JP2002022427A - ３次元画像入力装置 - Google Patents
３次元画像入力装置Info
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- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 投影パタ−ンの縞等の間隔を変更可能にし、
被計測物体の３次元形状を所望の精度で検出する。 【解決手段】 自動モ−ドが選択されているとき（ステ
ップ１０１）、撮影レンズの焦点距離を検出する（ステ
ップ１０２）。焦点距離に応じて投影パタ−ンが得られ
るように発光装置のパタ−ン投影レンズの位置を定める
（ステップ１０３）。シャッタがオン状態に定められる
と（ステップ１０４）、発光装置を駆動してレ−ザ光を
照射し（ステップ１０６）、被計測物体の画像デ−タを
検出する（ステップ１０６）。画像デ−タに基づいて被
計測物体の３次元座標を演算により求める（ステップ１
０７）。
被計測物体の３次元形状を所望の精度で検出する。 【解決手段】 自動モ−ドが選択されているとき（ステ
ップ１０１）、撮影レンズの焦点距離を検出する（ステ
ップ１０２）。焦点距離に応じて投影パタ−ンが得られ
るように発光装置のパタ−ン投影レンズの位置を定める
（ステップ１０３）。シャッタがオン状態に定められる
と（ステップ１０４）、発光装置を駆動してレ−ザ光を
照射し（ステップ１０６）、被計測物体の画像デ−タを
検出する（ステップ１０６）。画像デ−タに基づいて被
計測物体の３次元座標を演算により求める（ステップ１
０７）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるパタ−ン
投影法を用いて被計測物体の３次元形状を計測する３次
元画像入力装置に関する。
投影法を用いて被計測物体の３次元形状を計測する３次
元画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の３次元画像入力装置には、被計
測物体に例えば縞状パタ−ンのレ−ザ光を投影する発光
装置と、被計測物体からの反射光を検出するための、Ｃ
ＣＤから成るエリアセンサとが設けられている。すなわ
ちエリアセンサによって、その投影パタ−ンの画像が検
出され、投影パタ−ンの画像の各画素とレ−ザ光の光源
との間の位置関係、レ−ザ光の被計測物体に対する照射
角度、および撮影光学系の焦点距離に基づいて、三角測
距の原理に従って被計測物体の３次元形状が求められ
る。
測物体に例えば縞状パタ−ンのレ−ザ光を投影する発光
装置と、被計測物体からの反射光を検出するための、Ｃ
ＣＤから成るエリアセンサとが設けられている。すなわ
ちエリアセンサによって、その投影パタ−ンの画像が検
出され、投影パタ−ンの画像の各画素とレ−ザ光の光源
との間の位置関係、レ−ザ光の被計測物体に対する照射
角度、および撮影光学系の焦点距離に基づいて、三角測
距の原理に従って被計測物体の３次元形状が求められ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】被計測物体の３次元形
状の検出精度（分解能）は、エリアセンサに結像された
投影パタ−ンの画像における縞の間隔に依存し、縞の間
隔が小さくなるほど高くなる。しかし従来の３次元画像
入力装置では、投影パタ−ンの形状は固定されている。
したがって、例えばズ−ムレンズにおいて焦点距離が変
化した場合、あるいは撮影レンズを異なる焦点距離のも
のに交換した場合等において、投影パタ−ンの画像の縞
の間隔が変化することによって被計測物体の３次元形状
の検出精度が変わってしまうという問題が生じる。
状の検出精度（分解能）は、エリアセンサに結像された
投影パタ−ンの画像における縞の間隔に依存し、縞の間
隔が小さくなるほど高くなる。しかし従来の３次元画像
入力装置では、投影パタ−ンの形状は固定されている。
したがって、例えばズ−ムレンズにおいて焦点距離が変
化した場合、あるいは撮影レンズを異なる焦点距離のも
のに交換した場合等において、投影パタ−ンの画像の縞
の間隔が変化することによって被計測物体の３次元形状
の検出精度が変わってしまうという問題が生じる。
【０００４】本発明は、投影パタ−ンの縞等の間隔を変
更可能に構成して被計測物体の３次元形状を所望の精度
で検出できる３次元画像入力装置を提供することを目的
としている。
更可能に構成して被計測物体の３次元形状を所望の精度
で検出できる３次元画像入力装置を提供することを目的
としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の３次元画像入力
装置は、レ−ザ光を出力する光源と、レ−ザ光を複数の
ビ−ムに分割して被計測物体に導くレ−ザ光分割手段
と、ビ−ムの間隔を調整するビ−ム間隔調整手段と、被
計測物体からの反射光を検出することによって、被計測
物体の表面のビ−ムが照射された点までの距離を検出す
る距離検出手段とを備えることを特徴としている。
装置は、レ−ザ光を出力する光源と、レ−ザ光を複数の
ビ−ムに分割して被計測物体に導くレ−ザ光分割手段
と、ビ−ムの間隔を調整するビ−ム間隔調整手段と、被
計測物体からの反射光を検出することによって、被計測
物体の表面のビ−ムが照射された点までの距離を検出す
る距離検出手段とを備えることを特徴としている。
【０００６】好ましくは、距離検出手段は撮影レンズを
有しており、ビ−ム間隔調整手段は撮影レンズの焦点距
離情報に基づいてビ−ムの間隔を調整する。これにより
ビ−ム間隔を、撮影レンズの焦点距離に応じた最適な値
に定めることができる。
有しており、ビ−ム間隔調整手段は撮影レンズの焦点距
離情報に基づいてビ−ムの間隔を調整する。これにより
ビ−ム間隔を、撮影レンズの焦点距離に応じた最適な値
に定めることができる。
【０００７】ビ−ム間隔調整手段は例えば、ビ−ムの間
隔を手動によって調整するための機構を備える。
隔を手動によって調整するための機構を備える。
【０００８】また３次元画像入力装置は、距離検出手段
を駆動することなく、光源を駆動して被計測物体の表面
にレ−ザ光を導く投影パタ−ン確認手段を備えてもよ
い。これにより、被計測物体の３次元形状の計測に先立
って、投影パタ−ンが適当であるか否かを判断すること
ができる。
を駆動することなく、光源を駆動して被計測物体の表面
にレ−ザ光を導く投影パタ−ン確認手段を備えてもよ
い。これにより、被計測物体の３次元形状の計測に先立
って、投影パタ−ンが適当であるか否かを判断すること
ができる。
【０００９】レ−ザ光分割手段は、レ−ザ光が透過する
部分と透過しない部分から成るパタ−ンフィルタを有し
ていてもよい。レ−ザ光分割手段によってレ−ザ光が、
ドットが等間隔に格子状に配置されて成る投影パタ−ン
として被計測物体に照射されてもよく、また直線が等間
隔に縞状に配置されて成る投影パタ−ンとして被計測物
体に照射されてもよい。
部分と透過しない部分から成るパタ−ンフィルタを有し
ていてもよい。レ−ザ光分割手段によってレ−ザ光が、
ドットが等間隔に格子状に配置されて成る投影パタ−ン
として被計測物体に照射されてもよく、また直線が等間
隔に縞状に配置されて成る投影パタ−ンとして被計測物
体に照射されてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態である
３次元画像入力装置を備えたカメラの斜視図である。
を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態である
３次元画像入力装置を備えたカメラの斜視図である。
【００１１】カメラ本体１０の前面において、撮影レン
ズ１１の左上にはファインダ窓１２が設けられ、右上に
はストロボ１３が設けられている。カメラ本体１０の上
面において、撮影レンズ１１の真上には、測距光である
レ−ザ光を照射する発光装置（光源）５０が配設されて
いる。発光装置５０により、例えば水平方向に延びる複
数の直線状の光すなわちスリット光が被計測物体（図示
せず）に対して照射される。レ−ザ光は可視光（例えば
近赤外光線）であり、被計測物体の表面におけるスリッ
ト光の投影パタ−ンを視認することができる。
ズ１１の左上にはファインダ窓１２が設けられ、右上に
はストロボ１３が設けられている。カメラ本体１０の上
面において、撮影レンズ１１の真上には、測距光である
レ−ザ光を照射する発光装置（光源）５０が配設されて
いる。発光装置５０により、例えば水平方向に延びる複
数の直線状の光すなわちスリット光が被計測物体（図示
せず）に対して照射される。レ−ザ光は可視光（例えば
近赤外光線）であり、被計測物体の表面におけるスリッ
ト光の投影パタ−ンを視認することができる。
【００１２】発光装置５０の左側にはレリ−ズスイッチ
１５と液晶表示パネル１６が設けられ、液晶パネル１６
の近傍には、パタ−ン投影自動／手動切替スイッチ１７
とパタ−ン投影スイッチ１８と投影角変更スライダ１４
が配設されている。パタ−ン投影自動／手動切替スイッ
チ１７は、発光装置５０により照射されるスリット光の
間隔、すなわち被計測物体の表面における投影パタ−ン
の間隔の設定を、自動的に行うか手動によって行うかを
選択するためのスイッチである。パタ−ン投影スイッチ
１８は、発光装置５０を手動で発光させるときに操作さ
れる。投影角変更スライダ１４は、各スリット光の照射
角度すなわち被計測物体の表面における投影パタ−ンの
間隔を手動によって変更するために設けられている。
１５と液晶表示パネル１６が設けられ、液晶パネル１６
の近傍には、パタ−ン投影自動／手動切替スイッチ１７
とパタ−ン投影スイッチ１８と投影角変更スライダ１４
が配設されている。パタ−ン投影自動／手動切替スイッ
チ１７は、発光装置５０により照射されるスリット光の
間隔、すなわち被計測物体の表面における投影パタ−ン
の間隔の設定を、自動的に行うか手動によって行うかを
選択するためのスイッチである。パタ−ン投影スイッチ
１８は、発光装置５０を手動で発光させるときに操作さ
れる。投影角変更スライダ１４は、各スリット光の照射
角度すなわち被計測物体の表面における投影パタ−ンの
間隔を手動によって変更するために設けられている。
【００１３】カメラ本体１０の側面には、ＩＣメモリカ
−ド等の記録媒体を挿入するためのカ−ド挿入口１９が
形成され、またビデオ出力端子２０とインタ−フェ−ス
コネクタ２１が設けられている。
−ド等の記録媒体を挿入するためのカ−ド挿入口１９が
形成され、またビデオ出力端子２０とインタ−フェ−ス
コネクタ２１が設けられている。
【００１４】図２は図１に示すカメラの回路構成を示す
ブロック図である。撮影レンズ１１の中には絞り２５が
設けられている。絞り２５の開度はアイリス駆動回路２
６によって調整される。撮影レンズ１１の焦点調節動作
およびズ−ミング動作はレンズ駆動回路２７によって制
御される。
ブロック図である。撮影レンズ１１の中には絞り２５が
設けられている。絞り２５の開度はアイリス駆動回路２
６によって調整される。撮影レンズ１１の焦点調節動作
およびズ−ミング動作はレンズ駆動回路２７によって制
御される。
【００１５】撮影レンズ１１の光軸上には撮像素子（Ｃ
ＣＤ）２８が配設されている。ＣＣＤ２８には、撮影レ
ンズ１１によって被写体像が形成され、被写体像に対応
した電荷が発生する。ＣＣＤ２８における電荷の蓄積動
作、電荷の読出動作等の動作はＣＣＤ駆動回路３０によ
って制御される。ＣＣＤ２８から読み出された電荷信号
すなわち画像信号はアンプ３１において増幅され、Ａ／
Ｄ変換器３２においてアナログ信号からデジタル信号に
変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路３
３においてガンマ補正等の処理を施され、画像メモリ３
４に一時的に格納される。アイリス駆動回路２６、レン
ズ駆動回路２７、ＣＣＤ駆動回路３０、撮像信号処理回
路３３はシステムコントロ−ル回路３５によって制御さ
れる。
ＣＤ）２８が配設されている。ＣＣＤ２８には、撮影レ
ンズ１１によって被写体像が形成され、被写体像に対応
した電荷が発生する。ＣＣＤ２８における電荷の蓄積動
作、電荷の読出動作等の動作はＣＣＤ駆動回路３０によ
って制御される。ＣＣＤ２８から読み出された電荷信号
すなわち画像信号はアンプ３１において増幅され、Ａ／
Ｄ変換器３２においてアナログ信号からデジタル信号に
変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路３
３においてガンマ補正等の処理を施され、画像メモリ３
４に一時的に格納される。アイリス駆動回路２６、レン
ズ駆動回路２７、ＣＣＤ駆動回路３０、撮像信号処理回
路３３はシステムコントロ−ル回路３５によって制御さ
れる。
【００１６】画像信号は画像メモリ３４から読み出さ
れ、ＬＣＤ駆動回路３６に供給される。ＬＣＤ駆動回路
３６は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示Ｌ
ＣＤパネル３７には、画像信号に対応した画像が表示さ
れる。
れ、ＬＣＤ駆動回路３６に供給される。ＬＣＤ駆動回路
３６は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示Ｌ
ＣＤパネル３７には、画像信号に対応した画像が表示さ
れる。
【００１７】また画像メモリ３４から読み出された画像
信号はＴＶ信号エンコ−ダ３８に送られ、ビデオ出力端
子２０を介して、カメラ本体１０の外部に設けられたモ
ニタ装置３９に伝送可能である。システムコントロ−ル
回路３５はインタ−フェ−ス回路４０に接続され、イン
タ−フェ−ス回路４０はインタ−フェ−スコネクタ２１
に接続されている。したがって画像メモリ３４から読み
出された画像信号は、インタ−フェ−スコネクタ２１に
接続されたコンピュ−タ４１に伝送可能である。またシ
ステムコントロ−ル回路３５は、記録媒体制御回路４２
を介して画像記録装置４３に接続されている。したがっ
て画像メモリ３４から読み出された画像信号は、画像記
録装置４３に装着されたＩＣメモリカ−ド等の記録媒体
Ｍに記録可能である。
信号はＴＶ信号エンコ−ダ３８に送られ、ビデオ出力端
子２０を介して、カメラ本体１０の外部に設けられたモ
ニタ装置３９に伝送可能である。システムコントロ−ル
回路３５はインタ−フェ−ス回路４０に接続され、イン
タ−フェ−ス回路４０はインタ−フェ−スコネクタ２１
に接続されている。したがって画像メモリ３４から読み
出された画像信号は、インタ−フェ−スコネクタ２１に
接続されたコンピュ−タ４１に伝送可能である。またシ
ステムコントロ−ル回路３５は、記録媒体制御回路４２
を介して画像記録装置４３に接続されている。したがっ
て画像メモリ３４から読み出された画像信号は、画像記
録装置４３に装着されたＩＣメモリカ−ド等の記録媒体
Ｍに記録可能である。
【００１８】システムコントロ−ル回路３５には、発光
素子制御回路４４が接続されている。発光装置５０は発
光素子５１とパタ−ン投影レンズ５２とパタ−ンフィル
タ５３を有する。発光素子５１の発光動作は発光素子制
御回路４４によって制御される。発光素子５１は測距光
であるレ−ザ光を照射するものであり、このレ−ザ光は
パタ−ンフィルタ５３とパタ−ン投影レンズ５２を介し
て外部に照射される。パタ−ンフィルタ５３は、レ−ザ
光が透過する部分と透過しない部分とから成り、これに
よりレ−ザ光は例えば複数のスリット光に分割される。
素子制御回路４４が接続されている。発光装置５０は発
光素子５１とパタ−ン投影レンズ５２とパタ−ンフィル
タ５３を有する。発光素子５１の発光動作は発光素子制
御回路４４によって制御される。発光素子５１は測距光
であるレ−ザ光を照射するものであり、このレ−ザ光は
パタ−ンフィルタ５３とパタ−ン投影レンズ５２を介し
て外部に照射される。パタ−ンフィルタ５３は、レ−ザ
光が透過する部分と透過しない部分とから成り、これに
よりレ−ザ光は例えば複数のスリット光に分割される。
【００１９】パタ−ン投影レンズ５２は光軸方向に変位
可能である。パタ−ン投影レンズ５２の光軸方向の位置
に応じて、ビ−ムの間隔が調整され、被計測物体の表面
における投影パタ−ンの間隔が調整される。パタ−ン投
影レンズ５２の変位動作は、システムコントロ−ル回路
３５からの指令信号に従って動作するレンズ駆動回路５
４によって制御される。
可能である。パタ−ン投影レンズ５２の光軸方向の位置
に応じて、ビ−ムの間隔が調整され、被計測物体の表面
における投影パタ−ンの間隔が調整される。パタ−ン投
影レンズ５２の変位動作は、システムコントロ−ル回路
３５からの指令信号に従って動作するレンズ駆動回路５
４によって制御される。
【００２０】被計測物体において反射した光は撮影レン
ズ１１に入射する。この光をＣＣＤ２８によって検出す
ることにより、後述するように被計測物体の３次元画像
が計測される。なお、この計測において、ＣＣＤ２８に
おける転送動作のタイミング等の制御はシステムコント
ロ−ル回路３５とＣＣＤ駆動回路３０によって行なわれ
る。
ズ１１に入射する。この光をＣＣＤ２８によって検出す
ることにより、後述するように被計測物体の３次元画像
が計測される。なお、この計測において、ＣＣＤ２８に
おける転送動作のタイミング等の制御はシステムコント
ロ−ル回路３５とＣＣＤ駆動回路３０によって行なわれ
る。
【００２１】システムコントロ−ル回路３５には、レリ
−ズスイッチ１５、パタ−ン投影自動／手動切替スイッ
チ１７、パタ−ン投影スイッチ１８、投影角変更スライ
ダ１４を備えたスイッチ群４５と、液晶表示パネル（表
示素子）１６とが接続されている。
−ズスイッチ１５、パタ−ン投影自動／手動切替スイッ
チ１７、パタ−ン投影スイッチ１８、投影角変更スライ
ダ１４を備えたスイッチ群４５と、液晶表示パネル（表
示素子）１６とが接続されている。
【００２２】図３は発光装置５０に設けられるパタ−ン
フィルタ５３の構成を示している。図において黒く示さ
れる部分はレ−ザ光透過部５３ａであり、実際には透明
である。その他の部分はレ−ザ光遮断部５３ｂであり、
例えば黒い塗料が塗布されている。レ−ザ光透過部５３
ａは水平方向に延び、等間隔である複数の直線状の縞で
ある。したがって、発光素子５１（図２参照）から出力
されるレ−ザ光は水平方向に延びる複数の直線状のビ−
ム（すなわちスリット光）に分割されて、被計測物体に
照射される。
フィルタ５３の構成を示している。図において黒く示さ
れる部分はレ−ザ光透過部５３ａであり、実際には透明
である。その他の部分はレ−ザ光遮断部５３ｂであり、
例えば黒い塗料が塗布されている。レ−ザ光透過部５３
ａは水平方向に延び、等間隔である複数の直線状の縞で
ある。したがって、発光素子５１（図２参照）から出力
されるレ−ザ光は水平方向に延びる複数の直線状のビ−
ム（すなわちスリット光）に分割されて、被計測物体に
照射される。
【００２３】図４は、パタ−ンフィルタ５３を用いた場
合に、レ−ザ光が樽の形状を有する被計測物体Ｓに照射
された状態を示している。被計測物体Ｓの表面が平面で
あり、かつ撮影レンズ１１（図１、２）の光軸に垂直で
あれば、被計測物体Ｓの表面上における投影パタ−ンす
なわちラインＰ１はパタ−ンフィルタ５３のレ−ザ光透
過部５３ａの形状と相似形であり、また各ラインＰ１間
の間隔は一定である。図４の例では被計測物体Ｓの表面
は凸面であるので、その表面形状に応じて、各ラインＰ
１は湾曲し、また各ラインＰ１間の間隔は変化してい
る。
合に、レ−ザ光が樽の形状を有する被計測物体Ｓに照射
された状態を示している。被計測物体Ｓの表面が平面で
あり、かつ撮影レンズ１１（図１、２）の光軸に垂直で
あれば、被計測物体Ｓの表面上における投影パタ−ンす
なわちラインＰ１はパタ−ンフィルタ５３のレ−ザ光透
過部５３ａの形状と相似形であり、また各ラインＰ１間
の間隔は一定である。図４の例では被計測物体Ｓの表面
は凸面であるので、その表面形状に応じて、各ラインＰ
１は湾曲し、また各ラインＰ１間の間隔は変化してい
る。
【００２４】発光装置５０から分割されて照射される複
数のビ−ム間の間隔は、撮影レンズ１１の焦点距離に応
じて調整可能である。上述したように、パタ−ン投影レ
ンズ５２（図２）は光軸方向に変位可能である。パタ−
ン投影レンズ５２を変位させることにより、図５に示す
ようにパタ−ンフィルタ５３に対する発光素子５１の位
置が変化したのと同等の効果が生じる。すなわち発光素
子５１のパタ−ンフィルタ５３からの見かけの位置は、
撮影レンズ１１の焦点距離が大きいとき（望遠）、符号
Ａで示すように相対的に遠くなり、撮影レンズ１１の焦
点距離が小さいとき（広角）、符号Ｍで示すように相対
的に近くなる。
数のビ−ム間の間隔は、撮影レンズ１１の焦点距離に応
じて調整可能である。上述したように、パタ−ン投影レ
ンズ５２（図２）は光軸方向に変位可能である。パタ−
ン投影レンズ５２を変位させることにより、図５に示す
ようにパタ−ンフィルタ５３に対する発光素子５１の位
置が変化したのと同等の効果が生じる。すなわち発光素
子５１のパタ−ンフィルタ５３からの見かけの位置は、
撮影レンズ１１の焦点距離が大きいとき（望遠）、符号
Ａで示すように相対的に遠くなり、撮影レンズ１１の焦
点距離が小さいとき（広角）、符号Ｍで示すように相対
的に近くなる。
【００２５】図６は発光素子５３から照射されてパタ−
ンフィルタ５３を透過するビ−ムの投影角を示してい
る。この図から明らかなように、望遠位置（符号Ａ）に
おいて、パタ−ンフィルタ５３に形成された各縞に対す
る投影角θA1，θA2，．．．は相対的に小さい。したが
って遠くに位置する被計測物体の表面に対して、３次元
形状の検出に十分な数の縞の投影パタ−ンが形成され
る。これに対して、パタ−ンフィルタ５３に形成された
各縞に対する投影角θM1，θM2，．．．は相対的に大き
く、近くに位置する被計測物体の表面の全体にわたっ
て、３次元形状の検出に必要な数の縞の投影パタ−ンが
形成される。
ンフィルタ５３を透過するビ−ムの投影角を示してい
る。この図から明らかなように、望遠位置（符号Ａ）に
おいて、パタ−ンフィルタ５３に形成された各縞に対す
る投影角θA1，θA2，．．．は相対的に小さい。したが
って遠くに位置する被計測物体の表面に対して、３次元
形状の検出に十分な数の縞の投影パタ−ンが形成され
る。これに対して、パタ−ンフィルタ５３に形成された
各縞に対する投影角θM1，θM2，．．．は相対的に大き
く、近くに位置する被計測物体の表面の全体にわたっ
て、３次元形状の検出に必要な数の縞の投影パタ−ンが
形成される。
【００２６】図７は、撮影レンズ１１の焦点距離とビ−
ム間の間隔を示すテ−ブル（ビ−ム間隔テ−ブル）との
対応関係を示している。図８はビ−ム間隔テ−ブルの構
成を示し、ビ−ム間隔テ−ブルは、パタ−ンフィルタ５
３から出射された各ビ−ムの投影角と、縞次数すなわち
上から数えた各縞の番目の数との関係を示している。図
７および図８に示す各情報はシステムコントロ−ル回路
３５に設けられたメモリ（図示せず）に格納されてお
り、ＣＣＤ２８を介して得られた画像信号に基づいて被
計測物体の３次元形状を求めるときに用いられる。
ム間の間隔を示すテ−ブル（ビ−ム間隔テ−ブル）との
対応関係を示している。図８はビ−ム間隔テ−ブルの構
成を示し、ビ−ム間隔テ−ブルは、パタ−ンフィルタ５
３から出射された各ビ−ムの投影角と、縞次数すなわち
上から数えた各縞の番目の数との関係を示している。図
７および図８に示す各情報はシステムコントロ−ル回路
３５に設けられたメモリ（図示せず）に格納されてお
り、ＣＣＤ２８を介して得られた画像信号に基づいて被
計測物体の３次元形状を求めるときに用いられる。
【００２７】図７に示すように、焦点距離が相対的に大
きいときには、ビ−ム間の間隔は相対的に小さく、また
各ビ−ム間の距離は比較的均一であるが（符号Ａ）、撮
影レンズ１１の焦点距離が小さくなるほどビ−ム間の間
隔は大きくなり、特に広角側では各ビ−ム間の間隔は不
均一になって、画面中央のビ−ム間隔は外側のものより
も小さい（符号Ｍ）。
きいときには、ビ−ム間の間隔は相対的に小さく、また
各ビ−ム間の距離は比較的均一であるが（符号Ａ）、撮
影レンズ１１の焦点距離が小さくなるほどビ−ム間の間
隔は大きくなり、特に広角側では各ビ−ム間の間隔は不
均一になって、画面中央のビ−ム間隔は外側のものより
も小さい（符号Ｍ）。
【００２８】図９は被計測物体の３次元形状を検出する
処理ル−チンのフロ−チャ−トである。このル−チンは
レリ−ズスイッチ１５が半押しされたこと、またはパタ
−ン投影スイッチ１８を操作したことによって実行され
る。
処理ル−チンのフロ−チャ−トである。このル−チンは
レリ−ズスイッチ１５が半押しされたこと、またはパタ
−ン投影スイッチ１８を操作したことによって実行され
る。
【００２９】ステップ１０１では、パタ−ン投影自動／
手動切替スイッチ１７が押下されて「自動」状態に定め
られているか否かが判定される。「自動」状態であると
き、投影パタ−ンを自動的に決めるべくステップ１０２
へ進む。ステップ１０２では、撮影レンズ１１の焦点距
離情報が検出される。焦点距離情報は、撮影レンズ１１
のレンズ鏡筒に設けられたＲＯＭに格納されている。ス
テップ１０３では、撮影レンズ１１の焦点距離に応じた
投影パタ−ンを生成するために、パタ−ン投影レンズ５
２が所定の光軸方向位置に定められる。
手動切替スイッチ１７が押下されて「自動」状態に定め
られているか否かが判定される。「自動」状態であると
き、投影パタ−ンを自動的に決めるべくステップ１０２
へ進む。ステップ１０２では、撮影レンズ１１の焦点距
離情報が検出される。焦点距離情報は、撮影レンズ１１
のレンズ鏡筒に設けられたＲＯＭに格納されている。ス
テップ１０３では、撮影レンズ１１の焦点距離に応じた
投影パタ−ンを生成するために、パタ−ン投影レンズ５
２が所定の光軸方向位置に定められる。
【００３０】ステップ１０４ではレリ−ズスイッチ１５
が全押しされたか否か、すなわちシャッタがオン状態に
定められたか否かが判定される。レリ−ズスイッチ１５
が全押しされていない間は、ステップ１０１へ戻り、ス
テップ１０１〜１０３の処理動作が繰り返される。レリ
−ズスイッチ１５が全押しされると、ステップ１０５へ
進み、発光装置５０が駆動されてレ−ザ光が照射され
る。これにより、被計測物体Ｓの表面には所定の投影パ
タ−ンが形成される。
が全押しされたか否か、すなわちシャッタがオン状態に
定められたか否かが判定される。レリ−ズスイッチ１５
が全押しされていない間は、ステップ１０１へ戻り、ス
テップ１０１〜１０３の処理動作が繰り返される。レリ
−ズスイッチ１５が全押しされると、ステップ１０５へ
進み、発光装置５０が駆動されてレ−ザ光が照射され
る。これにより、被計測物体Ｓの表面には所定の投影パ
タ−ンが形成される。
【００３１】ステップ１０６では、ＣＣＤ２８によって
検出された画像信号がＡＤ変換され、デジタルの画像デ
−タとして画像メモリ３４に格納される。ステップ１０
７では、画像メモリ３４から画像デ−タが読み出され、
これに基づいて被計測物体上の投影パタ−ンの３次元座
標が演算により求められる。この演算は、画像デ−タを
構成する各画素のＣＣＤ２８上における位置と、発光装
置５０の位置と、発光装置５０から出射された各ビ−ム
の投影角（図８参照）と、撮影レンズ１１の焦点距離と
に基づいて行われ、従来周知であるので説明を省略す
る。
検出された画像信号がＡＤ変換され、デジタルの画像デ
−タとして画像メモリ３４に格納される。ステップ１０
７では、画像メモリ３４から画像デ−タが読み出され、
これに基づいて被計測物体上の投影パタ−ンの３次元座
標が演算により求められる。この演算は、画像デ−タを
構成する各画素のＣＣＤ２８上における位置と、発光装
置５０の位置と、発光装置５０から出射された各ビ−ム
の投影角（図８参照）と、撮影レンズ１１の焦点距離と
に基づいて行われ、従来周知であるので説明を省略す
る。
【００３２】ステップ１０８では、ステップ１０７にお
いて求められた３次元座標のデ−タが画像記録媒体Ｍに
保存され、このル−チンは終了する。
いて求められた３次元座標のデ−タが画像記録媒体Ｍに
保存され、このル−チンは終了する。
【００３３】一方、ステップ１０１において、パタ−ン
投影自動／手動切替スイッチ１７が押下されておらず
「手動」状態に定められていると判定されたとき、投影
パタ−ンを手動によって選択すべくステップ１１１へ進
む。ステップ１１１では、オペレ−タによって操作され
た投影角変更スライダ１４の位置を示すデ−タが読み取
られる。ステップ１１２では、パタ−ン投影レンズ５２
が投影角変更スライダ１４の位置に応じた光軸方向位置
に定められる。ステップ１１３では、パタ−ン投影スイ
ッチ１８がオン状態に定められたか否かが判定される。
パタ−ン投影スイッチ１８がオフ状態であるとき、ステ
ップ１０４へ進み、上述した処理が行われる。これに対
し、パタ−ン投影スイッチ１８がオン状態であるとき、
ステップ１１４が実行され、発光装置５０が駆動されて
仮発光が行われる。すなわち被計測物体の表面に投影パ
タ−ンが形成され、投影パタ−ンが適当であるか否かが
オペレ−タによって判断可能となる。ステップ１１４の
実行により、このル−チンは終了する。したがって、こ
の場合ステップ１０４〜１０８は実行されず、被計測物
体Ｓの３次元形状は計測されない。
投影自動／手動切替スイッチ１７が押下されておらず
「手動」状態に定められていると判定されたとき、投影
パタ−ンを手動によって選択すべくステップ１１１へ進
む。ステップ１１１では、オペレ−タによって操作され
た投影角変更スライダ１４の位置を示すデ−タが読み取
られる。ステップ１１２では、パタ−ン投影レンズ５２
が投影角変更スライダ１４の位置に応じた光軸方向位置
に定められる。ステップ１１３では、パタ−ン投影スイ
ッチ１８がオン状態に定められたか否かが判定される。
パタ−ン投影スイッチ１８がオフ状態であるとき、ステ
ップ１０４へ進み、上述した処理が行われる。これに対
し、パタ−ン投影スイッチ１８がオン状態であるとき、
ステップ１１４が実行され、発光装置５０が駆動されて
仮発光が行われる。すなわち被計測物体の表面に投影パ
タ−ンが形成され、投影パタ−ンが適当であるか否かが
オペレ−タによって判断可能となる。ステップ１１４の
実行により、このル−チンは終了する。したがって、こ
の場合ステップ１０４〜１０８は実行されず、被計測物
体Ｓの３次元形状は計測されない。
【００３４】以上のように本実施形態によれば、被計測
物体に照射される投影パタ−ンの縞の間隔が撮影レンズ
１１の焦点距離に応じて自動的に適当な値に選択される
ので、常に所望の精度で被計測物体の３次元形状を検出
することができる。また、投影パタ−ンの間隔は手動に
より自由に設定できるので、例えば被計測物体の一部の
みについて３次元形状を高精度に得たい場合には、その
部位のみに投影パタ−ンを形成すればよく、計測の自由
度が向上する。
物体に照射される投影パタ−ンの縞の間隔が撮影レンズ
１１の焦点距離に応じて自動的に適当な値に選択される
ので、常に所望の精度で被計測物体の３次元形状を検出
することができる。また、投影パタ−ンの間隔は手動に
より自由に設定できるので、例えば被計測物体の一部の
みについて３次元形状を高精度に得たい場合には、その
部位のみに投影パタ−ンを形成すればよく、計測の自由
度が向上する。
【００３５】図１０はパタ−ンフィルタの他の例を示し
ている。このパタ−ンフィルタ５５では、レ−ザ光透過
部５５ａは等間隔に格子状に配置されたドットである。
したがって、パタ−ンフィルタ５５を用いた場合、被計
測物体Ｓには、格子状に分布する多数のドットから成る
ドットマトリクスの投影パタ−ンが形成される。
ている。このパタ−ンフィルタ５５では、レ−ザ光透過
部５５ａは等間隔に格子状に配置されたドットである。
したがって、パタ−ンフィルタ５５を用いた場合、被計
測物体Ｓには、格子状に分布する多数のドットから成る
ドットマトリクスの投影パタ−ンが形成される。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、投影パタ
−ンの縞等の間隔を変更可能に構成して被計測物体の３
次元形状を所望の精度で検出することができる。
−ンの縞等の間隔を変更可能に構成して被計測物体の３
次元形状を所望の精度で検出することができる。
【図１】本発明の一実施形態である３次元画像入力装置
を備えたカメラの斜視図である。
を備えたカメラの斜視図である。
【図２】図１に示すカメラの回路構成を示すブロック図
である。
である。
【図３】パタ−ンフィルタの構成の一例を示す図であ
る。
る。
【図４】図３に示すパタ−ンフィルタを用いた場合に、
レ−ザ光が樽の形状を有する被計測物体に照射された状
態を示す正面図である。
レ−ザ光が樽の形状を有する被計測物体に照射された状
態を示す正面図である。
【図５】発光素子とパタ−ンフィルタの位置関係を示す
図である。
図である。
【図６】発光素子から照射されてパタ−ンフィルタを透
過するビ−ムの投影角を示す図である。
過するビ−ムの投影角を示す図である。
【図７】撮影レンズの焦点距離とビ−ム間の間隔を示す
テ−ブルとの対応関係を示す図である。
テ−ブルとの対応関係を示す図である。
【図８】ビ−ム間隔設定テ−ブルの構成を示す図であ
る。
る。
【図９】被計測物体の３次元形状を検出する処理ル−チ
ンのフロ−チャ−トである。
ンのフロ−チャ−トである。
【図１０】パタ−ンフィルタの構成の他の例を示す図で
ある。
ある。
５０ 発光装置（光源） ５１ 発光素子 ５２ パタ−ン投影レンズ ５３ パタ−ンフィルタ Ｓ 被計測物体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 13/02 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｂ Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA53 BB05 DD03 EE09 FF01 FF06 FF09 GG04 HH07 HH13 JJ03 JJ26 NN03 PP22 QQ03 QQ24 SS13 UU01 UU08 2H011 AA06 BB03 2H051 BA22 BA37 CC03 EB13 5C061 AA29 AB03 AB06 AB08 AB21 AB24
Claims (7)
- 【請求項１】 レ−ザ光を出力する光源と、前記レ−ザ
光を複数のビ−ムに分割して被計測物体に導くレ−ザ光
分割手段と、前記ビ−ムの間隔を調整するビ−ム間隔調
整手段と、前記被計測物体からの反射光を検出すること
によって、前記被計測物体の表面の前記ビ−ムが照射さ
れた点までの距離を検出する距離検出手段とを備えるこ
とを特徴とする３次元画像入力装置。 - 【請求項２】 前記距離検出手段が撮影レンズを有し、
前記ビ−ム間隔調整手段が前記撮影レンズの焦点距離情
報に基づいて前記ビ−ムの間隔を調整することを特徴と
する請求項１に記載の３次元画像入力装置。 - 【請求項３】 前記ビ−ム間隔調整手段が前記ビ−ムの
間隔を手動によって調整するための機構を備えることを
特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。 - 【請求項４】 前記距離検出手段を駆動することなく、
前記光源を駆動して前記被計測物体の表面に前記レ−ザ
光を導く投影パタ−ン確認手段を備えることを特徴とす
る請求項１に記載の３次元画像入力装置。 - 【請求項５】 前記レ−ザ光分割手段が、前記レ−ザ光
が透過する部分と透過しない部分から成るパタ−ンフィ
ルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元画
像入力装置。 - 【請求項６】 前記レ−ザ光分割手段によって前記レ−
ザ光が、ドットが等間隔に格子状に配置されて成る投影
パタ−ンとして前記被計測物体に照射されることを特徴
とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。 - 【請求項７】 前記レ−ザ光分割手段によって前記レ−
ザ光が、直線が等間隔に縞状に配置されて成る投影パタ
−ンとして前記被計測物体に照射されることを特徴とす
る請求項１に記載の３次元画像入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000211196A JP2002022427A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元画像入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000211196A JP2002022427A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元画像入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022427A true JP2002022427A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18707350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000211196A Withdrawn JP2002022427A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元画像入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002022427A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014055810A (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Keyence Corp | 形状測定装置及びこれに組み込まれるプログラム並びにこれを記憶した記録媒体 |
| JP2015137933A (ja) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 富士通株式会社 | 距離測定装置、距離測定方法および距離測定プログラム |
| WO2016017407A1 (ja) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | シャープ株式会社 | レーザ測距装置 |
| JP2019133539A (ja) * | 2018-02-02 | 2019-08-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 画像処理装置 及び画像処理方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08339498A (ja) * | 1995-06-09 | 1996-12-24 | Yazaki Corp | 車両周辺監視装置 |
| JPH0921620A (ja) * | 1995-07-05 | 1997-01-21 | Fuji Facom Corp | 物体の三次元形状計測方法 |
| JPH1183454A (ja) * | 1997-09-10 | 1999-03-26 | Citizen Watch Co Ltd | 格子パターン投影法を用いた３次元形状測定装置 |
-
2000
- 2000-07-12 JP JP2000211196A patent/JP2002022427A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|---|---|---|---|
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| US9404739B2 (en) | 2012-09-11 | 2016-08-02 | Keyence Corporation | Shape measuring device, program installed into this device, and recording medium storing this program |
| JP2015137933A (ja) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 富士通株式会社 | 距離測定装置、距離測定方法および距離測定プログラム |
| WO2016017407A1 (ja) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | シャープ株式会社 | レーザ測距装置 |
| JP2019133539A (ja) * | 2018-02-02 | 2019-08-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 画像処理装置 及び画像処理方法 |
| JP7117595B2 (ja) | 2018-02-02 | 2022-08-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 画像処理装置 及び画像処理方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070618 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091208 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100129 |