JP2002031516A

JP2002031516A - ３次元画像入力装置

Info

Publication number: JP2002031516A
Application number: JP2000217152A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yamamoto; 山本　　清
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】被計測物体の３次元画像を高速で、しかも十
分な精度で計測する。【解決手段】発光素子５１の光軸上にレンズ５３と回
折光学素子５４とミラー５５を配設する。レンズ５３
は、発光素子５１から出力されたレーザ光のビームスポ
ットを例えば円形等の所定の形状に成形する。回折光学
素子５４は、レンズ５３を介して照射されたレーザ光を
複数のスリット光に分割する。複数のスリット光はミラ
ー５５において反射され、被計測物体Ｓに投影される。
ミラー５５をガルバノメータ５６の回転軸５７に取り付
ける。光伝播時間測定（ＴＯＦ）法に従って、被計測物
体Ｓの表面における複数のスリット光を識別する。識別
されたスリット光毎に、光切断法に従って３次元形状を
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を被計測
物体に照射し、その反射光を検出することによって、被
計測物体の３次元形状を検出する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、光切断法を用いたものと、光伝播時間測定（ＴＯ
Ｆ）法を用いたものがある。光切断法では通常、１本の
線状に成形されたレーザ光（スリット光）が被計測物体
の表面に照射されてＣＣＤにより検出される。そして、
光源とＣＣＤと被計測物体上のスリット光との幾何学的
な位置関係に基づいて、被計測物体の表面におけるスリ
ット光の形状、すなわちスリット光に沿った被計測物体
の位置座標が計測される。スリット光は、その長手方向
に垂直な方向に沿って走査され、複数の位置毎に、スリ
ット光に沿った被計測物体の位置座標が計測されて、被
計測物体の３次元画像が求められる。これに対してＴＯ
Ｆ法では、パルス状のレーザ光が被計測物体に対して照
射され、被計測物体からのパルス状の反射光がＣＣＤか
ら成るエリアセンサによって検出される。ＣＣＤの各フ
ォトダイオードは被計測物体の表面の各点に対応してお
り、パルス状の反射光に応じて各フォトダイオードに蓄
積した電荷が垂直転送ＣＣＤにおいて積分され、その積
分値すなわち輝度値は被計測物体の表面の各点までの距
離に対応している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光切断法による３次元
画像の検出では、１つの画面内に複数のスリット光が存
在すると各スリット光を識別できないため、通常は１つ
の画面に１本のスリット光しか存在させることができな
い。したがって被計測物体の全体に関して３次元画像を
検出しようとすると、上述のようにスリット光を走査さ
せる必要があり、計測時間が長くかかるという問題があ
る。これに対してＴＯＦ法では、被計測物体の全体につ
いて距離データが一括して検出できるため、計測に要す
る時間は短いが、被計測物体の表面の各点における距離
データ、すなわちＣＣＤの各フォトダイオードにおける
電荷蓄積量の検出精度は悪く、10mm程度の分解能しか得
られない。

【０００４】本発明は、被計測物体の３次元画像を高速
で、しかも十分な精度で計測することができる３次元画
像入力装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の３次元画像入力
装置は、時間的にパルス状に変化するレーザ光を、複数
のビームに成形して被計測物体に照射する光源と、被計
測物体からの反射光を受光する撮像素子と、反射光に基
づいて、光伝播時間測定法に従って、被計測物体の表面
における複数のビームの照射位置までの距離に対応した
第１の距離データを検出する第１の距離検出手段と、第
１の距離データに基づいて、複数のビームを識別するビ
ーム識別手段と、ビーム識別手段によって識別されたビ
ームに基づいて、光切断法に従って、被計測物体の表面
におけるビームの位置までの距離に対応した第２の距離
データを検出する第２の距離検出手段とを備えることを
特徴としている。

【０００６】光源は、レーザ光を複数のビームに分割す
るために例えば回折光学素子を備える。回折光学素子を
用いることにより、種々の形態のビームを成形すること
が容易になる。複数のビームは、平面に照射されたとき
に略等間隔に並ぶ縞状のスリット光、あるいは点状のス
ポット光である。

【０００７】第１の距離検出手段は、複数のビームのそ
れぞれについて、第１の距離データを検出してメモリに
記憶し、第２の距離検出手段が、メモリから読み出され
た第１の距離データに対応した位置の情報に基づいて、
光切断法に従って、第２の距離データを検出してもよ
い。

【０００８】好ましくはビーム識別手段は、光源、撮像
素子および識別されたビームの相対的な位置関係と第１
の距離データとに基づいて、複数のビームを識別する。

【０００９】３次元画像入力装置は、被計測物体に対す
る複数のビームの照射位置を変更する照射位置制御手段
を備えていてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態である
３次元画像入力装置を備えたカメラの斜視図である。

【００１１】カメラ本体１０の前面において、撮影レン
ズ１１の左上にはファインダ窓１２が設けられ、右上に
はストロボ１３が設けられている。カメラ本体１０の上
面において、撮影レンズ１１の真上には、測距光である
レーザ光を照射する発光装置５０が配設されている。発
光装置５０の左側にはレリーズスイッチ１５と液晶表示
パネル１６とスキャン実行ボタン１７が設けられてい
る。カメラ本体１０の側面には、ＩＣメモリカード等の
記録媒体を挿入するためのカード挿入口１９が形成さ
れ、またビデオ出力端子２０とインターフェースコネク
タ２１が設けられている。

【００１２】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
およびズーミング動作はレンズ駆動回路２７によって制
御される。レンズ駆動回路２７によって撮影レンズ１１
の光軸方向の位置、すなわち撮影レンズ１１の焦点距離
が検出され、システムコントロール回路３５に伝送され
る。

【００１３】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ール回路３５によって制御さ
れる。

【００１４】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。

【００１５】また画像メモリ３４から読み出された画像
信号はＴＶ信号エンコーダ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。システムコントロール
回路３５はインターフェース回路４０に接続され、イン
ターフェース回路４０はインターフェースコネクタ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、インターフェースコネクタ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
ステムコントロール回路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メモリカード等の記録媒体
Ｍに記録可能である。

【００１６】システムコントロール回路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とスリット光生成機構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は測距光であるレーザ光を照射する
ものであり、このレーザ光はスリット光生成機構５２に
よって複数のスリット光に分割され、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
像データが検出される。なお、この計測において、ＣＣ
Ｄ２８における転送動作のタイミング等の制御はシステ
ムコントロール回路３５とＣＣＤ駆動回路３０によって
行なわれる。

【００１７】システムコントロール回路３５には、レリ
ーズスイッチ１５、スキャン実行ボタン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。なおシステムコントロール回路３５に
は、３次元画像データの検出等に必要な情報を格納する
ためのメモリ３５ａが設けられている。

【００１８】図３は発光装置５０の構成を概念的に示し
ている。スリット光生成機構５２は発光素子５１の光軸
上に配置されたレンズ５３と、レンズ５３のさらに前方
に配設された回折光学素子５４と、ミラー５５とを有す
る。レンズ５３はレーザ光のビームスポットを例えば円
形等の所定の形状に成形するために設けられる。回折光
学素子５４は、レンズ５３を介して照射されたレーザ光
を複数のスリット光に分割するために設けられ、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
いるレーザパターンプロジェクタ等が利用可能である。
複数のスリット光はミラー５５において反射され、被計
測物体Ｓに投影される。図３において、スリット光は被
計測物体Ｓの表面において水平方向に延びる、平行な５
本の直線状の光である。

【００１９】ミラー５５はガルバノメータ５６の回転軸
５７に取り付けられている。ガルバノメータ５６の回転
軸５７は、供給された電圧の大きさに応じた角度だけ矢
印Ｄに沿って回転する。すなわち、スキャン実行ボタン
１７（図１参照）が押されたとき、ガルバノメータ５６
の制御回路（図示せず）に時間的に変化する電圧信号が
供給され、これにより回転軸５７は、軸心周りに一定の
角度ピッチで断続的に回転する。

【００２０】被計測物体Ｓにおいて反射したレーザ光
（スリット光）は、撮影レンズ１１を介してＣＣＤ２８
の受光面に入射する。すなわちＣＣＤ２８には、被計測
物体Ｓに投影された複数本のスリット光Ｐの像が形成さ
れ、ＣＣＤ２８に設けられた各フォトダイオードには、
受光量に応じた電荷信号がそれぞれ発生する。

【００２１】図３の例において、被計測物体Ｓは球形を
有し、ＣＣＤ２８とミラー５５は異なる位置に設けられ
ているため、図４に示されるように、ＣＣＤ２８に結像
されたスリット光の像Ｐ１〜Ｐ５は球形に応じて円弧状
に湾曲している。被計測物体Ｓの３次元画像データの検
出では、まずＴＯＦ法に従ってスリット光の像Ｐ１〜Ｐ
５が識別され、次に光切断法に従って各像Ｐ１〜Ｐ５毎
にその３次元形状が計測される。そしてミラー５５を所
定角度だけ回転させることによって、被計測物体Ｓにお
けるスリット光の照射位置が変更され、再びＴＯＦ法と
光切断法を用いて各像Ｐ１〜Ｐ５の３次元形状が計測さ
れる。このようにして、スリット光が被計測物体Ｓの表
面を走査する毎に各像Ｐ１〜Ｐ５の３次元形状が計測さ
れ、被計測物体Ｓの３次元形状（３次元画像データ）が
検出される。

【００２２】図５および図６を参照して、ＴＯＦ法にお
ける距離測定の原理を説明する。なお図６において横軸
は時間ｔである。

【００２３】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。測距光は時間的にパルス状に変化するレー
ザ光である。測距光のパルス幅をＨとすると、被計測物
体Ｓからの反射光のパルス幅もＨ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。

【００２４】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。

【００２５】上述した原理を利用して、ＣＣＤ２８に設
けられたフォトダイオードにおいて、被計測物体Ｓの表
面の各点に対応した画素における受光量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することができる。本実施
形態ではＴＯＦ法に従って、被計測物体Ｓの表面に照射
された複数のスリット光を識別しており、この識別の手
法について次に説明する。

【００２６】図７は、発光装置５０のミラー５５を介し
て被計測物体（図示せず）に照射されるスリット光の進
行方向（破線）と、ＣＣＤ２８から放射状に等角度間隔
に延びる直線（実線）とを示している。この図におい
て、原点はＣＣＤ２８の受光面の中心である。Ｘ軸はＣ
ＣＤ２８の受光面に垂直であって、原点から被計測物体
側に延びており、Ｙ軸は原点からＣＣＤ２８の受光面に
沿って図の左側に延びている。回折光学素子５４とＣＣ
Ｄ２８の間隔すなわち基線長Ｌは200mm である。図８
は、光源すなわち回折光学素子５４から延びる直線（ス
リット光の進行方向に一致する）のＸ軸に対する角度
と、ＣＣＤ２８による受光角度、すなわち原点から延び
る直線のＸ軸に対する角度と、被計測物体の表面におけ
るスリット光の位置との関係を示している。なお、角度
の符号は図において時計方向が負、反時計方向が正であ
る。

【００２７】図７において、回折光学素子５４から−２
５°の角度で照射されるスリット光（符号１）は、ＣＣ
Ｄ２８から−３０°の角度で延びる直線と点Ｑ１におい
て交差する。点Ｑ１の座標は、図８の欄Ｒ１を参照する
と、(1801, -1040) である。回折光学素子５４から−２
０°の角度で照射されるスリット光（符号２）は、ＣＣ
Ｄ２８から−３０°の角度で延びる直線と点Ｑ２におい
て交差する。点Ｑ２の座標は、図８の欄Ｒ２を参照する
と、(937,-541)である。同様に、回折光学素子５４から
−１５°の角度で照射されるスリット光（符号３）は、
ＣＣＤ２８から−２０°の角度で延びる直線と点Ｑ３に
おいて交差する。点Ｑ３の座標は、図８の欄Ｒ３を参照
すると、(2083,-758) である。

【００２８】スリット光が回折光学素子５４から被計測
物体Ｓを経てＣＣＤ２８に至るまでに飛行した距離は、
被計測物体Ｓの表面が点Ｑ１にあったとすると、図８の
欄Ｓ１に示されるように4266mmである。被計測物体Ｓの
表面が点Ｑ２にあったとすると、欄Ｓ２に示されるよう
に2277mmであり、被計測物体Ｓの表面が点Ｑ３にあった
とすると、欄Ｓ３に示されるように4509mmである。図８
に示される交点座標および光飛行距離等のデータは、シ
ステムコントロール回路３５のメモリ３５ａにテーブル
形式で格納されている。

【００２９】ＴＯＦ法によって光飛行距離が検出される
と、この光飛行距離が検出された画素の位置と撮影レン
ズ１１の焦点距離とに応じてＣＣＤ２８における受光角
度がわかるので、飛行距離と受光角度に基づいて、メモ
リ３５ａに格納された図８のテーブルが参照され、光源
（回折光学素子５４）に対する角度が得られる。例え
ば、受光角度が−３０°に対応する画素によって検出さ
れた光飛行距離が2280mmであったとすると、図８のテー
ブルにおいて、この数値に最も近いのは2277mmであるの
で、検出されたスリット光は光源に対して−２０°で傾
斜していると判断され、これにより被計測物体の表面に
おける複数のスリット光が識別される。すなわち、この
例において、図７の点Ｑ１、Ｑ２のうち、点Ｑ２が検出
されたスリット光に対応している。

【００３０】このようにして被計測物体に照射されてい
る全てのスリット光が識別されると、次に光切断法に従
って、各スリット光毎に、３次元形状すなわちそのスリ
ット光に沿った各位置の３次元座標が求められる。光切
断法は周知であるので、その説明は省略する。

【００３１】図９は３次元画像検出ルーチンのフローチ
ャートであり、このルーチンはシステムコントロール回
路３５（図２）において実行される。図１〜３および図
７〜９を参照して、３次元画像の検出動作を説明する。

【００３２】ステップ１００では、撮影レンズ１１の光
軸方向の位置に基づいて、焦点距離のデータが得られ
る。ステップ１０１ではミラー５５の位置が初期化さ
れ、例えば、ミラー５５が被計測物体Ｓの上端部に対向
するように位置決めされる。

【００３３】ステップ１０２では、発光装置５０が駆動
されてパルス状のレーザ光が出力され、複数のスリット
光に分割されて被計測物体Ｓに照射される。そして、Ｃ
ＣＤ２８に結像された被計測物体Ｓの像の１画面分の距
離のデータ（すなわち第１の距離データ）がＣＣＤ２８
を介して検出され、システムコントロール回路３５のメ
モリ３５ａに格納される。第１の距離データはＴＯＦ法
に従ったデータであり、ＣＣＤ２８の各フォトダイオー
ドに蓄積した電荷量に対応している。

【００３４】ステップ１０３では、メモリ３５ａから第
１の距離データが読み出される。そして、図７および図
８を参照して説明したように、第１の距離データおよび
第１の距離データが検出された画素（すなわちＣＣＤ２
８における受光角度）に基づいて、被計測物体Ｓの表面
における複数のスリット光の照射位置までの距離（図８
に示す光飛行距離）が求められ、ミラー５５に対する角
度が検出されて計測物体Ｓの表面における各スリット光
が識別される。この識別処理では、１本のスリット光の
全長にわたって第１の距離データを用いる必要はなく、
被計測物体Ｓの所定の高さ位置における第１の距離デー
タのみを用いればよい。

【００３５】ステップ１０４では、ステップ１０３にお
いて識別されたスリット光に基づいて、被計測物体Ｓの
表面におけるスリット光に沿った各点位置までの第２の
距離データが検出される。まずメモリ３５ａから第１の
距離データが読み出される。第１の距離データは上述し
たように、ＴＯＦ法に従って得られたものであり、本カ
メラから被計測物体Ｓの表面の各点までの距離を表して
いる。しかしステップ１０４では、ＴＯＦ法によって得
られた第１の距離データを、距離を表しているデータと
して用いるのではなく、位置を表すデータとして用い
る。すなわち光切断法に従って、ミラー５５とＣＣＤ２
８と被計測物体Ｓにおけるスリット光に沿った各点との
位置関係に基づいて、各点の位置座標が幾何学的に求め
られる。

【００３６】ステップ１０５では、３次元画像の検出を
終了するか否かが判定される。この判定処理としては種
々の方法が可能であるが、本実施形態では、一例とし
て、スキャン実行スイッチ１７を一定時間内に操作しな
かったとき、計測を終了すると判定される。

【００３７】スキャン実行スイッチ１７が一定時間内に
操作されたとき、すなわち計測を終了しないと判定され
たとき、ステップ１０６が実行され、ミラー５５は回転
軸５７の周りに所定角度だけ回転する。これにより、被
計測物体Ｓの表面におけるスリット光の照射位置は下方
向に変位する。そして、ステップ１０２へ戻り、ステッ
プ１０２〜１０４が再び実行される。

【００３８】ステップ１０５において、３次元計測を終
了すると判定されたとき、ステップ１０４において光切
断法によって求められた３次元画像のデータが画像メモ
リ３４に保存され、このルーチンは終了する。

【００３９】以上のように本実施形態では、複数のスリ
ット光を被計測物体Ｓに照射し、まずＴＯＦ法を用いて
各スリット光を識別する。そして、光切断法を用いて、
各スリット光の各点における位置座標を求める。必要に
応じてスリット光の位置を変更し、再びＴＯＦ法と光切
断法を用いて各スリット光の各点における位置座標を求
める。このように本実施形態では、ＴＯＦ法は３次元画
像の検出に直接使用されるのではなく、スリット光の識
別に用いられ、３次元画像の検出は光切断法によって行
われる。すなわち、処理が高速で行われるＴＯＦ法によ
ってスリット光を迅速に識別し、検出精度の高い光切断
法によって被計測物体の３次元画像を検出しており、３
次元画像を高速かつ高精度で得ることができる。

【００４０】本実施形態では、発光素子５１から出力さ
れたレーザ光を複数のビームに分割するために回折光学
素子５４を用いているが、これに代えてＤＭＤ（デジタ
ル・マイクロミラー・デバイス）のようなミラーデバイ
スを用いてもよい。また、ＤＭＤを用いた構成によれ
ば、ガルバノメータを用いることなく被計測物体に対す
る照射位置を制御することができる。

【００４１】さらに、本実施形態では、回折光学素子５
４によって得られる複数のビームは、平面に照射された
ときに略等間隔に並ぶ縞状のスリット光であったが、こ
れに代えて、平面に照射されたときに略等間隔に並ぶ点
状のスポット光であってもよい。

【００４２】また、ミラー５５とＣＣＤ２８の間隔であ
る基線長Ｌは一定である必要はなく、必要に応じて可変
にしてもよい。

【００４３】さらに、スリット光の縞の本数は固定値と
してもよく、あるいは被計測物体までの距離に応じて、
近距離では少なく、遠距離では多くなるように変化させ
てもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被計測物
体の３次元画像を高速で、しかも十分な精度で計測する
ことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】発光装置の構成を概念的に示す図である。

【図４】ＣＣＤに結像されたスリット光の像を示す図で
ある。

【図５】ＴＯＦ法に従って行われる距離測定の原理を説
明するための図である。

【図６】ＴＯＦ法の距離測定において、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。

【図７】被計測物体に照射されるスリット光の進行方向
と、ＣＣＤから放射状に等角度間隔に延びる直線とを示
す図である。

【図８】被計測物体に照射されるスリット光の進行方向
のＸ軸に対する角度と、ＣＣＤから放射状に等角度間隔
に延びる直線のＸ軸に対する角度との関係を示す図であ
る。

【図９】３次元画像検出ルーチンのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

５０発光装置５１発光素子５４回折光学素子５５ミラーＰスリット光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 13/02 Ｇ０１Ｓ 17/88 ＺＦターム(参考） 2F065 AA04 AA53 BB05 DD03 DD06 FF32 FF42 GG04 HH05 JJ03 JJ26 LL12 LL28 LL42 LL62 MM16 QQ03 QQ21 QQ24 QQ32 2F112 AD01 CA08 CA12 DA09 DA11 DA15 5C061 AA21 AB03 AB06 AB08 AB21 5J084 AD01 BA03 BA34 BA49 BB02 BB21 CA03 CA61 CA70 DA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時間的にパルス状に変化するレーザ光
を、複数のビームに分割して被計測物体に照射する光源
と、前記被計測物体からの反射光を受光する撮像素子と、前記反射光に基づいて、光伝播時間測定法に従って、前
記被計測物体の表面における前記複数のビームの照射位
置までの距離に対応した第１の距離データを検出する第
１の距離検出手段と、前記第１の距離データに基づいて、前記複数のビームを
識別するビーム識別手段と、前記ビーム識別手段によって識別されたビームに基づい
て、光切断法に従って、前記被計測物体の表面における
前記識別されたビームの位置までの距離に対応した第２
の距離データを検出する第２の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】前記光源が、前記レーザ光を複数のビー
ムに分割する回折光学素子を備えることを特徴とする請
求項１に記載の３次元画像入力装置。
【請求項３】前記複数のビームが、平面に照射された
ときに略等間隔に並ぶ縞状のスリット光であることを特
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】前記複数のビームが、平面に照射された
ときに略等間隔に並ぶ点状のスポット光であることを特
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】前記第１の距離検出手段が、前記複数の
ビームのそれぞれについて、前記第１の距離データを検
出してメモリに記憶し、前記第２の距離検出手段が、前
記メモリから読み出された前記第１の距離データに対応
した位置の情報に基づいて、光切断法に従って、前記第
２の距離データを検出することを特徴とする請求項１に
記載の３次元画像入力装置。
【請求項６】前記ビーム識別手段が、前記光源、前記
撮像素子および前記識別されたビームの相対的な位置関
係と前記第１の距離データとに基づいて、前記複数のビ
ームを識別することを特徴とする請求項１に記載の３次
元画像入力装置。
【請求項７】前記被計測物体に対する前記複数のビー
ムの照射位置を変更する照射位置制御手段を備えること
を特徴とする請求項１に記載の３次元画像入力装置。