JP7290415B2 - 三次元計測装置および加熱調理器 - Google Patents

Description

開示する技術は、三次元計測装置、およびその三次元計測装置を用いた加熱調理器に関する。

立体的形状を計測する技術として、光切断法が知られている。光切断法では、一般に、スリットを通じて形成した薄膜状の光線で計測対象物を走査する。それによって計測対象物に投影されるライン状の照射光を定点カメラで撮影する。三角測量の原理に基づいて、照射光の画像データから計測対象物の奥行を演算する。

計測対象物の立体的形状を計測するためには、その全体を走査しなければならないから、計測対象物よりも広い範囲で光線を走査させる必要がある。そのため、光源および計測対象物のいずれかを平行移動させたり、光源を計測対象物に向けた状態で揺動させたりしている（特許文献１）。光源のスリットを光軸回りに回転させることにより、薄膜状の光線を回転させる方法もある（特許文献２）。

特許文献１の光源を揺動させる方法では、光源は、走査方向（Ｘ方向）に直交した方向（Ｙ方向）と平行なライン光を照射する。カメラの撮像中心は、光源からＸ方向に離れた位置に配置される。そして、計測対象物に投影されたライン光と、光源およびカメラの撮像中心との間の角度やこれらの位置関係などから、ライン光の高さを計測している。

特許文献１には、Ｙ方向と平行なライン光だけでなく、Ｙ方向に対して傾斜したライン光を揺動しながら照射する方法も開示されている。

ところで、近年では、オーブンや電子レンジ、これら両機能を合わせ持つオーブンレンジなど、様々な加熱調理器が実用化されている。これら加熱調理器では、様々な自動化技術が導入されていて、ユーザの手間が大幅に簡略化され、便利になってきている。

しかし、現在、実用化されている加熱調理器は、ユーザが行う加熱調理をサポートする程度が一般的であり、高度な加熱調理の自動化は実現できていないのが実情である。そこで、更なる加熱調理の自動化を促進するべく、様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献３の電子レンジでは、加熱室に置かれた食品の重量を重量センサで検知する。食品や容器の形状、厚みなどをカメラで撮像し、その画像をデータベースと照合することで、食品を特定する。そして、特定した食品の比熱と熱伝導率、および、検知した食品の重量に基づいて調理シーケンスを生成し、それに基づいて加熱調理している。

特開２０１６－１３８７６１号公報 特開２００２－３１０６２５号公報 特開平１１－６３５０９号公報

ステーキ、ローストチキン、ローストビーフなど、加工度の低い食材は、形状や大きさが様々である。そのため、これら食材を生焼けすることなく美味しく加熱調理するには、その形状や大きさに合わせて、火加減や加熱時間、加熱タイミングなどを微妙に調整する必要がある。

それに対し、特許文献３の電子レンジでは、加熱調理に際して、食材個々の形状や大きさは考慮されていない。そのため、上述したような食材では、適切に加熱調理できない場合がある。そこで、加熱調理に先立って食材の立体的形状を計測し、その計測結果を加熱調理に反映させることが考えられる。

しかし、特許文献２の方法では、計測できる食材の大きさは、光線が広がる範囲に限られる。従って、光線の強さ、拡散等の関係から、食材のような大きな物の計測は困難である。

特許文献１の光源を平行移動させる方法もまた、計測対象物が大きいと、装置が大型化する。そのため、実用上、食材の計測に採用することは困難である。

その点、特許文献１の光源を揺動させる方法によれば、計測対象物が大きくても、光源を大きく移動させる必要は無い。しかし、計測精度を確保するためには、光源およびカメラを、できるだけ離して、精度高く所定位置に配置する必要がある。また、そのカメラも計測対象物が大きいと、広角で撮影しなければならないし、撮像の中心部と周辺部とで歪みが大きくなって計測精度に影響するおそれがある。

また、加熱調理器の場合、装置が高温になり易い。そのため、構成部材に耐熱性が要求される。また、加熱調理器の構造上、装置が設置できるスペースも限られる。更に、加熱調理器は家電であるため、計測ができても、装置に要するコストが高額であれば、実用化は難しい。

そこで、開示する技術の主な目的は、大きな物でも計測できる、コンパクトな三次元計測装置を、低コストで実現することにある。

開示する技術の１つは、計測対象物の立体的形状が計測可能な三次元計測装置に関する。

前記三次元計測装置は、前記計測対象物を撮影する撮影部と、前記計測対象物に所定の光線を照射する光照射部と、前記計測対象物から離れて位置する所定の回動軸を中心に回動する支持軸部と、前記撮影部、前記光照射部、および前記支持軸部と電気的に接続された主体部と、を備える。前記撮影部および前記光照射部が、前記支持軸部に、前記回動軸に沿って所定の間隔を隔てて配置されている。前記支持軸部を回動させて、前記光照射部が照射して前記計測対象物に投影される前記光線を、前記撮影部が撮影する。そして、前記撮影部によって撮影される画像に基づいて前記主体部が演算することにより、前記計測対象物の立体的形状が計測される。

すなわち、この三次元計測装置によれば、撮影部および光照射部が、同じ支持軸部に、所定の配置で設置されているので、これらの位置関係を安定して高精度に維持できる。回動軸に沿って配置されているので、支持軸部が回動しても、これらの位置関係を安定して維持できる。撮影部および光照射部の双方を、一括して適切な位置に配置できる。

従って、撮影部および光照射部を、容易に、精度高く位置決めできるので、高精度な計測が行える。従って、撮影部および光照射部を、近接した位置に配置でき、装置全体のサイズをコンパクトにできる。

撮影部が回動するため、画角が狭くても広い範囲を撮影できる。画角を越える大きな物でも撮影できる。画像の歪みを抑制できるので、高精度な計測が行える。

前記三次元計測装置はまた、前記光線が、前記回動軸と交わって傾斜した方向に広がる平面状の形態を有している、としてもよい。

そうすれば、撮影部が光照射部とともに回動しても、投影される光線の傾斜により、計測対象物の三次元的位置を精度高く計測できる。撮影部および光照射部の相対的な位置関係が変化しないので、三次元計測の演算を簡略化できる。

前記三次元計測装置はまた、前記光線が、前記回動軸と略平行に広がる平面状の形態を有するとともに、前記撮影部と前記光照射部とを結ぶ基線が、前記回動軸と斜めに交差している、としてもよい。

この場合でも、撮影部が光照射部とともに回動しても、基線の傾斜により、計測対象物の三次元的位置を精度高く計測できる。

前記三次元計測装置はまた、前記光照射部の光源が半導体レーザで構成されている、としてもよい。

そうすれば、光照射部を、安価で実現できる。耐熱性に優れるので、加熱調理器に好適である。

前記三次元計測装置はまた、前記光線の波長が変更可能に構成されている、としてもよい。

そうすれば、計測対象物の色が様々であっても、それに応じた適切な色の光線を照射できる。従って、高精度な三次元計測が行える。

開示する技術の他の１つは、食材を自動的に加熱調理する加熱調理器に関する。

前記加熱調理器は、壁面に透過性の窓部を有するとともに、前記食材を収容する調理室と、上述した前記三次元計測装置とを備える。そして、前記三次元計測装置が、前記調理室の周辺部位に、前記窓部を通じて前記食材に臨む状態で配置されている。

すなわち、この加熱調理器によれば、三次元計測装置により、加熱調理に際して、食材の大きさや形状を計測することができる。従って、食材個々の形状や大きさを考慮して、適切な加熱調理が行えるので、高度な自動加熱調理を実現できる。

前記加熱調理器はまた、前記食材を加熱する加熱装置と、前記調理室の外部から前記窓部を通じて前記食材の表面温度を計測する表面温度計測装置と、前記三次元計測装置から入力される形状情報、および前記表面温度計測装置から入力される表面温度情報に基づいて、前記加熱装置を制御する制御装置と、を更に備える、としてもよい。

そうすれば、加熱調理によって変化する食材の表面温度に基づいて、適切な加熱調理が行えるので、よりいっそう高度な自動加熱調理が行える。

その場合、前記支持軸部に、前記表面温度計測装置が更に配置されている、とするのが好ましい。

そうすれば、関連機器がユニット化されて、よりいっそうコンパクトになる。部材コストも低減できるので、コストもよりいっそう削減できる。

開示する技術によれば、大きな物も計測できるコンパクトな三次元計測装置が低コストで実現できる。従って、加熱調理器に適用して実用化できる。その結果、形状や大きさが様々な食材でも、ボタン操作１つで適切に加熱調理できるようになり、高度な加熱調理の自動化が実現できる。

開示する技術を適用した加熱調理器の主な構造を示す概略図である。 制御装置とその主な関連機器との関係を示すブロック図である。 計器ユニットの主な構造を示す概略図である。 図３の矢印Ａの方向から見た概略図である。 三次元計測処理の原理を説明するための図である。 コントローラとその主な関連機器との関係を示すブロック図である。 三次元計測の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 三次元計測の処理の過程を示す概略図である。 三次元計測の処理の過程を示す概略図である。 計器ユニットの変形例を示す概略図である。

以下、開示する技術の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。各図に示す矢印は、説明で用いる方向を示している。具体的には、Ｘ方向は前後方向に、Ｙ方向は左右方向に、Ｚ方向は上下方向に、それぞれ対応している。

＜加熱調理器＞
図１に、開示する技術を適用した加熱調理器１の一例を示す。この実施形態では、開示する技術を適用した三次元計測装置は、加熱調理器１に組み付けられている。

加熱調理器１は、いわゆるオーブンである。加熱調理器１は、箱形の筐体１０を備え、その内部に、前面が開口する調理室１１が形成されている。筐体１０の内部にはまた、ヒータ２０（加熱装置の一例）、計器ユニット３０、制御装置６０などが組み付けられている。

筐体１０の前面上部には、スイッチやモニターなど、ユーザが加熱調理器１を操作する操作部１２が設置されている。詳細は後述するが、計器ユニット３０は、開示する技術を適用した三次元計測装置、表面温度計測装置などを構成している。

調理室１１の前面は、筐体１０に揺動可能に取り付けられたドア１３で開閉自在となっている。調理室１１の天井を構成している壁面の一部には、透過性の窓部１４が設けられている。窓部１４は、透過率に優れた透明な耐熱ガラスなどで構成されている。

調理室１１の後部には、ダクト１５ａ、ファン１５ｂを有する空気循環装置１５が設置されている。ダクト１５ａは、調理室１１の上部と下部とに連通するように設置されている。ファン１５ｂは、ダクト１５ａの上部に設置されており、制御装置６０によって駆動制御される。ファン１５ｂの駆動により、調理室１１の内部の空気が循環する。空気循環装置１５は、加熱装置を構成している。空気循環装置１５の構造は、一例であり、仕様に応じて変更できる。

調理室１１の内部には、金網状または格子状の部材からなる調理台１６が設置されている。調理台１６は、調理室１１の左右の側面に支持されている。調理台１６の上面は、前後左右方向（Ｘ方向およびＹ方向）に広がる平面となっており、計器ユニット３０の基準面を構成している。

調理室１１の内部にはまた、調理室１１の天井面、底面、および後面に沿って複数のヒータ２０が設置されている。これらヒータ２０は、個別に加熱制御可能となっており、食材Ｆを、その外側から加熱する。調理台１６およびヒータ２０の構造や配置も一例である。

加熱調理器１には、食材Ｆを載置するトレイ１７が付属されている。トレイ１７は、熱伝導に優れた金属素材で形成されている。加熱調理する際、調理台１６の上にトレイ１７を載置することで、食材Ｆは所定の調理位置に配置される。なお、加熱調理に際して、付属のトレイ１７は必須でない。食材Ｆを所定の調理位置に配置できればよい。

制御装置６０は、筐体１０の内部上方に設置されている。制御装置６０は、加熱調理器１の動作を総合的に制御する。制御装置６０は、ＣＰＵ、メモリ、インターフェースなどのハードウエアと、制御プログラムや各種データなどのソフトウエアとで構成されている。

図２に、制御装置６０とその主な関連機器との関係を示す。制御装置６０は、操作部１２、計器ユニット３０、ヒータ２０、ファン１５ｂなどと電気的に接続されている。それにより、制御装置６０は、操作部１２、計器ユニット３０などとの間で、情報を入出力するとともに、ヒータ２０およびファン１５ｂの動作を制御する。制御装置６０には、食材種推定部６１、内部温度推定部６２などが設けられているが、これらについては後述する。

（計器ユニット３０）
計器ユニット３０は、窓部１４を通じて調理室１１の内部、つまり調理位置に配置された食材Ｆに臨むように、筐体１０の内部上方における調理室１１の周辺部位に配置されている。

図１に示すように、計器ユニット３０は、調理台１６の上面から上下方向（Ｚ方向）に、所定の距離離れた位置に配置されている。計器ユニット３０は、回動軸Ｋが、調理台１６の上面と平行して左右方向（Ｙ方向）に延びるように、筐体１０に取り付けられている。

（三次元計測装置としての機能）
図３に、計器ユニット３０の主な構造を示す。計器ユニット３０は、上述したように、開示する技術を適用した三次元計測装置を構成している。

具体的には、計器ユニット３０は、支持軸部３１、支持フレーム部３２などで構成されている。支持軸部３１は、略円柱状の部材からなり、その両端部が支持フレーム部３２に回動可能に軸支されている。支持軸部３１は、支持フレーム部３２に設置されたモータ３３を有している。モータ３３の駆動により、支持軸部３１は回動軸Ｋを中心に回動する。支持フレーム部３２には、支持軸部３１の回動位置を計測する位置センサ３４が設置されている。

支持フレーム部３２にはまた、計器ユニット３０の動作を総合的に制御するコントローラ３５（主体部の一例）が設置されている。コントローラ３５は、制御装置６０と同様に、ＣＰＵ、メモリ、インターフェースなどのハードウエアと、制御プログラムや各種データなどのソフトウエアとで構成されている。

支持軸部３１に、三次元計測装置の主体となる撮影部３６および光照射部３７が設置されている。図３および図４に示すように、撮影部３６および光照射部３７は、回動軸Ｋに沿って所定の間隔Ｄを隔てて配置されている。

撮影部３６および光照射部３７が、同じ支持軸部３１に、所定の配置で設置されているので、これらの位置関係を安定して高精度に維持できる。回動軸Ｋに沿って配置されているので、支持軸部３１が回動しても、これらの位置関係を安定して維持できる。筐体１０への組み付けも容易であり、撮影部３６および光照射部３７の双方を一括して適切な位置に配置できる。

撮影部３６が回動するため、画角が狭くても広い範囲を撮影できる。画像の歪みを抑制できるので、高精度な計測が行える。

撮影部３６は、可視光が撮影可能な小型カメラなどで構成されている。撮影部３６は、支持軸部３１の長手方向の略中央に配置されている。撮影部３６はまた、撮影部３６の撮像中心を通る線Ｃ１が、回動軸Ｋに一致し、且つ、回動軸Ｋに直交して延びるように位置決めされている。そして、撮影部３６は、調理台１６の上に載置されたトレイ１７および食材Ｆ（計測対象物）の、少なくとも左右方向の全体が撮影できるように、焦点距離や画角等が設定されている。

本実施形態の撮影部３６はまた、食材Ｆの種類を自動的に推定するため、単体で、調理位置に配置された食材Ｆを撮影し、その画像情報を制御装置６０に出力する装置（食材撮影装置）も兼ねている。

光照射部３７は、半導体レーザ３７ａ（ＬＤ）、光学素子３７ｂなどで構成されている。半導体レーザ３７ａは、光照射部３７の光源であり、所定波長の可視光線を照射する。光学素子３７ｂは、耐熱性に優れた樹脂などで構成されている。従って、光照射部３７は、安価な部品を用いて簡素に構成されている。熱に弱い高額な部品が不要なため、加熱調理器１に好適である。

光照射部３７はまた、照射する光線Ｌの波長が変更可能に構成されている。すなわち、本実施形態の光照射部３７は、赤色光や青色光など、異なる色の光線が照射できる。例えば、異なる色の光線を照射する複数の半導体レーザを組み込んでもよいし、光学素子３７ｂに波長を変更する機構を組み込んでもよい。

光学素子３７ｂは、半導体レーザ３７ａが照射する光線Ｌを通過させるスリット３７ｃを有している。それにより、光照射部３７は、半導体レーザ３７ａが照射する可視光線を、所定のパターンに変更して出力する。具体的には、光照射部３７は、食材Ｆに向けて、放射状に広がる平面状の光線Ｌを照射する。光照射部３７の照射中心を通る線Ｃ２は、回動軸Ｋに一致し、且つ、回動軸Ｋに直交して延びるように位置決めされている。上述した間隔Ｄは、撮像中心線Ｃ１と照射中心線Ｃ２との間の間隔であり、いわゆる視差または基線長に相当する。

そして、この計器ユニット３０（三次元計測装置）では、図４に示すように、スリット３７ｃが回動軸Ｋに対して傾斜し、光照射部３７が照射する光線Ｌが、回動軸Ｋと交わって傾斜した方向に広がるように設定されている。すなわち、光照射部３７から食材Ｆに向けて照射される光線Ｌは、回動軸Ｋに平行な成分と、基線（ここでは回動軸Ｋと一致）に垂直な成分とを有している。

それにより、撮影部３６が光照射部３７とともに回動しても、三角測量の原理により、食材Ｆの三次元的位置が計測できる。回動しても、撮影部３６および光照射部３７の相対的な位置関係が変化しないので、演算が簡略化され、高精度な計測が行える。

回動軸Ｋに対して光線Ｌが傾斜する角度（傾斜角θ）は、適宜設定できるが、大きい方が好ましい。例えば、傾斜角θとして４５°±２０°の範囲に設定するのが好ましい。

なお、光線Ｌは必ずしも回動軸Ｋに対して傾斜していなくてもよい。例えば、光線Ｌが、回動軸Ｋと略平行に広がる場合であっても、撮影部３６と光照射部３７とを結ぶ基線Ｓが、回動軸Ｋと斜めに交差していれば、撮影部３６が光照射部３７とともに回動しても、三角測量の原理により、食材Ｆの三次元的位置が計測できる。

具体的には、図５の（ａ）や（ｂ）に示すように、撮像中心線Ｃ１および照射中心線Ｃ２は、回動軸Ｋに一致しない位置に位置決めしてもよい。撮像中心線Ｃ１と照射中心線Ｃ２とを結ぶ基線Ｓが、回動軸Ｋと斜めに交差していればよい。光線Ｌが回動軸Ｋと略平行であっても、三角測量の原理により、食材Ｆの三次元的位置が計測できる。

また、図５の（ｃ）に示すように、光線Ｌと基線Ｓとが平行でなく、また、これらが回動軸Ｋとも平行でない場合も、視差が得られるので、三角測量の原理により、食材Ｆの三次元的位置が計測できる。

図６に示すように、光照射部３７、撮影部３６、および支持軸部３１は、コントローラ３５と電気的に接続されている。コントローラ３５は、光照射部３７、撮影部３６、支持軸部３１の他に、位置センサ３４、後述する表面温度センサ５３、制御装置６０などとも電気的に接続されている。

コントローラ３５は、制御装置６０および撮影部３６との間で信号を入出力する。コントローラ３５は、位置センサ３４および制御装置６０から信号を入力し、光照射部３７および支持軸部３１に信号を出力する。

コントローラ３５は、データ部３５ａ、制御部３５ｂ、および演算部３５ｃを有している。データ部３５ａは、演算部３５ｃが行う演算プログラムや演算に用いるマップなどのデータを記憶する。制御部３５ｂは、位置センサ３４または制御装置６０から入力される信号に基づいて、撮影部３６、光照射部３７、および支持軸部３１の動作を制御する。

演算部３５ｃは、データ部３５ａと協働し、撮影部３６から入力される信号（画像情報）に基づいて、食材Ｆの立体的形状に関連する情報（形状情報）を演算する。制御装置６０はまた、撮影部３６が撮影した画像情報や、演算部３５ｃが演算した形状情報を、制御装置６０に出力する。

（三次元計測の動作）
計器ユニット３０では、支持軸部３１を回動し、光照射部３７が照射して食材Ｆに投影される光線Ｌを、撮影部３６が撮影する。そして、撮影部３６によって撮影される画像に基づいてコントローラ３５が演算することにより、食材Ｆの立体的形状が計測される。

図７に、これら三次元計測の処理の流れの一例を示す。図８Ａおよび図８Ｂを参照しながら、三次元計測の処理について具体的に説明する。

制御装置６０からコントローラ３５に、三次元計測の指示信号が入力されると（ステップＳ１でＹｅｓ）、コントローラ３５（制御部３５ｂ）は、位置センサ３４から入力される位置情報に基づいて、支持軸部３１を回動して初期位置にセットする（ステップＳ２）。コントローラ３５は、光照射部３７が照射する光線Ｌが、調理台１６の上面の全域を前後方向（Ｘ方向）に走査するように、支持軸部３１を回動させる。初期位置は、その走査の開始位置となる支持軸部３１の所定の角度位置である。

このとき、コントローラ３５は、制御装置６０から所定の指示が入力された場合には、光照射部３７を制御し、照射する光線Ｌの波長を変更する。食材Ｆの色は様々であるため、色の組み合わせにより、食材Ｆに投影される光線Ｌが識別困難な場合がある。そのため、この加熱調理器１では、必要に応じて、食材Ｆの色に応じて光線Ｌの波長が変更され、適切な色の光線Ｌが照射される。従って、高精度な三次元計測が行える。

支持軸部３１が初期位置にセットされると、コントローラ３５は、光照射部３７を制御して、光線Ｌの照射を開始する（ステップＳ３）。また、所定の速度で支持軸部３１の回動を開始する（ステップＳ４）。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、光線Ｌは、回動軸Ｋと交わって傾斜した方向に広がるように設定されているので、食材Ｆの表面には、Ｘ方向およびＹ方向の双方に傾斜した光の投影線が形成される。コントローラ３５は、撮影部３６を制御することにより、所定のタイミングで食材Ｆに投影される光線Ｌを撮影する（ステップＳ５）。

コントローラ３５は、撮影部３６から、撮影した画像の情報を取得すると、位置センサ３４から入力される位置情報と関連付けた状態で、これら情報をデータ部３５ａに一時的に記憶する。そして、光線Ｌが調理台１６の上面の全域を走査し、支持軸部３１が所定の終了位置に達すると（ステップＳ６でＹｅｓ）、コントローラ３５は、支持軸部３１の回動を停止させるとともに、光照射部３７の光線Ｌの照射を停止させる（ステップＳ７）。

コントローラ３５（演算部３５ｃ）は、データ部３５ａに記憶されている位置情報および画像情報に基づいて、食材Ｆの立体的形状を計測する（ステップＳ８）。具体的には、トレイ１７の表面から食材Ｆの表面までの高さを、三角測量の原理に基づいて演算する。

すなわち、演算部３５ｃは、撮影部３６と光照射部３７の間隔Ｄ、つまり視差または基線長を利用することにより、撮影した複数の画像情報から、食材Ｆの表面の各所に投影された光線Ｌの三次元的な位置を演算する。演算の内容は公知であるため、その具体的な説明は省略する。

その結果、食材Ｆの表面各所の三次元的な位置情報が得られる。これら位置情報は、断続的であるが、線形補間などの処理を行うことにより、食材Ｆの表面全体の三次元的な位置情報（形状情報）を取得することができる。形状情報により、食材Ｆの位置、食材Ｆの体積、食材Ｆの形状などが推定できる。

また、このとき、三次元計測処理の演算を簡略化するマップ等を利用してもよい。すなわち、データ部３５ａに、予め、画像情報から三次元的な位置の演算に用いる数式や補正値等をデータ化したマップやテーブルを設定し、三次元計測処理の際に、そのマップ等を利用する。そうすれば、数式や補正値等を直接用いるのに比べて演算処理を簡略化できる。

コントローラ３５は、食材Ｆの形状情報を取得すると、その形状情報を制御装置６０に出力する（ステップＳ９）。

（表面温度計測装置としての機能）
計器ユニット３０はまた、上述したように、表面温度計測装置も構成している。

図３に示すように、本実施形態の表面温度計測装置は、支持軸部３１、複数の表面温度センサ５３、コントローラ３５などによって構成されている。

表面温度センサ５３の各々は、非接触の温度センサからなり、支持軸部３１に設置されている。撮影部３６および光照射部３７と干渉しないよう、表面温度センサ５３は、これらの略反対側に配置されている。表面温度センサ５３の各々は、支持軸部３１が延びる左右方向に直列に配置されている。

食材Ｆの表面温度を計測する場合、コントローラ３５は、表面温度センサ５３が、調理台１６の上面の全域を前後方向（Ｘ方向）に走査するように、支持軸部３１を回動させる。

従って、コントローラ３５は、位置センサ３４から入力される信号に基づいて、その走査の開始位置となる初期位置に、支持軸部３１をセットする。そして、三次元計測の場合と同様に、コントローラ３５は、所定の速度で支持軸部３１の回動を開始する。そうして、所定のタイミングで表面温度センサ５３から入力される温度情報を取得し、位置センサ３４から入力される位置情報と関連付けた状態で、データ部３５ａに一時的に記憶していく。

そして、表面温度センサ５３が調理台１６の上面の全域を走査し、支持軸部３１が所定の終了位置に達すると、コントローラ３５は、支持軸部３１の回動を停止させる。

計測される食材Ｆおよびトレイ１７の表面温度は、各表面温度センサ５３によって、断片的に計測される。コントローラ３５は、線形補間などの統計処理を行うことにより、二次元的な表面温度情報を取得し、制御装置６０にその表面温度情報を出力する。

（食材種推定部６１）
食材種推定部６１は、撮影部３６が撮影する食材Ｆの画像に基づいて調理位置に配置された食材Ｆの種類を推定する。具体的には、加熱調理の前に、制御装置６０は、コントローラ３５に、撮影部３６で食材Ｆを撮影するように指示信号を出力する。それにより、コントローラ３５は、支持軸部３１を回動させ、撮影部３６で食材Ｆを撮影し、その画像情報を制御装置６０に出力する。

制御装置６０には、調理位置に配置された様々な食材の画像情報が予め記憶されている。食材種推定部６１は、これら画像情報と、撮影部３６が撮影した画像情報とを照合し、比較する。それにより、これらの類似性を確率的に判定する。その結果、食材種推定部６１は、類似性が最も高く認められた食材を、その食材Ｆの種類であると推定する。

制御装置６０にはまた、様々な食材の種類に対応した加熱手順がデータベースとして記憶されている。制御装置６０は、そのデータベースから、推定した食材Ｆの種類に最適な加熱手順を選択する。

（内部温度推定部６２）
内部温度推定部６２は、形状情報、表面温度情報に基づいて、食材Ｆの内部温度を推定する。具体的には、加熱調理の前に、制御装置６０は、形状情報に基づいて、食材Ｆの内部温度を推定する箇所（通常は、最も温度が上がり難い箇所）を特定する。

制御装置６０は、コントローラ３５に指示信号を出力することにより、加熱調理が行われる期間中、食材Ｆの表面温度を計測する。それと同時に、計測される食材Ｆの表面温度に基づいて、その食材Ｆに対応した熱伝導モデル式により、特定した箇所の内部温度を推定する。

制御装置６０は、加熱手順に従いながら、計測される食材Ｆの表面温度および演算される食材Ｆの内部温度の各々の経時変化に基づいて、ヒータ２０およびファン１５ｂの動作を調整する。そうして、加熱状態を適宜変更しながら、加熱調理を実行する。従って、この加熱調理器１によれば、大きさや形状が個別に異なる食材Ｆであっても、熟練を要することなく、手軽に美味しく加熱調理できる。

（計器ユニット３０の変形例）
図９に、計測ユニット３０の変形例を示す。

変形例の計器ユニット（計器ユニット４０）の基本的構造は、上述した計器ユニット３０と同じである。同じ機能を有する部材については、同じ符号を用いてその説明は省略または簡略化する。

支持軸部３１は、柱状の部材からなる。その一端にフランジ部４１が設けられていて、そのフランジ部４１を介して、支持フレーム部３２に回動可能に軸支されている。コントローラ３５（主体部の一例）は、図外に設置されている。

支持軸部３１における撮影部３６と光照射部３７との間には、広角で表面温度を検出する表面温度センサ５３が設置されている。

支持軸部３１は、回動軸Ｋと所定の間隔を隔てた状態で、回動軸Ｋと略平行に延びている。従って、撮影部３６および光照射部３７は、回動軸Ｋを中心にして所定の半径Ｒで回転することになる。従って、この計器ユニット４０では、モータ３３の少ない回転量で支持軸部３１を大きく回動させることができる。

なお、開示する技術にかかる三次元計測装置は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、実施形態では、三次元計測装置を加熱調理器に適用した場合を例示したが、三次元計測装置は、加熱調理器以外にも適用できる。上述した加熱調理器１の構成も一例に過ぎない。計器ユニット３０は、好ましい構成ではあるが、必須の構成ではない。

三次元計測は、食材Ｆの全域を走査しないで、特定の位置の立体的形状を計測してもよい。例えば、ステーキなど、大きさが異なっても厚みが一様で、厚みのみの計測で足りる場合は、計測処理を簡略化できる。

１ 加熱調理器
１０ 筐体
１１ 調理室
１６ 調理台
１７ トレイ
２０ ヒータ（加熱装置）
３０ 計器ユニット（三次元計測装置）
３１ 支持軸部
３２ 支持フレーム部
３３ モータ
３４ 位置センサ
３５ コントローラ（主体部）
３６ 撮影部
３７ 光照射部
５３ 表面温度センサ
６０ 制御装置
Ｆ 食材
Ｋ 回動軸
Ｌ 光線

Claims (6)

1. 計測対象物の立体的形状が計測可能な三次元計測装置であって、
   Ｘ方向およびＹ方向に広がる基準面の上側に配置される前記計測対象物を撮影する撮影部と、
   前記計測対象物に向けて放射状に広がる平面状の光線を照射する光照射部と、
   前記計測対象物から前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に直交するＺ方向に離れた位置に軸支されて前記Ｙ方向に延びる所定の回動軸を中心に回動する支持軸部と、
   前記撮影部、前記光照射部、および前記支持軸部と電気的に接続された主体部と、
   を備え、
   前記撮影部および前記光照射部が、前記支持軸部に、前記回動軸に沿って所定の間隔を隔てて配置され、
   前記光線が前記基準面の全域を前記Ｘ方向に走査するように前記支持軸部を回動させて、前記光照射部が照射して前記計測対象物に投影される前記光線を、前記撮影部が撮影し、
   前記撮影部によって撮影される画像に基づいて前記主体部が演算することにより、前記計測対象物の立体的形状が計測されるように構成されており、
   前記光線が前記回動軸と交わって傾斜した方向に広がって、前記計測対象物の表面に、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の双方に傾斜した光の投影線が形成されることにより、前記光照射部とともに回動する前記撮影部が、三角測量の原理を用いて前記計測対象物の三次元位置を計測することを特徴とする、三次元計測装置。
2. 計測対象物の立体的形状が計測可能な三次元計測装置であって、
   Ｘ方向およびＹ方向に広がる基準面の上側に配置される前記計測対象物を撮影する撮影部と、
   前記計測対象物に向けて放射状に広がる平面状の光線を照射する光照射部と、
   前記計測対象物から前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に直交するＺ方向に離れた位置に軸支されて前記Ｙ方向に延びる所定の回動軸を中心に回動する支持軸部と、
   前記撮影部、前記光照射部、および前記支持軸部と電気的に接続された主体部と、
   を備え、
   前記撮影部および前記光照射部が、前記支持軸部に、前記回動軸に沿って所定の間隔を隔てて配置され、
   前記光線が前記基準面の全域を前記Ｘ方向に走査するように前記支持軸部を回動させて、前記光照射部が照射して前記計測対象物に投影される前記光線を、前記撮影部が撮影し、
   前記撮影部によって撮影される画像に基づいて前記主体部が演算することにより、前記計測対象物の立体的形状が計測されるように構成されており、
   前記撮影部と前記光照射部とを結ぶ基線が前記回動軸と斜めに交差することにより、前記光照射部とともに回動する前記撮影部が、三角測量の原理を用いて前記計測対象物の三次元位置を計測することを特徴とする、三次元計測装置。
3. 請求項１または２に記載の三次元計測装置において、
   前記光線の波長が変更可能に構成されている、三次元計測装置。
4. 食材を自動的に加熱調理する加熱調理器であって、
   壁面に透過性の窓部を有するとともに、前記食材を収容する調理室と、
   請求項１～請求項３のいずれかに記載されている前記三次元計測装置と、
   を備え、
   前記三次元計測装置が、前記調理室の周辺部位に、前記窓部を通じて前記食材に臨む状態で配置されている、加熱調理器。
5. 請求項４に記載の加熱調理器において、
   前記食材を加熱する加熱装置と、
   前記調理室の外部から前記窓部を通じて前記食材の表面温度を計測する表面温度計測装置と、
   前記三次元計測装置から入力される形状情報、および前記表面温度計測装置から入力される表面温度情報に基づいて、前記加熱装置を制御する制御装置と、
   を更に備える、加熱調理器。
6. 請求項５に記載の加熱調理器において、
   前記支持軸部に、前記表面温度計測装置が更に配置されている、加熱調理器。

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