(57)【要約】【課題】様々な視線から被写体の三次元情報を測定可能であると共に、小型化、コストダウン、制御系への負担軽減等が実現される三次元情報測定装置を提供する。【解決手段】被写体が載置される回転可能な回転載置面を有した載置台と、回転載置面上の被写体を撮像する撮像手段と、撮像手段を載置台に対して移動自在に支持した折り畳み可能な支持部であって、非折り畳み状態において回転載置面と撮像手段との距離を略一定に保ち且つその視線を回転載置面上に向けるよう撮像手段を保持した支持部と、載置台に対する撮像手段の位置が複数の規定位置の何れかに固定されるよう支持部の動きを規制する支持部規制手段とを備えた三次元情報測定装置を提供する。【選択図】図１
2007255975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体における三次元の形状及び色を測定する三次元情報測定装置において、
被写体が載置される回転可能な回転載置面を有した載置台と、
前記回転載置面上の被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を前記載置台に対して移動自在に支持した折り畳み可能な支持部であって、非折り畳み状態において前記回転載置面と前記撮像手段との距離を略一定に保ち且つその視線を前記回転載置面上に向けるよう前記撮像手段を保持した支持部と、
前記載置台に対する前記撮像手段の位置が複数の規定位置の何れかに固定されるよう前記支持部の動きを規制する支持部規制手段と、を備えたこと、を特徴とする三次元情報測定装置。
【請求項２】
前記支持部が非折り畳み状態であるとき、前記撮像手段は、前記回転載置面周辺において円弧を描くように移動し得ること、を特徴とする請求項１に記載の三次元情報測定装置。
【請求項３】
前記支持部は、
その一端が前記載置台に回動自在に支持された第一のレバーと、
その一端が前記撮像手段を保持した第二のレバーと、
互いの他端において前記第一と第二のレバーとを回動自在に連結した連結部と、
非折り畳み状態において前記第一のレバーを前記第二のレバーに係止させる係止部と、を少なくとも有したこと、を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の三次元情報測定装置。
【請求項４】
前記連結部は、前記第一のレバーに対して前記第二のレバーが少なくとも１８０度回動するよう互いを連結していること、を特徴とする請求項３に記載の三次元情報測定装置。
【請求項５】
前記支持部上に把持部を形成したこと、を特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の三次元情報測定装置。
【請求項６】
前記支持部規制手段は、前記撮像手段を、その視線が被写体側面を向く位置又は被写体上面を向く位置の何れかに固定すること、を特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の三次元情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被写体における三次元の形状及び色を測定する三次元情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体の三次元情報を測定するための装置が種々提案されている。例えば下記特許文献１には、撮像装置の光学条件と位置条件を検出し、検出されたこれらの条件及び撮像画像に基づいて被写体の三次元形状を測定する三次元形状測定装置が開示されている。また下記特許文献２には、多関節アームに取り付けられたプローブにより被写体を様々の角度でスキャニングしてその三次元形状及び色情報を測定するスキャニング装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１１８４３８号公報
【特許文献２】特表平１１−５０９９２８号公報
【０００３】
これらの特許文献に開示された装置では、被写体に対して撮像手段（上記特許文献１における撮像装置や上記特許文献２におけるプローブ）が移動可能であり、当該被写体に対する撮像手段の撮影角度が種々変化し得る。すなわち撮像手段は、被写体を様々な角度から撮像することができる。被写体の載置面を下面とすると、これらの撮像手段によってその上面及び側面を撮像することが可能である。これらの撮像データを所定のアルゴリズムによって処理することにより、被写体の三次元情報が測定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１や２に開示された装置では以下に示される問題がある。
【０００５】
上記特許文献１や２に開示された装置では、撮像手段を移動させる度にその位置や向きの情報を取得して、撮像手段と被写体との相関を演算する必要がある。従って、高精度な三次元情報測定を実現するためには精度の高いセンサが必要となる。このようなセンサは装置の大型化やコストアップの要因となるため望ましくない。また上記演算は制御系への負担となり得る。
【０００６】
特に、上記特許文献２に開示されている多関節アームは大型で複雑な構造体であり、その駆動制御も複雑である。このような多関節アームは、装置のサイズやコスト、制御系への負担等の観点からすると望ましい構成とは言えない。また、多関節アームの可動範囲は装置全体のサイズに対して十分に広い。従って、上記特許文献２に開示された装置を用いて三次元情報測定を行う場合には十分に広いスペースが必要となる。これは、装置の使用場所を限定する要因となり得る。
【０００７】
一方、撮像手段が被写体に対して移動しない（すなわち固定された）三次元形状測定装置では、例えば被写体側面しか撮像することができない。これは、被写体上面が撮像手段の死角に位置するからである。
【０００８】
上記の如き三次元形状測定装置において被写体上面も撮像する場合には、例えば被写体側面を撮像した後に当該装置を三脚等に設置して、撮像手段が被写体上面を真上から見下ろすような位置に固定する。この状態で被写体上面を撮像する。
【０００９】
しかし、これはユーザにとって極めて繁雑な作業である。例えば被写体に対して撮像手段の光軸が垂直となるように三次元形状測定装置を三脚等に固定することは非常に困難な作業である。また、被写体と撮像手段との距離を正確に算出することも難しい。また更に、被写体上面と側面の撮像データをステッチ処理するときに形状や色の位置合わせをすることは大変困難であり、膨大な演算が必要となるといった問題もある。
【００１０】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、様々な視線から被写体の三次元情報を測定可能であると共に、小型化、コストダウン、制御系への負担軽減等が実現される三次元情報測定装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る三次元情報測定装置は、被写体における三次元の形状及び色を測定する装置である。この三次元情報測定装置は、被写体が載置される回転可能な回転載置面を有した載置台と、回転載置面上の被写体を撮像する撮像手段と、撮像手段を載置台に対して移動自在に支持した折り畳み可能な支持部であって、非折り畳み状態において回転載置面と撮像手段との距離を略一定に保ち且つその視線を回転載置面上に向けるよう撮像手段を保持した支持部と、載置台に対する撮像手段の位置が複数の規定位置の何れかに固定されるよう支持部の動きを規制する支持部規制手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１２】
本発明に係る三次元情報測定装置によれば、支持部により撮像手段を移動させても、当該撮像手段と載置台上の被写体との距離が略一定に保たれ且つ撮像手段の視線も当該被写体に向けられた状態に保たれる。更に、載置台に対する撮像手段の位置も複数の規定位置の何れかに選択的に固定され得る。すなわち被写体に対する撮像手段の位置及び向きは、支持部及び支持部規制手段により既知の状態にセットされる。従って、被写体に対する撮像手段の位置合わせ作業が不要となる。また撮像手段の位置情報等の演算処理も不要となる。このため制御系に対する負担が軽減される。また更に、支持部及び支持部規制手段は単純な構成であるため、小型化やコストダウンに好適な三次元情報測定装置の提供も実現可能となる。支持部は折り畳み可能であるため、持ち運びに便利な三次元情報測定装置の提供も実現可能となる。
【００１３】
なお上記三次元情報測定装置において支持部が非折り畳み状態であるとき、撮像手段は例えば回転載置面周辺において円弧を描くように移動することができる。
【００１４】
また上記三次元情報測定装置において支持部は、その一端が載置台に回動自在に支持された第一のレバーと、その一端が撮像手段を保持した第二のレバーと、互いの他端において第一と第二のレバーとを回動自在に連結した連結部と、非折り畳み状態において第一のレバーを第二のレバーに係止させる係止部とを少なくとも有したものであっても良い。
【００１５】
上記三次元情報測定装置によれば、折り畳み可能な支持部を僅かな部品点数で構成することができる。
【００１６】
なお連結部は、第一のレバーに対して第二のレバーが少なくとも１８０度回動するよう互いを連結したものであっても良い。
【００１７】
このような構成によれば、第一のレバーと第二のレバーにおける折り畳み角度が大きく確保されているため、支持部を極めてコンパクトに折り畳むことが可能となる。
【００１８】
また上記三次元情報測定装置は、支持部上に把持部が形成されたものであっても良い。
【００１９】
このような構成によれば、持ち運び性が向上した三次元情報測定装置が提供され得る。
【００２０】
また上記三次元情報測定装置において支持部規制手段は、撮像手段を、例えばその視線が被写体側面を向く位置又は被写体上面を向く位置の何れかに固定することができる。
【００２１】
このような構成によれば、被写体側面及び上面の三次元情報を測定可能な三次元情報測定装置が提供され得る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、様々な視線から被写体の三次元情報を測定可能であると共に、小型化、コストダウン、制御系への負担軽減等が実現可能な三次元情報測定装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の三次元情報測定装置の構成及び作用について説明する。
【００２４】
図１乃至５に、本発明の実施の形態の三次元情報測定装置１０の外観を示す。本実施形態の三次元情報測定装置１０は、後述するように収納状態（折り畳み状態）と展開状態（非折り畳み状態）に変形可能である。図１乃至３には展開状態、図４及び５には収納状態の三次元情報測定装置１０が示されている。より詳細には、図１に、展開状態の三次元情報測定装置１０の斜視図を示す。また図２及び３に、展開状態の三次元情報測定装置１０の側面図を示す。また図４に、収納状態の三次元情報測定装置１０の側面図を示す。また図５に、収納状態の三次元情報測定装置１０の斜視図を示す。
【００２５】
三次元情報測定装置１０は投影機能、照明機能、撮像機能、及び、三次元情報取得機能を有している。投影機能とは、被写体Ｓ（物体）の三次元形状情報の測定に必要なパタン光であって、複数種類のストライプ状のパタン光を被写体Ｓに投影する機能を示す。また照明機能とは、被写体Ｓの表面色情報の測定に必要な照明光を当該被写体Ｓに照明する機能を示す。また撮像機能とは、上記パタン光が投影された被写体Ｓ、又は、照明光が照明された被写体Ｓを撮像する機能を示す。また三次元情報取得機能とは、その撮像結果を用いて所定の信号処理を行い、被写体Ｓの三次元情報（表面色情報及び形状）を取得する機能を示す。
【００２６】
三次元情報測定装置１０は、測定ヘッドＭＨ、回転テーブルユニットＲＴ、及び、レバー部ＬＶを備えている。
【００２７】
回転テーブルユニットＲＴ上面の一部は、回転可能な回転載置面１９０として構成されている。回転載置面１９０は例えば直径７インチの円状の面である。回転載置面１９０は、回転テーブルユニットＲＴ上面と同一高さに面を成し、テーブルモータ１９４（図１１参照）により回転し得る。回転載置面１９０上に被写体Ｓを載置して回転させると、測定ヘッドＭＨに対する被写体Ｓの向きがその回転に応じて変わる。回転テーブルユニットＲＴによって被写体Ｓが所定量ずつ回転されて、測定ヘッドＭＨがその回転毎に当該被写体Ｓを撮像することにより、被写体Ｓ表面の像が全周（例えば被写体Ｓ側面を３６０度）に渡って取得可能となる。
【００２８】
なお回転テーブルユニットＲＴ上面には位置規制部１９６が形成されている。回転載置面１９０からはみ出るよう被写体Ｓが載置されている状態で当該回転載置面１９０が回転すると、そのはみ出し部分が位置規制部１９６側面に当たる。被写体Ｓは、位置規制部１９６側面に押されて回転載置面１９０内に収まるよう案内される。これにより、被写体Ｓは適切な位置に収められる。
【００２９】
被写体Ｓについては、回転テーブルユニットＲＴの回転毎における上記撮像によって複数の部分画像が取得される。ここでいう「画像」とは、通常の平面画像のみならず、三次元物体の表面色情報、及び、その三次元形状情報を有する三次元画像をも包含するように解釈される。
【００３０】
上記複数の部分画像は、三次元形状情報として個々に抽出された後、形状ステッチ処理により単一の形状ステッチ画像に結合される。次いで、その被写体Ｓについて取得された複数の部分画像における表面色情報（テクスチャ）が、その形状ステッチ画像にマッピングされる。それと共にテクスチャステッチ処理により、その表面色情報によって表される複数の表面色が、それら複数の部分画像の継ぎ目において境界色差を有することなく接ぎ合わされる。これらの一連の処理により、その被写体Ｓについての三次元入力結果すなわち三次元色形状データが生成される。
【００３１】
測定ヘッドＭＨは、投影部１２、撮像部１４、処理部１６、及び、ケーシング２０を有している。投影部１２は被写体Ｓに所定の複数種類のパタン光を選択的に投影するものである。撮像部１４は被写体Ｓを撮像するものである。処理部１６は、被写体Ｓの三次元形状及び表面色情報の取得を行うために各構成要素の制御、信号処理等を行うものである。ケーシング２０は、これら投影部１２、撮像部１４、及び、処理部１６を保持した略直方体状の筐体である。
【００３２】
またケーシング２０には鏡筒２４も保持されている。鏡筒２４は、ケーシング２０正面において部分的に露出するよう装着されている。撮像部１４は撮像光学系３０を有している。撮像光学系３０は、その一部を成すレンズがケーシング２０正面において露出するよう当該ケーシング２０に装着されている。被写体Ｓの光学像は、撮像光学系３０の上記露出部分に入射し得る。撮像光学系３０は例えば撮影視野角θＶＡを有する。すなわち撮影視野角θＶＡ内の物体は撮像部１４において撮像される。なお説明の便宜上、撮像光学系３０の光軸に符号「Ｏ１」を付す。
【００３３】
鏡筒２４の内部には、図９に示されるように、投影部１２の一部を成す投影光学系３２が収容されている。投影光学系３２には、複数枚の投影レンズ３４、及び、絞り３６が含まれる。
【００３４】
鏡筒２４は、投影光学系３２を、焦点調節のために鏡筒ホルダ２５０内において全体的に移動可能である状態で保持している。また鏡筒２４は、投影光学系３２を損傷から保護している。複数枚の投影レンズ３４のうち最も外側に位置するものがケーシング２０正面において露出されている。投影光学系３２は、その最も外側の投影レンズ３４を最終出射面として被写体Ｓに向かってパタン光を投影する。
【００３５】
また測定ヘッドＭＨの前面には、白色光を照射する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）群２６が備えられている。白色ＬＥＤ群２６は被写体Ｓを照明するための手段であり、複数の周知の白色ＬＥＤ素子から成る。白色ＬＥＤ群２６は処理部１６に電気的に接続されており、処理部１６の制御下で駆動する。
【００３６】
後に詳説するが、パタン光投影は被写体Ｓの三次元形状情報を測定するために必要な処理である。パタン光投影時には白色ＬＥＤ群２６による被写体Ｓの照明は行われない。これに対して白色ＬＥＤ群２６による被写体Ｓの照明は、被写体Ｓの表面色情報を測定するために必要な処理である。上記照明時にはパタン光投影は行われない。
【００３７】
また、撮像光学系３０の後方にはＣＣＤ７０が配置されている。ＣＣＤ７０は例えば周知のカラーＣＣＤである。ＣＣＤ７０は、撮像光学系３０の像側焦点面上にその受光面が位置するよう配置されている。すなわちパタン光が投影、又は、照明光が照明された被写体Ｓの光学像はＣＣＤ７０によって電気信号に変換される。
【００３８】
ここで、図６に、測定ヘッドＭＨ周辺部の外観を拡大して示す。図６（ａ）に、測定ヘッドＭＨの側面図で示す。また図６（ｂ）に、測定ヘッドＭＨの背面図を示す。これらの図に示されるように、ケーシング２０上面にはレリーズボタン４０が設けられている。また図６（ｂ）に示されるように、ケーシング２０の背面にはモード切替スイッチ４２、４接点カーソルキー（方向キー）４３、及び、モニタＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４４が設けられている。なおモード切替スイッチ４２は三個のボタンから成る。モード切替スイッチ４２及び４接点カーソルキー４３はそれぞれ、ファンクションボタンの一例を構成する。
【００３９】
レリーズボタン４０は、三次元情報測定装置１０を作動させるためにユーザによって操作される。このレリーズボタン４０は、２段階の押しボタン式のスイッチによって構成されている。レリーズボタン４０は、ユーザの操作状態（押下状態）が「半押し状態」である場合と「全押し状態」である場合とで異なる指令を発令できる。レリーズボタン４０の操作状態は処理部１６によって監視される。処理部１６によって「半押し状態」が検出されれば周知のオートフォーカス（ＡＦ）及び自動露出（ＡＥ）の機能が起動する。これにより、ピント、絞り及びシャッタスピードが自動的に調節される。これに対して、処理部１６によって「全押し状態」が検出されれば撮像等が行われる。
【００４０】
モード切替スイッチ４２は、ユーザ・オペレーションにより三次元情報測定装置１０の作動モードを複数種類のモードの何れかに設定するためのユーザ・インターフェースである。ここでいう複数種類のモードには、後述のＳＬＯＷモード、ＦＡＳＴモード、及び、オフモードが少なくとも含まれる。図６（ｂ）において「Ｓ」で示されたものがＳＬＯＷモードである。また「Ｆ」で示されたものがＦＡＳＴモードである。また「ＯＦＦ」で示されたものがオフモードである。モード切替スイッチ４２の操作状態は処理部１６によって監視されている。この操作状態が処理部１６によって検出されると、その検出された操作状態に対応するモードでの処理が三次元情報測定装置１０において実行される。
【００４１】
モニタＬＣＤ４４は、液晶ディスプレイを用いて構成されている。モニタＬＣＤ４４は処理部１６から画像信号を受けて画像を表示する。このモニタＬＣＤ４４は、例えば被写体Ｓの三次元形状の検出結果を表す画像（立体画像）等を表示する。
【００４２】
図６に示されるように、ケーシング２０にはアンテナ５０が装着されている。アンテナ５０はＲＦ（radio frequency）インタフェースである。アンテナ５０は、図９に示されるようにＲＦドライバ５２に接続されている。このアンテナ５０は、所定の情報を、ＲＦドライバ５２を介して図示しない外部インタフェースに無線によって送受信する。この所定の情報には、例えば被写体Ｓを立体画像として表すデータやそれに関連する他の情報等が含まれる。
【００４３】
この三次元情報測定装置１０は、上述した複数種類のモードのうちユーザによって選択されたものに従って作動する。ＳＬＯＷモードは、被写体Ｓを低速で高精度で撮像する低速撮像モードであり、撮像精度優先モードである。ＦＡＳＴモードは、被写体Ｓを高速で低精度で撮像する高速撮像モードであり、撮像時間優先モードである。オフモードは、この三次元情報測定装置１０の動作を停止させるモードである。
【００４４】
撮像部１４は、被写体Ｓを撮像し、その撮像結果から画素間引き画像と画素非間引き画像とを選択的に取り出すことができる。なお画素間引き画像とは、その被写体Ｓの全体画像を構成する画素群（以下、「被写体Ｓ全体画素群」と略記）の何れかを間引いて形成される画像である。また画素非間引き画像とは、被写体Ｓ全体画素群から何れの画素も間引かずに形成される画像である。信号処理に掛かる時間は、画素非間引き画像よりも画素間引き画像の方が短い。
【００４５】
ＣＣＤを用いた撮像の分野では、被写体Ｓの撮像結果から画素間引き画像を取り出すために、例えば加算方式や選択方式等が既に知られている。
【００４６】
加算方式によれば、被写体Ｓ全体画素群が、複数の画素から成る幾つかの画素グループに分けられる。次いで、各画素グループに属する複数の対象画素の照度検出値が画素グループ毎に加算される。そしてその加算された照度を用いて、各画素グループに属する複数の対象画素の照度検出値が均等に分散される。
【００４７】
これに対して選択方式によれば、複数の画素グループの各々に属する複数の対象画素から、それら対象画素を代表する代表画素が画素グループ毎に選択される。次いで、その選択された代表画素の照度検出値を用いて、各画素グループに属する複数の対象画素の照度検出値が均等に分散される。
【００４８】
本実施形態では、撮像部１４は、加算方式又は選択方式のうち予め選択されたものに従って、被写体Ｓの撮像結果から画素間引き画像を抽出することができる。
【００４９】
画素間引き画像を抽出する間引き画像処理モードは、被写体Ｓを低速で高精度で撮像する低速撮像モードに適している。一方、画素非間引き画像を抽出する非間引き画像処理モードは、被写体Ｓを高速で低精度で撮像する高速撮像モードに適している。
【００５０】
従って本実施形態では、ＦＡＳＴモード選択時には間引き画像処理モードが設定される。一方、ＳＬＯＷモード選択時には非間引き画像処理モードが設定される。
【００５１】
測定ヘッドＭＨと回転テーブルユニットＲＴはレバー部ＬＶにより機械的に連結されている。レバー部ＬＶは、第一レバー５１０及び第二レバー５３０を有している。これらのレバーは、例えば耐衝撃性ポリスチレン（PS-HI（High-impact modified polystyrene））樹脂により、その長手方向に直交する切断面が矩形となるよう成型されている。第一レバー５１０の一端は、測定ヘッドＭＨのケーシング２０に例えばねじ止めや接着等により固定されている。第一レバー５１０の他端は、収納ジョイント５５０により第二レバー５３０と回動自在に連結している。
【００５２】
換言すると、第二レバー５３０の一端は、収納ジョイント５５０により第一レバー５１０と回動自在に連結している。ここで、回転テーブルユニットＲＴ上面にはジョイントホルダ５６０が形成されている。第二レバー５３０は、他端において回動ジョイント５７０によりジョイントホルダ５６０に対して回動自在に支持されている。
【００５３】
ユーザは、例えば収納ジョイント５５０を中心として第二レバー５３０に対して第一レバー５１０を回動させることができる。そしてこの回動により、三次元情報測定装置１０を収納状態又は展開状態の何れかにセットすることができる。より詳細には、上記回動により、例えば図４及び５に示されるように、第一レバー５１０と第二レバー５３０とが略重なり合うようレバー部ＬＶを折り畳むことができる（すなわち収納状態）。三次元情報測定装置１０を収納状態にセットしたとき、当該装置全体がコンパクトになる。これは、装置の持ち運び性を向上させるという効果を奏する。
【００５４】
なお、第一レバー５１０、第二レバー５３０にはそれぞれ、グリップ部５１１、５３１が形成されている。グリップ部５１１及び５１２は、収納状態において、第一レバー５１０と第二レバー５３０との合わせ面を挟んで線対称となるよう形成されている。すなわち収納状態においてグリップ部５１１と５１２は、恰も一つのグリップ部を成すように合わさる。グリップ部５１１及び５１２は把持力確保のために、その表面が凹凸に形成されている。なお、グリップ部５１１及び５１２表面にゴム材を貼り付けて把持力を向上させた構造を採用しても良い。
【００５５】
第二レバー５３０に対して第一レバー５１０を収納状態から１８０度回動させることにより、三次元情報測定装置１０を図１乃至３に示される展開状態にセットすることもできる。展開状態では、測定ヘッドＭＨの前面が、回転テーブルユニットＲＴから所定量離間して且つ回転載置面１９０上の被写体Ｓに対向するよう位置する。すなわち展開状態では撮像部１４の視線が被写体Ｓに向く。
【００５６】
ここで、図７に、第一レバー５１０と第二レバー５３０との連結構造を拡大して示す。図７（ａ）に、上記連結構造の拡大外観図を示す。図７（ｂ）に、図７（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図を示す。上記連結構造が図７（ａ）及び（ｂ）に示される状態にあるとき、三次元情報測定装置１０は展開状態にある。
【００５７】
図７（ｂ）に示されるように、第一レバー５１０の面（より詳細には、第二レバー５３０との対向面５１０ａ）上には凹部であるバネ用間隙５１２が形成されている。そして化粧板５１３が、バネ用間隙５１２を覆うように対向面５１０ａ上に取り付けられている。附言すると化粧板５１３は、そのバネ部分を除いた全体においてのみ対向面５１０ａ上に後述の化粧板フックの作用により固定され、バネ部分近傍においては対向面５１０ａから僅かに離間するよう取り付けられている。すなわち化粧板５１３は、その一端（根本部分）が固定端であり、他端（先端）が自由端である片持ちばりとなっている。従って化粧板５１３の先端に外力が加えられると、当該化粧板５１３はそれに応じた量だけ屈曲する。化粧板５１３の先端はピン５１４として形成されている。ピン５１４は略半球形状を有した部分である。ピン５１４は対向面５１０ａから突出するよう位置している。なお化粧板５１３は例えばPS-HI樹脂から成る成型品である。化粧板フック５１６は、化粧板５１３上に一体成形されている樹脂バネ作用を持つフック(爪)であり、自身の弾性変形により第一レバー５１０に構造的に引っ掛かり支える作用を有する。
【００５８】
対向面５１０ａ上には略円筒形状の凸部５１５も形成されている。第一レバー５１０は、その長手方向に直交する方向に貫通した貫通穴を有している。この貫通穴は、凸部５１５の中心部分を挿通するよう形成されている。この貫通穴には、収納ジョイント５５０の一部を成す軸５５１が嵌挿されている。
【００５９】
収納ジョイント５５０は、軸５５１、ボールベアリング５５２、及び、止め環５５３から構成されている。軸５５１は例えばＳＵＳを切削加工したものである。軸５５１は、公差まで加味した場合には上記貫通穴よりも径が大きく（又は同一と）なるように設計されている。従って軸５５１は、上記貫通穴に嵌挿されるだけで第一レバー５１０に強固に固定される。なお軸５５１は、凸部５１５から所定量突出する程度の長さを有している。
【００６０】
軸５５１の上記突出部分にはボールベアリング５５２が止め環５５３と凸部５１５端面により狭持されている。ボールベアリング５５２は周知の構造を有したものである。ボールベアリング５５２は、内包した保持したボールに対して摺動可能に構成された内輪と外輪を有している。ボールベアリング５５２は、その内輪が軸５５１に隙間なく嵌合している。すなわちボールベアリング５５２の内輪と軸５５１は相対的に固定された状態にある。
【００６１】
第二レバー５３０には凹部５３９が形成されている。第二レバー５３０に対して第一レバー５１０を連結させるとき、凹部５３９には、対向面５３０ａ（第二レバー５３０が有する第一レバー５１０との対向面）側から、第一レバー５１０のうちの対向面５１０ａよりも突出した部分が収納される。この突出した部分とは、凸部５１５、軸５５１の上記突出部分、ボールベアリング５５２、及び、止め環５５３である。このときボールベアリング５５２は、その外輪が凹部５３９に隙間なく嵌合される。すなわちボールベアリング５５２の外輪と凹部５３９は相対的に固定された状態となる。
【００６２】
ボールベアリング５５２の内輪と外輪は、周知のように、その間に内包した保持されたボールによってころがり運動して互いに回転する。上述したように、内輪は第一レバー５１０、外輪は第二レバー５３０に相対的に固定されている。このため第一レバー５１０と第二レバー５３０は、ボールベアリング５５２の作用により軸５５１を中心として回動することができる。
【００６３】
なお凹部５３９は、第二レバー５３０の長手方向に直交する方向に貫通した形状を有している。対向面５３０ａと反対側の面上には、凹部５３９を塞ぐための蓋５３２が取り付けられている。
【００６４】
第二レバー５３０には溝５３３が形成されている。図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、溝５３３にはピン５１４が係合される。
【００６５】
ピン５１４が溝５３３に係合されているとき、三次元情報測定装置１０は展開状態にある。このとき化粧板５１３は自然状態（すなわち外力が加えられていない状態）にある。従ってピン５１４は、対向面５３０ａから突出するよう位置し、溝５３３に係合されている。
【００６６】
第二レバー５３０に対して第一レバー５１０を図７（ａ）及び（ｂ）に示される状態から回動させる場合、化粧板５１３を屈曲させるのに十分な外力を与える必要がある。より詳細には、一点鎖線で示された状態５１３’に化粧板５１３を変形させられる外力を最低限与える必要がある。換言すると、上記外力を与えられない限り、ピン５１４は溝５３３に係合された状態を保つ。すなわち三次元情報測定装置１０は展開状態を保つ。
【００６７】
ピン５１４は、上記の如き外力の付与により溝５３３から外れて対向面５３０ａに乗り上げる（より詳細には対向面５３０ａ上に点接触する）。ここで、対向面５３０ａは対向面５１０ａに近接した面である。従ってこのとき化粧板５１３は、ピン５１４において対向面５３０ａに押圧される。これにより状態５１３’に変形する。
【００６８】
溝５３３から外れた状態では、ピン５１４は、対向面５３０ａに押圧されるだけでありホールドされていない。このため第一レバー５１０は、例えばその自重により第二レバー５３０に対して回動し得る。これでは三次元情報測定装置１０を収納状態に安定させることができない。三次元情報測定装置１０を収納状態で安定させるため、第二レバー５３０には、図７（ｂ）に示されるように溝５３４が形成されている。溝５３４は、軸５５１を挟んで溝５３３と対称的な位置に形成されている。
【００６９】
例えば第二レバー５３０に対して第一レバー５１０を図７（ａ）及び（ｂ）に示される状態から１８０度回動させる。この場合、ピン５１４は溝５３４に係合される。このとき第一レバー５１０と第二レバー５３０とが略重なり合う。すなわち三次元情報測定装置１０は、図４又は５に示される収納状態にセットされる。展開状態の例と同様の理由により、三次元情報測定装置１０は収納状態を保つことができる。
【００７０】
ここで、図１及び２に示される展開状態では、撮像部１４は被写体Ｓの側面に対向するよう位置している。これに対して図３に示される展開状態では、撮像部１４は被写体Ｓの上面に対向するよう位置している。すなわち本実施形態では、展開状態における被写体Ｓに対する測定ヘッドＭＨ（撮像部１４）の姿勢が二通り存在する。
【００７１】
第二レバー５３０は、ジョイントホルダ５６０に対して二つの位置の何れか一方で係止されるよう構成されている。一つの位置は水平位置である。これは、図１及び２に示されたように、各レバーの長手方向が水平方向に略沿った位置である。もう一つの位置は垂直位置である。これは、図３に示されたように、各レバーの長手方向が垂直方向に略沿った位置である。ユーザは、第二レバー５３０をジョイントホルダ５６０に対して回動させることにより、展開状態における被写体Ｓに対する測定ヘッドＭＨの姿勢を変えることができる。
【００７２】
図４及び５に示されるように収納状態にも二通りの姿勢が存在する。収納状態における姿勢変更も展開状態時と同様に、第二レバー５３０をジョイントホルダ５６０に対して回動させることにより実現される。すなわち上記垂直位置では、三次元情報測定装置１０は図４に示された収納状態になる。また上記水平位置では、図５に示された収納状態となる。測定ヘッドＭＨは、何れの収納状態においても回転載置面１９０上に収まる。
【００７３】
ここで、図８に、第二レバー５３０とジョイントホルダ５６０との連結構造を拡大して示す。図８（ａ）に、上記連結構造の拡大外観図を示す。図８（ｂ）に、図８（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図を示す。図８（ａ）及び（ｂ）には、上記連結構造が垂直位置で係止されている状態が示されている。
【００７４】
図８（ｂ）に示されるように、第二レバー５３０の面（より詳細には、ジョイントホルダ５６０との対向面５３０ｂ）上には凹部であるバネ用間隙５３５が形成されている。そして化粧板５３６が、バネ用間隙５３５を覆うように対向面５３０ｂ上に取り付けられている。附言すると化粧板５３６は、そのバネ部分を除いた全体においてのみ対向面５３０ｂ上後述の化粧板フックの作用により固定され、バネ部分近傍においては対向面５３０ｂから僅かに離間するよう取り付けられている。すなわち化粧板５３６は、化粧板５１３と同様に片持ちばりとして構成されている。従って化粧板５３６の先端に外力が加えられると、当該化粧板５３６はそれに応じた量だけ屈曲する。化粧板５３６の先端はピン５３７として形成されている。ピン５３７は略半球形状を有した部分である。ピン５３７は対向面５３０ｂから突出するよう位置している。化粧板５３６も化粧板５１３と同様に、例えばPS-HI樹脂から成る成型品である。化粧板フック５４１は、化粧板５３６上に一体成形されており、化粧板フック５１６と同様の構成及び作用を有する。
【００７５】
対向面５３０ｂ上には略円筒形状の凸部５３８も形成されている。第二レバー５３０は、その長手方向に直交する方向に貫通した貫通穴を有している。この貫通穴は、凸部５３８の中心部分を挿通するよう形成されている。この貫通穴には、回動ジョイント５７０の一部を成す軸５７１が嵌挿されている。
【００７６】
回動ジョイント５７０は、軸５７１、ボールベアリング５７２、及び、止め環５７３から構成されている。軸５７１は例えばＳＵＳを切削加工したものである。軸５７１は、公差まで加味した場合には上記貫通穴よりも径が大きく（又は同一と）なるように設計されている。従って軸５７１は、上記貫通穴に嵌挿されるだけで第二レバー５３０に強固に固定される。なお軸５７１は、凸部５３８から所定量突出する程度の長さを有している。
【００７７】
軸５７１の上記突出部分にはボールベアリング５７２が止め環５７３と凸部５３８端面により狭持されている。ボールベアリング５７２はボールベアリング５５２と同一構造を有するものである。ボールベアリング５７２は、その内輪が軸５７１に隙間なく嵌合している。すなわちボールベアリング５７２の内輪と軸５７１は相対的に固定された状態にある。
【００７８】
ジョイントホルダ５６０には凹部５６１が形成されている。ジョイントホルダ５６０に対して第二レバー５３０を連結させるとき、凹部５６１には、対向面５６０ａ（ジョイントホルダ５６０が有する第二レバー５３０との対向面）側から、第二レバー５３０のうちの対向面５３０ｂよりも突出した部分が収納される。この突出した部分とは、凸部５３８、軸５７１の上記突出部分、ボールベアリング５７２、及び、止め環５７３である。このときボールベアリング５７２は、その外輪が凹部５６１に隙間なく嵌合される。すなわちボールベアリング５７２の外輪と凹部５６１は相対的に固定された状態となる。
【００７９】
上述したように、内輪は第二レバー５３０、外輪はジョイントホルダ５６０に相対的に固定されている。このため第二レバー５３０とジョイントホルダ５６０は、ボールベアリング５７２の作用により軸５７１を中心として回動することができる。
【００８０】
なおジョイントホルダ５６０において、対向面５６０ａと反対側の面上には、凹部５６１による開口を塞ぐための蓋５６２が取り付けられている。
【００８１】
ジョイントホルダ５６０には溝５６３が形成されている。図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、溝５６３にはピン５３７が係合される。
【００８２】
ピン５３７が溝５６３に係合されたとき、第二レバー５３０がジョイントホルダ５６０に対して垂直位置で係止される。このとき化粧板５３６は自然状態となる。従ってピン５３７は、対向面５６０ｂから突出するよう位置して溝５６３に係合される。展開状態や収納状態の例と同様の理由により、第二レバー５３０は垂直位置で係止された状態を保つことができる。
【００８３】
またジョイントホルダ５６０には溝５６４も形成されている。溝５６４は、軸５７１を中心に溝５６３を矢印Ｅ方向に９０度回転させた位置に形成されている。
【００８４】
例えばジョイントホルダ５６０に対して第二レバー５３０を図８（ａ）及び（ｂ）に示される状態から矢印Ｅ方向に９０度回動させる。この場合、ピン５３７は溝５３４に係合される。これにより、第二レバー５３０は、ジョイントホルダ５６０に対して水平位置で係止される。
【００８５】
図２及び図３に示されるように、第二レバー５３０が水平位置又は垂直位置の何れで係止されている場合であっても展開状態においては、測定ヘッドＭＨ前面は被写体Ｓに常に対向するよう位置している。すなわち三次元情報測定装置１０は展開状態にセットされているとき、撮像光学系３０の視線が常に被写体Ｓに向くように構成されている。より詳細には、第二レバー５３０が水平位置で係止されているとき、撮像光学系３０の視線は被写体Ｓ側面に向いている。また第二レバー５３０が垂直位置で係止されているとき、撮像光学系３０の視線は被写体Ｓ上面に向いている。従って前者の場合には被写体Ｓ側面を撮像することができ、後者の場合には被写体Ｓ上面を撮像することができる。
【００８６】
なお説明の便宜上、展開状態において第二レバー５３０が水平位置で係止されている形態を「水平展開状態」、展開状態において第二レバー５３０が垂直位置で係止されている形態を「垂直展開状態」と記す。
【００８７】
水平展開状態において、撮像光学系３０の光軸Ｏ１は回転載置面１９０と平行になる。これに対して垂直展開状態において、撮像光学系３０の光軸Ｏ１は回転載置面１９０に対して直交する。ここで、各位置における光軸Ｏ１の交点をＰ１とする。ジョイントホルダ５６０に対して第二レバー５３０を回動させたとき、撮像光学系３０は交点Ｐ１を中心に半径ｄの円弧を描くよう矢印Ｅ方向に沿って移動する。
【００８８】
水平展開状態及び垂直展開状態における測定ヘッドＭＨの位置及び向きは規定のものである。このため、各状態における測定ヘッドＭＨの位置及び向きの情報は処理部１６にとって既知である。従って、本実施形態の三次元情報測定装置１０には、測定ヘッドＭＨの位置及び向きを検知するためのセンサは不要である。これは、装置の小型化及びコストダウンに寄与する。またセンサが不要であることに伴って、上記位置及び向きの情報を演算する必要もなくなる。これにより、処理部１６に対する処理動作負担の軽減が期待される。
【００８９】
なお図２及び図３に示されるように交点Ｐ１は被写体Ｓ近傍に位置する。そして展開状態において撮像光学系３０は、交点Ｐ１から距離ｄ離間したところに常に位置する。従って撮像光学系３０の視線方向に拘わらず、撮像光学系３０と被写体Ｓとの距離は常に同一であるとみなすことができる。これにより処理部１６は、撮像光学系３０と被写体Ｓとの距離が一定であるという前提で各種処理を行うことができる。例えば撮像光学系３０の位置や向きに応じてそれぞれ異なる情報を参照するといった処理が不要となる。このような観点からも、処理部１６に対する処理動作負担の軽減が期待される。
【００９０】
またレバー部ＬＶは従来の多関節アームと異なりコンパクトで単純な構成である。またその動作に対する駆動制御系等も不要である。本実施形態の三次元情報測定装置１０においてこのようなレバー部ＬＶは、サイズやコスト、処理部１６への負担等の観点からすると極めて好適な構成であると言える。
【００９１】
ここで、測定ヘッドＭＨの説明に戻る。投影部１２は、所定の複数種類のパタン光を被写体Ｓに選択的に投影するためのユニットである。この投影部１２は、図９及び図１０に示されるように、基板６０、ＬＥＤ６２、照明絞り６３、光源レンズ６４、送りモータ（例えばパルスモータ）６５、投影機構６６、及び、投影光学系３２を有している。また基板６０、ＬＥＤ６２、照明絞り６３、及び、光源レンズ６４により、光源部６８が構成されている。ＬＥＤ６２は、例えば金属基板に接合された単一のＬＥＤ素子によって比較的に広い出射面から光を出力するタイプのＬＥＤである。また投影機構６６は、送りモータ６５を駆動源として板状の光変調体２００を送る機構である。投影部１２の各構成要素は、投影方向に沿って直列的に配置されている。
【００９２】
図１０には、この投影部１２のハードウエア構成のうち、基板６０、ＬＥＤ６２、照明絞り６３、光源レンズ６４、光変調体２００、及び、投影光学系３２が詳細に示されている。図１１には、この投影部１２を含む三次元情報測定装置１０全体のソフトウエア構成及び電気的接続関係が詳細に示されている。図１２乃至図１４には、投影部１２のハードウエア構成のうち投影機構６６が詳細に示されている。図１５には、光変調体２００が拡大されて示されている。
【００９３】
撮像部１４は、被写体Ｓを撮像するためのユニットである。この撮像部１４は、図９に示されるように、撮像光学系３０及びＣＣＤ７０を画像光の入射方向に沿って直列に備えている。ＣＣＤ７０は例えばベイヤー方式のカラーＣＣＤであり、インターライントランスファー方式でプログレッシブ走査を行うよう構成されている。
【００９４】
撮像光学系３０は、図９に示されるように複数枚のレンズを用いて構成されている。この撮像光学系３０は、周知のオートフォーカス機能及び自動露出機能により、焦点距離、絞り及びシャッタ時間を自動調整して入射光をＣＣＤ７０上に結像させる。
【００９５】
ＣＣＤ７０の受光面には、フォトダイオード素子等の光電変換素子がマトリクス状に配置されている。このＣＣＤ７０は、撮像光学系３０を介してその表面に結像される光学像を、周知の光電変換によりその色及び強さに応じた信号として画素毎に生成する。ここで生成された信号は、デジタルデータに変換されて処理部１６に出力される。
【００９６】
処理部１６は、図１１に示されるように、レリーズボタン４０及びモード切替スイッチ４２の各々に電気的に接続されている。処理部１６は、更に、モニタＬＣＤドライバ７２を介してモニタＬＣＤ４４、ＲＦドライバ５２を介してアンテナ５０、電源インタフェース７６を介してバッテリ７４にそれぞれ電気的に接続されている。これらの各構成要素は処理部１６の制御下で動作する。
【００９７】
処理部１６は、更に、外部メモリ７８及びキャッシュメモリ８０にそれぞれ電気的に接続されている。処理部１６は、更に、光源ドライバ８４を介してＬＥＤ６２、送りモータドライバ８６を介して投影機構６６の送りモータ６５、ＣＣＤインタフェース８８を介してＣＣＤ７０にそれぞれ電気的に接続されている。これらの各構成要素も先と同様に処理部１６の制御下で動作する。
【００９８】
外部メモリ７８は例えば着脱可能なフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）である。外部メモリ７８には、立体画像モードにおいて撮像された撮像画像や三次元情報（前述の三次元色形状データやそれに関連する情報を含む）を記憶することが可能である。外部メモリ７８を構成するために、例えばＳＤカード（登録商標）、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード等を採用しても良い。
【００９９】
キャッシュメモリ８０は、例えばデータの読み書きを高速で行い得る記憶装置である。キャッシュメモリ８０には、例えば所定のモードで撮像された撮像画像が高速で転送される。キャッシュメモリ８０は、処理部１６で画像処理が実行された後に外部メモリ７８にその画像を格納することを可能とするために使用される。キャッシュメモリ８０には、例えばＳＤＲＡＭ（Synchronous DRAM）やＤＤＲＲＡＭ（Double Data Rate RAM）等が採用され得る。
【０１００】
電源インタフェース７６、光源ドライバ８４、送りモータドライバ８６、及び、ＣＣＤインタフェース８８はそれぞれ、バッテリ７４、ＬＥＤ６２、モータ６５、及び、ＣＣＤ７０を制御する各種のＩＣ(Integrated Circuit）によって構成されている。
【０１０１】
図６に示されるように測定ヘッドＭＨには、ＡＣアダプタ端子９０、及び、ＵＳＢ端子９１が設けられている。ＡＣアダプタ端子９０は、図９にも示されるように、バッテリ７４に電気的に接続されている。これにより、三次元情報測定装置１０は外部の交流電源を電力源として作動可能となっている。ＵＳＢ端子９１は、ＵＳＢドライバ９３を介して処理部１６に接続されている。また図９に示されるように測定ヘッドＭＨにはテーブルモータ端子９２が備えられている。テーブルモータ端子９２は、テーブルモータドライバ９４を介して処理部１６に接続されている。
【０１０２】
回転テーブルユニットＲＴから電気ラインとしてハーネス（不図示）が延び出している。このハーネスはテーブルモータ端子９２に接続されている。ハーネスは、測定ヘッドＭＨから回転テーブルユニットＲＴに制御信号及び電力を供給する電気ラインとして機能する。従って、図１１に示されるように、テーブルモータ１９４がテーブルモータドライバ９４を介して処理部１６に接続されることになる。
【０１０３】
基板６０は、例えばアルミニウム製基板に絶縁性合成樹脂を塗布してから無電解メッキによってパタンを形成したものであっても良い。又は、例えばガラスエポキシ基材をコアとする単層または多層構造の基板を使用して製作されたものであって良い。基板６０にはＬＥＤ６２が実装されている。ＬＥＤ６２は、投影機構６６に向けて放射状のアンバー色の光を広い面積で発光する光源である。ＬＥＤ６２は、その表側が透明樹脂製であるＬＥＤケーシング１００内に収容されている。
【０１０４】
照明絞り６３は、ＬＥＤ６２から出力された光のうち不要な部分を遮光する機能を果たす。これにより必要な部分の光のみが光源レンズ６４に誘導される。光源レンズ６４は、ＬＥＤ６２からの放射光を集光するレンズである。その材質は例えばアクリルに代表される光学プラスチックである。
【０１０５】
本実施形態では、図１０に示されるように、ＬＥＤ６２からの放射光が光源レンズ６４によって効率良く集光される。次いでこの光は、所定の円錐頂角を有する入射角特性をもって、入射面１０６に対してその円錐の軸が略直角であるように入射する。そして指向性の高い放射光として投影機構６６の出射面１０８から出射される。光源レンズ６４はコリメートレンズとして機能する。図１０には、その出射面１０８上において互いに隔たった２個の注目点Ａ、Ｂにつき、それぞれの指向性特性が照度分布のグラフ（θ：半値拡がり半角）で表されている。
【０１０６】
投影光学系３２は複数枚の投影レンズ３４を含んでいる。複数枚の投影レンズ３４は、投影機構６６を通過した光を被写体Ｓに向かって投影するためのものである。これらの投影レンズ３４は、例えばガラス製レンズと光学プラスチック製レンズとの組合せから成るテレセントリックなレンズ系を成す。
【０１０７】
ここでいう「テレセントリック」とは、投影光学系３２を通過する主光線が、入射側の空間では投影光学系３２の光軸Ｏ２に平行になり入射瞳の位置が無限になる構成を意味する。すなわちここでの例では入射側テレセントリックを意味する。
【０１０８】
投影光学系３２は、上述のようにテレセントリック特性を持ち、その入射開口角θＮＡが０．１程度である。このため投影光学系３２の光路は、入射開口角θＮＡとして垂直±５度以内の光のみが絞り３６を通過できるよう規制されている。
【０１０９】
従って本実施形態では、投影光学系３２のテレセントリック性により、投影機構６６を垂直±５度以内で通過する光のみを投影光学系３２によって物体に投影し得る構成と相俟って、投影画像の画質向上を容易に図り得る。
【０１１０】
その理由を説明するに、被投影体から出射される特定の角度成分のみが結像に供される方が、解像度特性、スペクトラム特性、照度分布特性、コントラスト特性等、大半の光学的特性の仕様上有利であるからである。なお被投影体は、本実施形態では光変調体２００が該当するが、一般にはスライドや透過型液晶が該当する。
【０１１１】
ここで、図１２乃至図１４を参照することにより、投影部１２のハードウエア構成のうち投影機構６６について詳細に説明する。
【０１１２】
投影機構６６は、光源部６８からの入射光を複数種類のパタン光に選択的に変換することができる。投影機構６６でのパタン光の切り替えにより、複数種類のパタン光が被写体Ｓに順次投影される。図１２に、投影機構６６の正面図を示す。この正面図は、光軸Ｏ２に沿った方向において投影光学系３２側から投影機構６６を観察して示した図である。
【０１１３】
投影機構６６は、光軸Ｏ２に直交する方向に板状を成して延びた光変調体２００を有している。光変調体２００はキャリッジ２０２に取り付けられている。キャリッジ２０２は、送りモータ６５により光変調体２００の長手方向沿いに往復直線運動される。
【０１１４】
説明を加えると、投影機構６６はハウジング２０４を備えている。このハウジング２０４は例えば測定ヘッドＭＨのハウジングの一部を成すものであっても良い。ハウジング２０４には送りモータ６５が取り付けられている。そのハウジング２０４のうち対向する２つの支持部２０６の間に、主ガイド２１０と副ガイド２１２とが、半径方向に隙間を隔てて互いに平行に延びる姿勢で設置されている。
【０１１５】
主ガイド２１０、副ガイド２１２はそれぞれ、両端において２つの支持部２０６の各々に支持されている。主ガイド２１０、副ガイド２１２は何れも、同一の円形断面を有して真っ直ぐに延びている。その材質は例えばステンレスである。また、外形は例えば円筒度が３μｍ程度の精度で加工されている。主ガイド２１０及び副ガイド２１２は、光軸Ｏ２と直交する方向に直線的に延びる送りガイドとして機能する。
【０１１６】
主ガイド２１０及び副ガイド２１２により、キャリッジ２０２が直線的に往復運動可能に案内される。その案内を実現するために、キャリッジ２０２は、図１２に示されるように、嵌合部２１４及びスライダ２１６を備えている。嵌合部２１４及びスライダ２１６は、キャリッジ２０２の移動方向と直交する方向に互いに隔てられるよう配置されている。
【０１１７】
キャリッジ２０２は、嵌合部２１４において、主ガイド２１０の軸線周りに摺動可能に当該主ガイド２１０に支持される。具体的には、例えば嵌合部２１４にすべり軸受２１８が固定され、そのすべり軸受２１８に主ガイド２１０が潤滑剤（グリス等）を介して摺動可能に嵌合される。すべり軸受２１８は、例えば油浸ポーラス金属体から成り、主ガイド２１０との液体界面を用いた摺動を可能にする。
【０１１８】
主ガイド２１０とすべり軸受２１８は、それらの間の嵌合すきま精度が最大でも１２μｍであるように部品形状精度が管理・製造されている。このような構成を採用することにより、主ガイド２１０とすべり軸受２１８の間の嵌合すきまに起因する光変調体２００の位置ずれを１２μｍ以内に抑えることが可能となる。その結果、被写体Ｓに対してパタン光をずれが少ない状態で正確に投影することが可能となる。
【０１１９】
投影光学系３２の倍率を例えば４０倍であるとしたとき、光変調体２００の位置ずれが１２μｍを超えない限り、被写体Ｓ上におけるパタン光の位置ずれは０．４８ｍｍを超えない。このように、がたの少ない高精度な直線運動機構と、移動する光変調体２００という適切な組合せにより、被写体Ｓの三次元入力精度を向上させることが容易となる。
【０１２０】
一方、キャリッジ２０２はスライダ２１６において、副ガイド２１２の外周面に接触する状態で、その外周面に沿って副ガイド２１２の軸線方向に摺動させられる。スライダ２１６は、副ガイド２１２の外周面に潤滑剤（グリス等）を介して摺動可能に押し付けられる。その押付けは、後述の送りベルト２２０に予め付与されたテンションを利用して行われる。
【０１２１】
本実施形態では、キャリッジ２０２が主ガイド２１０周りに正逆両方向にスライド回転可能に嵌合されている。その一方で、スライダ２１６と副ガイド２１２との当接により、それら正逆両方向のスライド回転が一方向的に機械的に阻止されている。光変調体２００は、後に詳述するが、選択的に実現されるべき複数種類のパタン光投影に対応する複数の平面的光学素子２６０（図１５参照）を備えている。各平面的光学素子２６０は同一平面内において直列で並べられている。本実施形態では、キャリッジ２０２が副ガイド２１２に当接している状態において、光源部６８からの入射光が平面的光学素子２６０に対して略垂直に入射するよう、キャリッジ２０２が配置されている。
【０１２２】
なお本実施形態では、主ガイド２１０及び副ガイド２１２の何れも円筒外周面を有するロッドとして構成されている。しかし、少なくとも副ガイド２１２については、そのように構成することは不可欠ではない。副ガイド２１２は、例えばその軸線に平行に延びる平面部を有するように構成されたものであっても良い。この場合、副ガイド２１２は、その平面部においてスライダ２１６を受けることができる。
【０１２３】
投影機構６６は、図１２に示されるように駆動機構２２２を有している。駆動機構２２２は、キャリッジ２０２を主ガイド２１０及び副ガイド２１２に沿って駆動するための機構である。駆動機構２２２には、送りモータ６５、及び、送りベルト２２０（閉曲線を形成する伝動媒体の一例）が備えられている。
【０１２４】
送りベルト２２０は、主ガイド２１０と副ガイド２１２とが成す空間においてその長手方向に沿って配置されている。上記空間には、駆動ギヤ（駆動回転体の一例）２２４と従動ギヤ（従動回転体の一例）２２６とが、キャリッジ２０２の上記長手方向において隔てられるよう設置されている。送りベルト２２０は駆動ギヤ２２４と従動ギヤ２２６に巻き掛けられている。送りベルト２２０の内周面には複数の歯が形成されている。一方、駆動ギヤ２２４及び従動ギヤ２２６の外周面にも複数の歯が形成されている。送りベルト２２０の歯と、駆動ギヤ２２４及び従動ギヤ２２６の歯は互いに噛み合わせられている。
【０１２５】
駆動ギヤ２２４と従動ギヤ２２６に送りベルト２２０が巻き掛けられる結果、その送りベルト２２０に２本の直線部が形成される。２本の直線部のうちの一方にキャリッジ２０２が固定されている。具体的には、送りベルト２２０の一端が、キャリッジ２０２においてその移動方向に互いに隔てられるよう配置された２つの連結部２３０の一方に固定される。またその他端がそれら２つの連結部２３０のもう一方に固定されている。
【０１２６】
駆動ギヤ２２４は送りモータ６５によって駆動される。これにより、送りベルト２２０の往復直線運動が実現される。一方、従動ギヤ２２６は、ハウジング２０４に固定された支持シャフト２３４に回転可能に支持されている。
【０１２７】
図１３には、光変調体２００及びキャリッジ２０２が、光源部６８及び投影光学系３２と共に平面図で示されている。この平面図は、光軸Ｏ２に直交する方向において観察される図である。
【０１２８】
光源部６８は、コリメートレンズ鏡筒２４２に保持されたコリメートレンズ２４０を有している。コリメートレンズ２４０は、図９に示された照明絞り６３及び光源レンズ６４を含むように構成されている。
【０１２９】
投影光学系３２は、鏡筒ホルダ２５０に保持された鏡筒２４を有している。鏡筒２４には、図９に示されるように、複数の投影レンズ３４と絞り３６が組み込まれている。ハウジング２０４には凹部２５２が形成されている。鏡筒ホルダ２５０は、凹部２５２に嵌め込まれて位置決めされた状態でハウジング２０４に取り付けられている。
【０１３０】
図１２及び図１３に示されるように、光変調体２００の基板２６４上には複数の平面的光学素子２６０が一列に並ぶよう形成されている。
【０１３１】
ここで、光変調体２００の製造プロセスについて概説する。複数の平面的光学素子２６０の反転形状が高精度で形成された金型（図示しない）を基板２６４の表面（出射面１０８となる面）に押し付けることにより、その金型の形状を高精度に基板２６４の表面に転写するインプリント成型技術が実施される。この転写により、基板２６４上に複数の平面的光学素子２６０が形成される。平面的光学素子２６０の形状、光学的作用及び製法については後に詳述する。
【０１３２】
図１２乃至図１４に示されるように、投影機構６６は、光変調体２００の移動方向に平行な平面（以下、「移動平面」と記す）に対する当該光変調体２００の傾きを調整する回転角度調整機構２７０を備えている。回転角度調整機構２７０は、支持機構２７２及び回転機構２７４を有している。支持機構２７２は、基板２６４を上記移動平面に対して回転可能な状態でキャリッジ２０２に支持させている。回転機構２７４は、基板２６４をキャリッジ２０２に対して相対的に回転させるものである。本実施形態では、基板２６４が、複数の平面的光学素子２６０を支持する直線可動部材として機能する。
【０１３３】
図１２及び図１３に示されるように、支持機構２７２は、基板２６４を保持する一対のホルダ２８０を備えている。一対のホルダ２８０は、光変調体２００の移動方向における基板２６４の両端部を保持している。図１４には、図１３において右側に位置するホルダ２８０のみが代表的に、その周辺の要素と共に拡大されて正面図で示されている。
【０１３４】
図１３に示されるように、各ホルダ２８０は、基板２６４端部を、その板厚方向において両側から僅かな隙間を残して挟むように保持する。一対のホルダ２８０により、光変調体２００がキャリッジ２０２の背面側に設置される。光変調体２００側からの射出光は、キャリッジ２０２に形成された貫通穴２８４を通過して投影光学系３２に進行する。
【０１３５】
基板２６４は、各ホルダ２８０により、自己に平行な面上において相対移動（相対回転運動を含む）することを許容されている。ここで、各ホルダ２８０には、固定具として機能し得る固定ねじ２８６が取り付けられている。固定ねじ２８６が基板２６４にねじ込まれると、基板２６４はそのときの位置に機械的に固定される。
【０１３６】
回転機構２７４は、調整コマ２９０を主体として構成されている。調整コマ２９０は、調整ねじ２９２、及び、調整ねじ２９２が螺合される本体部２９４を有している。本体部２９４には雌ねじが形成され、調整ねじ２９２にはそれに対応する雄ねじが形成されている。調整ねじ２９２は、上記移動平面に平行な軸を中心に回転して雌ねじに螺合され得る。
【０１３７】
本体部２９４は基板２６４に固定されている。調整ねじ２９２は、その先端において本体部２９４から突出している。調整ねじ２９２の突出部はキャリッジ２０２に係合されている。調整ねじ２９２は、その頭部に工具が当て付けられて作業者によりねじ止め操作される。そのねじ止め操作量に応じて、本体部２９４からの調整ねじ２９２の突出量が変わる。これにより、本体部２９４とキャリッジ２０２との距離が変化する。
【０１３８】
従って調整コマ２９０によれば、作業者による操作量に応じて光変調体２００の回転角度すなわち上記移動平面に対する傾きが微調整される。その微調整量は、直線運動装置（キャリッジ２０２）の移動直線に対して例えば平行度１２μｍ程度の公差範囲内に設定されている。その結果、被写体Ｓの三次元入力精度を向上させることが容易となる。
【０１３９】
なお図示しないが、固定ねじ２８６及び調整ねじ２９２は、その螺合部分に固定接着剤が塗布される。これによりこれらのねじの緩みが防止される。
【０１４０】
ハウジング２０４は、キャリッジ２０２に向かって局部的に突出するよう形成されている。具体的には、ハウジング２０４は誘導部２９６を有している。誘導部２９６はキャリッジ２０２に挿通されて、光変調体２００の出射面１０８近傍にまで延びている。誘導部２９６は遮光性を有し、薄肉角錐状を成す。
【０１４１】
誘導部２９６の先端には窓部２９７が形成されている。誘導部２９６は、窓部２９７において、複数の平面的光学素子２６０のうち選択されたものだけに光学的に連通する。誘導部２９６及び窓部２９７は、ハウジング２０４と一体成型されている。その材料として、例えば成型精度の高いガラスファイバー補強ポリカーボネートが代表的である。
【０１４２】
選択された一つの平面的光学素子２６０から出射したパタン光のみが、光透過性を有した窓部２９７を通過して誘導部２９６内の空間に進入する。その進入したパタン光は、誘導部２９６の外部に漏れることなく投影光学系３２に入射する。誘導部２９６は、外乱光が進入して投影光学系３２に入射することを阻止するよう作用している。
【０１４３】
図１２に示されるように、ハウジング２０４には位置決めポスト２９８が固定されている。位置決めポスト２９８には、位置センサとして機能するフォトインタラプタ３００が取り付けられている。フォトインタラプタ３００は、キャリッジ２０２と一体的に移動する位置決め爪（被検出子）３０２を光学的に検出する。これにより、キャリッジ２０２が特定の位置にあることが検出される。
【０１４４】
図１１に示されるように、フォトインタラプタ３００は処理部１６に電気的に接続されている。フォトインタラプタ３００は、位置決め爪３０２の検出状態に応じて処理部１６にＰＩ信号を出力する。位置決め爪３０２を検出していないとき、フォトインタラプタ３００はローレベルを示すＰＩ信号を出力する。位置決め爪３０２を検出したとき、フォトインタラプタ３００はハイレベルを示すＰＩ信号を出力する。
【０１４５】
ここで、図１５を参照することにより、光変調体２００を詳細に説明する。
【０１４６】
図１５に、光変調体２００を拡大した正面図を示す。平面的光学素子２６０は、例えば図１３に示す窓部２９７に正対するように位置決めされる。
【０１４７】
本実施形態では八種類のパタン光が被写体Ｓに順次投影される。これらのパタン光は、被写体Ｓの三次元形状を後述の空間コード化法によって測定するために被写体Ｓの撮像時に投影される。このような投影を行うため、光変調体２００は、八種類のパタン光の各々に対応する八個の平面的光学パターン２６０を金属めっき遮光パターンとして備えている。図１５には、八個の平面的光学素子２６０のパタン番号ＰＮ０乃至７がそれぞれ、コード０乃至７として表記されている。
【０１４８】
光変調体２００は、青板または白板ガラスを母材として用いたリソグラフィープロセス品である。
【０１４９】
上記公知のリソグラフィープロセス技術を採用することにより、光変調体２００の金属めっき遮光パターンの精度は向上する。これに伴って、三次元情報測定装置１０の三次元入力精度も向上する。またこのプロセスは光変調体２００の量産に適している。この種のリソグラフィープロセスの一例として、1ミクロン精度でパターンが形成されたマスターマスクを用いるものが挙げられる。このプロセスでは、マスキングされた母体を露光機にて密着露光させながら母材上の金属および金属上のレジストを露光する。次いで、露光を受けた母材を現像し、リンスし、洗浄し、乾燥させて、ウェットエッチングによって金属部をケミカルエッチングする。このような簡便で安価なプロセスにより、1ミクロン精度の金属遮光パターンを転写形成することが可能である。このため光変調体２００の精度を限界まで高め、且つ、光変調体２００の生産コストを低減させることも可能となるといった顕著な効果を奏する。
【０１５０】
光変調体２００には光源部６８からの出射光が入射する。そしてその入射光が、平面的光学素子２６０の作用により、パターンに従って遮光され所定のパタン光として出射する。
【０１５１】
平面的光学素子から出射されたパタン光は、鏡筒２４（投影レンズ３４及び絞り３６を含む）により被写体Sに投影されて、その表面にストライプ状の模様を形成させる。
【０１５２】
ここで、図１１に示されるように、処理部１６はコンピュータ４００を主体として構成されている。コンピュータ４００は、ＣＰＵ４０２、ＲＯＭ４０４、ＲＡＭ４０６、及び、バス４０８を含むように構成されている。
【０１５３】
ＣＰＵ４０２は、ＲＯＭ４０４に記憶されたプログラムをＲＡＭ４０６上に展開して実行する。これにより、レリーズボタン４０の操作状態の検出、ＣＣＤ７０からの画像データの取込み、その取り込まれた画像データの転送及び格納、モード切替スイッチ４２の操作状態の検出等の各種処理が実施される。
【０１５４】
ＲＯＭ４０４には、カメラ制御プログラム４０４ａ、撮像処理プログラム４０４ｂ、輝度画像生成プログラム４０４ｃ、コード画像生成プログラム４０４ｄ、コード境界抽出プログラム４０４ｅ、レンズ収差補正プログラム４０４ｆ、三角測量演算プログラム４０４ｇ、及び、テーブルモータ制御プログラム４０４ｊが格納されている。
【０１５５】
カメラ制御プログラム４０４ａは、三次元情報測定装置１０全体の制御を行うためのものである。カメラ制御プログラム４０４ａにより、図１６にフローチャートで示されたメイン処理が行われる。
【０１５６】
撮像処理プログラム４０４ｂが実行されると、パタン光が投影された被写体Ｓが撮像されてパタン光有画像が取得される。また、パタン光が投影されていない被写体Ｓが撮像されてパタン光無画像が取得される。
【０１５７】
輝度画像生成プログラム４０４ｃが実行されると、撮像処理プログラム４０４ｂにより被写体Ｓについて取得された各画素のＲＧＢ値に基づいて、複数枚のパタン光有画像にそれぞれ対応する複数枚の輝度画像が生成される。
【０１５８】
本実施形態では、同じ被写体Ｓに対して複数種類のパタン光が順次投影される。そして各パタン光が投影される毎に被写体Ｓが撮像される。そのようにして撮像された複数枚のパタン光有画像の各々について各画素のＲＧＢ値が取得される。この結果、パタン光の種類と同数の輝度画像が生成される。
【０１５９】
コード画像生成プログラム４０４ｄが実行されると、輝度画像生成プログラム４０４ｃにより生成された複数枚の輝度画像それぞれに対する閾値処理により２値化画像が生成される。そして生成された２値化画像から、画素毎に空間コードが割り当てられたコード画像が生成される。
【０１６０】
概略的に説明すると、コード画像生成プログラム４０４ｄが実行されると、特定のパタン光が投影された被写体Ｓの輝度画像におけるパタンラインの間隔が周期として取得される。この特定のパタン光とは、複数種類のパタン光のうちパタンラインの間隔が最も狭いものである。次いで、その周期の輝度画像全体における分布が周期分布として取得される。
【０１６１】
コード画像生成プログラム４０４ｄが実行されると、更に、その取得された周期分布に従ってサイズが変化する可変窓がパタン光毎の輝度画像にローカルに設定される。上記可変窓を用いたフィルタ処理により輝度画像全体に対して閾値がローカルに算出されて設定される。そのようにして設定された閾値の分布を表す閾値画像とパタン光毎の輝度画像との関係から、パタン光毎に２値化画像が生成される。
【０１６２】
なお、可変窓を用いたフィルタ処理により輝度画像全体に対して閾値をローカルに算出する技術は、本出願人の特願２００４−２８５７３６号公報に詳細に開示されている。本実施形態では、上記公報に記載されている技術が採用されている。
【０１６３】
コード境界抽出プログラム４０４ｅが実行されると、コード画像生成プログラム４０４ｄにより生成されたコード画像と、輝度画像生成プログラム４０４ｃにより生成された輝度画像に基づいて、コードの境界座標がサブピクセル精度で算出される。
【０１６４】
レンズ収差補正プログラム４０４ｆが実行されると、コード境界抽出プログラム４０４ｅによりサブピクセル精度で求められたコードの境界座標に対して撮像光学系２０の収差補正が行われる。
【０１６５】
三角測量演算プログラム４０４ｇが実行されると、レンズ収差補正プログラム４０４ｆにより収差補正されたコードの境界座標から、その境界座標に関する実空間の三次元座標が演算される。
【０１６６】
送りモータ制御プログラム４０４ｈが実行されると、複数種類のパタン光を被写体Ｓに順次投影すべく送りモータ６５が制御される。この送りモータ制御プログラム４０４ｈは、他の処理と共に図１９のフローチャートに示されている。
【０１６７】
テーブルモータ制御プログラム４０４ｊが実行されると、被写体Ｓを回転させるべくテーブルモータ１９４が制御される。このテーブルモータ制御プログラム４０４ｊは、他の処理と共に図１８のフローチャートに示されている。
【０１６８】
本実施形態では、三次元情報測定装置１０が水平展開状態にセットされているとき、前述の一連のパタン光の被写体Ｓへの投影及び被写体Ｓの撮像が、被写体Ｓの回転位置が等間隔で割り出される毎に行われる。またこれらの投影及び撮像処理は、三次元情報測定装置１０が垂直展開状態にセットされているときにも行われる。具体的には、水平展開状態において被写体Ｓの回転位置が９０度ずつ間欠的に割り出される。そして各割り出し位置において、一連のパタン光が投影されて被写体Ｓが撮像される。その結果、被写体Ｓ側面の全体領域が４つの部分領域に分割される。そして部分領域毎に立体画像（三次元形状情報）が取得される。次いで垂直展開状態において、先と同様に一連のパタン光が投影されて被写体Ｓが撮像される。その結果、被写体Ｓ上面の全体領域の立体画像が取得される。次いで、これらの５つの立体画像に対して、互いにオーバラップする部分を除去する処理が施される。そしてこれらの立体画像が互いに結合される。これにより、被写体Ｓに対応する１つの全体画像がステッチ画像として生成される。
【０１６９】
更に、本実施形態では、生成されたステッチ画像に対して、同じ被写体Ｓについて計測された表面色情報がマッピングされる。マッピング後、前述の三次元色形状データが生成される。これにより、被写体Ｓについての一連の三次元入力処理が終了する。
【０１７０】
図１１に示されるように、ＲＡＭ４０６には、パタン光有画像格納部４０６ａ、パタン光無画像格納部４０６ｂ、輝度画像格納部４０６ｃ、コード画像格納部４０６ｄ、コード境界座標格納部４０６ｅ、収差補正座標格納部４０６ｇ、三次元座標格納部４０６ｈ、周期分布格納部４０６ｐ、閾値画像格納部４０６ｑ、２値化画像格納部４０６ｒ、ステッチ画像格納部４０６ｓ、三次元色形状データ格納部４０６ｔ、及び、ワーキングエリア４１０がそれぞれ記憶領域として割り当てられている。
【０１７１】
パタン光有画像格納部４０６ａはパタン光有画像データを格納する。パタン光有画像データは、撮像処理プログラム４０４ｂにより撮像されたパタン光が投影された画像を表すデータである。パタン光無画像格納部４０６ｂはパタン光無画像データを格納する。パタン光無画像データは、撮像処理プログラム４０４ｂにより撮像されたパタン光が投影されていない画像を表すデータである。
【０１７２】
輝度画像格納部４０６ｃは、輝度画像生成プログラム４０４ｃにより生成された輝度画像を表すデータを格納する。コード画像格納部４０６ｄは、コード画像生成プログラム４０４ｄにより生成されたコード画像を表すデータを格納する。コード境界座標格納部４０６ｅは、コード境界抽出プログラム４０４ｅによりサブピクセル精度で抽出された各コードの境界座標を表すデータを格納する。
【０１７３】
収差補正座標格納部４０６ｇは、レンズ収差補正プログラム４０４ｆにより収差補正が行われたコードの境界座標を表すデータを格納する。三次元座標格納部４０４ｈは、三角測量演算プログラム４０４ｇにより演算された実空間の三次元座標を表すデータを格納する。
【０１７４】
周期分布格納部４０６ｐ、閾値画像格納部４０６ｑ、及び、２値化画像格納部４０６ｒは、コード画像生成プログラム４０４ｄにより取得された周期分布、閾値画像及び２値化画像を表すデータをそれぞれ格納する。
【０１７５】
ステッチ画像格納部４０６ｓは、前述のステッチ画像を格納する。三次元色形状データ格納部４０６ｔは、前述の三次元色形状データを格納する。ワーキングエリア４１０は、ＣＰＵ４０２がその動作のために一時的に使用するデータを格納する。
【０１７６】
ここで、図１６を参照してカメラ制御プログラム４０４ａを説明する。このカメラ制御プログラム４０４ａがコンピュータ４００によって実行されることにより、前述のメイン処理が実行される。このメイン処理は、三次元情報測定装置１０が水平展開状態にセットされていることを前提に実行される。
【０１７７】
なお、三次元情報測定装置１０が水平展開状態にセットされているか否かを図示しないセンサにより検出し、その検出結果に基づいてメイン処理を実行するか否かを決定するようにカメラ制御プログラム４０４ａを構成しても良い。すなわちこのようなカメラ制御プログラム４０４ａによれば、三次元情報測定装置１０が水平展開状態にセットされていることが上記センサにより検出されたときのみ、メイン処理の実行が許可される。
【０１７８】
このメイン処理では、先ず、ステップ１０１（以下の明細書及び図面においてステップを「Ｓ」と略記）において、バッテリ７４を含む電源がＯＮされる。次にＳ１０２において、処理部１６及び周辺インタフェース等が初期化される。
【０１７９】
続いてＳ１０３において、モード切替スイッチ４２の操作状態を判別するためにキースキャンが行われる。次いでＳ１０４において、モード切替スイッチ４２の操作によってＳＬＯＷモードが選択されたか否かが判定される。ここで、ＳＬＯＷモードが選択された場合には判定がＹＥＳとなる。これにより、Ｓ１０５において前述の非間引き画像処理モードが設定される。このＳ１０５の実行後、後に詳述するＳ１０８が実行されてＳ１０３に戻る。
【０１８０】
これに対してモード切替スイッチ４２の操作によってＳＬＯＷモードが選択されなかった場合にはＳ１０４の判定がＮＯとなる。これにより処理はＳ１０６に進む。Ｓ１０６において、モード切替スイッチ４２の操作によってＦＡＳＴモードが選択されたか否かが判定される。ここで、ＦＡＳＴモードが選択された場合には判定がＹＥＳとなる。これにより、Ｓ１０７において前述の間引き画像処理モードが設定される。このＳ１０７の実行後、後に詳述するＳ１０８が実行されてＳ１０３に戻る。
【０１８１】
これに対してモード切替スイッチ４２の操作によってＦＡＳＴモードが選択されなかった場合にはＳ１０６の判定がＮＯとなる。これにより処理はＳ１１２に進む。Ｓ１１２において、モード切替スイッチ４２の操作によってオフモードが選択されたか否かが判定される。ここで、モード切替スイッチ４２の操作によってオフモードが選択された場合には判定がＹＥＳとなり、直ちに今回のメイン処理が終了する。これに対してモード切替スイッチ４２の操作によってオフモードが選択されなかった場合には判定がＮＯとなり、Ｓ１０３に戻る。
【０１８２】
図１７には、図１６のＳ１０８が立体画像処理ルーチンとしてフローチャートで概念的に表されている。立体画像処理ルーチンの実行により、被写体Ｓの三次元形状が立体画像として検出される。立体画像処理では、更に、同じ被写体Ｓの表面色も検出される。これらの立体画像及び表面色の検出結果が位置に関連付けて組み合わされたものが三次元色形状検出結果である。
【０１８３】
立体画像処理では、先ず、Ｓ１００１においてファインダ画像がモニタＬＣＤ４４に表示される。ファインダ画像は撮像光学系３０を通して見える範囲の画像と同じ画像である。ユーザは、モニタＬＣＤ４４に表示された画像を見ることにより、実際の撮像前に撮像画像（撮像範囲）を確認することができる。
【０１８４】
次に、Ｓ１００２においてレリーズボタン４０の操作状態がスキャンされる。次いで、Ｓ１００３においてそのスキャン結果に基づいてレリーズボタン４０が半押し状態にあるか否かが判定される。半押し状態にあれば判定がＹＥＳとなり、Ｓ１００４においてオートフォーカス（ＡＦ）及び自動露出（ＡＥ）機能が起動する。これにより、ピント、絞り及びシャッタスピードが調節される。レリーズボタン４０が半押し状態になければＳ１００３の判定がＮＯとなり、Ｓ１０１０に移行する。
【０１８５】
Ｓ１００４の実行後、Ｓ１００５において、再度、レリーズボタン４０の操作状態がスキャンされる。次いで、Ｓ１００６においてそのスキャン結果に基づいてレリーズボタン４０が全押し状態にあるか否かが判定される。レリーズボタン４０が全押し状態になければ、このＳ１００６の判定がＮＯとなってＳ１００２に戻る。
【０１８６】
レリーズボタン４０が半押し状態から全押し状態に移行すれば、Ｓ１００６の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１００７において後述の三次元色形状検出処理が実行される。これにより、被写体Ｓの三次元形状及び表面色が検出される。
【０１８７】
概略的に説明するに、この三次元色形状検出処理によって被写体Ｓの三次元色形状検出結果が生成される。ここに、三次元色形状検出結果とは、後述の空間コード画像において検出される複数の空間コード境界画像を三次元座標に変換した結果取得される頂点座標の集合体であって、頂点毎に色形状情報とポリゴン情報とが互いに関連付けられたものを意味する。色形状情報とは、実空間座標とＲＧＢ値との組合せを表す情報である。ポリゴン情報とは、被写体Ｓを三次元的に表現する立体を構成するために互いに連結されるべき複数の頂点の組合せを表す情報である。
【０１８８】
その後Ｓ１００８において、その三次元色形状検出結果が外部メモリ７８に格納される。次いでＳ１００９において、その三次元色形状検出結果が三次元コンピュータグラフィック画像としてモニタＬＣＤ４４に表示される。
【０１８９】
その後Ｓ１０１０において、図１６のＳ１０３と同様にキースキャンが行われる。続いてＳ１０１１において、モード切替スイッチ４２の操作状態に変化が無いか否かが判定される。変化が無ければＳ１０１１の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１００１に戻る。これに対して変化が有ればＳ１０１１の判定がＮＯとなり、今回の立体画像処理が終了する。
【０１９０】
図１７のＳ１００７において実行される三次元色形状検出処理では、空間コード化法を用いて被写体Ｓの三次元形状が検出される。
【０１９１】
図１８には、図１７のＳ１００７が三次元色形状検出処理ルーチンとしてフローチャートで概念的に表されている。この三次元色形状検出処理ルーチンには、テーブルモータ制御プログラム４０４ｉが組み込まれている。テーブルモータ制御プログラム４０４ｉは、図１８のＳ１２０１及びＳ１２２１乃至Ｓ１２２３を含むように構成されている。
【０１９２】
この三次元色形状検出処理ルーチンでは、先ず、Ｓ１２０１において回転載置面１９０の回転位相ＰＨが０に初期化される。本実施形態では、回転載置面１９０は一回転する間に４回停止される。このため、回転載置面１９０には４つの回転位相ＰＨが離散的に設定されている。具体的には、回転位相ＰＨは、初期の回転位相ＰＨを表す「０」と、次の回転位相ＰＨを表す「１」と、次の回転位相ＰＨを表す「２」と、最後の回転位相ＰＨを表す「３」とに離散的に変化される。
【０１９３】
次に、Ｓ１２１０において撮像処理プログラム４０４ｂが実行される。これにより、今回の回転位相ＰＨについて撮像処理が実行される。この撮像処理では、投影部１２からストライプ状のパタン光が被写体Ｓ側面に順次投影される。更に、複数種類のパタン光が投影されている被写体Ｓ側面をそれぞれ撮像した複数枚のパタン光有画像と、パタン光が投影されていない同じ被写体Ｓ側面を撮像した１枚のパタン光無画像とが取得される。このＳ１２１０は、後に図１９を参照して詳述する。
【０１９４】
撮像処理が終了すると、Ｓ１２２０において、今回の回転位相ＰＨについて三次元計測処理が実行される。この三次元計測処理が実行されると、複数枚のパタン光有画像と１枚のパタン光無画像とが利用されて実際に被写体Ｓ側面の三次元情報が計測される。このＳ１２２０は、後に図２２を参照して詳述する。
【０１９５】
この三次元計測処理が終了すると、Ｓ１２２１において、次回の撮像に備えて回転位相ＰＨが１だけインクリメントされる。続いてＳ１２２２において、回転位相ＰＨの現在値が４より大きいか否か、すなわち被写体Ｓ側面についての一連の撮像が既に終了しているか否かが判定される。
【０１９６】
回転位相ＰＨの現在値が４より大きくはない場合にはＳ１２２２の判定がＮＯとなり、Ｓ１２２３において所定の駆動信号がテーブルモータ１９４に対して出力される。この結果、回転載置面１９０が時計回りに９０度回転する。これにより、被写体Ｓ側面が前回の撮像時とは異なる部分領域において測定ヘッドＭＨに対向される。その後、Ｓ１２１０及びＳ１２２０が実行される。これにより、次の回転位相ＰＨについて前述の撮像処理及び三次元計測処理が行われる。
【０１９７】
Ｓ１２１０乃至Ｓ１２２３のループが必要回数実行された結果、Ｓ１２２２の判定がＹＥＳとなれば、Ｓ１２２４において、三次元情報測定装置１０の状態を水平展開状態から垂直展開状態に変えるようユーザに指示が出される。この指示処理には例えばモニタＬＣＤ４４が用いられる。例えばＳ１２２２でＹＥＳと判定された直後に指示文がモニタＬＣＤ４４に表示される。この指示文は、三次元情報測定装置１０を垂直展開状態にセットすることをユーザに促す文である。
【０１９８】
次に、Ｓ１２２５において、被写体Ｓ上面の三次元情報測定を省略するか否かが判定される。被写体Ｓ上面の三次元情報測定を省略するようにユーザ・オペレーションが成されたとき、処理はＳ１２３０に移行する。このユーザ・オペレーションは、例えば４接点カーソルキー４３や図示しない他のファンクションキー等を用いて行われる。
【０１９９】
上記ユーザ・オペレーションが成されることなく垂直展開状態にセットされたことを検知したとき（Ｓ１２２５：ＮＯ、Ｓ１２２６：ＹＥＳ）、Ｓ１２２７においてＳ１２１０と同様の撮像処理が実行される。Ｓ１２２７では、被写体Ｓ上面に対して複数種類のパタン光が順次投影される。そして複被写体Ｓ上面の画像（複数枚のパタン光有画像と１枚のパタン光無画像）が取得される。なお、Ｓ１２２６における検知は例えば図示しないセンサによって実現される。具体的には、垂直展開状態にセットされたことを検知するセンサを三次元情報測定装置１０に設置する。そしてその出力を処理部１６に監視させる。この監視結果によりＳ１２２６の検知処理が成される。また垂直展開状態にセットした後にユーザ・オペレーションが成されることにより、上記検知が果たされるよう三次元情報測定装置１０を構成しても良い。このユーザ・オペレーションも、例えば４接点カーソルキー４３や図示しない他のファンクションキー等を用いて行われる。
【０２００】
次いで、Ｓ１２２８においてＳ１２２０と同様の三次元計測処理が実行される。これにより、複数枚のパタン光有画像と１枚のパタン光無画像とが利用されて実際に被写体Ｓ上面の三次元情報が計測される。その後、処理はＳ１２３０に移行する。
【０２０１】
Ｓ１２３０において被写体Ｓについて計測された三次元形状と表面色とを組み合わせることにより、三次元色形状検出結果が生成される。このＳ１２３０は、後に図２４を参照して詳述する。
【０２０２】
この三次元色形状検出結果が生成されると、今回の三次元色形状検出処理が終了する。
【０２０３】
ここで、図１９を参照することにより、図１８におけるＳ１２１０を詳述する。図１９には、そのＳ１２１０が撮像処理プログラム４０４ｂとしてフローチャートで概念的に表されている。
【０２０４】
この撮像処理プログラム４０４ｂには、送りモータ制御プログラム４０４ｈが組み込まれている。送りモータ制御プログラム４０４ｈにより、図１９のＳ２００２乃至Ｓ２００５、Ｓ２０１０、Ｓ２０１６及びＳ２０１７の処理が実行される。
【０２０５】
撮像処理プログラム４０４ｂでは、先ず、Ｓ２００１において今回生成すべきパタン光の番号を表すパタン番号ＰＮが０に初期化される。このパタン番号ＰＮは、複数の平面的光学素子２６０の中から今回選択されるべき選択光学素子２６０の番号（図１４における「コード」）に対応する。今回選択されるべき選択光学素子２６０とは、今回のパタン光を被写体Ｓに投影するために窓部２９７に位置決めされるものである。
【０２０６】
次にＳ２００２において、予め設定された方向に送りモータ６５が駆動される。続いてＳ２００３において、フォトインタラプタ３００から上記ＰＩ信号が読み取られる。その後Ｓ２００４において、その読み取られたＰＩ信号のレベルがローレベルからハイレベルに変化したか否かが判定される。すなわちキャリッジ２０２が前述の特定の位置に移動したか否かが判定される。
【０２０７】
ＰＩ信号のレベルがローレベルからハイレベルに変化していない場合にはＳ２００４の判定がＮＯとなり、Ｓ２００２乃至Ｓ２００４のループの実行が再開される。そのループが複数回実行された結果、ＰＩ信号のレベルがローレベルからハイレベルに変化した場合にはＳ２００４の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２００５に移行する。
【０２０８】
このＳ２００５では、上述の特定の位置にあるキャリッジ２０２を更に移動させてホームポジションに位置決めするために、予め設定された駆動信号（例えば、駆動パルス）が送りモータ６５に供給される。キャリッジ２０２がそのホームポジションに位置決めされると、光変調体２００が、複数の平面的光学素子２６０のうち今回のパタン番号ＰＮを有するパタン光を生成するもの（前述の選択光学素子）において窓部２９７に正対することになる。
【０２０９】
その後Ｓ２００６において、パタン番号ＰＮの現在値と等しい番号が付されたＰＮ番目のパタン光の投影が開始される。
【０２１０】
続いてＳ２００７において、ＰＮ番目のパタン光を被写体Ｓに投影するための投影処理が行われる。図２０には、Ｓ２００７の詳細が投影処理サブルーチンとしてフローチャートで概念的に表されている。投影処理サブルーチンの実行により、ＰＮ番目のパタン光を投影部１２から被写体Ｓに投影する投影処理が投影機構６６との共同作用によって実現される。
【０２１１】
この投影処理では、先ず、Ｓ３００４において光源ドライバ８４が駆動される。続いてＳ３００５において、その光源ドライバ８４からの電気信号によってＬＥＤ６２が発光する。以上で、今回の投影処理が終了する。
【０２１２】
ＬＥＤ６２が発光した光は、光源レンズ６４を経て投影機構６６に到達する。投影機構６６では、選択光学素子２６０の表面形状に応じて空間変調が施される。この結果、投影機構６６への入射光がパタン光に変換されて出射される。このパタン光は、投影光学系３２を経て被写体Ｓに投影画像として投影される。
【０２１３】
以上のようにしてＰＮ番目のパタン光が被写体Ｓに投影されると、続いて図１９のＳ２００８において、そのＰＮ番目のパタン光が投影されている被写体Ｓが撮像部１４によって撮像される。
【０２１４】
上記撮像によりＰＮ番目のパタン光有画像が取得される。その取得されたパタン光有画像は、対応するパタン番号ＰＮに関連付けてパタン光有画像格納部４０６ａに格納される。
【０２１５】
上記撮像が終了すると、Ｓ２００９においてＰＮ番目のパタン光の投影が終了する。続いてＳ２０１０において、送りモータ６５が、次のパタン光を投影する準備のためにキャリッジ２０２を１ピッチ送る。その後Ｓ２０１１において、次のパタン光を投影する準備のためにパタン番号ＰＮが１だけインクリメントされる。
【０２１６】
続いてＳ２０１２において、そのパタン番号ＰＮの現在値が最大値ＰＮｍａｘより小さいか否かが判定される。最大値ＰＮｍａｘは、使用されるマスクパタンの合計数に応じて決定される。例えば八種類のマスクパタンが使用される場合には、最大値ＰＮｍａｘが８に設定される。
【０２１７】
パタン番号ＰＮの現在値が最大値ＰＮｍａｘより小さいと場合にはＳ２０１２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２００６乃至Ｓ２０１２のループの実行が、今回のパタン番号ＰＮを有するパタン光の投影のために再開される。
【０２１８】
Ｓ２００６乃至Ｓ２０１２のループの実行がパタン光の種類の数と同数回繰り返された結果パタン番号ＰＮの現在値が最大値ＰＮｍａｘより大きい値になると、Ｓ２０１２の判定がＮＯとなり今回の撮像処理が終了する。従って、一回の撮像処理により最大値ＰＮｍａｘと同数枚のパタン光有画像が取得されることになる。
【０２１９】
続いてＳ２０１３において、フラッシュモードが選択されているか否かが判定される。フラッシュモードが選択されている場合にはその判定がＹＥＳとなり、Ｓ２０１４において白色ＬＥＤ群２６が発光する。これにより、上述したように被写体Ｓが一様に照明される。一方、フラッシュモードが選択されていない場合にはＳ２０１３の判定がＮＯとなり、Ｓ２０１４がスキップされる。何れにしてもその後、Ｓ２０１５において被写体Ｓが撮像される。
【０２２０】
この撮像は、被写体Ｓの表面色を計測することを目的として、投影部１２からパタン光を被写体Ｓに投影することなく行われる。この結果、被写体Ｓについて１枚のパタン光無画像が取得される。取得されたパタン光無画像はパタン光無画像格納部４０６ｂに格納される。
【０２２１】
続いてＳ２０１６において、キャリッジ２０２を前述のホームポジションに復帰させるよう送りモータ６５が駆動される。その後Ｓ２０１７において、送りモータ６５が停止して待機状態に移行する。
【０２２２】
以上で、撮像処理プログラム４０４ｂの一回の実行が終了する。
【０２２３】
図２１には、撮像処理プログラム４０４ｂの一回の実行に伴うこの三次元情報測定装置１０の作動の一例がタイミングチャートで表されている。この作動例は、ＦＡＳＴモード選択時にレリーズボタン４０が全押し状態に操作された場合に三次元情報測定装置１０によって実行されるものである。
【０２２４】
図２１（ａ）には、被写体Ｓからの入射光によってＣＣＤ７０が複数回、連続して露光される様子が示されている。図２１（ｂ）には、それら複数回の露光のそれぞれにつき、被写体Ｓからの光学像がＣＣＤ７０で画素毎に光源変換されて出力される信号出力タイミングがタイミングチャートで表されている。図２１（ｃ）には、撮像部１４の画像処理モードが前述の間引き画像処理モード又は非間引き画像処理モードの何れか一方に切り替わるタイミングがタイミングチャートで表されている。
【０２２５】
更に、図２１（ｄ）には、撮像部１４の状態が待機状態と、撮像及び信号取り出しのための作動状態とに切り替わるタイミングがタイミングチャートで表されている。図２１（ｅ）には、各パタン光を形成するために光変調体２００において各平面的光学素子２６０が割り出されるタイミングがタイミングチャートで表されている。図２１（ｆ）には、白色ＬＥＤ群２６がＯＦＦ状態とＯＮ状態とに切り替わるタイミングがタイミングチャートで表されている。図２１（ｇ）には、レリーズボタン４０が非操作状態（ＯＦＦ状態）と操作状態（ＯＮ状態）とに切り替わるタイミングがタイミングチャートで表されている。
【０２２６】
本実施形態では、ＣＣＤ７０が露光状態となり被写体Ｓ像を受像し、次いでその露光を反映した信号がＣＣＤ７０から取り出される。一回の露光に一回の信号取り出しが対応している。これら露光と信号取り出しとが互いに共同して一回の個別撮像処理を成す。
【０２２７】
本実施形態では、同じ被写体Ｓについて三次元形状情報及び表面色情報の取得が順番に且つ連続的に行われる。
【０２２８】
前述のように被写体Ｓに八種類のパタン光（パタン番号ＰＮ＝０〜７）が順次投影される。そして各パタン光の投影毎に一回の個別撮像処理が行われる。すなわち被写体Ｓの三次元形状情報を取得するために、その被写体Ｓに対する個別撮像処理が順次、合計八回行われる。図２１には、三次元形状情報を取得するための各回の個別撮像処理に対応するパタン光の番号ＰＮが「０」乃至「７」の数字によって示されている。
【０２２９】
被写体Ｓの表面色情報を取得するために、被写体Ｓからの入射光によってＣＣＤ７０が一回露光され、その後に信号取り出しが行われる。すなわち被写体Ｓの表面色情報を取得するために、個別撮像処理が一回行われる。図２１では、表面色情報を取得するための一回の個別撮像処理が「ｃ」という記号によって示されている。
【０２３０】
従って本実施形態では、三次元形状情報取得のための八回の個別撮像処理と、表面色情報取得のための一回の個別撮像処理とが連続的に行われる。つまり合計九回の個別撮像処理が連続的に行われる。本実施形態では、これら九回の個別撮像処理が互いに共同して一回の全体撮像処理を構成している。
【０２３１】
これら九回の個別撮像処理では、同じ被写体Ｓについて九回の露光が順次行われる。そしてこれら九回の露光は、例えばビデオレートと同じ速度で且つ同一周期で行われる。これら九回の露光が連続的に行われる期間は、被写体Ｓと三次元情報測定装置１０との相対位置が変化するとその影響がＣＣＤ７０の撮像結果に現れる期間である。この期間は、三次元情報測定装置１０の撮像時間である。この撮像時間が短いほど、三次元情報測定装置１０の動画撮像能力が高いことを意味する。
【０２３２】
図２１に示す一作動例では、三次元形状情報取得のための八回の個別撮像処理での信号取り出しが何れも間引き画像処理として実行される。従って、三次元形状情報取得のための各回の個別撮像処理では、ＣＣＤ７０の露光に後続して必要な信号取り出し時間ｔ１の経過後、ＣＣＤ７０から電気信号が出力される。信号取り出し時間ｔ１は、１フレーム取り出し時間ともいい、各パタン光の投影毎にＣＣＤ７０の露光が終了してから、三次元形状情報が１フレーム分、ＣＣＤ７０から出力されるまでに必要な三次元形状情報出力時間を意味する。
【０２３３】
図２１に示す一例では、表面色情報取得のための一回の個別撮像処理における信号取り出しが非間引き画像処理として実行される。従って表面色情報取得のための一回の個別撮像処理については、ＣＣＤ７０の露光に後続して必要な信号取り出し時間ｔ２の経過後、ＣＣＤ７０から電気信号が出力される。信号取り出し時間ｔ２は、１フレーム取り出し時間ともいい、ＣＣＤ７０の露光が終了してから、表面色状情報が１フレーム分、ＣＣＤ７０から出力されるまでに必要な表面色情報出力時間を意味する。
【０２３４】
間引き画像処理に必要な信号取り出し時間ｔ１は、非間引き画像処理に必要な信号取り出し時間ｔ２より短い。例えば信号取り出し時間ｔ１が約３３ｍｓであるのに対して、信号取り出し時間ｔ２は約０．５ｓである。
【０２３５】
図２１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、一回の個別撮像処理では露光が終了した後に信号取り出しが開始される。そして次回の個別撮像処理における露光は、前回の個別撮像処理における信号取り出しが終了する前に開始される。すなわち、ある回の個別撮像処理における信号取り出しは、次回の個別撮像処理における露光と時間的に一部オーバラップするよう実行される。但し、ある回の個別撮像処理における信号取り出しは、次回の個別撮像処理における露光が終了する前に終了する。
【０２３６】
従って本実施形態では、図２１（ｂ）に示されるように、三次元形状情報取得のための八回の信号取り出しが時間的に隙間なく連続的に行われる。
【０２３７】
各回の信号取り出しは、それが間引き画像処理として実行される場合には、約３３ｍｓで終了する。従って八回の信号取り出しは約０．２６ｓで終了する。よって、図２１に示される撮像時間（全体撮像時間）のうち三次元形状情報取得のための撮像に必要な部分（以下、「部分撮像時間」という。）の長さは、信号取り出し時間の長さの合計値によって支配されるため、約０．２６ｓの程度の長さで済む。
【０２３８】
これに対して各回の信号取り出しは、それを非間引き画像処理として実行すると、約０．５ｓも必要である。そのため、八回の信号取り出しに約５ｓも必要となる。これにより、対応する部分撮像時間もその程度の長さが必要となる。
【０２３９】
このように、ＣＣＤ７０からの信号取り出しを間引き画像処理として実行する場合には、撮像時間が短縮される。この結果、被写体Ｓの動きや三次元情報測定装置１０の振れの影響が低減して、被写体Ｓの三次元形状が高精度で計測され得る。
【０２４０】
更に、図２１に示されるように、本実施形態では、三次元形状情報取得のための二回目乃至八回目の露光のそれぞれと、表面色情報取得のための露光がそれぞれ、先行する直前の露光に対応する信号取り出しの終了を待つことなく開始される。先行する露光に対応する信号取り出しと、後続する露光とが互いに並行して行われる。すなわち、九回の信号取出しが時間的に隙間なく連続的に行われる。従って、図２１に示す撮像時間すなわち三次元形状情報取得のための撮像と表面色情報取得のための撮像との双方を連続的に行うのに必要な時間が短縮される。
【０２４１】
具体的には、各回の信号取り出しは、それが間引き画像処理として実行される場合には約３３ｍｓで終了する。このため九回の信号取り出しは約０．３ｓで終了する。これにより、対応する全体撮像時間もその程度の長さで済む。
【０２４２】
例えば表面色計測撮像処理、三次元計測撮像処理の順に実行する場合、先行する表面色計測撮像処理における信号取出しが大部分終了するまで、三次元形状情報取得のための初回の露光を待機させなければならない。その待ち時間は、信号取り出し時間ｔ２の長さにほぼ等しく約０．５ｓである。なお表面色計測撮像処理は、信号取り出しが非間引き画像処理として実行される。また三次元計測撮像処理は、信号取り出しが間引き画像処理として実行される。
【０２４３】
この場合には、表面色情報取得のための露光と、三次元形状情報取得のための初回の露光との間にやや長い時間間隔が存在する。従って、図２１に示される全体撮像時間が長くなる。一方、測定ヘッドＭＨと被写体Ｓとの間の相対変位が存在しない又は十分に小さい場合には、その全体撮像時間がやや長いことは問題にならない。これに対して測定ヘッドＭＨと被写体Ｓとの間の相対変位が大きい場合には、その全体撮像時間が長いと、表面色情報と三次元形状情報とが画素の位置に関して互いに十分に正確にマッチングしなくなってしまう。すなわち、テクスチャマッピング精度が低下してしまう。
【０２４４】
これに対して本実施形態では、図２１に示されるように、三次元形状情報取得のための八回の個別撮像処理が先に、表面色情報取得のための一回の個別撮像処理が後に行われる。その結果、先行する三次元形状情報取得のための八回目の露光と、後続する表面色情報取得のための露光とを、先行する三次元形状情報取得のための八回の露光が行われる周期と同じ周期で連続して行うことが可能となる。よって、本実施形態によれば、全体撮像時間を約０．３ｓ程度にまで短縮することが可能となる。
【０２４５】
従って本実施形態によれば、三次元形状情報取得のための露光と表面色情報取得のための露光とを十分に短い時間間隔で連続して行うことが可能となる。この結果、測定ヘッドＭＨと被写体Ｓの間の相対変位の有無やその程度の大小に影響されることなく、高いテクスチャマッッピング精度が実現される。
【０２４６】
本実施形態によれば、三次元形状情報取得のためのＣＣＤ７０からの信号取り出しを間引き画像処理モードで実行する場合（ユーザがＦＡＳＴモードを選択する場合）には、高いテクスチャ解像度すなわち表面色計測精度を確保しつつ、高いテクスチャマッピング精度で動画を撮像するのに適した三次元情報測定装置１０が提供される。
【０２４７】
更に、本実施形態では、ユーザは、三次元形状情報を取得するための画像処理モードを、間引き画像処理モードすなわちＦＡＳＴモード、又は、非間引き画像処理モードすなわちＳＬＯＷモードの何れかに適宜変更することが可能である。テクスチャマッピング精度の低下が懸念される環境においてユーザがＦＡＳＴモードを選択すれば、そのような環境にも拘わらずテクスチャマッピング精度が低下せずに済む。一方、テクスチャマッピング精度の低下が懸念されない環境においてユーザがＳＬＯＷモードを選択すれば、高いテクスチャマッピング精度のみならず高い三次元形状計測精度も実現される。
【０２４８】
本実施形態によれば、三次元情報測定装置１０の使用環境や、三次元形状計測精度とテクスチャマッピング精度のそれぞれに対するユーザの要望に応じて、三次元情報測定装置１０の設定をユーザが任意に変更することができる。従って本実施形態によれば、使い勝手の良い三次元情報測定装置１０が提供される。
【０２４９】
ここで、図２２を参照することにより、図１８のＳ１２２０を詳述する。図２２には、Ｓ１２２０が三次元計測処理サブルーチンとしてフローチャートで概念的に表されている。
【０２５０】
この三次元計測処理サブルーチンでは、先ず、Ｓ４００１において輝度画像生成プログラム４０４ｃの実行により輝度画像が生成される。
【０２５１】
このＳ４００１では、輝度値がＹＣｂＣｒ空間におけるＹ値として定義されている。輝度値は各画素のＲＧＢ値より、
Ｙ＝０．２９８９・Ｒ＋０．５８６６・Ｇ＋０．１１４５・Ｂ
なる式を用いて計算される。各画素についてＹ値を求めることにより、複数枚のパタン光有画像にそれぞれ対応複数枚の輝度画像が生成される。これらの生成された輝度画像は、パタン番号ＰＮに関連付けて輝度画像格納部４０６ｃに格納される。但し、輝度値の算出に用いられる式は、上記式に限定されるものではなく他の式に適宜変更することが可能である。
【０２５２】
次に、Ｓ４００２においてコード画像生成プログラム４０４ｄが実行される。コード画像生成プログラム４０４ｄが実行されると、生成された複数枚の輝度画像が前述の空間コード化法を利用して組み合わされる。これにより、画素毎に空間コードが割り当てられたコード画像が生成される。そのコード画像は、輝度画像格納部４０６ｃに格納された複数種類のパタン光有画像に関する輝度画像と、画素毎に輝度閾値が割り当てられた閾値画像との比較による２値化処理によって生成される。その生成されたコード画像はコード画像格納部４０６ｄに格納される。
【０２５３】
図２２には、このコード画像生成プログラム４０４ｄの詳細がフローチャートで概念的に表されている。このコード画像生成プログラム４０４ｄにおいて採用されている技術は、上述したように、本出願人の特願２００４−２８５７３６号公報に詳細に記載されたものであり、本実施形態でも採用されている。
【０２５４】
以下、このコード画像生成プログラム４０４ｄについて説明するが、それに先立ち、原理的に説明する。
【０２５５】
本実施形態では、同じ被写体Ｓ（三次元対象物）につき、複数種類のパタン光のもとにそれぞれ複数枚の輝度画像が生成される。これらのパタン光は何れも、明部すなわち幅を有する明るいパタンラインと、暗部すなわち幅を有する暗いパタンラインとが交互に一定の周期で繰り返すように形成される。これらのパタン光は、その周期に関して互いに異なっており、それぞれ、パタン番号ＰＮを有するパタン光と称される。これらのパタン光のうち最も短い周期を有するパタン光が、パタン番号ＰＮが０であるパタン光であり、最も長い周期を有するパタン光が、パタン番号ＰＮが（ＰＮｍａｘ−１）であるパタン光である。
【０２５６】
何れの輝度画像も、対応するパタン光のもとに取得されるため、明るいパタンラインと暗いパタンラインとが交互に並んで成るパタン画像として形成される。パタンラインの間隔すなわち周期は、三次元情報測定装置１０と被写体Ｓとの間における相対的な幾何学的関係（位置及び向きに関する関係）に依存する。このため各輝度画像内の全ての位置において一定であるとは限らない。複数種類のパタン光のもとにそれぞれ取得される複数枚の輝度画像は、対応するパタン光のパタン番号ＰＮを用いて特定される。
【０２５７】
本実施形態では、複数枚の輝度画像のうちの何れかが代表パタン画像に選択される。その代表パタン画像の一典型例は、複数種類のパタン光のうちパタンライン周期が最小であるものに対応する輝度画像である。すなわちパタン番号ＰＮが０である輝度画像である。
【０２５８】
パタン光が投影された被写体Ｓを撮像した輝度画像では、輝度値が画素列の方向において空間的且つ周期的に変化する。その周期的変化を表すグラフにその複数の下ピーク点（最低輝度点）において接する包絡線が存在する。この包絡線は、同じ被写体Ｓを無照射状態で撮像した輝度画像における輝度値、すなわち、被写体Ｓの背景光の輝度値の空間的変化を表している。このような包絡線が存在する輝度画像については、各画素の輝度値を閾値処理によって正確に２値化するため、閾値を画素位置に応じて変化させることが望ましい。すなわち、輝度画像の実際の輝度値変化をトラッキングすることによって閾値を適応的に変化させることが望ましいのである。
【０２５９】
このような知見に基づき、本実施形態では、輝度画像に対してフィルタ処理を行うことによって閾値を算出するフィルタ窓がローカルに設定されている。フィルタ処理されることによりその位置に適した閾値が、輝度画像に対してローカルに設定される。輝度画像のうちのあるローカル位置に窓が設定されれば、輝度画像を構成する複数本のパタンラインのうちその窓内に存在する画素の輝度値が取り出されて参照される。これにより、そのあるローカル位置に対応する閾値が設定される。
【０２６０】
本実施形態において使用される窓は方形窓である。この方形窓を採用する場合には、その方形窓内に存在する複数本のパタンラインを構成する画素の輝度値が取り出され、それら輝度値に対して同一の重み係数が用いられて閾値が算出される。その重み係数により方形窓の窓関数が定義される。
【０２６１】
方形窓を採用する場合には、パタンラインが延びるライン方向における方形窓のサイズ（以下、「ライン方向サイズ」と記す）に応じて、その方形窓内においてライン方向に存在する画素の数を可変とすることができる。一方、複数本のパタンラインが列を成して並ぶ列方向における方形窓のサイズ（以下、「列方向サイズ」と記す）に応じて、その方形窓内において列方向に存在するパタンラインの数も画素の数も可変とすることができる。
【０２６２】
従って方形窓を採用する場合には、その方形窓の列方向サイズにより、輝度画像に窓を設定することによってその輝度画像から算出される閾値が変化することになる。例えばその閾値を適宜変化させることが必要である場合には、方形窓の列方向サイズを適宜変化させれば良い。
【０２６３】
本実施形態では、方形窓として構成される窓のサイズが、その窓内に存在するパタンラインの数がその間隔すなわち周期（例えば明るいパタンラインが繰り返される周期）の整数倍であるように設定することが望ましい。すなわち窓内に、明るいパタンラインと暗いパタンラインとが同数ずつ存在するように当該窓のサイズを設定することが望ましい。このように設定すれば、窓内に存在する複数本のパタンラインの輝度値の平均値を算出することにより、望ましい閾値を高精度取得することができる。
【０２６４】
しかし同じ輝度画像上であっても、パタンラインの周期は場所によって異なる可能性がある。このため窓のサイズを固定した場合には、窓内に存在するパタンラインの数が場所によって変動してしまい、閾値の設定精度が低下してしまう。
【０２６５】
本実施形態では、複数枚の輝度画像のうち、パタンラインの周期が最小であるパタン光のもとに撮像されたもの、すなわちパタン番号ＰＮが０である輝度画像が代表パタン画像として選択される。更に、本実施形態では、その代表パタン画像に対してローカルに設定される窓ＶＷが、そのサイズが可変である可変窓として構成されている。それにより、その可変窓ＶＷのサイズが、代表パタン画像の実際のパタンライン周期に適応して変化される。
【０２６６】
従って本実施形態によれば、代表パタン画像におけるパタンライン周期が列方向位置に応じて変動しても、それに追従するように可変窓ＶＷのサイズが変更される。この結果、パタンライン周期の変動に影響されることなく、可変窓ＶＷ内に存在する明部と暗部のパタンラインの数が一定に維持される。本実施形態では、代表パタン画像に対して可変窓ＶＷが設定されるローカル位置毎に閾値ＴＨが取得される。ローカル位置毎の閾値ＴＨは、各ローカル位置に最適なサイズを有する可変窓ＶＷのもとに精度良く取得されることになる。
【０２６７】
また、明部と暗部のパタンラインの数が一定に維持されるような可変窓ＶＷのサイズは、パタン番号ＰＮが０である輝度画像において最小となる。従ってパタン番号ＰＮが０のものを代表パタン画像として選択することにより、可変窓ＶＷのサイズを最小とすることが可能となる。これにより、可変窓ＶＷを用いた後のフィルタ処理の計算負担が抑えられる。
【０２６８】
本実施形態では、可変窓ＶＷはそのサイズが可変である方形窓として構成されている。その可変窓ＶＷのサイズは、代表パタン画像の列方向には可変であるように設定されている。これに対してライン方向には固定であるように設定されている。
【０２６９】
本実施形態では、可変窓ＶＷのサイズ、すなわち代表パタン画像の列方向におけるサイズが、その代表パタン画像の実際のパタンライン周期を適応的に反映するように設定される。従って可変窓ＶＷのサイズを設定するために、代表パタン画像の実際のパタンライン周期分布が事前に判明していることが必要である。
【０２７０】
よって本実施形態では、可変窓ＶＷのサイズの設定に先立ち、サイズが固定された固定窓が代表パタン画像に対して設定される。この設定された固定窓によって捕捉される複数の連続画素が複数の注目画素として選択される。そしてそれら選択された注目画素の輝度値に基づいて、代表パタン画像の実際のパタンライン周期分布が取得される。
【０２７１】
本実施形態では、更に、代表パタン画像における複数の注目画素の輝度値に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理が施される。これにより、代表パタン画像の列方向において輝度値変化の周波数成分のそれぞれについて強度（例えばパワースペクトル）が取得される。ここに、「周波数成分」は、一個の固定窓によって捕捉される複数の注目画素を列方向に辿った場合に、輝度値の変化が反復される反復回数を意味する。
【０２７２】
本実施形態では、代表パタン画像において列方向に連続的に並んだ複数の連続画素のそれぞれが順次注目画素に選定される。そして選定された注目画素毎にパタンライン周期が代表パタン画像の輝度値分布に基づいて取得される。
【０２７３】
以上、このコード画像生成プログラム４０４ｄを原理的に説明したが、以下、図２３を参照して説明する。
【０２７４】
コード画像生成プログラム４０４ｄでは、先ず、Ｓ５００１において、輝度画像格納部４０６ｃから、パタン番号ＰＮ０のパタン光が投影された被写体Ｓの輝度画像が、代表パタン画像として読み込まれる。
【０２７５】
次に、Ｓ５００２においてその代表パタン画像につき、前記読み込まれた輝度画像に基づいて前述のＦＦＴ変換によるアプローチにより、代表パタン画像において列方向に連続的に並んだ画素毎にパタンライン周期が演算される。演算された複数のパタンライン周期は、各画素（各列方向画素位置）に関連付けて周期分布格納部４０６ｐに格納される。
【０２７６】
続いてＳ５００３において、演算された複数のパタンライン周期に基づいて可変窓ＶＷの特性がローカルに設定される。本実施形態では、可変窓ＶＷのライン方向サイズは、その可変窓ＶＷが設定される代表パタン画像上の位置に拘わらず変化しないように設定される。これに対して可変窓ＶＷの列方向サイズは、各列方向画素位置に関連付けて演算されたパタンライン周期の整数倍に相当するように設定される。
【０２７７】
その後Ｓ５００４において、代表パタン画像に対して可変窓ＶＷが、ライン方向と列方向に沿って平面的に各画素に関連付けて設定される。これにより画素毎に、可変窓ＶＷ内に存在する複数の画素の輝度値の平均値がローカルな閾値として演算される。Ｓ５００４では、更に、演算された閾値を各画素に割り当てた閾値画像が生成される。生成された閾値画像は閾値画像格納部４０６ｑに格納される。
【０２７８】
続いてＳ５００５において、パタン番号ＰＮが０に初期化される。次いでＳ５００６において、パタン番号ＰＮの現在値が最大値ＰＮｍａｘより小さいか否かが判定される。ここではパタン番号ＰＮの現在値が０であるため判定がＮＯとなり、Ｓ５００７に移行する。
【０２７９】
Ｓ５００７では、パタン番号ＰＮの現在値と等しいパタン番号ＰＮが割り当てられた輝度画像の輝度値と、生成された閾値画像の閾値とが、画素毎に互いに比較される。その比較結果は画素毎に２値化画像に反映される。具体的には、輝度画像の輝度値が閾値より大きい場合には、「１」を表すデータが、２値化画像のうち対応する画素位置に関連付けて２値化画像格納部４０６ｒに格納される。一方、輝度画像の輝度値が閾値より大きくはない場合には、「０」を表すデータが、２値化画像のうち対応する画素位置に関連付けて２値化画像格納部４０６ｒに格納される。
【０２８０】
その後Ｓ５００８において、パタン番号ＰＮが１だけインクリメントされる。続いてＳ５００６に戻り、パタン番号ＰＮの現在値が最大値ＰＮｍａｘより小さいか否かが判定される。今回もパタン番号ＰＮの現在値が最大値ＰＮｍａｘよりも小さいと判定されてＮＯとなり、Ｓ５００７に移行する。
【０２８１】
Ｓ５００６乃至Ｓ５００８の実行がパタン光の種類の数と同数回繰り返された結果、パタン番号ＰＮの現在値が最大値ＰＮｍａｘより大きい値になると、Ｓ５００６の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５００９に移行する。
【０２８２】
Ｓ５００９では、画素毎に、最大値ＰＮｍａｘと同数枚の２値化画像から画素値（「１」又は「０」）が、所定の順序に従って抽出される。この所定の順序とは、パタン番号ＰＮが０である輝度画像に対応する２値化画像から、パタン番号ＰＮが（ＰＮｍａｘ−１）である輝度画像に対応する２値化画像に至る順序である。これにより、最下位ビットＬＳＭから最上位ビットＭＳＢに至る順序に従って並んだ空間コードが生成される。画素毎の空間コードのビット数は最大値ＰＮｍａｘと同数である。画素毎に空間コードが生成されることにより、今回の被写体Ｓに対応する空間コード画像が生成される。生成された空間コードは、各画素位置に関連付けて空間コード格納部１１６ｄに格納される。例えば最大値ＰＮｍａｘが８である場合には、生成される空間コードは０から２５５までの範囲内の値を有する。
【０２８３】
以上で、このコード画像生成プログラム４０４ｄの一回の実行が終了する。
【０２８４】
その後、図２２におけるＳ４００３においてコード境界抽出プログラム４０４ｅの実行により、コード境界座標検出処理が実施される。前述の空間コード化法によるコード化は各画素単位で行われる。このため、実際のパタン光における明暗の境界線と、前記生成されたコード画像における空間コードの境界線（ある空間コードが割り当てられた領域と別の空間コードが割り当てられた領域との間の境界線）との間にサブピクセル精度の誤差が生ずる。そのため、このコード境界座標検出処理は、空間コードの境界座標値をサブピクセル精度で検出することを目的として実施される。
【０２８５】
例えば各パタン光のライン方向と交差する離散的な基準線の位置をＣＣＤ座標系において２５５本設定する。このとき最大値ＰＮｍａｘが８（空間コードを２５６有するため境界は２５５）である場合、図２２におけるＳ４００３（コード境界抽出プログラム４０４ｅの実行）により、最大約６万５千の空間コードの境界座標値が検出される。
【０２８６】
検出されたコード境界座標値はコード境界座標格納部４０６ｅに格納される。コード境界座標値は、ＣＣＤ７０の結像面に設定された二次元座標系であるＣＣＤ座標系ｃｃｄｘ−ｃｃｄｙにおいて定義される。
【０２８７】
続いてＳ４００４において、レンズ収差補正プログラム４０４ｆの実行により、レンズ収差補正処理が実施される。このレンズ収差補正処理は、撮像光学系３０に入射した光束の実際の結像位置であってその撮像光学系３０の収差の影響を受けたものを理想結像位置に近づくように補正する処理である。この理想結像位置とは、その撮像光学系３０が理想レンズ系（すなわち無収差レンズ系）であるときに結像されるべき位置を表す。
【０２８８】
このレンズ収差補正処理により、Ｓ４００３において検出されたコード境界座標値は、撮像光学系３０の歪み等に起因した誤差が除去されるように補正される。そのようにして補正されたコード境界座標は収差補正座標格納部４０６ｇに格納される。
【０２８９】
コード境界座標検出処理及びレンズ収差補正処理は何れも、本発明を理解するために不可欠な事項ではなく、しかも、本出願人の特願２００４−１０５４２６号公報に詳細に開示されている。従って上記処理の詳細な説明については上記公報を参照すべきであり、ここでの詳細な説明を省略する。
【０２９０】
その後Ｓ４００５において、三角測量演算プログラム４０４ｇの実行により、三角測量の原理による実空間変換処理が実施される。この実空間変換処理が実施されれば、三角測量の原理により、ＣＣＤ座標系ｃｃｄｘ−ｃｃｄｙ上のコード境界座標値であって収差補正が施されたものが、実空間に設定された三次元座標系である実空間座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ上の三次元座標値に変換される。この結果、三次元色形状検出結果としての三次元座標値が取得される。その取得された三次元座標値は、対応する部分画像の回転位相ＰＨに関連付けられて、三次元座標格納部４０６ｈに格納される。具体的には、被写体Ｓ側面の４つの部分画像はそれぞれ、回転位相ＰＨ０、１、２、又は３に関連付けられて三次元座標格納部４０６ｈに格納される。また被写体上面の画像は回転位相ＰＨ４に関連付けられて三次元座標格納部４０６ｈに格納される。
【０２９１】
Ｓ４００５では、被写体Ｓの三次元形状を複数の三次元頂点の集まりとして空間離散的に計測するために、二次元的なコード画像が、各パタン光のライン方向と交差する離散的な複数本の基準線に関して空間離散的に参照される。これにより、そのコード画像の外周境界上の複数の離散点にそれぞれ対応する複数の三次元頂点が取得されるのみならず、そのコード画像の内部の複数の離散点（Ｓ４００３において検出されたコードの境界座標点）にそれぞれ対応する複数の三次元頂点が取得される。
【０２９２】
ここで、図２４を参照することにより、図１８におけるＳ１２３０を詳述する。図２４には、Ｓ１２３０が三次元色形状検出結果生成サブルーチンとして概念的にフローチャートで表されている。
【０２９３】
三次元色形状検出結果生成サブルーチンでは、先ず、Ｓ５５０１において三次元座標格納部４０６ｈから、回転位相ＰＨ０乃至４のそれぞれに関連付けて、複数の三次元座標値がロードされる。本実施形態では、被写体Ｓの外面全体が５つの部分面（正面、右側面、左側面、背面、及び、上面）に分割され、各部分面ごとに立体画像が生成される。Ｓ５５０１では、これら５つの部分面の全てについて、各部分面に属する複数の三次元座標値が三次元座標格納部４０６ｈからロードされる。
【０２９４】
次にＳ５５０２において、ロードされた複数の三次元座標値（頂点座標値）に対して、各三次元座標値が属する各部分面の回転位相ＰＨに応じた回転変換が行われる。これにより、５つの部分面に属する複数の三次元座標値が、各部分面の回転位相ＰＨを見込んで組み合わされる。その結果、複数の三次元座標値によって三次元的に表現される５つの部分面が一体化されて、被写体Ｓの外面全体を現す画像が合成される。但しこの段階ではその合成画像に、測定ヘッドＭＨの分割撮像手法に起因して空間的にオーバラップする部分が存在する。
【０２９５】
続いてＳ５５０３において、生成された合成画像において空間的にオーバラップする部分が抽出される。更に、その合成画像の長さ方向における各領域においてオーバラップする２つの部分が、それら２部分に属する複数の三次元座標値の平均化等の手法により、１つの部分に結合される。その結果、合成画像において空間的なオーバラップが除去される。これによりステッチ画像が完成する。そのステッチ画像を表すデータがステッチ画像格納部４０６ｓに格納される。
【０２９６】
その後Ｓ６００１において、前述の実空間三次元座標系に座標変換された三次元頂点群の各実座標空間座標値に対応するＲＧＢ値（Ｒ輝度値、Ｇ輝度値及びＢ輝度値）が前述の表面色画像から抽出される。
【０２９７】
実空間座標系と、表面色画像を定義する平面座標系との関係は、前述の三角測量計算によって幾何学的に互いに対応付けられている。すなわち、コード画像（すなわち被写体Ｓの三次元形状を計測するための二次元画像である形状画像を定義する平面座標系を実空間三次元座標系に計算によってマッピングさせるために用いられる関数）が存在する場合に、その関数の逆関数を用いることにより、実空間三次元座標系を、表面色画像を定義する平面座標系に計算によってマッピングさせることが可能なのである。従ってＳ６００１では、二次元的な表面色画像から三次元頂点毎に、それに対応する表面色値すなわちＲＧＢ値を抽出することが可能である。
【０２９８】
次にＳ６００２において、頂点毎に、対応する実空間座標値とＲＧＢ値とが組み合わされて色形状情報が生成される。更に、その生成された色形状情報が、対応する頂点に直接的又は間接的に関連付けてワーキングエリア４１０にローカル保存される。
【０２９９】
続いてＳ６００３において、その被写体Ｓについて取得された複数の頂点のうち、距離的に近接する複数の頂点が三個ずつグループ分けされる。これは、被写体Ｓの表面形状を複数のポリゴンの一例である三角形に分割することによって近似的に表現するために行われる。グループ毎に三個の頂点が互いに連結されることにより、一個のポリゴンが形成される。
【０３００】
その後Ｓ６００４において、ポリゴン毎に、そのポリゴンを形成するために互いに連結すべき三個の頂点の組合せがポリゴン情報として、各ポリゴンに直接的又は間接的に関連付けてワーキングエリア４１０にローカル保存される。またそのポリゴン情報は、必要に応じて、被写体Ｓの三次元色形状を表す情報として三次元色形状データ格納部４０６ｔに格納される。
【０３０１】
以上で、この三次元色形状検出結果生成サブルーチンの一回の実行が終了する。これに伴い、図１８に示す三次元色形状検出処理ルーチンの一回の実行が終了する。
【０３０２】
以上が本発明の実施の形態である。本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば測定ヘッドＭＨと回転テーブルユニットＲＴとを連結する構造はレバー部ＬＶに限らない。
【０３０３】
図２５に、別の実施の形態に係る三次元情報測定装置１０ｙの垂直展開状態における斜視図を示す。三次元情報測定装置１０ｙでは、測定ヘッドＭＨの両側面それぞれにレバー部ＬＶ１、ＬＶ２が取り付けられている。なお、以下に示される実施形態において本実施形態の三次元情報測定装置１０と同一及び同様の構成には、同一及び同様の名称及び符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【０３０４】
レバー部ＬＶ１及びＬＶ２は本実施形態のレバー部ＬＶと同様の構造を有している。レバー部ＬＶ１は、収納ジョイント６５０により互いに回動自在に連結された第一レバー６１０と第二レバー６２０を有している。またレバー部ＬＶ２は、収納ジョイント６５２により互いに回動自在に連結された第一レバー６３０と第二レバー６４０を有している。第一レバー６１０及び６３０は測定ヘッドＭＨを保持している。また第二レバー６２０、６４０はそれぞれ、回動ジョイントにより、回転テーブルユニットＲＴ上のジョイントホルダ６６０、６６２に対して回動自在に支持されている。
【０３０５】
展開状態において第二レバー６２０及び６４０が矢印Ｆ方向に回動されると、三次元情報測定装置１０ｙは水平展開状態又は垂直展開状態の何れかにセットされる。また第一レバー６１０及び６３０が矢印Ｇ１方向に回動され且つ第二レバー６２０及び６４０が矢印Ｇ２方向に回動されると、レバー部ＬＶ１及びＬＶ２が折り畳まれた状態となる。すなわち三次元情報測定装置１０ｙが収納状態にセットされる。
【０３０６】
このようにレバー部を二本設けて三次元情報測定装置を構成した場合も本実施形態と同様の効果を奏することができる。なお別の実施形態では、二本のレバー部によって測定ヘッドＭＨを保持する構成としたことにより、装置の堅牢性向上が実現される。
【０３０７】
次に、図２６に、更に別の実施の形態に係る三次元情報測定装置１０ｚの垂直展開状態における斜視図を示す。更に別の実施の形態に示されるように、測定ヘッドＭＨと回転テーブルユニットＲＴとを連結する構造はレバー構造に限らない。例えば更に別の実施の形態では、測定ヘッドＭＨと回転テーブルユニットＲＴとがプレートを介して連結されている。
【０３０８】
三次元情報測定装置１０ｚは、連結構造として、第一プレート７１０、第二プレート７３０、収納ジョイント７５０、及び、回動ジョイント７６０を有している。第一プレート７１０はその一端において測定ヘッドＭＨを保持している。またその他端において収納ジョイント７５０により第二プレート７３０に対して回動自在に支持されている。すなわち第二プレート７３０はその一端が第一プレート７１０と回動自在に連結している。またその他端が回動ジョイント７６０により、回転テーブルユニットＲＴに対して回動自在に支持されている。収納ジョイント７５０及び回動ジョイント７６０は、例えば周知のヒンジ構造を有している。
【０３０９】
ここで、図２７に、三次元情報測定装置１０ｚの一部の構成の側面図を示す。図２６及び２７に示されるように、第二プレート７３０上にはバー保持器７６２が取り付けられている。バー保持器７６２は垂直固定バー７６４を回動自在に支持している。垂直固定バー７６４の先端はフック形状となっている。回転テーブルユニットＲＴ上には、垂直固定バー７６４の先端を引っ掛けるためのバー固定穴７６６が形成されている。
【０３１０】
図２６及び２７の例では、垂直固定バー７６４先端がバー固定穴７６６に引っ掛けて止められている。これにより垂直固定バー７６４は、その一端が第二プレート７３０に固定され、その他端が回転テーブルユニットＲＴに固定された状態となっている。従ってこれらの図に示されるように、第二プレート７３０と回転テーブルユニットＲＴは互いに垂直を成す状態で固定される。垂直固定バー７６４先端をバー固定穴７６６から外した場合、第二プレート７３０は、回動ジョイント７６０により回転テーブルユニットＲＴに対して回動自在となる。第二プレート７３０は例えば矢印Ｈ方向に回動し得る。
【０３１１】
また、第一プレート７１０上にはキー回動ピン７５２、及び、キー回動ピン７５２を回動軸とした展開固定キー７５４が取り付けられている。第二プレート７３０上には、展開固定キー７５４を係止可能なキー固定係止器７５６が取り付けられている。
【０３１２】
図２６及び２７の例では、展開固定キー７５４がキー固定係止器７５６により係止されている。このとき展開固定キー７５４は、第一プレート７１０及び第二プレート７３０の両方の面上に跨って接触するよう配置されている。従って第一プレート７１０と第二プレート７３０は展開固定キー７５４により支えられて、図２６及び２７に示された展開状態に固定されている。
【０３１３】
展開固定キー７５４を矢印Ｉ１方向に回動させて第二プレート７３０の面上から退避させると、第一プレート７１０及び第二プレート７３０は互いに回動自在な状態となる。このとき第一プレート７１０を矢印Ｉ２方向に回動させて第一プレート７１０と第二プレート７３０を略重なり合う状態とする。そしてこれに併せて垂直固定バー７６４先端をバー固定穴７６６から外し、第二プレート７３０を矢印Ｈ方向に回動させて第二プレート７３０と回転テーブルユニットＲＴと略重なり合う状態とする。これにより三次元情報測定装置１０ｚをコンパクトな状態すなわち収納状態にセットすることができる。
【０３１４】
このように連結構造としてプレートを採用した場合も本実施形態と同様の効果を奏することができる。また、プレートは一般にアームよりも断面積が大きく剛性が高い構造である。従って、更に別の実施形態においても三次元情報測定装置の堅牢性向上が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０３１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の展開状態における外観を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の展開状態における外観を示した側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の展開状態における外観を示した側面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の収納状態における外観を示した側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の収納状態における外観を示した斜視図である。
【図６】測定ヘッドの外観を拡大して示した図である。
【図７】第一レバーと第二レバーとの連結構造を拡大して示した図である。
【図８】第二レバーとジョイントホルダとの連結構造を拡大して示した図である。
【図９】測定ヘッドの内部構成を示す平面断面図である。
【図１０】投影部を拡大して示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の電気的構成を概念的に表すブロック図である。
【図１２】投影機構を示す正面図である。
【図１３】投影機構の要部を示す部分断面平面図である。
【図１４】回転角度調節機構を部分的に拡大して示す正面図である。
【図１５】光変調体を拡大して示す正面図である。
【図１６】カメラ制御プログラムにおいて実行されるメイン処理を概念的に表すフローチャートである。
【図１７】図１６のＳ１０８において実行される立体画像処理を概念的に表すフローチャートである。
【図１８】図１７のＳ１００７において実行される三次元色形状検出処理を三次元色形状検出処理ルーチンとして概念的に表すフローチャートである。
【図１９】図１８のＳ１２１０を撮像処理プログラムとして概念的に表すフローチャートである。
【図２０】図１９のＳ２００７において実行される投影処理を投影処理サブルーチンとして概念的に表すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。
【図２２】図１８のＳ１２２０を三次元計測処理サブルーチンとして概念的に表すフローチャートである。
【図２３】図２２のＳ４００２において実行されるコード画像生成プログラムを概念的に表すフローチャートである。
【図２４】図１８のＳ１２３０を三次元色形状検出結果生成ルーチンとして概念的に表すフローチャートである。
【図２５】別の実施の形態に係る三次元情報測定装置の垂直展開状態における斜視図である。
【図２６】更に別の実施の形態に係る三次元情報測定装置の垂直展開状態における斜視図である。
【図２７】更に別の実施の形態に係る三次元情報測定装置の一部の構成の側面図である。
【符号の説明】
【０３１６】
１０  三次元情報測定装置
１２  投影部
１４  撮像部
１６  処理部
２６  白色ＬＥＤ群
５１０  第一レバー
５３０  第二レバー
５５０  収納ジョイント
５６０  ジョイントホルダ
５７０  回動ジョイント
ＭＨ  測定ヘッド
ＲＴ  回転テーブルユニット
ＬＶ  レバー部
【図１】
2007255975.tif 000003
【図２】
2007255975.tif 000004
【図３】
2007255975.tif 000005
【図４】
2007255975.tif 000006
【図５】
2007255975.tif 000007
【図６】
2007255975.tif 000008
【図７】
2007255975.tif 000009
【図８】
2007255975.tif 000010
【図９】
2007255975.tif 000011
【図１０】
2007255975.tif 000012
【図１１】
2007255975.tif 000013
【図１２】
2007255975.tif 000014
【図１３】
2007255975.tif 000015
【図１４】
2007255975.tif 000016
【図１５】
2007255975.tif 000017
【図１６】
2007255975.tif 000018
【図１７】
2007255975.tif 000019
【図１８】
2007255975.tif 000020
【図１９】
2007255975.tif 000021
【図２０】
2007255975.tif 000022
【図２１】
2007255975.tif 000023
【図２２】
2007255975.tif 000024
【図２３】
2007255975.tif 000025
【図２４】
2007255975.tif 000026
【図２５】
2007255975.tif 000027
【図２６】
2007255975.tif 000028
【図２７】
2007255975.tif 000029