JPH11271029A

JPH11271029A - 三次元形状の計測装置

Info

Publication number: JPH11271029A
Application number: JP9402598A
Authority: JP
Inventors: Naoya Murota; 直哉室田; Masami Bushi; 正美武士
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-05
Anticipated expiration: 2018-03-23
Also published as: JP3740836B2

Abstract

(57)【要約】【課題】省メモリ化，ノイズの低減を課題とする。【解決手段】スリット光を走査する照射機構２と、そ
のスリット光を撮像するカメラ３と、撮像画像から三次
元画像データを算出する算出手段４とを備え、カメラ３
が画素列である走査線を複数配列してなる受光器３１を
備えると共にスリット光を各走査線と交差させて撮像
し、算出手段４が、各走査線ごとに最大輝度を特定する
ピーク検出部５と、ピーク検出部５で最大輝度とされる
画素の水平アドレスを特定する画素位置検出部８と、各
画素に対応する輝度の記録領域を有する輝度メモリ４１
と、特定された検出輝度と水平アドレスとに基づいて，
検出輝度と記録輝度の大小を比較する比較部６と、検出
輝度の方が大きい場合に輝度メモリ４１の記録輝度を検
出輝度に更新する第一の更新部７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元形状の計測
装置に係り、特に、立体形状検査による製品の検査の自
動化，四輪車や二輪車等のクレイモデルの形状のＣＡＤ
への入力装置等に応用されるスリット光の走査により非
接触で三次元形状の計測をおこなう三次元形状の計測装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、非接触での三次元計測方法には様
々な方法があり、その一つとしては、スリット光投影法
がある。このスリット光投影法は、図１５に示すよう
に、スリット状の光を測定対象物に投影し、光源と異な
った角度からカメラ等で撮影し、得られるスリット画像
より三次元位置を求める方法である。

【０００３】この方法では、スリット光を一本ずつ測定
対象物に照射し各スリット光ごとに撮像して画像の入力
を行った後、それぞれの画像よりスリット光の位置抽出
を行って合成するという工程で行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、各スリット光ごとに複数枚の画像を記録して、
しかる後に、算出処理が行われるので、動作制御部に備
えられた動作制御部に膨大なメモリ空間が必要となって
いた。また、全ての撮像後に算出処理が行われるので、
かかる処理に時間を要していた。さらに、スリット光の
抽出にあたり、測定対象物の表面のスリット像が周囲よ
りも十分に明るいことが必要であり、測定対象物の表面
の反射率の違いや背景光等のノイズの影響を受けやすい
という不都合が生じていた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、省メモリ化し，ノイズの影響を受けにくい三
次元形状の計測装置を提供することを、その目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、測定対象物に対してスリット光の走査を行う照射機
構と、走査されるスリット光を複数回に分けて撮像する
カメラと、複数の撮像画像から測定対象物の三次元画像
データを算出する算出手段とを備える三次元形状の計測
装置において、カメラが、均一の間隔で羅列した無数の
画素からなる複数の走査線を平行且つ平面状に配列して
なる受光器を備えると共に、スリット光を各走査線に対
して交差する向きから撮像する。

【０００７】そして、算出手段が、受光器の各走査線ご
とに各画素から出力される輝度の最大値を検出し特定す
るピーク検出部と、ピーク検出部の検出に対応して最大
値の輝度を出力する画素について走査線上の位置を検出
し特定する画素位置検出部と、受光器の各画素に個別に
対応する輝度の記録領域を有する輝度メモリと、ピーク
検出部に検出された輝度と画素位置検出部に検出された
画素の位置に基づいて，輝度メモリの対応する画素の記
録領域に記録された記録輝度との大小を比較する比較部
と、検出輝度が記録輝度よりも大きい場合に輝度メモリ
の記録輝度を検出輝度の値に更新する第一の更新部とを
備えるという構成を採っている。

【０００８】上述の構成では、測定対象物に対してスリ
ット光の走査が行われると、一回の走査を複数回に分割
して撮像が行われる。かかるスリット光の撮像と同時
に、撮像画像から各走査線ごとに最大輝度の検出が行わ
れる。ここで、カメラは、予め、スリット光を各走査線
に対して交差して受光するように配置されるため、各走
査線ごとに受光されるスリット光は、当該スリット光と
走査線との交差する一点のみである。本願発明では、ピ
ーク検出部により各走査線ごとに最大輝度を検出する画
素の位置をスリット光の受光位置と判定し、それ以外の
画素からの検出輝度はノイズと判定する。

【０００９】ピーク検出部において、順番に走査線の最
大輝度を出力する画素を検出し特定する。画素位置検出
部では、ピーク検出部の検出により特定された最大輝度
を出力した画素について、その走査線上の位置を検出し
特定する。

【００１０】一方、輝度メモリには，予め０乃至通常の
スリット光の輝度に満たない値に設定された輝度が記録
されている。そして、最大輝度で受光した画素の検出輝
度と、この画素位置検出部により特定される位置の画素
に対応する輝度メモリの記録領域に記録された記録輝度
とをその大小を比較し、検出輝度が大きい場合に、かか
る輝度の値を記録輝度として更新する。

【００１１】上記更新作業が、一つの撮像画面について
全ての走査線について行われると、次の撮像画面につい
ても、同作業が行われる。即ち、かかる作業がスリット
光の撮像ごとに行われ、輝度メモリには、順次撮像され
たスリット光の輝度が記録される。即ち、走査により位
置を変える各スリット光ごとに個別に撮像されつつも、
一画像分の輝度メモリに、これらスリット光の輝度が順
次記録される。

【００１２】そして、輝度メモリ中のスリット光の位置
と、カメラ，スリット光の照射位置等から例えば三角測
量の手法を用いて測定対象物の撮像面までの各点の距離
を算出し、三次元形状の計測が行われる。

【００１３】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の構成を備えると共に、ピーク検出部が最大
値の輝度を一時的に記録する一時輝度メモリを備えると
共に、画素位置検出部が走査線上の位置を一時的に記録
する一時位置メモリを備え、算出手段が、一時輝度メモ
リ中の最大値の輝度と一時位置メモリ中の走査線上の位
置とを所定のタイミングで同時に出力させる出力同期部
を備えるという構成を採っている。

【００１４】かかる構成にあっては、請求項１記載の発
明と同様にして、最大値の輝度（以下，「最大輝度」と
する）とそれを出力する画素位置が検出される。そし
て、最大輝度は一時輝度メモリに記録され、画素位置は
一時画素メモリに記録され、例えば、これら双方が各メ
モリに記録された時点で同時に出力される。これによ
り、比較部及び更新部は、請求項１記載の発明と同様に
して、輝度メモリの記録輝度の比較更新を行い、三次元
形状の計測が行われる。

【００１５】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明と同様の構成を備えると共に、カメラが受光器とし
てＣＣＤ画像センサを有するＣＣＤカメラであると共
に、ＣＣＤ画像センサが走査線単位で順番に検出輝度の
出力を行う。そして、ピーク検出部及び画素位置検出部
が、出力期間中に、その走査線中の輝度の最大値及びそ
れを出力する画素の位置の検出を行う。さらに、出力同
期部が、ＣＣＤ撮像センサの各走査線の検出輝度の出力
期間と出力期間との間にある帰線期間中に、ピーク検出
部及び画素位置検出部の出力を行うという構成を採って
いる。

【００１６】かかる構成では、ＣＣＤ撮像センサが、複
数ある走査線の並び順に走査線単位で各画素の並び順に
輝度の出力を行う。そして、一つの走査線について出力
を行う出力期間と各出力期間の間にある帰線期間とが交
互に繰り返される。上述した出力同期部は、これら繰り
変える出力期間と帰線期間とに対応して検出された最大
輝度と画素の位置の出力を行っている。

【００１７】即ち、出力期間中に一本の水平線中の最大
輝度の特定と最大輝度を出力する画素の特定が行われ、
出力同期部により帰線期間中にその輝度及び位置が出力
されて輝度メモリの更新が行われる。これにより、ＣＣ
Ｄ撮像センサの全ての走査線について出力を行った時点
で、一つの撮像画像について輝度メモリの更新が行われ
る。そして、各撮像画像ごとに同様に処理されて三次元
形状の計測装置が行われる。

【００１８】請求項４記載の発明では、請求項１，２又
は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、照射機構
が、スリット光の投光角度を変化させて測定対象物に対
して走査を行い、算出手段が、各画素に個別に対応す
る，投光角度の記録領域を有する角度コード化メモリを
備えると共に、比較部と画素位置検出部との出力に基づ
いて、輝度メモリの更新に合わせて，最大値の輝度とな
る画素に対応する角度コード化メモリの記憶領域中の投
光角度を更新する第二の更新部を備えるという構成を採
っている。

【００１９】上記の構成では、請求項１，２又は３の発
明と同様にして輝度メモリの更新までの動作が行われ、
一つの走査線について求められた最大輝度の更新が行わ
れる度に、かかる更新と同時に、比較部の出力によって
第二の更新部が、最大輝度を出力した画素に対応する角
度コード化メモリの記憶領域にその際のスリット光の投
光角度が書き換えられる。このとき、角度コード化メモ
リの各記憶領域には、計測の開始時にはデータは何も入
れられておらず、このように何もデータがない記憶領域
についてはそのままスリット光の投光角度が書き込ま
れ、先に処理された撮像画像による書き込みデータがあ
る場合には、その上から上書きされる。

【００２０】かかる書換が各走査線ごとに行われ且つ各
撮像画像ごとに行われて三次元形状の計測が行われる。

【００２１】請求項５記載の発明では、請求項１，２又
は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、照射機構
が、スリット光の投光角度を一定方向（測定対象物側に
照射した状態）に維持した状態で直動させて走査を行
い、算出手段が、各画素に個別に対応する，直動方向の
移動量（以下、「直動変位量」とする）の記録領域を有
する直動変位量メモリを備えると共に、比較部と画素位
置検出部との出力に基づいて、輝度メモリの更新に合わ
せて，最大値の輝度となる画素に対応する直動変位量メ
モリの記憶領域中の直動方向の移動量を更新する第二の
更新部を備えるという構成を採っている。

【００２２】上記の構成では、請求項１，２又は３の発
明と同様にして輝度メモリの更新までの動作が行われ、
一つの走査線について求められた最大輝度の更新が行わ
れる度に、かかる更新と同時に、比較部の出力によって
第二の更新部が、最大輝度を出力した画素に対応する直
動変位量メモリの記憶領域にその際のスリット光の直動
変位量が書き換えられる。このとき、直動変位量メモリ
の各記憶領域には、計測の開始時にはデータは何も入れ
られておらず、このように何もデータがない記憶領域に
ついてはそのままスリット光の直動変位量が書き込ま
れ、先に処理された撮像画像による書き込みデータがあ
る場合には、その上から上書きされる。

【００２３】かかる書換が各走査線ごとに行われ且つ各
撮像画像ごとに行われて三次元形状の計測が行われる。

【００２４】本発明は、上述した各構成によって前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
１４に基づいて説明する。図１は、本実施形態のブロッ
ク図である。この実施形態では、測定対象物Ｓに対して
スリット光Ｒを走査する照射機構２と、この照射機構２
とは異なる方向から，走査により移動するスリット光Ｒ
を複数回撮像するカメラ３と、複数の撮像画像から三次
元画像データ（測定データ，具体的には後述する角度コ
ード化メモリ４２のデータ）を算出する算出手段４とを
備える三次元形状の計測装置１０を示している。

【００２６】また、この三次元形状の計測装置１０は、
図示の如く、算出手段４で算出した三次元画像データを
デジタルＩ／Ｏボード１０２を介して接続されたコンピ
ュータ１００（ＤＯＳ／Ｖ）に出力する。一方、コンピ
ュータ１００は、算出手段４からの角度コード化画像に
基づいて三次元形状の演算を行い三次元形状を取得す
る。以下、各部について説明する。

【００２７】（照射機構２）照射機構２は、レーザドラ
イバ２１により駆動される一本のスリット状のレーザ光
（以下、スリット光Ｒとする）を射出するレーザ光源２
２と、射出されたスリット光Ｒを測定対象物Ｓ側に反射
するガルバノミラー２３と、ガルバノミラー２３を回転
してスリット光Ｒを測定対象物Ｓに対して走査するガル
バノスキャナ２４と、ガルバノスキャナ２４の駆動制御
を行うスキャナドライバ２５と、算出手段４からの角度
信号に基づいてスキャナドライバ２５に投光角度指令を
出力する投光角度指令作成回路２６とを備える。

【００２８】レーザ光源２２から射出されるスリット光
Ｒは、測定時における床面に対して垂直方向（図１にお
ける上下方向）に沿った棒状の光であり、ガルバノミラ
ー２３により当該スリット光Ｒと垂直方向に移動して測
定対象物Ｓに対して走査を行う。また、スリット光Ｒ
は、後述するカメラ３のＣＣＤ撮像センサ３１の水平走
査線に対して垂直となるように予めその向きが設定され
ている。

【００２９】投光角度指令作成回路２６には、後述する
算出手段４のメモリアドレス作成回路４６から投光角度
信号が出力され、これに基づいてガルバノスキャナ２４
の駆動制御が行われる。

【００３０】また、レーザ光源２２，ガルバノミラー２
３及びカメラ３は、図２に示すように、床面（水平面）
に対して水平である同一平面上に位置している。また、
ガルバノミラー２３は、カメラ３の光軸から長さｌの距
離で配置されており、カメラ３のＣＣＤ撮像センサ３１
の水平走査線に対して垂直方向（スリット光Ｒと平行方
向）を軸として回転する。この配置により、スリット光
ＲをＣＣＤ撮像センサ３１の水平走査線に沿って平行方
向に移動させてカメラ３のＣＣＤ撮像センサ３１に受光
させることを可能としている。

【００３１】（カメラ３）カメラ３は、ＣＣＤカメラで
あり、受光器としてＣＣＤ撮像センサ３１を備えてい
る。このＣＣＤ撮像センサ３１は、一平面上に輝度に応
じた電荷（輝度信号）を出力する画素を無数に備えてい
る。これらの画素は、カメラ３により撮像される画像の
水平方向に沿って一列に複数羅列して水平走査線を成
し、かかる水平走査線が、平行に無数に配列されてＣＣ
Ｄ撮像センサ３１を形成している（図４（Ａ）参照）。

【００３２】このＣＣＤ撮像センサ３１は、各画素が水
平走査線方向に２５６個設けられ、かかる水平走査線が
２４３本設けられ、計２５６×２４３個の画素が規則正
しく配置されている。各画素からの輝度信号の出力は、
水平走査線ごとに、羅列された水平走査線方向の並び順
に行われる。このときの一本の水平走査線の輝度信号の
出力する期間を出力期間といい、出力が行われない出力
期間と出力期間との間の期間を帰線期間という。また、
一つの水平走査線上の各画素は、出力期間の間にその配
列順に出力を行う。そして、全ての画素における出力が
映像信号として算出手段４に送られる。

【００３３】このカメラ３は、前述したように、スリッ
ト光Ｒを各水平走査線に直交した状態で受光する向きに
固定されて撮像を行う。また、このカメラ３は、スリッ
ト光Ｒの一回の走査を走査線上の画素数（２５６）で分
割して撮像を行う。このため、ガルバノスキャナ２４の
走査範囲角度を２５６分割し、各角度ごとに撮像を行う
べく、後述する算出手段４の同期回路４３から出力され
る水平，垂直同期信号により同期が図られる。

【００３４】（算出手段４）算出手段４のブロック図を
図３に示す。この算出手段４は、ＣＣＤ撮像センサ３１
の各走査線ごとに各画素から出力される輝度の最大値を
検出し特定するピーク検出部５と、このピーク検出部５
の検出に対応して，最大輝度を出力する画素について走
査線上の位置を検出し特定する画素位置検出部８と、Ｃ
ＣＤ撮像センサ３１の各画素に個別に対応する輝度の記
録領域を有する輝度メモリ４１と、ピーク検出部５に検
出された輝度と画素位置検出部８に検出された画素の位
置に基づいて，輝度メモリ４１の対応する画素の記録領
域に記録された記録輝度との大小を比較する比較部とし
ての第二の比較回路６と、検出輝度が記録輝度よりも大
きい場合に輝度メモリ４１の記録輝度を検出輝度の値に
更新する第一の更新部としての第三の選択回路７と、各
画素に個別に対応する投光角度の記録領域を有する角度
コード化メモリ４２を備えている。

【００３５】さらに、算出手段４は、カメラ３の水平，
垂直同期を図る同期回路４３と、上記カメラ３からの映
像信号の輝度信号を量子化するＡ／Ｄ変換回路４４と、
輝度メモリ４１及び角度コード化メモリ４２のアドレス
を作成するメモリアドレス作成回路４６を備えている。

【００３６】このメモリアドレス作成回路４６は、同期
回路４３からの水平同期信号をカウントすることによ
り、ＣＣＤ撮像センサ３１の現在出力中の画素が位置す
る水平走査線番号（端から何番目の水平走査線上で出力
を行っているか、を示す。以下、垂直アドレスｙとす
る）を出力する。

【００３７】さらに、メモリアドレス作成回路４６は、
水平駆動周波数（走査線中画素数７６８、１４．３１８
ＭＨｚ）を三分周（走査線中画素数を２５６とするた
め）したものをカウントし、ＣＣＤ撮像センサ３１の現
在出力中の画素の水平走査線上の位置（水平走査線上で
端から何番目の画素が出力を行っているか、を示す。以
下、水平アドレスｘとする）を出力する。

【００３８】また、同期回路４３からの垂直同期信号を
カウントし、投光角度信号を作成する共に照射機構２に
出力する。さらに、このメモリアドレス作成回路４６で
は、水平同期信号により、後述するピーク検出部５の一
時輝度メモリ５１及び画素位置検出部８の一時位置メモ
リ８１のクリア信号を一水平走査線の出力ごとに作成し
出力する。

【００３９】ところで、Ａ／Ｄ変換回路４４により量子
化された輝度信号は、ピーク検出部５に出力される。こ
のピーク検出部５は、一つの走査線上で最大レベルとな
る輝度のみを記録する一時輝度メモリ５１と、Ａ／Ｄ交
換回路４４にて量子化された輝度信号の信号レベル（以
下、単に「輝度」とする）と走査線中最大輝度メモリ５
１に記録された輝度とを比較し、いずれの輝度が高いか
を出力する第一の比較回路５３と、この第一の比較回路
５３の出力に基づいていずれか高い方の輝度を選択し、
一時輝度メモリ５１中の記録輝度を更新する第一の選択
回路５４とを備えている。

【００４０】なお、上述の一時輝度メモリ５１は、一画
素分の輝度信号を記録できれば足りるので、その記憶容
量は、輝度分解能×１（８ｂｉｔ）である。また、一時
輝度メモリ５１の内容は、各水平帰線期間中（一水平走
査線ごと）に０にクリアされる。

【００４１】上記の構成からピーク検出部５では、各走
査線ごとの輝度信号の最大レベルが検出され記録され
る。

【００４２】また、このピーク検出部５による一走査線
上の最大輝度が検出される際に、同時に画素位置検出部
８では、上記最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘ
が検出される。この画素位置検出部８は、一つの走査線
上で最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘのみを記
録する一時位置メモリ８１と、メモリアドレス作成回路
４６から順次出力される各画素に対応する水平アドレス
ｘの内、前述したピーク検出部５の第一の比較回路５３
の出力により選択された最大輝度を出力する画素の水平
アドレスｘを一時位置メモリ８１に上書きする第二の選
択回路８２とを備えている。

【００４３】なお、上述の一時位置メモリ８１は、２５
６ある内のいずれかの画素であるかを記録できれば足り
るので、その記憶容量は、２５６×１（８ｂｉｔ）であ
る。また、一時位置メモリ８１の内容は、各水平帰線期
間中（一水平走査線ごと）に０にクリアされる。

【００４４】上記の構成から画素位置検出部８では、各
走査線ごとの最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘ
が検出され記録される。

【００４５】上記各一時輝度メモリ５１は、ゲート９１
を介して前述の第二の比較回路６及び第三の選択回路７
に接続されており、ゲート９１が閉じた場合に一時輝度
メモリ５１中の記録輝度がこれらに出力される。一方、
一時位置メモリ８１は、ゲート９２を介して輝度メモリ
４２及び角度コード化メモリ４２に接続されており、ゲ
ート９２が閉じた場合に一時位置メモリ８１中の水平ア
ドレスｘがこれらに出力される。

【００４６】これらのゲート９１，９２は、いずれもメ
モリアドレス作成回路４６に接続されており、ＣＣＤ撮
像センサ３１の水平同期信号の出力を受けている。そし
て、これらのゲート９１，９２は、通常は開かれてお
り、水平同期信号からＣＣＤ撮像センサ３１が帰線期間
中であることが入力されると閉じられる。

【００４７】これら各ゲート９１，９２は、ＣＣＤ撮像
センサ３１が帰線期間中のときに同時に一時輝度メモリ
５１及び一時位置メモリ８１の記録内容を出力させる出
力同期部９を構成している。

【００４８】次に、輝度メモリ４１について説明する。
この輝度メモリ４１は、ＣＣＤ撮像センサ３１の各画素
に個別に対応する輝度の記録領域が形成されている（図
４参照）。そして、この輝度メモリ４１の各記録領域中
には，それぞれ予め０乃至通常のスリット光の輝度より
も小さい値に設定された輝度が記録されている。

【００４９】前述の如く、各ゲート９１，９２が閉じら
れると、一時輝度メモリ５１から第二の比較回路６に最
大輝度が出力され、一時位置メモリ８１からその水平ア
ドレスｘが輝度メモリ４１に出力される。また、メモリ
アドレス作成回路４６からは、輝度メモリ４１に常時現
在の垂直アドレスｙが出力される。

【００５０】これにより、輝度メモリ４１に対して、水
平アドレスｘと垂直アドレスｙから最大輝度を出力した
画素が、ＣＣＤ撮像センサ３１の画素の内のいずれのも
のであるかが特定され、これに対応する記録領域から記
録輝度が第二の比較回路６に出力される。

【００５１】第二の比較回路６では、一時輝度メモリ５
１からの輝度と輝度メモリ４１に既に記録された輝度と
の比較を行い、いずれが高いかを出力する。第三の選択
回路７では、第二の比較回路６の出力を受けて、一時輝
度メモリ５１からの輝度が高い場合には輝度メモリ４１
の記録輝度を一時輝度メモリ５１の輝度に更新し、そう
でない場合には、輝度メモリ４１の記録輝度をそのまま
維持する。

【００５２】次に、角度コード化メモリ４２について説
明する。この角度コード化メモリ４２は、ＣＣＤ撮像セ
ンサ３１の各画素に個別に対応するスリット光Ｒの投光
角度（ここでは、ガルバノミラー２３の回転角度と同
義）θの記録領域を備えている（図４参照）。

【００５３】また、この角度コード化メモリ４２には、
各記録領域の投光角度θの更新を行う第二の更新部とし
ての第四の選択回路４５が併設されている。かかる第四
の選択回路４５は、ゲート９１が閉じられることにより
作動する第二の比較回路６と接続されており、また同時
にメモリアドレス作成回路４６から現在の投光角度θを
示す投光角度信号が入力されている。

【００５４】一方、角度コード化メモリ４２には、常
時、メモリアドレス作成回路４６から現在の垂直アドレ
スｙが入力され、また、ゲート９２が閉じられることに
より、一時位置メモリ８１から最大輝度を出力した画素
の水平アドレスｘが入力される。これにより、角度コー
ド化メモリ４２に対して、水平アドレスｘと垂直アドレ
スｙから最大輝度を出力した画素が、ＣＣＤ撮像センサ
３１の画素の内のいずれのものであるかが特定され、第
四の選択回路４５による入力待ち状態となる。

【００５５】第四の選択回路４５は、第二の比較回路６
により、一時輝度メモリ５１の輝度と輝度メモリ４１の
輝度の内，一時輝度メモリ５１の輝度が高いと出力され
た場合に、メモリアドレス作成回路４６からの投光角度
θを対応する記録領域に記録し、輝度メモリ４１の輝度
が高いと出力された場合には更新を行わない。このよう
に、第三及び第四の選択回路７，４５は、いずれも第二
の比較回路６の出力により更新を行うため、輝度メモリ
４１に対して一時輝度メモリ５１の輝度が更新されたと
きにのみ、角度コード化メモリ４２に対する投光角度θ
の記録（既に記録されている場合には更新）が行われ
る。

【００５６】ここで、上述した輝度メモリ４１及び角度
コード化メモリ４２は、いずれも、測定開始時におい
て、その記録が０にクリアされる。

【００５７】上記各部の機能を総合すると、三次元形状
の計測装置１０では、出力期間中の水平走査線上におい
て最大輝度を検出した画素をスリット光の照射位置とみ
なし、各走査線ごとに最大輝度を検出した画素の水平ア
ドレスｘを求め、且つ照射したスリット光の投光角度を
求め、角度コード化メモリ４２を完成させる。これによ
り、各画素のアドレスについて投光角度が求められる
と、各アドレスに撮像された測定対象物Ｓからカメラ３
までの距離を算出することが可能となり、コンピュータ
１００により三次元形状の計測が行われる。

【００５８】このため、まず、ピーク検出部５によって
現在出力期間中である水平走査線について、その水平走
査線上の画素から出力される輝度の内、最大となる輝度
が特定され一時輝度メモリ５１に記録される。また、同
出力期間中に、画素位置検出部８により、最大輝度を出
力する画素の水平アドレスｘが特定され、これが一時位
置メモリ８１に記録される。

【００５９】各メモリ５１，８１に記録された最大輝度
及び水平アドレスｘは、その出力期間が終わり帰線期間
となるまで保留され、出力同期部９により、帰線期間に
移行した時点で輝度メモリ４１又は角度コード化メモリ
４２側に出力される。このように、輝度及び水平アドレ
スｘは、出力期間の間，保留されるため、途中経過で最
大と判断された輝度については、その下流側での処理
（輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２への記録）
が行われない。

【００６０】そして、これらの出力及びメモリアドレス
作成回路４６による垂直アドレスｙ及び投光角度信号の
出力により、第二の比較回路６及び第三の選択回路７に
よって特定されたアドレスの輝度について、輝度メモリ
４１が比較更新される。即ち、全ての投光角度による撮
像画像に対して全ての水平走査線について上述の比較又
は更新が行われることにより、全ての画素について、各
投光角度によって撮像された全ての撮像画像を通じて最
高となった輝度のみが輝度メモリ４１中に保管される。

【００６１】また、角度コード化メモリ４２には、第二
の比較回路６と接続された第四の選択回路４５が併設さ
れているため、同様にして、全ての画素について、各投
光角度によって撮像された全ての撮像画像を通じて最高
となった輝度が検出されたときの当該投光角度のみが角
度コード化メモリ４２中に保管される。

【００６２】そして、完成した角度コード化メモリ４２
の情報を出力し、コンピュータ１００により三次元形状
の計測が行われる。

【００６３】（算出手段４の演算処理）ここで、算出手
段４の演算処理方法を図４乃至図６に示す簡単な例を用
いて説明する。これら図４乃至図６では、カメラ３のＣ
ＣＤ撮像センサ３１の画素数を３×３（水平方向×垂直
方向）と仮定して説明する。また、輝度メモリ４１及び
角度コード化メモリ４２の各記録領域は、測定開始前に
は全て０にリセットされているものとする。

【００６４】水平方向の画素数が三つであるため、これ
に対応してスリット光Ｒが各画素単位で撮像されるガル
バノミラー２３の回転角度θ0，θ1，θ2で撮像が行わ
れるものとする。

【００６５】まず、投光角度θ＝θ0のときの処理を図
４に基づいて説明する。まず、投光角度θ＝θ0のとき
のスリット光ＲのＣＣＤ撮像センサ３１の撮像画像を図
４（Ａ）に示す。ＣＣＤ撮像センサ３１において、横方
向は水平アドレスｘ（図における左から順番に画素に付
した番号），縦方向は垂直アドレスｙ（図における上か
ら順番に水平走査線に付した番号）を示すものとする。
また、図４（Ｂ）に更新記録前の輝度メモリ４１を示
す。

【００６６】ＣＣＤ撮像センサ３１の垂直アドレスｙ＝
１の水平走査線の出力期間において、各画素の検出輝度
が順番に出力され、ピーク検出部５により出力期間の終
わりまでに最大輝度が２００と特定され、同時にその水
平アドレスｘがｘ＝１と特定される。そして、帰線期間
に移行すると、特定された最大輝度が輝度メモリ４１の
記録輝度と比較され、その後、当該最大輝度が記録輝度
として更新される（図４（Ｃ））。また、輝度メモリ４
１の更新と同時に、角度コード化メモリ４２における水
平アドレスｘ＝１，垂直アドレスｙ＝１の記録領域の内
容が、そのときの投光角度θ0に更新される（図４
（Ｄ））。

【００６７】同様の処理が、垂直アドレスｙ＝２，ｙ＝
３についても行われる（同図（Ｅ），（Ｆ）はｙ＝２の
ときの輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２の更新
を示し、同図（Ｇ），（Ｈ）はｙ＝３のときの輝度メモ
リ４１，角度コード化メモリ４２の更新を示す）。

【００６８】次に、投光角度θ＝θ1のときの処理を図
５に基づいて説明する。まず、投光角度θ＝θ1のとき
のスリット光ＲのＣＣＤ撮像センサ３１の撮像画像を図
５（Ａ）に示す。これに基づき、後の処理は、θ＝θ0
のときと同様にして、ｙ＝１について輝度メモリ４１を
更新（図５（Ｂ））し、角度コード化メモリ４２を更新
する（図５（Ｃ））。

【００６９】さらに、同様の処理が、垂直アドレスｙ＝
２，ｙ＝３についても行われる（同図（Ｄ），（Ｅ）は
ｙ＝２のときの輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４
２の更新を示し、同図（Ｆ），（Ｇ）はｙ＝３のときの
輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２の更新を示
す）。

【００７０】最後に、投光角度θ＝θ2のときの処理を
図６に基づいて説明する。まず、投光角度θ＝θ2のと
きのスリット光ＲのＣＣＤ撮像センサ３１の撮像画像を
図６（Ａ）に示す。これに基づき、後の処理は、θ＝θ
0のときと同様にして、ｙ＝１について輝度メモリ４１
を更新（図６（Ｂ））し、角度コード化メモリ４２を更
新する（図６（Ｃ））。

【００７１】そして、垂直アドレスｙ＝２のとき、スリ
ット光がＣＣＤ撮像センサ３１に照射されていないの
で、かかる水平走査線上では、スリット光以外の光（例
えば、測定対象物の他の部位に照射されたスリット光の
反射光等のノイズ）が最大輝度として特定されるが、既
に輝度メモリ４１上に記録された輝度を越えることは実
質上有り得ないので、かかる検出輝度は輝度メモリ４１
上に更新されることはない。

【００７２】さらに、垂直アドレスｙ＝３についても、
最大輝度及び水平アドレスｘが特定され、これにより、
輝度メモリ４１上の記録輝度及び角度コード化メモリ４
２上の投光角度が更新される。（図６（Ｄ），
（Ｅ））。

【００７３】これにより、全ての投光角度の撮像画像の
処理が終了し、角度コード化メモリ４２が完成する。か
かる角度コード化メモリ４２の全てのデータは、コンピ
ュータ１００に出力される。

【００７４】さらに、この角度コード化メモリ４２の出
力から、コンピュータ１００では、各画素の座標（ｘ，
ｙ）に対応する測定対象物Ｓの表面の一点からカメラ３
までの距離ｈを算出し、三角測量法により距離画像を作
成する。即ち、図２を参照して説明すると、角度コード
化画像メモリ１０１のデータから任意の画素について投
光角度θが特定され、且つ、各画素の位置座標のｘ成分
からカメラ３からスリット光Ｒ位置の角度αが特定され
る（図２では直角となっている）。また、カメラ３とガ
ルバノミラー２３との離間距離ｌは既値であるため、例
えば、距離ｈ＝ｌ・sinθ／sin（α＋θ）から求められ
る。

【００７５】（本実施形態の動作）以下、上述した三次
元形状の計測装置１０の動作を図１及び図７乃至図１１
に基づいて説明する。図１０及び図１１は、本実施形態
の動作を示すフローチャートであり、ここに示す順番で
動作が行われる。

【００７６】同期回路４３及びメモリアドレス作成回路
４６によりカメラ３と照射機構２の同期が図られ、測定
対象物Ｓに対するスリット光Ｒの照射と撮像が行われる
（図１０のステップＳ１）。かかる同期によりスリット
光は、ＣＣＤ撮像センサ３１上を水平走査線方向に一画
素ごとに位置を変えて撮像される。図７（Ａ）は、この
ＣＣＤ撮像センサ３１上に撮像されたスリット光Ｒを示
している。このとき、照射機構による走査範囲を２５６
分割し、各分割された範囲ごとに撮像が行われるため、
投光角度を撮像順に１から２５６の番号で表すこととす
る。

【００７７】まず、投光角度１の撮像画像に応じて、走
査線番号１の水平走査線から当該走査線上の各画素の並
び順に輝度の出力が行われる。このときの一つの水平走
査線上の全ての画素から出力が終了するまでが当該水平
走査線における出力期間である（図１０のステップＳ
２）。

【００７８】図７（Ｂ）は、走査線番号１の水平走査線
に沿った各画素から検出された輝度レベルを示してい
る。この図によれば、水平走査線方向の位置ｘ0で最大
輝度レベルが観測され、これをスリット光と見なすこと
ができる。かかる撮像画像に基づいてピーク検出部５に
より各水平走査線ごとに最大輝度の検出が行われ、同時
に、かかる検出に基づいて最大輝度を出力する画素の水
平アドレスの検出が行われる（図１０のステップＳ
３）。このとき検出された最大輝度は一時輝度メモリ５
１に保管され、水平アドレスｘは一時位置メモリ８１に
保管される。

【００７９】上記各検出は、一つの水平走査線の出力期
間が終了するまで継続して行われ、最終的に、当該水平
走査線について全ての画素の出力に基づいて最大輝度及
び水平アドレスが求められ、記録される（図１０のステ
ップＳ４）。

【００８０】そして、出力期間から帰線期間に移行する
と、一時輝度メモリ５１及び一時位置メモリ８１の各ゲ
ート９１，９２が閉路する（図１０のステップＳ５）。

【００８１】ゲート９１の閉路により、走査線番号１の
水平走査線中の最大輝度が一時輝度メモリ５１から第二
の比較回路６に出力される。この第二の比較回路６で
は、検出された最大輝度と輝度メモリ４１のアドレス
（ｘ，ｙ）＝（ｘ0，１）に記録された輝度とを比較す
る（図８，図１０のステップＳ６，Ｓ７）。そして、検
出された最大輝度の方が高い場合に、第三の選択回路７
により輝度メモリ４１のアドレス（ｘ0，１）の記録輝
度が検出された最大輝度の数値に更新される（図１０の
ステップＳ８）。

【００８２】なお、このときの輝度メモリ４１は、測定
開始前に予め初期化されて記録輝度が０の状態であるた
め、スリット光Ｒの輝度レベルであれば、通常更新が行
われる。また、投光角度が２以降に進行している場合に
は、それまでの撮像画像による検出によって、既に同じ
アドレスについて最大輝度が更新されていることもあり
得るが、かかる場合も同様にして検出輝度が高い場合に
は更新される。

【００８３】輝度メモリ４１の更新が行われると、角度
コード化メモリ４２のアドレス（ｘ，ｙ）＝（ｘ0，
１）にも、そのときの投光角度１が記録される（図９，
図１０のステップＳ９）。

【００８４】一方、検出された最大輝度レベルの方が低
い場合には、輝度メモリ４１の更新は行われず、同時
に、角度コード化メモリ４２の記録も行われない（図１
０のステップＳ１０）。

【００８５】そして、一つのスリット光Ｒに対して、全
ての水平走査線について上記の工程が繰り返し行われる
（図１１のステップＳ１１）。これにより、投光角度１
におけるスリット光について各水平走査線方向の位置
（水平アドレスｘ）が角度コード化メモリ４２上に記録
される。

【００８６】一つのスリット光について処理が終わる
と、次の投光角度のスリット光の撮像が行われ、上記の
工程が繰り返される（図１１のステップＳ１２）。そし
て、全ての投光角度におけるスリット光の処理が終わる
と、角度コード化メモリ４２の記録情報が測定データと
してコンピュータ１００に出力される（図１１のステッ
プＳ１３）。

【００８７】ここで、角度コード化画像とは、撮影され
た測定対象物Ｓの表面の各点（各画素に検出される点）
を、当該各点にスリット光が照射されたときの投光角度
でコード化したものである。コンピュータ１００は、角
度コード化メモリ４２からの出力により、三次元形状演
算を行い表示する（図１０のステップＳ１４）。

【００８８】（本実施形態の効果）本実施形態では、Ｃ
ＣＤ撮像センサ３１の水平走査線とスリット光Ｒとが交
差して撮像するように、カメラ３とレーザ光源２２の互
いの向きが設定されているため、一つの撮像画像におけ
る各走査線上についてスリット光Ｒが受光される画素は
一つ（走査線とスリット光Ｒとの交点となる位置の画素
のみ）に限定される。また一方で、外乱や測定対象物Ｓ
の乱反射等によりＣＣＤ撮像センサ３１に検出されるノ
イズとなる光は、通常，スリット光Ｒよりも輝度が低い
ことが普通である。このため、各走査線上におけるスリ
ット光Ｒの受光位置は、最大輝度を示す一点の画素の位
置と一致することになる。

【００８９】従って、三次元形状の計測装置１０は、算
出手段４のピーク検出部５により、各水平走査線上にお
いて最大輝度レベルとなる一つの画素位置のみをスリッ
ト光の通過位置として処理するため、測定対象物の表面
の反射率の違いや背景光等の輝度の低いノイズを拾うこ
とがなく、これによって計測の精度の向上を図ることが
可能となる。

【００９０】また、算出手段４が第二の比較回路６と第
三の選択回路７とを備えているため、一画面分の記憶容
量の輝度メモリ４１に対して、既に取り込まれた一つの
スリット光画像の上から新たに他のスリット画像を取り
込むことができる。即ち、一画面分の記憶容量の輝度メ
モリ４１に対して、位置を変えた複数のスリット光の撮
像画像を同時に重ねて記録することができ、これによ
り、従来のように撮像回数と等しい画面数のメモリを不
要とし、省メモリ化を図ることが可能である。

【００９１】具体的には、必要となるメモリは、輝度分
解能×１枚（一時輝度メモリ５１），一水平走査線上の
画素数×１枚（一時位置メモリ８１），一画面の画素数
×輝度分解能×１枚（輝度メモリ４１）及び一画面の画
素数×角度分解能×１枚（角度コード化メモリ４２）の
みですみ、メモリの節約となる。一方、従来の方法で
は、少なくとも、投光分解能×輝度分解能×画素数のメ
モリが必要となる。ここで、投光分解能は、例えば８ｂ
ｉｔであれば２５６となる。

【００９２】さらに、従来のように撮像回数と等しい多
大な画面数のメモリを有しないため、処理時間の短縮化
を図ることができる。これに加えて、ＣＣＤ撮像センサ
３１の一つの水平走査線の出力期間中に当該水平走査線
中の最大輝度の検出と水平アドレスの検出をほぼ同時に
行い、帰線期間中には、わずか輝度メモリ４１及び角度
コード化メモリ４２の二つのみにほぼ同時に記録更新を
行うため（一つのメモリの完成後他のメモリへの書き換
えがない）、従来と比較して、さらなる処理時間の短縮
化を図ることが可能となる。

【００９３】ここで、上述した実施形態は、一例にすぎ
ず、本願発明の内容を限定するものではない。例えば、
走査線中ピーク位置の検出は、アナログ信号処理でもデ
ジタル信号処理でおこなってもよい。また、照射機構２
のガルバノミラー２３に替えてポリゴン・ミラ一を用い
ても良い。

【００９４】また、上記実施形態では、輝度メモリ４１
を予め初期化して、全てのアドレスの記録輝度の輝度レ
ベルを０にしているが特にこれに限定しなくとも良い。
例えば、初期化により全ての記録輝度の輝度レベルを、
通常のスリット光の輝度レベルよりも低い所定の数値
（例えばスリット光の半分程度の輝度レベルとする）に
設定しても良い。

【００９５】このように、かかる記録輝度の設定輝度レ
ベルが、スリット光の検出輝度の記録を妨げるほどに高
くない場合には、仮に、スリット光が照射されない部分
が生じた場合，或いはスリット光が暗くしか照射されな
かった場合に、ノイズを選択して取り込むことを防止す
ることが可能である（ノイズはスリット光の輝度よりも
かなり低い輝度であり、上述の例にように予めスリット
光の半分程度の輝度が輝度メモリ４１に入力されていれ
ば、これに満たないノイズの輝度が更新記録することは
ないからである）。

【００９６】（比較例との比較）上記三次元形状の計測
装置１０のさらなる効果をより明確に説明するため、こ
こに比較例を挙げ、かかる比較例と比較して説明する。

【００９７】比較例としての三次元形状の計測装置１０
Ａは、図１２に示すように、算出手段４Ａを除いて、三
次元形状の計測装置１０と同一の構成を採っている。こ
のため、この比較例の説明は、算出手段４Ａに限定す
る。

【００９８】この算出手段４Ａは、カメラ３からのビデ
オ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換経路４４Ａを介して
ＣＣＤ撮像センサ３１からの輝度（検出輝度）を受け，
水平走査線ごとの最大輝度を検出するピーク検出部５Ａ
と、ＣＣＤ撮像センサ３１の各画素分の輝度の記憶領域
を有する輝度メモリ４１Ａと、ＣＣＤ撮像センサ３１か
ら出力される全ての輝度と輝度メモリに記録された対応
する記憶領域中の輝度（記録輝度）との高低を比較する
第二の比較回路６Ａと、ピーク検出部５Ａで最大輝度が
検出され且つ第二の比較回路６Ａで検出輝度が高いと判
断された場合に限り輝度メモリ４１Ａ中の記録輝度を更
新する更新部７Ａとを備えている。

【００９９】また、この算出手段４Ａには、ＣＣＤ撮像
センサの出力情報（現在出力中の）輝度の水平アドレス
ｘ，垂直アドレスｙ，投光角度θ等を出力するメモリア
ドレス作成回路４６Ａと、各投光角度ごとに各走査線上
で最大輝度を出力した画素の水平アドレスｘを記録する
位置メモリ４２Ａと、ピーク検出部５Ａにより最大輝度
が検出され且つ第二の比較回路６Ａにより記録輝度より
も検出輝度が高いと判断された場合に限り位置メモリ４
２Ａ中の対応する記録水平アドレスを更新する第三の選
択回路４８Ａとが備えられている。

【０１００】さらに、この算出手段４Ａは、最終的に位
置メモリ４２Ａが完成した後にこの位置メモリ４２Ａの
情報を並び換えて各アドレスごとの投光角度を記録する
角度コード化メモリ１０１Ａを備えている。

【０１０１】上述のピーク検出部５Ａは、前述したピー
ク検出部５と同一の構成からなり、ＣＣＤ撮像センサ３
１から出力される一つの出力期間中の全ての検出輝度に
ついて順番にその高低を比較し、各検出輝度がそれまで
出力された検出輝度の中で最大となった場合にその旨を
出力する。従って、一つの出力期間中に最大輝度の検出
信号を複数回出力することとなり、出力期間中で最後に
検出された最大輝度のみが真の最大輝度となる。この点
については、前述したピーク検出部５も同様である。

【０１０２】一方、第三の選択回路４８Ａでは、この第
一の比較回路５４Ａの出力と第二の比較回路６Ａの出力
に基づいて位置メモリ４２Ａの更新を行う。このとき、
この比較例では、測定対象物Ｓに多重反射が生じた場合
に、問題が生じていた。

【０１０３】図１３にＣＣＤ撮像センサからの輝度出力
を示す。この図において、符号Ｈは水平同期信号であっ
て、二つの水平同期信号Ｈの間となるのが一水平走査線
の出力期間である。図１３中の符号Ｒは、スリット光の
輝度であり、通常はこれが最大輝度として検出され処理
される。そしてこのスリット光Ｒに隣接して現れている
のが多重反射Ｆによる輝度である。この多重反射Ｆは、
スリット光Ｒと比較するとその輝度が若干低いため、か
かる図１３に示す場合には、ピーク検出部５，５Ａの最
終的に示される最大輝度はスリット光Ｒによる輝度とな
り、何等問題は生じない。

【０１０４】しかしながら、測定対象物Ｓの表面形状が
複雑となると、この多重反射Ｆが生じ易く、その一方
で、スリット光Ｒ自体は窪みに照射されて、水平走査線
によっては検出されない場合が生じ得る。即ち、一つの
水平走査線における最大輝度検出の際に、多重反射Ｆの
みが検出され、スリット光Ｒが検出されない場合が生じ
得る。この場合、各ピーク検出部５，５Ａでは、多重反
射Ｆを最大輝度として検出し、その後の処理が行われて
しまう。

【０１０５】ここで、比較例では、前述のように、第三
の選択回路４８Ａが第１に比較回路５３Ａと第二の比較
回路６Ａの出力に基づいて位置メモリ４２Ａの更新を行
うため、多重反射Ｆが最大輝度として検出された場合に
は、その多重反射Ｆの水平アドレスｘが記録され、真の
スリット光Ｒの水平アドレスｘは記録されないことにな
る。

【０１０６】位置メモリ４２Ａは、各投光角度における
各水平走査線上の水平アドレスを記録するため、一度記
録された水平アドレスは、その後更新されることはな
い。その一方で、異なる投光角度で撮像した場合におい
て、同じアドレス（水平アドレスと垂直アドレスとがそ
れぞれ同じ）において、スリット光が検出される場合が
生じ得る。この場合、輝度メモリ４１Ａではそのアドレ
スの輝度が更新されるが、位置メモリ４２Ａでは、対応
する記録領域に水平アドレスが書き込まれるだけであ
り、多重反射Ｆの水平アドレスは依然として記録された
ままである。

【０１０７】かかる場合において、完成した位置メモリ
４２Ａから角度コード化メモリ１０１Ａの並び換えが行
われると、同じアドレス上に二つの投光角度（多重反射
Ｆ検出時の投光角度とスリット光Ｒ検出時の投光角度）
が存在することになり、仮に、多重反射Ｆの投光角度が
選択されると、そのアドレスについては後の処理で誤っ
た距離計算がされ、ノイズとなる。即ち、この比較例で
は、多重反射による影響を充分に排除しきれないという
不都合が生じていた。

【０１０８】一方、本願発明では、画素位置検出部８を
設け、ピーク検出部５により最大輝度とされる輝度を出
力する画素の水平アドレスを特定するため、比較例のよ
うに位置メモリ４２Ａを介することなく輝度メモリ４２
の更新に対応して角度コード化メモリ４２の更新を行う
ことが可能である。

【０１０９】このため、多重反射Ｆによる輝度が輝度メ
モリ４１で更新されても、その後におけるスリット光Ｒ
の検出により輝度メモリ４１中の同じアドレスの記録輝
度が更新されるため、これに対応して、角度コード化メ
モリ４２の記録投光角度も多重反射による投光角度から
スリット光による投光角度に更新され、角度コード化メ
モリ４２中から抹消されるため、その後の処理において
ノイズとなり得ない。なお、多重反射Ｆより先に同じア
ドレスについてスリット光Ｒが検出されてる場合には、
多重反射Ｆの輝度よりもスリット光Ｒの輝度の方が高い
ため、輝度メモリ４１の更新が行われることはなく、従
って当然に角度コード化メモリ４２に記録されることも
起こり得ない。

【０１１０】このため、本実施形態における三次元形状
の計測装置１０は、多重反射の影響をも、より効果的に
排除することができ、三次元形状の計測をより精度良く
行うことが可能である。

【０１１１】また、本実施形態は、出力同期部９を備え
ているため、所定のタイミングで同時に最大輝度とその
水平アドレスとを同時に出力させることができ、その後
の輝度メモリ及び角度コード化メモリの更新の処理にお
いてより厳密に当該最大輝度及び水平アドレスの同期を
図ることが可能である。

【０１１２】特に、出力同期部９により、帰線期間時に
出力させる構成としたことにより、一水平走査線におい
て唯一最大となる輝度についてのみ第二の比較回路６及
び第三の選択回路７の処理が行われ、比較例のように、
出力期間の途中で出力される複数の最大輝度についての
処理を行う必要がなく、不要な処理を排除することが可
能である。

【０１１３】さらに、本実施形態では、位置メモリ４２
Ａを不要としているため、その分の小メモリ化を図るこ
とが可能となっている。なお、本実施形態では、比較例
にない一時位置メモリ８１を備えているが、この記録容
量は、水平画素数分（２５６）であり、一方位置メモリ
４２Ａは、走査線数×投光角度の分割数×水平画素数分
（２４３×２５６×２５６）であるため、装置全体とし
て比較例と比べても、充分な省メモリ化が図られている
といえる。

【０１１４】（照射機構の他の例）本実施形態で示した
照射機構２は、投光方向を回転させることにより走査を
行う構成であるが、特にこれに限定する必要はない。例
えば、図１４に示すように、スリット光の投光角度を測
定対象物Ｓに対して一定方向維持した状態で平行に直動
させて走査を行う照射機構２Ｂを三次元形状の計測装置
１０に備える構成としても良い。

【０１１５】この場合、投光角度に換えて光源の基準と
なる位置からの移動量を関数として三角測量の原理を用
いて、各アドレスまでの距離を求めることにより三次元
形状の計測装置を行うため、メモリアドレス作成回路４
６は、投光角度信号に換えて光源の移動量を出力し、算
出手段４には、角度コード化メモリ４２に換えて、ＣＣ
Ｄ撮像センサ３１の各画素に個別に対応する，直動方向
の移動量の記録領域を有する直動変位量メモリを備える
ことが必要となる。

【０１１６】そして、第四の比較回路４５では、第二の
比較回路６の出力と画素位置検出部８との出力に基づい
て、輝度メモリ４２の更新に合わせて，最大値の輝度と
なる画素に対応する直動変位量メモリの記憶領域中の直
動方向の移動量の更新が行われる。

【０１１７】かかる構成の場合でも、前述した照射機構
２を備えた三次元形状の計測装置と同一の効果を上げる
ことが可能である。

【０１１８】

【発明の効果】本願発明では、算出手段のピーク検出部
により、各水平走査線上において最大輝度レベルとなる
一つの画素位置のみをスリット光の通過位置として処理
するため、測定対象物の表面の反射率の違いや背景光等
の輝度の低いノイズを拾うことがなく、これによって計
測の精度の向上を図ることが可能となる。

【０１１９】また、算出手段が比較部と更新部とを備え
ているため、一画面分の記憶容量の輝度メモリに対し
て、既に取り込まれた一つのスリット光画像の上から新
たに他のスリット画像を取り込むことができる。即ち、
輝度メモリを一画面分の記録容量とすることができ、且
つ当該輝度メモリに対して、位置を変えた複数のスリッ
ト光の撮像画像を同時に重ねて記録することができ、こ
れにより、従来のように撮像回数と等しい画面数のメモ
リを必要とせず、省メモリ化を図ることが可能である。

【０１２０】さらに、従来のように撮像回数と等しい多
大な画面数のメモリを有しないため、また、カメラより
の映像信号の出力と同時にスリット位置の抽出をおこな
うので、処理時間の短縮化を図ることができる。

【０１２１】さらにまた、本願発明では、画素位置検出
部を設け、ピーク検出部により最大輝度とされる輝度を
出力する画素の水平アドレスを特定するため、受光面上
のどの画素において最大輝度の出力が行われているのか
を特定することが容易なり、その後の三次元形状の計測
の処理工程の簡略化を図ることが可能となる。

【０１２２】特に、照射機構を投光角度変化による走査
方式とし、各画素に対応する投光角度の記録領域を備え
る角度コード化メモリと、この角度コード化メモリに対
して輝度メモリの更新時に併せて投光角度の更新を行う
第二の更新部を備える構成とした場合には、輝度メモリ
の更新に併せて角度コード化メモリの更新を行うことが
可能となり、例えば、多重反射による輝度が輝度メモリ
に記録された場合でも、真のスリット光による輝度の更
新に合わせて角度コード化メモリの更新を図ることが可
能となり、多重反射の影響を排除し、三次元形状の計測
をより精度良く行うことが可能である。

【０１２３】また、ピーク検出部に一時輝度メモリを，
画素位置検出部に一時位置メモリをそれぞれ設け、さら
に出力同期部を備えた構成の場合には、所定のタイミン
グで同時に最大輝度とその水平アドレスとを同時に出力
させることができ、その後の輝度メモリ又は角度コード
化メモリの更新の処理においてより厳密に当該最大輝度
及び水平アドレスの同期を図ることが可能である。

【０１２４】特に、出力同期部により、帰線期間時に出
力させる構成とした場合にあっては、一水平走査線につ
き、その下流側の比較部，第一の更新部又は第二の更新
部の処理を一回とすることができ、不要な処理を排除し
て計測の迅速化を図ることが可能である。

【０１２５】また、照射機構をスリット光の直動による
走査方式をした場合にあっても、上述した各効果を上げ
ることが可能である。

【０１２６】本発明は以上のように構成され機能するの
で、これによると、従来にない優れた三次元形状の計測
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１に開示したカメラと照射機構の位置関係を
説明する説明図である。

【図３】図１に開示した算出手段のブロック図である。

【図４】算出手段の動作を説明する構成を簡易化して示
した説明図であり、図４（Ａ）は一つ目のスリット光を
撮像したＣＣＤ撮像センサを示し、図４（Ｂ）は初期化
された輝度メモリを示し、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のス
リット光の撮像により得られた一番目の走査線における
輝度を記録した輝度メモリを示し、図４（Ｄ）は図４
（Ｃ）の輝度メモリに基づいて記録された角度コード化
メモリを示す。そして、図４（Ｅ）から図４（Ｈ）まで
は、同様にして各走査線ごとに輝度メモリ及び角度コー
ド化メモリが記録される状態示している。

【図５】算出手段の動作を説明する構成を簡易化して示
した図４の続きの説明図であり、図５（Ａ）は二つ目の
スリット光を撮像したＣＣＤ撮像センサを示し、図５
（Ｂ）は図５（Ａ）のスリット光の撮像により得られた
一番目の走査線における輝度を記録した輝度メモリを示
し、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）の輝度メモリに基づいて記
録された角度コード化メモリを示す。そして、図５
（Ｄ）から図５（Ｇ）までは、同様にして各走査線ごと
に輝度メモリ及び角度コード化メモリが記録される状態
示している。

【図６】算出手段の動作を説明する構成を簡易化して示
した図５の続きの説明図であり、図６（Ａ）は三つ目の
スリット光を撮像したＣＣＤ撮像センサを示し、図６
（Ｂ）は図６（Ａ）のスリット光の撮像により得られた
一番目の走査線の輝度を記録した輝度メモリを示し、図
６（Ｃ）は図６（Ｂ）の輝度メモリに基づいて記録され
た角度コード化メモリを示す。そして、図６（Ｄ）は三
番目の走査線の輝度を記録した輝度メモリを示し、図６
（Ｅ）は図６（Ｄ）の輝度メモリに基づいて記録された
角度コード化メモリを示す。

【図７】図７（Ａ）はスリット光を撮像したＣＣＤ撮像
センサを示す説明図であり、図７（Ｂ）は走査線番号１
の水平走査線を構成する画素の出力を並び順に示す説明
図である。

【図８】図７（Ａ）のスリット光の撮像により得られた
一画素における輝度を記録する輝度メモリを示す説明図
である。

【図９】図８の輝度メモリに基づいて記録された角度コ
ード化メモリを示す説明図である。

【図１０】本実施形態の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１１】本実施形態の動作を示す図１０の続きのフロ
ーチャートである。

【図１２】本実施形態の効果を説明するための比較例の
算出手段のブロック図である。

【図１３】スリット光と多重反射による輝度信号の出力
を示す線図である。

【図１４】照射機構の他の例を示す平面構成図である。

【図１５】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

２照射機構３カメラ４算出手段５ピーク検出部６第二の比較回路（比較部）７第三の選択回路（第一の更新部）８画素位置検出部１０三次元形状の計測装置３１ＣＣＤ撮像センサ（受光器）４１輝度メモリ４２角度コード化メモリ４５第四の選択回路（第二の更新部）５１一時輝度メモリ８１一時位置メモリＲスリット光Ｓ測定対象物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物に対してスリット光の走査を
行う照射機構と、前記走査されるスリット光を複数回に
分けて撮像するカメラと、複数の撮像画像から測定対象
物の三次元画像データを算出する算出手段とを備える三
次元形状の計測装置において、前記カメラが、均一の間隔で羅列した無数の画素からな
る複数の走査線を平行且つ平面状に配列してなる受光器
を備えると共に、前記スリット光を前記各走査線に対し
て交差する向きから撮像し、前記算出手段が、前記受光器の各走査線ごとに前記各画素から出力される
輝度の最大値を検出し特定するピーク検出部と、前記ピーク検出部の検出に対応して，最大値の輝度を出
力する前記画素について前記走査線上の位置を検出し特
定する画素位置検出部と、前記受光器の各画素に個別に対応する輝度の記録領域を
有する輝度メモリと、前記ピーク検出部に検出された輝度と前記画素位置検出
部に検出された画素の位置に基づいて，前記輝度メモリ
の対応する画素の記録領域に記録された記録輝度との大
小を比較する比較部と、前記検出輝度が前記記録輝度よりも大きい場合に前記輝
度メモリの記録輝度を前記検出輝度の値に更新する第一
の更新部と、を備えることを特徴とする三次元形状の計測装置。
【請求項２】前記ピーク検出部が前記最大値の輝度を
一時的に記録する一時輝度メモリを備えると共に、前記
画素位置検出部が前記走査線上の位置を一時的に記録す
る一時位置メモリを備え、前記算出手段が、前記一時輝度メモリ中の前記最大値の
輝度と前記一時位置メモリ中の前記走査線上の位置とを
所定のタイミングで同時に出力させる出力同期部を備え
ることを特徴とする請求項１記載の三次元形状の計測装
置。
【請求項３】前記カメラが前記受光器としてＣＣＤ画
像センサを有するＣＣＤカメラであると共に、前記ＣＣ
Ｄ画像センサが前記走査線単位で順番に検出輝度の出力
を行い、前記ピーク検出部及び前記画素位置検出部が、前記出力
期間中に、その走査線中の輝度の最大値及びそれを出力
する前記画素の位置の検出を行い、前記出力同期部が、前記ＣＣＤ撮像センサの各走査線の
検出輝度の出力期間と出力期間との間にある帰線期間中
に、前記ピーク検出部及び前記画素位置検出部の出力を
行うことを特徴とする請求項２記載の三次元形状の計測
装置。
【請求項４】前記照射機構が、前記スリット光の投光
角度を変化させて前記測定対象物に対して走査を行い、前記算出手段が、前記各画素に個別に対応する，前記投
光角度の記録領域を有する角度コード化メモリを備える
と共に、前記比較部と前記画素位置検出部との出力に基づいて、
前記輝度メモリの更新に合わせて，前記最大値の輝度と
なる画素に対応する前記角度コード化メモリの記憶領域
中の投光角度を更新する第二の更新部を備えることを特
徴とする請求項１，２又は３記載の三次元形状の計測装
置。
【請求項５】前記照射機構が、前記スリット光の投光
角度を一定方向維持した状態で直動させて走査を行い、前記算出手段が、前記各画素に個別に対応する，前記直
動方向の移動量の記録領域を有する直動変位量メモリを
備えると共に、前記比較部と前記画素位置検出部との出力に基づいて、
前記輝度メモリの更新に合わせて，前記最大値の輝度と
なる画素に対応する前記直動変位量メモリの記憶領域中
の直動方向の移動量を更新する第二の更新部を備えるこ
とを特徴とする請求項１，２又は３記載の三次元形状の
計測装置。