＴ３３及びＤ／Ａ変換
器３４が係わり、ガルバノミラー１２Ｙの制御にはＬＵ
Ｔ３１及びＤ／Ａ変換器３２が係わる。ガルバノミラー
１２Ｘの回動角度センサ信号（０〜５ボルト）は、Ａ／
Ｄ変換器３５で１２ビットのデータに変換された後、Ｌ
ＵＴ３６を経て位置データＸｇとしてコントローラ５２
に入力される。
【００２１】また、コントローラ５２にはＬＵＴ３９か
らの検出データＹｐが入力される。ＬＵＴ３９の入力
は、各光電変換デバイス２５０1 〜２５０n が出力する
２種の検出信号Ｙ１，Ｙ２をそれぞれＡ／Ｄ変換器３８
で量子化したものである。検出データＹｐの値は次式で
表される。
らの検出データＹｐが入力される。ＬＵＴ３９の入力
は、各光電変換デバイス２５０1 〜２５０n が出力する
２種の検出信号Ｙ１，Ｙ２をそれぞれＡ／Ｄ変換器３８
で量子化したものである。検出データＹｐの値は次式で
表される。
【００２２】Ｙｐ＝（Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ１＋Ｙ２ Ｙ１：Ｙ方向の第１電極の出力信号（光電流） Ｙ２：Ｙ方向の第２電極の出力信号 図５は第２の３次元計測装置２の概要を示す図である。
同図において図１に対応する構成要素には図１と同一の
符号を付してある。
同図において図１に対応する構成要素には図１と同一の
符号を付してある。
【００２３】３次元計測装置２の基本構成は図１の例と
同様である。３次元計測装置２の投光系１０Ｂは、単一
の光源（半導体レーザ）１１、主走査手段であるガルバ
ノミラー１２Ｘ、及び副走査手段であるガルバノミラー
１２Ｙから構成されている。つまり、３次元計測装置２
では、１本の光ビームＬによって仮想平面ＶＳの全体の
ラスタ走査が行われる。
同様である。３次元計測装置２の投光系１０Ｂは、単一
の光源（半導体レーザ）１１、主走査手段であるガルバ
ノミラー１２Ｘ、及び副走査手段であるガルバノミラー
１２Ｙから構成されている。つまり、３次元計測装置２
では、１本の光ビームＬによって仮想平面ＶＳの全体の
ラスタ走査が行われる。
【００２４】受光系２０は、上述の例と同様にｎ個の光
電変換デバイス２５０1 〜２５０n（図２参照）からな
る受光センサアレイ２５を有している。受光センサアレ
イ２５が出力するｎ対の信号は信号処理回路４０に入力
される。信号処理回路４０は、入力されたアナログ信号
を量子化するとともに、ｎ対の信号のうちの最も値の大
きい信号を有効信号とし、それに対応した量子化データ
を検出データＹｐとして出力する機能を有している。１
本の光ビームＬで走査をするので、ｎ個の光電変換デバ
イス２５０1 〜２５０n のいずれかに光ビームＬが入射
する。したがって、その光ビームＬの入射した光電変換
デバイス２５０1 〜２５０n の出力値は他より格段に大
きい。なお、このような信号の大小判別によって１個の
光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の出力を選択する
代わりに、主走査の進行に合わせて所定のタイミングで
各光電変換デバイス２５０1 〜２５０n を順に選択して
検出データＹｐを得るようにしてもよい。
電変換デバイス２５０1 〜２５０n（図２参照）からな
る受光センサアレイ２５を有している。受光センサアレ
イ２５が出力するｎ対の信号は信号処理回路４０に入力
される。信号処理回路４０は、入力されたアナログ信号
を量子化するとともに、ｎ対の信号のうちの最も値の大
きい信号を有効信号とし、それに対応した量子化データ
を検出データＹｐとして出力する機能を有している。１
本の光ビームＬで走査をするので、ｎ個の光電変換デバ
イス２５０1 〜２５０n のいずれかに光ビームＬが入射
する。したがって、その光ビームＬの入射した光電変換
デバイス２５０1 〜２５０n の出力値は他より格段に大
きい。なお、このような信号の大小判別によって１個の
光電変換デバイス２５０1 〜２５０n の出力を選択する
代わりに、主走査の進行に合わせて所定のタイミングで
各光電変換デバイス２５０1 〜２５０n を順に選択して
検出データＹｐを得るようにしてもよい。
【００２５】上述の実施形態において、光電変換デバイ
ス２５０1 〜２５０n の数が２以上であれば本発明の目
的を達成することができる。フレームメモリ６０1 〜６
０nのそれぞれに複数のバンクを設け、書込みと読出し
とを並行して行うようにすれば、動体の位置変化を示す
データを連続的に出力することができる。
ス２５０1 〜２５０n の数が２以上であれば本発明の目
的を達成することができる。フレームメモリ６０1 〜６
０nのそれぞれに複数のバンクを設け、書込みと読出し
とを並行して行うようにすれば、動体の位置変化を示す
データを連続的に出力することができる。
【００２６】フレームメモリ６０1 〜６０n の利用形態
については種々の変形例がある。例えば、検出データＹ
ｐ1 〜Ｙｐn を記憶せずにルックアップテーブル７１に
入力して距離データＤｚに変換し、その距離データＤｚ
をフレームメモリ６０1 〜６０n に書き込んでもよい。
ディスプレイへのデータ出力に際しては、フレームメモ
リ６０1 〜６０n から読み出した距離データＤｚを直接
にＤ／Ａ変換器７２に入力してビデオ信号に変換する。
検出データＹｐ1 〜Ｙｐn をＹ方向のアドレス指定に用
い、位置データＹｇをフレームメモリ６０に書き込むこ
とも可能である。つまり、受光系２０からみた物体Ｑの
奥行きを計測する。用途によってはこの構成が好まし
い。位置データＹｇと検出データＹｐ1 〜Ｙｐn のどち
らかのデータをフレームメモリ６０1 〜６０n に書込
み、他方のデータをＹ方向のアドレス指定に用いるよう
に、記憶内容とアドレスとの入れ換えるようにしてもよ
い。ディスプレイへのデータ出力に際しては、フレーム
メモリ６０1 〜６０n に書き込んだデータの種類に応じ
てルックアップテーブルに予め格納しておいた２種の変
換データの一方を選択して用いる。
については種々の変形例がある。例えば、検出データＹ
ｐ1 〜Ｙｐn を記憶せずにルックアップテーブル７１に
入力して距離データＤｚに変換し、その距離データＤｚ
をフレームメモリ６０1 〜６０n に書き込んでもよい。
ディスプレイへのデータ出力に際しては、フレームメモ
リ６０1 〜６０n から読み出した距離データＤｚを直接
にＤ／Ａ変換器７２に入力してビデオ信号に変換する。
検出データＹｐ1 〜Ｙｐn をＹ方向のアドレス指定に用
い、位置データＹｇをフレームメモリ６０に書き込むこ
とも可能である。つまり、受光系２０からみた物体Ｑの
奥行きを計測する。用途によってはこの構成が好まし
い。位置データＹｇと検出データＹｐ1 〜Ｙｐn のどち
らかのデータをフレームメモリ６０1 〜６０n に書込
み、他方のデータをＹ方向のアドレス指定に用いるよう
に、記憶内容とアドレスとの入れ換えるようにしてもよ
い。ディスプレイへのデータ出力に際しては、フレーム
メモリ６０1 〜６０n に書き込んだデータの種類に応じ
てルックアップテーブルに予め格納しておいた２種の変
換データの一方を選択して用いる。
【００２７】
【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によれば、
光電変換信号のＳ／Ｎ比を高めて高精度の計測を実現す
ることができる。
光電変換信号のＳ／Ｎ比を高めて高精度の計測を実現す
ることができる。
【図１】本発明に係る３次元計測装置の概要を示す図で
ある。
ある。
【図２】受光センサアレイの構成図である。
【図３】フレームメモリの読出しの要領を示す図であ
る。
る。
【図４】制御系の要部のブロック図である。
【図５】第２の３次元計測装置の概要を示す図である。
１，２ ３次元計測装置 ＶＳ 仮想平面 Ｌ1 〜Ｌn 光ビーム Ｘ 主走査方向 Ｙ 副走査方向 ｓｐ サンプリング区画 Ｑ 計測対象 ＤＤ データ １１1 〜１１n 半導体レーザ（光源） ２５０1 〜２５０n 光電変換デバイス
Claims (3)
- 【請求項１】仮想平面に向かってラスタ走査をするよう
に光ビームを投射し、前記仮想平面を主走査方向及び副
走査方向に細分化した各サンプリング区画を通過する時
点での計測対象で反射した前記光ビームの入射角度に応
じたデータを出力する３次元計測装置であって、 光ビームを射出する２以上のｎ個の光源と、 前記仮想平面をｎ分割して走査するように、前記各光源
が射出する光ビームを互いに異なるサンプリング区画に
導くビーム偏向手段と、 前記各光源が射出する光ビームを受光する合計ｎ個の光
電変換デバイスと、を有したことを特徴とする３次元計
測装置。 - 【請求項２】前記各光電変換デバイスは、１次元位置検
出型デバイスである請求項１記載の３次元計測装置。 - 【請求項３】仮想平面に向かってラスタ走査をするよう
に光ビームを投射し、前記仮想平面を主走査方向及び副
走査方向に細分化した各サンプリング区画を通過する時
点での計測対象で反射した前記光ビームの入射角度に応
じたデータを出力する３次元計測装置であって、 入射した前記光ビームを受光する複数個の光電変換デバ
イスと、 前記各時点毎に、前記複数の光電変換デバイスのいずれ
かの出力信号を前記入射角度を特定する有効信号として
選択する信号処理手段と、を有したことを特徴とする３
次元計測装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4665798A JPH11248436A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | ３次元計測装置 |
| US09/251,456 US6292263B1 (en) | 1998-02-18 | 1999-02-17 | Three-dimensional measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4665798A JPH11248436A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | ３次元計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248436A true JPH11248436A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12753411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4665798A Pending JPH11248436A (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-27 | ３次元計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248436A (ja) |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP4665798A patent/JPH11248436A/ja active Pending
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