JPH11248420A - 3-dimension measurement device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce memory capacity required for distance data output under various measurement conditions. SOLUTION: Related to a 3-dimention measurement device 1 wherein reference beams are projected for scanning toward a virtual plane, and a distance data signal corresponding to the incidence angle of the reference beams reflected on an object which is to be measured at a time point when passing each sampling section provided by subdividing the virtual plane is outputted, a photoelectric conversion device 25 for detecting incidence angle, look-up tables ST1-3 for outputting distance data Dz based on a detection value Yp resulting from the photoelectric conversion device 25, and a data processing means 51 wherein the distance data Dz corresponding to incidence angle under measurement condition under change in response to change command S1 or measurement condition is calculated and the contents of the look-up tables STI-3 are rewritten, are provided.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体に光ビームを
投射して物体形状を非接触で計測する３次元計測装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional measuring device for projecting a light beam onto an object to measure the shape of the object in a non-contact manner.

【０００２】[0002]

【従来の技術】レンジファインダと呼称される非接触型
の３次元計測装置（３次元カメラ）は、接触型に比べて
高速の計測が可能であることから、ＣＧシステムやＣＡ
Ｄシステムへのデータ入力、身体計測、ロボットの視覚
認識などに利用されている。2. Description of the Related Art A non-contact type three-dimensional measuring device (three-dimensional camera) called a range finder can perform higher-speed measurement than a contact-type three-dimensional measuring device.
It is used for data input to the D system, body measurement, visual recognition of robots, and the like.

【０００３】レンジファインダに好適な計測方法として
光投影法が知られている。この方法は、物体を光学的に
走査して三角測量の原理に基づいて距離画像（３次元画
像）を得る方法であり、参照光を投射して物体を走査す
る能動的計測方法の一種である。ビーム状の参照光を投
射するラスタ走査には、例えば左から右へ一方向の主走
査を行う形態と、左から右への走査とその逆の方向の走
査とを交互に行う形態（往復主走査）とがある。物体で
反射した参照光は光電変換素子の受光面に入射する。受
光面上でのスポット位置は入射角度に対応するので、ス
ポット位置を検出することによって物体との距離を算出
することができる。An optical projection method is known as a measurement method suitable for a range finder. This method is a method of optically scanning an object to obtain a distance image (three-dimensional image) based on the principle of triangulation, and is a type of an active measurement method of projecting a reference beam and scanning the object. . The raster scanning for projecting the beam-like reference light includes, for example, a form in which one-way main scanning is performed from left to right, and a form in which scanning from left to right and scanning in the opposite direction are alternately performed (reciprocating main scanning). Scanning). The reference light reflected by the object enters the light receiving surface of the photoelectric conversion element. Since the spot position on the light receiving surface corresponds to the incident angle, the distance to the object can be calculated by detecting the spot position.

【０００４】距離の算出にはルックアップテーブル手法
が有用である。すなわち、投光側と受光側との位置関係
や受光レンズの焦点距離などの仕様に基づく計算式を用
いて、種々の入射角度における距離データを求めてメモ
リに格納しておく。そして、入射角度を示す受光デバイ
スの出力でメモリのアドレス指定を行い、所望の距離デ
ータを読み出す。なお、ルックアップテーブル（ＬＵ
Ｔ）によらず、演算によって距離データを算出してもよ
い。A look-up table technique is useful for calculating the distance. That is, distance data at various incident angles are obtained and stored in a memory using a calculation formula based on specifications such as the positional relationship between the light projecting side and the light receiving side and the focal length of the light receiving lens. Then, the address of the memory is specified by the output of the light receiving device indicating the incident angle, and the desired distance data is read. In addition, the lookup table (LU
Instead of T), the distance data may be calculated by calculation.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のレンジファイン
ダにズーミング機能を設けることにより、走査範囲を決
めるフレーミングの自由度が高まる。また、計測対象の
近くからでも遠くからでも計測できれば便利である。By providing the above-described range finder with a zooming function, the degree of freedom in framing for determining the scanning range is increased. It is convenient if the measurement can be performed from near or far from the measurement target.

【０００６】しかし、ズーミングを行うと計測条件の１
つである受光レンズの焦点距離が変化する。すなわち、
距離データの算出式における係数の値が変化する。した
がって、ＬＵＴによって距離データを得る場合には、種
々の焦点距離のそれぞれについてＬＵＴを設けなければ
ならず、ズーミングの段数と同数のＬＵＴを記憶する大
容量のメモリが必要であるという問題があった。計測の
分解能が高いほど必要メモリ容量は多い。However, when zooming is performed, one of the measurement conditions is reduced.
The focal length of the light receiving lens changes. That is,
The value of the coefficient in the formula for calculating the distance data changes. Therefore, when distance data is obtained using an LUT, LUTs must be provided for each of various focal lengths, and there is a problem that a large-capacity memory for storing the same number of LUTs as the number of zooming stages is required. . The higher the resolution of the measurement, the larger the required memory capacity.

【０００７】本発明は、種々の計測条件での距離データ
の出力に必要なメモリ容量を削減することを目的として
いる。他の目的は、メモリ容量の削減を図りつつ、周期
的に計測を繰り返す連続計測動作の途中での計測条件の
変更を可能にすることにある。An object of the present invention is to reduce the memory capacity required for outputting distance data under various measurement conditions. Another object is to make it possible to change measurement conditions during a continuous measurement operation in which measurement is periodically repeated while reducing the memory capacity.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明においては、ＬＵ
Ｔ又は算出式の係数を記憶するレジスタの内容を固定化
せず、計測条件の変更に合わせて書き換える。According to the present invention, an LU is provided.
The content of the register storing T or the coefficient of the calculation formula is not fixed, but is rewritten in accordance with the change of the measurement condition.

【０００９】請求項１の発明の装置は、仮想平面に向か
って走査をするように参照光を投射し、前記仮想平面を
細分化した各サンプリング区画を通過する時点での計測
対象で反射した前記参照光の入射角度に応じた距離デー
タ信号を出力する３次元計測装置であって、前記入射角
度を検出する光電変換デバイスと、前記光電変換デバイ
スによる検出値に基づいて前記距離データを出力するた
めのルックアップテーブルと、計測条件の変更指示に呼
応して、変更後の計測条件での前記入射角度に対応する
距離データを算出し、前記ルックアップテーブルの内容
を書き換えるデータ処理手段と、を有している。The apparatus according to the first aspect of the present invention projects the reference light so as to scan toward the virtual plane, and reflects the light reflected from the measurement target at the time when the virtual plane passes through each of the subdivided sampling sections. A three-dimensional measurement device that outputs a distance data signal according to an incident angle of a reference light, the photoelectric conversion device detecting the incident angle, and outputting the distance data based on a value detected by the photoelectric conversion device. And data processing means for calculating distance data corresponding to the incident angle under changed measurement conditions in response to an instruction to change the measurement conditions, and rewriting the contents of the look-up table. doing.

【００１０】請求項２の発明の３次元計測装置におい
て、前記計測条件は前記光電変換デバイスの受光面への
前記仮想平面の結像に係る焦点距離である。請求項３の
発明の３次元計測装置において、前記ルックアップテー
ブルは、択一的に選択されて距離データの出力に使用さ
れる複数のサブテーブルからなり、前記データ処理手段
は、距離データの出力に使用されていない前記サブテー
ブルに算出した距離データを書き込む。[0010] In the three-dimensional measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, the measurement condition is a focal length for forming an image of the virtual plane on a light receiving surface of the photoelectric conversion device. 4. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 3, wherein the look-up table includes a plurality of sub-tables that are alternatively selected and used for outputting distance data, and the data processing unit outputs the distance data. The calculated distance data is written in the sub-table which is not used for the above.

【００１１】請求項４の発明の装置は、仮想平面に向か
って走査をするように参照光を投射し、前記仮想平面を
細分化した各サンプリング区画を通過する時点での計測
対象で反射した前記参照光の入射角度に応じた距離デー
タ信号を出力する３次元計測装置であって、前記入射角
度を検出する光電変換デバイスと、計測条件に応じた演
算係数を記憶するレジスタと、前記光電変換デバイスに
よる検出値と前記レジスタが記憶する演算係数とに基づ
いて前記距離データを算出する距離演算手段と、計測条
件の変更指示に呼応して、変更後の計測条件に応じた演
算係数を算出し、前記レジスタの内容を書き換えるデー
タ処理手段と、を有している。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for projecting a reference light so as to scan toward a virtual plane, and reflecting the light reflected by a measurement object at a point in time when the virtual plane passes through each of the subdivided sampling sections. A three-dimensional measuring device that outputs a distance data signal according to an incident angle of a reference light, wherein the photoelectric conversion device detects the incident angle, a register that stores an operation coefficient according to a measurement condition, and the photoelectric conversion device Distance calculation means for calculating the distance data based on the detected value and the calculation coefficient stored in the register, and in response to a measurement condition change instruction, calculates a calculation coefficient according to the changed measurement condition, Data processing means for rewriting the contents of the register.

【００１２】請求項５の発明の３次元計測装置におい
て、前記計測条件は、前記光電変換デバイスの受光面へ
の前記仮想平面の結像に係る焦点距離である。請求項６
の発明の３次元計測装置において、前記レジスタは、択
一的に選択されて距離データの算出に使用される複数の
メモリからなり、前記データ処理手段は、距離データの
算出に使用されていない前記メモリに算出した演算係数
を書き込む。[0012] In the three-dimensional measuring apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the measurement condition is a focal length for forming an image of the virtual plane on a light receiving surface of the photoelectric conversion device. Claim 6
In the three-dimensional measurement apparatus according to the invention, the register includes a plurality of memories that are alternatively selected and used for calculating distance data, and the data processing unit is not used for calculating distance data. Write the calculated operation coefficient to the memory.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る３次元計測装
置１の概要を示す図である。３次元計測装置１は、計測
の基準面として設定された仮想平面ＶＳに向かってラス
タ走査をするように光ビームＬを投射する投光系１０、
計測対象の物体Ｑで反射した光ビームＬを受光する受光
系２０、及び計測値に応じたデータＤＤを記憶するフレ
ームメモリ６０を備えている。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a three-dimensional measuring apparatus 1 according to the present invention. The three-dimensional measuring apparatus 1 includes a light projecting system 10 that projects a light beam L so as to perform raster scanning toward a virtual plane VS set as a measurement reference plane.
The apparatus includes a light receiving system 20 that receives a light beam L reflected by an object Q to be measured, and a frame memory 60 that stores data DD corresponding to a measured value.

【００１４】投光系１０は、光源としての半導体レーザ
（ＬＤ）１１、主走査手段であるガルバノミラー１２
Ｘ、及び副走査手段であるガルバノミラー１２Ｙから構
成されている。各ガルバノミラー１２Ｘ，１２Ｙは、光
ビームＬを反射するミラーとそれを回動させる電磁機構
とからなる。電磁機構には、クロックＳＰＣＬＫのカウ
ント値をルックアップテーブル形式で補正した後にＤ／
Ａ変換した駆動電圧が与えられる。ルックアップテーブ
ルには、例えば仮想平面ＶＳ上での走査速度が一定にな
るようにミラーの回動速度を変化させるための変換デー
タが格納されている。主走査は１ライン毎にビーム偏向
の方向が反転する往復形式である。副走査は１ラインの
主走査毎に間欠的に行われる。主走査においては、ビー
ム偏向速度が副走査よりも大きいので、駆動電圧が示す
制御目標値と実際の回動角度位置とのずれが生じ易い。
そこで、特にガルバノミラー１２Ｘには仮想平面ＶＳ上
での光スポットの位置を正確に把握するために回動角度
センサが設けられている。なお、以下において主走査方
向（Ｘ方向）を水平方向とし、副走査方向（Ｙ方向）を
垂直方向とするものとして説明することがある。The light projecting system 10 includes a semiconductor laser (LD) 11 as a light source and a galvano mirror 12 as a main scanning unit.
X and a galvanomirror 12Y serving as a sub-scanning unit. Each of the galvanometer mirrors 12X and 12Y includes a mirror that reflects the light beam L and an electromagnetic mechanism that rotates the mirror. The electromagnetic mechanism corrects the count value of the clock SPCLK in a look-up table format, and
An A-converted drive voltage is supplied. The lookup table stores, for example, conversion data for changing the rotation speed of the mirror so that the scanning speed on the virtual plane VS is constant. The main scanning is of a reciprocating type in which the direction of beam deflection is reversed every line. The sub-scan is performed intermittently every main scan of one line. In the main scanning, since the beam deflection speed is higher than that in the sub-scanning, a deviation between the control target value indicated by the driving voltage and the actual rotation angle position is likely to occur.
Therefore, in particular, the galvanomirror 12X is provided with a rotation angle sensor for accurately grasping the position of the light spot on the virtual plane VS. Note that the following description may be made on the assumption that the main scanning direction (X direction) is a horizontal direction and the sub scanning direction (Y direction) is a vertical direction.

【００１５】受光系２０は、ズーミング及びフォーカシ
ングのための可動機構を含む結像レンズユニット２１、
可視光と光ビームＬとを分離するプリズム２２、モニタ
ー用のカラー撮影像を出力するためのＣＣＤ撮像デバイ
ス２３、及び光ビームＬの入射角度を検出するための受
光デバイス２５からなる。結像レンズユニット２１に
は、ズーム制御回路２９から操作入力又は外部からの遠
隔操作信号に応じた制御信号が与えられる。受光デバイ
ス２５は、受光面に入射した光のスポット位置に応じた
アナログ信号を出力する位置検知型検出器（ＰＳＤ）で
ある。ＰＳＤを用いることにより、ＣＣＤ撮像デバイス
を用いる場合と比べて電荷蓄積が不要となる分だけ走査
を高速化することができる。受光系２０と上述の投光系
１０とはＹ方向に一定距離（基線長）を隔てて配置され
ており、互いの配置関係は既知である。したがって、プ
リズム２２に入射した光ビームＬのＹ方向の入射角度が
判れば、物体Ｑにおける光ビームＬで照射された部位と
装置内の基準位置との距離を周知の三角測量法を適用し
て求めることができる。光ビームＬのＹ方向の入射角度
は、受光デバイス２５の受光面における中心と受光スポ
ットとの距離に対応する。ただし、結像レンズユニット
２１の焦点距離や仮想平面ＶＳの位置などの計測条件
（動作設定条件）を変更したときには、それに応じて距
離演算の係数値も変更する必要がある。The light receiving system 20 includes an imaging lens unit 21 including a movable mechanism for zooming and focusing,
It comprises a prism 22 for separating visible light and the light beam L, a CCD imaging device 23 for outputting a color photographed image for monitoring, and a light receiving device 25 for detecting the incident angle of the light beam L. The imaging lens unit 21 is supplied with a control signal corresponding to an operation input from the zoom control circuit 29 or a remote operation signal from the outside. The light receiving device 25 is a position detection type detector (PSD) that outputs an analog signal corresponding to a spot position of light incident on the light receiving surface. By using the PSD, scanning can be speeded up as much as charge accumulation is not required, as compared with the case of using a CCD imaging device. The light receiving system 20 and the above-described light projecting system 10 are arranged at a fixed distance (base line length) in the Y direction, and the arrangement relationship between them is known. Therefore, if the incident angle of the light beam L incident on the prism 22 in the Y direction is known, the distance between the part of the object Q irradiated with the light beam L and the reference position in the apparatus is determined by applying a well-known triangulation method. You can ask. The incident angle of the light beam L in the Y direction corresponds to the distance between the center of the light receiving surface of the light receiving device 25 and the light receiving spot. However, when the measurement conditions (operation setting conditions) such as the focal length of the imaging lens unit 21 and the position of the virtual plane VS are changed, the coefficient value of the distance calculation needs to be changed accordingly.

【００１６】走査期間において受光デバイス２５の出力
を周期的にサンプリングすれば、仮想平面ＶＳをＸ方向
及びＹ方向に細分化した各サンプリング区画（原理的に
は点）ｓｐ毎に物体Ｑの奥行き（仮想平面ＶＳと直交す
る方向の位置）を計測することができる。すなわち、サ
ンプリング区画ｓｐを画素とする距離画像を得ることが
できる。If the output of the light receiving device 25 is periodically sampled in the scanning period, the depth of the object Q (point in principle) sp is divided into virtual planes VS in the X and Y directions. (A position in a direction orthogonal to the virtual plane VS) can be measured. That is, a distance image having the sampling section sp as a pixel can be obtained.

【００１７】距離画像を例えば汎用のディスプレイを用
いて表示するには、サンプリング区画ｓｐ毎の光ビーム
の入射角度を特定するデータ、すなわち受光デバイス２
５で得た光電変換データ又はそれに基づいて算出した距
離データを一時的に記憶する必要がある。本実施形態に
おいては、受光デバイス２５の出力を量子化した検出デ
ータＹｐがデータＤＤとしてフレームメモリ６０に書き
込まれる。その際に、各サンプリング区画ｓｐのＸ方向
及びＹ方向の位置データＸｇ，Ｙｇがフレームメモリ６
０のアドレス指定に用いられる。これにより、検出デー
タＹｐを単純に発生順に書き込むのとは違って、フレー
ムメモリ６０のアドレス空間である仮想画面における画
素配列が仮想平面ＶＳの画素配列と一致することにな
る。したがって、フレームメモリ６０から一方向主走査
形式のラスタ走査を行うようにアドレス指定をしてデー
タを読み出しても何ら不都合が生じない。単純な書込み
ではライン毎に画素配列方向が入れ代わってしまうの
で、読出しの以前に画素の並べ替えを行うか、読出し時
に複雑なアドレス指定を行う必要がある。In order to display the distance image using, for example, a general-purpose display, data for specifying the incident angle of the light beam for each sampling section sp, that is, the light receiving device 2
It is necessary to temporarily store the photoelectric conversion data obtained in step 5 or the distance data calculated based on the photoelectric conversion data. In the present embodiment, the detection data Yp obtained by quantizing the output of the light receiving device 25 is written to the frame memory 60 as data DD. At this time, the position data Xg and Yg of each sampling section sp in the X and Y directions are stored in the frame memory 6.
Used to address 0. Thus, unlike the case where the detection data Yp is simply written in the order of generation, the pixel array on the virtual screen which is the address space of the frame memory 60 matches the pixel array on the virtual plane VS. Therefore, no inconvenience arises even if data is read from the frame memory 60 by specifying an address so as to perform raster scanning in the one-way main scanning format. In simple writing, the pixel arrangement direction is switched for each line. Therefore, it is necessary to rearrange the pixels before reading or to specify a complicated address at the time of reading.

【００１８】フレームメモリ６０に書き込まれた検出デ
ータＹｐは、距離画像の表示のために読み出され、ルッ
クアップテーブル７１（又は後述の距離演算回路７５）
によって距離データＤｚに変換され、さらにＤ／Ａ変換
器７２を経てＮＴＳＣ形式のビデオ信号として図示しな
いディスプレイに出力される。フレームメモリ６０の読
出しは、ビデオ映像表示のフレーム周期毎に行われる。
検出データＹｐに基づく距離画像は投光系１０からみた
物体Ｑの３次元情報である。The detection data Yp written in the frame memory 60 is read out for displaying a distance image, and is looked up in a look-up table 71 (or a distance calculation circuit 75 described later).
The data is converted into distance data Dz by the D / A converter 72 and output to a display (not shown) as an NTSC format video signal through the D / A converter 72. Reading from the frame memory 60 is performed for each frame period of video image display.
The distance image based on the detection data Yp is three-dimensional information of the object Q viewed from the light projecting system 10.

【００１９】ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴとい
う）７１はデータの書換えが可能なメモリによって記憶
されており、距離画像を求める三角測量演算を行い且つ
その結果にキャリブレーションに基づく補正を加えるの
に相当する変換データの集合である。キャリブレーショ
ンは例えば平面を計測するものである。そして、このＬ
ＵＴ７１の内容は計測条件の変更に呼応して逐次に書換
えられる。A look-up table (hereinafter referred to as an LUT) 71 is stored in a rewritable memory, and is equivalent to performing a triangulation calculation for obtaining a distance image and applying a correction based on calibration to the result. This is a set of conversion data to be converted. The calibration measures, for example, a plane. And this L
The contents of the UT 71 are sequentially rewritten in response to a change in the measurement condition.

【００２０】以下、３次元計測装置１の要部の構成、及
び本発明に係わる動作を説明する。図２は出力画像サイ
ズを示す図である。画像の水平画素数は「１２８」であ
る。主走査用のガルバノミラー１２Ｘの駆動方向の反転
に要する時間を考慮して画像の両端にそれぞれ１６画素
分のマージンを設ける。また、後述の画像抜けを防止す
るために１画素当たり２回のサンプリングを行う。した
がって、１ライン走査時間Ｈは、サンプリングクロック
ＳＰＣＬＫの３２０周期〔３２０＝（１２８＋１６×
２）×２〕に相当する。主走査の制御においてはサンプ
リングクロックＳＰＣＬＫをカウントして駆動信号を生
成する。往復形式であるので、サンプリングクロックＳ
ＰＣＬＫの６４０周期毎にカウンタをリセットする。Hereinafter, the configuration of the main part of the three-dimensional measuring device 1 and the operation according to the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing the output image size. The number of horizontal pixels of the image is “128”. In consideration of the time required for reversing the driving direction of the galvanomirror 12X for main scanning, a margin for 16 pixels is provided at each end of the image. Further, sampling is performed twice per pixel in order to prevent image omission described below. Therefore, one line scanning time H is equal to 320 cycles of the sampling clock SPCLK [320 = (128 + 16 ×
2) × 2]. In the main scanning control, the driving signal is generated by counting the sampling clock SPCLK. Since it is a reciprocating type, the sampling clock S
The counter is reset every 640 cycles of PCLK.

【００２１】垂直画素数は「９６」である。Ｙ方向の帰
線期間（ミラー復帰期間）を４Ｈとする。したがって、
１画面の走査時間Ｖは１００Ｈとなる。副走査において
も主走査と同様にサンプリングクロックＳＰＣＬＫをカ
ウントして駆動信号を生成する。The number of vertical pixels is "96". The retrace period (mirror return period) in the Y direction is 4H. Therefore,
The scanning time V for one screen is 100H. In the sub-scanning, the driving signal is generated by counting the sampling clock SPCLK as in the main scanning.

【００２２】図３は副走査のタイミング調整を説明する
ための図である。図３（Ａ）のようにガルバノミラー１
２Ｘに対する駆動信号（実線）と実際の回動角度を示す
検出信号（破線）との間には、３０クロック周期程度の
位相差が生じる。つまり、駆動要求に対してミラー動作
が遅れる。このため、１ライン分の主走査のカウントが
終わった時点（カウント値＝３１９）で副走査を行う
と、走査スポットは、図３（Ｂ）のように各ラインの端
部に到達する以前に次のラインへ移る軌跡を描くことに
なり、適正な走査が行えない。そこで、本実施形態の走
査制御系は、専用のレジスタ（ＹＣＵＥレジスタ）を備
え、主走査のカウンタ値がこのレジスタの値と一致した
ときに副走査のカウンタをアクティブとすることによっ
て、副走査のタイミングを調整できるように構成されて
いる。この構成により、ズームングなどにより変更され
る走査範囲及び走査速度に合わせて走査状態を容易に最
適化できる。FIG. 3 is a diagram for explaining the sub-scan timing adjustment. Galvano mirror 1 as shown in FIG.
There is a phase difference of about 30 clock cycles between the drive signal for 2X (solid line) and the detection signal (broken line) indicating the actual rotation angle. That is, the mirror operation is delayed with respect to the drive request. Therefore, when the sub-scanning is performed at the time when the counting of the main scanning for one line is completed (count value = 319), the scanning spot reaches before the end of each line as shown in FIG. Since a locus that moves to the next line is drawn, proper scanning cannot be performed. Therefore, the scanning control system of the present embodiment includes a dedicated register (YCUE register), and activates the sub-scanning counter when the main scanning counter value matches the value of this register, so that the sub-scanning counter is activated. It is configured so that the timing can be adjusted. With this configuration, the scanning state can be easily optimized according to the scanning range and the scanning speed changed by zooming or the like.

【００２３】図４は画素抜けを防ぐ方法を示す図であ
る。上述のようにフレームメモリ６０のアドレス指定に
ガルバノミラー１２Ｘのモニタ情報である位置データＸ
ｇを用いるので、１ライン毎に一定数（本例では１２
８）のデータを得るのに、それと同数のサンプリング
（１画素当たり１回）を行った場合には、ある画素位置
のアドレスにデータが書き込まれない画素抜けが発生し
易い。その原因としては、ガルバノミラー１２Ｘの回動
ムラ、ノイズなどを挙げることができる。図４は回動ム
ラによってサンプリング周期中に２画素分以上の走査が
行われた例を示している。すなわち、時刻ｔ２から時刻
ｔ３までの期間に画素位置６８から画素位置７０まで主
走査が進み、その進み量は通常の２倍である。この状況
において１画素当たり１回のサンプリングでは画素位置
６９の画素抜けが生じてしまう。本実施形態では、１画
素当たりのサンプリング回数が２であるので、画素位置
６９の時点ｔ２’でもサンプリングが行われて画素抜け
が防止される。複数のサンプリングにおいて画素位置が
同一の場合には、同じアドレスにデータが上書きされる
ので、最後に書き込まれたデータが計測情報として有効
になる。１画素当たり３以上の回数のサンプリングを行
ってさらに画素抜けを低減するようにしてもよい。FIG. 4 is a diagram showing a method for preventing pixel omission. As described above, the position data X, which is the monitor information of the galvanometer mirror 12X, is used to specify the address of the frame memory 60.
g, a fixed number (12 in this example)
If the same number of samplings (one per pixel) are performed to obtain the data of 8), pixel omission in which data is not written to an address at a certain pixel position is likely to occur. The cause may be uneven rotation of the galvanomirror 12X, noise, or the like. FIG. 4 shows an example in which scanning for two pixels or more is performed during a sampling period due to rotation unevenness. That is, during the period from the time t2 to the time t3, the main scanning advances from the pixel position 68 to the pixel position 70, and the amount of the advance is twice the normal amount. In this situation, one sampling per pixel causes pixel omission at the pixel position 69. In the present embodiment, since the number of times of sampling per pixel is 2, sampling is performed even at the time point t2 'of the pixel position 69, and pixel omission is prevented. If the pixel position is the same in a plurality of samplings, the data is overwritten on the same address, so that the data written last becomes effective as measurement information. Three or more samplings may be performed per pixel to further reduce pixel omission.

【００２４】図５は第１実施形態に係る制御系の要部の
ブロック図である。３次元計測装置１は、マイクロプロ
セッサを備えたＣＰＵ５１とともに、走査制御及びデー
タ入出力制御を担うコントローラ５２を備えている。コ
ントローラ５２は複数の回路モジュールを集積化した半
導体デバイス（例えばゲートアレイ）である。コントロ
ーラ５２によるガルバノミラー１２Ｘの駆動にはＬＵＴ
３３、Ｄ／Ａ変換器３４、及びゲイン設定回路４４が係
わり、ガルバノミラー１２Ｙの駆動にはＬＵＴ３１、Ｄ
／Ａ変換器３２、及びゲイン・オフセット設定回路４３
が係わる。ガルバノミラー１２Ｘの回動角度センサ信号
（０〜５ボルト）は、ゲイン設定回路４５を経てＡ／Ｄ
変換器３５に入力され、ＬＵＴ３６を経て１２ビットの
位置データＸｇとしてコントローラ５２に入力される。
ゲイン設定回路４４，４５及びゲイン・オフセット設定
回路４３には、ＣＰＵ５１によって制御される。FIG. 5 is a block diagram of a main part of the control system according to the first embodiment. The three-dimensional measuring apparatus 1 includes a controller 51 that performs scanning control and data input / output control together with a CPU 51 that includes a microprocessor. The controller 52 is a semiconductor device (for example, a gate array) in which a plurality of circuit modules are integrated. LUT is used to drive the galvanometer mirror 12X by the controller 52.
33, a D / A converter 34, and a gain setting circuit 44. The LUT 31, DUT
/ A converter 32 and gain / offset setting circuit 43
Is involved. The rotation angle sensor signal (0 to 5 volts) of the galvanomirror 12X passes through a gain setting circuit 45 to be A / D
The data is input to the converter 35, and is input to the controller 52 via the LUT 36 as 12-bit position data Xg.
The gain setting circuits 44 and 45 and the gain / offset setting circuit 43 are controlled by the CPU 51.

【００２５】コントローラ５２にはＬＵＴ３９からの検
出データＹｐが入力される。ＬＵＴ３９の入力は、ＰＳ
Ｄ２５が出力する２種の検出信号Ｓｉｇｍａ，ΔＹをそ
れぞれＡ／Ｄ変換器３７，３８で量子化したものであ
る。検出信号Ｓｉｇｍａ，ΔＹの値は次式で表される。The controller 52 receives the detection data Yp from the LUT 39. The input of LUT39 is PS
The two detection signals Sigma and ΔY output from D25 are quantized by A / D converters 37 and 38, respectively. The value of the detection signal Sigma, ΔY is expressed by the following equation.

【００２６】Ｓｉｇｍａ＝Ｘ１＋Ｘ２＋Ｙ１＋Ｙ２ ΔＹ＝（Ｘ２＋Ｙ２）−（Ｘ１＋Ｙ１） Ｘ１：Ｘ方向の第１電極の出力信号（光電流） Ｘ２：Ｘ方向の第２電極の出力信号 Ｙ１：Ｙ方向の第１電極の出力信号 Ｙ２：Ｘ方向の第２電極の出力信号 コントローラ５２は、走査期間において入力された検出
データＹｐを逐次にフレームメモリ６０の所定のバンク
に書き込み、それと並行して他のバンクから以前に書き
込まれた検出データＹｐを読み出してＬＵＴ７１へ転送
する。ＬＵＴ７１の内容の変更はＣＰＵ５１が受け持
つ。ＣＰＵ５１には、ズーム制御回路２９や視野角調整
を受け付ける基準距離設定回路などの計測条件変更手段
９０から条件変更要求信号Ｓ１が入力される。それに呼
応して、ＣＰＵ５１は変更後の計測条件に対応したテー
ブルデータ（距離データＤｚの集合）を生成してＬＵＴ
７１に書き込む。ここで、３次元計測装置１は、動体の
監視や解析を可能とするために、周期的に計測を繰り返
して最新の計測結果を逐次に外部へ出力する。そのた
め、ＬＵＴ７１は複数のサブテーブル（メモリ領域）Ｓ
Ｔ１〜ＳＴ３で構成され、１つのサブテーブルによる検
出データＹｐの距離データＤｚへのデータ変換と並行し
て、他のサブテーブルに最新の計測条件に対応したテー
ブルデータが書き込まれる。つまり、ある計測条件の１
フレーム分の距離データＤｚを出力しているときに、変
更された最新の計測条件に対応するデータ変換の準備が
行われる。外部へのデータ出力とテーブル内容の変更と
にサブテーブルＳＴ１〜３を切り換えて用いることによ
り、フレーム単位での計測条件の変更が許容されること
になる。Sigma = X1 + X2 + Y1 + Y2 ΔY = (X2 + Y2)-(X1 + Y1) X1: Output signal of first electrode in X direction (photocurrent) X2: Output signal of second electrode in X direction Y1: Output signal of first electrode in Y direction Output signal Y2: Output signal of the second electrode in the X direction The controller 52 sequentially writes the detection data Yp input during the scanning period to a predetermined bank of the frame memory 60, and in parallel with that, previously writes from another bank. The read detection data Yp is read and transferred to the LUT 71. The CPU 51 is responsible for changing the contents of the LUT 71. The CPU 51 receives a condition change request signal S1 from a measurement condition changing unit 90 such as a zoom control circuit 29 or a reference distance setting circuit that receives a viewing angle adjustment. In response, the CPU 51 generates table data (a set of distance data Dz) corresponding to the changed measurement condition, and
Write to 71. Here, in order to enable monitoring and analysis of the moving object, the three-dimensional measuring apparatus 1 periodically repeats the measurement and sequentially outputs the latest measurement results to the outside. Therefore, the LUT 71 has a plurality of sub-tables (memory areas) S
T1 to ST3, table data corresponding to the latest measurement condition is written to another sub-table in parallel with the data conversion of the detection data Yp to the distance data Dz by one sub-table. That is, one of the measurement conditions 1
When the distance data Dz for the frame is being output, preparation for data conversion corresponding to the latest measurement condition that has been changed is performed. By switching and using the sub-tables ST1 to ST3 for outputting data to the outside and changing the contents of the table, the change of the measurement condition in a frame unit is allowed.

【００２７】図６は図５のコントローラ５２の機能構成
を示すブロック図である。コントローラ５２は、書込み
制御部５１０、メモリ制御部５２０、表示制御部５３
０、及び本発明に係わるＬＵＴ制御部５５０を有してい
る。書込み制御部５１０は、Ｘカウンタ５１１、Ｙカウ
ンタ５１２、及び比較器５１３を有している。メモリ制
御部５２０は、アドレスコントローラ５２１、データコ
ントローラ５２２、メモリステータスレジスタ５２３、
及び制御信号発生回路５２４を有している。FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the controller 52 of FIG. The controller 52 includes a writing control unit 510, a memory control unit 520, a display control unit 53
0 and an LUT control unit 550 according to the present invention. The write control unit 510 has an X counter 511, a Y counter 512, and a comparator 513. The memory control unit 520 includes an address controller 521, a data controller 522, a memory status register 523,
And a control signal generation circuit 524.

【００２８】Ｘカウンタ５１１及びＹカウンタ５１２に
は、分周器５４１からサンプリングクロックＳＰＣＬＫ
が入力される。Ｘカウンタ５１１のカウント値（０〜６
３９）は主走査の駆動制御に用いられる。Ｙカウンタ５
１２のカウント値（０〜９９）は副走査の駆動制御及び
アドレス指定に用いられる。比較器５１３及びＹＣＵＥ
レジスタ５４２は、上述した副走査のタイミング調整の
ために設けられている。ＹＣＵＥレジスタ５４２にはＣ
ＰＵ５１から計測条件に応じた最適値がセットされる。
アドレスデコーダ５４３は、ＣＰＵ５１から直接にアド
レスを指定してフレームメモリ６０をアクセスするの
か、書込み制御部５１０からアドレスを指定してアクセ
スするのかを切り換える回路である。なお、ＣＰＵ５１
からの制御アドレスで指定されてフレームメモリ６０か
ら読み出されたデータは、メモリ制御部５２０を介して
ＣＰＵ５１へ転送される。The X counter 511 and the Y counter 512 receive the sampling clock SPCLK from the frequency divider 541.
Is entered. X counter 511 count value (0 to 6
39) is used for drive control of main scanning. Y counter 5
The twelve count values (0 to 99) are used for drive control and address designation in sub-scanning. Comparator 513 and YCUE
The register 542 is provided for adjusting the sub-scan timing described above. The YCUE register 542 has C
An optimum value according to the measurement condition is set from the PU 51.
The address decoder 543 is a circuit for switching between accessing the frame memory 60 by directly specifying an address from the CPU 51 or accessing by specifying an address from the write control unit 510. Note that the CPU 51
The data specified by the control address from and read out from the frame memory 60 is transferred to the CPU 51 via the memory control unit 520.

【００２９】フレームメモリ６０に対する書込みにおい
て、アドレスコントローラ５２１は、Ｙカウンタ５１２
からの位置データＹｇ及びガルバノミラー１２Ｘからの
位置データＸｇによってアドレス指定を行う。図中の
（ｗ）は書込み用であることを示す。また、読出しにお
いて、アドレスコントローラ５２１は、表示制御部５３
０からの位置データＸｇ，Ｙｇによってアドレス指定を
行う。図中の（ｒ）は読出し用であることを示す。例え
ば、位置データＸｇ，Ｙｇが７ビットであり、フレーム
メモリ６０としてアドレス（Ａｄｄ．）がＡ₀ 〜Ａ₁₅の
１６ビットである素子を用いた場合には、Ａ₀ 〜Ａ₆ を
位置データＸｇに割り当て、Ａ₇ 〜Ａ₁₃を位置データＹ
ｇに割り当て、残りのＡ₁₄，Ａ₁₅をバンク指定に割り当
てる。In writing to the frame memory 60, the address controller 521 sets the Y counter 512
The address is specified by the position data Yg from the position data Xg and the position data Xg from the galvanomirror 12X. (W) in the figure indicates that it is for writing. In the read operation, the address controller 521 operates the display control unit 53.
The address is specified by the position data Xg and Yg from 0. (R) in the figure indicates that it is for reading. For example, position data Xg, Yg is 7 bits, if the address as a frame memory 60 (Add.) Were used device is a 16-bit A ₀ to A ₁₅ is, A ₀ to A ₆ position data Xg the assignment, the a ₇ to a ₁₃ position data Y
g, and the remaining A ₁₄ and A ₁₅ are assigned to the bank designation.

【００３０】データコントローラ５２２は、データＤＤ
としての検出データＹｐの書込み及び読出しを担う。メ
モリステータスレジスタ５２３は、フレームメモリ６０
における４個のバンクＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの状態を記憶す
る。The data controller 522 receives the data DD
And writing and reading of the detection data Yp. The memory status register 523 stores the frame memory 60
The state of the four banks A, B, C, and D in is stored.

【００３１】表示制御部５３０は、クロック発生部５３
からの各種の同期信号に基づいて読出しアドレス（Ｘ
ｇ，Ｙｇ）を生成してアドレスコントローラ５２１に与
える。また、所定の同期信号とともにデータコントロー
ラ５２２からの検出データＹｐを図示しないディスプレ
イへ出力する。The display control unit 530 includes a clock generation unit 53
Read address (X) based on various synchronization signals from
g, Yg) is generated and given to the address controller 521. Further, it outputs detection data Yp from data controller 522 to a display (not shown) together with a predetermined synchronization signal.

【００３２】図７はフレームメモリ６０のバンクの使い
分けの一例を示す図である。３次元計測装置１において
は、フレームメモリ６０が４個のバンクＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
に区画され、これらバンクＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが書込み→表
示（読出し）→待機（アイドル）→クリアの順にローテ
ーション形式で使用される。例えばバンクＣへの書込み
を行っているときには、それ以前に前回の計測のデータ
が書き込まれているバンクＢの読出しを行うとともに、
バンクＤのデータ消去を行う。そのとき、バンクＡにつ
いては何らアクセスをしない。次の計測のときには、バ
ンクＤに今回のデータを書込み、バンクＣから前回のデ
ータを読み出す。このようなメモリ制御により、周期的
に計測を繰り返しながら各回の計測で得られたデータを
順次に出力する並行処理動作が可能となり、動体の位置
変化を表示することができる。ただし、データの書込み
（つまり１フレーム分の走査）と表示のための読出しと
を非同期とした場合において、表示のフレーム周期が１
回の計測（撮影）の所要時間より短いときには、フレー
ムの書込みが完了するまでは、１回前のフレームが繰り
返し読み出されて表示されることになる。フレーム周期
（例えば１／３０秒）で１回の計測を終えることができ
る場合には、書込みと読出しとを同期させてフレーム周
期で表示を更新することができる。FIG. 7 is a diagram showing an example of properly using the banks of the frame memory 60. In the three-dimensional measuring apparatus 1, the frame memory 60 has four banks A, B, C, and D.
The banks A, B, C, and D are used in a rotation format in the order of writing, displaying (reading), waiting (idle), and clearing. For example, when writing to bank C, while reading data from bank B to which the data of the previous measurement has been written before,
The data in bank D is erased. At this time, the bank A is not accessed at all. At the time of the next measurement, the current data is written to the bank D, and the previous data is read from the bank C. Such memory control enables a parallel processing operation of sequentially outputting data obtained by each measurement while periodically repeating the measurement, thereby displaying a change in the position of the moving object. However, when writing data (that is, scanning for one frame) and reading for display are asynchronous, the display frame cycle is 1
If the time is shorter than the time required for the measurement (imaging), the previous frame is repeatedly read and displayed until the writing of the frame is completed. When one measurement can be completed in a frame cycle (for example, 1/30 second), the display can be updated in the frame cycle by synchronizing writing and reading.

【００３３】図８は図６のＬＵＴ制御部５５０の構成図
である。ＬＵＴ制御部５５０は、テーブルデータを書き
込むサブテーブルの指定信号Ｗ−ＳＥＬを出力する書込
みＬＵＴ選択回路５５１、Ｄフリップフロップ５５２、
及びデータ変換に使用するサブテーブルの指定信号Ｕ−
ＳＥＬを出力する使用ＬＵＴ選択回路５５３からなり、
これらの構成要素には動作クロックとして表示の垂直同
期信号ＶＤが与えられる。書込みＬＵＴ選択回路５５１
には、条件変更要求信号Ｓ１及び書込み制御部５１１か
らの書込み終了信号ＷＥが入力される。書込みＬＵＴ選
択回路５５１は、指定信号Ｗ−ＳＥＬの他に、計測条件
変更フラグＦ２、画像表示更新フラグＦ１、及びＬＵＴ
変更開始信号Ｓ２を出力する。計測条件変更フラグＦ２
はＤフリップフロップ５５２で遅延されてＬＵＴ変更フ
ラグＦ５として使用ＬＵＴ選択回路５５３に入力され
る。画像表示更新フラグＦ１はＤフリップフロップ５５
２のイネーブル信号となる。ＬＵＴ変更開始信号Ｓ２は
ＣＰＵ５１に送られる。FIG. 8 is a block diagram of the LUT control section 550 of FIG. The LUT control unit 550 includes a write LUT selection circuit 551 that outputs a sub-table designation signal W-SEL for writing table data, a D flip-flop 552,
And a sub-table designation signal U- used for data conversion.
It comprises a used LUT selection circuit 553 that outputs SEL,
These components are supplied with a display vertical synchronizing signal VD as an operation clock. Write LUT selection circuit 551
, The condition change request signal S1 and the write end signal WE from the write control unit 511 are input. The write LUT selection circuit 551 includes a measurement condition change flag F2, an image display update flag F1, and an LUT in addition to the designation signal W-SEL.
The change start signal S2 is output. Measurement condition change flag F2
Is delayed by the D flip-flop 552 and input to the used LUT selection circuit 553 as the LUT change flag F5. The image display update flag F1 is a D flip-flop 55
2 becomes the enable signal. The LUT change start signal S2 is sent to the CPU 51.

【００３４】図９はデータ出力動作の第１例のタイムチ
ャートである。本例では、計測（フレームメモリ６０へ
の書込み）と表示（フレームメモリ６０からの読出し）
とが非同期であるので、ＬＵＴ７１を３個のサブテーブ
ル（以下では便宜的にＬＵＴ１，２，３という）で構成
する。これらＬＵＴ１，２，３を使い分けることによ
り、条件変更要求が発生した計測の次の計測から新たな
条件を適用することができる。FIG. 9 is a time chart of a first example of the data output operation. In this example, measurement (writing to the frame memory 60) and display (reading from the frame memory 60) are performed.
Are asynchronous, the LUT 71 is composed of three sub-tables (hereinafter referred to as LUTs 1, 2, and 3 for convenience). By properly using these LUTs 1, 2, and 3, a new condition can be applied from the measurement next to the measurement in which the condition change request has occurred.

【００３５】各回の計測が終了した時点で画像表示更新
フラグＦ１を立て、その後の最初の垂直同期信号ＶＤの
オンエッジでクリアする。ここでいう「オンエッジ」と
は、“パルスベースからパルストップへの主要な遷移区
間（JIS C5620 ）”と定義されている「立上がり区間」
を意味する。垂直同期信号ＶＤは負論理信号であるの
で、信号電位の降下する遷移がいわゆる立上がりとな
る。なお、以下において、オンエッジとは逆にパルスト
ップからパルスベースへ信号レベルが遷移する区間を
「オフエッジ」という。The image display update flag F1 is set at the end of each measurement, and is cleared at the first on-edge of the vertical synchronization signal VD thereafter. The “on-edge” here is a “rising section” defined as “a main transition section from a pulse base to a pulse top (JIS C5620)”.
Means Since the vertical synchronizing signal VD is a negative logic signal, a transition in which the signal potential drops is a so-called rising. In the following, a section in which the signal level transitions from the pulse top to the pulse base contrary to the on-edge is referred to as “off-edge”.

【００３６】計測条件の変更要求が発生すると、計測条
件変更フラグＦ２を立て、書込みが終了した後の最初の
垂直同期信号ＶＤのオンエッジでクリアする。書込みが
終了した時点で計測条件変更フラグＦ２が立っていれ
ば、ＬＵＴ変更開始信号Ｓ２をオンし、その後の最初の
垂直同期信号ＶＤのオンエッジでオフする。ＬＵＴ変更
フラグＦ５は、垂直同期信号ＶＤのオンエッジで画像表
示更新フラグＦ１が立っていれば、計測条件変更フラグ
Ｆ２をラッチする。When a request for changing the measurement condition is issued, the measurement condition change flag F2 is set, and is cleared at the first on-edge of the vertical synchronization signal VD after the writing is completed. If the measurement condition change flag F2 is set at the end of the writing, the LUT change start signal S2 is turned on and then turned off at the first on-edge of the vertical synchronization signal VD. The LUT change flag F5 latches the measurement condition change flag F2 if the image display update flag F1 is set at the on edge of the vertical synchronization signal VD.

【００３７】ＣＰＵ５１は、ＬＵＴ変更開始信号Ｓ２の
オンエッジを受け付けると、新たな計測条件（ａ〜ｄ）
に対応したテーブルデータを計算してＬＵＴ１，２，３
のいずれか（Ｗ−ＳＥＬに従う）に書き込む動作を開始
する。また、使用ＬＵＴ選択回路５５３は、垂直同期信
号ＶＤのオンエッジでＬＵＴ変更フラグＦ５が立ってい
れば、指定信号Ｕ−ＳＥＬを更新してＬＵＴ１，２，３
の使用状態を切り換える。ＬＵＴ１，２，３は、Ｂ（Ｂ
ｕｓｙ：使用中）→Ｉ（Ｉｄｌｅ：待機）→Ｒ（Ｒｅａ
ｄｙ：準備完了）の順にローテーション形式で使用され
る。When the CPU 51 receives the on-edge of the LUT change start signal S2, new measurement conditions (a to d) are obtained.
LUT1,2,3
(According to W-SEL) is started. If the LUT change flag F5 is set at the on-edge of the vertical synchronization signal VD, the used LUT selection circuit 553 updates the designation signal U-SEL to update the LUT1, 2, 3
Switch the usage status of. LUT1,2,3 are B (B
usy: in use) → I (Idle: standby) → R (Rea)
dy: ready) in the order of rotation.

【００３８】図１０はデータ出力動作の第２例のタイム
チャートである。計測条件の変更が連続的でない場合、
すなわち、ｎ回目の計測で変更したときに少なくともそ
の次の（ｎ＋１）回目の計測では計測条件が変更されな
い場合には、２個のＬＵＴ１，２を交互に使い分けるこ
とによって適切な距離データＤｚを出力することができ
る。FIG. 10 is a time chart of a second example of the data output operation. If the measurement conditions change is not continuous,
That is, when the measurement conditions are not changed at least in the (n + 1) th measurement after the change in the nth measurement, the appropriate distance data Dz is output by alternately using the two LUTs 1 and 2. can do.

【００３９】図１１はデータ出力動作の第３例のタイム
チャートである。計測と表示とを同期させる場合にも２
個のＬＵＴ１，２を交互に使い分けることによって適切
な距離データＤｚを出力することができる。FIG. 11 is a time chart of a third example of the data output operation. 2 when synchronizing measurement and display
By using the LUTs 1 and 2 alternately, appropriate distance data Dz can be output.

【００４０】計測の周期を、表示周期の整数倍であり且
つＬＵＴ変更フラグＦ５が立って計測条件変更フラグＦ
２をラッチしてからテーブルデータの計算に十分な時間
を確保できる長さに設定する。そして、ＣＰＵ５１がＬ
ＵＴ変更開始信号Ｓ２のオンエッジを受け付けて計算及
びテーブルの書込みを行うようにする。The measurement cycle is an integral multiple of the display cycle, and the LUT change flag F5 is set.
2 is set to a length that allows sufficient time for the calculation of the table data after latching. Then, the CPU 51 sets L
The calculation and the writing of the table are performed by receiving the on-edge of the UT change start signal S2.

【００４１】図１２は第２実施形態に係る３次元計測装
置１ｂの制御系の要部のブロック図である。同図におい
て、図５と同一の機能を有する構成要素には同一の符号
を付し、その説明を省略し又は簡略化する。FIG. 12 is a block diagram of a main part of a control system of the three-dimensional measuring apparatus 1b according to the second embodiment. In the figure, components having the same functions as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【００４２】３次元計測装置１ｂの構成上に特徴は、ル
ックアップテーブル形式ではなく、距離演算回路７５に
よるハードウェア形式で検出データＹｐに応じた距離デ
ータＤｚを算出する点である。コントローラ５２ｂに
は、距離演算の内容を計測条件に応じて切り換えるため
に３組のレジスタ群ＲＧ１〜ＲＧ３が設けられている。
距離演算回路７５は、例えば第３のレジスタ群ＲＧ３を
参照して演算係数Ｋを取得し、所定の演算を行う。他の
レジスタ群ＲＧ１，２は、計測条件の変更に呼応してＣ
ＰＵ５１ｂが算出する演算係数Ｋの一時記憶に用いら
れ、その記憶内容は適時にレジスタ群ＲＧ３に複写され
る。The feature of the configuration of the three-dimensional measuring device 1b is that the distance data Dz corresponding to the detected data Yp is calculated in the hardware format by the distance calculation circuit 75, not in the look-up table format. The controller 52b is provided with three register groups RG1 to RG3 for switching the content of the distance calculation according to the measurement conditions.
The distance calculation circuit 75 acquires the calculation coefficient K with reference to, for example, the third register group RG3, and performs a predetermined calculation. The other register groups RG1 and RG2 store C in response to the change of the measurement condition.
It is used for temporary storage of the operation coefficient K calculated by the PU 51b, and the stored content is copied to the register group RG3 at an appropriate time.

【００４３】図１３は図１２のコントローラ５２ｂの機
能構成を示すブロック図、図１４は図１３の距離演算制
御部５６０の構成図である。コントローラ５２ｂは、書
込み制御部５１０、メモリ制御部５２０、表示制御部５
３０、及び本発明に係わる距離演算制御部５６０を有し
ている。距離演算制御部５６０は、フラグ制御回路５６
１、Ｄフリップフロップ５６２、及びレジスタ群ＲＧ１
〜ＲＧ３を有したメモリ回路５６３からなり、これらの
構成要素には動作クロックとして表示の垂直同期信号Ｖ
Ｄが与えられる。フラグ制御回路５６１には、条件変更
要求信号Ｓ１及び書込み制御部５１１からの書込み終了
信号ＷＥが入力される。フラグ制御回路５６１は、計測
条件変更フラグＦ２、画像表示更新フラグＦ１、及びレ
ジスタ変更開始信号Ｓ６を出力する。計測条件変更フラ
グＦ２はＤフリップフロップ５５２で遅延されてレジス
タ変更フラグＦ６としてメモリ回路５６３に入力され
る。画像表示更新フラグＦ１はＤフリップフロップ５６
２のイネーブル信号となる。レジスタ変更開始信号Ｓ６
はＣＰＵ５１ｂに送られる。FIG. 13 is a block diagram showing the functional configuration of the controller 52b of FIG. 12, and FIG. 14 is a configuration diagram of the distance calculation control unit 560 of FIG. The controller 52b includes a writing control unit 510, a memory control unit 520, a display control unit 5
30 and a distance calculation control unit 560 according to the present invention. The distance calculation control unit 560 includes the flag control circuit 56
1, a D flip-flop 562, and a register group RG1
To RG3, and these components include a vertical synchronizing signal V displayed as an operation clock.
D is given. The flag control circuit 561 receives the condition change request signal S1 and the write end signal WE from the write control unit 511. The flag control circuit 561 outputs a measurement condition change flag F2, an image display update flag F1, and a register change start signal S6. The measurement condition change flag F2 is delayed by the D flip-flop 552 and input to the memory circuit 563 as the register change flag F6. The image display update flag F1 is a D flip-flop 56
2 becomes the enable signal. Register change start signal S6
Is sent to the CPU 51b.

【００４４】図１５はデータ出力動作の第４例のタイム
チャートである。本例では、図９の例と同様に計測と表
示とが非同期であるので、３組のレジスタ群ＲＧ１〜Ｒ
Ｇ３（図では、便宜的にレジスタ群１，２，３と記す）
を用いる。これらレジスタ群ＲＧ１〜ＲＧ３を使い分け
ることにより、条件変更要求が発生した計測の次の計測
から新たな条件を適用することができる。FIG. 15 is a time chart of a fourth example of the data output operation. In this example, the measurement and display are asynchronous as in the example of FIG.
G3 (in the figure, register groups 1, 2, 3 for convenience)
Is used. By properly using the register groups RG1 to RG3, a new condition can be applied from the measurement next to the measurement in which the condition change request has occurred.

【００４５】各回の計測が終了した時点で画像表示更新
フラグＦ１を立て、その後の最初の垂直同期信号ＶＤの
オンエッジでクリアする。計測条件の変更要求が発生す
ると、計測条件変更フラグＦ２を立て、書込みが終了し
た後の最初の垂直同期信号ＶＤのオンエッジでクリアす
る。書込みが終了した時点で計測条件変更フラグＦ２が
立っていれば、レジスタ変更開始信号Ｓ６をオンし、そ
の後の最初の垂直同期信号ＶＤのオンエッジでオフす
る。レジスタ変更フラグＦ６は、垂直同期信号ＶＤのオ
ンエッジで画像表示更新フラグＦ１が立っていれば、計
測条件変更フラグＦ２をラッチする。At the end of each measurement, the image display update flag F1 is set, and is cleared at the first on-edge of the vertical synchronization signal VD thereafter. When a request for changing the measurement condition is issued, the measurement condition change flag F2 is set, and cleared at the first on-edge of the vertical synchronization signal VD after the writing is completed. If the measurement condition change flag F2 is set at the time when the writing is completed, the register change start signal S6 is turned on and then turned off at the first on-edge of the vertical synchronization signal VD. The register change flag F6 latches the measurement condition change flag F2 if the image display update flag F1 is set at the on-edge of the vertical synchronization signal VD.

【００４６】ＣＰＵ５１ｂは、レジスタ変更開始信号Ｓ
６のオンエッジを受け付けると、新たな計測条件（ａ〜
ｄ）に対応した演算係数Ｋを算出して第１のレジスタ群
ＲＧ１に書き込む動作を開始する。このとき、以前に書
き込まれたレジスタ群ＲＧ１の内容を第２のレジスタ群
ＲＧ２にコピーする。また、垂直同期信号ＶＤのオンエ
ッジでレジスタ変更フラグＦ６が立っていれば、レジス
タ群ＲＧ２の内容を第３のレジスタ群ＲＧ３にコピーす
る。The CPU 51b issues a register change start signal S
6, the new measurement conditions (a to
The operation of calculating the operation coefficient K corresponding to d) and writing the same in the first register group RG1 is started. At this time, the contents of the register group RG1 previously written are copied to the second register group RG2. If the register change flag F6 is set at the on edge of the vertical synchronization signal VD, the contents of the register group RG2 are copied to the third register group RG3.

【００４７】図１６はデータ出力動作の第５例のタイム
チャートである。図１０の例と同様に、計測条件の変更
が連続的でない場合には、２組のレジスタ群ＲＧ１，Ｒ
Ｇ２を交互に使い分けることによって適切な距離データ
Ｄｚを出力することができる。FIG. 16 is a time chart of a fifth example of the data output operation. As in the example of FIG. 10, when the change of the measurement condition is not continuous, the two register groups RG1 and R
By alternately using G2, appropriate distance data Dz can be output.

【００４８】ＣＰＵ５１ｂは、レジスタ変更開始信号Ｓ
６のオンエッジを受け付けると、新たな計測条件（ａ〜
ｄ）に対応した演算係数Ｋを算出して第１のレジスタ群
ＲＧ１に書き込む動作を開始する。垂直同期信号ＶＤの
オンエッジでレジスタ変更フラグＦ６が立っていれば、
レジスタ群ＲＧ１の内容をレジスタ群ＲＧ２にコピーす
る。本例の場合、距離演算回路７５は第２のレジスタ群
ＲＧ２を参照して演算係数Ｋを取得する。The CPU 51b issues a register change start signal S
6, the new measurement conditions (a to
The operation of calculating the operation coefficient K corresponding to d) and writing the same in the first register group RG1 is started. If the register change flag F6 is set at the on edge of the vertical synchronization signal VD,
The contents of the register group RG1 are copied to the register group RG2. In the case of this example, the distance calculation circuit 75 acquires the calculation coefficient K with reference to the second register group RG2.

【００４９】図１７はデータ出力動作の第６例のタイム
チャートである。計測と表示とを同期させる場合にも２
組のレジスタ群ＲＧ１，ＲＧ２を使い分けることによっ
て適切な距離データＤｚを出力することができる。FIG. 17 is a time chart of a sixth example of the data output operation. 2 when synchronizing measurement and display
By properly using the set of register groups RG1 and RG2, appropriate distance data Dz can be output.

【００５０】計測の周期を表示周期の整数倍とし、ＬＵ
Ｔ変更フラグＦ６が立って計測条件変更フラグＦ２をラ
ッチしてからレジスタ群ＲＧ１への書込みを行うように
する。The measurement cycle is set to an integral multiple of the display cycle, and LU
After the T change flag F6 is raised and the measurement condition change flag F2 is latched, writing to the register group RG1 is performed.

【００５１】図１８は第３実施形態に係る３次元計測装
置２の概要を示す図である。３次元計測装置２は、検出
データＹｐを記憶せずにＬＵＴ７１に入力して距離デー
タＤｚに変換し、その距離データＤｚをフレームメモリ
６０に書き込むものである。アドレス指定には図１の例
と同様に位置データＸｇ，Ｙｇを用いる。ディスプレイ
へのデータ出力に際しては、フレームメモリ６０から読
み出した距離データＤｚを直接にＤ／Ａ変換器７２に入
力してビデオ信号に変換する。投光系１０及び受光系２
０の構成は図１の３次元計測装置１と同一である。FIG. 18 is a diagram showing an outline of a three-dimensional measuring apparatus 2 according to the third embodiment. The three-dimensional measuring device 2 inputs the LUT 71 to the distance data Dz without storing the detection data Yp, and writes the distance data Dz to the frame memory 60. For address designation, position data Xg and Yg are used as in the example of FIG. When outputting data to the display, the distance data Dz read from the frame memory 60 is directly input to the D / A converter 72 and converted into a video signal. Light emitting system 10 and light receiving system 2
The configuration of 0 is the same as that of the three-dimensional measuring apparatus 1 of FIG.

【００５２】本例の構成の場合には、計測条件の変更要
求が発生したｎ番目の計測の次の（ｎ＋１）番目の計測
でも引き続き変更前の計測条件で検出データＹｐを得る
ようにし、その計測期間中に新たな計測条件に対応した
テーブルデータを計算してＬＵＴ７１の内容を書き換え
ておく。そして、（ｎ＋２）番目の計測から新たな計測
条件の走査を行うとともに、新たなテーブルデータを適
用して距離データＤｚを得る。In the case of the configuration of this example, the detection data Yp is continuously obtained in the (n + 1) -th measurement next to the n-th measurement in which the request for changing the measurement condition is generated under the measurement condition before the change. During the measurement period, table data corresponding to a new measurement condition is calculated and the contents of the LUT 71 are rewritten. Then, scanning of new measurement conditions is performed from the (n + 2) th measurement, and distance data Dz is obtained by applying new table data.

【００５３】なお、ＬＵＴ７１に代えて距離演算回路で
ハードウェア的に距離データＤｚを求めてフレームメモ
リ６０に書き込む場合には、演算係数を記憶する手段と
して１組のレジスタ群があればよい。When the distance data Dz is obtained by hardware using a distance calculation circuit instead of the LUT 71 and is written into the frame memory 60, a set of registers may be used as means for storing the calculation coefficients.

【００５４】[0054]

【発明の効果】請求項１乃至請求項６の発明によれば、
種々の計測条件での距離データの出力に必要なメモリ容
量を削減することができる。According to the first to sixth aspects of the present invention,
It is possible to reduce the memory capacity required for outputting distance data under various measurement conditions.

【００５５】請求項３又は請求項６の発明によれば、メ
モリ容量の削減を図りつつ、周期的に計測を繰り返す連
続計測動作の途中での計測条件の変更を実現することが
できる。According to the third or sixth aspect of the present invention, it is possible to reduce the memory capacity and to change the measurement conditions during the continuous measurement operation in which the measurement is repeated periodically.

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

【図１】本発明に係る３次元計測装置の概要を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a three-dimensional measuring apparatus according to the present invention.

【図２】出力画像サイズを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an output image size.

【図３】副走査のタイミング調整を説明するための図で
ある。FIG. 3 is a diagram for explaining sub-scan timing adjustment.

【図４】画素抜けを防ぐ方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method for preventing pixel omission.

【図５】第１実施形態に係る制御系の要部のブロック図
である。FIG. 5 is a block diagram of a main part of a control system according to the first embodiment.

【図６】図５のコントローラの機能構成を示すブロック
図である。FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of a controller shown in FIG. 5;

【図７】フレームメモリのバンクの使い分けの一例を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the proper use of a bank of a frame memory.

【図８】図６のＬＵＴ制御部の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of an LUT control unit in FIG. 6;

【図９】データ出力動作の第１例のタイムチャートであ
る。FIG. 9 is a time chart of a first example of a data output operation.

【図１０】データ出力動作の第２例のタイムチャートで
ある。FIG. 10 is a time chart of a second example of the data output operation.

【図１１】データ出力動作の第３例のタイムチャートで
ある。FIG. 11 is a time chart of a third example of the data output operation.

【図１２】第２実施形態に係る３次元計測装置の制御系
の要部のブロック図である。FIG. 12 is a block diagram of a main part of a control system of the three-dimensional measurement device according to the second embodiment.

【図１３】図１２のコントローラの機能構成を示すブロ
ック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a functional configuration of the controller of FIG.

【図１４】図１３の距離演算制御部の構成図である。14 is a configuration diagram of a distance calculation control unit in FIG.

【図１５】データ出力動作の第４例のタイムチャートで
ある。FIG. 15 is a time chart of a fourth example of the data output operation.

【図１６】データ出力動作の第５例のタイムチャートで
ある。FIG. 16 is a time chart of a fifth example of the data output operation.

【図１７】データ出力動作の第６例のタイムチャートで
ある。FIG. 17 is a time chart of a sixth example of the data output operation.

【図１８】第３実施形態に係る３次元計測装置の概要を
示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating an outline of a three-dimensional measuring apparatus according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ３次元計測装置 ＶＳ 仮想平面 Ｌ 光ビーム（参照光） ｓｐ サンプリング区画 Ｑ 計測対象 ７１ ＬＵＴ（ルックアップテーブル） ＳＴ１〜３ サブテーブル Ｓ１ 条件変更要求信号 Ｄｚ 距離データ ５１，５１ｂ ＣＰＵ（データ処理手段） ２５ 受光デバイス（光電変換デバイス） ５６３ メモリ回路（レジスタ） ＲＧ１〜３ レジスタ群（メモリ） 1 3D measuring device VS virtual plane L light beam (reference light) sp sampling section Q measurement target 71 LUT (lookup table) ST1 to 3 subtable S1 condition change request signal Dz distance data 51, 51b CPU (data processing means) 25 light receiving device (photoelectric conversion device) 563 memory circuit (register) RG1-3 register group (memory)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】仮想平面に向かって走査をするように参照
光を投射し、前記仮想平面を細分化した各サンプリング
区画を通過する時点での計測対象で反射した前記参照光
の入射角度に応じた距離データ信号を出力する３次元計
測装置であって、 前記入射角度を検出する光電変換デバイスと、 前記光電変換デバイスによる検出値に基づいて前記距離
データを出力するためのルックアップテーブルと、 計測条件の変更指示に呼応して、変更後の計測条件での
前記入射角度に対応する距離データを算出し、前記ルッ
クアップテーブルの内容を書き換えるデータ処理手段
と、を有したことを特徴とする３次元計測装置。1. A method according to claim 1, wherein the reference light is projected so as to scan toward a virtual plane, and the reference light is reflected by a measurement target at the time of passing through each sampling section obtained by subdividing the virtual plane. A three-dimensional measuring device that outputs a distance data signal, a photoelectric conversion device that detects the incident angle, a lookup table that outputs the distance data based on a value detected by the photoelectric conversion device, Data processing means for calculating distance data corresponding to the incident angle under the changed measurement condition in response to a condition change instruction, and rewriting the contents of the look-up table. Dimension measurement device. 【請求項２】前記計測条件は、前記光電変換デバイスの
受光面への前記仮想平面の結像に係る焦点距離である請
求項１記載の３次元計測装置。2. The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1, wherein the measurement condition is a focal length for imaging the virtual plane on a light receiving surface of the photoelectric conversion device. 【請求項３】前記ルックアップテーブルは、択一的に選
択されて距離データの出力に使用される複数のサブテー
ブルからなり、 前記データ処理手段は、距離データの出力に使用されて
いない前記サブテーブルに算出した距離データを書き込
む請求項１又は請求項２記載の３次元計測装置。3. The look-up table comprises a plurality of sub-tables which are alternatively selected and used for outputting distance data, wherein the data processing means comprises a sub-table which is not used for outputting distance data. 3. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the calculated distance data is written in a table. 【請求項４】仮想平面に向かって走査をするように参照
光を投射し、前記仮想平面を細分化した各サンプリング
区画を通過する時点での計測対象で反射した前記参照光
の入射角度に応じた距離データ信号を出力する３次元計
測装置であって、 前記入射角度を検出する光電変換デバイスと、 計測条件に応じた演算係数を記憶するレジスタと、 前記光電変換デバイスによる検出値と前記レジスタが記
憶する演算係数とに基づいて前記距離データを算出する
距離演算手段と、 計測条件の変更指示に呼応して、変更後の計測条件に応
じた演算係数を算出し、前記レジスタの内容を書き換え
るデータ処理手段と、を有したことを特徴とする３次元
計測装置。4. A method for projecting a reference beam so as to scan toward a virtual plane, and according to an incident angle of the reference beam reflected by a measurement target when passing through each sampling section obtained by subdividing the virtual plane. A three-dimensional measurement device that outputs a distance data signal, a photoelectric conversion device that detects the incident angle, a register that stores an operation coefficient according to a measurement condition, and a value detected by the photoelectric conversion device and the register. Distance calculation means for calculating the distance data based on the calculation coefficient to be stored; and data for calculating a calculation coefficient according to the changed measurement condition in response to a measurement condition change instruction and rewriting the contents of the register. And a processing unit. 【請求項５】前記計測条件は、前記光電変換デバイスの
受光面への前記仮想平面の結像に係る焦点距離である請
求項４記載の３次元計測装置。5. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 4, wherein the measurement condition is a focal length related to imaging of the virtual plane on a light receiving surface of the photoelectric conversion device. 【請求項６】前記レジスタは、択一的に選択されて距離
データの算出に使用される複数のメモリからなり、 前記データ処理手段は、距離データの算出に使用されて
いない前記メモリに算出した演算係数を書き込む請求項
４又は請求項５記載の３次元計測装置。6. The register comprises a plurality of memories which are alternatively selected and used for calculating distance data, and wherein the data processing means calculates data in the memory which is not used for calculating distance data. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 4, wherein an operation coefficient is written.