WO2007119396A1 - 三次元情報測定装置 - Google Patents

Abstract

　被写体が載置される回転可能な回転載置面を有した載置台と、回転載置面上の被写体を撮像する撮像手段と、撮像手段を載置台に対して移動自在に支持した折り畳み可能な支持部であって、非折り畳み状態において回転載置面と撮像手段との距離を略一定に保ち且つその視線を回転載置面上に向けるよう撮像手段を保持した支持部と、載置台に対する撮像手段の位置が複数の規定位置の何れかに固定されるよう支持部の動きを規制する支持部規制手段とを備えた三次元情報測定装置を提供する。

Description

明 細 書

三次元情報測定装置

技術分野

[0001] この発明は、被写体における三次元の形状及び色を測定する三次元情報測定装 置に関する。

背景技術

[0002] 被写体の三次元情報を測定するための装置が種々提案されている。例えば特開 平 11 118438号公報 (特許文献 1)には、撮像装置の光学条件と位置条件を検出 し、検出されたこれらの条件及び撮像画像に基づ！ヽて被写体の三次元形状を測定 する三次元形状測定装置が開示されている。また米国特許第 6, 611, 617号公報（ 特許文献 2)及び特表平 11— 509928号公報 (特許文献 3)には、多関節アームに 取り付けられたプローブにより被写体を様々な角度でスキャニングしてその三次元形 状及び色情報を測定するスキャニング装置が開示されている。

[0003] これらの特許文献に開示された装置では、被写体に対して撮像手段 (上記特許文 献 1における撮像装置や上記特許文献 2, 3におけるプローブ）が移動可能であり、 当該被写体に対する撮像手段の撮影角度が種々変化し得る。すなわち撮像手段は 、被写体を様々な角度力 撮像することができる。被写体の載置面を下面とすると、こ れらの撮像手段によってその上面及び側面を撮像することが可能である。これらの撮 像データを所定のアルゴリズムによって処理することにより、被写体の三次元情報が 測定される。

発明の開示

[0004] し力しながら、上記特許文献 1から 3に開示された装置では以下に示される問題が ある。

[0005] 上記特許文献 1から 3に開示された装置では、撮像手段を移動させる度にその位 置や向きの情報を取得して、撮像手段と被写体との相関を演算する必要がある。従 つて、高精度な三次元情報測定を実現するためには精度の高いセンサが必要となる 。このようなセンサは装置の大型化やコストアップの要因となるため望ましくない。また 上記演算は制御系への負担となり得る。

[0006] 特に、上記特許文献 2, 3に開示されている多関節アームは大型で複雑な構造体 であり、その駆動制御も複雑である。このような多関節アームは、装置のサイズゃコス ト、制御系への負担等の観点力もすると望ましい構成とは言えない。また、多関節ァ ームの可動範囲は装置全体のサイズに対して十分に広い。従って、上記特許文献 2 , 3に開示された装置を用いて三次元情報測定を行う場合には十分に広いスペース が必要となる。これは、装置の使用場所を限定する要因となり得る。

[0007] 一方、特開平 9— 133511号公報 (特許文献 4)には、 2台以上の撮像装置で撮像 した測定対象物の画像データを数値計算して、測定対象物の位置座標を測定する 光学式三次元測定方法および装置が開示されている。この三次元測定装置は、具 体的には、固定された 2台の撮像装置により、測定点指示具の所定位置を撮像する ことにより、測定対象である点（穴）の三次元座標を測定するものである。

[0008] 上記特許文献 4に開示されている三次元測定装置は、撮像装置が測定対象に対し て固定されているため、撮像装置の位置や向きの情報を取得する高精度のセンサや 、撮像装置を移動させるための機構は不要である。し力しながら、この三次元測定装 置は、複数台の撮像装置を使用しなければならないため、コストアップにつながる。ま た、特許文献 4には、測定対象物の形状を測定する具体的手法は開示されていない

[0009] そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、様々な視線から被写体 の三次元情報を測定可能であると共に、小型化、コストダウン、制御系への負担軽減 等が実現される三次元情報測定装置を提供することを課題としている。

[0010] 上記の課題を解決する本発明の一態様に係る三次元情報測定装置は、被写体に おける三次元の形状及び色を測定する装置である。この三次元情報測定装置は、被 写体が載置される回転可能な回転載置面を有した載置台と、回転載置面上の被写 体を撮像する撮像手段と、撮像手段を載置台に対して移動自在に支持した折り畳み 可能な支持部であって、非折り畳み状態において回転載置面と撮像手段との距離を 略一定に保ち且つその視線を回転載置面上に向けるよう撮像手段を保持した支持 部と、載置台に対する撮像手段の位置が複数の規定位置の何れかに固定されるよう 支持部の動きを規制する支持部規制手段とを備えたことを特徴としたものである。

[0011] 本発明に係る三次元情報測定装置によれば、支持部により撮像手段を移動させて も、当該撮像手段と載置台上の被写体との距離が略一定に保たれ且つ撮像手段の 視線も当該被写体に向けられた状態に保たれる。更に、載置台に対する撮像手段の 位置も複数の規定位置の何れかに選択的に固定され得る。すなわち被写体に対す る撮像手段の位置及び向きは、支持部及び支持部規制手段により既知の状態にセ ットされる。従って、被写体に対する撮像手段の位置合わせ作業が不要となる。また 撮像手段の位置情報等の演算処理も不要となる。このため制御系に対する負担が 軽減される。また更に、支持部及び支持部規制手段は単純な構成であるため、小型 化やコストダウンに好適な三次元情報測定装置の提供も実現可能となる。支持部は 折り畳み可能であるため、持ち運びに便利な三次元情報測定装置の提供も実現可 能となる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の展開状態における外観を 示した斜視図である。

[図 2]本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の展開状態における外観を 示した側面図である。

[図 3]本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の展開状態における外観を 示した側面図である。

[図 4]本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の収納状態における外観を 示した側面図である。

[図 5]本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の収納状態における外観を 示した斜視図である。

[図 6]測定ヘッドの外観を拡大して示した図である。

[図 7]第一レバーと第二レバーとの連結構造を拡大して示した図である。

[図 8]第二レバーとジョイントホルダとの連結構造を拡大して示した図である。

[図 9]測定ヘッドの内部構成を示す平面断面図である。

[図 10]投影部を拡大して示す平面図である。 [図 11]本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の電気的構成を概念的に 表すブロック図である。

圆 12]投影機構を示す正面図である。

圆 13]投影機構の要部を示す部分断面平面図である。

圆 14]回転角度調節機構を部分的に拡大して示す正面図である。

[図 15]光変調体を拡大して示す正面図である。

[図 16]カメラ制御プログラムにおいて実行されるメイン処理を概念的に表すフローチ ヤートである。

[図 17]図 16の S108にお 、て実行される立体画像処理を概念的に表すフローチヤ一 トである。

[図 18]図 17の S1007において実行される三次元色形状検出処理を三次元色形状 検出処理ルーチンとして概念的に表すフローチャートである。

[図 19]図 18の S1210を撮像処理プログラムとして概念的に表すフローチャートであ る。

[図 20]図 19の S 2007において実行される投影処理を投影処理サブルーチンとして 概念的に表すフローチャートである。

圆 21]本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の作動を説明するためのタ イミングチャートである。

[図 22]図 18の S 1220を三次元計測処理サブルーチンとして概念的に表すフローチ ヤートである。

[図 23]図 22の S4002において実行されるコード画像生成プログラムを概念的に表す フローチャートである。

[図 24]図 18の S 1230を三次元色形状検出結果生成ルーチンとして概念的に表すフ ローチャートである。

[図 25]別の実施の形態に係る三次元情報測定装置の垂直展開状態における斜視図 である。

[図 26]更に別の実施の形態に係る三次元情報測定装置の垂直展開状態における斜 視図である。 [図 27]更に別の実施の形態に係る三次元情報測定装置の一部の構成の側面図であ る。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の三次元情報測定装置の構成及び 作用について説明する。

[0014] 図 1乃至 5に、本発明の実施の形態の三次元情報測定装置 10の外観を示す。本 実施形態の三次元情報測定装置 10は、後述するように収納状態 (折り畳み状態）と 展開状態 (非折り畳み状態）に変形可能である。図 1乃至 3には展開状態、図 4及び 5 には収納状態の三次元情報測定装置 10が示されている。より詳細には、図 1に、展 開状態の三次元情報測定装置 10の斜視図を示す。また図 2及び 3に、展開状態の 三次元情報測定装置 10の側面図を示す。また図 4に、収納状態の三次元情報測定 装置 10の側面図を示す。また図 5に、収納状態の三次元情報測定装置 10の斜視図 を示す。

[0015] 三次元情報測定装置 10は投影機能、照明機能、撮像機能、及び、三次元情報取 得機能を有している。投影機能とは、被写体 S (物体)の三次元形状情報の測定に必 要なパタン光であって、複数種類のストライプ状のパタン光を被写体 Sに投影する機 能を示す。また照明機能とは、被写体 Sの表面色情報の測定に必要な照明光を当該 被写体 Sに照明する機能を示す。また撮像機能とは、上記パタン光が投影された被 写体 S、又は、照明光が照明された被写体 Sを撮像する機能を示す。また三次元情 報取得機能とは、その撮像結果を用いて所定の信号処理を行い、被写体 Sの三次 元情報 (表面色情報及び形状)を取得する機能を示す。

[0016] 三次元情報測定装置 10は、測定ヘッド MH、回転テーブルユニット RT、及び、レ バー部 LVを備えている。

[0017] 回転テーブルユニット RT上面の一部は、回転可能な回転載置面 190として構成さ れている。回転載置面 190は例えば直径 7インチの円状の面である。回転載置面 19 0は、回転テーブルユニット RT上面と同一高さに面を成し、テーブルモータ 194 (図 1 1参照）により回転し得る。回転載置面 190上に被写体 Sを載置して回転載置面 190 を回転させると、測定ヘッド MHに対する被写体 Sの向きがその回転に応じて変わる 。回転テーブルユニット RTによって被写体 Sが所定量ずつ回転されて、測定ヘッド MHがその回転毎に当該被写体 Sを撮像することにより、被写体 S表面の像が全周 ( 例えば被写体 S側面を 360度）に渡って取得可能となる。

[0018] なお回転テーブルユニット RT上面には位置規制部 196が形成されている。回転載 置面 190からはみ出るよう被写体 Sが載置されている状態で当該回転載置面 190が 回転すると、被写体 Sのはみ出た部分が位置規制部 196側面に当たる。この場合、さ らに当該回転載置面 190が回転すると、被写体 Sは、位置規制部 196側面に押され て回転載置面 190内に収まる方向に案内される。これにより、被写体 Sは適切な位置 に収められる。

[0019] 被写体 Sについては、回転テーブルユニット RTの所定量の回転毎における上記撮 像によって複数の部分画像が取得される。ここでいう「画像」とは、通常の平面画像の みならず、三次元物体の表面色情報、及び、その三次元形状情報を有する三次元 画像をも包含するように解釈される。

[0020] 上記複数の部分画像は、三次元形状情報として個々に抽出された後、形状ステツ チ処理により単一の形状ステッチ画像に結合される。次いで、その被写体 Sについて 取得された複数の部分画像における表面色情報 (テクスチャ）が、その形状ステッチ 画像にマッピングされる。それと共にテクスチャステッチ処理により、その表面色情報 によって表される複数の表面色力 それら複数の部分画像の継ぎ目において境界色 差を有することなく接ぎ合わされる。これらの一連の処理により、その被写体 Sについ ての三次元入力結果すなわち三次元色形状データが生成される。

[0021] 測定ヘッド MHは、投影部 12、撮像部 14、処理部 16、及び、ケーシング 20を有し ている。投影部 12は被写体 Sに所定の複数種類のパタン光を選択的に投影するも のである。撮像部 14は被写体 Sを撮像するものである。処理部 16は、被写体 Sの三 次元形状情報及び表面色情報の取得を行うために各構成要素の制御、信号処理等 を行うものである。ケーシング 20は、これら投影部 12、撮像部 14、及び、処理部 16を 保持した略直方体状の筐体である。

[0022] またケーシング 20には鏡筒 24も保持されている。鏡筒 24は、ケーシング 20正面に おいてその一部が露出するよう装着されている。撮像部 14は撮像光学系 30を有して いる。撮像光学系 30は、その一部を成すレンズがケーシング 20正面において露出 するよう当該ケーシング 20に装着されている。被写体 Sの光学像は、撮像光学系 30 の上記露出部分に入射し得る。図 2および図 3に示されるように、撮像光学系 30は例 えば撮影視野角 Θ を有する。すなわち撮影視野角 Θ 内の物体は撮像部 14にお

VA VA

いて撮像される。なお説明の便宜上、撮像光学系 30の光軸に符号「0」を付す。

[0023] 鏡筒 24の内部には、図 9に示されるように、投影部 12の一部を成す投影光学系 32 が収容されている。投影光学系 32には、複数枚の投影レンズ 34、及び、絞り 36が含 まれる。

[0024] 鏡筒 24は、投影光学系 32を、焦点調節のために鏡筒ホルダ 250内において全体 的に移動可能である状態で保持している。また鏡筒 24は、投影光学系 32を損傷か ら保護して ヽる。複数枚の投影レンズ 34のうち最も外側に位置するものがケーシング 20正面において露出している。投影光学系 32は、その最も外側の投影レンズ 34を 最終出射面として被写体 Sに向かってパタン光を投影する。

[0025] また測定ヘッド MHの前面（ケーシング 20正面）には、白色光を照射する白色 LED

(Light Emitting Diode)群 26が備えられている。白色 LED群 26は被写体 Sを照明す るための手段であり、複数の周知の白色 LED素子力も成る。白色 LED群 26は処理 部 16に電気的に接続されており、処理部 16の制御下で駆動される。

[0026] 後に詳説するが、パタン光投影は被写体 Sの三次元形状情報を測定するために必 要な処理である。ノタン光投影時には白色 LED群 26による被写体 Sの照明は行わ れない。これに対して白色 LED群 26による被写体 Sの照明は、被写体 Sの表面色情 報を測定するために必要な処理である。上記照明時にはパタン光投影は行われな 、

[0027] また、撮像光学系 30の後方には CCD70が配置されている。 CCD70は例えば周 知のカラー CCDである。 CCD70は、撮像光学系 30の像側焦点面上にその受光面 が位置するよう配置されている。すなわちパタン光が投影、又は、照明光が照明され た被写体 Sの光学像は CCD70によって電気信号に変換される。

[0028] ここで、図 6に、測定ヘッド MH周辺部の外観を拡大して示す。図 6 (a)に、測定へッ ド MHの側面図を示す。また図 6 (b)に、測定ヘッド MHの背面図を示す。これらの図 に示されるように、ケーシング 20上面にはレリーズボタン 40が設けられている。また 図 6 (b)に示されるように、ケーシング 20の背面にはモード切替スィッチ 42、 4接点力 一ソルキー（方向キー） 43、及び、モニタ LCD (Liquid Crystal Display) 44が設けら れている。なおモード切替スィッチ 42は三個のボタン力も成る。モード切替スィッチ 4

2及び 4接点カーソルキー 43はそれぞれ、ファンクションボタンの一例を構成する。

[0029] レリーズボタン 40は、三次元情報測定装置 10を作動させるためにユーザによって 操作される。このレリーズボタン 40は、 2段階の押しボタン式のスィッチによって構成 されている。レリーズボタン 40を用いて、ユーザの操作状態 (押下状態）が「半押し状 態」である場合と「全押し状態」である場合とで異なる指令を発令できる。レリーズボタ ン 40の操作状態は処理部 16によって監視される。処理部 16によって「半押し状態」 が検出されれば周知のオートフォーカス (AF)及び自動露出 (AE)の機能が起動す る。これにより、ピント、絞り及びシャツタスピードが自動的に調節される。これに対して

、処理部 16によって「全押し状態」が検出されれば撮像等が行われる。

[0030] モード切替スィッチ 42は、ユーザ'オペレーションにより三次元情報測定装置 10の 作動モードを複数種類のモードの何れかに設定するためのユーザ.インターフェース である。ここでいう複数種類のモードには、後述の SLOWモード、 FASTモード、及 び、オフモードが少なくとも含まれる。図 6 (b)において「S」で示されたものが SLOW モードである。また「F」で示されたものが FASTモードである。また「OFF」で示された ものがオフモードである。モード切替スィッチ 42の操作状態は処理部 16によって監 視されている。この操作状態が処理部 16によって検出されると、その検出された操作 状態に対応するモードでの処理が三次元情報測定装置 10において実行される。

[0031] モニタ LCD44は、液晶ディスプレイを用いて構成されて 、る。モニタ LCD44は処 理部 16から画像信号を受けて画像を表示する。このモニタ LCD44は、例えば被写 体 Sの三次元形状の検出結果を表す画像 (立体画像)等を表示する。

[0032] 図 6に示されるように、ケーシング 20にはアンテナ 50が装着されている。アンテナ 5 0は RF (radio frequency)インタフェースである。アンテナ 50は、図 9に示されるように RFドライバ 52に接続されている。このアンテナ 50及び RFドライバ 52を用いて、図示 しない外部インタフェースとの間で、所定の情報を無線によって送受信する。この所 定の情報には、例えば被写体 sを立体画像として表すデータやそれに関連する他の 情報等が含まれる。

[0033] この三次元情報測定装置 10は、上述した複数種類のモードのうちユーザによって 選択されたモードに従って作動する。 SLOWモードは、被写体 Sを低速で高精度で 撮像する低速撮像モードであり、撮像精度優先モードである。 FASTモードは、被写 体 Sを高速で低精度で撮像する高速撮像モードであり、撮像時間優先モードである。 オフモードは、この三次元情報測定装置 10の動作を停止させるモードである。

[0034] 撮像部 14は、被写体 Sを撮像し、その撮像結果カゝら画素間引き画像と画素非間引 き画像とを選択的に取り出すことができるように構成されている。なお画素間引き画 像とは、その被写体 Sの全体画像を構成する画素群 (以下、「被写体 S全体画素群」 と略記）の何れかを間引いて形成される画像である。また画素非間引き画像とは、被 写体 S全体画素群から何れの画素も間弓 Iかずに形成される画像である。信号処理に 掛カる時間は、画素非間引き画像よりも画素間引き画像の方が短い。

[0035] CCDを用いた撮像の分野では、被写体 Sの撮像結果力も画素間引き画像を取り出 すために、例えば加算方式や選択方式等が既に知られている。

[0036] 加算方式によれば、被写体 S全体画素群が、複数の画素から成る幾つかの画素グ ループに分けられる。次いで、各画素グループに属する複数の対象画素の照度検 出値が画素グループ毎に加算される。そしてその加算された照度を用いて、各画素 グループに属する複数の対象画素の照度検出値が均等に分散される。

[0037] これに対して選択方式によれば、複数の画素グループの各々に属する複数の対象 画素から、それら対象画素を代表する代表画素が画素グループ毎に選択される。次 いで、その選択された代表画素の照度検出値を用いて、各画素グループに属する複 数の対象画素の照度検出値が均等に分散される。

[0038] 本実施形態では、撮像部 14は、加算方式又は選択方式のうち予め選択されたもの に従って、被写体 Sの撮像結果力も画素間引き画像を抽出することができるように構 成されている。

[0039] 画素非間引き画像を抽出する非間引き画像処理モードは、被写体 Sを低速で高精 度で撮像する低速撮像モードに適している。一方、画素間引き画像を抽出する間引 き画像処理モードは、被写体 sを高速で低精度で撮像する高速撮像モードに適して いる。

[0040] 従って本実施形態では、 FASTモード選択時には間引き画像処理モードが設定さ れる。一方、 SLOWモード選択時には非間引き画像処理モードが設定される。

[0041] 測定ヘッド MHと回転テーブルユニット RTはレバー部 LVにより機械的に連結され ている。レバー部 LVは、第一レバー 510及び第二レバー 530を有している。これらの レバーは、例えば而衝撃性ポリスチレン（PS- HI (High- impact modified polystyrene) ) 榭脂により、その長手方向に直交する切断面が矩形となるよう成型されている。第一 レバー 510の一端は、測定ヘッド MHのケーシング 20に例えばねじ止めや接着等に より固定されている。第一レバー 510の他端は、収納ジョイント 550により第二レバー 530に対して回動自在に連結されて!、る。

[0042] 換言すると、第二レバー 530の一端は、収納ジョイント 550により第一レバー 510に 対して回動自在に連結されている。ここで、回転テーブルユニット RT上面にはジョイ ントホルダ 560が形成されている。第二レバー 530は、他端において回動ジョイント 5 70によりジョイントホルダ 560に対して回動自在に支持されて 、る。

[0043] ユーザは、例えば収納ジョイント 550を中心として第二レバー 530に対して第一レ バー 510を回動させることができる。そしてこの回動により、三次元情報測定装置 10 を収納状態又は展開状態の何れかにセットすることができる。より詳細には、上記回 動により、例えば図 4及び 5に示されるように、第一レバー 510と第二レバー 530とが 略重なり合うようレバー部 LVを折り畳むことができる（すなわち収納状態)。三次元情 報測定装置 10を収納状態にセットしたとき、当該装置全体がコンパクトになる。これ は、装置の持ち運びやすさを向上させるという効果を奏する。

[0044] なお、第一レバー 510、第二レバー 530にはそれぞれ、グリップ部 511、 531が形 成されている。グリップ部 511及び 512は、収納状態において、第一レバー 510と第 二レバー 530との合わせ面を挟んで面対称となるよう形成されて 、る。すなわち収納 状態においてグリップ部 511と 512は、恰も一つのグリップ部を成すように合わさる。 グリップ部 511及び 512は把持力確保のために、その表面が凹凸に形成されて!、る 。なお、グリップ部 511及び 512表面にゴム材を貼り付けて把持力を向上させた構造 を採用しても良い。

[0045] 第二レバー 530に対して第一レバー 510を収納状態から 180度回動させることによ り、三次元情報測定装置 10を図 1乃至 3に示される展開状態にセットすることもできる 。展開状態では、測定ヘッド MHの前面が、回転テーブルユニット RTから所定量離 間して (測定ヘッド MHの前面の所定位置が回転テーブルユニット RTに関連する所 定位置力も所定量離間して)且つ回転載置面 190上の被写体 Sに対向するよう位置 する。すなわち展開状態では撮像部 14の視線が被写体 Sに向く。

[0046] ここで、図 7に、第一レバー 510と第二レバー 530との連結構造を拡大して示す。図 7 (a)に、上記連結構造の拡大外観図を示す。図 7 (b)に、図 7 (a)における C— C断 面図を示す。上記連結構造が図 7 (a)及び (b)に示される状態にあるとき、三次元情 報測定装置 10は展開状態にある。

[0047] 図 7 (b)に示されるように、第一レバー 510の面（より詳細には、第二レバー 530との 対向面 51 Oa)上には凹部であるパネ用間隙 512が形成されて 、る。そして化粧板 5 13が、パネ用間隙 512を覆うように対向面 510a上に取り付けられている。附言すると 化粧板 513は、パネ部分を有し、そのパネ部分を除いた全体において対向面 510a 上に後述の化粧板フックの作用により固定され、そのパネ部分近傍においては対向 面 510a (パネ用間隙 512周囲)から僅かに離間するよう取り付けられている。すなわ ち化粧板 513は、その一端 (根本部分)が固定端であり、他端 (先端)が自由端である 片持ちばりとなっている。従って化粧板 513の先端に外力が加えられると、当該化粧 板 513はその外力に応じた量だけ屈曲する。化粧板 513の先端はピン 514として形 成されている。ピン 514は略半球形状を有した部分である。ピン 514は対向面 510a 力 突出するよう位置している。なお化粧板 513は例えば PS- HI榭脂から成る成型品 である。化粧板フック 516は、化粧板 513上に一体成形されている榭脂パネ作用を 持つフック (爪)であり、自身の弾性変形により第一レバー 510に構造的に引っ掛かり 支える作用を有する。

[0048] 対向面 510a上には略円筒形状の凸部 515も形成されている。第一レバー 510は、 その長手方向に直交する方向に貫通した貫通穴を有している。この貫通穴は、凸部 515の中心部分を貫通するよう形成されている。この貫通穴には、収納ジョイント 550 の一部を成す軸 551が嵌挿されている。

[0049] 収納ジョイント 550は、軸 551、ボールべァリング 552、及び、止め環 553力も構成 されている。軸 551は例えば SUSを切削加工したものである。軸 551は、公差まで加 味した場合には上記貫通穴よりも径が大きく（又は同一と）なるように設計されている。 従って軸 551は、上記貫通穴に嵌挿されるだけで第一レバー 510に強固に固定され る。なお軸 551は、凸部 515から所定量突出する程度の長さを有している。

[0050] 軸 551の上記突出部分にはボールベアリング 552が止め環 553と凸部 515端面に より狭持されている。ボールベアリング 552は周知の構造を有したものである。ボール ベアリング 552は、内包した保持したボールに対して摺動可能に構成された内輪と外 輪を有している。ボールベアリング 552は、その内輪が軸 551に隙間なく嵌合してい る。すなわちボールベアリング 552の内輪と軸 551は相対的に固定された状態にある

[0051] 第二レバー 530には凹部 539が形成されている。第二レバー 530に対して第一レ バー 510を連結させるとき、凹部 539には、対向面 530a (第二レバー 530が有する 第一レバー 510との対向面）側から、第一レバー 510のうちの対向面 510aよりも突出 した部分が収納される。この突出した部分とは、凸部 515、軸 551の上記突出部分、 ボールベアリング 552、及び、止め環 553である。このときボールベアリング 552は、 その外輪が凹部 539に隙間なく嵌合される。すなわちボールベアリング 552の外輪と 凹部 539は相対的に固定された状態となる。

[0052] ボールベアリング 552の内輪と外輪は、周知のように、その間に内包した保持され たボールによってころがり運動して互いに回転する。上述したように、内輪は第一レ バー 510、外輪は第二レバー 530に相対的に固定されている。このため第一レバー 510と第二レノ一 530は、ボールベアリング 552の作用により軸 551を中心として回 動することができる。

[0053] なお凹部 539は、第二レバー 530の長手方向に直交する方向に貫通した形状を有 している。対向面 530aの反対側の面上には、凹部 539を塞ぐための蓋 532が取り付 けられている。

[0054] 第二レバー 530には溝 533が形成されて 、る。図 7 (a)及び (b)に示されるように、 溝 533にはピン 514が係合される。

[0055] ピン 514が溝 533に係合しているとき、三次元情報測定装置 10は展開状態にある 。このとき化粧板 513は自然状態 (すなわち外力が加えられていない状態）にある。 従ってピン 514は、対向面 530aから突出するよう位置し、溝 533に係合している。

[0056] 第二レバー 530に対して第一レバー 510を図 7 (a)及び (b)に示される状態から回 動させる場合、化粧板 513を屈曲させるのに十分な外力を与える必要がある。より詳 細には、一点鎖線で示された状態 513 'に化粧板 513を変形させられる外力を最低 限与える必要がある。換言すると、上記外力を与えられない限り、ピン 514は溝 533 に係合された状態を保つ。すなわち三次元情報測定装置 10は展開状態を保つ。

[0057] ピン 514は、上記の如き外力の付与により溝 533から外れて対向面 530aに乗り上 げる（より詳細には対向面 530a上に点接触する）。ここで、対向面 530aは対向面 51 Oaに近接した面である。従ってこのとき化粧板 513は、ピン 514において対向面 530 aに押圧される。これにより状態 513 'に変形する（なお、状態 513 'は、化粧板 513が 変形して 、ることを明確に示すために、変形の程度が強調されて示されて 、る）。

[0058] ピン 514が溝 533から外れた状態では、ピン 514は、対向面 530aを押圧するのみ である。この状態では、第一レバー 510は、例えばその自重により第二レバー 530に 対して回動し得る。これでは三次元情報測定装置 10を収納状態に安定させることが できない。三次元情報測定装置 10を収納状態で安定させるため、第二レバー 530 には、図 7 (b)に示されるように溝 534が形成されている。溝 534は、軸 551を挟んで 溝 533と対称的な位置に形成されている。

[0059] 例えば第二レバー 530に対して第一レバー 510を図 7 (a)及び (b)に示される状態 力も 180度回動させる。この場合、ピン 514は溝 534に係合する。このとき第一レバー 510と第二レバー 530とは略重なり合つている。すなわち三次元情報測定装置 10は 、図 4又は 5に示される収納状態にセットされる。展開状態の例と同様の理由により、 三次元情報測定装置 10は収納状態を保つことができる。

[0060] ここで、図 1及び 2に示される展開状態では、撮像部 14は被写体 Sの側面に対向す るよう位置している。これに対して図 3に示される展開状態では、撮像部 14は被写体 Sの上面に対向するよう位置している。すなわち本実施形態では、展開状態における 被写体 Sに対する測定ヘッド MH (撮像部 14)の姿勢が二通り存在する。

[0061] 第二レバー 530は、ジョイントホルダ 560に対して二つの位置の何れか一方で係止 されるよう構成されている。一つの位置は水平位置である。これは、図 1及び 2に示さ れたように、各レバーの長手方向が水平方向に略沿った位置である。もう一つの位置 は垂直位置である。これは、図 3に示されたように、各レバーの長手方向が垂直方向 に略沿った位置である。ユーザは、第二レバー 530をジョイントホルダ 560に対して 回動させることにより、展開状態における被写体 Sに対する測定ヘッド MHの姿勢を 変えることができる。

[0062] 図 4及び 5に示されるように収納状態にも二通りの姿勢が存在する。収納状態にお ける姿勢変更も展開状態時と同様に、第二レバー 530をジョイントホルダ 560に対し て回動させることにより実現される。すなわち上記垂直位置では、三次元情報測定装 置 10は図 4に示された収納状態になる。また上記水平位置では、図 5に示された収 納状態となる。測定ヘッド MHは、何れの収納状態においても回転載置面 190上に 収まる。

[0063] ここで、図 8に、第二レバー 530とジョイントホルダ 560との連結構造を拡大して示す 。図 8 (a)に、上記連結構造の拡大外観図を示す。図 8 (b)に、図 8 (a)における D— D断面図を示す。図 8 (a)及び (b)には、上記連結構造が垂直位置で係止されている 状態が示されている。

[0064] 図 8 (b)に示されるように、第二レバー 530の面（より詳細には、ジョイントホルダ 560 との対向面 530b)には凹部であるパネ用間隙 535が形成されている。そして化粧板 536が、パネ用間隙 535を覆うように対向面 530b上に取り付けられている。附言する と化粧板 536は、そのパネ部分を除いた全体においてのみ対向面 530b上後述の化 粧板フックの作用により固定され、パネ部分近傍においては対向面 530bから僅かに 離間するよう取り付けられている。すなわち化粧板 536は、化粧板 513と同様に片持 ちばりとして構成されている。従って化粧板 536の先端に外力が加えられると、当該 化粧板 536はそれに応じた量だけ屈曲する。化粧板 536の先端はピン 537として形 成されている。ピン 537は略半球形状を有した部分である。ピン 537は対向面 530b 力 突出するよう位置している。化粧板 536も化粧板 513と同様に、例えば PS-HI榭 脂から成る成型品である。化粧板フック 541は、化粧板 536上に一体成形されており 、化粧板フック 516と同様の構成及び作用を有する。

[0065] 対向面 530b上には略円筒形状の凸部 538も形成されている。第二レバー 530は、 その長手方向に直交する方向に貫通した貫通穴を有している。この貫通穴は、凸部 538の中心部分を貫通するよう形成されている。この貫通穴には、回動ジョイント 570 の一部を成す軸 571が嵌挿されている。

[0066] 回動ジョイント 570は、軸 571、ボールべァリング 572、及び、止め環 573力も構成 されている。軸 571は例えば SUSを切削加工したものである。軸 571は、公差まで加 味した場合には上記貫通穴よりも径が大きく（又は同一と）なるように設計されている。 従って軸 571は、上記貫通穴に嵌挿されるだけで第二レバー 530に強固に固定され る。なお軸 571は、凸部 538から所定量突出する程度の長さを有している。

[0067] 軸 571の上記突出部分にはボールベアリング 572が止め環 573と凸部 538端面に より狭持されている。ボールベアリング 572はボールベアリング 552と同一構造を有 するものである。ボーノレベアリング 572は、その内輪が軸 571に隙間なく嵌合してい る。すなわちボールベアリング 572の内輪と軸 571は相対的に固定された状態にある

[0068] ジョイントホルダ 560には凹部 561が形成されている。ジョイントホルダ 560に対して 第二レバー 530を連結させるとき、凹部 561には、対向面 560a (ジョイントホルダ 560 が有する第二レバー 530との対向面）側から、第二レバー 530のうちの対向面 530b よりも突出した部分が収納される。この突出した部分とは、凸部 538、軸 571の上記 突出部分、ボールベアリング 572、及び、止め環 573である。このときボールべアリン グ 572は、その外輪が凹部 561に隙間なく嵌合される。すなわちボールベアリング 57 2の外輪と凹部 561は相対的に固定された状態となる。

[0069] 上述したように、内輪は第二レバー 530、外輪はジョイントホルダ 560に相対的に固 定されている。このため第二レバー 530とジョイントホルダ 560は、ボールベアリング 5 72の作用により軸 571を中心として回動することができる。

[0070] なおジョイントホルダ 560において、対向面 560aの反対側の面上には、凹部 561 による開口を塞ぐための蓋 562が取り付けられている。 [0071] ジョイントホルダ 560には溝 563が形成されている。図 8 (a)及び (b)に示されるよう に、溝 563にはピン 537力 S係合される。

[0072] ピン 537が溝 563に係合されたとき、第二レバー 530がジョイントホルダ 560に対し て垂直位置で係止される。このとき化粧板 536は自然状態となる。従ってピン 537は 、対向面 530bから突出するよう位置して溝 563に係合される。展開状態や収納状態 の例と同様の理由により、第二レバー 530は垂直位置で係止された状態を保つこと ができる。

[0073] またジョイントホルダ 560には溝 564も形成されている。溝 564は、軸 571を中心に 溝 563を矢印 E方向に 90度回転させた位置に形成されている。

[0074] 例えばジョイントホルダ 560に対して第二レバー 530を図 8 (a)及び (b)に示される 状態力も矢印 E方向に 90度回動させる。この場合、ピン 537は溝 564に係合される。 これにより、第二レバー 530は、ジョイントホルダ 560に対して水平位置で係止される

[0075] 図 2及び図 3に示されるように、第二レバー 530が水平位置又は垂直位置の何れで 係止されて 、る場合であっても展開状態にぉ 、ては、測定ヘッド MH前面は被写体 Sに常に対向するよう位置している。すなわち三次元情報測定装置 10は展開状態に セットされているとき、撮像光学系 30の視線が常に被写体 Sに向くように構成されて いる。より詳細には、第二レバー 530が水平位置で係止されているとき、撮像光学系 30の視線は被写体 S側面に向いている。また第二レバー 530が垂直位置で係止さ れているとき、撮像光学系 30の視線は被写体 S上面に向いている。従って前者の場 合には被写体 S側面を撮像することができ、後者の場合には被写体 S上面を撮像す ることがでさる。

[0076] なお説明の便宜上、展開状態において第二レバー 530が水平位置で係止されて いる形態を「水平展開状態」、展開状態において第二レバー 530が垂直位置で係止 されている形態を「垂直展開状態」と記す。

[0077] 水平展開状態において、撮像光学系 30の光軸 Oは回転載置面 190と平行になる 。これに対して垂直展開状態において、撮像光学系 30の光軸 Oは回転載置面 190 に対して直交する。ここで、各位置における光軸 Oの交点を Pとする。ジョイントホル ダ 560に対して第二レバー 530を回動させたとき、撮像光学系 30は交点 を中心に 半径 dの円弧を描くよう矢印 E方向に沿って移動する。なお、図 2, 3上では、説明の 便宜上、光軸 Oをレバー部 LV力 少し離れた位置に記載した力 実際には光軸 O は、レバー部 LV近傍又は図 2, 3においてレバー部 LVと重複するような位置を通る。 図 1から図 5においても、撮像光学系 30は、説明の便宜上、図 2, 3, 4においてレバ 一部 LV力も少し離れた位置に示されている力 実際には、レバー部 LV近傍又はレ バー部 LVと重複する位置にある。つまり、交点 Pは実際には、図 2、図 3において、 レバー部 LVが矢印 E方向に沿って移動した場合のレバー部 LVの回転中心付近に 位置するため、撮像光学系 30は、交点 Pを中心に円弧を描くよう移動する。

[0078] 三次元情報装置 10において、水平展開状態及び垂直展開状態における測定へッ ド MHの位置及び向きは規定されている。このため、各状態における測定ヘッド MH の位置及び向きの情報は処理部 16にとつて既知である。従って、本実施形態の三次 元情報測定装置 10には、測定ヘッド MHの位置及び向きを検知するためのセンサ は不要である。これは、装置の小型化及びコストダウンに寄与する。またセンサが不 要であることに伴って、上記位置及び向きの情報を演算する必要もなくなる。これに より、処理部 16に対する処理動作負担の軽減が期待される。

[0079] なお図 2及び図 3に示されるように交点 Pは被写体 S近傍に位置する。そして展開 状態において撮像光学系 30は、交点 P力 距離 d離間したところに常に位置する。 従って撮像光学系 30の視線方向に拘わらず、撮像光学系 30と被写体 Sとの距離は 常に同一であるとみなすことができる。これにより処理部 16は、撮像光学系 30と被写 体 Sとの距離が一定であるという前提で各種処理を行うことができる。例えば撮像光 学系 30の位置や向きに応じてそれぞれ異なる情報を参照するといつた処理が不要と なる。このような観点からも、処理部 16に対する処理動作負担の軽減が期待される。

[0080] またレバー部 LVは従来の多関節アームと異なりコンパクトで単純な構成である。ま たその動作に対する駆動制御系等も不要である。本実施形態の三次元情報測定装 置 10においてこのようなレバー部 LVは、サイズやコスト、処理部 16への負担等の観 点からすると極めて好適な構成であると言える。

[0081] ここで、測定ヘッド MHの説明に戻る。投影部 12は、所定の複数種類のパタン光を 被写体 Sに選択的に投影するためのユニットである。この投影部 12は、図 9及び図 1 0【こ示されるよう【こ、基板 60、 LED62,照明絞り 63、光源レンズ 64、送りモータ（f列免 ばパルスモータ） 65、投影機構 66、及び、投影光学系 32を有している。また基板 60 、 LED62、照明絞り 63、及び、光源レンズ 64により、光源部 68が構成されている。 L ED62は、例えば金属基板に接合された単一の LED素子によって比較に広い出射 面力も光を出力するタイプの LEDである。また投影機構 66は、送りモータ 65を駆動 源として板状の光変調体 200を送る機構である。投影部 12の各構成要素は、投影方 向に沿って直列的に配置されて 、る。

[0082] 図 10には、この投影部 12のハードウェア構成のうち、基板 60、 LED62、照明絞り 63、光源レンズ 64、光変調体 200、及び、投影光学系 32が詳細に示されている。図 11には、この投影部 12を含む三次元情報測定装置 10全体のソフトウェア構成及び 電気的接続関係が詳細に示されている。図 12乃至図 14には、投影部 12のハードウ エア構成のうち投影機構 66が詳細に示されている。図 15には、光変調体 200が拡 大されて示されている。

[0083] 撮像部 14は、被写体 Sを撮像するためのユニットである。この撮像部 14は、図 9に 示されるように、撮像光学系 30及び CCD70を画像光の入射方向に沿って直列に備 えている。 CCD70は例えばべィヤー方式のカラー CCDであり、インターライントラン スファー方式でプログレッシブ走査を行うよう構成されている。

[0084] 撮像光学系 30は、図 9に示されるように複数枚のレンズを用いて構成されている。

この撮像光学系 30は、周知のオートフォーカス機能及び自動露出機能により、焦点 距離、絞り及びシャツタ時間を自動調整して入射光を CCD70上に結像させる。

[0085] CCD70の受光面には、フォトダイオード素子等の光電変換素子がマトリクス状に配 置されている。この CCD70は、撮像光学系 30を介してその表面に結像される光学 像を、周知の光電変換によりその色及び強さに応じた信号として画素毎に生成する。 ここで生成された信号は、デジタルデータに変換されて処理部 16に出力される。

[0086] 処理部 16は、図 11に示されるように、レリーズボタン 40及びモード切替スィッチ 42 の各々に電気的に接続されている。処理部 16は、更に、モニタ LCDドライバ 72を介 してモニタ LCD44、 RFドライバ 52を介してアンテナ 50、電源インタフェース 76を介 してバッテリ 74にそれぞれ電気的に接続されている。これらの各構成要素は処理部 16の制御下で動作する。

[0087] 処理部 16は、更に、外部メモリ 78及びキャッシュメモリ 80にそれぞれ電気的に接続 されている。処理部 16は、更に、光源ドライノく 84を介して LED62、送りモータドライ ノ 86を介して投景機構 66の送りモータ 65、 CCDインタフェース 88を介して CCD70 にそれぞれ電気的に接続されている。これらの各構成要素も先と同様に処理部 16の 制御下で動作する。

[0088] 外部メモリ 78は例えば着脱可能なフラッシュ ROM (Read Only Memory)である。外 部メモリ 78には、立体画像モードにお ヽて撮像された撮像画像や三次元情報 (前述 の三次元色形状データやそれに関連する情報を含む)を記憶することが可能である 。外部メモリ 78を構成するために、例えば SDカード (登録商標）、コンパクトフラッシュ (登録商標)カード等を採用しても良い。

[0089] キャッシュメモリ 80は、例えばデータの読み書きを高速で行い得る記憶装置である 。キャッシュメモリ 80には、例えば所定のモードで撮像された撮像画像が高速で転送 される。キャッシュメモリ 80は、処理部 16で画像処理が実行された後に外部メモリ 78 にその画像を格納することを可能とするために使用される。キャッシュメモリ 80には、 例えば SDRAM (Synchronous DRAM)や DDRRAM (Double Data Rate RAM)等が 採用され得る。

[0090] 電源インタフェース 76、光源ドライノく 84、送りモータドライバ 86、及び、 CCDインタ フェース 88はそれぞれ、バッテリ 74、 LED62、モータ 65、及び、 CCD70を制御する 各種の IC(Integrated Circuit)によって構成されている。

[0091] 図 6に示されるように測定ヘッド MHには、 ACアダプタ端子 90、及び、 USB端子 9 1が設けられている。 ACアダプタ端子 90は、図 9にも示されるように、バッテリ 74に電 気的に接続されている。これにより、三次元情報測定装置 10は外部の交流電源を電 力源として作動可能となっている。 USB端子 91は、 USBドライバ 93を介して処理部 16に接続されている。また図 9に示されるように測定ヘッド MHにはテーブルモータ 端子 92が備えられている。テーブルモータ端子 92は、テーブルモータドライバ 94を 介して処理部 16に接続されている。 [0092] 回転テーブルユニット RTから電気ラインとしてハーネス（不図示）が延び出して!/、る 。このハーネスはテーブルモータ端子 92に接続されている。ハーネスは、測定ヘッド MHから回転テーブルユニット RTに制御信号及び電力を供給する電気ラインとして 機能する。従って、図 11〖こ示されるよう〖こ、テーブルモータ 194がテーブルモータド ライバ 94を介して処理部 16に接続されることになる。

[0093] 基板 60は、アルミニウム製基板に絶縁性合成樹脂を塗布して力も無電解メツキによ つてパタンを形成したものである。又は、基板 60は、例えばガラスエポキシ基材をコ ァとする単層または多層構造の基板を使用して製作されたものであって良い。基板 6 0には LED62が実装されている。 LED62は、投影機構 66に向けて放射状のアンバ 一色の光を広い面積で発光する光源である。 LED62は、その表側が透明榭脂製で ある LEDケーシング 100内に収容されている。

[0094] 照明絞り 63は、 LED62から出力された光のうち不要な部分を遮光する機能を果た す。これにより必要な部分の光のみが光源レンズ 64に入射する。光源レンズ 64は、 L ED62からの放射光を集光するレンズである。その材質は例えばアクリルに代表され る光学プラスチックである。

[0095] 本実施形態では、図 10に示されるように、 LED62からの放射光が光源レンズ 64に よって効率良く集光される。次いでこの光は、所定の円錐頂角を有する入射角特性 をもって、入射面 106に対してその円錐の軸が略直角であるように入射する。そして 指向性の高い放射光として投影機構 66の出射面 108から出射される。光源レンズ 6 4はコリメートレンズとして機能する。図 10には、その出射面 108上において互いに隔 たった 2個の注目点 A、 Bにっき、それぞれの指向性特性が照度分布のグラフ（ Θ： 半値拡がり半角）で表されて!/ヽる。

[0096] 投影光学系 32は複数枚の投影レンズ 34を含んでいる。複数枚の投影レンズ 34は 、投影機構 66を通過した光を被写体 Sに向力つて投影するためのものである。これら の投影レンズ 34は、例えばガラス製レンズと光学プラスチック製レンズとの組合せか ら成るテレセントリックなレンズ系を成す。

[0097] ここでいう「テレセントリック」とは、投影光学系 32を通過する主光線が、入射側の空 間では投影光学系 32の光軸 Oに平行になり入射瞳の位置が無限になる構成を意 味する。すなわちここでの例では入射側テレセントリックを意味する。

[0098] 投影光学系 32は、上述のようにテレセントリック特性を持ち、その入射開口角 θ N Aが 0. 1程度である。このため投影光学系 32の光路は、入射開口角 θ NAとして垂 直 ± 5度以内の光のみが絞り 36を通過できるよう規制されている。

[0099] 従って本実施形態では、投影光学系 32のテレセントリック性により、投影機構 66を 垂直 ± 5度以内で通過する光のみを投影光学系 32によって物体に投影し得る構成 と相俟って、投影画像の画質向上を容易に図り得る。

[0100] その理由を説明するに、被投影体から出射される特定の角度成分のみが結像に供 される方が、解像度特性、スペクトラム特性、照度分布特性、コントラスト特性等、大 半の光学的特性の仕様上有利である力もである。なお被投影体は、本実施形態では 光変調体 200が該当するが、一般にはスライドや透過型液晶が該当する。

[0101] ここで、図 12乃至図 14を参照することにより、投影部 12のハードウェア構成のうち 投影機構 66について詳細に説明する。

[0102] 投影機構 66は、光源部 68からの入射光を複数種類のパタン光に選択的に変換す ることができる。投影機構 66でのパタン光の切り替えにより、複数種類のパタン光が 被写体 Sに順次投影される。図 12に、投影機構 66の正面図を示す。この正面図は、 光軸 Oに沿った方向にぉ 、て投影光学系 32側力も投影機構 66を観察して示した

2

図である。

[0103] 投影機構 66は、光軸 Oに直交する方向に板状を成して延びた光変調体 200を有

2

している。光変調体 200はキャリッジ 202に取り付けられている。キャリッジ 202は、送 りモータ 65により光変調体 200の長手方向沿いに往復直線運動される。

[0104] 説明を加えると、投影機構 66はハウジング 204 (図 12)を備えている。このハウジン グ 204は例えば測定ヘッド MHのハウジングの一部を成すものであっても良!、。ハウ ジング 204には送りモータ 65が取り付けられている。そのハウジング 204のうち対向 する 2つの支持部 206の間に、主ガイド 210と副ガイド 212と力 半径方向に隙間を 隔てて互いに平行に延びる姿勢で設置されて 、る。

[0105] 主ガイド 210、副ガイド 212はそれぞれ、両端において 2つの支持部 206の各々に 支持されている。主ガイド 210、副ガイド 212は何れも、同一の円形断面を有して真 つ直ぐに延びている。その材質は例えばステンレスである。また、外形は例えば円筒 度が 3 m程度の精度でカ卩ェされている。主ガイド 210及び副ガイド 212は、光軸 O

2 と直交する方向に直線的に延びる送りガイドとして機能する。

[0106] 主ガイド 210及び副ガイド 212により、キャリッジ 202が直線的に往復運動可能に案 内される。その案内を実現するために、キャリッジ 202は、図 12に示されるように、嵌 合部 214及びスライダ 216を備えている。嵌合部 214及びスライダ 216は、キャリッジ 202の移動方向と直交する方向に互いに隔てられるよう配置されて 、る。

[0107] キャリッジ 202は、嵌合部 214において、主ガイド 210の軸線周りに摺動可能に当 該主ガイド 210に支持される。具体的には、例えば嵌合部 214にすベり軸受 218が 固定され、そのすベり軸受 218に主ガイド 210が潤滑剤 (グリス等)を介して摺動可能 に嵌合される。すべり軸受 218は、例えば油浸ポーラス金属体力ゝら成り、主ガイド 21 0との液体界面を用いた摺動を可能にする。

[0108] 主ガイド 210とすべり軸受 218は、それらの間の嵌合すきま精度が最大でも 12 m であるように部品形状精度が管理'製造されている。このような構成を採用することに より、主ガイド 210とすべり軸受 218の間の嵌合すきまに起因する光変調体 200の位 置ずれを 12 m以内に抑えることが可能となる。その結果、被写体 Sに対してパタン 光をずれが少ない状態で正確に投影することが可能となる。

[0109] 投影光学系 32の倍率を例えば 40倍であるとしたとき、光変調体 200の位置ずれが 12 mを超えない限り、被写体 S上におけるパタン光の位置ずれは 0. 48mmを超え ない。このように、がたの少ない高精度な直線運動機構と、移動する光変調体 200と いう適切な組合せにより、被写体 Sの三次元入力精度を向上させることが容易となる

[0110] 一方、キャリッジ 202はスライダ 216において、副ガイド 212の外周面に接触する状 態で、その外周面に沿って副ガイド 212の軸線方向に摺動させられる。スライダ 216 は、副ガイド 212の外周面に潤滑剤 (グリス等)を介して摺動可能に押し付けられる。 その押付けは、後述の送りベルト 220に予め付与されたテンションを利用して行われ る。

[0111] 本実施形態では、キャリッジ 202が主ガイド 210周りに正逆両方向にスライド回転可 能に嵌合されている。その一方で、スライダ 216と副ガイド 212との当接により、それら 正逆両方向のスライド回転が一方向的に機械的に阻止されている。光変調体 200は 、後に詳述するが、選択的に実現されるべき複数種類のパタン光投影に対応する複 数の平面的光学素子 260 (図 15参照）を備えている。各平面的光学素子 260は同一 平面内において直列に並べられている。本実施形態では、キャリッジ 202が副ガイド 212に当接している状態において、光源部 68からの入射光が平面的光学素子 260 に対して略垂直に入射するよう、キャリッジ 202が配置されている。

[0112] なお本実施形態では、主ガイド 210及び副ガイド 212の何れも円筒外周面を有す るロッドとして構成されている。しかし、少なくとも副ガイド 212については、そのような 構成に限定されない。副ガイド 212は、例えばその軸線に平行に延びる平面部を有 するように構成されたものであっても良い。この場合、副ガイド 212は、その平面部に おいてスライダ 216を受けることができる。

[0113] 投影機構 66は、図 12に示されるように駆動機構 222を有している。駆動機構 222 は、キャリッジ 202を主ガイド 210及び副ガイド 212に沿って駆動するための機構であ る。駆動機構 222には、送りモータ 65、及び、送りベルト 220 (閉曲線を形成する伝 動媒体の一例）が備えられて 、る。

[0114] 送りベルト 220は、主ガイド 210と副ガイド 212とが成す空間においてその長手方向 に沿って配置されている。上記空間には、駆動ギヤ (駆動回転体の一例） 224と従動 ギヤ（従動回転体の一例） 226と力 キャリッジ 202の上記長手方向において隔てら れるよう設置されている。送りベルト 220は駆動ギヤ 224と従動ギヤ 226に巻き掛けら れている。送りベルト 220の内周面には複数の歯が形成されている。一方、駆動ギヤ 224及び従動ギヤ 226の外周面にも複数の歯が形成されて!、る。送りベルト 220の 歯と、駆動ギヤ 224及び従動ギヤ 226の歯は互いに嚙合して 、る。

[0115] 駆動ギヤ 224と従動ギヤ 226に送りベルト 220が巻き掛けられる結果、その送りべ ルト 220に 2本の直線部が形成される。 2本の直線部のうちの一方にキャリッジ 202が 固定されている。具体的には、送りベルト 220の一端力 キャリッジ 202においてその 移動方向に互いに隔てられるよう配置された 2つの連結部 230の一方に固定される。 またその他端がそれら 2つの連結部 230のもう一方に固定されている。 [0116] 駆動ギヤ 224は送りモータ 65によって駆動される。これにより、送りベルト 220の往 復直線運動が実現される。一方、従動ギヤ 226は、ハウジング 204に固定された支 持シャフト 234に回転可能に支持されて 、る。

[0117] 図 13には、光変調体 200及びキャリッジ 202が、光源部 68及び投影光学系 32と共 に平面図で示されている。この平面図は、光軸 Oに直交する方向において（且つキ

2

ャリッジ 202の移動方向に平行な方向から)観察される図である。

[0118] 光源部 68は、コリメートレンズ鏡筒 242に保持されたコリメートレンズ 240を有してい る。コリメートレンズ 240は、図 9に示された照明絞り 63及び光源レンズ 64を含むよう に構成されている。

[0119] 投影光学系 32は、鏡筒ホルダ 250に保持された鏡筒 24を有している。鏡筒 24に は、図 9に示されるように、複数の投影レンズ 34と絞り 36が組み込まれている。ハウジ ング 204には凹部 252が形成されている。鏡筒ホルダ 250は、凹部 252に嵌め込ま れて位置決めされた状態でハウジング 204に取り付けられている。

[0120] 図 12及び図 13に示されるように、光変調体 200の基板 264上には複数の平面的 光学素子 260がー列に並ぶよう形成されている。

[0121] ここで、光変調体 200の製造プロセスについて概説する。複数の平面的光学素子 2 60の反転形状が高精度で形成された金型（図示しない）を基板 264の表面（出射面 108となる面）に押し付けることにより、その金型の形状を高精度に基板 264の表面 に転写するインプリント成型技術が実施される。この転写により、基板 264上に複数 の平面的光学素子 260が形成される。平面的光学素子 260の形状、光学的作用及 び製法については後に詳述する。

[0122] 図 12乃至図 14に示されるように、投影機構 66は、光変調体 200の移動方向に平 行な平面 (以下、「移動平面」と記す）に対する当該光変調体 200の傾きを調整する 回転角度調整機構 270を備えている。回転角度調整機構 270は、支持機構 272及 び回転機構 274を有している。支持機構 272は、基板 264を上記移動平面に対して 回転可能な状態でキャリッジ 202に支持させている。回転機構 274は、基板 264をキ ャリッジ 202に対して相対的に回転させるものである。本実施形態では、基板 264が 、複数の平面的光学素子 260を支持する直線可動部材として機能する。 [0123] 図 12及び図 13に示されるように、支持機構 272は、基板 264を保持する一対のホ ルダ 280を備えている。一対のホルダ 280は、光変調体 200の移動方向における基 板 264の両端部を保持している。図 14には、図 13において右側に位置するホルダ 2 80のみが代表的に、その周辺の要素と共に拡大されて正面図で示されている。

[0124] 図 13に示されるように、各ホルダ 280は、基板 264端部を、その板厚方向において 両側から僅かな隙間を残して挟むように保持する。一対のホルダ 280により、光変調 体 200がキャリッジ 202の背面側に設置される。光変調体 200側からの射出光は、キ ャリッジ 202に形成された貫通穴 284を通過して投影光学系 32に進行する。

[0125] 基板 264は、各ホルダ 280により、自己に平行な面上において相対移動（相対回 転運動を含む)することを許容されている。ここで、各ホルダ 280には、固定具として 機能し得る固定ねじ 286が取り付けられている。固定ねじ 286が基板 264にねじ込ま れると、基板 264はそのときの位置に機械的に固定される。

[0126] 回転機構 274は、調整コマ 290を主体として構成されて ヽる。調整コマ 290は、調 整ねじ 292、及び、調整ねじ 292が螺合される本体部 294を有している。本体部 294 には雌ねじが形成され、調整ねじ 292にはそれに対応する雄ねじが形成されて 、る 。調整ねじ 292は、上記移動平面に平行な軸を中心に回転して雌ねじに螺合され得 る。

[0127] 本体部 294は基板 264に固定されている。調整ねじ 292は、その先端において本 体部 294から突出している。調整ねじ 292の突出部はキャリッジ 202に係合されてい る。調整ねじ 292は、その頭部に工具が当て付けられて作業者によりねじ止め操作さ れる。そのねじ止め操作量に応じて、本体部 294からの調整ねじ 292の突出量が変 わる。これにより、本体部 294とキャリッジ 202との距離が変化する。

[0128] 従って調整コマ 290によれば、作業者による操作量に応じて光変調体 200の回転 角度すなわち上記移動平面に対する傾きが微調整される。その微調整量は、直線運 動装置 (キャリッジ 202)の移動直線に対して例えば平行度 12 m程度の公差範囲 内に設定されている。その結果、被写体 Sの三次元入力精度を向上させることが容 易となる。

[0129] なお図示しないが、固定ねじ 286及び調整ねじ 292は、その螺合部分に固定接着 剤が塗布される。これによりこれらのねじの緩みが防止される。

[0130] ハウジング 204は、キャリッジ 202に向かって局部的に突出するよう形成されている 。具体的には、ハウジング 204は誘導部 296を有している。誘導部 296はキャリッジ 2 02に揷通されて、光変調体 200の出射面 108近傍にまで延びている。誘導部 296 は遮光性を有し、薄肉角錐状を成す。

[0131] 誘導部 296の先端には窓部 297が形成されている。誘導部 296は、窓部 297にお いて、複数の平面的光学素子 260のうち選択されたものだけに光学的に連通する。 誘導部 296及び窓部 297は、ハウジング 204と一体成型されている。その材料として 、例えば成型精度の高 、ガラスファイバー補強ポリカーボネートが代表的である。

[0132] 選択された一つの平面的光学素子 260から出射したパタン光のみ力 光透過性を 有した窓部 297を通過して誘導部 296内の空間に進入する。その進入したパタン光 は、誘導部 296の外部に漏れることなく投影光学系 32に入射する。誘導部 296は、 外乱光が進入して投影光学系 32に入射することを阻止するよう作用している。

[0133] 図 12に示されるように、ハウジング 204には位置決めポスト 298が固定されている。

位置決めポスト 298には、位置センサとして機能するフォトインタラプタ 300が取り付 けられている。フォトインタラプタ 300は、キャリッジ 202と一体的に移動する位置決め 爪 (被検出子） 302を光学的に検出する。これにより、キャリッジ 202が特定の位置に あることが検出される。

[0134] 図 11に示されるように、フォトインタラプタ 300は処理部 16に電気的に接続されて いる。フォトインタラプタ 300は、位置決め爪 302の検出状態に応じて処理部 16に PI 信号を出力する。位置決め爪 302を検出していないとき、フォトインタラプタ 300は口 一レベルを示す PI信号を出力する。位置決め爪 302を検出したとき、フォトインタラブ タ 300はハイレベルを示す PI信号を出力する。

[0135] ここで、図 15を参照することにより、光変調体 200を詳細に説明する。

[0136] 図 15に、光変調体 200を拡大した略正面図を示す。平面的光学素子 260は、例え ば図 13に示す窓部 297に正対するように位置決めされる。

[0137] 本実施形態では八種類のノタン光が被写体 Sに順次投影される。これらのノタン 光は、被写体 Sの三次元形状を後述の空間コードィ匕法によって測定するために被写 体 Sの撮像時に投影される。このような投影を行うため、光変調体 200は、八種類の パタン光の各々に対応する八個の平面的光学パターン 260を金属めつき遮光パタ ーンとして備えている。図 15には、八個の平面的光学素子 260のパタン番号 PN0乃 至 7がそれぞれ、コード 0乃至 7として表記されている。

[0138] 光変調体 200は、青板または白板ガラスを母材として用いたリソグラフィープロセス 品である。

[0139] 上記公知のリソグラフィープロセス技術を採用することにより、光変調体 200の金属 めっき遮光パターンの精度は向上する。これに伴って、三次元情報測定装置 10の三 次元入力精度も向上する。またこのプロセスは光変調体 200の量産に適している。こ の種のリソグラフィープロセスの一例として、 1ミクロン精度でパターンが形成されたマ スターマスクを用いるものが挙げられる。このプロセスでは、マスキングされた母体を 露光機にて密着露光させながら母材上の金属および金属上のレジストを露光する。 次いで、露光を受けた母材を現像し、リンスし、洗浄し、乾燥させて、ウエットエツチン グによって金属部をケミカルエッチングする。このような簡便で安価なプロセスにより、 1ミクロン精度の金属遮光パターンを転写形成することが可能である。このため光変 調体 200の精度を限界まで高め、且つ、光変調体 200の生産コストを低減させること も可能となると 、つた顕著な効果を奏する。

[0140] 光変調体 200には光源部 68からの出射光が入射する。そしてその入射光が、平面 的光学素子 260の作用により、パターンに従って遮光され所定のパタン光として出射 する。

[0141] 平面的光学素子力も出射されたパタン光は、鏡筒 24 (投影レンズ 34及び絞り 36を 含む）により被写体 Sに投影されて、その表面にストライプ状の模様を形成させる。

[0142] ここで、図 11に示されるように、処理部 16はコンピュータ 400を主体として構成され て ヽる。 =3ンピユータ 400ίま、 CPU402, ROM404, RAM406,及び、ノ ス 408を 含むように構成されている。

[0143] CPU402は、 ROM404に記憶されたプログラムを RAM406上に展開して実行す る。これにより、レリーズボタン 40の操作状態の検出、 CCD70からの画像データの取 込み、その取り込まれた画像データの転送及び格納、モード切替スィッチ 42の操作 状態の検出等の各種処理が実施される。

[0144] ROM404には、カメラ制御プログラム 404a、撮像処理プログラム 404b、輝度画像 生成プログラム 404c、コード画像生成プログラム 404d、コード境界抽出プログラム 4 04e、レンズ収差補正プログラム 404f、三角測量演算プログラム 404g、及び、テー ブルモータ制御プログラム 404jが格納されて 、る。

[0145] カメラ制御プログラム 404aは、三次元情報測定装置 10全体の制御を行うためのも のである。カメラ制御プログラム 404aにより、図 16にフローチャートで示されたメイン 処理が行われる。

[0146] 撮像処理プログラム 404bが実行されると、パタン光が投影された被写体 Sが撮像さ れてパタン光有画像が取得される。また、パタン光が投影されていない被写体 Sが撮 像されてパタン光無画像が取得される。

[0147] 輝度画像生成プログラム 404cが実行されると、撮像処理プログラム 404bにより被 写体 Sにつ 、て取得された各画素の RGB値に基づ 、て、複数枚のパタン光有画像 にそれぞれ対応する複数枚の輝度画像が生成される。

[0148] 本実施形態では、同じ被写体 Sに対して複数種類のパタン光が順次投影される。

そして各パタン光が投影される毎に被写体 Sが撮像される。そのようにして撮像され た複数枚のパタン光有画像の各々について各画素の RGB値が取得される。この結 果、ノ タン光の種類と同数の輝度画像が生成される。

[0149] コード画像生成プログラム 404dが実行されると、輝度画像生成プログラム 404cに より生成された複数枚の輝度画像それぞれに対する閾値処理により 2値化画像が生 成される。そして生成された 2値ィ匕画像から、画素毎に空間コードが割り当てられたコ ード画像が生成される。

[0150] 概略的に説明すると、コード画像生成プログラム 404dが実行されると、特定のパタ ン光が投影された被写体 Sの輝度画像におけるパタンラインの間隔が周期として取 得される。この特定のパタン光とは、複数種類のパタン光のうちパタンラインの間隔が 最も狭いものである。次いで、その周期の輝度画像全体における分布が周期分布と して取得される。

[0151] コード画像生成プログラム 404dが実行されると、更に、その取得された周期分布に 従ってサイズが変化する可変窓がパタン光毎の輝度画像にローカルに設定される。 上記可変窓を用いたフィルタ処理により輝度画像全体に対して閾値がローカルに算 出されて設定される。そのようにして設定された閾値の分布を表す閾値画像とパタン 光毎の輝度画像との関係から、パタン光毎に 2値化画像が生成される。

[0152] なお、可変窓を用いたフィルタ処理により輝度画像全体に対して閾値をローカルに 算出する技術は、特開 2006— 98252号公報に詳細に開示されている。本実施形態 では、上記公報に記載されて 、る技術が採用されて 、る。

[0153] コード境界抽出プログラム 404eが実行されると、コード画像生成プログラム 404dに より生成されたコード画像と、輝度画像生成プログラム 404cにより生成された輝度画 像に基づ 、て、コードの境界座標がサブピクセル精度で算出される。

[0154] レンズ収差補正プログラム 404fが実行されると、コード境界抽出プログラム 404eに よりサブピクセル精度で求められたコードの境界座標に対して撮像光学系 20の収差 補正が行われる。

[0155] 三角測量演算プログラム 404gが実行されると、レンズ収差補正プログラム 404fに より収差補正されたコードの境界座標から、その境界座標に関する実空間の三次元 座標が演算される。

[0156] 送りモータ制御プログラム 404hが実行されると、複数種類のパタン光を被写体 Sに 順次投影すべく送りモータ 65が制御される。この送りモータ制御プログラム 404hは、 他の処理と共に図 19のフローチャートに示されている。

[0157] テーブルモータ制御プログラム 404jが実行されると、被写体 Sを回転させるベくテ 一ブルモータ 194が制御される。このテーブルモータ制御プログラム 404jは、他の処 理と共に図 18のフローチャートに示されている。

[0158] 本実施形態では、三次元情報測定装置 10が水平展開状態にセットされているとき 、前述の一連のパタン光の被写体 Sへの投影及び被写体 Sの撮像力 被写体 Sの回 転位置が等間隔で割り出される毎に行われる。またこれらの投影及び撮像処理は、 三次元情報測定装置 10が垂直展開状態にセットされているときにも行われる。具体 的には、水平展開状態において被写体 Sの回転位置が 90度ずつ間欠的に割り出さ れる。そして各割り出し位置において、一連のパタン光が投影されて被写体 Sが撮像 される。その結果、被写体 S側面の全体領域が 4つの部分領域に分割される。そして 部分領域毎に立体画像 (三次元形状情報)が取得される。次いで垂直展開状態にお いて、先と同様に一連のパタン光が投影されて被写体 Sが撮像される。その結果、被 写体 S上面の全体領域の立体画像が取得される。次いで、これらの 5つの立体画像 に対して、互いにオーバラップする部分を除去する処理が施される。そしてこれらの 立体画像が互いに結合される。これにより、被写体 Sに対応する 1つの全体画像がス テツチ画像として生成される。

[0159] 更に、本実施形態では、生成されたステッチ画像に対して、同じ被写体 Sについて 計測された表面色情報がマッピングされる。マッピング後、前述の三次元色形状デー タが生成される。これにより、被写体 Sについての一連の三次元入力処理が終了する

[0160] 図 11〖こ示されるよう〖こ、 RAM406〖こは、パタン光有画像格納部 406a、パタン光無 画像格納部 406b、輝度画像格納部 406c、コード画像格納部 406d、コード境界座 標格納部 406e、収差補正座標格納部 406g、三次元座標格納部 406h、周期分布 格納部 406p、閾値画像格納部 406q、 2値化画像格納部 406r、ステッチ画像格納 部 406s、三次元色形状データ格納部 406t、及び、ワーキングエリア 410がそれぞれ 記憶領域として割り当てられて 、る。

[0161] パタン光有画像格納部 406aはパタン光有画像データを格納する。パタン光有画 像データは、撮像処理プログラム 404bにより撮像されたパタン光が投影された画像 を表すデータである。パタン光無画像格納部 406bはパタン光無画像データを格納 する。パタン光無画像データは、撮像処理プログラム 404bにより撮像されたパタン光 が投影されて 、な 、画像を表すデータである。

[0162] 輝度画像格納部 406cは、輝度画像生成プログラム 404cにより生成された輝度画 像を表すデータを格納する。コード画像格納部 406dは、コード画像生成プログラム 4 04dにより生成されたコード画像を表すデータを格納する。コード境界座標格納部 4 06eは、コード境界抽出プログラム 404eによりサブピクセル精度で抽出された各コ一 ドの境界座標を表すデータを格納する。

[0163] 収差補正座標格納部 406gは、レンズ収差補正プログラム 404fにより収差補正が 行われたコードの境界座標を表すデータを格納する。三次元座標格納部 404hは、 三角測量演算プログラム 404gにより演算された実空間の三次元座標を表すデータ を格納する。

[0164] 周期分布格納部 406p、閾値画像格納部 406q、及び、 2値化画像格納部 406rは 、コード画像生成プログラム 404dにより取得された周期分布、閾値画像及び 2値ィ匕 画像を表すデータをそれぞれ格納する。

[0165] ステッチ画像格納部 406sは、前述のステッチ画像を格納する。三次元色形状デー タ格納部 406tは、前述の三次元色形状データを格納する。ワーキングエリア 410は 、 CPU402がその動作のために一時的に使用するデータを格納する。

[0166] ここで、図 16を参照してカメラ制御プログラム 404aを説明する。このカメラ制御プロ グラム 404aがコンピュータ 400によって実行されることにより、前述のメイン処理が実 行される。このメイン処理は、三次元情報測定装置 10が水平展開状態にセットされて いることを前提に実行される。

[0167] なお、三次元情報測定装置 10が水平展開状態にセットされている力否力を図示し ないセンサにより検出し、その検出結果に基づいてメイン処理を実行するか否かを決 定するようにカメラ制御プログラム 404aを構成しても良い。すなわちこのようなカメラ 制御プログラム 404aによれば、三次元情報測定装置 10が水平展開状態にセットさ れていることが上記センサにより検出されたときのみ、メイン処理の実行が許可される

[0168] このメイン処理では、先ず、ステップ 101 (以下の明細書及び図面においてステップ を「S」と略記）において、バッテリ 74を含む電源が ONされる。次に S 102において、 処理部 16及び周辺インタフェース等が初期化される。

[0169] 続いて S 103において、モード切替スィッチ 42の操作状態を判別するためにキース キャンが行われる。次いで S 104において、モード切替スィッチ 42の操作によって SL OWモードが選択された力否かが判定される。ここで、 SLOWモードが選択された場 合には判定が YESとなる。これにより、 S105において前述の非間引き画像処理モー ドが設定される。この S105の実行後、後に詳述する S108が実行されて S103に戻る [0170] これに対してモード切替スィッチ 42の操作によって SLOWモードが選択されなかつ た場合には S 104の判定が NOとなる。これにより処理は S 106に進む。 S 106におい て、モード切替スィッチ 42の操作によって FASTモードが選択されたか否かが判定さ れる。ここで、 FASTモードが選択された場合には判定が YESとなる。これにより、 S1 07において前述の間引き画像処理モードが設定される。この S107の実行後、後に 詳述する S108が実行されて S103に戻る。

[0171] これに対してモード切替スィッチ 42の操作によって FASTモードが選択されなかつ た場合には S106の判定が NOとなる。これにより処理は S112に進む。 S112におい て、モード切替スィッチ 42の操作によってオフモードが選択された力否かが判定され る。ここで、モード切替スィッチ 42の操作によってオフモードが選択された場合には 判定力YESとなり、直ちに今回のメイン処理が終了する。これに対してモード切替ス イッチ 42の操作によってオフモードが選択されな力つた場合には判定が NOとなり、 S103に戻る。

[0172] 図 17には、図 16の S 108が立体画像処理ルーチンとしてフローチャートで概念的 に表されている。立体画像処理ルーチンの実行により、被写体 Sの三次元形状が立 体画像として検出される。立体画像処理では、更に、同じ被写体 Sの表面色も検出さ れる。これらの立体画像及び表面色の検出結果が位置に関連付けて組み合わされ たものが三次元色形状検出結果である。

[0173] 立体画像処理では、先ず、 S1001においてファインダ画像がモニタ LCD44に表 示される。ファインダ画像は撮像光学系 30を通して見える範囲の画像と同じ画像で ある。ユーザは、モニタ LCD44に表示された画像を見ることにより、実際の撮像前に 撮像画像 (撮像範囲)を確認することができる。

[0174] 次に、 S1002においてレリーズボタン 40の操作状態がスキャンされる。次いで、 S1 003においてそのスキャン結果に基づいてレリーズボタン 40が半押し状態にあるか 否かが判定される。半押し状態にあれば判定が YESとなり、 S1004においてオート フォーカス (AF)及び自動露出 (AE)機能が起動する。これにより、ピント、絞り及び シャツタスピードが調節される。レリーズボタン 40が半押し状態になければ S 1003の 判定が NOとなり、 S1010に移行する。 [0175] S1004の実行後、 S1005において、再度、レリーズボタン 40の操作状態がスキヤ ンされる。次いで、 S1006においてそのスキャン結果に基づいてレリーズボタン 40が 全押し状態にあるカゝ否かが判定される。レリーズボタン 40が全押し状態になければ、 この S1006の判定が NOとなって S1002に戻る。

[0176] レリーズボタン 40が半押し状態力ゝら全押し状態に移行すれば、 S1006の判定が Y ESとなり、 S 1007において後述の三次元色形状検出処理が実行される。これにより 、被写体 Sの三次元形状及び表面色が検出される。

[0177] 概略的に説明するに、この三次元色形状検出処理によって被写体 Sの三次元色形 状検出結果が生成される。ここに、三次元色形状検出結果とは、後述の空間コード 画像において検出される複数の空間コード境界画像を三次元座標に変換した結果 取得される頂点座標の集合体であって、頂点毎に色形状情報とポリゴン情報とが互 いに関連付けられたものを意味する。色形状情報とは、実空間座標と RGB値との組 合せを表す情報である。ポリゴン情報とは、被写体 Sを三次元的に表現する立体を構 成するために互いに連結されるべき複数の頂点の組合せを表す情報である。

[0178] その後 S1008において、その三次元色形状検出結果が外部メモリ 78に格納される 。次いで S1009において、その三次元色形状検出結果が三次元コンピュータグラフ イツク画像としてモニタ LCD44に表示される。

[0179] その後 S1010において、図 16の S103と同様にキースキャンが行われる。続いて S 1011にお 、て、モード切替スィッチ 42の操作状態に変化が無 、か否かが判定され る。変化が無ければ S1011の判定が YESとなり、 S1001に戻る。これに対して変化 が有れば S1011の判定が NOとなり、今回の立体画像処理が終了する。

[0180] 図 17の S1007において実行される三次元色形状検出処理では、空間コード化法 を用いて被写体 Sの三次元形状が検出される。

[0181] 図 18には、図 17の S1007が三次元色形状検出処理ルーチンとしてフローチャート で概念的に表されている。この三次元色形状検出処理ルーチンには、テーブルモー タ制御プログラム 404iが組み込まれて!/、る。テーブルモータ制御プログラム 404iは、 図 18の S1201及び S1221乃至 S1223を含むよう【こ構成されて!/、る。

[0182] この三次元色形状検出処理ルーチンでは、先ず、 S1201において回転載置面 19 0の回転位相 PHが 0に初期化される。本実施形態では、回転載置面 190は一回転 する間に 4回停止される。このため、回転載置面 190には 4つの回転位相 PHが離散 的に設定されている。具体的には、回転位相 PHは、初期の回転位相 PHを表す「0」 と、次の回転位相 PHを表す「1」と、次の回転位相 PHを表す「2」と、最後の回転位 相 PHを表す「3」とが設定されて 、る。

[0183] 次に、 S1210において撮像処理プログラム 404bが実行される。これにより、今回の 回転位相 PHについて撮像処理が実行される。この撮像処理では、投影部 12からス トライプ状のパタン光が被写体 S側面に順次投影される。更に、複数種類のパタン光 が投影されて ヽる被写体 S側面をそれぞれ撮像した複数枚のパタン光有画像と、パ タン光が投影されていない同じ被写体 S側面を撮像した 1枚のパタン光無画像とが取 得される。この S1210は、後に図 19を参照して詳述する。

[0184] 撮像処理が終了すると、 S1220において、今回の回転位相 PHについて三次元計 測処理が実行される。この三次元計測処理が実行されると、複数枚のパタン光有画 像と 1枚のパタン光無画像とが利用されて実際に被写体 S側面の三次元情報が計測 される。この S1220は、後に図 22を参照して詳述する。

[0185] この三次元計測処理が終了すると、 S1221において、次回の撮像に備えて回転位 相 PHが 1だけインクリメントされる。続いて S1222において、回転位相 PHの現在値 力 より大きいか否力、すなわち被写体 S側面についての一連の撮像が既に終了し て！、るか否かが判定される。

[0186] 回転位相 PHの現在値が 4より大きくはない場合には S1222の判定が NOとなり、 S 1223にお 、て所定の駆動信号がテーブルモータ 194に対して出力される。この結 果、回転載置面 190が時計回りに 90度回転する。これにより、被写体 S側面が前回 の撮像時とは異なる部分領域において測定ヘッド MHに対向される。その後、 S121 0及び S 1220が実行される。これにより、次の回転位相 PHについて前述の撮像処理 及び三次元計測処理が行われる。

[0187] S1210乃至 S1223のループが必要回数実行された結果、 S1222の判定力YES となれば、 S1224において、三次元情報測定装置 10の状態を水平展開状態から垂 直展開状態に変えるようユーザに指示が出される。この指示処理には例えばモニタ L CD44が用いられる。例えば S1222で YESと判定された直後に指示文がモニタ LC D44に表示される。この指示文は、三次元情報測定装置 10を垂直展開状態にセット することをユーザに促す文である。

[0188] 次に、 S1225において、被写体 S上面の三次元情報測定を省略するか否かが判 定される。被写体 S上面の三次元情報測定を省略するようにユーザ'オペレーション が成されたとき、処理は S1230に移行する。このユーザ'オペレーションは、例えば 4 接点カーソルキー 43や図示しな!、他のファンクションキー等を用いて行われる。

[0189] 上記ユーザ'オペレーションが成されることなく垂直展開状態にセットされたことを検 知したとき（S1225 :NO、 S1226 :YES)、 S1227にお!/、て S1210と同様の撮像処 理が実行される。 S1227では、被写体 S上面に対して複数種類のパタン光が順次投 影される。そして複被写体 S上面の画像 (複数枚のノ タン光有画像と 1枚のノ タン光 無画像）が取得される。なお、 S1226における検知は例えば図示しないセンサによつ て実現される。具体的には、垂直展開状態にセットされたことを検知するセンサを三 次元情報測定装置 10に設置する。そしてその出力を処理部 16に監視させる。この 監視結果により S1226の検知処理が成される。また垂直展開状態にセットした後に ユーザ.オペレーションが成されることにより、上記検知が果たされるよう三次元情報 測定装置 10を構成しても良い。このユーザ'オペレーションも、例えば 4接点カーソル キー 43や図示しな!、他のファンクションキー等を用いて行われる。

[0190] 次いで、 S1228において S1220と同様の三次元計測処理が実行される。これによ り、複数枚のパタン光有画像と 1枚のパタン光無画像とが利用されて実際に被写体 S 上面の三次元情報が計測される。その後、処理は S1230に移行する。

[0191] S1230において被写体 Sについて計測された三次元形状と表面色とを組み合わ せることにより、三次元色形状検出結果が生成される。この S1230は、後に図 24を 参照して詳述する。

[0192] この三次元色形状検出結果が生成されると、今回の三次元色形状検出処理が終 了する。

[0193] ここで、図 19を参照することにより、図 18における S1210を詳述する。図 19には、 その S1210が撮像処理プログラム 404bとしてフローチャートで概念的に表されてい る。

[0194] この撮像処理プログラム 404bには、送りモータ制御プログラム 404hが組み込まれ て ヽる。送りモータ帘 U御プログラム 404h【こより、図 19の S2002乃至 S2005、 S2010 、 S2016及び S2017の処理力実行される。

[0195] 撮像処理プログラム 404bでは、先ず、 S2001にお!/、て今回生成すべきパタン光の 番号を表すパタン番号 PNが 0に初期化される。このパタン番号 PNは、複数の平面 的光学素子 260の中から今回選択されるべき選択光学素子 260の番号（図 14にお ける「コード」）に対応する。今回選択されるべき選択光学素子 260とは、今回のバタ ン光を被写体 Sに投影するために窓部 297に位置決めされるものである。

[0196] 次に S2002において、予め設定された方向に送りモータ 65が駆動される。続いて S2003において、フォトインタラプタ 300から上記 PI信号が読み取られる。その後 S2 004にお!/、て、その読み取られた PI信号のレベルがローレベルからハイレベルに変 化した力否かが判定される。すなわちキャリッジ 202が前述の特定の位置に移動した か否かが判定される。

[0197] PI信号のレベルがローレベルからハイレベルに変化して!/ヽな 、場合には S2004の 判定が NOとなり、 S2002乃至 S2004のループの実行が再開される。そのループが 複数回実行された結果、 PI信号のレベルがローレベルからハイレベルに変化した場 合には S2004の半 IJ定カ ^YESとなり、 S2005に移行する。

[0198] この S2005では、上述の特定の位置にあるキャリッジ 202を更に移動させてホーム ポジションに位置決めするために、予め設定された駆動信号 (例えば、駆動パルス） が送りモータ 65に供給される。キャリッジ 202がそのホームポジションに位置決めされ ると、光変調体 200が、複数の平面的光学素子 260のうち今回のパタン番号 PNを有 するパタン光を生成するもの（前述の選択光学素子）にお 、て窓部 297に正対するこ とになる。

[0199] その後 S2006において、パタン番号 PNの現在値と等しい番号が付された PN番目 のパタン光の投影が開始される。

[0200] 続いて S2007において、 PN番目のパタン光を被写体 Sに投影するための投影処 理が行われる。図 20には、 S2007の詳細が投影処理サブルーチンとしてフローチヤ ートで概念的に表されている。投影処理サブルーチンの実行により、 PN番目のパタ ン光を投影部 12から被写体 Sに投影する投影処理が投影機構 66との共同作用によ つて実現される。

[0201] この投影処理では、先ず、 S3004にお!/、て光源ドライバ 84が駆動される。続!、て S

3005において、その光源ドライバ 84からの電気信号によって LED62が発光する。 以上で、今回の投影処理が終了する。

[0202] LED62が発光した光は、光源レンズ 64を経て投影機構 66に到達する。投影機構

66では、選択光学素子 260の表面形状に応じて空間変調が施される。この結果、投 影機構 66への入射光がパタン光に変換されて出射される。このパタン光は、投影光 学系 32を経て被写体 Sに投影画像として投影される。

[0203] 以上のようにして PN番目のパタン光が被写体 Sに投影されると、続いて図 19の S2

008において、その PN番目のパタン光が投影されている被写体 Sが撮像部 14によ つて撮像される。

[0204] 上記撮像により PN番目のパタン光有画像が取得される。その取得されたパタン光 有画像は、対応するパタン番号 PNに関連付けてパタン光有画像格納部 406aに格 納される。

[0205] 上記撮像が終了すると、 S2009において PN番目のパタン光の投影が終了する。

続いて S2010において、送りモータ 65が、次のパタン光を投影する準備のためにキ ャリッジ 202を 1ピッチ送る。その後 S2011において、次のパタン光を投影する準備 のためにパタン番号 PNが 1だけインクリメントされる。

[0206] 続いて S2012において、そのパタン番号 PNの現在値が最大値 PNmaxより小さい か否かが判定される。最大値 PNmaxは、使用されるマスクパタンの合計数に応じて 決定される。例えば八種類のマスクパタンが使用される場合には、最大値 PNmaxが 8に設定される。

[0207] パタン番号 PNの現在値が最大値 PNmaxより小さい場合には S2012の判定が YE Sとなり、 S2006乃至 S2012のループの実行力 今回のパタン番号 PNを有するパタ ン光の投影のために再開される。

[0208] S2006乃至 S2012のループの実行がパタン光の種類の数と同数回繰り返された 結果パタン番号 PNの現在値が最大値 PNmaxより大きい値になると、 S2012の判定 力 SNOとなり今回の撮像処理が終了する。従って、一回の撮像処理により最大値 PN maxと同数枚のパタン光有画像が取得されることになる。

[0209] 続いて S 2013において、フラッシュモードが選択されているか否かが判定される。

フラッシュモードが選択されている場合にはその判定が YESとなり、 S2014において 白色 LED群 26が発光する。これにより、上述したように被写体 Sがー様に照明される 。一方、フラッシュモードが選択されていない場合には S2013の判定が NOとなり、 S 2014がスキップされる。何れにしてもその後、 S2015において被写体 Sが撮像され る。

[0210] この撮像は、被写体 Sの表面色を計測することを目的として、投影部 12からパタン 光を被写体 Sに投影することなく行われる。この結果、被写体 Sについて 1枚のパタン 光無画像が取得される。取得されたパタン光無画像はパタン光無画像格納部 406b に格納される。

[0211] 続いて S2016において、キャリッジ 202を前述のホームポジションに復帰させるよう 送りモータ 65が駆動される。その後 S2017において、送りモータ 65が停止して待機 状態に移行する。

[0212] 以上で、撮像処理プログラム 404bの一回の実行が終了する。

[0213] 図 21には、撮像処理プログラム 404bの一回の実行に伴うこの三次元情報測定装 置 10の作動の一例がタイミングチャートで表されている。この作動例は、 FASTモー ド選択時にレリーズボタン 40が全押し状態に操作された場合に三次元情報測定装 置 10によって実行されるものである。

[0214] 図 21 (a)には、被写体 Sからの入射光によって CCD70が複数回、連続して露光さ れる様子が示されている。図 21 (b)には、それら複数回の露光のそれぞれにっき、 被写体 Sからの光学像力CCD70で画素毎に光源変換されて出力される信号出カタ イミングがタイミングチャートで表されている。図 21 (c)には、撮像部 14の画像処理モ ードが前述の間弓 Iき画像処理モード又は非間弓 Iき画像処理モードの何れか一方に 切り替わるタイミングがタイミングチャートで表されている。

[0215] 更に、図 21 (d)には、撮像部 14の状態が待機状態と、撮像及び信号取り出しのた めの作動状態とに切り替わるタイミングがタイミングチャートで表されている。図 21 (e) には、各パタン光を形成するために光変調体 200において各平面的光学素子 260 が割り出されるタイミングがタイミングチャートで表されている。図 21 (f)には、白色 LE D群 26が OFF状態と ON状態とに切り替わるタイミングがタイミングチャートで表され ている。図 21 (g)には、レリーズボタン 40が非操作状態 (OFF状態）と操作状態 (ON 状態）とに切り替わるタイミングがタイミングチャートで表されている。

[0216] 本実施形態では、 CCD70が露光状態となり被写体 S像を受像し、次 、でその露光 を反映した信号が CCD70から取り出される。一回の露光に一回の信号取り出しが対 応して 、る。これら露光と信号取り出しとが互いに共同して一回の個別撮像処理を成 す。

[0217] 本実施形態では、同じ被写体 Sについて三次元形状情報及び表面色情報の取得 が順番に且つ連続的に行われる。

[0218] 前述のように被写体 Sに八種類のパタン光 (パタン番号 PN = 0〜7)が順次投影さ れる。そして各パタン光の投影毎に一回の個別撮像処理が行われる。すなわち被写 体 Sの三次元形状情報を取得するために、その被写体 Sに対する個別撮像処理が 順次、合計八回行われる。図 21には、三次元形状情報を取得するための各回の個 別撮像処理に対応するパタン光の番号 PNが「0」乃至「7」の数字によって示されて いる。

[0219] 被写体 Sの表面色情報を取得するために、被写体 Sからの入射光によって CCD70 がー回露光され、その後に信号取り出しが行われる。すなわち被写体 Sの表面色情 報を取得するために、個別撮像処理が一回行われる。図 21では、表面色情報を取 得するための一回の個別撮像処理が「c」という記号によって示されている。

[0220] 従って本実施形態では、三次元形状情報取得のための八回の個別撮像処理と、 表面色情報取得のための一回の個別撮像処理とが連続的に行われる。つまり合計 九回の個別撮像処理が連続的に行われる。本実施形態では、これら九回の個別撮 像処理が互いに共同して一回の全体撮像処理を構成して！/ヽる。

[0221] これら九回の個別撮像処理では、同じ被写体 Sについて九回の露光が順次行われ る。そしてこれら九回の露光は、例えばビデオレートと同じ速度で且つ同一周期で行 われる。これら九回の露光が連続的に行われる期間は、被写体 Sと三次元情報測定 装置 10との相対位置が変化するとその影響が CCD70の撮像結果に現れる期間で ある。この期間は、三次元情報測定装置 10の撮像時間である。この撮像時間が短い ほど、三次元情報測定装置 10の動画撮像能力が高いことを意味する。

[0222] 図 21に示す一作動例では、三次元形状情報取得のための八回の個別撮像処理 での信号取り出しが何れも間引き画像処理として実行される。従って、三次元形状情 報取得のための各回の個別撮像処理では、 CCD70の露光に後続して必要な信号 取り出し時間 tlの経過後、 CCD70から電気信号が出力される。信号取り出し時間 tl は、 1フレーム取り出し時間ともいい、各パタン光の投影毎に CCD70の露光が終了 してから、三次元形状情報が 1フレーム分、 CCD70から出力されるまでに必要な三 次元形状情報出力時間を意味する。

[0223] 図 21に示す一例では、表面色情報取得のための一回の個別撮像処理における信 号取り出しが非間引き画像処理として実行される。従って表面色情報取得のための 一回の個別撮像処理については、 CCD70の露光に後続して必要な信号取り出し時 間 t2の経過後、 CCD70から電気信号が出力される。信号取り出し時間 t2は、 1フレ ーム取り出し時間ともいい、 CCD70の露光が終了してから、表面色状情報が 1フレ ーム分、 CCD70から出力されるまでに必要な表面色情報出力時間を意味する。

[0224] 間弓 Iき画像処理に必要な信号取り出し時間 tlは、非間弓 Iき画像処理に必要な信 号取り出し時間 t2より短い。例えば信号取り出し時間 tlが約 33msであるのに対して 、信号取り出し時間 t2は約 0. 5sである。

[0225] 図 21 (a)及び (b)に示されるように、一回の個別撮像処理では露光が終了した後に 信号取り出しが開始される。そして次回の個別撮像処理における露光は、前回の個 別撮像処理における信号取り出しが終了する前に開始される。すなわち、ある回の 個別撮像処理における信号取り出しは、次回の個別撮像処理における露光と時間 的に一部オーバラップするよう実行される。但し、ある回の個別撮像処理における信 号取り出しは、次回の個別撮像処理における露光が終了する前に終了する。

[0226] 従って本実施形態では、図 21 (b)に示されるように、三次元形状情報取得のため の八回の信号取り出しが時間的に隙間なく連続的に行われる。 [0227] 各回の信号取り出しは、それが間引き画像処理として実行される場合には、約 33m sで終了する。従って八回の信号取り出しは約 0. 26sで終了する。よって、図 21に示 される撮像時間（全体撮像時間）のうち三次元形状情報取得のための撮像に必要な 部分 (以下、「部分撮像時間」という。）の長さは、信号取り出し時間の長さの合計値に よって支配されるため、約 0. 26sの程度の長さで済む。

[0228] これに対して各回の信号取り出しは、それを非間引き画像処理として実行すると、 約 0. 5sも必要である。そのため、八回の信号取り出しに約 5sも必要となる。これによ り、対応する部分撮像時間もその程度の長さが必要となる。

[0229] このように、 CCD70からの信号取り出しを間引き画像処理として実行する場合には

、撮像時間が短縮される。この結果、被写体 Sの動きや三次元情報測定装置 10の振 れの影響が低減して、被写体 Sの三次元形状が高精度で計測され得る。

[0230] 更に、図 21に示されるように、本実施形態では、三次元形状情報取得のための二 回目乃至八回目の露光のそれぞれと、表面色情報取得のための露光がそれぞれ、 先行する直前の露光に対応する信号取り出しの終了を待つことなく開始される。先行 する露光に対応する信号取り出しと、後続する露光とが互いに並行して行われる。す なわち、九回の信号取出しが時間的に隙間なく連続的に行われる。従って、図 21に 示す撮像時間すなわち三次元形状情報取得のための撮像と表面色情報取得のた めの撮像との双方を連続的に行うのに必要な時間が短縮される。

[0231] 具体的には、各回の信号取り出しは、それが間引き画像処理として実行される場合 には約 33msで終了する。このため九回の信号取り出しは約 0. 3sで終了する。これ により、対応する全体撮像時間もその程度の長さで済む。

[0232] 例えば表面色計測撮像処理、三次元計測撮像処理の順に実行する場合、先行す る表面色計測撮像処理における信号取出しが大部分終了するまで、三次元形状情 報取得のための初回の露光を待機させなければならない。その待ち時間は、信号取 り出し時間 t2の長さにほぼ等しく約 0. 5sである。なお表面色計測撮像処理は、信号 取り出しが非間引き画像処理として実行される。また三次元計測撮像処理は、信号 取り出しが間弓 Iき画像処理として実行される。

[0233] この場合には、表面色情報取得のための露光と、三次元形状情報取得のための初 回の露光との間にやや長い時間間隔が存在する。従って、図 21に示される全体撮 像時間が長くなる。一方、測定ヘッド MHと被写体 Sとの間の相対変位が存在しない 又は十分に小さい場合には、その全体撮像時間がやや長いことは問題にならない。 これに対して測定ヘッド MHと被写体 Sとの間の相対変位が大きい場合には、その全 体撮像時間が長いと、表面色情報と三次元形状情報とが画素の位置に関して互い に十分に正確にマッチングしなくなってしまう。すなわち、テクスチャマッピング精度が 低下してしまう。

[0234] これに対して本実施形態では、図 21に示されるように、三次元形状情報取得のた めの八回の個別撮像処理が先に、表面色情報取得のための一回の個別撮像処理 が後に行われる。その結果、先行する三次元形状情報取得のための八回目の露光 と、後続する表面色情報取得のための露光とを、先行する三次元形状情報取得のた めの八回の露光が行われる周期と同じ周期で連続して行うことが可能となる。よって、 本実施形態によれば、全体撮像時間を約 0. 3s程度にまで短縮することが可能となる

[0235] 従って本実施形態によれば、三次元形状情報取得のための露光と表面色情報取 得のための露光とを十分に短い時間間隔で連続して行うことが可能となる。この結果 、測定ヘッド MHと被写体 Sの間の相対変位の有無やその程度の大小に影響される ことなく、高 、テクスチャマッツビング精度が実現される。

[0236] 本実施形態によれば、三次元形状情報取得のための CCD70からの信号取り出し を間引き画像処理モードで実行する場合 (ユーザが FASTモードを選択する場合） には、高いテクスチャ解像度すなわち表面色計測精度を確保しつつ、高いテクスチ ャマッピング精度で動画を撮像するのに適した三次元情報測定装置 10が提供される

[0237] 更に、本実施形態では、ユーザは、三次元形状情報を取得するための画像処理モ ードを、間引き画像処理モードすなわち FASTモード、又は、非間引き画像処理モ ードすなわち SLOWモードの何れかに適宜変更することが可能である。テクスチャマ ッビング精度の低下が懸念される環境においてユーザが FASTモードを選択すれば 、そのような環境にも拘わらずテクスチャマッピング精度が低下せずに済む。一方、テ タスチヤマッピング精度の低下が懸念されな 、環境にぉ 、てユーザが SLOWモード を選択すれば、高 、テクスチャマッピング精度のみならず高 、三次元形状計測精度 も実現される。

[0238] 本実施形態によれば、三次元情報測定装置 10の使用環境や、三次元形状計測精 度とテクスチャマッピング精度のそれぞれに対するユーザの要望に応じて、三次元情 報測定装置 10の設定をユーザが任意に変更することができる。従って本実施形態に よれば、使い勝手の良い三次元情報測定装置 10が提供される。

[0239] ここで、図 22を参照することにより、図 18の S1220を詳述する。図 22には、 S1220 が三次元計測処理サブルーチンとしてフローチャートで概念的に表されている。

[0240] この三次元計測処理サブルーチンでは、先ず、 S4001にお 、て輝度画像生成プ ログラム 404cの実行により輝度画像が生成される。

[0241] この S4001では、輝度値が YCbCr空間における Y値として定義されている。輝度 値は各画素の RGB値より、

Y=0. 2989 -R+O. 5866 -G + O. 1145 -B

なる式を用いて計算される。各画素について Υ値を求めることにより、複数枚のパタン 光有画像にそれぞれ対応した複数枚の輝度画像が生成される。これらの生成された 輝度画像は、パタン番号 ΡΝに関連付けて輝度画像格納部 406cに格納される。但し 、輝度値の算出に用いられる式は、上記式に限定されるものではなく他の式に適宜 変更することが可能である。

[0242] 次に、 S4002においてコード画像生成プログラム 404dが実行される。コード画像 生成プログラム 404dが実行されると、生成された複数枚の輝度画像が前述の空間コ 一ド化法を利用して組み合わされる。これにより、画素毎に空間コードが割り当てられ たコード画像が生成される。そのコード画像は、輝度画像格納部 406cに格納された 複数種類のパタン光有画像に関する輝度画像と、画素毎に輝度閾値が割り当てられ た閾値画像との比較による 2値ィ匕処理によって生成される。その生成されたコード画 像はコード画像格納部 406dに格納される。

[0243] 図 22には、このコード画像生成プログラム 404dの詳細がフローチャートで概念的 に表されて 、る。このコード画像生成プログラム 404dにお 、て採用されて 、る技術 は、上述したように、特開 2006— 98252号公報に詳細に記載されたものであり、本 実施形態でも採用されて!、る。

[0244] 以下、このコード画像生成プログラム 404dについて説明する力 それに先立ち、原 理的に説明する。

[0245] 本実施形態では、同じ被写体 S (三次元対象物）にっき、複数種類のパタン光のも とにそれぞれ複数枚の輝度画像が生成される。これらのパタン光は何れも、明部すな わち幅を有する明るいパタンラインと、暗部すなわち幅を有する暗いパタンラインとが 交互に一定の周期で繰り返すように形成される。これらのパタン光は、その周期に関 して互いに異なっており、それぞれ、パタン番号 PNを有するパタン光と称される。こ れらのパタン光のうち最も短 、周期を有するパタン光力 パタン番号 PNが 0であるパ タン光であり、最も長い周期を有するパタン光力 パタン番号 PNが（PNmax— 1)で あるパタン光である。

[0246] 何れの輝度画像も、対応するパタン光のもとに取得されるため、明るいパタンライン と喑 、パタンラインとが交互に並んで成るパタン画像として形成される。ノタンライン の間隔すなわち周期は、三次元情報測定装置 10と被写体 Sとの間における相対的 な幾何学的関係 (位置及び向きに関する関係）に依存する。このため各輝度画像内 の全ての位置において一定であるとは限らない。複数種類のパタン光のもとにそれ ぞれ取得される複数枚の輝度画像は、対応するパタン光のパタン番号 PNを用いて 特定される。

[0247] 本実施形態では、複数枚の輝度画像のうちの何れかが代表パタン画像に選択され る。その代表パタン画像の一典型例は、複数種類のノタン光のうちパタンライン周期 が最小であるものに対応する輝度画像である。すなわちパタン番号 PNが 0である輝 度画像である。

[0248] ノタン光が投影された被写体 Sを撮像した輝度画像では、輝度値が画素列の方向 において空間的且つ周期的に変化する。その周期的変化を表すグラフにその複数 の下ピーク点（最低輝度点）において接する包絡線が存在する。この包絡線は、同じ 被写体 Sを無照射状態で撮像した輝度画像における輝度値、すなわち、被写体 Sの 背景光の輝度値の空間的変化を表して!/、る。このような包絡線が存在する輝度画像 については、各画素の輝度値を閾値処理によって正確に 2値ィヒするため、閾値を画 素位置に応じて変化させることが望ましい。すなわち、輝度画像の実際の輝度値変 化をトラッキングすることによって閾値を適応的に変化させることが望ましいのである。

[0249] このような知見に基づき、本実施形態では、輝度画像に対してフィルタ処理を行うこ とによって閾値を算出するフィルタ窓がローカルに設定されている。フィルタ処理され ることによりその位置に適した閾値力 輝度画像に対してローカルに設定される。輝 度画像のうちのあるローカル位置に窓が設定されれば、輝度画像を構成する複数本 のパタンラインのうちその窓内に存在する画素の輝度値が取り出されて参照される。 これにより、そのあるローカル位置に対応する閾値が設定される。

[0250] 本実施形態において使用される窓は方形窓である。この方形窓を採用する場合に は、その方形窓内に存在する複数本のパタンラインを構成する画素の輝度値が取り 出され、それら輝度値に対して同一の重み係数が用いられて閾値が算出される。そ の重み係数により方形窓の窓関数が定義される。

[0251] 方形窓を採用する場合には、パタンラインが延びるライン方向における方形窓のサ ィズ (以下、「ライン方向サイズ」と記す）に応じて、その方形窓内においてライン方向 に存在する画素の数を可変とすることができる。一方、複数本のパタンラインが列を 成して並ぶ列方向における方形窓のサイズ (以下、「列方向サイズ」と記す）に応じて 、その方形窓内において列方向に存在するパタンラインの数も画素の数も可変とす ることがでさる。

[0252] 従って方形窓を採用する場合には、その方形窓の列方向サイズにより、輝度画像 に窓を設定することによってその輝度画像力 算出される閾値が変化することになる 。例えばその閾値を適宜変化させることが必要である場合には、方形窓の列方向サ ィズを適宜変化させれば良 、。

[0253] 本実施形態では、方形窓として構成される窓のサイズが、その窓内に存在するバタ ンラインの数がその間隔すなわち周期（例えば明るいパタンラインが繰り返される周 期）の整数倍であるように設定することが望ましい。すなわち窓内に、明るいパタンラ インと喑 ヽパタンラインとが同数ずつ存在するように当該窓のサイズを設定することが 望ましい。このように設定すれば、窓内に存在する複数本のパタンラインの輝度値の 平均値を算出することにより、望ましい閾値を高精度取得することができる。

[0254] しかし同じ輝度画像上であっても、パタンラインの周期は場所によって異なる可能 性がある。このため窓のサイズを固定した場合には、窓内に存在するパタンラインの 数が場所によって変動してしま、、閾値の設定精度が低下してしまう。

[0255] 本実施形態では、複数枚の輝度画像のうち、パタンラインの周期が最小であるバタ ン光のもとに撮像されたもの、すなわちパタン番号 PNが 0である輝度画像が代表パ タン画像として選択される。更に、本実施形態では、その代表パタン画像に対して口 一カルに設定される窓 VW力 そのサイズが可変である可変窓として構成されて 、る 。それにより、その可変窓 VWのサイズが、代表パタン画像の実際のパタンライン周 期に適応して変更される。

[0256] 従って本実施形態によれば、代表パタン画像におけるパタンライン周期が列方向 位置に応じて変動しても、それに追従するように可変窓 VWのサイズが変更される。こ の結果、パタンライン周期の変動に影響されることなぐ可変窓 VW内に存在する明 部と暗部のパタンラインの数が一定に維持される。本実施形態では、代表パタン画像 に対して可変窓 VWが設定されるローカル位置毎に閾値 THが取得される。ローカル 位置毎の閾値 THは、各ローカル位置に最適なサイズを有する可変窓 VWのもとに 精度良く取得されることになる。

[0257] また、明部と暗部のパタンラインの数が一定に維持されるような可変窓 VWのサイズ は、パタン番号 PNが 0である輝度画像において最小となる。従ってパタン番号 PNが 0のものを代表パタン画像として選択することにより、可変窓 VWのサイズを最小とす ることが可能となる。これにより、可変窓 VWを用いた後のフィルタ処理の計算負担が 抑えられる。

[0258] 本実施形態では、可変窓 VWはそのサイズが可変である方形窓として構成されて いる。その可変窓 VWのサイズは、代表パタン画像の列方向には可変であるように設 定されて!/、る。これに対してライン方向には固定であるように設定されて!、る。

[0259] 本実施形態では、可変窓 VWのサイズ、すなわち代表パタン画像の列方向におけ るサイズが、その代表パタン画像の実際のパタンライン周期を適応的に反映するよう に設定される。従って可変窓 VWのサイズを設定するために、代表パタン画像の実際 のパタンライン周期分布が事前に判明していることが必要である。

[0260] よって本実施形態では、可変窓 VWのサイズの設定に先立ち、サイズが固定された 固定窓が代表パタン画像に対して設定される。この設定された固定窓によって捕捉 される複数の連続画素が複数の注目画素として選択される。そしてそれら選択された 注目画素の輝度値に基づ!/、て、代表パタン画像の実際のパタンライン周期分布が取 得される。

[0261] 本実施形態では、更に、代表パタン画像における複数の注目画素の輝度値に対し て FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換）処理が施される。これにより、代 表パタン画像の列方向にお 、て輝度値変化の周波数成分のそれぞれにつ 、て強度 (例えばパワースペクトル）が取得される。ここに、「周波数成分」は、一個の固定窓に よって捕捉される複数の注目画素を列方向に迪つた場合に、輝度値の変化が反復さ れる反復回数を意味する。

[0262] 本実施形態では、代表パタン画像にぉ 、て列方向に連続的に並んだ複数の連続 画素のそれぞれが順次注目画素に選定される。そして選定された注目画素毎にバタ ンライン周期が代表パタン画像の輝度値分布に基づいて取得される。

[0263] 以上、このコード画像生成プログラム 404dを原理的に説明した力 以下、図 23を 参照して説明する。

[0264] コード画像生成プログラム 404dでは、先ず、 S5001にお!/、て、輝度画像格納部 40 6cから、パタン番号 PN0のパタン光が投影された被写体 Sの輝度画像力 代表パタ ン画像として読み込まれる。

[0265] 次に、 S5002においてその代表パタン画像につき、前記読み込まれた輝度画像に 基づいて前述の FFT変換によるアプローチにより、代表パタン画像において列方向 に連続的に並んだ画素毎にパタンライン周期が演算される。演算された複数のバタ ンライン周期は、各画素 (各列方向画素位置）に関連付けて周期分布格納部 406p に格納される。

[0266] 続いて S5003において、演算された複数のパタンライン周期に基づいて可変窓 V Wの特性がローカルに設定される。本実施形態では、可変窓 VWのライン方向サイ ズは、その可変窓 VWが設定される代表パタン画像上の位置に拘わらず変化しない ように設定される。これに対して可変窓 VWの列方向サイズは、各列方向画素位置に 関連付けて演算されたパタンライン周期の整数倍に相当するように設定される。

[0267] その後 S5004において、代表パタン画像に対して可変窓 VW力 ライン方向と列方 向に沿って平面的に各画素に関連付けて設定される。これにより画素毎に、可変窓 VW内に存在する複数の画素の輝度値の平均値がローカルな閾値として演算される 。 S5004では、更に、演算された閾値を各画素に割り当てた閾値画像が生成される 。生成された閾値画像は閾値画像格納部 406qに格納される。

[0268] 続いて S5005において、パタン番号 PNが 0に初期化される。次いで S5006にお いて、パタン番号 PNの現在値が最大値 PNmaxより小さいか否かが判定される。ここ ではパタン番号 PNの現在値が 0であるため判定が NOとなり、 S5007に移行する。

[0269] S5007では、パタン番号 PNの現在値と等しいパタン番号 PNが割り当てられた輝 度画像の輝度値と、生成された閾値画像の閾値とが、画素毎に互いに比較される。 その比較結果は画素毎に 2値化画像に反映される。具体的には、輝度画像の輝度 値が閾値より大きい場合には、「1」を表すデータが、 2値化画像のうち対応する画素 位置に関連付けて 2値ィ匕画像格納部 406rに格納される。一方、輝度画像の輝度値 が閾値より大きくはない場合には、「0」を表すデータが、 2値化画像のうち対応する 画素位置に関連付けて 2値ィヒ画像格納部 406rに格納される。

[0270] その後 S5008において、パタン番号 PNが 1だけインクリメントされる。続いて S500 6に戻り、パタン番号 PNの現在値が最大値 PNmaxより小さいか否かが判定される。 今回もパタン番号 PNの現在値が最大値 PNmaxよりも小さいと判定されて NOとなり 、 S5007に移行する。

[0271] S5006乃至 S5008の実行がパタン光の種類の数と同数回繰り返された結果、パタ ン番号 PNの現在値が最大値 PNmaxより大きい値になると、 S5006の判定力YESと なり、 S5009に移行する。

[0272] S5009では、画素毎に、最大値 PNmaxと同数枚の 2値化画像から画素値（「1」又 は「0」）が、所定の順序に従って抽出される。この所定の順序とは、パタン番号 PNが 0である輝度画像に対応する 2値ィ匕画像から、パタン番号 PNが（PNmax— 1)である 輝度画像に対応する 2値ィ匕画像に至る順序である。これにより、最下位ビット LSMか ら最上位ビット MSBに至る順序に従って並んだ空間コードが生成される。画素毎の 空間コードのビット数は最大値 PNmaxと同数である。画素毎に空間コードが生成さ れることにより、今回の被写体 Sに対応する空間コード画像が生成される。生成された 空間コードは、各画素位置に関連付けて空間コード格納部 116dに格納される。例え ば最大値 PNmaxが 8である場合には、生成される空間コードは 0から 255までの範 囲内の値を有する。

[0273] 以上で、このコード画像生成プログラム 404dの一回の実行が終了する。

[0274] その後、図 22における S4003においてコード境界抽出プログラム 404eの実行によ り、コード境界座標検出処理が実施される。前述の空間コードィ匕法によるコード化は 各画素単位で行われる。このため、実際のパタン光における明暗の境界線と、前記 生成されたコード画像における空間コードの境界線 (ある空間コードが割り当てられ た領域と別の空間コードが割り当てられた領域との間の境界線)との間にサブピクセ ル精度の誤差が生ずる。そのため、このコード境界座標検出処理は、空間コードの 境界座標値をサブピクセル精度で検出することを目的として実施される。

[0275] 例えば各パタン光のライン方向と交差する離散的な基準線の位置を CCD座標系 において 255本設定する。このとき最大値 PNmaxが 8 (空間コードを 256有するため 境界は 255)である場合、図 22における S4003 (コード境界抽出プログラム 404eの 実行）により、最大約 6万 5千の空間コードの境界座標値が検出される。

[0276] 検出されたコード境界座標値はコード境界座標格納部 406eに格納される。コード 境界座標値は、 CCD70の結像面に設定された二次元座標系である CCD座標系 cc dx— ccdyにおいて定義される。

[0277] 続いて S4004において、レンズ収差補正プログラム 404fの実行により、レンズ収差 補正処理が実施される。このレンズ収差補正処理は、撮像光学系 30に入射した光束 の実際の結像位置であってその撮像光学系 30の収差の影響を受けたものを理想結 像位置に近づくように補正する処理である。この理想結像位置とは、その撮像光学系 30が理想レンズ系（すなわち無収差レンズ系）であるときに結像されるべき位置を表 す。

[0278] このレンズ収差補正処理により、 S4003において検出されたコード境界座標値は、 撮像光学系 30の歪み等に起因した誤差が除去されるように補正される。そのようにし て補正されたコード境界座標は収差補正座標格納部 406gに格納される。

[0279] コード境界座標検出処理及びレンズ収差補正処理は何れも、本発明を理解するた めに不可欠な事項ではなぐしかも、特開 2005— 293075号公報に詳細に開示され ている。従って上記処理の詳細な説明については上記公報を参照すべきであり、こ こでの詳細な説明を省略する。

[0280] その後 S4005において、三角測量演算プログラム 404gの実行により、三角測量の 原理による実空間変換処理が実施される。この実空間変換処理が実施されれば、三 角測量の原理により、 CCD座標系 ccdx— ccdy上のコード境界座標値であって収差 補正が施されたものが、実空間に設定された三次元座標系である実空間座標系 X— Y— Z上の三次元座標値に変換される。この結果、三次元色形状検出結果としての 三次元座標値が取得される。その取得された三次元座標値は、対応する部分画像 の回転位相 PHに関連付けられて、三次元座標格納部 406hに格納される。具体的 には、被写体 S側面の 4つの部分画像はそれぞれ、回転位相 PHO、 1、 2、又は 3に 関連付けられて三次元座標格納部 406hに格納される。また被写体上面の画像は回 転位相 PH4に関連付けられて三次元座標格納部 406hに格納される。

[0281] S4005では、被写体 Sの三次元形状を複数の三次元頂点の集まりとして空間離散 的に計測するために、二次元的なコード画像が、各パタン光のライン方向と交差する 離散的な複数本の基準線に関して空間離散的に参照される。これにより、そのコード 画像の外周境界上の複数の離散点にそれぞれ対応する複数の三次元頂点が取得 されるのみならず、そのコード画像の内部の複数の離散点（S4003において検出さ れたコードの境界座標点）にそれぞれ対応する複数の三次元頂点が取得される。

[0282] ここで、図 24を参照することにより、図 18における S1230を詳述する。図 24には、 S1230が三次元色形状検出結果生成サブルーチンとして概念的にフローチャート で表されている。

[0283] 三次元色形状検出結果生成サブルーチンでは、先ず、 S5501にお 、て三次元座 標格納部 406hから、回転位相 PHO乃至 4のそれぞれに関連付けて、複数の三次元 座標値がロードされる。本実施形態では、被写体 Sの外面全体が 5つの部分面 (正面 、右側面、左側面、背面、及び、上面）に分割され、各部分面ごとに立体画像が生成 される。 S5501では、これら 5つの部分面の全てについて、各部分面に属する複数 の三次元座標値が三次元座標格納部 406hからロードされる。

[0284] 次に S5502において、ロードされた複数の三次元座標値 (頂点座標値）に対して、 各三次元座標値が属する各部分面の回転位相 PHに応じた回転変換が行われる。こ れにより、 5つの部分面に属する複数の三次元座標値が、各部分面の回転位相 PH を見込んで組み合わされる。その結果、複数の三次元座標値によって三次元的に表 現される 5つの部分面が一体化されて、被写体 Sの外面全体を現す画像が合成され る。但しこの段階ではその合成画像に、測定ヘッド MHの分割撮像手法に起因して 空間的にオーバラップする部分が存在する。

[0285] 続いて S5503において、生成された合成画像において空間的にオーバラップする 部分が抽出される。更に、その合成画像の長さ方向における各領域においてオーバ ラップする 2つの部分が、それら 2部分に属する複数の三次元座標値の平均化等の 手法により、 1つの部分に結合される。その結果、合成画像において空間的なオーバ ラップが除去される。これによりステッチ画像が完成する。そのステッチ画像を表すデ ータがステッチ画像格納部 406sに格納される。

[0286] その後 S6001において、前述の実空間三次元座標系に座標変換された三次元頂 点群の各実座標空間座標値に対応する RGB値 (R輝度値、 G輝度値及び B輝度値） が前述の表面色画像力 抽出される。

[0287] 実空間座標系と、表面色画像を定義する平面座標系との関係は、前述の三角測量 計算によって幾何学的に互いに対応付けられている。すなわち、コード画像 (すなわ ち被写体 Sの三次元形状を計測するための二次元画像である形状画像を定義する 平面座標系を実空間三次元座標系に計算によってマッピングさせるために用いられ る関数）が存在する場合に、その関数の逆関数を用いることにより、実空間三次元座 標系を、表面色画像を定義する平面座標系に計算によってマッピングさせることが可 能なのである。従って S6001では、二次元的な表面色画像から三次元頂点毎に、そ れに対応する表面色値すなわち RGB値を抽出することが可能である。

[0288] 次に S6002において、頂点毎に、対応する実空間座標値と RGB値とが組み合わさ れて色形状情報が生成される。更に、その生成された色形状情報が、対応する頂点 に直接的又は間接的に関連付けてワーキングエリア 410にローカル保存される。

[0289] 続いて S6003において、その被写体 Sについて取得された複数の頂点のうち、距 離的に近接する複数の頂点が三個ずつグループ分けされる。これは、被写体 Sの表 面形状を複数のポリゴンの一例である三角形に分割することによって近似的に表現 するために行われる。グループ毎に三個の頂点が互いに連結されることにより、一個 のポリゴンが形成される。

[0290] その後 S6004において、ポリゴン毎に、そのポリゴンを形成するために互いに連結 すべき三個の頂点の組合せがポリゴン情報として、各ポリゴンに直接的又は間接的 に関連付けてワーキングエリア 410にローカル保存される。またそのポリゴン情報は、 必要に応じて、被写体 Sの三次元色形状を表す情報として三次元色形状データ格納 部 406tに格納される。

[0291] 以上で、この三次元色形状検出結果生成サブルーチンの一回の実行が終了する 。これに伴い、図 18に示す三次元色形状検出処理ルーチンの一回の実行が終了す る。

[0292] 以上が本発明の実施の形態である。本発明はこれらの実施の形態に限定されるも のではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば測定ヘッド MHと回転テーブル ユニット RTとを連結する構造はレバー部 LVに限らない。

[0293] 図 25に、別の実施の形態に係る三次元情報測定装置 10yの垂直展開状態におけ る斜視図を示す。三次元情報測定装置 10yでは、測定ヘッド MHの両側面それぞれ にレバー部 LV

1、 LVが取り付けられている。なお、以下に示される実施形態におい 2

て本実施形態の三次元情報測定装置 10と同一及び同様の構成には、同一及び同 様の名称及び符号を付して詳細な説明を省略することとする。

[0294] レバー部 LV及び LVは本実施形態のレバー部 LVと同様の構造を有している。レ

1 2

バー部 LVは、収納ジョイント 650により互いに回動自在に連結された第一レバー 61 0と第二レバー 620を有している。またレバー部 LVは、収納ジョイント 652により互い

2

に回動自在に連結された第一レバー 630と第二レバー 640を有している。第一レバ 一 610及び 630は測定ヘッド MHを保持している。また第二レバー 620、 640はそれ ぞれ、回動ジョイントにより、回転テーブルユニット RT上のジョイントホルダ 660、 662 に対して回動自在に支持されて 、る。

[0295] 展開状態において第二レバー 620及び 640が矢印 F方向に回動されると、三次元 情報測定装置 lOyは水平展開状態又は垂直展開状態の何れかにセットされる。また 第一レバー 610及び 630が矢印 G方向に回動され且つ第二レバー 620及び 640が 矢印 G方向に回動されると、レバー部 LV及び LVが折り畳まれた状態となる。すな

2 1 2

わち三次元情報測定装置 10yが収納状態にセットされる。

[0296] このようにレバー部を二本設けて三次元情報測定装置を構成した場合も本実施形 態と同様の効果を奏することができる。なお別の実施形態では、二本のレバー部によ つて測定ヘッド MHを保持する構成としたことにより、装置の堅牢性向上が実現され る。

[0297] 次に、図 26に、更に別の実施の形態に係る三次元情報測定装置 10zの垂直展開 状態における斜視図を示す。更に別の実施の形態に示されるように、測定ヘッド MH と回転テーブルユニット RTとを連結する構造はレバー構造に限らない。例えば更に 別の実施の形態では、測定ヘッド MHと回転テーブルユニット RTとがプレートを介し て連結されている。

[0298] 三次元情報測定装置 10zは、連結構造として、第一プレート 710、第二プレート 73 0、収納ジョイント 750 (図 27)、及び、回動ジョイント 760を有している。第一プレート 710はその一端にぉ 、て測定ヘッド MHを保持して 、る。またその他端にお!ヽて収 納ジョイント 750により第二プレート 730に対して回動自在に支持されて 、る。すなわ ち第二プレート 730はその一端が第一プレート 710と回動自在に連結している。また その他端が回動ジョイント 760により、回転テーブルユニット RTに対して回動自在に 支持されている。収納ジョイント 750及び回動ジョイント 760は、例えば周知のヒンジ 構造を有している。

[0299] ここで、図 27に、三次元情報測定装置 10zの一部の構成の側面図を示す。図 26 及び 27に示されるように、第二プレート 730上にはバー保持器 762が取り付けられて いる。バー保持器 762は垂直固定バー 764を回動自在に支持している。垂直固定バ 一 764の先端はフック形状となっている。回転テーブルユニット RT上には、垂直固定 バー 764の先端を引っ掛けるためのバー固定穴 766が形成されている。

[0300] 図 26及び 27の例では、垂直固定バー 764先端がバー固定穴 766に引っ掛けて止 められている。これにより垂直固定バー 764は、その一端が第二プレート 730に固定 され、その他端が回転テーブルユニット RTに固定された状態となっている。従ってこ れらの図に示されるように、第二プレート 730と回転テーブルユニット RTは互いに垂 直を成す状態で固定される。垂直固定バー 764先端をバー固定穴 766から外した場 合、第二プレート 730は、回動ジョイント 760により回転テーブルユニット RTに対して 回動自在となる。第二プレート 730は例えば矢印 H方向に回動し得る。

[0301] また、第一プレート 710上にはキー回動ピン 752、及び、キー回動ピン 752を回動 軸とした展開固定キー 754が取り付けられている。第二プレート 730上には、展開固 定キー 754を係止可能なキー固定係止器 756が取り付けられている。

[0302] 図 26及び 27の例では、展開固定キー 754がキー固定係止器 756により係止され ている。このとき展開固定キー 754は、第一プレート 710及び第二プレート 730の両 方の面上に跨って接触するよう配置されている。従って第一プレート 710と第二プレ ート 730は展開固定キー 754により支えられて、図 26及び 27に示された展開状態に 固定されている。

[0303] 展開固定キー 754を矢印 I方向に回動させて第二プレート 730の面上力も退避さ せると、第一プレート 710及び第二プレート 730は互いに回動自在な状態となる。こ のとき第一プレート 710を矢印 I方向に回動させて第一プレート 710と第二プレート 7

2

30を略重なり合う状態とする。そしてこれに併せて垂直固定バー 764先端をバー固 定穴 766から外し、第二プレート 730を矢印 H方向に回動させて第二プレート 730と 回転テーブルユニット RTと略重なり合う状態とする。これにより三次元情報測定装置 10zをコンパクトな状態すなわち収納状態にセットすることができる。

[0304] このように連結構造としてプレートを採用した場合も本実施形態と同様の効果を奏 することができる。また、プレートは一般にアームよりも断面積が大きく剛性が高い構 造である。従って、更に別の実施形態においても三次元情報測定装置の堅牢性向 上が実現される。

[0305] 従来の三次元形状測定装置において被写体上面を撮像する場合には、例えば被 写体側面を撮像した後に当該装置を三脚等に設置して、撮像手段が被写体上面を 真上から見下ろすような位置に固定するような方法も講じられていた。そして、その状 態で被写体上面を撮像していた。しかしながら、これはユーザにとって極めて繁雑な 作業であった。例えば被写体に対して撮像手段の光軸が垂直となるように三次元形 状測定装置を三脚等に固定することは非常に困難な作業であった。また、被写体と 撮像手段との距離を正確に算出することも困難であった。また更に、被写体上面と側 面の撮像データをステッチ処理するときに形状や色の位置合わせをすることは大変 困難であり、膨大な演算が必要となるといつた問題もあった。本発明に係る三次元情 報測定装置はそのような従来技術の問題点をも解決するものである。

[0306] また本発明に係る三次元情報測定装置は、撮像手段を載置台に対して移動自在 に支持した折り畳み可能な支持部が非折り畳み状態であるとき、撮像手段は例えば 回転載置面周辺にぉ 、て円弧を描くように移動するよう構成されて 、る。

[0307] また上記三次元情報測定装置において当該支持部は、その一端が載置台に回動 自在に支持された第一のレバーと、その一端が撮像手段を保持した第二のレバーと 、互いの他端において第一と第二のレバーとを回動自在に連結した連結部と、非折 り畳み状態において第一のレバーを第二のレバーに係止させる係止部とを少なくとも 有したものであっても良い。

[0308] 上記三次元情報測定装置によれば、折り畳み可能な支持部を僅かな部品点数で 構成することができる。

[0309] なお連結部は、第一のレバーに対して第二のレバーが少なくとも 180度回動するよ ぅ互 、を連結したものであっても良！、。

[0310] このような構成によれば、第一のレバーと第二のレバーにおける折り畳み角度が大 きく確保されているため、支持部を極めてコンパクトに折り畳むことが可能となる。

[0311] また上記三次元情報測定装置は、支持部上に把持部が形成されたものであっても 良い。

[0312] このような構成によれば、持ち運び性が向上した三次元情報測定装置が提供され 得る。

[0313] また上記三次元情報測定装置において支持部規制手段は、撮像手段を、例えば その視線が被写体側面を向く位置又は被写体上面を向く位置の何れかに固定する ことができる。

[0314] このような構成によれば、被写体側面及び上面の三次元情報を測定可能な三次元 情報測定装置が提供され得る。

[0315] 以上、本発明によれば、様々な視線力 被写体の三次元情報を測定可能であると 共に、小型化、コストダウン、制御系への負担軽減等が実現可能な三次元情報測定 装置が提供される。

Claims

請求の範囲

[1] 被写体における三次元の形状及び色を測定する三次元情報測定装置において、 被写体が載置される回転可能な回転載置面を有した載置台と、

前記回転載置面上の被写体を撮像する撮像手段と、

前記撮像手段を前記載置台に対して移動自在に支持した折り畳み可能な支持部 であって、非折り畳み状態において前記回転載置面と前記撮像手段との距離を略一 定に保ち且つその視線を前記回転載置面上に向けるよう前記撮像手段を保持した 支持部と、

前記載置台に対する前記撮像手段の位置が複数の規定位置の何れかに固定され るよう前記支持部の動きを規制する支持部規制手段と、を備えたこと、を特徴とする 三次元情報測定装置。

[2] 前記支持部が非折り畳み状態であるとき、前記撮像手段は、前記回転載置面周辺 にお 、て円弧を描くように移動し得ること、を特徴とする請求項 1に記載の三次元情 報測定装置。

[3] 前記支持部は、

その一端が前記載置台に回動自在に支持された第一のレバーと、

その一端が前記撮像手段を保持した第二のレバーと、

互 、の他端にぉ 、て前記第一と第二のレバーとを回動自在に連結した連結部と、 非折り畳み状態において前記第一のレバーを前記第二のレバーに係止させる係 止部と、を少なくとも有したこと、を特徴とする請求項 1に記載の三次元情報測定装置

[4] 前記連結部は、前記第一のレバーに対して前記第二のレバーが少なくとも 180度 回動するよう互いを連結していること、を特徴とする請求項 3に記載の三次元情報測 定装置。

[5] 前記支持部上に把持部を形成したこと、を特徴とする請求項 1に記載の三次元情 報測定装置。

[6] 前記支持部規制手段は、前記撮像手段を、その視線が被写体側面を向く位置又 は被写体上面を向く位置の何れかに固定すること、を特徴とする請求項 1に記載の 三次元情報測定装置。