(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象となる三次元空間に向けて、所定のパターン光を照射する照射手段と、
前記パターン光の照射により、前記監視対象空間内に存在する物体表面並びに該監視対象空間の背景を構成する所定物体表面に投影される映像パターンを撮像し、画像データを取得する撮像手段と、
前記撮像手段を介してそのとき取得される画像データと、前記監視対象空間内に進入物体が存在しないときに撮像手段を介して取得される画像データ相当の基準画像データとの比較に基づき、前記監視対象空間における侵入物体についての位置情報を取得する位置計測手段と、
前記位置計測手段により算出された位置情報に基づく機器制御信号を出力する判定出力手段と、
前記照射手段を介して照射されるパターン光に基づく映像パターンが、予定された映像パターンと一致するか否かを適宜確認し、一致が確認された場合又は一致しなくても、両者の相違が許容範囲内であるときには、そのときの各構成手段の自己診断結果は“良”とする一方、両者の相違が許容範囲外であるときには、自己診断結果は“不良”とするようにした自己診断手段と、を有する三次元監視装置。
【請求項２】
自己診断結果が“不良”とされるときには機器制御停止信号を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の三次元監視装置。
【請求項３】
照射手段は、パターン光の照射方向を制御することにより、該パターン光を所定範囲内で走査可能な走査機構を具備し、
撮像手段は、前記走査機構によるパターン光の監視対象空間内の走査を介して、予め定められた方向及びタイミングで監視対象空間に向けて投影される複数の瞬時映像パターンの合成映像に相当する画像データを取得する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元監視装置。
【請求項４】
照射手段から照射される光の一部を撮像手段の撮像面上に直接照射させることにより取得される画像データに、予定されたチェック模様が正常に出現しているか否かに基づき、自身の動作についての異常発生有無を自動検出する自己診断機能を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元監視装置。
【請求項５】
照射手段としてのレーザ光源を有し、チェック模様は、該レーザ光源の点滅タイミングおよび走査タイミングにより規定される、ことを特徴とする請求項４に記載の三次元監視装置。
【請求項６】
三次元監視装置と、制御対象となる機械装置とを含む三次元監視システムであって、
前記三次元監視装置は、
監視対象となる三次元空間に向けて、所定のパターン光を照射する照射手段と、
前記パターン光の照射により、前記監視対象空間内に存在する物体表面並びに該監視対象空間の背景を構成する所定物体表面に投影される映像パターンを撮像し、画像データを取得する手段と、
撮像装置を介してそのとき取得される画像データと、前記監視対象空間内に進入物体が存在しないときに撮像手段を介して取得される画像データ相当の基準画像データとの比較に基づき、前記監視対象空間における侵入物体についての位置情報を算出する位置計測手段と、
算出された位置情報に基づき、前記機械装置へ機器制御信号を出力するための判定出力手段と、
前記照射手段を介して照射されるパターン光に基づく映像パターンが、予定された映像パターンと一致するか否かを適宜確認し、一致が確認された場合又は一致しなくても、両者の相違が許容範囲内であるときには、自己診断結果は“良”とする一方、両者の相違が許容範囲外であるときには、自己診断結果は“不良”とするようにした自己診断手段と、を有することを特徴とする三次元監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば工場内の生産ラインや産業用機械等における危険領域への人体侵入検知等への使用に好適な三次元監視装置に係り、特に、パターン光をキャリアとして用いることにより、所定の三次元空間内への侵入物体の位置情報を取得可能とした三次元監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工場等では、各種機械装置による作業者の巻き込み事故防止や、不意の物体侵入等による装置の破損防止等を目的として、所定エリア（三次元空間）への物体侵入有無を検出する監視装置を導入するケースが増えてきている。
【０００３】
監視装置としては、複数の光線を連ねることにより所定平面を監視するエリアセンサや、ポリゴンミラー等を使用してレーザビームを走査させることにより所定平面を監視するレーザスキャン型センサ等が知られている。これら監視装置を使用すれば、例えば、物体進入が検出された場合には装置を直ちに停止させる等の自動制御を行うことも可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来センサ（監視装置）は、いずれも、投光により空間上に仮想の光検出面を展開させ、この光検出面を横切る（遮る）物体にのみ反応して出力を生成するといった所謂‘二次元（平面）監視’を前提とするものであるため、任意の三次元空間の監視には不向きと言わざるを得ないものであった。すなわち、任意の三次元空間を監視対象とする場合にも、実際に監視（検出）可能であるのは、光検出面が展開されている側からの物体進入有無のみであり、この光検出面を通過することなく所定三次元空間内に侵入する物体等には反応することができないという問題があった。
【０００５】
加えて、これら従来センサは、基本的に、光検出面を遮る物体の存在有無のみを検出するものであり、所定三次元空間内における物体の侵入状態（三次元空間内のどの位置まで侵入しているか等）までを検出したいとするユーザの要求には到底こたえることはできない。
【０００６】
この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、パターン光を検出媒体とすることにより、所定三次元空間内への物体侵入を高精度で検出可能とした三次元監視装置を提供するところにある。
【０００７】
この発明の更に他の目的とするところは、パターン光を検出媒体とすることにより、所定三次元空間内への侵入物体についての位置情報を取得するようにした三次元監視装置を提供するところにある。
【０００８】
この発明の更に他の目的乃至作用効果については、以下の明細書の記載を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の三次元監視装置は、監視対象となる三次元空間に向けて、所定のパターン光を照射する照射手段と、前記パターン光の照射により、前記監視対象空間内に存在する物体表面並びに該監視対象空間の背景を構成する所定物体表面に投影される映像パターンを撮像し、画像データを取得する撮像手段と、前記撮像手段を介してそのとき取得される画像データと、前記監視対象空間内に進入物体が存在しないときに撮像手段を介して取得される画像データ相当の基準画像データとの比較に基づき、前記監視対象空間における侵入物体についての位置情報を取得する位置計測手段と、を有している。
【００１０】
ここで、『パターン光』とあるが、ここで言う「パターン光」とは、例えば、平面スクリーン上に当該パターン光を照射した場合には一定の形状乃至模様の映像（一定の映像パターン）が写し出されるような光束を意味している。尚、「映し出される」とあるが、ここで言う「パターン光」には、赤外光等、人間の目には認識されない波長のものも含まれる。また、「一定の模様乃至形状」の一例としては、格子状模様、同心円模様、同心多角形模様等が挙げられる。
【００１１】
『照射手段』としての具体的一例としては、レーザ照射装置を挙げることができる。また、『撮像手段』としては、ＣＣＤカメラ等を挙げることができる。
【００１２】
『前記監視対象空間内に存在する物体表面並びに該監視対象空間の背景を構成する所定物体』とあるが、当該物体として好ましくは、予め用意される平面スクリーン体が使用される。これにより、パターン光の反射効率の向上、計測安定等が図られる。尚、このような場合には、ここでいう‘背景を構成する所定物体’を別途用意することになるが、当該物体を、初めからそこに存在する例えば‘壁’等としてもよい。
【００１３】
尚、『画像データ相当』とあるように、基準画像データは、撮像手段を介して直接取得されるものでなくともよい。すなわち、「監視対象空間内に進入物体が存在しないときに撮像手段を介して取得される画像データ相当」のものであれば、ＰＬＣ等の外部装置を介して直接データ入力等するといったことも可能である。
【００１４】
本発明の三次元監視装置は、パターン光をキャリア（検出媒体）として監視を行うものであるから、単なる平面監視ではなく、三次元空間の物体侵入監視が可能となる。また、本発明の三次元監視装置は、物体の存在位置を計測するというものであるから、単に侵入物体の有無のみを検出するといった用途だけでなく、位置計測等、様々な態様の三次元空間監視に好適に適用することができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、位置計測手段により算出された位置情報に基づく機器の制御信号を出力する判定出力手段が更に具備される。
【００１６】
このような態様によれば、監視対象空間内への物体侵入に基づき所定の設備装置を緊急停止させたり、警報ランプを自動的に作動させる等の安全システムを容易に構築することができる。それにより、作業者の巻き込み事故等の災害も未然に防ぐこともできる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、基準画像データは、撮像手段による撮像を介した教示により取得されるようにする。
【００１８】
このような態様によれば、背景等の環境変化が生じやすい場所での使用であっても、その時々の変化に合わせて適切な基準画像に適宜に設定乃至変更することができる。
【００１９】
尚、パターン光の生成乃至発生態様であるが、これには様々なものが考えられる。好ましい一例では、本発明における照射手段を、レーザ光を発振するレーザダイオード等の光源体と、該光源体から投光されるレーザビームを所定のパターン光に変換するパターン光生成器とを具備して構成し、それによりレーザパターン光を生成するようにする。
【００２０】
ここで、『パターン光生成器』としたが、当該生成器としては、ＭＬＡ（Micro lense aley)またはＣＧＨ（Computer generated holograph)が好適かと思われる。一般に、ＭＬＡやＣＧＨには可動部がないため耐久性がよく、また、超小型であることから装置自体の軽量化を図ることもできる。
【００２１】
また、本発明において、好ましくは、照射手段は、パターン光の照射方向を制御することにより、該パターン光を所定範囲内で走査可能な走査機構を具備し、撮像手段は、前記走査機構によるパターン光の監視対象空間内の走査を介して、予め定められた方向及びタイミングで監視対象空間に向けて投影される複数の瞬時映像パターンの合成映像に相当する画像データを取得するように構成される。
【００２２】
このような態様によれば、走査範囲の調整に基づく監視範囲の変更・調整、並びに、合成映像の調整に基づく検出分解能の変更・調整も可能となる。
【００２３】
ここで、より好ましくは、走査機構として、光反射体と、電磁誘導を介してねじり回転制御され前記光反射体を回動自在に支持する支持部材と、を有してなるＭＥＭＳ（Micro electoro mecanical system)が適用される。
【００２４】
ＭＥＭＳ製造技術は、昨今、その実用性が注目されている技術である。本発明の場合には、特に、走査機構として上述のような可動部を要さない電磁誘導制御のＭＥＭＳを使用することにより、ポリゴンミラー等の使用時に見受けられるような摩擦熱の発生や金属疲労等による故障といった不具合がなくなり、装置の長寿命化が期待される。
【００２５】
本発明は、上述したように、侵入物体についての位置情報を取得するというものであるが、より詳細な位置情報取得のために、好ましくは、照射手段としての照射装置と、撮像手段としての撮像装置とを有する構成とし、位置計測手段は、照射装置及び撮像装置との既知の位置関係と、パターン光についての既知の形状と、撮像装置を介してそのとき取得される画像データと予め取得された基準画像データとから求められる変位と、を利用して、三角測量の原理に基づき監視対象空間内における侵入物体についての三次元位置座標を算出するようにする。
【００２６】
尚、この算出態様は、あくまでも好ましい一例を示したものであり、本発明における位置情報の算出態様を三角測量の原理に基づくものに限定するための記載ではない。
【００２７】
また、より詳細な位置情報取得のため、他の好ましい態様による本発明の三次元監視装置では、前記撮像手段と前記照射手段とは、撮像手段と照射手段とを結ぶ仮想線と水平面との成す角度が略４５度となるように位置決め配置されており、それにより、侵入物体の位置情報を視差をもって計測するように構成される。
【００２８】
このような態様によれば、高さ方向及び幅方向に略均等な‘視差’を積極的に生成することが可能となるから、位置計測手段による計測をより正確に行うことが可能となる。
【００２９】
また、好ましい態様による本発明の三次元監視装置は、予め仮想的に複数の領域に分割された監視対象空間内からユーザ操作を介して任意選択された領域を指定領域として特定するとともに、各指定領域毎に、予め用意された複数の出力種別の中からユーザ操作を介して任意選択された出力種別を選択する手段を更に有し、位置計測手段は、侵入物体についての位置情報として当該進入物体の存在する領域の特定情報を取得し、出力判定手段は、前記位置計測手段を介して特定される領域に設定された出力種別に基づく機器制御信号を出力する。
【００３０】
ここで、『予め用意された複数の出力種別』とあるが、幾つか例を示せば、例えば、機器停止信号出力、警告信号等点灯信号出力、警報作動信号出力等を挙げることができる。無論、この他にも、様々出力種別を予め設定乃至用意しておくようにすることができる。
【００３１】
なお、『特定情報』は、‘該当する領域を特定するための情報’を意味しており、例えば複数分割された領域毎に付与された通し番号情報等がその一例として挙げられる。
【００３２】
このような態様によれば、各領域への物体進入有無に基づき、該当する領域毎に設定された機器制御信号を自動出力することができる。
【００３３】
ここで、より好ましくは、出力種別設定は、パターン光の形状または模様に基づき区画されたボクセル単位で行われるようにする。
【００３４】
ここで、『パターン光の形状に基づき区画されるボクセル』とあるが、これは、格子状のパターン光を例にとって示せば、例えば、格子線と所定の仮想断面で区画されるボクセル等を挙げることができる。
【００３５】
このような態様によれば、仮想的に分割される領域をユーザが認識（特定）しやすくなり、その分、出力種別設定も容易となる。
【００３６】
尚、上記の態様において、指定領域は、監視対象空間内の所望の位置に物体を設置した状態で撮像を行い、該物体が存在する領域を抽出することにより自動特定されるようにしてもよい。
【００３７】
この自動特定は、所謂‘教示’に該当するものであるが、このような態様によれば、カンに頼った曖昧な領域特定ではなく、間違いのない確実な領域特定を行うことができる。
【００３８】
また、好ましい他の態様による本発明の三次元監視装置は、予め仮想的に複数の領域に分割された監視対象空間内からユーザ操作を介して任意選択された領域を指定領域として特定するとともに、各指定領域毎に、予め用意された複数の出力種別の中からユーザ操作を介して任意選択された出力種別を選択する手段を更に有し、位置計測手段は、連続的に得られる複数の監視画像データの時系列的変化に基づき、侵入物体の移動状態を計測し、出力判定手段は、計測結果に基づき該侵入物体の予想到達領域を特定し、該予測到達領域と、当該領域に設定された出力種別とに基づき、機器制御信号を出力する。
【００３９】
ここで、『進入物体の移動状態を計測する』とあるが、「移動状態」としては、移動方向・移動速度等が挙げられる。
【００４０】
『予想到達領域を特定』とあるが、ここでは、当該特定の基準となる時（とき）については限定はしない。すなわち、例えば、規定時間後（例えば‘１秒後’）の物体到達領域を特定（予測）する態様のものであってもよいし、或いは、所定時間内に物体到達が予想される複数の領域を網羅し、それぞれについて到達予想時刻（時間）を算出し、これを出力の判断基準に加えるような態様のものとしてもよい。
【００４１】
このような態様によれば、進入物体の所定領域への到達予測に基づく機器制御が可能となる。また、移動速度の速い物体等にも、極めて俊敏に反応して制御信号を出力することが可能となる。
【００４２】
次に、本発明の三次元監視装置には、自己診断機能を付加することができる。これは、例えば、本発明の三次元監視装置に、更に、照射手段を介して照射されるパターン光に基づく映像パターンが、予定された映像パターンと一致するか否かを適宜確認し、一致が確認された場合には、そのときの各構成手段の正常動作を保証する自己診断手段を設けることで付加することができる。
【００４３】
この他にも、自己診断としては、基準画像データと、そのとき取得される監視画像データとの照合を行い、特定部位の一致が認められるか否かに基づき、自身の動作についての異常発生有無を自動検出するものを挙げることができる。
【００４４】
また、他の一例としては、照射手段により発光される光の一部を撮像手段の撮像面上に直接照射させることにより取得される画像データに、予定されたチェック模様が正常に出現しているか否かに基づき、自身の動作についての異常発生有無を自動検出するものを挙げることもできる。
【００４５】
いずれの態様によっても、自己診断機能が実現されるから、監視装置自体の故障等による検出誤動作を未然に防ぐことができる。
【００４６】
なお、「自己診断」は、実施例レベルで考察すると、三次元監視装置による監視動作処理前に行うようにすると好ましいと思われる。より具体的には、例えば、一回分の自己診断処理と一回分の監視動作処理（例えば一回の画像取り込みによる処理を一回分と規定する）とを交互に繰り返す態様のもの（自己診断→監視→自己診断→監視…）や、装置起動時等に一回分の自己診断処理を行い、その後は繰り返し監視動作を行う態様のもの（自己診断→監視→監視…）等を挙げることができる。この場合、「自己診断」で、照射手段、走査手段、撮像手段等、三次元監視装置の構成要素の何れか１つでも異常が確認された場合には、所定のパターン光照射が不可となり、監視動作の開始は禁止されるようにするとよいであろう。または、外部に自己診断ＮＧを通報するための所定出力を行うようにすることもできる。同時に、この通報出力により、監視対象の機器を停止させるなど、安全側に倒す等の処置を行うようにすることもできる。
【００４７】
なお、上述した本発明の三次元監視装置は、複数台を同時に使用し、複数の方向から監視対象となる監視対象空間を監視するようにすることも可能である。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る三次元監視装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４９】
まず、本実施形態における三次元監視装置の全体構成並びに動作の概略を図１に基づき説明する。同図に示されるように、この三次元監視装置１００は、照射手段としての光源ユニット１と、撮像手段としてのカメラユニット２と、それらユニットを統括制御するコントローラ３とを有している。
【００５０】
光源ユニット１は、コントローラ３の制御に基づき所定のレーザパターン光（以下、パターン光という）を監視対象となる三次元空間（以下、監視空間という）Ｓに照射する。この例では、監視空間Ｓの背後にはスクリーン５が配置されており、このスクリーン５には、光源ユニット１から照射されたパターン光に基づくパターン映像（この例では人間の目には認識されない赤外光映像）が映し出される。
【００５１】
監視空間Ｓに人や物などの物体が侵入すると（以下、侵入物体Ｍという）、スクリーン５に映し出される赤外光パターン映像が変化する。この変化するパターン映像をカメラユニット２で撮像し、画像処理することにより、侵入物体Ｍ（同図においては人物が描かれている）の位置または移動方向を検出する。
【００５２】
コントローラ３は、光源ユニット１、カメラユニット２を制御するとともに、この侵入物体Ｍの監視空間Ｓ内における検出位置又は移動方向に応じた出力を行う。より具体的には、この例では、信号灯６に点消灯制御信号（本実施例では、‘停止（赤）’、‘警告（黄）’、‘不感（青）’）を出力すると共に、制御対象となる設備機器４に制御信号（動作開始（ＯＮ）、動作停止（ＯＦＦ））を出力する。尚、侵入物体Ｍの検出位置、移動方向に応じてどのような信号を出力するかは、予めユーザがコントローラ３を介して任意に設定した出力種別設定に応じて決定される。
【００５３】
光源ユニット１の詳細を図２に基づき説明する。光源ユニット１は、赤外レーザを発振する光源体１１と、光源体１１から投光される赤外レーザビームを所定のパターン光に変換するパターン光生成器としてのＭＬＡ（マイクロレンズアレー）１２と、電磁誘導により動作制御（振動制御）されるミラー面（図３参照）を有しＭＬＡにより生成されたパターン光を監視空間Ｓ内の任意の場所へと導く走査機構としてのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）１３と、を含んで構成されている。尚、同図中符号Ｌｓはパターン光の光軸（光源体１１から投光されるレーザビーム光軸の仮想延長線）を示している。
【００５４】
光源体１１から投光される赤外レーザビームの強度は人体に悪影響を及ぼさない程度の強さとされ、この赤外レーザビームは、ＭＬＡ１２を介して格子状（網目状）のパターン光（同図中符号Ａ２１〜Ａ２５としてその態様を示す）に変換される。このパターン光をＭＥＭＳ１３のミラー面で所定方向へ向けて反射させることにより、監視空間Ｓ内でパターン光を走査させる。尚、光源体１１の発振制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御及びＭＥＭＳ１３の動作制御はコントローラ３を介して行われる。
【００５５】
光源ユニット１は、更に、後述する監視空間Ｓの設定のためのモニタ用光源体（可視レーザ光源）１４及びハーフミラー１５を更に有しているが（図１０参照）、これについては後述する。
【００５６】
ＭＥＭＳ１３の詳細を図３に基づき説明する。尚、同図には、符号１３４，１３５で示されるトーションバー（ねじれ軸）が示されているが、この周囲には、図示が省略されているシリコン基盤が更に連結されている（図２のＭＥＭＳ１３参照）。また、同図中符号１３６，１３７は電磁誘導のための永久磁石を示している。
【００５７】
本実施形態で使用されるＭＥＭＳ１３は、シリコン基板１３０上に設けられたミラー面１３１を有し、ミラー面１３１が搭載されるシリコン基板１３０表面には、同図中連続線で描かれているコイルパターンが形成されている。そして、同図中符号１３２，１３３，１３４，１３５で示されるトーション・バー（シリコンの両腕）を回転軸として所定の角度範囲内で同図中に示されるＸ軸、Ｙ軸双方向に振動制御が可能とされている。
【００５８】
より詳細には、特定方向に磁界Ｂ（ＢＡ，ＢＢ）をかけながらコイルに電流ｉ（ｉＡ，ｉＢ）を流せば、ローレンツ力Ｆ（ＦＡ，ＦＢ）による回転トルクが生じ、トーション・バー（ねじれ軸）の復元力に釣り合う位置までシリコン基盤（ミラー面１３１）を振動させることができる。したがってＭＥＭＳ１３によれば、Ｘ軸方向に作られたトーション・バー（１３２，１３３）とＹ軸方向に作られたトーション・バー（１３４，１３５）により、パターン光の照射方向を自在にコントロールすることができる。
【００５９】
そして、光源体ユニット１を上記構成とすることにより、本実施形態によれば以下に示すａ），ｂ）の効果が得られる。
ａ）ＭＬＡを交換することにより、格子状のパターン光に限らず、例えば同心円状や同心多角形状等の各種のパターン光を生成することが可能となる。
ｂ）ＭＬＡ１２およびＭＥＭＳ１３には、例えばポリゴンミラーのように摩擦を生じさせる可動部が無いため、装置の長寿命化が期待できる。
【００６０】
尚、パターン光生成器としては、ＭＬＡに代わり、ＣＧＨ（コンピュータ合成ホログラム）を適用することもできる。この場合にも同様に上記ａ），ｂ）の効果を得ることができる。
【００６１】
カメラユニット２の構成を図４に基づき説明する。同図に示されるように、カメラユニット２は、撮像装置２１ａとシャッタ機構２１ｂとを含むカメラ２１と、光源体１１から投光される赤外光の波長に対応するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２とを含んで構成され、コントローラ３によるシャッタタイミング制御を介して、スクリーン５並びに侵入物体Ｍに投影される映像パターンを撮像する。なお、本実施の形態では、カメラ２１としてＣＣＤカメラを採用しているため、実際にはシャッタ機構２１ｂは存在しないが、ここではカメラユニット２の機能を説明するため図示するものとする。
【００６２】
尚、この例では、バンドパスフィルタ２２により蛍光灯や太陽光等の外乱光の入光を未然に防いでいる。
【００６３】
コントローラユニット３の構成が図５のブロック図に示されている。同図に示されるように、コントローラユニット３は、設定制御部３０と、光源ユニット制御部３１と、カメラユニット制御部３２と、画像処理計測部３３と、自己診断部３４と、判定部３５とを有している。
【００６４】
また、コントローラユニット３は、同図中‘ユーザ設定入力（ＩＮ１）’、‘カメラ画像信号入力（ＩＮ２）’で示される２つの入力と、‘機器制御信号出力（ＯＵＴ１）’、‘点消灯制御出力（ＯＵＴ２）’、‘光源ユニット制御信号出力（ＯＵＴ３）’、‘カメラユニット制御信号出力（ＯＵＴ４）’で示される４つの出力を具備している。
【００６５】
設定制御部３０は、ユーザ設定入力（ＩＮ１）に基づき、三次元監視装置装置１０００の動作モードを切り替えると共に、ユーザ設定入力（ＩＮ１）を介して得られる各種設定入力値（データ）を所定メモリ内に保存する。
【００６６】
本実施の形態では、動作モードとして、４つのモードが用意されている。これらを以下に順に説明する。
【００６７】
１）監視モード
（内容）監視空間Ｓにおける侵入物体Ｍの位置または移動方向を検出し、検出結果に応じた出力を生成するための監視モード
【００６８】
２）監視空間設定モード
（内容）監視空間Ｓの範囲設定行うための設定モード
（詳細説明）図６は、ＭＥＭＳ１３の振動角度と、監視範囲、検出分解能との関係を示す図である。光源ユニット１は、ＭＥＭＳ１３の動作制御により格子状のパターン光を監視空間Ｓ内で走査させる。このとき、図６中（ａ）に示すように、ＭＥＭＳ１３（ミラー面１３１）の振動角度（以下‘振り角’と言う）θを大きく設け（θwx61で示される）、その走査範囲（同図中符号Ａ６１で示される合成パターン映像投影範囲として示す）を広くすれば、比較的広範囲の監視が可能となる。
一方、図６中（ｂ）で示されるように、ＭＥＭＳ１３の振り角θを小さく設け（θwx62で示される）、その照射範囲（同図中符号Ａ６２で示される合成パターン映像投影範囲として示す）を狭くすれば、格子線密度（単位面積当たりの格子線数）を高くすることができ、比較的高分解能での検出が可能になる。
【００６９】
監視空間設定モードでは、上述のＭＥＭＳ１３の振り角θwx，（若しくはθwy）が所定のユーザ操作を介して受け付けられる。
【００７０】
尚、図６に示される例では、ＭＥＭＳ１３をＸ軸方向（Ｙ軸廻り）に動作（振動）させる様子のみを示したが、先にも説明したように、本実施形態で紙適用されているＭＥＭＳ１３は、Ｘ，Ｙ軸の双方にパターン光を走査させることができる。
【００７１】
３）キャリブレーションモード
(内容）カメラユニット２からスクリーン５までの距離データＬ（図８中（ａ）参照）を取得する。また、監視空間Ｓに侵入物体Ｍが存在しない状態でパターン光の照射を行い、これによりスクリーン５に投影されるパターン映像をカメラユニット２で撮像し、基準画像（以下、リファレンス画像と言う）を取得するためのモード。
（詳細説明）本実施の形態では、後述するように、カメラユニット２で撮像される監視モード時の画像（以下、監視画像と言う）と、リファレンス画像の比較に基づき、三角測量の原理を利用して侵入物体Ｍまでの距離を算出する。尚、このキャリブレーションモードで取得される距離データＬは、後述する自己診断時に使用される。
【００７２】
４）出力種別設定モード
（内容）監視空間Ｓ内における侵入物体Ｍの位置および移動方向に応じた出力を行うための出力種別設定モード。
（詳細説明）先の監視空間設定モードでその範囲を設定された監視空間Ｓは、図７に示されるような仮想的な複数のボクセル（Volume Pixel)（この例では４×４×３個）に区切られる。この例では、各ボクセルへの物体侵入有無に対応して、何れの出力種別をボクセル単位（複数纏めてでもよい）で予め設定可能とされている。
【００７３】
この例では、出力種別として、‘停止’、‘警告’‘不感’の３種別が用意されている。設定態様については後述するが、このモードで設定された出力種別設定データは、判定部３５で使用される。ちなみに、設定のデフォルト値は、ｂ）の警告とされている。
【００７４】
尚、図７中符号Ａ７１〜Ａ７４で示される格子パターンは、監視空間Ｓを前後方向に３分割した場合の各分割面において認識される概念上の仮想合成パターン映像（パターン光を走査させることにより生成されるこの例では４×４の合成パターン映像）を示している。同図に示されるボクセルＶｐは、監視空間Ｓを前後方向に３分割した中央空間Ｓ２のうち、合成パターン映像Ａ７２，Ａ７３の格子線により区画される平面領域Ｐ７２と平面領域Ｐ７３とで挟まれる空間に相当するボクセルを示している。
【００７５】
図５に戻り、光源ユニット制御部３１は、設定制御部３０に記憶された振り角設定値（θwx，θwy）に基づき、ＭＥＭＳ１３の動作（振り角）制御を行うとともに、光源体１１（及び後述するモニタ用光源体１４）のＯＮ／ＯＦＦ制御、発振制御を行う。
【００７６】
カメラユニット制御部３２は、カメラユニット２のシャッタタイミング制御及び画像取得制御を行い、監視画像並びにリファレンス画像を取得する。この画像は２値化データとして後述する画像処理計測部３３のフレームメモリＦ１又はＦ２に保存される。尚、シャッタタイミング制御は、光源ユニット制御部３１の発振状態（発振制御信号）と、ＭＥＭＳ１３の動作状態（振り角制御信号）とを参照して行われる。
【００７７】
画像処理計測部３３は、カメラユニット制御部３２が取得した監視画像並びにリファレンス画像との比較に基づき、三角測量の原理を利用して侵入物体Ｍの存在位置（空間座標ｚ（ｘ，ｙ））を計測し、その計測結果を判定部３５へ出力する。尚、画像処理計測部３３は、カメラユニット制御部３２により取得される画像データを保持するフレームメモリＦＭ１（監視画像用）と，ＦＭ２（リファレンス画像用）とを有している。
【００７８】
自己診断部３４は、三次元監視装置１００が正常に動作しているか否かを診断する。より具体的には、カメラユニット制御部３２を介して適宜取り込まれる画像データに基づき、レーザユニット制御部３１、カメラユニット制御部３２が正常に動作しているか否かをその都度診断する。診断結果は、判定部３５に入力される。
【００７９】
判定部３５は、画像処理計測部３３の計測結果と、設定制御部３０に入力された監視空間設定、ボクセルＶｐ単位の出力種別設定と、自己診断部３４の診断結果とに基づき、先述した３つの種別から点消灯制御信号（ＯＵＴ２）を決定し、同時に設備機器４への機器制御信号を（ＯＵＴ１）を決定する。
【００８０】
尚、判定部３５は、侵入物体Ｍの移動速度と移動方向とから、予め指定された所定ボクセルへの侵入有無予測を行い、侵入が明確である場合には、事前に機器制御信号出力（ＯＵＴ２）を‘動作停止’とするようにすることも可能とされている（予測停止機能）。これについては後述する。
【００８１】
以下、本実施形態の三次元監視装置１００の動作について順を追って詳細に説明する。
【００８２】
本実施形態の三次元監視装置１００における光源ユニット１とカメラユニット２との設置位置関係を図８に模式的に示す。同図中（ａ）に示されるように、光源ユニット１、カメラユニット２とは、それぞれの正面（正確には、光源ユニットについてはＭＥＭＳ面、カメラユニット２についてはカメラレンズ面）がスクリーン５から等距離（同図中距離Ｌで示される）となる位置に互いに近接して配置される。更に、光源ユニット１とカメラユニット２との位置関係は、下記ａ）〜ｃ）の条件を同時に満たしている。
【００８３】
ａ）光源ユニット１の光軸（図８中、一点鎖線Ｊ１で示される）とカメラユニット２の光軸（図８中、一点鎖線Ｊ２で示される）は平行。尚、光源ユニット１の光軸Ｊ１はＭＥＭＳ面の法線であり、カメラユニット２の光軸Ｊ２は、レンズ面の法線である。
ｂ）光源ユニット１から照射されるパターン光の横方向の格子線と、画像処理計測部３３に取り込まれた画像データのＸ軸（カメラユニット２の撮像素子（ＣＣＤ）の走査方向（詳細は後述する））とは平行。
ｃ）カメラユニット２は、光源ユニット１の左斜め下４５度（同図中（ｂ）の角度θ80で示される）の位置に配置される。
【００８４】
尚、これらの条件は、後述する物体位置計測用算出式の適用を前提とした場合の設置条件であり、光源ユニット１とカメラユニット２との位置関係はこれに限定されない。
【００８５】
尚、上記条件ｃ）について補足すれば、カメラユニット２を光源ユニット１に対して左斜め下４５度の位置に配置するのは、Ｘ軸、Ｙ軸双方に均等な視差を生じさせるための工夫であり、例えば、配置方向を右上、左上、右下としても同様の効果が得られる。
【００８６】
監視空間設定モードにおける三次元監視装置の動作内容が図９のフローチャートに示されている。
【００８７】
監視空間設定モードは、ユーザ設定入力（ＩＮ１）を介して監視空間設定モードが指定されたことを条件として（ステップ９０１，ステップ９０２ＹＥＳ）起動される（ステップ９０４）。尚、ユーザ設定入力（ＩＮ１）によりその他のモードが指定されたときには（ステップ９０２ＮＯ）、各指定モードに応じたモードに切り替えられる（ステップ９０３）。
【００８８】
監視空間設定モードが起動されると、光源ユニット制御部３１の制御により図１０に示すモニタ用光源体１４でレーザ発振が開始される。同時に、設定制御部３０の所定メモリに記憶されている振り角設定値（θwx，θwy）に基づきＭＥＭＳ１３がＸ軸、Ｙ軸の双方に振動される（ステップ９０５）。尚、初回設定に限り、この振り角設定値にはデフォルト値が使用される。
【００８９】
尚、図２では図示を省略したが、モニタ用光源体１４は、図１０に示すように、光源ユニット１内に設けられる可視レーザ光発振用の光源体であり、この光源体１４から投光されるレーザビームは、光源体１１とＭＬＡ１２との間に配置されるハーフミラー１５により光源体１１から投光されるレーザビームと同一の光軸ＬｓをもってＭＬＡ１２に入射される。
【００９０】
これにより、光源体１１によるパターン光と同一模様の可視パターン光が走査され、スクリーン５に目視可能な合成パターン映像が写し出される。この合成パターン映像をみながら、ユーザは、監視空間Ｓの設定範囲を確認することができる。
【００９１】
次いで、ユーザが、設定制御部３０に接続されている図示しないレバースイッチ（操作部）を操作すると（ステップ９０６ＹＥＳ）、その操作に応じて振り角が変更され（ステップ９０７）、スクリーン５に写し出される合成パターン映像（パターン光走査範囲）が変化する。スイッチ操作の後、ユーザが図示しない決定ボタンを押下すると、そのときの振り角が新たな振り角設定値（θwx，θwy）として設定制御部３０の所定メモリに上書き保存され（ステップ９０９）、処理は一旦終了する。
【００９２】
このように、本実施の形態では、監視空間設定モードにより、ユーザは、目視可能な合成パターン映像を頼りに監視空間Ｓを設定することができる。
【００９３】
キャリブレーションモードにおける三次元監視装置の動作内容が図１１のフローチャートに示されている。
【００９４】
キャリブレーションモードは、ユーザ設定入力（ＩＮ１）を介してキャリブレーションモードが指定されたことを条件として起動され（ステップ１１０１）、まず、先述した距離データＬの入力待機状態となる（ステップ１１０２ＮＯ，ステップ１１０３）。コントローラ３のキー操作部（例えばテンキー）を介して、ユーザにより距離データＬが入力されると（ステップ１１０２ＹＥＳ）、その距離データは設定制御部３０の所定メモリ内に保存される（ステップ１１０４）。
【００９５】
次いで、先に設定制御部３０に保存されたＭＥＭＳ１３の振り角設定値（θwx，θwy）が読み込まれる（ステップ１１０５）。
【００９６】
光源ユニット制御部３０は、光源体１１のレーザ発振制御を行うとともに、読み込まれた振り角設定値（θwx，θwy）に基づきＭＥＭＳ１３の振り角制御を行い、合成パターン映像をスクリーン５に投影する（ステップ１１０６）。
【００９７】
カメラユニット制御部３２は、カメラユニット２を制御し、スクリーン５に投影された合成パターン映像を撮像し（ステップ１１０７）、これにより取得される画像データを２値化して、リファレンス画像として画像処理計測部３３のフレームメモリＦＭ２に保存する（ステップ１１０８）。尚、先にも説明したように、このキャリブレーションモードによるリファレンス画像の取得は、監視空間Ｓに侵入物体Ｍが存在しない状態で行う。
【００９８】
尚、図１１のフローチャート中、ステップ１１０６で示されるＭＥＭＳ１３の振り角制御の際、光源ユニット制御部３０は、光源ユニット１に対して図１２のタイミングチャートで示される制御信号を出力する。
【００９９】
尚、同図中（ａ）は、Ｘ軸方向の振り角（θwx）に係る制御信号を、同図中（ｂ）は、Ｙ軸方向の振り角（θwy）に係る制御信号を、同図中（ｃ）は、光源体１１の発振制御信号（点滅制御）を、同図中（ｄ）は、それぞれのタイミングで投影される瞬時パターン映像（図１３に示されるＡ１２１〜Ａ１２４）を示している。
【０１００】
キャリブレーションモード時、光源ユニット制御部３１は、光源体ユニット１に対して、図１２中（ａ），（ｂ）に示すＭＥＭＳの振り角制御信号と、同図中（ｃ）に示す光源体１１の点消灯（点滅）信号を出力する。図１３中、符号Ａ１２０で示されるパターン映像は、この制御信号によって、スクリーン５に投影される合成パターン映像を示している。
【０１０１】
カメラユニット制御部３２は、光源ユニット制御部３１からのこの制御信号を監視し、８の字１サイクル分（この例では、４つの瞬時画像）を一画像分として記録するようにカメラユニットのシャッタ機構２１ｂを開閉制御する。画像処理計測部３３は、これにより取得される８の字の１サイクル分の画像をリファレンス画像用のフレームメモリＦＭ２に保存する。
【０１０２】
次いで、画像処理計測部３３では、取得されたリファレンス画像用データに基づき、合成格子パターン映像ついての縦方向（Ｙ軸方向）・横方向（Ｘ軸方向）の各格子線がＺ軸（レーザビームの光軸）との間で成す角度θを算出する。尚、この角度θは、侵入物体Ｍまでの距離を計算する際に利用する。
【０１０３】
ここで、光源体ユニット１内の光源体１１と、ＭＬＡ１２との距離は既知であり、Ｚ軸と基本格子パターン映像（この例では、４×４の格子パターン光として示す）の縦の各格子線との成す角度も設計上既知である（図１４中（ａ）に示すθｘ１〜θｘ４）。また、Ｚ軸と横方向の各格子線との成す角度（θｙ１〜θｙ４）も設計上既知である。また、図１２中、（ａ），（ｂ）で示したＭＥＭＳ１３の振り角制御信号と、ＭＥＭＳ１３の振り角（設定値）も既知である。（このことから、ＭＥＭＳ１３の振り角を、Ｘ軸方向に−θｗ／２〜＋θｗ／２、Ｙ軸方向に−θｈ／２〜＋θｈ／２まで振ることにより、図１３に示した合成映像パターンが投影される）
【０１０４】
図１４に示す格子パターン光を生成するＭＬＡを使用した場合、図１３に示す合成パターン映像の一番左の縦格子線のＺ軸に対しての角度θｘは、
θｘ＝−θｗ／２−θｘ１
となる。同様に縦と横の各格子線とＺ軸とが成す角度はＭＥＭＳ１３の振り角と設計上既知の情報から計算できる。
【０１０５】
尚、ここでは、理解を容易とするために、４×４の格子状パターン光を例にとって説明したが、格子数が増えても同様に計算できる。
【０１０６】
次に、縦と横の各格子線の撮像素子（ＣＣＤ）上の座標（ｘｆ，ｙｆ）をフレームメモリＦＭ２に格納したデータから探索する。探索結果は例えば次のようなＣ言語のデータ構造に格納する。
【数１】
0003704706.tif 000002
【０１０７】
これらデータの格納処理の詳細手順が図１５のフローチャートに示されている。尚、先に説明しておくが、図１６は、このデータ格納処理により格納されるデータ構造の一例を示したものである（この例は、６×７の合成映像パターンを撮像した場合のデータ構造）。
【０１０８】
データ格納処理においては、まず、縦方向の格子線を検出するために、縦成分をフィルタリングで検出する（ステップ１５０１）。
【０１０９】
次いで、画像処理により切断された縦方向の格子線を補修するため、エッジ線の拡張と収縮を行い（ステップ１５０２，１５０３）、縦方向成分を強調する。
【０１１０】
次いで、図１６に示すような画像上の座標（この例では(0，0)〜(MAX_XSIZE-1,MAX_YSIZE-1)を走査し、縦方向の格子線を検出する。そして、検出された格子線毎とに、座標と、Ｙ座標最大値並びに最小値と、先の格子角計算で得られるＺ軸からの角度（θｘ）を該当するデータ構造Lv[n]に格納する（ステップ１５０４）。尚、データ構造Lv[n]に示す‘n'は、この例では、左端の格子線を‘０’とし、右へ向かうにつれて＋１ずつ歩進される。
【０１１１】
同様にして、横方向の格子線を検出するために、縦成分をフィルタリングで検出する（ステップ１５０５）。
【０１１２】
次いで、画像処理により切断された横方向の格子線を補修するため、エッジ線の拡張と収縮を行い（ステップ１５０６，１５０７）、横方向成分を強調する。
【０１１３】
次いで、図１６に示すような画像上の座標（この例では(0，0)〜(MAX_XSIZE-1,MAX_YSIZE-1)を走査し、横方向の格子線を検出する。そして、検出された格子線毎とに、座標と、Ｘ座標最大値並びに最小値と、先の格子角計算で得られるＺ軸からの角度（θｘ）を該当するデータ構造Lh[n]に格納する（ステップ１５０８）。尚、データ構造Lh[n]に示す‘h'は、この例では、左端の格子線を‘０’とし、下へ向かうにつれて＋１ずつ歩進される。
【０１１４】
出力種別設定モードの詳細についてを説明する。出力種別設定モードでは、監視空間Ｓに人や障害物等の物体Ｍが侵入した際の、設備機器４及び信号灯６への出力（ＯＵＴ１，ＯＵＴ２）を決定する出力種別を設定する。
【０１１５】
出力の設定は、先に図７において示したようにボクセル単位で行うことができる。尚、図７では、４×４×３のボクセルを設定しているが、ボクセル分割は、パターン光とは無関係に任意に設定することも可能である。
【０１１６】
監視空間に対する出力種別設定の一例を図１７に示す。同図中（ａ）に示される設定例では、ハッチングで示される領域（ボクセルＳ１３１，１３２）は、‘停止’に設定されている。この領域に人や障害物が進入した場合、信号灯６が赤色に点灯し、設備機器４の運転が停止される。また、ハッチング以外の白抜き領域は、‘警告’に設定されており、これら領域に物体Ｍが侵入した場合には、信号灯６は黄色に点灯し、この場合には、設備機器４の運転は継続される。
【０１１７】
設備の調整のために監視空間Ｓ内で作業が必要な場合がある。このような場合、作業中に調整者の背後から別の作業者（或いは障害物）の接近により調整者が押されるなどして危険に曝される場合がある。このような場合、作業者が作業に必要な領域を‘不感’に設定することにより、作業者の安全を確保しつつ、生産性を向上することができる。例えば、図１７中（ｂ）に示される設定例では、ボクセルＳ１３２，Ｓ１３３で示される領域に人や障害物が侵入した場合には、信号灯６が赤色に点灯し、設備機器４の運転が停止されるが、ボクセルＳ１３４で示される領域は‘不感’に設定されており、この領域に人や物が侵入しても出力は変化しない。
【０１１８】
図１８に監視空間Ｓを設定するためのインターフェースの一例を示す。この例では、パソコン上のソフトウェアで実現されている。パソコンのディスプレイ１４０には、監視空間をボクセルに区切り鳥瞰できる鳥瞰用映像（１８ａ）と、監視空間を真横から見てボクセルを選択するためのＸＺ選択用映像（１８ｂ）と、監視空間を真正面から見てボクセルを指定するためのＹＸ選択用映像（１８ｃ）と、ボクセル毎の出力種別を設定するための出力種別選択用映像（１８ｄ）とが同時に表示される。
【０１１９】
このインターフェースを使用したユーザ設定手順は以下の通りである。
▲１▼ＸＺ選択用映像（１８ｂ）上で、設定したいボクセルが属するＸＺ領域をカーソルで指定する（図中符号Ｂ）。
▲２▼次いで、ＸＹ選択用映像（１８ｃ）上で、設定したいボクセルが属するＸＹ領域を指定する（図中符号Ｃ）。これにより１つのボクセル指定が完了する。
▲３▼次いで、指定されたボクセルについての出力種別を出力種別選択用映像（１８ｄ）から選択する。
出力種別選択が完了すると、鳥瞰部用映像１８ａ上に対応するボクセルが色つけ表示される（図中符号Ａ）。
▲４▼以降、▲１▼〜▲３▼を繰り返し、任意のボクセルに必要な出力種別設定を行う。
【０１２０】
図１９に他の出力種別設定方法（ボクセルティーチング）を示す。この例では、予め、監視空間Ｓ内の所望の位置に人や障害物など検知したい物体Ｍを配置する。この状態で所定の設定指示を入力することにより、物体Ｍがそのとき属するボクセルが選択される。次いで、出力種別設定用映像で当該ボクセルに対する所望の出力種別を設定する。
【０１２１】
図２０に本発明の別実施形態を示す。上述の実施形態では、光源ユニットを１台しか使用していない。そのため、例えば、作業者等が監視空間Ｓ内の所定領域で作業しながら、パターン光の照射が遮られるその背後の監視を同時に行うとことはできない。図２０に示す例では、上述の実施形態で示した光源ユニット１およびカメラユニット２と同一のもう１組のユニット（光源ユニット１０００，カメラユニット２０００）を使用して、それぞれ異なる方向（この例ではスクリーン５の正面と斜め上方）から照射・撮像を行うことで死角をカバーし、作業者のより一層の安全確保を図っている。
【０１２２】
次に、本実施形態の三次元監視装置の主要機能である監視モード時の動作内容を説明する。監視は、ユーザ操作を介して設定制御部３０に「監視モード」を設定されることにより実行される。
【０１２３】
三次元監視装置１００は、監視を行う前に自己診断を行う。ここではまず、本実施形態で採用される自己診断方法について説明する。
【０１２４】
自己診断時、各ユニットは以下のように動作する。
・光源ユニット制御部３１はキャリブレーション時と同様に光源ユニット１を制御し、監視空間Ｓ内でパターン光を走査させる。
・カメラユニット制御部は、キャリブレーション時と同様に光源ユニット制御部３１の制御信号を監視し、８の字の１サイクル分の画像データを取得するようにカメラユニット２のシャッタ２１ｂを制御する。尚、カメラユニット２からの画像の取り込みに際しては、画像読み込み用のフレームメモリＦＭ１を完全にクリアしておく。
【０１２５】
自己診断部３４は、カメラユニット２から取り込んだ診断用画像データとフレームメモリＦＭ２に保存されたリファレンス画像データとを比較し、同じ範囲に同じ画像パターンが確認されれば、自己診断ＯＫを出力する。パターンが認識できない、または、取り込まれた画像パターンの存在領域がリファレンス画像データにおけるそれよりも広すぎたり狭すぎたりする場合は、自己診断をＮＧとする。
【０１２６】
尚、自己診断時には、物体Ｍが監視空間Ｓ内に既に侵入している場合も想定される。この場合、フレームメモリＦＭ１とフレームメモリＦＭ２に保存される画像パターンには違いが発生する。この場合、画像パターンの違い個所がリファレンス画像パターンの外枠内（許容範囲内）であれば、侵入物体Ｍの影響と判断して自己診断はＯＫとする。
【０１２７】
判定部３５は、自己診断がＮＧであれば、直ちに、‘停止’制御信号（ＯＵＴ１）を出力し、設備機器４を停止させる。
【０１２８】
上記自己診断に係る詳細な動作内容を図２１のフローチャートに基づき説明する。尚、同フローチャートで示す例は、先に図１６に示したパターン映像がスクリーン５に投影される場合の例を示すものである。
【０１２９】
自己診断処理が開始されると、先ず、画像取り込み用のフレームメモリＦＭ１がクリアされる（ステップ２１０１）。次いで、キャリブレーション時と同様に、８の字１サイクル分の映像パターンを撮像し、自己診断画像をフレームメモリＦＭ１に格納する（ステップ２１０２）。
【０１３０】
もし、フレームメモリＦＭ２に予め格納されたリファレンス画像と、自己診断画像との間に違いが存在すれば、それは、発光、受光、走引系の異常発生または物体侵入に起因するものと判断することができる。そこで、この例では、リファレンス画像と自己診断画像との差分を抽出する（ステップ２１０３）。
【０１３１】
リファレンス画像と自己診断画像とに差が存在しない（ＦＭ１＝ＦＭ１−ＦＭ２）場合には（ステップ２１０４ＹＥＳ）正常に動作しているものと判断する（→ステップ２１０７）。
【０１３２】
リファレンス画像と自己診断画像との間に差が存在する場合には（ステップ２１０４ＮＯ）、次いで、リファレンス画像と自己診断画像の差分が発生している部分の座標がリファレンス画像の外周格子線外（図１６で示される(Lh[0]〜Lh[7]乃至Lv[0]〜Lv[6]に該当する範囲外）であるか否か（許容範囲内であるか否か）を判定する。ここで、許容範囲内にない場合には（ステップ２１０５ＮＯ）、過剰走引（走査）している可能性があるため、自己診断はＮＧとなり（ステップ２１０８）、処理は一旦終了する。
【０１３３】
一方、差分が許容範囲内である場合には（ステップ２１０５ＹＥＳ）、次いで、縦方向の格子線の左右端（Lv[0]，Lv[6]）をサーチし、それらが共に正常に検出されれば（２１０６ＹＥＳ）、光源ユニット制御部３１の制御出力とそれにより取得される画像パターンとが照合できたことになる。すなわち、この場合には、両画像の差分は、侵入物体Ｍによるものと判断される（ステップ２１０７ＹＥＳ）。一方、正常に検出されなかった場合には（ステップ２１０６ＮＯ）、何らかの異常があると判断し、自己診断はＮＧとなり、機器停止信号が出力される（ステップ２１０８）。尚、Lv[0]とLv[6]が正常であることは、データ構造に格納した座標上で、フレームメモリＦＭ１とＦＭ２に差がないことを確認することにより示すことができる。
【０１３４】
続くステップ２１０７では、キャリブレーション時に取得されたスクリーン５までの距離データＬと、三角測量の原理で求められるLh[0]（最上端の横格子線）までの距離とを比較する。この距離が一致（許容誤差範囲内の場合も含む）すれば（ステップ２１０７ＹＥＳ）、演算も正常に行われたものと判断し、自己診断はＯＫとなる（ステップ２１０７ＹＥＳ，ステップ２１０９）。一方、それら距離が一致しない場合には（ステップ２１０７ＮＯ）、何らかの異常があると判断し、自己診断はＮＧとなり、機器停止信号が出力される（ステップ２１０８）尚、Lh[0]までの距離の算出態様は後述する。
【０１３５】
自己診断がＯＫであれば、引き続き監視が実行される。監視時、各ユニットは以下のように動作する。
・光源ユニット制御部３１はキャリブレーション時と同様に光源ユニット１を制御し、監視空間Ｓ内でパターン光を走査させる。
・カメラユニット制御部３２は、キャリブレーション時と同様に光源ユニット制御部３１の制御信号を監視し、８の字の１サイクル分の画像データを取得するようにカメラユニット２のシャッタ２１ｂを制御する。
【０１３６】
画像処理計測部３３は、図２２（ａ）に示されるような取得画像（カメラユニット２には、光源体の波長に対応するフィルタを装着しているため、実際には同図に示すような人物の輪郭は写らない）と、フレームメモリＦＭ２に保存されているリファレンス画像との差を演算し、図２２（ｂ）に示されるような差分画像をフレームメモリＦＭ１に保存する。
【０１３７】
次いで、本来の格子線の位置と、そこからのずれ量を用いて検出物体Ｍまでの距離マップｚ（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１３８】
尚、理解を容易とするため、フレームメモリＦＭ１に保存される差分画像を、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分にそれぞれ分けて、図２３（ａ），（ｂ）として示す。
【０１３９】
同図に示されるように、差分画像にあっては、物体が侵入していない部位（座標）の各画素の値は０になる。一方物体侵入により、格子線の位置が変化した場合には、元の格子線があった部位は負の値とになり、格子線が移動した先の座標は正の値になる。
【０１４０】
各格子線の座標はリファレンス画像の作成時にデータ構造（Ｌｈ［］，Ｌｖ［］）に格納済みであるので（図１５，図１６参照）、これに基づき、横方向の格子線、縦方向の格子線に沿って、それぞれの格子線の移動先を探索する。この様子を図２４に模式的に示す。
【０１４１】
図２４中（ａ）に示されるように、ａの点からｂの点までがもともとの格子線であるとすると、その中間ｃの点から、斜め４５°方向に、移動後の格子線を探索する。尚、斜め４５°方向への探索は、先に図８で示した光源ユニット１と撮像装置２との位置関係に基づくものである。
【０１４２】
探索の結果移動した格子線を見つけると（図中ｄ点）、移動した格子線の全座標（ｅ→ｄ→ｆ）を取得する。
【０１４３】
光源体１１の光軸Ｚに対する格子線の角度は既知（データ構造：Lh[]，Lv[]のangleに格納済み）であるので、ＣＣＤ上で観測される光軸からずれた格子線間の角度を求めれば、三角測量の原理で距離マップｚ（ｘ，ｙ）が算出できる。
【０１４４】
本実施形態で適用される三角測量による計算原理を図２５に示す。いま、ＣＣＤの画素数が６４０×４８０、ＣＣＤの画素ピッチがｃｃｄ＿ｐ、ＣＣＤの光軸が（３１９，２３９）を通り、カメラの商店距離が“１”であるものと仮定する。
【０１４５】
取得された監視画像の格子線の（ＣＣＤ上）の座標が（ｘ１，ｙ１）とすると、実際のＣＣＤ上での光軸からのずれ（Δｄｙ）は以下の式で表される。
【数２】
Δｄｙ＝ｃｃｄ＿ｐ＊（ｙ１−２３９）
【０１４６】
また、カメラの焦点距離が“１”であることと、Δｄｙから、格子線の移動量を角度で示すと以下のようになる。
【数３】
φ’＝tan-1（Δｄｙ／１）
【０１４７】
さらに、Lh[n]．angleに格納されている移動前の格子線の光源体１１からの角度と、カメラのレンズ面２３と光源体１１との成す角度φ0との関係から、ずれた格子線までの距離ｇ（ｘ，ｙ）は以下の式で計算できる。（なお、以下に示す式（数４）は一般的な三角測量の公式である。）
【数４】
ｇ（ｘ，ｙ）＝Ｌ＊tanθ＊tanφ／（tanθ＋tanφ）
尚、ここでφ＝φ0＋φ’
【０１４８】
上記の式を用いて、移動した格子点に対応する全てのｇ（ｘ，ｙ）を計算する。尚、Ｘ軸方向とＹ軸方向双方で計算可能な座標（格子線の交点）は、安全性確保のため、距離が小さい方を採用する。
【０１４９】
本実施の形態によれば、カメラユニット２を光源ユニット１の斜め４５°の位置に配置しているため、Ｘ軸とＹ軸双方の視差を使って１回の撮像で全ての距離ｚ（ｘ，ｙ）を計算できる。このことも、格子状のレーザパターンを使うメリットの一つである。
【０１５０】
画像処理計測部３３による上記した距離計測に係る処理内容を図２６〜図２８のフローチャートに示す。
【０１５１】
図２６のフローチャートで示される距離算出処理では、まず、ステップ２６０１において初期化が行われる（全てのx,yについてg(x,y)=0,m=0,n=0,j=0,k=0）
【０１５２】
ステップ２６０２では、２値化された監視画像がフレームメモリＦＭ１に格納される。
【０１５３】
ステップ２６０３では、格納された監視画像とリファレンス画像との差分画像を抽出し、フレームメモリＦＭ１に格納する。これにより、格子線が移動した部分は＋の値、元の格子線の部分が−の値となる。変化のない部分は±０となる。
【０１５４】
ステップ２６０４では、横方向の格子線のデータ構造Lh[n]に格納されている格子線座標(xm=Lh[n].xf[j],ym=Lh[n].yf[j])に沿って、FM(xm,ym)<0の点（図２４（ａ）中、‘ａ’の点）を探索する。探索されると、距離計測ルーチン（図２７、ステップ２７０１〜ステップ２７０８）へと移行する。このステップ２６０４で示される探索は、全ての横方向格子線について行われる（〜ステップ２６０４ＮＯ，ステップ２６０５ＮＯ，ステップ２６１０〜）。尚、‘j’は0〜Lh[n].max-Lh[n].min-1である。
【０１５５】
ステップ２６０６では、横方向の格子線について全て探索を終えたかがチェックされる。探索が終了されると、次いで、縦方向の格子線についての探索が行われる（ステップ２６０７〜２６０９）
【０１５６】
ステップ２６０７では、縦方向の格子線のデータ構造Lv[m]に格納されている格子線座標(xm=Lv[n].xf[k],ym=Lv[n].yf[k])に沿って、FM(xm,ym)<0の点を探索する。探索されると、距離計測ルーチン（図２８、ステップ２８０１〜ステップ２８０８）へと移行する。このステップ２６０７で示される探索は、全ての縦方向の格子線について行われる（〜ステップ２６０７ＮＯ，ステップ２６０８ＮＯ，ステップ２６１０〜）。尚、‘k’は0〜Lv[m].max-Lv[m].min-1。
【０１５７】
ステップ２６０９では、縦方向の格子線について探索を終えたかがチェックされる。このチェックは全ての縦方向の格子線について行われる（ステップ２６０９ＮＯ，ステップ２６１３〜）。探索が終了されると、処理は一旦終了する。
【０１５８】
図２７に示される距離算出処理（横方向の格子線移動に伴う距離計測ルーチン）では、まず、図２４（ａ）の点ａで示されるFM(fmx.fmy)<0となった座標を（fmx s,fmy s)として保存する（ステップ２７０１）。
【０１５９】
ステップ２７０２では、FM(fmx,fmy)が再び0になる点（図２４（ａ）の点ｂ）を探索する。この探索は、格子線の終端が来るまで行われる（〜ステップ２７０３ＮＯ、ステップ２７０４、ステップ２７０２ＮＯ〜）
【０１６０】
ステップ２７０５では、物体の侵入によって、格子線の位置が変化した区間の中間点(fmx_s,fmy_s)（図２４（ａ）の点ｃ）を、現在の(fmx,fmy)から求める。
【０１６１】
ステップ２７０６では、物体の侵入によって、格子線の位置が変化した区間の中間点から、変化した格子線を探索する。探索は、中間点から右斜め４５°の方向にFM1(x,y)>0の点（図２４（ａ）の点ｄ）を探索する。
【０１６２】
ステップ２７０７では、移動した格子線を左右方向に探索し、格子線の全座標（図２４（ａ）のｄ→ｅ→ｆで示されるFM1上の座標）を取得する。
【０１６３】
ステップ２８０８では、三角測量の原理に基づき、全座標についてのg(x,y)を取得する。
【０１６４】
図２８に示される距離処理（縦方向の格子線移動に伴う距離計測ルーチン）では、まず、FM(fmx.fmy)<0となった座標を（fmx s,fmy s)として保存する（ステップ２８０１）。
【０１６５】
ステップ２８０２では、FM1(fmx,fmy)が再び0になる点を探索する。この探索は、格子線の終端が来るまで行われる（〜ステップ２８０３ＮＯ、ステップ２８０４、ステップ２８０２ＮＯ〜）
【０１６６】
ステップ２８０５では、物体の侵入によって、格子線の位置が変化した区間の中間点(fmx_s,fmy_s)を現在の(fmx,fmy)から求める。
【０１６７】
ステップ２８０６では、物体の侵入によって、格子線の位置が変化した区間の中間点から、変化した格子線を探索する。探索は、中間点から右斜め４５°の方向にFM1(x,y)>0の点を探索する。
【０１６８】
ステップ２８０７では、移動した格子線を左右方向に探索し、格子線の全座標を取得する。
【０１６９】
ステップ２８０８では、三角測量の原理に基づき、全座標についてのg(x,y)を取得する。尚、ここでの計算方法は、前述した方法と同様の方法を縦方向の格子線に対して適用したものである。ただし、g(x,y)が既に計算済みである点（縦の横の格子線の交わる点）については、計算値が既に計算済みの値より大きい場合には、計算済み（小さい値）を優先する。
【０１７０】
次ぎに、判定部３５は、上記した画像処理計測部３３により求められたｚ（ｘ，ｙ）の位置が、出力種別設定モードで指定した特定領域（指定ボクセル）へ進入しているか否かをチェックする。
【０１７１】
もし、‘停止’に設定しているボクセル内に計測したｚ（ｘ，ｙ）がある場合には、直ちに、機器停止信号が出力される。
【０１７２】
‘停止’に設定するボクセル内に、計測した座標ｚ（ｘ，ｙ）がなく、‘警告’に設定したボクセル内に座標ｚ（ｘ，ｙ）がある場合には、警告出力が生成される。なお、この処理では、不感に設定しているボクセルはチェックされない。
【０１７３】
次に、判定部３５による侵入予測機能について説明する
判定部３５は、監視モード時にあっては、ｚ（ｘ，ｙ）＜Ｌ（距離データＬ）である点（侵入物体の表面の点座標）を集め、その重心座標ｇｔ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）を算出し保存する。そして、前回の計測（算出）で得られた重心座標ｇ［ｔ−１］（ｘt-1，ｙt-x，ｚt-1）から当該侵入物体のＸ，Ｙ，Ｚ軸それぞれの移動方向、移動速度を求める。尚、移動速度（ｖ）の算出式は以下の通りである。
【数５】
ｖｘ＝∂ｇｔ／∂ｘ＝（ｘt-1−ｘｔ）／計測間隔
ｖｙ＝∂ｇｔ／∂ｙ＝（ｙt-1−ｙｔ）／計測間隔
ｖｚ＝∂ｇｔ／∂ｚ＝（ｚt-1−ｚｔ）／計測間隔
【０１７４】
この移動速度ｖと現在の重心位置ｇｔから、次回の計測における予測到達位置（座標）ｇt+1を計算する。例えば、図２９（ａ）に示すように、侵入物体が監視空間Ｓ内で移動し、計測された重心位置が‘ｇ［ｔ−１］→ｇｔ’と変化した場合、次回の計測までに、‘停止’に設定されている一番奥の領域Ｓ２５１に到達することが予想される。この場合、次回の計測時点で設備を停止させても、例えば作業者の安全が確保できないといったようなケースも考えられる。このような場合、この予測到達位置ｇ［ｔ＋１］を計算し、その位置が‘停止’設定領域に存在するのであれば、判定部３５により、その時点で機器停止信号を出力するようにする。
【０１７５】
また、図２９（ｂ）に示すように、監視空間Ｓ内で、重心位置ｇｔがｚ軸方向に遠ざかる場合や、ｚ軸方向への変化がない（通過）場合には、危険状態に至らないと判断し、警告状態を解除するか、そのままの状態を保持する。
【０１７６】
なお、複数の侵入物体Ｍが同時に監視空間Ｓ内に存在するような場合には、監視空間Ｓを適当なボクセルに区切り、各ボクセルに属するｚ（ｘ，ｙ）の重心座標をボクセル単位で個別に管理し、移動方向、移動速度を求め、危険予測をすればよい。
【０１７７】
また、ここでは重心位置を用いたが、最も値の小さい（カメラに近い）点を用いて判定するようにしてもよい。
【０１７８】
上記した重心座標の算出および到達位置予測に係る処理内容を図３０のフローチャートに示す。
【０１７９】
この処理では、ステップ３００１において、図２５で示した距離計測方法により侵入物体までの距離算出（z(x,y)の算出）を行う。
【０１８０】
ステップ３００２では、z(x,y)<Lの点の座標を加算し、総数で割ることにより、そのとき（時刻t）の重心座標gt(x,y,z)が求められる。
【０１８１】
ステップ３００３では、gt(x,y,z)が属する（位置する）ボクセルが探索される。（ボクセルの八角の座標は、計算上既知であるので、八角の座標と比較することで、gt(x,y,z)が属するボクセルと特定できる）
【０１８２】
ステップ３００４では、g[t-1]の属するボクセルの設定が‘警告’または‘‘不感’で、かつ、当該ボクセルが‘停止’でれば、物体が所定領域（ボクセル）内に侵入したと判断して、ステップ３０１１において機器停止信号を出力する。
【０１８３】
ステップ３００５では、g[t-1]の属するボクセルの設定が‘不感’で、かつ、ボクセルの設定が‘警告’であれば、ステップ３００６にて、警告出力（点消灯制御信号出力）を行う。
【０１８４】
ステップ３００７では、重心の移動速度ｖが計算される。計算式を以下に示す。
【数６】
ｖｘ＝（ｇｘｔ−ｇｘ［ｔ−１］）／ｄｔ
ｖｙ＝（ｇｙｔ−ｇｙ［ｔ−１］）／ｄｔ
ｖｚ＝（ｇｚｔ−ｇｚ［ｔ−１］）／ｄｔ
【０１８５】
ステップ３００８では、重心が次のサンプリング時（t+1)までにどこまで進むかを計算する。計算式を以下に示す。
【数７】
ｇｘ［ｔ＋１］＝ｇｘｔ＋ｖｘ＊ｄｔ
ｇｙ［ｔ＋１］＝ｇｘｔ＋ｖｘ＊ｄｔ
ｇｚ［ｔ＋１］＝ｇｘｔ＋ｖｘ＊ｄｔ
【０１８６】
ステップ３００９では、次のサンプリング時(t+1)までにg[t+1](x,y,z)がどこのボクセルに入るかを探索する。探索は、ボクセルの八角の座標と比較することにより行われる。
【０１８７】
ステップ３０１０では、時刻t+1の予測位置が‘停止’に設定されているボクセル内であれば、危険であると判断して、ステップ３０１１において、機器停止信号を出力する。尚、この例では、一旦、機器停止信号が出力されると、ユーザ操作を介してリセット（運転再開出力）が成されるまで、機器は停止される。
【０１８８】
ステップ３０１２では、g[t-1]の属するボクセルが‘警告’に設定されているか否かを判定する。設定されていない場合には、ステップ３００１に戻る。
【０１８９】
ステップ３０１３では、gt[t-1]とg[t]の位置から最も近い‘停止’に設定されているボクセルまでの距離を算出する。求めた距離は、それぞれd_g[t-1],d_gtとする。
【０１９０】
ステップ３０１４では、現在警告出力が成されている状態で、かつ、d_g[t-1]<d_gtであれば、‘停止’に設定されているボクセルから遠ざかっている、または、警告に設定されているボクセルを掠めただけ、と判断し、ステップ３０１５において警告出力を解除する。
【０１９１】
次に、本発明の三次元監視装置に適用可能な他の自己診断方法について説明する。上記実施の形態では、自己診断時においてＭＥＭＳ１３の振り角が０°であるような場合には、光源体１１の点滅が正常に行われているかを正確に自己診断できない。そこで、この例では、図３１に示す別実施形態による光源ユニット１、カメラユニット２が使用される。ここでは、先の実施形態からの変更点のみ説明する。
【０１９２】
光源ユニット１には、光源体１１からの投光の一部を光ファイバ１７に送り込むためのビームスプリッタ１６を追加している。光源ユニット１については、これ以外は先の実施形態と同様である。
【０１９３】
カメラユニット２には、光源体１１からの投光の一部を分岐したレーザビームをＣＣＤ２５上で結像させるためのハーフミラー２４とＭＥＭＳ２３を追加している。尚、光源体１１からの投光の一部を分岐したレーザビームは、ＣＣＤ２５上の上下端に結像させるようにし、光源ユニット１から照射されるパターン光の撮像の邪魔にならないように制御する。
【０１９４】
カメラユニット制御部３２は、ＭＥＭＳ２３を制御して、分岐されたレーザビームをシャッタが開いている間にＣＣＤ上の右端から左端へと走査させる。
【０１９５】
また、偶数フィールドと奇数フィールドとにわけ、偶数フィールド撮像時には、ＣＣＤ２５の上端に結像させ、奇数フィールド撮像時には、下端に結像させる。
【０１９６】
ＭＥＭＳ１とＭＥＭＳ２の制御信号の関係を図３２のタイミングチャートに示す。尚、同図中（ａ）は、ＭＥＭＳ１３のＸ軸およびＹ軸方向の振り角（θwx），（θwy）に係る制御信号を、同図中（ｂ）は、光源体１１の発振制御信号（点滅制御）を、同図中（ｃ）は、ＭＥＭＳ２３のＸ軸方向の振り角（θvx）に係る制御信号を、同図中（ｄ）は、ＭＥＭＳ２３のＹ軸方向の振り角（θvy）に係る制御信号をそれぞれ示している。
【０１９７】
同図に示すように、ＭＥＭＳ１３がパターン光を８の字１サイクルで監視空間Ｓを走査させる間に、ＭＥＭＳ２３は、分岐レーザビームをＣＣＤ上で走査させる。
【０１９８】
自己診断部は、以下の手順で自己診断を行う。
１）偶数フィールドであれば、画像上端に、図３３（ａ）に示されるように、光源体１１のＯＮ／ＯＦＦ点滅制御に対応する点線（Ｃ１〜Ｃ４）があることを確認する。
２）奇数フィールドであれば、画像下端に、図３３（ｂ）に示されるように、光源体１１のＯＮ／ＯＦＦ点滅制御に対応する点線（Ｃ５〜Ｃ８）があることを確認する。
３）上記の結果がＯＫであれば、自己診断ＯＫとする。
【０１９９】
このような自己診断方法によれば、ＭＥＭＳ１３の振り角が０°の場合にあっても正確な自己診断を行うことができる。
【０２００】
尚、上記実施の形態では、パターン映像の投影面としてスクリーン５を用いたが、これは、監視空間Ｓの背後に存在する壁等を使用しても良い。
【０２０１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、所定三次元空間内への物体侵入を高精度で検出可能な三次元監視装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の三次元監視装置の全体構成を示す図である。
【図２】光源ユニットの構成及び動作内容を概略的に示す図である。
【図３】走査機構として採用されたＭＥＭＳの構成を示す図である。
【図４】カメラユニットの概略構成を示す図である。
【図５】コントローラユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】ＭＥＭＳの振動角度と、監視範囲、検出分解能との関係を示す図である。
【図７】監視対象空間のボクセル分割の内容を模式的に示す図である。
【図８】光源ユニットとカメラユニットとの位置関係を示す図である。
【図９】監視空間設定モードの内容を示すフローチャートである。
【図１０】光源ユニット内におけるモニタ用光源体の設置態様を示す図である。
【図１１】キャリブレーションモードの内容を示すフローチャートである。
【図１２】ＭＥＭＳの振り角制御と、レーザ光源体の発振制御並びに撮像タイミング制御との関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】８の字１サイクル分の合成パターン映像を示す図である。
【図１４】光軸と格子パターン光の各格子線とが成す既知の角度（θｘ，θｙ）を示す図である。
【図１５】データ格納処理の内容を示すフローチャートである。
【図１６】格子線のデータ構造の一例を示す図である。
【図１７】監視空間に対する出力種別設定の一例を示す図である。
【図１８】監視空間設定のためのインターフェース（パソコン画面）の一例を示す図である。
【図１９】出力種別設定に係るボクセル自動特定（ティーチング）の内容を説明するための図である。
【図２０】２組の光源・カメラユニットを同時に使用した例を示す模式図である。
【図２１】自己診断処理の内容を示すフローチャートである。
【図２２】画像処理計測部による画像処理の内容を示す図（その１）である。
【図２３】画像処理計測部による画像処理の内容を示す図（その２）である。
【図２４】画像処理計測部による画像処理の内容を示す図（その３）である。
【図２５】本発明に適用される三角測量に基づく測距原理を示す模式図である。
【図２６】距離計測に係る処理内容を示すフローチャート（その１）である。
【図２７】距離計測に係る処理内容を示すフローチャート（その２）である。
【図２８】距離計測に係る処理内容を示すフローチャート（その３）である。
【図２９】監視空間内における物体の到達領域予測処理の内容を示す図である。
【図３０】物体の到達領域予測処理の内容を示すフローチャートである。
【図３１】別実施形態における自己診断処理のための装置構成を示す図である。
【図３２】別実施形態における自己診断処理のための装置制御内容を示すタイミングチャートである。
【図３３】別実施形態における自己診断処理に係る取得画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１      光源ユニット
２      カメラユニット
３      コントロールユニット
４      設備機器
５      スクリーン
６      信号等
１１    光源体
１２    ＭＬＡ
１３    ＭＥＭＳ
１４    モニタ用光源体
１５    ハーフミラー
１６    ビームスプリッタ
１７    光ファイバ
２３    第２ＭＥＭＳ
２４    ハーフミラー
２５    ＣＣＤ
２１    シャッタカメラ
２１ａ    撮像装置
２１ｂ    シャッタ機構
２２    バンドパスフィルタ
１００    三次元監視装置
１３０    シリコン基盤
１３２〜１３５  トーションバー
１４０    ディスプレイ
【図１】
0003704706.tif 000003
【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】
0003704706.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003704706.tif 000019
【図１８】
0003704706.tif 000020
【図１９】
0003704706.tif 000021
【図２０】
0003704706.tif 000022
【図２１】
0003704706.tif 000023
【図２２】
0003704706.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0003704706.tif 000028
【図２７】
0003704706.tif 000029
【図２８】
0003704706.tif 000030
【図２９】
0003704706.tif 000031
【図３０】
0003704706.tif 000032
【図３１】
0003704706.tif 000033
【図３２】
0003704706.tif 000034
【図３３】
0003704706.tif 000035