JPH11271030A - Three-dimensional measuring apparatus - Google Patents

Three-dimensional measuring apparatus

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Publication number
JPH11271030A
JPH11271030A JP10076845A JP7684598A JPH11271030A JP H11271030 A JPH11271030 A JP H11271030A JP 10076845 A JP10076845 A JP 10076845A JP 7684598 A JP7684598 A JP 7684598A JP H11271030 A JPH11271030 A JP H11271030A
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JP
Japan
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mode
light
operation mode
light receiving
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP10076845A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kondo
尊司 近藤
Hideki Tanabe
英樹 田辺
Makoto Miyazaki
誠 宮崎
Hidekazu Ide
英一 井手
Hiroshi Uchino
浩志 内野
Toshio Norita
寿夫 糊田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Priority to US09/273,544 priority patent/US6233049B1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To deal with a measurement for various purposes under various measuring conditions by using one three-dimensional measuring apparatus by a method wherein a means which selects an operating mode is installed and a means by which the operating speed of reference light and the readout operation of a light receiving sensor are changed over according to the selected operating mode is installed. SOLUTION: As an operating mode, a standard mode, a high-speed mode, a wide-Z mode, a high-sensitivity mode, a high-resolution mode, a high-speed and high-wide-Z mode or the like is available according to a performance factor to which priority is given. Then, when the operating mode is set by a measurement start operation, a parameter which corresponds to the operating mode is read out. As the parameter, a readout width parameter, a line interval GT parameter, a shift number GS parameter, a high-sensitivity parameter or the like is available, and the parameter is output to a driver 55. In addition, according to the operating mode, the width and the scanning speed of slit light are set. When the wide-Z mode or the high-speed and high-wide-Z mode is set, a diaphragm is narrowed down. The processing operations are performed by a system controller 61.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体にスリット光
又はスポット光などの参照光を照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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional measuring apparatus for irradiating an object with reference light such as slit light or spot light to measure the shape of the object in a non-contact manner.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、スリット光投影法(光切断法
ともいう)を適用した3次元計測装置が知られている
(特開平9−196632号)。スリット光投影法は、
物体を光学的に走査して3次元画像(距離画像)を得る
方法であり、特定の参照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。スリット光投影法では、参
照光として断面が直線状のスリット光が用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a three-dimensional measuring apparatus to which a slit light projection method (also referred to as a light cutting method) is applied is known (Japanese Patent Laid-Open No. 9-196632). The slit light projection method
This is a method of obtaining a three-dimensional image (distance image) by optically scanning an object, and is a kind of active measurement method of irradiating a specific reference light and photographing the object. In the slit light projection method, a slit light having a linear cross section is used as reference light.

【0003】3次元計測を行うに当たり、その計測(測
定)の目的には、いろいろな場合がある。例えば、とに
かくできるだけ短時間で高速に撮りたい場合、計測速度
は遅くてもよいが高い分解能で測定したい場合、奥行き
の深い物体を測定したい場合など、目的に応じて様々で
ある。
In performing three-dimensional measurement, there are various cases for the purpose of the measurement (measurement). For example, there are various purposes depending on the purpose, such as when it is desired to take a picture at high speed in as short a time as possible, when the measurement speed may be slow but it is desired to measure with high resolution, or when it is desired to measure an object having a large depth.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の3次元
計測装置によると、3次元計測装置の仕様に応じた目的
のみにしか計測が行えなかった。例えば、計測速度、計
測可能な奥行き方向の深さ、及び分解能などが、仕様と
して所定の値に定められており、もっと高速に計測した
い場合、分解能をもっと高くして計測したいというよう
に計測条件を大きく変えたい場合に、それに対応できな
かった。
However, according to the conventional three-dimensional measuring device, measurement can be performed only for the purpose corresponding to the specification of the three-dimensional measuring device. For example, the measurement speed, depth in the depth direction that can be measured, and resolution are specified as specified values as specifications, and if you want to measure at higher speed, you want to measure at higher resolution. Couldn't cope when we wanted to make a big change.

【0005】したがって、従来においては、計測の目的
に合わせて3次元計測装置自体をそれぞれ購入し用意す
る必要があった。本発明は、上述の問題に鑑みてなされ
たもので、1つの3次元計測装置を用いて種々の計測条
件によって様々な目的の計測に対応できる3次元計測装
置を提供することを目的とする。
Therefore, conventionally, it has been necessary to purchase and prepare the three-dimensional measuring apparatus itself in accordance with the purpose of measurement. The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a three-dimensional measurement device that can use one three-dimensional measurement device to measure various purposes under various measurement conditions.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る装
置は、計測対象に参照光を照射する手段と、前記参照光
を走査する手段と、前記参照光の計測対象による反射光
を受光する受光センサと、前記参照光の走査中に前記受
光センサを繰り返して駆動して出力信号を読み出す手段
とを有し、前記受光センサの出力信号に基づいて計測対
象の3次元形状を計測する3次元計測装置において、動
作モードを選択する手段と、選択された動作モードに応
じて、前記参照光の走査速度及び前記受光センサの読み
出し動作を切り換える手段と、を有してなる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for irradiating a measuring object with a reference beam, scanning the reference beam, and receiving reflected light of the measuring object. And a means for repeatedly driving the light receiving sensor during the scanning of the reference light to read out an output signal, and measuring a three-dimensional shape of a measurement target based on the output signal of the light receiving sensor. The dimension measurement device includes means for selecting an operation mode, and means for switching a scanning speed of the reference light and a reading operation of the light receiving sensor according to the selected operation mode.

【0007】請求項2の発明に係る装置は、動作モード
を選択する手段と、選択された動作モードに応じて、前
記受光センサの読み出しにおけるライン幅を切り換える
手段と、を有してなる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus comprising means for selecting an operation mode, and means for switching a line width in reading out the light receiving sensor according to the selected operation mode.

【0008】請求項3の発明に係る装置は、動作モード
を選択する手段と、選択された動作モードに応じて、前
記受光センサの読み出しにおけるライン間隔を切り換え
る手段と、を有してなる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus comprising: means for selecting an operation mode; and means for switching a line interval in reading out the light receiving sensor according to the selected operation mode.

【0009】請求項4の発明に係る装置は、動作モード
を選択する手段と、選択された動作モードに応じて、前
記参照光の走査速度を切り換える手段と、選択された動
作モードに応じて、前記受光センサの読み出しにおける
ライン幅を切り換える手段と、選択された動作モードに
応じて、前記受光センサの読み出しにおけるライン間隔
を切り換える手段と、を有してなる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for selecting an operation mode, for switching the scanning speed of the reference light in accordance with the selected operation mode, and for selecting the operation mode in accordance with the selected operation mode. Means for switching a line width in reading out the light receiving sensor, and means for switching a line interval in reading out the light receiving sensor according to a selected operation mode.

【0010】請求項5の発明に係る装置は、動作モード
を選択する手段と、選択された動作モードに応じて、前
記受光センサの有効受光領域のライン幅及び読み出しに
おけるライン間隔を切り換える手段と、選択された動作
モードに応じて、前記受光センサの読み出しにおけるフ
レーム毎のラインのシフト数を切り換える手段と、を有
してなる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for selecting an operation mode, and for switching a line width of an effective light receiving area of the light receiving sensor and a line interval in reading in accordance with the selected operation mode, Means for switching the number of line shifts for each frame in reading by the light-receiving sensor in accordance with the selected operation mode.

【0011】請求項6の発明に係る装置は、前記シフト
数が複数である場合に、途中のラインを読み飛ばすか又
は読み出した出力信号を加算するかを切り換える手段を
有してなる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an apparatus having means for switching between skipping a line in the middle or adding a read output signal when the number of shifts is plural.

【0012】図12に示すように、3次元計測装置の性
能を示すファクターとして、測定速度QS、奥行き方向
(Z方向)のダイナミックレンジである測定レンジQ
R、分解能QD、感度QB、及び、縦方向(Y方向)の
ダイナミックレンジである測定エリアQBなどがある。
As shown in FIG. 12, the measurement speed QS and the measurement range Q, which is a dynamic range in the depth direction (Z direction), are factors that indicate the performance of the three-dimensional measurement device.
There are R, resolution QD, sensitivity QB, and a measurement area QB which is a dynamic range in the vertical direction (Y direction).

【0013】これらの性能を決定付けるのは、受光セン
サの有効受光領域Aeのライン数(読み出しライン数)
GL、有効受光領域Aeの全体のライン幅(読み出しラ
イン幅)GW、ライン幅GWをライン数GLで除した値
であるライン間隔GT、シフト数GS、及びスリット光
幅GP(スリット光Uの幅w)などである。
These performances are determined by the number of lines (the number of readout lines) of the effective light receiving area Ae of the light receiving sensor.
GL, the entire line width (readout line width) GW of the effective light receiving area Ae, the line interval GT which is a value obtained by dividing the line width GW by the number of lines GL, the number of shifts GS, and the slit light width GP (the width of the slit light U) w).

【0014】通常、例えばライン数GLが少なくなる
と、その読み出しが高速で行われるので、測定速度QS
が速くなる。ライン幅GWが広くなると、奥行き方向
(Z方向)のダイナミックレンジが広がるので、測定レ
ンジQRが広がる。シフト数GSが小さくなると分解能
QDが高くなる。
Normally, for example, when the number of lines GL decreases, the reading is performed at a high speed.
Is faster. As the line width GW increases, the dynamic range in the depth direction (Z direction) increases, so that the measurement range QR increases. As the shift number GS decreases, the resolution QD increases.

【0015】動作モードには、性能のファクターのいず
れを優先させるかによって、標準モード、高速モード、
広Zモード、高感度モード、高分解能モード、及び高速
高広Zモードなどがある。各動作モードにおいても種々
のバリエーションが存在する。これらの動作モードを種
々に設定することによって、様々な目的の計測に対応す
ることが可能となる。
The operation mode includes a standard mode, a high-speed mode, and a high-speed mode depending on which of the performance factors is prioritized.
There are a wide Z mode, a high sensitivity mode, a high resolution mode, and a high speed and wide Z mode. There are various variations in each operation mode. By setting these operation modes in various ways, it is possible to cope with various purposes of measurement.

【0016】[0016]

【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。
FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement system 1 according to the present invention. The measurement system 1 includes a three-dimensional camera (range finder) 2 that performs three-dimensional measurement by a slit light projection method, and a host 3 that processes output data of the three-dimensional camera 2.

【0017】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。
The three-dimensional camera 2 displays color information of the object Q together with measurement data (slit image data) for specifying the three-dimensional positions of a plurality of sampling points on the object Q.
Outputs a dimensional image and data necessary for calibration. The host 3 is in charge of calculating the coordinates of the sampling points using the triangulation method.

【0018】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。
The host 3 includes a CPU 3a, a display 3
b, a keyboard 3c, a mouse 3d, and the like. Software for processing measurement data is incorporated in the CPU 3a. Between the host 3 and the three-dimensional camera 2, both online and offline data transfer by the portable recording medium 4 is possible. As the recording medium 4,
There are a magneto-optical disk (MO), a mini disk (MD), and a memory card.

【0019】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に
対して上側に位置する。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20a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。
FIG. 2 is a view showing the appearance of the three-dimensional camera 2. A light emitting window 20a and a light receiving window 2 are provided on the front of the housing 20.
0b is provided. The light projecting window 20a is located above the light receiving window 20b. Slit light (band-like laser beam with a predetermined width w) U emitted from the internal optical unit OU
Goes to the object (subject) to be measured through the light emitting window 20a. The radiation angle φ in the length direction M1 of the slit light U is fixed. A part of the slit light U reflected on the surface of the object enters the optical unit OU through the light receiving window 20b. Note that the optical unit OU includes a two-axis adjustment mechanism for optimizing the relative relationship between the light projecting axis and the light receiving axis.

【0020】ハウジング20の上面には、ズーミングボ
タン25a,25b、手動フォーカシングボタン26
a,26b、及びシャッタボタン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21、カーソルボタン22、セレクト
ボタン23、キャンセルボタン24、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。
On the upper surface of the housing 20, zooming buttons 25a and 25b, a manual focusing button 26
a, 26b and a shutter button 27 are provided. As shown in FIG. 2B, on the back of the housing 20,
A liquid crystal display 21, a cursor button 22, a select button 23, a cancel button 24, analog output terminals 31 and 32, a digital output terminal 33, and a detachable opening 30a for the recording medium 4 are provided.

【0021】液晶ディスプレイ21(LCD)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。
撮影者は背面の各ボタン21〜24によって撮影モード
の設定を行うことができる。特に、セレクトボタン23
によって動作モードの設定が行われる。アナログ出力端
子31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。
The liquid crystal display 21 (LCD) is used as display means for an operation screen and as an electronic finder.
The photographer can set the photographing mode by using the buttons 21 to 24 on the back. In particular, select button 23
The operation mode is set. The analog output terminal 31 outputs measurement data, and the analog output terminal 31 outputs a two-dimensional image signal in, for example, the NTSC format. The digital output terminal 33 is, for example, a SCSI terminal.

【0022】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
85nm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。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the three-dimensional camera 2. In the figure, solid arrows indicate the flow of electric signals, and broken arrows indicate the flow of light. 3D camera 2
Has two optical systems 40 and 50 on the light projecting side and the light receiving side that constitute the optical unit OU described above. Optical system 40
, The wavelength 6 emitted by the semiconductor laser (LD) 41
The 85 nm laser beam becomes slit light U by passing through the light projecting lens system 42 and is deflected by a galvanomirror (scanning means) 43. Semiconductor laser 4
The driver 44, the driving system 45 of the light projecting lens system 42, and the driving system 46 of the galvanomirror 43 are controlled by a system controller 61.

【0023】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、
計測用のセンサ53に入射する。可視帯域の光は、モニ
タ用のカラーセンサ54に入射する。センサ53及びカ
ラーセンサ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。
絞り駆動系59aは、絞り開口を制御するための設けら
れている。
In the optical system 50, a zoom unit 51
The light condensed by the beam splitter 52 is split by the beam splitter 52. The light in the oscillation wavelength band of the semiconductor laser 41 is
The light enters the sensor 53 for measurement. Light in the visible band enters the monitor color sensor 54. The sensor 53 and the color sensor 54 are both CCD area sensors. The zoom unit 51 is of an in-focus type, and a part of the incident light is used for auto focusing (AF). The AF function is realized by an AF sensor 57, a lens controller 58, and a focusing drive system 59. The zooming drive system 60 is provided for electric zooming.
The aperture driving system 59a is provided for controlling the aperture of the aperture.

【0024】センサ53による撮像情報は、ドライバ5
5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によってセンサ53の各画素毎
に対応する計測データが生成され、メモリ63,64に
格納される。その後、オペレータがデータ出力を指示す
ると、計測データは、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。カラーセンサ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、NTSC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。その後、カラー画像データ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
ータと対応づけて記録メディア4に格納される。なお、
カラー画像は、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。システムコントローラ61は、キャラクタジェ
ネレータ71に対して、LCD21の画面上に適切な文
字や記号を表示するための指示を与える。
The information captured by the sensor 53 is transmitted to the driver 5.
5 and is transferred to the output processing circuit 62 in synchronization with the clock from the fifth clock. Measurement data corresponding to each pixel of the sensor 53 is generated by the output processing circuit 62 and stored in the memories 63 and 64. Thereafter, when the operator instructs data output, the measurement data is transmitted to the SCSI controller 66 or N
The data is output online in a predetermined format by the TSC conversion circuit 65 or stored in the recording medium 4. An analog output terminal 31 or a digital output terminal 33 is used for online output of measurement data. Image information from the color sensor 54 is transferred to the color processing circuit 67 in synchronization with a clock from the driver 56. The color-processed imaging information is output online via the NTSC conversion circuit 70 and the analog output terminal 32, or quantized by the digital image generation unit 68 and stored in the color image memory 69. Thereafter, the color image data is transferred from the color image memory 69 to the SCSI controller 66, output online from the digital output terminal 33, or stored in the recording medium 4 in association with the measurement data. In addition,
The color image is an image having the same angle of view as the distance image obtained by the sensor 53, and is used as reference information during application processing on the host 3 side. The processing using color information includes, for example, processing of generating a three-dimensional shape model by combining a plurality of sets of measurement data having different camera viewpoints, and processing of thinning out unnecessary vertices of the three-dimensional shape model. The system controller 61 gives an instruction to the character generator 71 to display appropriate characters and symbols on the screen of the LCD 21.

【0025】図4は投光レンズ系42の構成を示す模式
図である。図4(a)は正面図であり、図4(b)は側
面図である。投光レンズ系42は、コリメータレンズ4
21、バリエータレンズ422、及びエキスパンダレン
ズ423の3つのレンズから構成されている。半導体レ
ーザ41が射出したレーザビームに対して、次の順序で
適切なスリット光Uを得るための光学的処理が行われ
る。まず、コリメータレンズ421によってビームが平
行化される。次にバリエータレンズ422によってレー
ザビームのビーム径が調整される。最後にエキスパンダ
レンズ423によってビームがスリット長さ方向(スリ
ット走査方向)M1に拡げられる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the light projecting lens system 42. FIG. 4A is a front view, and FIG. 4B is a side view. The projection lens system 42 includes the collimator lens 4
21, a variator lens 422, and an expander lens 423. The laser beam emitted from the semiconductor laser 41 is subjected to an optical process for obtaining an appropriate slit light U in the following order. First, the beam is collimated by the collimator lens 421. Next, the beam diameter of the laser beam is adjusted by the variator lens 422. Finally, the beam is expanded by the expander lens 423 in the slit length direction (slit scanning direction) M1.

【0026】バリエータレンズ422は、撮影距離及び
撮影の画角に係わらず、センサ53に3以上の複数画素
分の幅のスリット光Uを入射させるために設けられてい
る。駆動系45は、システムコントローラ61の指示に
従って、センサ53上でのスリット光Uの幅wを一定に
保つようにバリエータレンズ422を移動させる。バリ
エータレンズ422と受光側のズームユニット51とは
連動する。また、システムコントローラ61の指示にし
たがって、後述の動作モードに応じてスリット光Uの幅
wが制御される。
The variator lens 422 is provided to allow the slit light U having a width of three or more pixels to enter the sensor 53 irrespective of the photographing distance and the angle of view of photographing. The drive system 45 moves the variator lens 422 so as to keep the width w of the slit light U on the sensor 53 constant according to an instruction from the system controller 61. The variator lens 422 and the zoom unit 51 on the light receiving side are linked. Further, in accordance with an instruction from the system controller 61, the width w of the slit light U is controlled according to an operation mode described later.

【0027】ガルバノミラー43による偏向の以前にス
リット長を拡げることにより、偏向の後で行う場合に比
べてスリット光Uの歪みを低減することができる。エキ
スパンダレンズ423を投光レンズ系42の最終段に配
置することにより、すなわちガルバノミラー43に近づ
けることにより、ガルバノミラー43を小型化すること
ができる。
By increasing the slit length before deflection by the galvanomirror 43, distortion of the slit light U can be reduced as compared with the case where deflection is performed after deflection. By arranging the expander lens 423 at the last stage of the light projecting lens system 42, that is, by bringing it closer to the galvanometer mirror 43, the size of the galvanometer mirror 43 can be reduced.

【0028】図5は計測システム1における3次元位置
の算出の原理図、図23はスリット光投影法の概要を示
す図、図24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。図5において、図23及び図2
4と対応する要素には同一の符号を付してある。
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of calculating a three-dimensional position in the measurement system 1, FIG. 23 is a diagram illustrating an outline of the slit light projection method, and FIG. 24 is a diagram illustrating the principle of measurement by the slit light projection method. is there. 5 and FIG.
Elements corresponding to 4 are denoted by the same reference numerals.

【0029】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。スリット光Uの幅は、標準モードでは5画素分に設
定されるが、動作モードに応じて異なる画素分に切り換
えられる。例えば、高速モード又は広Zモードなどにお
いてライン間隔を「2」とする場合には、幅wは10画
素分に設定される。また、スリット光Uは物体Qの走査
のために偏向される。スリット光Uの移動方向は、図5
に示す撮像面S2上を上から下に向かう方向である。ス
リット光Uの移動速度は、標準モードではサンプリング
周期毎に撮像面S2上で1画素ピッチpvだけ移動する
ように設定されるが、動作モードに応じて異なる速度に
切り換えられる。例えば、高速モード又は広Zモードな
どにおいて後述のシフト数GSを「2」とした場合に
は、サンプリング周期毎に2画素ピッチ(2pv)だけ
移動する。サンプリング周期毎に、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。
The object Q is irradiated with a relatively wide slit light U corresponding to a plurality of pixels on the imaging surface S2 of the sensor 53. The width of the slit light U is set to 5 pixels in the standard mode, but is switched to a different pixel according to the operation mode. For example, when the line interval is “2” in the high-speed mode or the wide Z mode, the width w is set to 10 pixels. Further, the slit light U is deflected for scanning the object Q. The moving direction of the slit light U is shown in FIG.
Is a direction from the top to the bottom on the imaging surface S2 shown in FIG. In the standard mode, the moving speed of the slit light U is set so as to move by one pixel pitch pv on the imaging surface S2 every sampling period, but is switched to a different speed according to the operation mode. For example, when a later-described shift number GS is set to “2” in the high-speed mode or the wide Z mode, the image is moved by two pixel pitches (2 pv) every sampling period. One frame of photoelectric conversion information is output from the sensor 53 every sampling period.

【0030】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内の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5(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
スリット光の照射方向と、注目画素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。
Focusing on one pixel g on the imaging surface S2,
Effective light receiving data is obtained in five samplings out of N samplings performed during scanning. The timing at which the optical axis of the slit light U passes through the object surface ag in the range in which the target pixel g is glazed (the time barycenter Npeak: the time when the amount of received light of the target pixel g is maximum) is obtained by an interpolation operation on these five received light data. . In the example of FIG. 5B, the amount of received light is maximum between the n-th time and the (n-1) -th time immediately before the n-th time. The position (coordinate) of the object Q based on the relationship between the irradiation direction of the slit light at the obtained timing and the incident direction of the slit light on the target pixel
Is calculated. This enables measurement with a higher resolution than the resolution defined by the pixel pitch pv of the imaging surface.

【0031】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。
The amount of light received by the target pixel g depends on the reflectance of the object Q. However, the relative ratio of the amount of received light in the five samplings is constant regardless of the absolute amount of received light. That is, the shading of the object color does not affect the measurement accuracy.

【0032】本実施形態の計測システム1では、3次元
カメラ2がセンサ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の出力処理回路62(図3参照)は、各画素gに対
応した計測データの生成を担う。
In the measurement system 1 of this embodiment, the three-dimensional camera 2 outputs the received light data of five times for each pixel g of the sensor 53 to the host 3 as measurement data, and the host 3 outputs the object Q based on the measurement data. Calculate the coordinates. The output processing circuit 62 (see FIG. 3) of the three-dimensional camera 2 is responsible for generating measurement data corresponding to each pixel g.

【0033】図6は出力処理回路62のブロック図、図
7はセンサ53の読出し範囲を示す図、図8はCCDエ
リアセンサのインターライン転送の場合の構成の例を示
す図である。
FIG. 6 is a block diagram of the output processing circuit 62, FIG. 7 is a diagram showing a reading range of the sensor 53, and FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration in the case of interline transfer of the CCD area sensor.

【0034】出力処理回路62は、センサ53の出力す
る各画素gの光電変換信号を8ビットの受光データに変
換するAD変換部620、直列接続されるそれぞれ4つ
のフレームディレイメモリ621a〜624a,621
b〜624b、セレクタ621c〜624c、有効な5
回分の受光データを記憶するための5つのメモリバンク
625A〜E、受光データが最大となるフレーム番号
(サンプリング番号)FNを記憶するためのメモリバン
ク625F、コンパレータ626、フレーム番号FNを
指し示すジェネレータ627、及びメモリバンク625
A〜Fのアドレス指定などを行う図示しないメモリ制御
手段から構成されている。各メモリバンク625A〜E
は、計測のサンプリング点数(つまり、センサ53の有
効画素数)と同数の受光データを記憶可能な容量をも
つ。
The output processing circuit 62 includes an AD converter 620 for converting the photoelectric conversion signal of each pixel g output from the sensor 53 into 8-bit light receiving data, and four frame delay memories 621a to 624a and 621 connected in series.
b to 624b, selectors 621c to 624c, valid 5
Five memory banks 625A to 625A for storing the received light data of the times, a memory bank 625F for storing a frame number (sampling number) FN in which the received light data is maximum, a comparator 626, a generator 627 for indicating the frame number FN, And the memory bank 625
It is composed of memory control means (not shown) for specifying addresses A to F. Each memory bank 625A-E
Has a capacity capable of storing the same number of received light data as the number of measurement sampling points (that is, the number of effective pixels of the sensor 53).

【0035】AD変換部620は、1フレーム毎に32
ライン分の受光データD620を画素gの配列順にシリ
アルに出力する。4つのフレームディレイメモリ621
a〜624a及び621b〜624bは、それぞれデー
タ遅延を行うためのものであり、これによって個々の画
素gについて5フレーム分の受光データを同時にメモリ
バンク625A〜Eに格納することが可能となってい
る。4つのフレームディレイメモリ621a〜624a
及び621b〜624bは、それぞれ、31(=32−
1)ライン分、又は15(=16−1)ライン分の容量
をもつFIFOである。セレクタ621c〜624c
は、動作モードに応じて、フレームディレイメモリ62
1a〜624a又は621b〜624bのいずれかの出
力を選択する。
The AD conversion unit 620 outputs 32
The light receiving data D620 for the line is serially output in the arrangement order of the pixels g. Four frame delay memories 621
a to 624a and 621b to 624b are for delaying data, respectively, so that light receiving data for 5 frames for each pixel g can be stored in the memory banks 625A to 625A at the same time. . Four frame delay memories 621a to 624a
And 621b to 624b are respectively 31 (= 32−
1) A FIFO having a capacity for a line or 15 (= 16-1) lines. Selectors 621c to 624c
Corresponds to the frame delay memory 62 according to the operation mode.
One of the outputs 1a to 624a or 621b to 624b is selected.

【0036】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
7のように撮像面S2の一部の有効受光領域(帯状画
像)Aeのみを対象に行われる。有効受光領域Aeのシ
フト方向(縦方向)の画素数(つまりライン数GL)
は、標準モードでは「32」であるが、動作モードによ
っては「16」「64」などに設定される。また、有効
受光領域Aeは、スリット光Uの偏向(走査)に伴って
フレーム毎に所定画素分だけシフトする。フレーム毎の
シフト数GSは、標準モードでは1画素分であるが、動
作モードによっては2画素分となる。
The reading of one frame by the sensor 53 is performed not on the entire imaging surface S2 but on only a part of the effective light receiving area (band image) Ae of the imaging surface S2 as shown in FIG. Done. The number of pixels in the shift direction (vertical direction) of the effective light receiving area Ae (that is, the number of lines GL)
Is "32" in the standard mode, but is set to "16" or "64" depending on the operation mode. Further, the effective light receiving area Ae shifts by a predetermined pixel for each frame with the deflection (scanning) of the slit light U. The shift number GS for each frame is one pixel in the standard mode, but is two pixels depending on the operation mode.

【0037】上述のように、有効受光領域Aeのライン
数GL及びシフト数GSは、モ−ドに応じて変更され
る。変更のための制御は、システムコントロ−ラ61が
計測用のセンサ53のドライバ55に指示信号を出力す
ることにより行われる。ドライバ55は、システムコン
トロ−ラ61からの指示信号に基づいて、センサ53の
有効受光領域Aeのライン数GL及びシフト数GSを制
御しながらセンサ53を駆動する。
As described above, the number of lines GL and the number of shifts GS of the effective light receiving area Ae are changed according to the mode. The control for the change is performed by the system controller 61 outputting an instruction signal to the driver 55 of the sensor 53 for measurement. The driver 55 drives the sensor 53 while controlling the number of lines GL and the number of shifts GS of the effective light receiving area Ae of the sensor 53 based on an instruction signal from the system controller 61.

【0038】なお、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7−174536号公報
に開示されており、本実施形態においてセンサ53から
有効受光領域Aeのみを読み出すために、また有効受光
領域Aeにおける必要なラインのみを読み出すために、
その手法が適用される。
A method of reading out only a part of the captured image of the CCD area sensor is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 7-174536. In this embodiment, in order to read out only the effective light receiving area Ae from the sensor 53, In order to read only necessary lines in the effective light receiving area Ae,
The method is applied.

【0039】その手法の概略を図8を参照して説明する
と、センサ53の有効受光領域Aeの開始ラインまで
は、蓄積された電荷をオ−バ−フロ−ドレインODへ排
出する。有効受光領域Aeにおいては、転送ゲ−トへの
1シフト信号入力を行い、最下の垂直レジスタの各電荷
を水平レジスタHRGに読み出し、その後、水平シフト
信号により1画像づつ出力させる。有効受光領域Aeの
終了ライン以降の電荷は、オ−バ−フロ−ドレインOD
へ排出する。
The outline of the method will be described with reference to FIG. 8. The accumulated electric charge is discharged to the overflow drain OD up to the start line of the effective light receiving area Ae of the sensor 53. In the effective light receiving area Ae, one shift signal is input to the transfer gate, each electric charge in the lowermost vertical register is read out to the horizontal register HRG, and thereafter, one image is output by the horizontal shift signal. The charge after the end line of the effective light receiving area Ae is overflow drain OD
Discharge to

【0040】したがって、1ラインおきに読み出す動作
モードの場合には、有効受光領域Aeの読み出しの際
に、1ラインおきにオ−バ−フロ−ドレインODへ排出
するように制御する。有効受光領域Aeのシフト数GS
の制御は、有効受光領域Aeの開始ラインの設定をシフ
トさせることにより行われる。2ライン分を加算するモ
−ド、例えば高感度モ−ドのときには、転送ゲ−トTG
へ2個のシフト信号を入力した後に水平レジスタHRG
から読み出す。
Therefore, in the operation mode in which reading is performed every other line, control is performed so that the data is discharged to the overflow drain OD every other line when reading the effective light receiving area Ae. Shift number GS of effective light receiving area Ae
Is performed by shifting the setting of the start line of the effective light receiving area Ae. In the mode for adding two lines, for example, in the high sensitivity mode, the transfer gate TG
After inputting two shift signals to the horizontal register HRG
Read from

【0041】センサ53から読み出す際に、有効受光領
域Aeのライン数GLが「32」である場合にはフレー
ムディレイメモリ621a〜624aによる31ライン
ディレイ出力を、ライン数GLが「16」である場合に
はフレームディレイメモリ621b〜624bによる1
5ラインディレイ出力を、それぞれ選択する。なお、有
効受光領域Aeのライン数GLを「64」とするモ−ド
を設ける場合には、さらに63ラインディレイのための
フレームディレイメモリをも設け、その出力を選択可能
に構成する。
When reading from the sensor 53, if the number of lines GL in the effective light receiving area Ae is "32", the 31-line delay output from the frame delay memories 621a to 624a is output, and if the number of lines GL is "16". To the frame delay memories 621b to 624b.
5 line delay output is selected respectively. When a mode in which the number of lines GL of the effective light receiving area Ae is set to "64" is provided, a frame delay memory for 63-line delay is further provided, and its output can be selected.

【0042】AD変換部620から出力された注目画素
gの受光データD620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、メモリバンク
625Cが記憶する注目画素gについての過去の受光デ
ータD620の最大値と比較される。遅延された受光デ
ータD620(フレームディレイメモリ622a又はb
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620の出力及び各フレームディレイメモリ
621a〜624a又は621b〜624bの出力が、
メモリバンク625A〜Eにそれぞれ格納され、メモリ
バンク625A〜Eの記憶内容が書換えられる。これと
同時にメモリバンク625Fには、メモリバンク625
Cに格納する受光データD620に対応したフレーム番
号FNが格納される。
When the received light data D620 of the target pixel g output from the AD converter 620 is delayed by two frames, the comparator 626 outputs the past received light data D620 of the target pixel g stored in the memory bank 625C by the comparator 626. Is compared to the maximum value of The delayed light reception data D620 (frame delay memory 622a or 622b)
Is larger than the past maximum value, the output of the AD conversion unit 620 and the output of each frame delay memory 621a to 624a or 621b to 624b at that time are:
The data is stored in the memory banks 625A to 625E, respectively, and the stored contents of the memory banks 625A to 625E are rewritten. At the same time, the memory bank 625F contains the memory bank 625F.
The frame number FN corresponding to the light receiving data D620 stored in C is stored.

【0043】すなわち、n番目(n<N)のフレームで
注目画素gの受光量が最大になった場合には、メモリバ
ンク625Aに(n+2)番目のフレームのデータが格
納され、メモリバンク625Bに(n+1)番目のフレ
ームのデータが格納され、メモリバンク625Cにn番
目のフレームのデータが格納され、メモリバンク625
Dに(n−1)番目のフレームのデータが格納され、メ
モリバンク625Eに(n−2)番目のフレームのデー
タが格納され、メモリバンク625Fにnが格納され
る。
That is, when the amount of light received by the target pixel g becomes the maximum in the n-th (n <N) frame, the data of the (n + 2) th frame is stored in the memory bank 625A, and is stored in the memory bank 625B. The data of the (n + 1) th frame is stored, and the data of the nth frame is stored in the memory bank 625C.
Data of the (n-1) th frame is stored in D, data of the (n-2) th frame is stored in the memory bank 625E, and n is stored in the memory bank 625F.

【0044】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200×231とする。すなわち、撮
像面S2におけるスリット長さ方向の画素数は231で
あり、実質的なフレーム数Nも200である。
Next, the operation of the three-dimensional camera 2 and the host 3 will be described together with the measurement procedure. Hereinafter, the number of measurement sampling points is assumed to be 200 × 231. That is, the number of pixels in the slit length direction on the imaging surface S2 is 231 and the substantial number of frames N is 200.

【0045】ユーザー(撮影者)は、LCD21が表示
するカラーモニタ像を見ながら、カメラ位置と向きとを
決め、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センサ53の入射光量
をできるだけ多くするためである。
The user (photographer) determines the camera position and orientation while viewing the color monitor image displayed on the LCD 21, and sets the angle of view. At that time, a zooming operation is performed as needed. In the three-dimensional camera 2, the aperture adjustment of the color sensor 54 is not performed, and a color monitor image whose exposure is controlled by the electronic shutter function is displayed. This is because the incident light amount of the sensor 53 is increased as much as possible by opening the aperture.

【0046】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との関係を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a data flow in the three-dimensional camera 2, FIG. 10 is a diagram showing a data flow in the host 3, and FIG. 11 is a diagram showing a relationship between each point of the optical system and the object Q. .

【0047】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51
4の移動が行われる。また、フォーカシング部512の
移動による手動又は自動の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。
The variator unit 51 of the zoom unit 51 is operated in accordance with the angle of view selection operation (zooming) by the user.
4 is performed. Also, manual or automatic focusing by moving the focusing unit 512 is performed.
In the course of focusing, the approximate inter-object distance d 0 is measured.

【0048】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422の移動量が図示し
ない演算回路によって算出され、算出結果に基づいてバ
リエータレンズ422の移動制御が行われる。
In response to such lens driving of the light receiving system, the amount of movement of the variator lens 422 on the light projecting side is calculated by an arithmetic circuit (not shown), and the movement of the variator lens 422 is controlled based on the calculation result.

【0049】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、フォーカシングエンコーダ59
Aの出力(繰り出し量Ed)及びズーミングエンコーダ
60Aの出力(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2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FH、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。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。
The system controller 61 controls the focusing encoder 59 via the lens controller 58.
The output of A (the feed amount Ed) and the output of the zooming encoder 60A (the zoom step value fp) are read. Inside the system controller 61, a distortion table T1, a principal point position table T2, and an image distance table T3
, And the photographing condition data corresponding to the feeding amount Ed and the zoom step value fp are output to the host 2. The photographing condition data here includes a distortion aberration parameter (lens distortion correction coefficient d1, d2), a front principal point position FH, and an image distance b. The front principal point position FH is represented by the distance between the front end point F of the zoom unit 51 and the front principal point H. Since the front end point F is fixed, the front principal point H can be specified by the front principal point position FH.

【0050】システムコントローラ61は、半導体レー
ザ41の出力(レーザ強度)及びスリット光Uの偏向条
件(走査開始角、走査終了角、偏向角速度)を算定す
る。この算定方法を詳しく説明する。まず、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、セン
サ53の中央で反射光を受光するように投射角設定を行
う。以下で説明するレーザ強度の算定のためのパルス点
灯は、この設定された投射角で行う。
The system controller 61 calculates the output (laser intensity) of the semiconductor laser 41 and the deflection conditions (scan start angle, scan end angle, deflection angular velocity) of the slit light U. This calculation method will be described in detail. First, assuming that a planar object exists at an approximate distance d 0 between the objectives, the projection angle is set so that the reflected light is received at the center of the sensor 53. The pulse lighting for calculating the laser intensity described below is performed at the set projection angle.

【0051】次にレーザ強度を算定する。レーザ強度の
算定に際しては、人体を計測する場合があるので、安全
性に対する配慮が不可欠である。まず、最小強度LDm
inでパルス点灯し、センサ53の出力を取り込む。取
り込んだ信号〔Son(LDmin)〕と適正レベルS
typとの比を算出し、仮のレーザ強度LD1を設定す
る。
Next, the laser intensity is calculated. When calculating the laser intensity, a human body may be measured, so safety considerations are indispensable. First, the minimum strength LDm
The pulse is turned on at “in”, and the output of the sensor 53 is captured. Captured signal [Son (LDmin)] and appropriate level S
Calculate the ratio with typ and set a temporary laser intensity LD1.

【0052】LD1=LDmin×Styp/MAX
〔Son(LDmin)〕 続いてレーザ強度LD1で再びパルス点灯し、センサ5
3の出力を取り込む。取り込んだ信号〔Son(LD
1)〕が適正レベルStyp又はそれに近い値であれ
ば、LD1をレーザ強度LDsと決める。他の場合に
は、レーザ強度LD1とMAX〔Son(LD1)〕と
を用いて仮のレーザ強度LD1を設定し、センサ53の
出力と適正レベルStypとを比較する。センサ53の
出力が許容範囲内の値となるまで、レーザ強度の仮設定
と適否の確認とを繰り返す。なお、センサ53の出力の
取り込みは、撮像面S2の全面を対象に行う。これは、
AFによる受動的な距離算出では、スリット光Uの受光
位置を高精度に推定することが難しいためである。セン
サ53におけるCCDの積分時間は1フィールド時間
(例えば1/60秒)であり、実際の計測時における積
分時間より長い。このため、パルス点灯を行うことによ
り、計測時と等価なセンサ出力を得る。
LD1 = LDmin × Type / MAX
[Son (LDmin)] Subsequently, the pulse is turned on again with the laser intensity LD1 and the sensor 5
Capture the output of # 3. Captured signal [Son (LD
If 1)] is an appropriate level Type or a value close thereto, LD1 is determined as the laser intensity LDs. In other cases, a temporary laser intensity LD1 is set using the laser intensity LD1 and MAX [Son (LD1)], and the output of the sensor 53 is compared with the appropriate level Styp. Until the output of the sensor 53 becomes a value within the allowable range, the temporary setting of the laser intensity and the confirmation of suitability are repeated. Note that the output of the sensor 53 is captured for the entire imaging surface S2. this is,
This is because it is difficult to estimate the light receiving position of the slit light U with high accuracy in passive distance calculation by AF. The integration time of the CCD in the sensor 53 is one field time (for example, 1/60 second), which is longer than the integration time at the time of actual measurement. Therefore, by performing pulse lighting, a sensor output equivalent to that at the time of measurement is obtained.

【0053】次に、投射角と、レーザ強度が決定したと
きのスリット光Uの受光位置から、三角測量により対物
間距離dを決定する。最後に、決定された対物間距離d
に基づいて、偏向条件を算出する。偏向条件の算定に際
しては、対物間距離dの測距基準点である受光系の後側
主点H’と投光の起点AとのZ方向(図24参照)のオ
フセットdoffを考慮する。また、走査方向の端部に
おいても中央部と同様の計測可能距離範囲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。走査開始角th1、走査終了角th
2、偏向角速度ωは、次式で表される。
Next, the distance d between the objects is determined by triangulation from the projection angle and the light receiving position of the slit light U when the laser intensity is determined. Finally, the determined objective distance d
The deflection condition is calculated based on. In calculating the deflection condition, the offset doff in the Z direction (see FIG. 24) between the rear principal point H ′ of the light receiving system, which is the reference distance measuring point for the object distance d, and the projection start point A is considered. Further, in order to secure the same measurable distance range d 'as that at the center in the scanning direction, an overscan of a predetermined amount (for example, for 8 pixels) is performed. Scan start angle th1, scan end angle th
2. The deflection angular velocity ω is expressed by the following equation.

【0054】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次に本発光に移り、物
体Qの走査(スリット投影)が行われ、上述の出力処理
回路52によって得られた1画素当たり5フレーム分の
計測データ(スリット画像データ)D62がホスト2へ
送られる。同時に、偏向条件(偏向制御データ)及びセ
ンサ53の仕様などを示す装置情報D10も、ホスト3
へ送られる。
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: imaging magnification (= d / effective focal length freal) pv: pixel pitch np: effective number of pixels in the Y direction of the imaging surface S2 L: base line Length Next, the main emission is performed under the conditions calculated in this manner, the object Q is scanned (slit projection), and the measurement data (slits) for five frames per pixel obtained by the output processing circuit 52 is obtained. Image data) D62 is sent to the host 2. At the same time, device information D10 indicating the deflection condition (deflection control data) and the specifications of the sensor 53 are also transmitted to the host 3.
Sent to

【0055】図10のように、ホスト3においては、ス
リット重心演算#31、歪曲収差の補正演算#32、カ
メラ視線方程式の演算#33、スリット面方程式の演算
#34、及び3次元位置演算#35が実行され、それに
よって200×231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(サンプリング点と後側主点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。
As shown in FIG. 10, in the host 3, the slit gravity center calculation # 31, distortion correction calculation # 32, camera line-of-sight equation calculation # 33, slit plane equation calculation # 34, and three-dimensional position calculation # 35 is performed, whereby the three-dimensional position (coordinates X, Y, Z) of the 200 × 231 sampling points is calculated. The sampling point is the intersection of the camera's line of sight (a straight line connecting the sampling point and the rear principal point H ') and the slit plane (the optical axis plane of the slit light U irradiating the sampling point).

【0056】さて、次に、動作モードについて説明す
る。図12は動作モードの種類を示す図である。計測シ
ステム1の性能を示すファクターとして、計測(撮影)
に要する時間の逆数に比例する測定速度QS、奥行き方
向(Z方向)のダイナミックレンジである測定レンジQ
R、分解能QD、感度QB、及び、縦方向(Y方向)の
ダイナミックレンジである測定エリアQBがある。
Next, the operation mode will be described. FIG. 12 is a diagram showing types of operation modes. Measurement (photographing) as a factor indicating the performance of the measurement system 1
Speed QS proportional to the reciprocal of the time required for measurement, and measurement range Q which is a dynamic range in the depth direction (Z direction)
There is an R, a resolution QD, a sensitivity QB, and a measurement area QB that is a dynamic range in the vertical direction (Y direction).

【0057】これらの性能を決定付けるのは、有効受光
領域Aeのライン数(読み出しライン数)GL、有効受
光領域Aeの全体のライン幅(読み出しライン幅)G
W、ライン幅GWをライン数GLで除した値であるライ
ン間隔GT、シフト数GS、及びスリット光幅GP(ス
リット光Uの幅w)である。ライン間隔GTを「2」と
した場合に、1ラインおきに読み出すようにしてもよい
し、2ライン分を加算した後に読み出すようにしてもよ
い。2ライン分を加算した後に読み出すようにすると高
感度モードとなる。
The performance is determined by the number of lines (the number of readout lines) GL of the effective light receiving area Ae and the entire line width (the readout line width) G of the effective light receiving area Ae.
W, a line interval GT which is a value obtained by dividing the line width GW by the number of lines GL, a shift number GS, and a slit light width GP (width w of the slit light U). When the line interval GT is set to “2”, reading may be performed every other line, or reading may be performed after adding two lines. If reading is performed after adding two lines, a high sensitivity mode is set.

【0058】通常、ライン数GLが少なくなると、その
読み出しが高速で行われるので、測定速度QSが速くな
る。ライン幅GWが広くなると、奥行き方向(Z方向)
のダイナミックレンジが広がるので、測定レンジQRが
広がる。シフト数GSが小さくなると分解能QDが高く
なる。
Normally, when the number of lines GL decreases, the reading is performed at a high speed, so that the measuring speed QS increases. When the line width GW increases, the depth direction (Z direction)
, The measurement range QR is expanded. As the shift number GS decreases, the resolution QD increases.

【0059】動作モードには、性能のファクターのいず
れを優先させるかによって、標準モード、高速モード、
広Zモード、高感度モード、高分解能モード、及び高速
高広Zモードがある。各動作モードにおいても種々のバ
リエーションが存在する。
The operation mode includes a standard mode, a high-speed mode, and a high-speed mode depending on which of the performance factors is prioritized.
There are a wide Z mode, a high sensitivity mode, a high resolution mode, and a high speed and wide Z mode. There are various variations in each operation mode.

【0060】次に、計測システム1の動作、特に各動作
モードの相違点を中心に説明する。図13は計測システ
ム1の動作の概要を示すフローチャート、図14はモー
ド設定処理を示すフローチャートである。
Next, the operation of the measurement system 1, particularly the differences between the operation modes, will be mainly described. FIG. 13 is a flowchart showing an outline of the operation of the measurement system 1, and FIG. 14 is a flowchart showing a mode setting process.

【0061】図13において、まず初期設定が行われる
(#11)。動作モード設定操作があった場合に、動作
モードが変更される(#12,13)。測定開始操作が
行われると、操作に応じた動作モード設定が行われる
(#14,15)。その後、設定された動作モードによ
って測定が行われる(#16)。
In FIG. 13, first, an initial setting is performed (# 11). When an operation mode setting operation is performed, the operation mode is changed (# 12, # 13). When the measurement start operation is performed, the operation mode is set according to the operation (# 14, # 15). Thereafter, measurement is performed according to the set operation mode (# 16).

【0062】図14において、操作で設定された動作モ
ードに対応するパラメータの読み出しが行われる(#2
1)。パラメータとして、読み出し幅(有効受光領域A
e)、ライン間隔GT、シフト数GS、高感度モードで
あるか否かなどがあり、それらのパラメータがドライバ
55に出力される(#22)。
In FIG. 14, parameters corresponding to the operation mode set by the operation are read (# 2).
1). The read width (effective light receiving area A
e), the line interval GT, the number of shifts GS, and whether or not the mode is the high sensitivity mode, and those parameters are output to the driver 55 (# 22).

【0063】なお、高感度モードであるか否かを示すパ
ラメータは、ライン間隔GTが「2」の場合に2ライン
分を加算した後に読み出すように設定されている場合に
用いられる。また、パラメータとして出力する代わり
に、動作モードの種類を示す信号を出力してもよい。そ
の場合に、ドライバ55内において、動作モードに対応
した動作を行うための変換を行う必要がある。
The parameter indicating whether or not the mode is the high sensitivity mode is used when reading is performed after adding two lines when the line interval GT is "2". Instead of outputting as a parameter, a signal indicating the type of operation mode may be output. In that case, it is necessary to perform conversion for performing an operation corresponding to the operation mode in the driver 55.

【0064】ライン数GLに基づいて、セレクタ621
c〜624cによりフレームディレイメモリ621a〜
624a又は621b〜624bのいずれかが選択され
る(#23)。
Based on the number of lines GL, the selector 621
c to 624c, the frame delay memory 621a to
624a or one of 621b to 624b is selected (# 23).

【0065】動作モードに応じて、スリット光Uの幅w
及び走査速度が設定される(#24)。広Zモード又は
高速高広Zモードである場合に、絞りが絞られる(#2
5)。つまり、広Zモード又は高速高広Zモードでは、
測定距離範囲が広く、広い範囲にわたってピントを合わ
せる必要がある。絞りを絞ることによって被写界深度を
深くし、ピントを合いやすくする。
The width w of the slit light U depends on the operation mode.
And the scanning speed are set (# 24). In the case of the wide Z mode or the high-speed high-wide Z mode, the aperture is stopped down (# 2)
5). That is, in the wide Z mode or the high-speed high-wide Z mode,
The measurement distance range is wide, and it is necessary to focus over a wide range. By reducing the aperture, the depth of field is deepened, making it easier to focus.

【0066】これらの処理はシステムコントローラ61
によって行われる。以下、各動作モードについて、その
典型的ないくつかの例を説明する。標準モードは、測定
速度QS、測定レンジQR、分解能QD、感度QB、及
び測定エリアQBのいずれもが標準的な状態に設定され
たモードである。標準モードでは、図7にも示すよう
に、ライン数GLが「32」、ライン幅GWが「3
2」、ライン間隔GTが「1」、シフト数GSが
「1」、スリット光幅GPが「5」に、それぞれ設定さ
れる。標準モードでは、測定速度QS、測定レンジQ
R、分解能QD、感度QB、及び測定エリアQBのいず
れも「1」とする。他の動作モードは、この標準モード
の性能との比較において優れた性能に着目して名付けら
れる。
These processes are performed by the system controller 61.
Done by Hereinafter, some typical examples of each operation mode will be described. The standard mode is a mode in which the measurement speed QS, the measurement range QR, the resolution QD, the sensitivity QB, and the measurement area QB are all set to a standard state. In the standard mode, as shown in FIG. 7, the number of lines GL is “32” and the line width GW is “3”.
2 ", the line interval GT is set to" 1 ", the shift number GS is set to" 1 ", and the slit light width GP is set to" 5 ". In standard mode, measurement speed QS, measurement range Q
R, resolution QD, sensitivity QB, and measurement area QB are all “1”. The other operation modes are named by focusing on superior performance in comparison with the performance of the standard mode.

【0067】高速モードは、計測を高速で行う動作モー
ドである。高速モードでは、ライン数GLを標準モード
の半分にし、またシフト数GSを標準モードの2倍とす
る。また、ライン幅GWを標準モードのままにする場合
と、ライン幅GWを標準モードの半分としてライン間隔
GTを「2」とする場合とがある。
The high-speed mode is an operation mode in which measurement is performed at high speed. In the high-speed mode, the number of lines GL is set to half of that in the standard mode, and the number of shifts GS is set to twice that in the standard mode. Further, there are a case where the line width GW is kept in the standard mode and a case where the line width GT is set to “2” by setting the line width GW to half of the standard mode.

【0068】ライン数GLを少なくすると、1フレーム
分の受光データの読み出し時間が短縮される。したがっ
て、フレームをシフトする周期を短くすることができ、
全画面について測定する時間が短縮される。また、シフ
ト数GSを多くすると、全画面の測定のためのフレーム
数が少なくなるので、全画面について測定する時間が短
縮される。いずれの場合であっても、有効受光領域Ae
が高速に移動するので、スリット光Uも高速に移動させ
る必要がある。
When the number of lines GL is reduced, the reading time of the received light data for one frame is shortened. Therefore, the period of shifting the frame can be shortened,
Measurement time for the entire screen is reduced. Also, when the number of shifts GS is increased, the number of frames for measuring the entire screen is reduced, so that the time for measuring the entire screen is reduced. In any case, the effective light receiving area Ae
Move at high speed, the slit light U also needs to move at high speed.

【0069】ライン数GL及びシフト数GSなどの組み
合わせによって、図12に示すように、高速モード1〜
高速モード5の種類がある。また、パラメータを適当に
設定することによって、これら以外の高速モードとする
ことが可能である。
Depending on the combination of the number of lines GL and the number of shifts GS, as shown in FIG.
There are five high-speed modes. By setting the parameters appropriately, other high-speed modes can be set.

【0070】図15は高速モード1におけるセンサ53
の有効受光領域Ae(読み出し範囲)を示す図、図16
は高速モード2における有効受光領域Aeを示す図、図
17は高速モード3における有効受光領域Aeを示す
図、図18は高速モード4における有効受光領域Aeを
示す図である。
FIG. 15 shows the sensor 53 in the high-speed mode 1.
FIG. 16 shows an effective light receiving area Ae (read range) of FIG.
FIG. 17 is a diagram showing the effective light receiving region Ae in the high speed mode 2, FIG. 17 is a diagram showing the effective light receiving region Ae in the high speed mode 3, and FIG.

【0071】図15に示す高速モード1において、有効
受光領域Aeのシフト方向の画素数は「16」である。
スリット光Uの走査速度は標準モードの2倍となるよう
制御する。高速モード1では、標準モードに対して次の
ような特徴がある。
In the high-speed mode 1 shown in FIG. 15, the number of pixels in the shift direction of the effective light receiving area Ae is "16".
The scanning speed of the slit light U is controlled to be twice that of the standard mode. The high-speed mode 1 has the following features compared to the standard mode.

【0072】 読み出し時間 :1/2 (測定速度は2倍) 測定レンジ :1/2 分解能 :同じ すなわち、高速モード1は、測定レンジQRよりも分解
能QDに重点におく場合に有効である。
Readout time: 1/2 (measurement speed is twice) Measurement range: 1/2 Resolution: same That is, the high-speed mode 1 is effective when emphasizing the resolution QD rather than the measurement range QR.

【0073】図16に示す高速モード2において、有効
受光領域Aeのライン幅GW、つまりシフト方向の画素
の幅は「32」であるが、ライン間隔GTが「2」であ
り、1画素毎に読み飛ばしているので、ライン数GL、
つまり受光データの画素数としてはその半分の「16」
となる。高速モード2におけるスリット光幅GPは「1
0」であるが、そのうちの半分は読み飛ばされるので、
受光データとしては5画素分となる。高速モード2では
標準モードに対して次のような特徴がある。
In the high-speed mode 2 shown in FIG. 16, the line width GW of the effective light receiving area Ae, that is, the width of the pixel in the shift direction is “32”, but the line interval GT is “2”, and Since we skipped reading, the number of lines GL,
That is, the number of pixels of the received light data is “16” which is half of the number of pixels.
Becomes The slit light width GP in the high-speed mode 2 is “1”.
0 ", but half of them are skipped,
The received light data is for five pixels. The high-speed mode 2 has the following features compared to the standard mode.

【0074】 読み出し時間 :1/2 測定レンジ :同じ 分解能 :1/2 すなわち、高速モード2は、分解能QDよりも測定レン
ジQRに重点におく場合に有効である。
Readout time: 1/2 Measurement range: Same resolution: 1/2 That is, high-speed mode 2 is effective when the measurement range QR is more important than the resolution QD.

【0075】図17に示す高速モード3において、有効
受光領域Aeのライン数GL及びライン幅GWはともに
「32」であるが、シフト数GSが「2」であり、有効
受光領域Aeを2ラインづつシフトさせる。これによっ
て、入力されるフレーム数が少なくなり、全体の測定時
間が削減される。スリット光Uの移動量も1フレームに
対して2ラインとなるように制御される。高速モード3
では標準モードに対して次のような特徴がある。
In the high-speed mode 3 shown in FIG. 17, the number of lines GL and the line width GW of the effective light receiving area Ae are both "32", but the number of shifts GS is "2", and the effective light receiving area Ae has two lines. Shift one by one. As a result, the number of input frames is reduced, and the overall measurement time is reduced. The amount of movement of the slit light U is also controlled to be two lines for one frame. High-speed mode 3
Has the following features compared to the standard mode.

【0076】 読み出し時間 :1/2 測定レンジ :同じ 分解能 :1/2 図18に示す高速モード4において、有効受光領域Ae
のライン数GL及びライン幅GWはともに「32」であ
り、シフト数GSも「1」であるが、センサ53の撮像
面S2の全域にわたって測定を行うのではなく、そのう
ちの一部分のみにおいて測定を行う。したがって測定エ
リアQBは狭くなる。スリット光Uの走査範囲もこれに
合わせる。標準モードにおけるフレーム数をN、高速モ
ード4におけるフレーム数をN’とし、R=N’/Nと
定義すると、このRを用いて、高速モード4の標準モー
ドに対する特徴は次のように表される。
Read time: 1/2 Measurement range: Same Resolution: 1/2 In the high-speed mode 4 shown in FIG. 18, the effective light receiving area Ae
The line number GL and the line width GW are both “32” and the shift number GS is also “1”. However, the measurement is not performed over the entire imaging surface S2 of the sensor 53, but the measurement is performed only on a part of them. Do. Therefore, the measurement area QB becomes narrow. The scanning range of the slit light U is also adjusted to this. Assuming that the number of frames in the standard mode is N, the number of frames in the high-speed mode 4 is N ′, and R = N ′ / N, the features of the high-speed mode 4 with respect to the standard mode are expressed as follows using this R. You.

【0077】 読み出し時間 :R 測定レンジ :同じ 分解能 :同じ 測定エリア :R なお、高速モード4を実現するには、図14に示すフロ
ーチャートのステップ#22において、開始フレ−ム番
号と終了フレ−ム番号とをドライバ55に出力するよう
に構成し、且つ、スリット光Uの走査開始位置及び走査
終了位置を設定する。
Readout time: R Measurement range: Same resolution: Same measurement area: R To realize the high-speed mode 4, in step # 22 of the flowchart shown in FIG. 14, the start frame number and the end frame The number and the number are output to the driver 55, and the scanning start position and the scanning end position of the slit light U are set.

【0078】次に、広Zモードについて説明する。広Z
モードは、奥行き方向の測定レンジを広げた動作モード
である。広Zモードでは、ライン幅GWを標準モードの
2倍とする。
Next, the wide Z mode will be described. Hiro Z
The mode is an operation mode in which the measurement range in the depth direction is expanded. In the wide Z mode, the line width GW is set to twice that in the standard mode.

【0079】図19は広Zモード1における有効受光領
域Aeを示す図、図20は広Zモード2における有効受
光領域Aeを示す図である。図19に示す広Zモード1
において、有効受光領域Aeのライン幅GWは「64」
であるが、1画素毎に読み飛ばしているので、受光デー
タの画素数は「32」である。広Zモード1におけるス
リット光幅GPは「10」であるが、そのうちの半分は
読み飛ばされるので、受光データとしては5画素分とな
る。広Zモード1では、標準モードに対して次のような
特徴がある。
FIG. 19 is a view showing the effective light receiving area Ae in the wide Z mode 1, and FIG. 20 is a view showing the effective light receiving area Ae in the wide Z mode 2. Wide Z mode 1 shown in FIG.
, The line width GW of the effective light receiving area Ae is “64”
However, since the reading is skipped for each pixel, the number of pixels of the received light data is “32”. The slit light width GP in the wide Z mode 1 is “10”, but half of the slit light width GP is skipped, so that light reception data is equivalent to five pixels. The wide Z mode 1 has the following features compared to the standard mode.

【0080】 読み出し時間 :同じ 測定レンジ :2倍 分解能 :1/2 すなわち、広Zモード1は、測定レンジQRを広げたい
場合に有効である。
Readout time: Same Measurement range: 2 times Resolution: 1/2 That is, the wide Z mode 1 is effective when it is desired to widen the measurement range QR.

【0081】図20に示す広Zモード2において、有効
受光領域Aeのライン数GL及びライン幅GWは「6
4」であり、標準モードの2倍である。スリット光Uの
走査速度は標準モードの半分である。広Zモード2では
標準モードに対して次の特徴がある。
In the wide Z mode 2 shown in FIG. 20, the number of lines GL and the line width GW of the effective light receiving area Ae are “6”.
4 ", which is twice the standard mode. The scanning speed of the slit light U is half that of the standard mode. The wide Z mode 2 has the following features compared to the standard mode.

【0082】 読み出し時間 :2倍 測定レンジ :2倍 分解能 :同じ 次に、高感度モードについて説明する。高感度モード
は、センサ53の感度を高くした動作モードである。
Readout time: 2 times Measurement range: 2 times Resolution: Same Next, the high sensitivity mode will be described. The high sensitivity mode is an operation mode in which the sensitivity of the sensor 53 is increased.

【0083】図21は高感度モードにおける有効受光領
域Aeを示す図である。図21において、有効受光領域
Aeのライン幅GWは「32」であるが、2画素毎に加
算するので、ライン数GLつまり受光データの画素数は
「16」となる。高感度モードにおけるスリット光幅G
Pは「10」であるが、2画素分が加算されるので、受
光データとしては5画素分となる。スリット光Uの走査
速度は標準モードの2倍である。高感度モードでは、標
準モードに対して次の特徴がある。
FIG. 21 shows the effective light receiving area Ae in the high sensitivity mode. In FIG. 21, the line width GW of the effective light receiving area Ae is “32”. However, since the line width GW is added every two pixels, the number of lines GL, that is, the number of pixels of light receiving data is “16”. Slit light width G in high sensitivity mode
Although P is “10”, since two pixels are added, light reception data is five pixels. The scanning speed of the slit light U is twice that of the standard mode. The high sensitivity mode has the following features compared to the standard mode.

【0084】 読み出し時間 :1/2 測定レンジ :同じ 分解能 :1/2 感度 :2倍 次に、高分解能モードについて説明する。高分解能モー
ドは、分解能を高くした動作モードである。
Reading time: 1/2 Measurement range: Same Resolution: 1/2 Sensitivity: 2x Next, the high resolution mode will be described. The high resolution mode is an operation mode in which the resolution is increased.

【0085】図22は高分解能モードにおける有効受光
領域Aeを示す図である。図22において、有効受光領
域Aeのライン数GL及びライン幅GWはともに「3
2」であるが、シフト数GSが1/2である。つまり、
スリット光Uの走査速度が標準モードの1/2であり、
フレームのシフトが2フレームの読み込みについて1画
素分である。スリット光Uが画素ピッチpvの半分を移
動する毎にデータを読み出しているので、スリット光U
が画素を通過するタイミングを2倍の精度で検出でき
る。高分解能モードでは標準モードに対して次の特徴が
ある。
FIG. 22 is a diagram showing the effective light receiving area Ae in the high resolution mode. In FIG. 22, the number of lines GL and the line width GW of the effective light receiving area Ae are both “3”.
2 ", but the shift number GS is 1/2. That is,
The scanning speed of the slit light U is 1/2 of the standard mode,
The frame shift is one pixel for reading two frames. Since data is read each time the slit light U moves half the pixel pitch pv, the slit light U
Can be detected with twice the accuracy of passing through the pixel. The high resolution mode has the following features compared to the standard mode.

【0086】 読み出し時間 :2倍 測定レンジ :同じ 分解能 :2倍 なお、高分解能モードを実現するには、図14に示すフ
ローチャートのステップ#22において、2フレームの
読み出しについて1画素移動するように設定し、ステッ
プ24において、1フレームの読み出しについて半画素
移動するように設定すればよい。出力処理回路62にお
いてフレームディレイメモリ621a〜624aを選択
することは、標準モードと同様である。
Readout time: 2 times Measurement range: Same resolution: 2 times To realize the high resolution mode, in Step # 22 of the flowchart shown in FIG. 14, it is set so that one pixel is moved for reading out two frames. Then, in step 24, it may be set so that one pixel is read out by moving a half pixel. The selection of the frame delay memories 621a to 624a in the output processing circuit 62 is the same as in the standard mode.

【0087】なお、センサ53の有効受光領域Aeのラ
イン数GL、ライン幅GW、及びシフト数GSの制御
は、システムコントロ−ラ61がドライバ55にそれら
に対応する指示信号を出力することによって行われる。
スリット光Uの走査速度(偏向速度)の制御は、システ
ムコントロ−ラ61が駆動系46に対して指示信号を出
力し、これによってガルバノミラー43を駆動すること
によって行われる。スリット光Uの幅wは、バリエータ
レンズ422又はコリメータレンズ421の種類又は位
置を切り換えることによって、センサ53の撮像面S2
上で5画素分と10画素分とに切り換えられる。
The control of the number of lines GL, the line width GW, and the number of shifts GS of the effective light receiving area Ae of the sensor 53 is performed by the system controller 61 outputting an instruction signal corresponding thereto to the driver 55. Will be
The control of the scanning speed (deflection speed) of the slit light U is performed by the system controller 61 outputting an instruction signal to the drive system 46 to drive the galvanomirror 43. By changing the type or position of the variator lens 422 or the collimator lens 421, the width w of the slit light U can be changed to the imaging surface S2 of the sensor 53.
The above is switched to 5 pixels and 10 pixels.

【0088】上述の実施形態によると、動作モードを切
り換えることによって、測定の時間を短縮したい場合、
測定の奥行きを広げたい場合、分解能を高めたい場合、
感度を高くしたい場合など、種々の目的に応じた計測を
行うことができる。また、その場合に、測定の時間が長
くなってもよい場合、測定の奥行きが狭くなってもよい
場合、分解能が低くなってもよい場合、測定のエリアが
狭くなってもよい場合など、計測条件に照らして種々の
設定を行うことができる。
According to the above-described embodiment, when it is desired to reduce the measurement time by switching the operation mode,
If you want to increase the measurement depth, increase the resolution,
Measurement can be performed for various purposes, such as when it is desired to increase the sensitivity. In such a case, the measurement time may be longer, the depth of the measurement may be narrower, the resolution may be lower, or the measurement area may be smaller. Various settings can be made in light of the conditions.

【0089】上述の実施形態において、3次元カメラ2
とホスト3との機能の分担は種々変更することができ
る。また、ホスト3の機能を3次元カメラ2に内蔵する
などによってそれらを一体としてもよい。上述の実施形
態においては、スリット光Uを走査する場合について説
明したが、スポット光を2次元に走査する場合であって
も本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the three-dimensional camera 2
The sharing of functions between the host and the host 3 can be changed in various ways. Alternatively, the functions of the host 3 may be integrated by incorporating the function of the host 3 into the three-dimensional camera 2. In the above embodiment, the case where the slit light U is scanned has been described. However, the present invention can be applied to the case where the spot light is two-dimensionally scanned.

【0090】上述の実施形態において、動作モードの設
定内容、組み合わせ内容、出力処理回路62の構成、処
理内容、その他、計測システム1の全体又は各部の構
成、回路、処理内容、処理順序、処理タイミング、設定
内容、設定値などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更す
ることができる。
In the above-described embodiment, the setting contents of the operation mode, the combination contents, the configuration of the output processing circuit 62, the processing contents, the configuration of the whole or each part of the measuring system 1, the circuit, the processing contents, the processing order, and the processing timing The setting contents, setting values, and the like can be appropriately changed in accordance with the gist of the present invention.

【0091】[0091]

【発明の効果】本発明によると、1つの3次元計測装置
を用い、種々の計測条件によって様々な目的の計測に対
応することができる。
According to the present invention, a single three-dimensional measuring apparatus can be used for various purposes under various measuring conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る計測システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement system according to the present invention.

【図2】3次元カメラの外観を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an appearance of a three-dimensional camera.

【図3】3次元カメラの機能構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of a three-dimensional camera.

【図4】投光レンズ系の構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a light projecting lens system.

【図5】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。
FIG. 5 is a principle diagram of calculation of a three-dimensional position in the measurement system.

【図6】出力処理回路のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an output processing circuit.

【図7】センサの読出し範囲を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a reading range of a sensor.

【図8】CCDエリアセンサのインターライン転送の場
合の構成の例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration in the case of interline transfer of a CCD area sensor.

【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。
FIG. 9 is a diagram showing a data flow in the three-dimensional camera.

【図10】ホストにおけるデータの流れを示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a data flow in a host.

【図11】光学系の各点と物体との関係を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between each point of the optical system and an object.

【図12】動作モードの種類を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing types of operation modes.

【図13】計測システムの動作の概要を示すフローチャ
ートである。
FIG. 13 is a flowchart showing an outline of the operation of the measurement system.

【図14】モード設定処理を示すフローチャートであ
る。
FIG. 14 is a flowchart illustrating a mode setting process.

【図15】高速モード1におけるセンサの有効受光領域
を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an effective light receiving area of the sensor in a high-speed mode 1.

【図16】高速モード2における有効受光領域を示す図
である。
FIG. 16 is a diagram showing an effective light receiving area in a high-speed mode 2.

【図17】高速モード3における有効受光領域を示す図
である。
FIG. 17 is a diagram showing an effective light receiving area in a high-speed mode 3;

【図18】高速モード4における有効受光領域を示す図
である。
FIG. 18 is a diagram showing an effective light receiving area in a high-speed mode 4.

【図19】広Zモード1における有効受光領域を示す図
である。
FIG. 19 is a diagram showing an effective light receiving area in the wide Z mode 1.

【図20】広Zモード2における有効受光領域を示す図
である。
FIG. 20 is a diagram showing an effective light receiving area in the wide Z mode 2;

【図21】高感度モードにおける有効受光領域を示す図
である。
FIG. 21 is a diagram showing an effective light receiving area in the high sensitivity mode.

【図22】高分解能モードにおける有効受光領域を示す
図である。
FIG. 22 is a diagram showing an effective light receiving area in the high resolution mode.

【図23】スリット光投影法の概要を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an outline of a slit light projection method.

【図24】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。
FIG. 24 is a diagram for explaining the principle of measurement by the slit light projection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 計測システム(3次元計測装置) 23 セレクトボタン(動作モードを選択する手段) 41 半導体レーザ(照射する手段) 43 ガルバノミラー(走査する手段) 53 センサ(受光センサ) 55 ドライバ(出力信号を読み出す手段) 61 システムコントローラ(走査速度を切り換える手
段、ライン幅を切り換える手段、ライン間隔を切り換え
る手段、シフト数を切り換える手段) Q 物体(計測対象) U スリット光(参照光)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement system (three-dimensional measurement device) 23 Select button (means for selecting operation mode) 41 Semiconductor laser (irradiation means) 43 Galvano mirror (scanning means) 53 Sensor (light receiving sensor) 55 Driver (means for reading output signal) 61) System controller (means for switching scanning speed, means for switching line width, means for switching line interval, means for switching the number of shifts) Q Object (measurement target) U Slit light (reference light)

───────────────────────────────────────────────────── 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 井手 英一 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 内野 浩志 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 糊田 寿夫 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Makoto Miyazaki 2-3-1-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Eiichi Ide Azuchi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka (3) Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Uchino 2-3-1-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Kaida Osaka International Building Minolta Co., Ltd. 2-3-1-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】計測対象に参照光を照射する手段と、前記
参照光を走査する手段と、前記参照光の計測対象による
反射光を受光する受光センサと、前記参照光の走査中に
前記受光センサを繰り返して駆動して出力信号を読み出
す手段とを有し、前記受光センサの出力信号に基づいて
計測対象の3次元形状を計測する3次元計測装置におい
て、 動作モードを選択する手段と、 選択された動作モードに応じて、前記参照光の走査速度
及び前記受光センサの読み出し動作を切り換える手段
と、 を有してなることを特徴とする3次元計測装置。
A means for irradiating the measurement target with reference light; a means for scanning the reference light; a light receiving sensor for receiving light reflected by the measurement target of the reference light; Means for selecting an operation mode, comprising: a means for repeatedly driving a sensor to read an output signal; and a means for selecting an operation mode in a three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a measurement target based on the output signal of the light receiving sensor. Means for switching the scanning speed of the reference light and the reading operation of the light receiving sensor in accordance with the operation mode set forth above.
【請求項2】計測対象に参照光を照射する手段と、前記
参照光を走査する手段と、前記参照光の計測対象による
反射光を受光する受光センサと、前記参照光の走査中に
前記受光センサを繰り返して駆動して出力信号を読み出
す手段とを有し、前記受光センサの出力信号に基づいて
計測対象の3次元形状を計測する3次元計測装置におい
て、 動作モードを選択する手段と、 選択された動作モードに応じて、前記受光センサの読み
出しにおけるライン幅を切り換える手段と、 を有してなることを特徴とする3次元計測装置。
A means for irradiating the object to be measured with reference light; a means for scanning the reference light; a light-receiving sensor for receiving light reflected by the object for measurement of the reference light; Means for selecting an operation mode, comprising: a means for repeatedly driving a sensor to read an output signal; and a means for selecting an operation mode in a three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a measurement target based on the output signal of the light receiving sensor. Means for switching a line width in reading of the light receiving sensor in accordance with the operation mode performed.
【請求項3】計測対象に参照光を照射する手段と、前記
参照光を走査する手段と、前記参照光の計測対象による
反射光を受光する受光センサと、前記参照光の走査中に
前記受光センサを繰り返して駆動して出力信号を読み出
す手段とを有し、前記受光センサの出力信号に基づいて
計測対象の3次元形状を計測する3次元計測装置におい
て、 動作モードを選択する手段と、 選択された動作モードに応じて、前記受光センサの読み
出しにおけるライン間隔を切り換える手段と、 を有してなることを特徴とする3次元計測装置。
A means for irradiating the object to be measured with reference light; a means for scanning the reference light; a light-receiving sensor for receiving light reflected by the object for measurement of the reference light; Means for selecting an operation mode, comprising: a means for repeatedly driving a sensor to read an output signal; and a means for selecting an operation mode in a three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a measurement target based on the output signal of the light receiving sensor. Means for switching a line interval in reading out the light receiving sensor according to the operation mode set.
【請求項4】計測対象に参照光を照射する手段と、前記
参照光を走査する手段と、前記参照光の計測対象による
反射光を受光する受光センサと、前記参照光の走査中に
前記受光センサを繰り返して駆動して出力信号を読み出
す手段とを有し、前記受光センサの出力信号に基づいて
計測対象の3次元形状を計測する3次元計測装置におい
て、 動作モードを選択する手段と、 選択された動作モードに応じて、前記参照光の走査速度
を切り換える手段と、 選択された動作モードに応じて、前記受光センサの読み
出しにおけるライン幅を切り換える手段と、 選択された動作モードに応じて、前記受光センサの読み
出しにおけるライン間隔を切り換える手段と、 を有してなることを特徴とする3次元計測装置。
4. A means for irradiating the object to be measured with reference light, a means for scanning the reference light, a light-receiving sensor for receiving light reflected by the object for measurement of the reference light, and a light-receiving sensor for scanning the reference light. Means for selecting an operation mode, comprising: a means for repeatedly driving a sensor to read an output signal; and a means for selecting an operation mode in a three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a measurement target based on the output signal of the light receiving sensor. Means for switching the scanning speed of the reference light, according to the selected operation mode, means for switching the line width in reading out the light receiving sensor, according to the selected operation mode, and according to the selected operation mode, Means for switching a line interval in reading of the light receiving sensor; and a three-dimensional measuring apparatus.
【請求項5】計測対象に参照光を照射する手段と、前記
参照光を走査する手段と、前記参照光の計測対象による
反射光を受光する受光センサと、前記参照光の走査中に
前記受光センサを繰り返して駆動して出力信号を読み出
す手段とを有し、前記受光センサの出力信号に基づいて
計測対象の3次元形状を計測する3次元計測装置におい
て、 動作モードを選択する手段と、 選択された動作モードに応じて、前記受光センサの有効
受光領域のライン幅及び読み出しにおけるライン間隔を
切り換える手段と、 選択された動作モードに応じて、前記受光センサの読み
出しにおけるフレーム毎のラインのシフト数を切り換え
る手段と、 を有してなることを特徴とする3次元計測装置。
5. A means for irradiating a measurement target with reference light, a means for scanning the reference light, a light receiving sensor for receiving light reflected by the measurement target of the reference light, and a light receiving sensor for scanning the reference light. Means for selecting an operation mode, comprising: a means for repeatedly driving a sensor to read an output signal; and a means for selecting an operation mode in a three-dimensional measuring apparatus for measuring a three-dimensional shape of a measurement target based on the output signal of the light receiving sensor. Means for switching the line width of the effective light receiving area of the light receiving sensor and the line interval in reading according to the selected operation mode; and the number of line shifts per frame in reading by the light receiving sensor in accordance with the selected operation mode. A three-dimensional measuring apparatus, comprising:
【請求項6】前記シフト数が複数である場合に、途中の
ラインを読み飛ばすか又は読み出した出力信号を加算す
るかを切り換える手段を有してなる、 請求項5記載の3次元計測装置。
6. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 5, further comprising means for switching between skipping a line in the middle or adding a read output signal when the number of shifts is plural.
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