JP2002022426A - 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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- JP2002022426A JP2002022426A JP2000211163A JP2000211163A JP2002022426A JP 2002022426 A JP2002022426 A JP 2002022426A JP 2000211163 A JP2000211163 A JP 2000211163A JP 2000211163 A JP2000211163 A JP 2000211163A JP 2002022426 A JP2002022426 A JP 2002022426A
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- Studio Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力パワ−を相対的に増大させることなく被
計測物体の３次元形状を計測し、また３次元画像入力装
置の使用環境を改善する。 【解決手段】 発光素子５１とビ−ムパタ−ン生成機構
５２を、撮影レンズ１１からＣＣＤ２８までの光路に干
渉しない位置に設ける。ビ−ムパタ−ン生成機構５２は
回折光学素子５３を備える。回折光学素子５３は発光素
子５１の前方に位置する。回折光学素子５３は、発光素
子５１から出力される１本のレ−ザ光のビ−ムを複数本
のビ−ムに分割する。回折光学素子５３の前方に、回折
光学素子５３によって分割された複数本のビ−ム間の間
隔を調整するレンズ５４を設ける。レンズ５４がその光
軸方向（矢印Ａ）に沿って変位し、ビ−ムパタ−ンの照
射角度θが調整される。
計測物体の３次元形状を計測し、また３次元画像入力装
置の使用環境を改善する。 【解決手段】 発光素子５１とビ−ムパタ−ン生成機構
５２を、撮影レンズ１１からＣＣＤ２８までの光路に干
渉しない位置に設ける。ビ−ムパタ−ン生成機構５２は
回折光学素子５３を備える。回折光学素子５３は発光素
子５１の前方に位置する。回折光学素子５３は、発光素
子５１から出力される１本のレ−ザ光のビ−ムを複数本
のビ−ムに分割する。回折光学素子５３の前方に、回折
光学素子５３によって分割された複数本のビ−ム間の間
隔を調整するレンズ５４を設ける。レンズ５４がその光
軸方向（矢印Ａ）に沿って変位し、ビ−ムパタ−ンの照
射角度θが調整される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝播時間測定
（ＴＯＦ）法を用いて被計測物体の３次元形状等を検出
する３次元画像入力装置に関する。
（ＴＯＦ）法を用いて被計測物体の３次元形状等を検出
する３次元画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の３次元画像入力装置とし
て、パルス状のレ−ザ光を被計測物体に対して照射し、
被計測物体からのパルス状の反射光をＣＣＤから成るエ
リアセンサによって検出するものが知られている（特開
2000-83260号公報参照）。この装置では、レ−ザ光を出
力する光源は１つであり、光源の前方には、レ−ザ光が
拡散して被計測物体の全体を照射するようにするため
に、光学部材が配置されている。
て、パルス状のレ−ザ光を被計測物体に対して照射し、
被計測物体からのパルス状の反射光をＣＣＤから成るエ
リアセンサによって検出するものが知られている（特開
2000-83260号公報参照）。この装置では、レ−ザ光を出
力する光源は１つであり、光源の前方には、レ−ザ光が
拡散して被計測物体の全体を照射するようにするため
に、光学部材が配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようにレ−ザ光を
拡散させると、被計測物体に照射される単位面積当たり
の光量が拡散の度合いに応じて減少するため、光源の出
力パワ−を大きくする必要がある。このため従来装置で
は、光源の規模を大きくしなければならず、高価になる
という問題がある。また、光源の出力パワ−が大きくな
ると、オペレ−タに対するアイセ−フの問題を回避する
ために、３次元画像入力装置の使用環境として何らかの
対策が必要となる場合が生じ得る。
拡散させると、被計測物体に照射される単位面積当たり
の光量が拡散の度合いに応じて減少するため、光源の出
力パワ−を大きくする必要がある。このため従来装置で
は、光源の規模を大きくしなければならず、高価になる
という問題がある。また、光源の出力パワ−が大きくな
ると、オペレ−タに対するアイセ−フの問題を回避する
ために、３次元画像入力装置の使用環境として何らかの
対策が必要となる場合が生じ得る。
【０００４】本発明は、出力パワ−を相対的に増大させ
ることなく被計測物体の３次元形状を計測することがで
き、またアイセ−フの問題が生じることのない３次元画
像入力装置を提供することを目的としている。
ることなく被計測物体の３次元形状を計測することがで
き、またアイセ−フの問題が生じることのない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、パルス状のレ−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、被計測物体からのパルス状の反射光を検出
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、パルス状のレ−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、被計測物体からのパルス状の反射光を検出
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】レ−ザ光分割手段は例えば回折光学素子を
含み、回折光学素子によってレ−ザ光を複数のビ−ムに
分割する。
含み、回折光学素子によってレ−ザ光を複数のビ−ムに
分割する。
【０００７】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ドットマトリク
スとして被計測物体に照射されてもよい。あるいは、線
分が等間隔に縞状に配置されて成るマルチラインとして
被計測物体に照射されてもよい。
ットが等間隔に格子状に配置されて成るドットマトリク
スとして被計測物体に照射されてもよい。あるいは、線
分が等間隔に縞状に配置されて成るマルチラインとして
被計測物体に照射されてもよい。
【０００８】また３次元画像入力装置は、レ−ザ光分割
手段によって分割されるビ−ム間の間隔を調整するため
のビ−ム間隔調整手段を備えていてもよい。
手段によって分割されるビ−ム間の間隔を調整するため
のビ−ム間隔調整手段を備えていてもよい。
【０００９】
【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。
【００１０】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（赤外光）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の左側にはレリ−ズスイ
ッチ１５と液晶表示パネル１６とパタ−ン間隔変更ボタ
ン１７が設けられている。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。
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（赤外光）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の左側にはレリ−ズスイ
ッチ１５と液晶表示パネル１６とパタ−ン間隔変更ボタ
ン１７が設けられている。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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】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。
【００１４】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ータ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ータ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。
【００１５】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とビ−ムパタ−ン生成機構５２を有し、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−ザ光はビ−ムパタ−ン生成機
構５２によって所定のビ−ムに分割され、被計測物体の
全体に照射される。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、ＣＣＤ
２８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。
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とビ−ムパタ−ン生成機構５２を有し、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−ザ光はビ−ムパタ−ン生成機
構５２によって所定のビ−ムに分割され、被計測物体の
全体に照射される。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、ＣＣＤ
２８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。
【００１６】システムコントロ−ル回路３５には、レリ
−ズスイッチ１５、パタ−ン間隔変更ボタン１７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−ン間隔変更ボタン１７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。
【００１７】図３は発光装置５０から出力されるレ−ザ
光のビ−ムパタ−ンの第１の例を示している。この例の
ビ−ムパタ−ンは、ドットＰ１が等間隔に格子状に配置
されて成るドットマトリクスであり、各ドットＰ１は正
方形の領域に分布している。図４はビ−ムパタ−ンの第
２の例を示している。この例のビ−ムパタ−ンは、線分
Ｐ２が水平方向に平行に配置されて成るマルチラインで
ある。各線分Ｐ２は等間隔に、正方形の領域に配置され
ている。
光のビ−ムパタ−ンの第１の例を示している。この例の
ビ−ムパタ−ンは、ドットＰ１が等間隔に格子状に配置
されて成るドットマトリクスであり、各ドットＰ１は正
方形の領域に分布している。図４はビ−ムパタ−ンの第
２の例を示している。この例のビ−ムパタ−ンは、線分
Ｐ２が水平方向に平行に配置されて成るマルチラインで
ある。各線分Ｐ２は等間隔に、正方形の領域に配置され
ている。
【００１８】図５は、第１の例のビ−ムパタ−ンを有す
るレ−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の表面上におけるビ−ムパタ−ンは
発光装置５０から出力されたものと相似形であり、各ド
ットＰ１間の間隔は一定である。図５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、
各ドットＰ１の間隔は変化している。
るレ−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の表面上におけるビ−ムパタ−ンは
発光装置５０から出力されたものと相似形であり、各ド
ットＰ１間の間隔は一定である。図５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、
各ドットＰ１の間隔は変化している。
【００１９】図６は、発光装置５０から出力されるレ−
ザ光から所定のビ−ムパタ−ンを生成するための構成を
示し、カメラ本体１０を上方から見た図である。ＣＣＤ
２８は撮影レンズ１１の後方に配置されている。発光素
子５１とビ−ムパタ−ン生成機構５２は、撮影レンズ１
１からＣＣＤ２８までの光路に干渉しない位置に設けら
れている。発光素子５１の前には、発光素子５１から出
射されたレ−ザ光を平行光にするためにコリメ−トレン
ズ５９が配設されている。ビ−ムパタ−ン生成機構５２
はレ−ザ光分割光学手段である回折光学素子５３を備
え、回折光学素子５３はコリメ−トレンズ５９の前方に
設けられている。回折光学素子５３は、発光素子５１か
ら出力される１本のレ−ザ光のビ−ムを複数本のビ−ム
に分割するために設けられ、回折光学素子５３によっ
て、図３あるいは図４に示されたような種々のビ−ムパ
タ−ンが自由に生成される。回折光学素子５３として
は、例えば株式会社インデゴによって販売されている光
集積機能素子、あるいは株式会社モリテックスによって
販売されているレ−ザパタ−ンプロジェクタ等が利用可
能である。
ザ光から所定のビ−ムパタ−ンを生成するための構成を
示し、カメラ本体１０を上方から見た図である。ＣＣＤ
２８は撮影レンズ１１の後方に配置されている。発光素
子５１とビ−ムパタ−ン生成機構５２は、撮影レンズ１
１からＣＣＤ２８までの光路に干渉しない位置に設けら
れている。発光素子５１の前には、発光素子５１から出
射されたレ−ザ光を平行光にするためにコリメ−トレン
ズ５９が配設されている。ビ−ムパタ−ン生成機構５２
はレ−ザ光分割光学手段である回折光学素子５３を備
え、回折光学素子５３はコリメ−トレンズ５９の前方に
設けられている。回折光学素子５３は、発光素子５１か
ら出力される１本のレ−ザ光のビ−ムを複数本のビ−ム
に分割するために設けられ、回折光学素子５３によっ
て、図３あるいは図４に示されたような種々のビ−ムパ
タ−ンが自由に生成される。回折光学素子５３として
は、例えば株式会社インデゴによって販売されている光
集積機能素子、あるいは株式会社モリテックスによって
販売されているレ−ザパタ−ンプロジェクタ等が利用可
能である。
【００２０】ビ−ムパタ−ン生成機構５２において、回
折光学素子５３の前方には、回折光学素子５３によって
分割された複数本のビ−ム間の間隔を調整するためのビ
−ム間隔調整手段であるレンズ５４が配設されている。
レンズ５４の一端にはラック５５が連結され、ラック５
５はモ−タ５６の出力軸に固定されたピニオン５７に螺
合している。したがって、モ−タ５６が駆動されると、
ピニオン５７の回転に伴ってラック５５すなわちレンズ
５４がその光軸方向（矢印Ａ）に沿って変位し、ビ−ム
間の間隔が変化してビ−ムパタ−ンの照射角度θが調整
される。
折光学素子５３の前方には、回折光学素子５３によって
分割された複数本のビ−ム間の間隔を調整するためのビ
−ム間隔調整手段であるレンズ５４が配設されている。
レンズ５４の一端にはラック５５が連結され、ラック５
５はモ−タ５６の出力軸に固定されたピニオン５７に螺
合している。したがって、モ−タ５６が駆動されると、
ピニオン５７の回転に伴ってラック５５すなわちレンズ
５４がその光軸方向（矢印Ａ）に沿って変位し、ビ−ム
間の間隔が変化してビ−ムパタ−ンの照射角度θが調整
される。
【００２１】モ−タ５６はモ−タ駆動回路５８によって
駆動される。モ−タ駆動回路５８はパタ−ン間隔変更ボ
タン１７を押すことによって制御される。パタ−ン間隔
変更ボタン１７は、前述したようにカメラ本体１０の上
面に設けられている。例えば、パタ−ン間隔変更ボタン
１７を、上から見て右側を押すことによってレンズ５４
が前方に移動して照射角度θが小さくなり、上から見て
左側を押すことによってレンズ５４が後方に移動して照
射角度θが大きくなる。
駆動される。モ−タ駆動回路５８はパタ−ン間隔変更ボ
タン１７を押すことによって制御される。パタ−ン間隔
変更ボタン１７は、前述したようにカメラ本体１０の上
面に設けられている。例えば、パタ−ン間隔変更ボタン
１７を、上から見て右側を押すことによってレンズ５４
が前方に移動して照射角度θが小さくなり、上から見て
左側を押すことによってレンズ５４が後方に移動して照
射角度θが大きくなる。
【００２２】ビ−ムパタ−ンの照射角度θは、被計測物
体において、３次元形状を計測すべき範囲にわたってレ
−ザ光が照射されるようにオペレ−タによって選択され
る。被計測物体におけるレ−ザ光の照射範囲は、レリ−
ズスイッチ１５を半押しすることによって調整可能であ
る。すなわち、この半押し動作によって、レ−ザ光が照
射され、カメラ本体１０の背面に設けられた液晶モニタ
（図示せず）を観察することによって確認され、液晶モ
ニタには、例えば図５に示すような画像が表示される。
体において、３次元形状を計測すべき範囲にわたってレ
−ザ光が照射されるようにオペレ−タによって選択され
る。被計測物体におけるレ−ザ光の照射範囲は、レリ−
ズスイッチ１５を半押しすることによって調整可能であ
る。すなわち、この半押し動作によって、レ−ザ光が照
射され、カメラ本体１０の背面に設けられた液晶モニタ
（図示せず）を観察することによって確認され、液晶モ
ニタには、例えば図５に示すような画像が表示される。
【００２３】図７および図８を参照して、本実施形態に
おける距離測定の原理を説明する。なお図８において横
軸は時間ｔである。
おける距離測定の原理を説明する。なお図８において横
軸は時間ｔである。
【００２４】距離測定装置Ｂから出力された測距光は被
計測物体Ｓにおいて反射し、図示しないＣＣＤによって
受光される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス
状の光であり、したがって被計測物体Ｓからの反射光
も、同じパルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また
反射光のパルスの立ち下がりは、測距光のパルスの立ち
下がりよりも時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。
測距光と反射光は距離測定装置Ｂと被計測物体Ｓの間の
２倍の距離ｒを進んだことになるから、その距離ｒは ｒ＝δ・ｔ・Ｃ／２ ・・・（１） により得られる。ただしＣは光速である。
計測物体Ｓにおいて反射し、図示しないＣＣＤによって
受光される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス
状の光であり、したがって被計測物体Ｓからの反射光
も、同じパルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また
反射光のパルスの立ち下がりは、測距光のパルスの立ち
下がりよりも時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。
測距光と反射光は距離測定装置Ｂと被計測物体Ｓの間の
２倍の距離ｒを進んだことになるから、その距離ｒは ｒ＝δ・ｔ・Ｃ／２ ・・・（１） により得られる。ただしＣは光速である。
【００２５】例えば測距光のパルスの立ち下がりから反
射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下
がった後に検知不可能な状態に切換えて、反射光のパル
スの立ち下がりまでの成分を検出するようにすると、す
なわち反射光検知期間Ｔを設けると、この反射光検知期
間Ｔにおける受光量Ａは距離ｒの関数である。すなわち
受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大
きくなるほど）大きくなる。
射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下
がった後に検知不可能な状態に切換えて、反射光のパル
スの立ち下がりまでの成分を検出するようにすると、す
なわち反射光検知期間Ｔを設けると、この反射光検知期
間Ｔにおける受光量Ａは距離ｒの関数である。すなわち
受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大
きくなるほど）大きくなる。
【００２６】本実施形態では上述した原理を利用して、
ＣＣＤ２８に設けられ、２次元的に配列された複数のフ
ォトダイオ−ド（光電変換素子）において、被計測物体
Ｓの表面に形成されたビ−ムパタ−ンのドットＰ１（図
３）または線分Ｐ２（図４）の受光量Ａを検出すること
により、カメラ本体１０から被計測物体Ｓの表面の各点
までの距離をそれぞれ検出し、被計測物体Ｓの表面形状
に関する３次元画像のデ−タを一括して入力している。
ＣＣＤ２８に設けられ、２次元的に配列された複数のフ
ォトダイオ−ド（光電変換素子）において、被計測物体
Ｓの表面に形成されたビ−ムパタ−ンのドットＰ１（図
３）または線分Ｐ２（図４）の受光量Ａを検出すること
により、カメラ本体１０から被計測物体Ｓの表面の各点
までの距離をそれぞれ検出し、被計測物体Ｓの表面形状
に関する３次元画像のデ−タを一括して入力している。
【００２７】以上のように本実施形態によれば、発光装
置５０のビ−ムパタ−ン生成機構５２によって、発光素
子５１から出力された１本のレ−ザ光が複数本のビ−ム
に分割されて被計測物体Ｓに照射されるので、１本のレ
−ザ光を拡散させる従来装置と比較すると、被計測物体
Ｓに照射される単位面積当たりの光量は増大する。した
がって、発光装置５０の出力パワ−を大きくする必要が
なく、従来装置よりも発光装置５０の規模を縮小するこ
とができ、安価に製造することが可能となる。また、発
光装置５０の出力パワ−が低減されると、オペレ−タに
対するアイセ−フの問題が発生することも少なくなり、
３次元画像入力装置の使用環境が改善される。
置５０のビ−ムパタ−ン生成機構５２によって、発光素
子５１から出力された１本のレ−ザ光が複数本のビ−ム
に分割されて被計測物体Ｓに照射されるので、１本のレ
−ザ光を拡散させる従来装置と比較すると、被計測物体
Ｓに照射される単位面積当たりの光量は増大する。した
がって、発光装置５０の出力パワ−を大きくする必要が
なく、従来装置よりも発光装置５０の規模を縮小するこ
とができ、安価に製造することが可能となる。また、発
光装置５０の出力パワ−が低減されると、オペレ−タに
対するアイセ−フの問題が発生することも少なくなり、
３次元画像入力装置の使用環境が改善される。
【００２８】また本実施形態では、分割された複数のビ
−ムの間隔が変更可能であるので、レ−ザ光が被計測物
体Ｓに照射される範囲を調整することができる。したが
って３次元形状の計測精度を調節することが可能とな
り、また被計測物体の一部の表面の３次元形状を高解像
度で取得することが可能となる。
−ムの間隔が変更可能であるので、レ−ザ光が被計測物
体Ｓに照射される範囲を調整することができる。したが
って３次元形状の計測精度を調節することが可能とな
り、また被計測物体の一部の表面の３次元形状を高解像
度で取得することが可能となる。
【００２９】なおレ−ザ光は、本実施形態では赤外光で
あるが、近赤外光あるいは可視光でもよく、この場合に
はモニタを用いることなく、視認することができる。
あるが、近赤外光あるいは可視光でもよく、この場合に
はモニタを用いることなく、視認することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、出力パワ
−を相対的に増大させることなく被計測物体の３次元形
状を計測することができ、また３次元画像入力装置の使
用環境を改善することができる。
−を相対的に増大させることなく被計測物体の３次元形
状を計測することができ、また３次元画像入力装置の使
用環境を改善することができる。
【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】発光装置から出力されるレ−ザ光のビ−ムパタ
−ンの第１の例を示す図である。
−ンの第１の例を示す図である。
【図４】発光装置から出力されるレ−ザ光のビ−ムパタ
−ンの第２の例を示す図である。
−ンの第２の例を示す図である。
【図５】第１の例のビ−ムパタ−ンを有するレ−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。
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６】発光装置から出力されるレ−ザ光から所定のビ
−ムパタ−ンを生成するための構成を示す概念図であ
る。
−ムパタ−ンを生成するための構成を示す概念図であ
る。
【図７】測距光による距離測定の原理を説明するための
図である。
図である。
【図８】測距光、反射光、ゲートパルス、およびＣＣＤ
が受光する光量分布を示す図である。
が受光する光量分布を示す図である。
５０ 光源 ５１ 発光素子 ５２ ビ−ムパタ−ン生成機構 ５３ 回折光学素子 ５４ レンズ Ｓ 被計測物体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 信博 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 垣内 伸一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA53 BB05 DD01 FF04 FF44 GG04 GG08 HH07 JJ18 JJ26 LL04 LL06 LL10 LL30 LL42 QQ03 QQ24 SS02 5C022 AA00 AB24 AB25 AB68 AC42 AC54 AC69 5C061 AA29 AB03 AB06 AB08 AB21 AB24
Claims (5)
- 【請求項１】 パルス状のレ−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、前記被計測物体からのパルス状
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】 前記レ−ザ光分割手段が回折光学素子を
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３】 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ドッ
トマトリクス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４】 前記レ−ザ光分割手段によって前記レ−
ザ光が、線分が等間隔に縞状に配置されて成るマルチラ
イ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５】 前記レ−ザ光分割手段によって分割され
るビ−ム間の間隔を調整するためのビ−ム間隔調整手段
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000211163A JP2002022426A (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 |
|---|---|---|---|
| JP2000211163A JP2002022426A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元画像入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022426A true JP2002022426A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18707324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000211163A Withdrawn JP2002022426A (ja) | 2000-07-12 | 2000-07-12 | ３次元画像入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002022426A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100794557B1 (ko) | 2006-09-15 | 2008-01-17 | 채한림 | 촬영영역 표시장치 |
| WO2012005058A1 (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | 三洋電機株式会社 | 物体検出装置および情報取得装置 |
| JP2012073094A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Toyota Motor Corp | 膜厚測定装置 |
| JP2017026700A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 朝日航洋株式会社 | 架空線撮影装置および架空線撮影方法 |
| JP2017532543A (ja) * | 2014-09-09 | 2017-11-02 | レッダーテック インコーポレイテッド | 検出ゾーンの離散化 |
| US9921312B2 (en) | 2012-12-20 | 2018-03-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Three-dimensional measuring device and three-dimensional measuring method |
-
2000
- 2000-07-12 JP JP2000211163A patent/JP2002022426A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2012032379A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-02-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 物体検出装置および情報取得装置 |
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| JP2017026700A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 朝日航洋株式会社 | 架空線撮影装置および架空線撮影方法 |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070618 |
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| A711 | Notification of change in applicant |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091102 |