(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置に配置された被計測物の対向面にスリット光を照射するスリット光投光部、および前記対向面で反射した前記スリット光の像を結像面上に結像させる３Ｄ形状計測部を有する撮像手段と、
前記撮像手段を前記所定の位置に向けたまま前記被計測物の回りに相対的に回転させる回転手段と、
前記結像面に結像された前記スリット光の像に基づいて前記結像面から前記対向面までの距離を測定する測定手段と、
前記撮像手段の向きを前記所定の位置とは異なる方向に変更する変更手段と、
前記測定手段によって測定された前記距離に基づいて、前記スリット光の照射方向に対して所定の角度を有する前記被計測物の傾斜面を検出し、前記傾斜面に前記撮像手段が向くように前記回転手段および前記変更手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする３次元形状計測装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記結像面上の隣接する画素間の前記距離の差が一定値以上あり、かつ、前記距離の差が所定の方向に一定画素以上続いた場合に前記傾斜面を検出する構成の請求項１記載の３次元形状計測装置。
【請求項３】
前記変更手段は、互いに異なる方向の２つの軸の回りに前記スリット光投光部撮像手段を回転させる構成の請求項１記載の３次元形状計測装置。
【請求項４】
前記変更手段は、前記スリット光をその光軸の回りに回転させる構成の請求項１記載の３次元形状計測装置。
【請求項５】
所定の位置に配置された被計測物の対向面にスリット光を照射するスリット光投光部、前記対向面で反射した前記スリット光の像を結像面上に結像させる３Ｄ形状計測部、および前記スリット光が照射されたのと同一の前記対向面の表面画像を撮像する２Ｄ画像撮像部を有する撮像手段と、
前記撮像手段を前記所定の位置に向けたまま前記被計測物の回りに相対的に回転させる回転手段と、
前記結像面に結像された前記スリット光の像に基づいて前記結像面から前記対向面までの対向距離からなる距離画像を作成するとともに、前記距離画像に前記表面画像を重畳する測定手段と、
前記撮像手段の向きを前記所定の位置とは異なる方向に変更する変更手段と、
前記測定手段によって測定された前記対向距離に基づいて、前記スリット光の照射方向に対して所定の角度を有する前記被計測物の傾斜面を検出し、前記傾斜面に前記撮像手段が向くように前記回転手段および前記変更手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記結像面上の隣接する画素間の前記対向距離の差が一定値以上あり、かつ、前記対向距離の差が所定の方向に一定画素以上続いた場合に前記傾斜面を検出する構成の請求項５記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記変更手段は、互いに異なる方向の２つの軸の回りに前記スリット光投光部を回転させる構成の請求項５記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記変更手段は、前記スリット光をその光軸の回りに回転させる構成の請求項５記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被計測物の３次元形状を計測する３次元形状計測装置、および被計測物の３次元形状を計測して得られた距離画像に被計測物の表面画像を重畳する画像読取装置に関し、特に、死角となる部分を低減し、精度の高い計測が可能な３次元形状計測装置および画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の３次元形状計測装置としては、例えば、特開平１−１９５３０３号公報に示されるものがある。
【０００３】
図１４は、その３次元形状計測装置を示す。この装置１００は、スリット投光法を用いて３次元形状を測定するものであり、スリット板１０１を備え、スリット板１０１に形成したスリット１０１ａを通してスリット光１０２ａを被測定物１０３に照射するスリット光投光部１０２と、レンズ中心Ｆを有し、被測定物１０３の表面１０３ａで反射したスリット光反射光１０２ｂを受光するテレビカメラ１０４と、スリット光投光部１０２を被測定物１０３の回りに回転させる図示しない回転駆動部とを有する。
【０００４】
上記構成において、スリット光投光部１０２の投光中心Ｓからスリット光１０２ａを被測定物１０３に照射し、そのスリット光反射光１０２ｂをテレビカメラ１０４で撮像すると、被測定物１０３上の点Ｐがスリット板１０１において点Ｐ１  、テレビカメラ１０４のテレビ画面１０４ａにおいて点Ｐ２  に映る。被測定物１０３上の点Ｐの位置は、２直線ＳＰ１  とＦＰ２  との交点として求まる。スリット光投光部１０２を被測定物１０３の回りに図示しない回転駆動部によって回転させ、その都度テレビカメラ１０４で撮像することにより、テレビ画面１０４ａから被測定物１０３の表面１０３ａまでの奥行き方向の距離が得られ、被測定物１０３の３次元形状を計測することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の３次元形状計測装置１００によると、テレビカメラ１０４が固定であるので、被測定物の表面の傾斜面に対しては、奥行き方向の距離の測定点の間隔が平坦面より粗くなり、奥行き方向の距離の精度が場所によってばらつき、また、段差部分の側面のように傾斜角度が急な傾斜面に対しては、奥行き方向の距離の測定点を設定できず、距離データが得られない死角が生じてしまう。この死角が生じた場合、その周囲の奥行き方向の距離のデータで補間しても、その部分の精度は悪くなる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、死角となる部分を低減し、精度が高く、均一な計測が可能な３次元形状計測装置および画像読取装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、所定の位置に配置された被計測物の対向面にスリット光を照射するスリット光投光部、および前記対向面で反射した前記スリット光の像を結像面上に結像させる３Ｄ形状計測部を有する撮像手段と、前記撮像手段を前記所定の位置に向けたまま前記被計測物の回りに相対的に回転させる回転手段と、前記結像面に結像された前記スリット光の像に基づいて前記結像面から前記対向面までの距離を測定する測定手段と、前記撮像手段の向きを前記所定の位置とは異なる方向に変更する変更手段と、前記測定手段によって測定された前記距離に基づいて、前記スリット光の照射方向に対して所定の角度を有する前記被計測物の傾斜面を検出し、前記傾斜面に前記撮像手段が向くように前記回転手段および前記変更手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする３次元形状計測装置を提供する。
本発明は、上記目的を達成するため、所定の位置に配置された被計測物の対向面にスリット光を照射するスリット光投光部、前記対向面で反射した前記スリット光の像を結像面上に結像させる３Ｄ形状計測部、および前記スリット光が照射されたのと同一の前記対向面の表面画像を撮像する２Ｄ画像撮像部を有する撮像手段と、前記撮像手段を前記所定の位置に向けたまま前記被計測物の回りに相対的に回転させる回転手段と、前記結像面に結像された前記スリット光の像に基づいて前記結像面から前記対向面までの対向距離からなる距離画像を作成するとともに、前記距離画像に前記表面画像を重畳する測定手段と、前記撮像手段の向きを前記所定の位置とは異なる方向に変更する変更手段と、前記測定手段によって測定された前記対向距離に基づいて、前記スリット光の照射方向に対して所定の角度を有する前記被計測物の傾斜面を検出し、前記傾斜面に前記撮像手段が向くように前記回転手段および前記変更手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置を示す。なお、Ｘ，Ｙは水平方向を示し、Ｚは紙面に対して垂直方向を示す。この装置１は、被計測物２が載置され、中心３ａを軸として回転する被計測台３０を備えた被計測部３と、中心３ａから所定の距離離れた固定の位置にアーム３１によって支持され、被計測物２の表面２ａについてスリット光画像を撮像するとともに、２次元の濃淡画像を撮像する撮像部４とを有する。
【０００９】
図２は、撮像部４を示す。撮像部４は、スリット光４ａを被計測物２の表面２ａの対向部分２ｂに照射するスリット光投光部４０と、対向部分２ｂで反射したスリット反射光４ｂを受光して対向部分２ｂについてスリット光画像を撮像し、このスリット光画像に基づいて対応部分２ｂの３次元形状を計測する３Ｄ形状計測部４１と、スリット光４ａが照射されたのと同一の対向部分２ｂに可視光４ｃを照射し、対向部分２ｂで反射した可視光反射光４ｄを受光して対向部分２ｂについて２次元の濃淡画像を撮像する２Ｄ画像撮像部４２とを備える。
【００１０】
スリット光投光部４０は、レーザ光を発生するレーザ光発生部４００と、レーザ光発生部４００が発生したレーザ光からスリット光を生成して被計測物２の表面２ａの対向部分２ｂに照射するスリット光生成部４０１とを備える。
【００１１】
スリット光生成部４０１は、レーザ光発生部４００が発生したレーザ光をスリット状のレーザ光に変形してスリット光４ａを生成し、被計測物２の表面２ａの対向部分２ｂに照射するシリンドリカルレンズ４０１ａと、シリンドリカルレンズ４０１ａを同図矢印方向に回転させることによりスリット光４ａを光軸回りに回転させる回転機構４０１ｂとを備える。なお、液晶シャッタによりスリット光４ａを生成してもよい。この場合、電気的にスリット光４ａをその光軸回りに回転させることも可能である。
【００１２】
３Ｄ形状計測部４１は、被計測物２の表面２ａで反射したスリット光反射光４ｂの進行方向を変えるガルバノミラー４１０ａ、ガルバノミラー４１０ａで反射したスリット光反射光４ｂを受光し、スリット光像を含む矩形状の２次元のスリット光画像に変換する２次元の固体撮像素子４１０ａ、およびレンズ系を含む光学結像系４１０を備える。
【００１３】
２Ｄ画像撮像部４２は、スリット光４ａが照射されたのと同一の対向部分２ｂに可視光４ｃを照射する後述する光源と、対向部分２ｂで反射された可視光反射光４ｄからレーザ波長成分を除去して可視光成分のみを通過させる可視光透過フィルタ４２０と、可視光透過フィルタ４２０でレーザ光成分が除去された可視光反射光４ｄを入力して濃淡画像を読み取るＣＣＤカメラ４２１とを備える。
【００１４】
図３（ａ）  ，（ｂ）  は、スリット光投光部４０を示す。スリット光投光部４０は、ケース４０２と、ケース４０２に垂直方向Ｚに設けられた垂直方向回転軸４０３と、ケース４０２に水平方向Ｘ，Ｙに設けられた水平方向回転軸４０４とを備え、垂直方向回転軸４０３および水平方向回転軸４０４の回りに回転可能に支持されている。
【００１５】
図４は、本装置１の制御系を示す。本装置１は、本装置１全体を制御する制御部１０を有し、この制御部１０に、被計測部３、スリット光投光部４０、３Ｄ形状計測部４１および２Ｄ画像撮像部４２を各々接続している。
【００１６】
被計測部３は、被計測台３０を回転させる回転駆動部３２と、被計測台３０が予め決められた一定角度毎に順次間欠的に回転するように回転駆動部３２を制御する回転制御部３３とを備える。
【００１７】
スリット光投光部４０は、スリット光生成部４０１を光軸の回りに回転させる回転駆動部４０５と、回転駆動部４０５を制御する回転制御部４０６と、スリット光投光部４０を垂直方向回転軸４０３および水平方向回転軸４０４を中心に回転可能に支持する水平・垂直回転機構４０７と、水平・垂直回転機構４０７を制御してスリット光投光部４０の光軸の向きを水平方向Ｘ，Ｙおよび垂直方向Ｚに回転させる水平・垂直制御部４０８とを備える。
【００１８】
３Ｄ形状計測部４１は、固体撮像素子４１０ｂを駆動して固体撮像素子４１０ｂからの画像信号を処理する駆動処理回路４１２と、固体撮像素子４１０ｂが撮像したスリット光画像内におけるスリット光像の位置を検出するスリット光検出回路４１３と、スリット光画像の各画素に対応する奥行き方向の位置を算出する３Ｄ座標算出回路４１４とから構成されている。
【００１９】
２Ｄ画像撮像部４２は、スリット光４ａが照射された被計測物２の表面２ａの対向部分２ｂと同一の部分に可視光４ｃを照射する光源４２２と、２Ｄ画像撮像部４２を垂直方向Ｚに設けられた図示しない垂直方向回転軸、および水平方向Ｘ，Ｙに設けられた水平方向回転軸の回りに回転させる水平・垂直回転機構４２４と、水平・垂直回転機構４２４を制御して３Ｄ形状計測部４１の光軸の向きを水平方向Ｘ，Ｙおよび垂直方向Ｚに回転させる水平・垂直制御部４２５とを備える。ＣＣＤカメラ４２１は、固体撮像素子およびレンズ系を含む光学結像系４２１ａと、固体撮像素子を駆動する駆動処理回路４２１ｂとを備える。なお、光源４２２は、自然光や室内光による光を使用することにより省略してもよい。
【００２０】
制御部１０は、３Ｄ座標算出回路４１４からの距離画像データを記憶する第１の画像メモリ１１と、２Ｄ画像撮像部４２の駆動処理回路４２１ｂからの濃淡画像データを記憶する第２の画像メモリ１２と、マイクロコンピュータ１３とを備える。
【００２１】
マイクロコンピュータ１３は、図９および図１０のフローチャートに示すようなプログラムを記憶する図示しないプログラムメモリを備え、プログラムメモリに記憶されているプログラムに従い、本装置１の各部を制御して距離画像データを取得して第１の画像メモリ１１に記憶するとともに、濃淡画像データを取得して第２の画像メモリ１２に記憶し、第１の画像メモリ１１の距離画像データと第２の画像メモリ１２の濃淡画像データとを画素毎に対応付けして濃淡情報がマッピングされた距離情報としての画像信号を出力するものである。
【００２２】
図５は、スリット光検出回路４１３の細線化処理を示す。スリット光検出回路４１３は、図５に示すように、駆動処理回路４１２の２値化器によって２値化された画像からハイライト部分（同図において斜線を施した部分）５０を抽出し、このハイライト部分５０を同図実線で示すように細線化し、スリット光像の位置５１を決定するものである。
【００２３】
図６は、３Ｄ座標算出回路４１４による３Ｄ座標算出処理を示す。３Ｄ座標算出回路４１４は、スリット光像の位置と、ガルバノミラー４１０、およびスリット光投光部４０のスリット光生成部４０１のＸ方向距離ｌおよびＹ方向距離ｍと、ガルバノミラー４１０およびスリット光生成部４０１のＸ方向とのなす角度α，βとから、各画素に対応する奥行き方向の距離ｚを次式により算出するものである。
ｚ＝（ｌｔａｎα・ｔａｎβ−ｍｔａｎβ）／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
【００２４】
次に、本装置１の動作を第１の読み取り動作と第２の読み取り動作とに分けて図７〜図１０を参照して説明する。
【００２５】
（１）  第１の読み取り動作
図９は、第１の読み取り動作を示すフローチャートである。オペレータは、被計測物２を被計測物台３０上に載置し、図示しない起動スイッチを操作する。制御部１０のマイクロコンピュータ１３は、起動スイッチの操作に基づいて、図示しないプログラムメモリに記憶されている図９のフローチャートに示すようなプログラムに従い、本装置１の各部を制御して第１の読み取り動作を実行する。
【００２６】
まず、マイクロコンピュータ１３は、被計測部３の回転制御部３３を制御して被計測物台３０上の被計測物２を一定の角度回転させる（ＳＴ１）。マイクロコンピュータ１３は、スリット光投光部４０および３Ｄ形状計測部４１を制御して距離画像データを取得するとともに、２Ｄ画像撮像部４２を制御して濃淡画像データを取得する。
【００２７】
すなわち、スリット光投光部４０は、レーザ光発生部４００が発生したレーザ光からスリット光生成部４０１によってスリット光４ａを生成し、被計測物２の表面２ａの対向部分２ｂに照射する（ＳＴ２）。このとき、スリット光４ａの向きは、垂直方向Ｚとする。
【００２８】
対向部分２ｂで反射されたスリット光反射光４ｂは、３Ｄ形状計測部４１のガルバノミラー４１０ａで反射され、固体撮像素子４１０ｂに導かれ、固体撮像素子４１０ｂの出力信号が駆動処理回路４１２で２値化され、スリット光画像の読み取りが行われる（ＳＴ３）。
【００２９】
スリット光検出回路４１４は、スリット光画像のうちハイライト部分を細線化し、スリット光像の位置を求める。３Ｄ座標算出回路４１４は、細線化されたスリット光像の位置と、マイクロコンピュータ１３から入力されるガルバノミラー４１０ａ、およびスリット光生成部４０１のＸ方向距離ｌおよびＹ方向距離ｍと、ガルバノミラー４１０ａおよびスリット光生成部４０１のＸ方向とのなす角度α，βとから、奥行き方向の距離ｚを算出する。スリット光像の位置、すなわち画像上の座標と求めた奥行き方向の距離は距離画像データとして第１の画像メモリ１１に送られ、記憶される（ＳＴ４）。
【００３０】
スリット光画像の読み取りと同時に、２Ｄ画像撮像部４２では、光源４２２を点灯し（ＳＴ５）、スリット光４ａが照射されたのと同一の対向部分２ｂに可視光４ｃを照射する。そして、可視光反射光４ｄが可視光透過フィルタ４２０を通過することで、レーザ波長成分が除去され、可視光成分のみがＣＣＤカメラ４２１に入射し、濃淡画像が読み取られ、駆動処理回路４２１ｂでＡ／Ｄ変換され、デジタルの濃淡画像データとして第２の画像メモリ１２に送られ、記憶される（ＳＴ６）。
【００３１】
スリット光画像と表面の濃淡画像の読み取りが終了すると、マイクロコンピュータ１３は、被計測物台３０が１回転したか否かの判断を行い（ＳＴ７）、１回転していなければ、被計測物台３０が一定の角度回転するように被計測部３の回転制御部３３を制御する。回転駆動部３２は、回転制御部３３の制御により被計測物台３０を一定の角度回転させる（ＳＴ８）。
【００３２】
一定の角度回転後、前述したのと同様に、スリット光の照射（ＳＴ２）に基づいてスリット光画像が読み取られ（ＳＴ３）、奥行き方向の距離が算出され（ＳＴ４）、距離画像データが第１の画像メモリ１１に記憶される。これと並行して光源４２２の点灯に基づいて被計測物２の表面２ａの濃淡画像が読み取られ（ＳＴ５）、その濃淡画像データが第２の画像メモリ１２に記憶される。この計測は、被計測物２が１回転するまで続けられる（ＳＴ７）。
【００３３】
図７は、被計測物２が段差を有する場合の第１の読み取り結果を説明するための図である。被計測物２が、図７に示すように段差を有する場合は、スリット光４ａが正面部２ｃおよび段差側面部２ｄに投影されても、スリット光４ａ上の測定点４ｅは、段差側面部２ｄ上に設定できず、正面部２ｃ上にしか設定できない場合がある。従って、第１の読み取りでは段差側面部２ｄについて形状計測を行えないことから、後述する第２の読み取りで段差側面部２ｄについて形状計測を行う。
【００３４】
マイクロコンピュータ１３は、第１の画像メモリ１１に記憶した距離画像データに基づいて固体撮像素子４１０ｂ上の隣接する画素間の奥行き方向の距離差が一定値以上あり、かつ、その差が所定の方向に一定画素数以上続いたか否かの判断を行い、距離差が一定値以上あり、かつ、その差が所定の方向に一定画素数以上続いた場合に、段差側面部２ｄと判定することで被計測物２の全周にわたって、段差の検出を行い（ＳＴ８）、検出した段差側面部２ｄの法線方向を算出する（ＳＴ９）。
【００３５】
（２）  第２の読み取り動作
図１０は、第２の読み取り動作を説明するためのフローチャートである。マイクロコンピュータ１３は、図示しないプログラムメモリに記憶されている図１０のフローチャートに示すようなプログラムに従い、段差側面部２ｄに対する第２の読み取り動作を実行する。
【００３６】
図８は、段差側面部２ｄに対する第２の読み取り動作を説明するための図である。まず、マイクロコンピュータ１３は、段差側面部２ｄの法線方向に基づいて、スリット光投光部４０の光軸の向きがステップＳＴ７で求めた法線方向に略一致するように被計測部３の回転制御部３３、およびスリット光投光部４０の水平・垂直制御部４０８を制御する。回転駆動部３２は、回転制御部３３の制御により被計測台３０を回転させ、水平・垂直回転機構４０７は、水平・垂直制御部４０８の制御によりスリット光投光部４０を垂直方向回転軸４０３あるいは水平方向回転軸４０４の回りに回転させる。これにより、スリット光投光部４０の光軸の向きが法線方向に略一致する（ＳＴ１１）。
【００３７】
マイクロコンピュータ１３は、スリット光４ａの方向が第１の読み取り時のスリット光４ａの方向と直交する方向に回転するようにスリット光投光部４０の回転制御部４０６を制御する。回転駆動部４０５は、回転制御部４０６の制御によりスリット光生成部４０１を回転させる。これにより、スリット光４ａの方向が第１の読み取り時のスリット光４ａの方向と直交する（ＳＴ１２）。
【００３８】
スリット光投光部４０は、段差側面部２ｄにスリット光４ａを照射し、マイクロコンピュータ１３は、図８の矢印方向にスリット光４ａが走査されるように水平・垂直制御部４０８を制御する。水平・垂直回転機構４０７は、水平・垂直制御部４０８の制御によりスリット光投光部４０を水平方向回転軸４０４の回りに正逆転させる（ＳＴ１４）。スリット光画像が読み取られ（ＳＴ１５）、段差側面部２ｄの奥行き方向の距離が算出されて第１の画像メモリ１１に記憶され、段差側面部２ｄのデータとして補完される（ＳＴ１６）。距離画像の取得と同時にマイクロコンピュータ１３は、２Ｄ画像撮像部４２の光軸の向きが段差側面部２ｄの法線方向に略一致するように水平・垂直制御部４２５を制御する。水平・垂直回転機構４２４は、水平・垂直制御部４２５の制御により２Ｄ画像撮像部４２を垂直方向回転軸あるいは水平方向回転軸を中心に回転させる。２Ｄ画像撮像部４２の光軸の向きが法線方向に略一致する（ＳＴ１７）。
【００３９】
光源４２２が点灯して（ＳＴ１８）、段差側面部２ｄの濃淡画像が読み取られ、第２の画像メモリ１２に記憶され、段差側面部２ｄのデータとして補完される（ＳＴ１９）。
【００４０】
上記動作は、全ての段差側面部２ｄについて距離画像の取得と、濃淡画像の読み取りが終了するまで行われる（ＳＴ２０）。
【００４１】
最後に、距離画像の接続処理が行われて、１つの３次元形状に濃淡画像がマッピングされたデータとなる（ＳＴ２１）。
【００４２】
上述した第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）  段差側面部２ｄを検出した場合に、スリット光投光部４０の光軸の向きを段差側面部２ｄの法線方向に略一致させて段差側面部２ｄの奥行き方向の距離を求めているので、死角となる部分を低減することが可能になる。
（ロ）  死角の部分を補間する必要がなくなるので、精度が高くなる。
（ニ）  傾斜面における奥行き方向の距離の測定点４ｅの間隔を平坦面と同様に設定することが可能となるので、場所による精度のばらつきを抑えることができる。
（ホ）  重心の中心付近で被測定物台３０を回転させることができるので、被測定物台３０の回転機構を小型化できる。
【００４３】
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る画像読取装置を示す。この装置１は、第１の実施の形態とは逆に、被計測物台３０を固定とし、撮像部４を回転させるようにしたものである。
【００４４】
図１２は、撮像部４を示す。撮像部４は、第１の実施の形態と同様に、スリット光投光部４０、３Ｄ形状計測部４１および２Ｄ画像撮像部４２を備えるが、３Ｄ形状計測部４１は、ハーフミラー４１０ｃで反射したスリット光反射光４ｂをガルバノミラー４１０ａに導くようにし、２Ｄ画像撮像部４２は、ハーフミラー４１０ｃを透過した可視光反射光４ｄを可視光透過フィルタ４２０に導くようにしたものである。
【００４５】
図１３は、本装置１の制御系を示す。本装置１は、第１の実施の形態と同様に、本装置１全体を制御する制御部１０を有し、この制御部１０に、被計測部３、撮像部４のスリット光投光部４０、３Ｄ形状計測部４１および２Ｄ画像撮像部４２を各々接続しているが、被計測部３は、撮像部４をアーム３１によって回転させる回転駆動部３２と、撮像部４が予め決められた一定角度毎に順次間欠的に回転するように回転駆動部３２を制御する回転制御部３３とを備える。
【００４６】
上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、死角となる部分を低減でき、精度が高く、均一な計測が可能となり、スリット光反射光４ｂ，可視光４ｃおよび可視光反射光４ｄの光路を共用しているので、小型化が図れる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々な形態が可能である。例えば、上記実施の形態では、第２の読み取り動作でスリット光投光部４０の光軸の向きを変更したが、３Ｄ形状計測部４１の光軸の向きを変更してもよく、スリット光投光部４０の光軸と３Ｄ形状計測部４１の光軸との間の中間に設定された光軸の向きを変更してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明によれば、撮像手段を被計測物の対向面のみならず、所定の傾斜面に向けることができるので、所定の傾斜面が段差部分の側面であっても、奥行き方向の距離を計測することができるため、死角となる部分を低減することが可能になる。
また、死角の部分を補間する必要がなくなるので、精度が高くなる。
また、傾斜面における奥行き方向の距離の測定点の間隔を平坦面と同様に設定することが可能となるので、場所による精度のばらつきを抑えることが可能になる。
従って、死角となる部分を低減し、精度が高く、均一な計測が可能な３次元形状計測装置および画像読取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置の全体図である。
【図２】第１の実施の形態に係る撮像部を示す図である。
【図３】（ａ）  は第１の実施の形態に係るスリット光投光部の斜視図、（ｂ）  は第１の実施の形態に係るスリット光投光部の要部断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る画像読取装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態に係るスリット光検出回路の細線化処理を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態に係る３Ｄ座標算出回路の３Ｄ座標算出処理を説明するための図である。
【図７】第１の実施の形態に係る画像読取装置による第１の読み取り動作を説明するための図である。
【図８】第１の実施の形態に係る画像読取装置による第２の読み取り動作を説明するための図である。
【図９】第１の実施の形態に係る画像読取装置による第１の読み取り動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第１の実施の形態に係る画像読取装置による第２の読み取り動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る画像読取装置の全体図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る撮像部を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る画像読取装置の制御系を示すブロック図である。
【図１４】従来の３次元形状計測装置を示す図である。
【符号の説明】
１  画像読取装置
２  被計測物
２ａ  表面
２ｂ  対向部分
２ｃ  正面部
２ｄ  段差側面部
３  被計測部
３ａ  中心
４  撮像部
４ａ  スリット光
４ｂ  スリット光反射光
４ｃ  可視光
４ｄ  可視光反射光
４ｅ  測定点
１０  制御部
１１  第１の画像メモリ
１２  第２の画像メモリ
１３  マイクロコンピュータ
３０  被計測台
３１  アーム
３２  回転駆動部
３３  回転制御部
４０  スリット光投光部
４１  ３Ｄ形状計測部
４２  ２Ｄ画像撮像部
４００  レーザ光発生部
４０１  スリット光生成部
４０１ａ  シリンドリカルレンズ
４０１ｂ  回転機構
４０２  ケース
４０３  垂直方向回転軸
４０４  水平方向回転軸
４０５  回転駆動部
４０６  回転制御部
４０７  水平・垂直回転機構
４０８  水平・垂直制御部
４１０  光学結像系
４１０ａ  ガルバノミラー
４１０ｂ  固体撮像素子
４１０ｃ  ハーフミラー
４１２  駆動回路
４１３  スリット光検出回路
４１４  ３Ｄ座標算出回路
４２０  可視光透過フィルタ
４２１  ＣＣＤカメラ
４２１ａ  光学結像系
４２１ｂ  駆動処理回路
４２２  光源
４２４  水平・垂直回転機構
４２５  水平・垂直制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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