(57)【要約】【課題】正反射成分や直接光成分に起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差の発生等を防止する。【解決手段】照明光を投光する少なくとも一つの投光手段と、少なくともその面の一部が投光手段に対向して位置する散乱面であって、投光手段からの照明光を散乱させる散乱面を持つ散乱板とを有した照明手段を備え、該散乱板が、投光手段及び載置台と、撮像手段とを隔てるように設置され、撮像手段で受像され得る載置台側の像を規制する開口を有し、照明光の直接光成分及び正反射成分が、開口を介して、被写体測定に用いる像を受像する撮像手段上の領域に入射しないよう投光手段が配置された三次元情報測定装置を提供する。【選択図】図３
2007255973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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照明する照明手段と、前記照明手段により照明された被写体を撮像する撮像手段とを備え、前記撮像手段により撮像された画像を用いて被写体における三次元の形状と色を測定する三次元情報測定装置において、
前記照明手段は、
照明光を投光する少なくとも一つの投光手段と、
少なくともその面の一部が前記投光手段に対向して位置する散乱面であって、前記投光手段からの照明光を散乱させる散乱面を持つ散乱板と、を有し、
前記散乱板は、前記投光手段及び前記載置台と、前記撮像手段とを隔てるように設置され、前記撮像手段で受像され得る前記載置台側の像を規制する開口を有し、
前記照明光の直接光成分及び正反射成分が、前記開口を介して、被写体測定に用いる像を受像する前記撮像手段上の領域に入射しないよう前記投光手段を配置したこと、を特徴とする三次元情報測定装置。
【請求項２】
前記回転載置面上の被写体に該照明光とは異なる所定のパタン光を投影するパタン光投影手段を更に備えたこと、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】
前記散乱面で散乱されることなく前記開口を通過し得る前記直接光成分及び前記正反射成分を遮光する遮光部材を更に備えたこと、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】
前記遮光部材は前記撮像手段と前記投光手段との間に配置されること、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】
前記投光手段は、前記撮像手段の光軸方向において、当該撮像手段に対して前記載置台よりも離れた位置に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載の三次元情報測定装置。
【請求項６】
前記投光手段は、前記撮像手段から最も離れた前記回転載置面上の点を通り且つ前記撮像手段の光軸と直交する最後端交差平面より、前記撮像手段から離れた位置に配置されていること、を特徴とする請求項４又は請求項５の何れかに記載の三次元情報測定装置。
【請求項７】
前記散乱板は、前記撮像手段に対して前記最後端交差平面よりも近い位置に配置されていること、を特徴とする請求項６に記載の三次元情報測定装置。
【請求項８】
前記遮光部材は、前記撮像手段に向かう前記投光手段の像の光路上に干渉するよう設置された遮光板であること、を特徴とする請求項３から請求項７の何れかに記載の三次元情報測定装置。
【請求項９】
前記遮光部材は前記回転載置面上の被写体そのものであること、を特徴とする請求項３から請求項８の何れかに記載の三次元情報測定装置。
【請求項１０】
少なくとも前記投光手段、前記載置台、前記撮像手段、及び、前記散乱板を内包して保持した暗箱筐体を更に備えたこと、を特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の三次元情報測定装置。
【請求項１１】
前記散乱板は、前記回転載置面上の被写体を囲むよう略Ｕ字状に形成されていること、を特徴とする請求項１から請求項１０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照明する照明手段と、照明手段により照明された被写体を撮像する撮像手段とを備え、撮像手段により撮像された画像を用いて被写体における三次元の形状と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。
【特許文献１】特開平１１−１１８４３８号公報
【０００３】
ここで、例えば上記特許文献１に記載の三次元形状測定装置にカラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）を実装した場合、被写体の三次元形状に加えて当該被写体のある一方から見た二次元の色情報も測定可能となる。但し、色情報を測定するためには被写体が照明されていることが必須の要件となる。被写体を照明する手段として、例えば環境光光源や専用光源等が想定される。ここでいう「環境光光源」とは、例えば測定室等に設置された蛍光灯や白熱灯等を示す。また「専用光源」とは、例えば三次元形状測定装置に備えられた被写体照明用の光源を示す。環境光光源を利用して被写体を照明するメリットは、例えば三次元形状測定装置自体に光源を備える必要がない点である。また専用光源により被写体を照明するメリットは、例えば被写体に対する照明条件を常に略一定に保つことができる点である。
【０００４】
次いで、カラーＣＣＤを実装した下記特許文献２にあるような従来の三次元情報測定装置（以下、説明の便宜上、「従来装置」と記す）において、上記の如き環境光光源や専用光源を用いて被写体全体を統合した三次元の形状情報および三次元の色情報を測定する場合について説明する。図１及び２に、従来装置５００に関する説明図を示す。
【特許文献２】特開２００３−１７２６１０号公報
【０００５】
図１（ａ）は、従来装置５００の構成を模式的に示した図である。従来装置５００は、載置台５１０、光源５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃ、５２０Ｄ、及び、撮像ユニット５３０を有している。載置台５１０は、被写体Ｓ１が載置される回転可能な回転載置面を有した載置台である。光源５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃ、及び、５２０Ｄは、例えば測定室に設置された照明灯すなわち環境光光源、若しくは、被写体Ｓ１を照明するために載置台５１０周辺に設置された専用光源の何れかである。撮像ユニット５３０は、三次元形状を測定するための所定のパタン光を被写体Ｓ１に投光し、且つ、当該被写体Ｓ１の反射光を受光してその三次元情報（形状及び色）を取得するユニットである。
【０００６】
従来装置５００では、載置台５１０が例えば９０度単位で回転する。これにより、図１（ａ）に示されるように、被写体Ｓ１の位置は例えば位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に順次変わる。そして載置台５１０が回転して撮像ユニット５３０に対する被写体Ｓ１の向きが変わる度に、撮像ユニット５３０による撮像処理が行われる。撮像ユニット５３０は、被写体Ｓ１の側面を計四回撮像して各画像をステッチ（結合）することにより、被写体Ｓ１の統合的な三次元情報、つまり、三次元的に結合された「三次元の形状情報」と、三次元的に結合された「三次元の色情報」を同時に３６０度に渡って取得する。
【０００７】
図１（ｂ）に、例えば被写体Ｓ１が位置Ｐ１に位置するときに撮像ユニット５３０で撮像される画像を示す。被写体Ｓ１が位置Ｐ１に位置するとき、撮像ユニット５３０は、図１（ａ）に示される被撮像範囲ｒ内にある被写体Ｓ１の像を撮像する。被撮像範囲ｒは、撮像ユニット５３０に向かう被写体Ｓ１の法線を中心として、±９０度に及ぶ範囲である。すなわち撮像ユニット５３０は、一回の撮像処理により被写体Ｓ１の略半周分の像を撮像する。
【０００８】
被撮像範囲ｒ中心付近（上記法線周辺）の被写体Ｓ１表面は、撮像ユニット５３０に略対向する。そして被撮像範囲ｒ周辺部に近付くに従って、撮像ユニット５３０に対する被写体Ｓ１表面の対向度合いは低下していく。被撮像範囲ｒ周辺部の被写体Ｓ１表面は、撮像ユニット５３０に実質的に対向していないと言える。これは、被撮像範囲ｒ周辺部に近付くに従って、撮像ユニット５３０で取得可能な被写体Ｓ１の三次元情報が少なくなることを意味する。換言すると、被撮像範囲ｒ中心部に近付くに従って、撮像ユニット５３０で取得可能な被写体Ｓ１の三次元情報が高精細かつ高精度（以下この２つの品質指標を高精細との語で代表し略す）になることを意味する。すなわち高精細な三次元情報を取得するためには、被写体Ｓ１表面のうち撮像ユニット５３０に対する対向度合いが高い表面領域だけを用いて後述のステッチ等の画像処理を行って三次元の形状と三次元の色の統合を行うことが望ましい。また、同様に被写体Ｓ１表面のうち撮像ユニット５３０に対する対向度合いが低い表面領域では、被写体表面の正確な輝度および色度を測定することが難しいということを意味する。従って同様に、高精細な三次元情報を取得するためには、被写体Ｓ１表面のうち撮像ユニット５３０に対する対向度合いが高い表面領域だけを用いてステッチ等の画像処理を行うことが望ましい。
【０００９】
従って撮像ユニット５３０は、被写体Ｓ１が位置Ｐ１に位置するときに撮像される画像のうち、被撮像範囲ｒｃ内にある被写体Ｓ１の像だけを三次元情報測定に用い、それ以外の範囲（被撮像範囲ｒｅ）の像は三次元情報測定に用いないのが望ましい。被撮像範囲ｒｃは、撮像ユニット５３０に向かう被写体Ｓ１の法線を中心として、±４５度に及ぶ範囲である。すなわち撮像ユニット５３０は、一回の撮像処理により被写体Ｓ１の略１／４周分の像を抽出して三次元情報測定に用いる。四回の撮像処理により、被写体Ｓ１の略１／４周分の像を計四つ取得してそれらをステッチすることにより、被写体Ｓ１の三次元情報を３６０度に渡って取得する。なお、図面を明瞭にするため、図１（ｂ）において被撮像範囲ｒｃに対応する被写体Ｓ１表面領域にのみハッチングを掛けて示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図１の従来装置５００を用いて三次元情報測定を行ったとき、以下に示される問題が起こり得る。
【００１１】
従来装置５００で起こり得る問題とは、光源５２０Ａや５２０Ｂの正反射成分や、光源５２０Ｃや５２０Ｄの直接光成分が撮像ユニット５３０で受光されてしまうことである。ここでいう「正反射成分」とは、例えば光源５２０Ａや５２０Ｂから撮像ユニット５３０に入射する成分であって、途中、被写体Ｓ１表面で一度折り返された（すなわち反射された）だけで撮像ユニット５３０に入射する成分である。被写体Ｓ１が光沢面であればあるほど正反射成分は強くなる。また、「直接光成分」とは、例えば光源５２０Ｃや５２０Ｄから撮像ユニット５３０に直接入射する成分である。
【００１２】
被写体像上に正反射成分が映り込むことは、当該被写体が高輝度部分を局所的に持つことを意味する。すなわち、このような映り込みは著しい輝度ムラや誤った色度を被写体像に付加することになる。被写体像に輝度ムラや誤った色度が外的に付加された場合、撮像ユニット５３０は当該被写体の色情報を正確に再現できなくなる。
【００１３】
図１（ｂ）に示されるように、光源５２０Ａの正反射成分の像（以下、「正反射光源像」と記す）５２２Ａは被撮像範囲ｒｃ内に形成される。また、光源５２０Ｂの正反射光源像５２２Ｂは被撮像範囲ｒｅ内に形成される。正反射光源像５２２Ｂは被撮像範囲ｒｅ内の像であり、上述した理由により三次元情報測定に寄与しない像であると言える。このためここでは特に問題とならない。一方、正反射光源像５２２Ａは三次元情報測定に用いられる領域に形成される像である。従って正反射光源像５２２Ａは、例えば図１（ｃ）に示されるように、被写体像の一部としてステッチ等の画像処理後も残ってしまう。このため、従来装置５００で取得される三次元情報は色再現性の悪いものとなり得る。
【００１４】
また、正反射光源像５２２Ａ周辺も正反射光源像５２２Ａの影響によって全体的に高輝度な像となる。このため、ステッチ境界ＳＢにおいて輝度差に起因した色情報の段差が生じるといった問題も付随的に発生する。ここでいうステッチ境界ＳＢとは、各位置で撮像された被写体Ｓ１像をステッチしたときに生じる隣接画像の境界である。
【００１５】
また撮像ユニット５３０に光源５２０Ｃや５２０Ｄの直接光成分が入射したとき、当該直接光成分の像（以下、「直接光源像」と記す）５２２Ｃや５２２Ｄは極めて高輝度な光学像であるため、図２に示されるように、撮像画像にスミアやゴースト等が発生し得る。また、直接光源像５２２Ｃや５２２Ｄにより測光センサが飽和することも考えられる。この場合、測光センサが露光量を過大と判定して過度なアンダー補正を行ってしまう。例えばシャッタ速度を極端に高速にしたり、絞りを過度に絞ったりしてしまう。この結果、直接光源像５２２Ｃや５２２Ｄ以外は露光量不足によって極めて暗い像となってしまう。これは、上述した正反射成分での問題と同様の問題（すなわち色再現性の悪化やステッチ境界ＳＢにおける色情報の段差）を引き起こす。なおここでは正反射成分での問題と直接光成分での問題を切り分けて記載したが、実際には、正反射成分で起こり得る問題は直接光成分でも起こり、直接光成分で起こり得る問題は反射成分でも起こり得る。
【００１６】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、正反射成分や直接光成分に起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差の発生等を防止するのに好適な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】
【００１７】
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照明する照明手段と、照明手段により照明された被写体を撮像する撮像手段とを備え、撮像手段により撮像された画像を用いて被写体における三次元の形状と色を測定する装置である。上記照明手段は、照明光を投光する少なくとも一つの投光手段と、少なくともその面の一部が投光手段に対向して位置する散乱面であって、投光手段からの照明光を散乱させる散乱面を持つ散乱板とを有している。この散乱板は、投光手段及び載置台と、撮像手段とを隔てるように設置され、撮像手段で受像され得る載置台側の像を規制する開口を有している。そして照明光の直接光成分及び正反射成分が、開口を介して、被写体測定に用いる像を受像する撮像手段上の領域に入射しないよう投光手段が配置されている。
【００１８】
本発明に係る三次元情報測定装置によれば、被写体は照明手段による散乱成分で照明される。これにより被写体は一様な光で照明される。これに加えて、被写体測定に用いる像を受像する撮像手段上の領域に対して、投光手段による直接光成分及び正反射成分が入射しないよう構成されている。このため局所的な高輝度成分に起因したスミアやゴースト、不適切な調光動作等が好適に防止される。すなわち本発明に係る三次元情報測定装置によれば、撮像手段により撮像された画像を用いて三次元情報を生成するときに起こり得る、正反射成分や直接光成分に起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差等が好適に防止される。
【００１９】
なお上記三次元情報測定装置は、回転載置面上の被写体に該照明光とは異なる所定のパタン光を投影するパタン光投影手段を更に備えたものであっても良い。
【００２０】
このような構成によれば、例えばパタン光を用いた三次元情報測定が実現され得る。
【００２１】
また上記三次元情報測定装置は、散乱面で散乱されることなく開口を通過し得る直接光成分及び正反射成分を遮光する遮光部材を更に備えたものであっても良い。この遮光部材は例えば撮像手段と投光手段との間に配置されたものである。
【００２２】
このような構成によれば、例えば撮像手段及び散乱板に対する投光手段の設置位置の自由度が向上する。例えば撮像手段に対向して投光手段を配置することも可能となる。
【００２３】
また上記三次元情報測定装置において投光手段は、撮像手段の光軸方向において当該撮像手段に対して載置台よりも離れた位置に配置されたものであっても良い。また、撮像手段から最も離れた回転載置面上の点を通り且つ撮像手段の光軸と直交する最後端交差平面より、撮像手段から離れた位置に配置されたものであっても良い。
【００２４】
また上記三次元情報測定装置において散乱板は、撮像手段に対して最後端交差平面よりも近い位置に配置されたものであっても良い。
【００２５】
また上記三次元情報測定装置において遮光部材は、例えば撮像手段に向かう投光手段の像の光路上に干渉するよう設置された遮光板である。また、回転載置面上の被写体そのものであっても良い。
【００２６】
また上記三次元情報測定装置は、少なくとも投光手段、載置台、撮像手段、及び、散乱板を内包して保持した暗箱筐体を更に備えたものであっても良い。
【００２７】
このような構成によれば各構成要素が暗箱筐体に内包されるため、三次元情報測定に及ぼし得る環境光光源の影響が好適に排除される。
【００２８】
また上記三次元情報測定装置において散乱板は、例えば回転載置面上の被写体を囲むよう略Ｕ字状に形成されたものである。
【００２９】
このような構成によれば、被写体に対して広い範囲から散乱光が照射されることになる。すなわち被写体全体がより均一な光で照明されるため、例えば色再現性が向上する。またステッチ境界における色情報の段差が除去又は軽減される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る三次元情報測定装置によれば、正反射成分や直接光成分に起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差の発生等が好適に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図３に、本発明の実施の形態の三次元情報測定装置１０の外観を斜視図で示す。また図４に、三次元情報測定装置１０の外観を上面図で示す。この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。
【００３３】
図３乃至図１３に、三次元情報測定装置１０の構成を示す。
【００３４】
三次元情報測定装置１０は、図３に示されるように、測定ヘッドＭＨ、回転テーブルユニットＲＴ、散乱レフ板２８、光源ユニットＬＵ、及び、ベース１３０を備えている。
【００３５】
測定ヘッドＭＨはベース１３０上に設置されている。より詳細には、測定ヘッドＭＨは、ベース１３０の端部近傍において当該ベース１３０上に機械的に連結された状態で設置されている。測定ヘッドＭＨは、上述した投影機能、撮像機能、及び、三次元情報取得機能を有する。
【００３６】
回転テーブルユニットＲＴはベース１３０に内包するよう保持されている。回転テーブルユニットＲＴはベース１３０から露出された回転可能な回転載置面１９０を有している。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、ベース１３０上面と同一高さに面を成し、テーブルモータ１９４（図９参照）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に対向する被写体Ｓ表面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（すなわち３６０度）に渡って取得可能となる。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。なお説明の便宜上、撮像光学系３０の光軸に符号「Ｏ１」を付す。
【００４１】
鏡筒２４の内部には、図７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。
【００４２】
三次元情報測定装置１０を上方から俯瞰したとき、投影光学系３２の光軸Ｏ２は撮像光学系３０の光軸Ｏ１と略一致する。また、高さ方向における撮像光学系３０と投影光学系３２との設置位置差は、回転載置面１９０上の被写体Ｓと測定ヘッドＭＨと距離に比べると極めて小さい。また光軸Ｏ１とＯ２は互いに略平行である。従って撮像光学系３０と投影光学系３２との視差は実質的になく、無視できるレベルであると言える。
【００４３】
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。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光源ユニットＬＵによる被写体Ｓの照明は行われない。これに対して光源ユニットＬＵ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。
【００４４】
ここで、散乱レフ板２８について説明する。散乱レフ板２８はベース１３０上に立設されており、測定ヘッドＭＨの前方に位置している。散乱レフ板２８は、図４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との間に設置されている。より詳細には、散乱レフ板２８は、三次元情報測定装置１０を上方から俯瞰したときに回転載置面１９０を囲むように略Ｕ字状に形成されている。
【００４５】
ここで、撮像光学系３０から最も離れた回転載置面１９０上の点を通り且つ光軸Ｏ１と直交する平面を「最後端交差平面ＥＰ」とする。上方から俯瞰したときの散乱レフ板２８の両端部は、最後端交差平面ＥＰ上、若しくは、撮像光学系３０に対して最後端交差平面ＥＰよりも前側に位置する。
【００４６】
従って投影レンズ３４から射出されたパタン光は、散乱レフ板２８に向かって進む。散乱レフ板２８には矩形状の光学開口部２８ａが形成されている。上記パタン光は、光学開口部２８ａを通過して被写体Ｓに投影される。
【００４７】
光学開口部２８ａは、散乱レフ板２８を境界としたときに、回転テーブルユニットＲＴ側から測定ヘッドＭＨ側（換言すると測定ヘッドＭＨ側から回転テーブルユニットＲＴ側）に進行可能な光学像を規制している。撮像光学系３０の視野角θＶＡ（すなわち撮像光学系３０の撮像範囲）は、散乱レフ板２８を越える範囲にまで及ばない。すなわち光学開口部２８ａが形成されていないとしたら、撮像光学系３０は、散乱レフ板２８に完全に遮蔽されて、回転テーブルユニットＲＴ側にある物体の像を撮像することができない。つまり、撮像光学系３０で撮像可能な回転テーブルユニットＲＴ側にある物体の像は、散乱レフ板２８の壁部及び光学開口部２８ａの作用により、光学開口部２８ａを通過したものに限定される。なお、光学開口部２８ａの形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば円状や楕円状或いは他の多角形（すなわち矩形以外）であっても良い。
【００４８】
散乱レフ板２８は、例えば白色のＡＢＳ樹脂から成る成型品である。散乱レフ板２８の回転テーブルユニットＲＴ側の散乱面２８ｂにはシボ加工が一様に施されている。このシボ加工は例えば周知のケミカルエッチングを用いて実施される。散乱面２８ｂは、シボ加工により例えば２μｍ程度の平均表面粗さを有した面となっている。これは、光源ユニットＬＵが照射する白色光（後述）の波長よりも大きい。すなわち散乱面２８ｂは、光源ユニットＬＵの白色光を散乱させる特性を有する。
【００４９】
次に、光源ユニットＬＵについて説明する。光源ユニットＬＵは、光源基板２５、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）群２６、及び、光源遮光板２７を有している。光源ユニットＬＵは、散乱面２８ｂに対向するよう設置されている。附言すると、散乱レフ板２８に対して回転テーブルユニットＲＴよりも離れた位置（換言すると、散乱レフ板２８に対して最後端交差平面ＥＰよりも離れた位置）に設置されている。
【００５０】
白色ＬＥＤ群２６は複数の周知の白色ＬＥＤ素子から成る。光源基板２５には、白色ＬＥＤ群２６及びその駆動回路が実装されている。光源基板２５の駆動回路は、測定ヘッドＭＨの処理部１６に電気的に接続されている。そして処理部１６の制御下で、白色ＬＥＤ群２６の発光駆動制御を行う。
【００５１】
白色ＬＥＤ群２６が発光すると、白色光が散乱面２８ｂに向かって放射される。白色ＬＥＤ群２６前方には光源遮光板２７が設置されている。従って白色光の一部は光源遮光板２７により遮光され、残りの一部は散乱面２８ｂに照射される。光源遮光板２７は、図４に示されるように、白色ＬＥＤ群２６と最後端交差平面ＥＰとの間に設置されている。これは、光源遮光板２７に、回転載置面１９０上の載置され得る被写体Ｓの回転動作を阻害することなく白色光の一部の遮光を実現させるためである。
【００５２】
光源遮光板２７のサイズは、光学開口部２８ａのサイズに依存して決定される。具体的には、光学開口部２８ａを通過し得る上記白色光を完全に遮光できるよう光源遮光板２７のサイズが決定される。従って光学開口部２８ａが大きい場合には光源遮光板２７も大きく設計し、光学開口部２８ａが小さい場合には光源遮光板２７も小さく設計する必要がある。本実施形態では、撮像光学系３０と白色ＬＥＤ群２６とが対向するよう配置されているが、光源遮光板２７の遮光作用により、白色ＬＥＤ群２６からの直接光成分が撮像光学系３０に入射することはない。
【００５３】
白色ＬＥＤ群２６を成す各白色ＬＥＤは、放射角θＤＡをもって白色光を放射する特性を有している。しかし本実施形態では、白色光は、光源遮光板２７によってその一部が遮光される。このため白色光は、放射角θＩＬＬをもって散乱面２８ｂに照射される。
【００５４】
放射角θＩＬＬの白色光は散乱面２８ｂにより、もれなく散乱される。この散乱光は、回転載置面１９０上の載置された被写体Ｓを一様に照明する。これについて以下に説明を加える。
【００５５】
本実施形態では、上述したように、散乱面２８ｂが被写体Ｓを囲むように配置されている。従って被写体Ｓ表面を点の集合として捉えたとき、それらの点の各々には種々の方向から散乱光が入射すると言える。例えば図６に示されるように、被写体Ｓ表面には、散乱面２８ｂからの光が広い範囲（例えば図６のａ点やｂ点を含む範囲等）に渡って均等な光量で照射される。従って撮像光学系３０に入射する被写体Ｓ表面の反射光は、被写体Ｓ表面の広い範囲に渡って充分且つ均等な光量を有していると言える。例えば図６において撮像光学系３０に対するｂ点からの入射光量は、ａ点からの入射光量と実質的に等しい。これらは、被写体Ｓの色測定を行うのに充分な光量である。
【００５６】
上述の如く被写体Ｓは一様な照度で照明されるため、三次元情報測定装置１０は当該被写体Ｓ表面の広い範囲に渡って正確に色を測定することができる。
【００５７】
三次元情報測定装置１０を用いて三次元情報を測定している間、例えば部屋の明かりを消すことにより環境光光源の影響をなくすことができる。すなわち環境光光源からの正反射成分や直接光成分に起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差の発生等を排除することができる。このとき被写体Ｓ表面には、「専用光源」すなわち白色ＬＥＤ群２６からの白色光が照射されるのみである。
【００５８】
被写体Ｓ表面の大部分には一様な散乱光が照射される。一方、被写体Ｓの一部の表面には白色ＬＥＤ群２６からの白色光が直接当たる。これについて説明する。
【００５９】
図４において白色ＬＥＤ群２６を始点として、光源遮光板２７端部に接する直線Ｌ１と回転載置面１９０の接線となる直線Ｌ２とが成す角度を「θＳ」とする。角度θＳ内では、白色ＬＥＤ群２６から放射された白色光は、光源遮光板２７を始めとする何れの要素にも遮光／反射されることなく回転載置面１９０上の空間を直進する。従って、被写体Ｓが載置されている位置によっては、白色ＬＥＤ群２６から白色光は当該被写体Ｓに直接当たり得る。そして被写体Ｓにより反射されて何れかの方向に偏向される。
【００６０】
上記偏向された白色光が光学開口部２８ａを通過した場合、当該白色光は、撮像光学系３０に正反射成分として入射してしまう可能性がある。しかし、上記偏向された白色光が直線Ｌ１よりも内側（すなわち光軸Ｏ１側）に向かって進行することはない。この光は、例えば散乱面２８ｂに向かって進行して散乱される。或いは、撮像光学系３０から離れる方向（すなわち三次元情報測定装置１０外）に進行して減衰するだけである。
【００６１】
従って撮像光学系３０に入射する被写体Ｓ表面の像は、散乱光で照明された像だけに限定される。すなわち本実施形態では、撮像光学系３０に対して正反射成分及び直接光成分の何れも入射することはない。従って例えば被写体Ｓ表面が光沢面であったとしても、局所的に輝度の高い成分が撮像光学系３０に入射することはない。
【００６２】
後に詳説するが、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。
【００６３】
すなわちＣＣＤ７０に対しては、一様な散乱光で照明された被写体Ｓ表面の像が受像される。正反射成分及び直接光成分が受像されることはないため、これらに起因したスミアやゴースト等が発生することはない。また被写体Ｓ像の輝度分布も安定したものであり、局所的な高輝度成分も存在しない。従って周知の自動露出（ＡＥ：例えばＣＣＤ７０の電子シャッタスピード調整等）も適正に行われ、正確な色再現性が実現されることになる。更には、不正確な輝度情報に起因した、ステッチ境界における色情報の段差も好適に防止される。
【００６４】
つまり本実施形態に示される構成によれば、正反射成分や直接光成分に起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差の発生等が好適に防止される。
【００６５】
また本実施形態では、白色ＬＥＤ群２６が散乱面２８ｂに対向するよう設置されている。このため、白色ＬＥＤ群２６からの白色光の大部分は散乱面２８ｂを直接照射することになる。すなわち本実施形態によれば、散乱面２８ｂは、白色ＬＥＤ群２６からの白色光を効率良く受けて散乱させることができる。これは、被写体Ｓに対する照明効率の向上を意味する。例えば電力消費が低い（すなわち低照度）ものを白色ＬＥＤ群２６に採用したとしても被写体Ｓを十分な光量で照明することが可能となる。
【００６６】
ここで、測定ヘッドＭＨの説明に戻る。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。ここで、図５（ａ）に、測定ヘッドＭＨ及びベース１３０の一部を側面図で示す。また図５（ｂ）に、測定ヘッドＭＨの背面図を示す。図５（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。なお図５（ｂ）に示される例では、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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５（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。
【００６９】
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。
【００７０】
図５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７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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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７及び図８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。
【００８０】
図８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９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１０乃至図１２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１３には、光変調体２００が拡大されて示されている。
【００８１】
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７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。
【００８２】
撮像光学系３０は、図７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。
【００８３】
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。
【００８４】
処理部１６は、図９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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
図５（ａ）に示されるように、測定ヘッドＭＨには、ＡＣアダプタ端子９０、ＵＳＢ端子９１が設けられている。ＡＣアダプタ端子９０は、図７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７に示されるように、測定ヘッドＭＨにはその底面にて本体の脱着時に電気的接続が確保されるテーブルモータ端子９２も備えられている。この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。
【００９０】
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。このハーネスはベース１３０内部に配線されており、測定ヘッドＭＨの底面において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９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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
本実施形態では、図８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８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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
ここで、図１０乃至図１２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。
【０１００】
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１０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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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１０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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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１３参照）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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
投影機構６６は、図１０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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
図１１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。
【０１１６】
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７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。
【０１１７】
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７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。
【０１１８】
図１０及び図１１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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
図１０乃至図１２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。
【０１２１】
図１０及び図１１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１２には、図１１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。
【０１２２】
図１１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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
図１０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。
【０１３２】
図９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。
【０１３３】
ここで、図１３を参照することにより、光変調体２００を詳細に説明する。
【０１３４】
図１３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１１に示す窓部２９７に正対するように位置決めされる。
【０１３５】
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１３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。
【０１３６】
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板状のリソグラフィープロセス品である。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
ここで、図９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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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１４にフローチャートで示されたメイン処理が行われる。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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１７のフローチャートに示されている。
【０１５５】
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１６のフローチャートに示されている。
【０１５６】
本実施形態では、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。具体的には、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の外面の全体領域が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、これら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て互いに結合される。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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
図９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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
ここで、図１４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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
図１５には、図１４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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
その後Ｓ１０１０において、図１４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。
【０１７７】
図１５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。
【０１７８】
図１６には、図１５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１６のＳ１２０１及びＳ１２２１乃至Ｓ１２２３を含むように構成されている。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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１７を参照して詳述する。
【０１８１】
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の三次元情報が計測される。このＳ１２２０は、後に図２０を参照して詳述する。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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、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２２を参照して詳述する。
【０１８５】
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。
【０１８６】
ここで、図１７を参照することにより、図１６におけるＳ１２１０を詳述する。図１７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。
【０１８７】
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１７のＳ２００２乃至Ｓ２００５、Ｓ２０１０、Ｓ２０１６及びＳ２０１７の処理が実行される。
【０１８８】
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１２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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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１８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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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１７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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。被写体Ｓは一様に照明されているため、パタン光無画像に含まれる被写体Ｓは一様な照度および照明方向を受けて被写体Ｓが発する真の輝度および色度を有した像となり、影となる部分が相当量低減される。従って色再現の高い、かつ、正確な輝度および色度の色情報を得ることができる。これは３次元的に複数方向からの色情報をステッチした３次元の色情報において、ステッチ境界線における色段差を相当量低減させることができるという顕著な効果を奏する。
【０２０４】
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。
【０２０５】
以上で、撮像処理プログラム４０４ｂの一回の実行が終了する。
【０２０６】
図１９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。
【０２０７】
図１９（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１９（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１９（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。
【０２０８】
更に、図１９（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１９（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１９（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１９（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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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１９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。
【０２１２】
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１９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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
図１９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。
【０２１６】
図１９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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
図１９（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。
【０２１９】
従って本実施形態では、図１９（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。
【０２２０】
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１９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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
更に、図１９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１９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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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１９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。
【０２２７】
これに対して本実施形態では、図１９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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
ここで、図２０を参照することにより、図１６のＳ１２２０を詳述する。図２０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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
図２０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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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２１を参照して説明する。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
その後、図２０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。
【０２６８】
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２０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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
ここで、図２２を参照することにより、図１６におけるＳ１２３０を詳述する。図２２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。
【０２７６】
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３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４つの部分面（正面、右側面、左側面及び背面）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４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。
【０２７７】
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、４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４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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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１６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。
【０２８５】
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。例えば先に説明された三次元情報測定装置１０の各構成要素を暗箱筐体１４０に内包して保持した三次元情報測定装置１０ｚが提案される。
【０２８６】
図２３に、三次元情報測定装置１０ｚの外観を示す。なお、別の実施形態である三次元情報測定装置１０ｚにおいて本実施形態の三次元情報測定装置１０と同一の構成には、同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【０２８７】
暗箱筐体１４０には開閉自在な開閉扉１４２が設けられている。図２３（ａ）に、開閉扉１４２開放時の三次元情報測定装置１０ｚの外観側面図を示す。また図２３（ｂ）に、開閉扉１４２閉塞時の三次元情報測定装置１０ｚの外観側面図を示す。なお図２３（ａ）において暗箱筐体１４０内の構成を視認させるため、暗箱筐体１４０の一部を透視可能に示している。
【０２８８】
暗箱筐体１４０は例えば黒色の樹脂成型品である。その内壁にはシボ加工が施されている。ホルダＨＤの内壁表面は、シボ加工により、測定ヘッドＭＨや光源ユニットＬＵに実装されている各光源から放射される光を好適に散乱させる程度に仕上げられている。また開閉扉１４２の内壁表面１４２ａも同様のシボ加工を施されている。
【０２８９】
開閉扉１４２は暗箱筐体１４０の側面に設けられている。開閉扉１４２には把手１４４が形成されている。ユーザは把手１４４により開閉扉１４２を開閉させることができる。ユーザは開閉扉１４２を開放することにより、被写体Ｓを回転載置面１９０上に載置することができる。また、回転載置面１９０上に載置された被写体Ｓを暗箱筐体１４０から取り出すことができる。また開閉扉１４２が閉塞されることにより、暗箱筐体１４０の内部は環境光等の外光が進入しない暗所となる。
【０２９０】
なお三次元情報測定装置１０ｚでは、暗箱筐体１４０に対する被写体Ｓの出し入れを阻害しないように散乱レフ板２８ｚが形成されている。例えば散乱レフ板２８ｚが散乱レフ板２８と同様に、上方から俯瞰したときに回転載置面１９０を囲むように略Ｕ字状に形成されている場合、開閉扉１４２と回転載置面１９０との間に散乱レフ板２８の一部が介在することになる。これは、暗箱筐体１４０に対する被写体Ｓの出し入れを阻害することとなる。これを回避するため、散乱レフ板２８ｚは、上方から俯瞰したときに回転載置面１９０を囲むように略Ｊ字状に形成されている。
【０２９１】
より詳細には散乱レフ板２８ｚは、その一方の端部２８ｅ１が最後端交差平面ＥＰ上に位置し、もう一方の端部２８ｅ２が開閉扉１４２近傍で且つ開閉扉１４２開放時に露出しない程度に位置するよう形成及び設置されている。従って、開閉扉１４２と回転載置面１９０との間には散乱レフ板２８ｚが介在せず自由にオブジェクトの出し入れが可能な構成が実現されている。このため上記阻害も起こり得ない。なお端部２８ｅ１とは、開閉扉１４２に対して回転載置面１９０よりも奥側に位置する端部である。また端部２８ｅ２とは、開閉扉１４２に近接して位置する端部である。
【０２９２】
すなわち散乱レフ板２８ｚは、本実施形態の散乱レフ板２８に対してその一部が削減されたような形状を有している。しかし、開閉扉１４２の内壁表面１４２ａは、散乱レフ板２８ｚと同等な光学散乱特性を持っている。具体的には、内壁表面１４２ａに散乱レフ板と同一材料の部品が開閉扉１４２と略同一形状にて設けられている。従って開閉扉１４２を閉じた場合において、散乱レフ板２８の上記削減部分に進行した白色光は、内壁表面１４２の光学散乱特性により本実施形態と同等の均一散乱光となり得る。このため暗箱筐体１４０内部における一様な照明光の生成が好適に実現される。
【０２９３】
暗箱筐体１４０の側面にはレリーズボタン４０、モード切替スイッチ４２、４接点カーソルキー４３、及び、モニタＬＣＤ４４が備えられている。これらの構成要素は、先に説明された三次元情報測定装置１０では測定ヘッドＭＨ背面に備えられていた。しかし別の実施形態の三次元情報測定装置１０ｚでは、上述の如く暗箱筐体１４０の側面に備えられている。これは、開閉扉１４２を閉塞した状態で三次元情報測定装置１０ｚのユーザ・オペレーションを可能とさせるためである。すなわち各ユーザ・インターフェースを暗箱筐体１４０の外面側に設けることにより、被写体Ｓに対する環境光光源の影響が排除された状態での三次元情報測定を実施可能としている。
【０２９４】
上述したように、別の実施形態では三次元情報測定装置１０ｚの各構成要素が暗箱筐体１４０に内包されている。暗箱筐体１４０の遮光作用により、環境光光源による正反射成分や直接光成分が撮像光学系３０に入射することはない。すなわち明かりが灯った部屋で三次元情報測定を行った場合であっても、環境光光源からの正反射成分や直接光成分に起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差の発生等が好適に排除される。別の実施形態によれば測定場所が実質的に限定されない。すなわち別の実施形態によれば、測定自由度の高い三次元情報測定装置が提供可能となる。
【０２９５】
また、更に別の実施形態では、光源ユニットＬＵを散乱面２８ｂに対して最後端交差平面ＥＰよりも接近する側に配置しても良い。但しこの場合、白色ＬＥＤ群２６が設置される位置によっては、その正反射成分及び直接光成分が光学開口部２８ａを通過する可能性がある。すなわちＣＣＤ７０において正反射光源像や直接光源像が受像される可能性がある。
【０２９６】
しかし、ＣＣＤ７０の受光面上の領域であって、三次元情報測定に用いられる被写体像を受像する領域に正反射成分及び直接光成分が入射しなければ、それらに起因した色再現性の悪化やステッチ境界における色情報の段差等は発生しない（又はその影響が低減する）。附言すると、上記領域以外で受像された被写体像は、上述したステッチ画像を生成する処理においてオーバラップ部分として抽出されて除去される（例えば図２２のＳ５５０３等参照）。すなわち上記領域以外で受像された被写体像に含まれ得る正反射光源像や直接光源像は、最終的な三次元色形状データには残らない。このような観点から、これらの光源像が及ぼす色再現性や色情報の段差等の影響は極めて限定的であると言える。
【図面の簡単な説明】
【０２９７】
【図１】従来装置に関する説明図を示す。
【図２】従来装置に関する説明図を示す。
【図３】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の外観を示した斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置の外観を示した上面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る三次元情報測定装置を部分的に展開状態において示す側面図及び背面図である。
【図６】被写体表面上の光量分布を示す説明図である。
【図７】測定ヘッドの内部構成を示す平面断面図である。
【図８】投影部を拡大して示す平面図である。
【図９】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１０】投影機構を示す正面図である。
【図１１】投影機構の要部を示す部分断面平面図である。
【図１２】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１３】光変調体を拡大して示す正面図である。
【図１４】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１５】図１４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１６】図１５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１７】図１６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１８】図１７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１９】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２０】図１６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２１】図２０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２２】図１６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２３】別の実施の形態に係る三次元情報測定装置の外観を示した図である。
【符号の説明】
【０２９８】
１０、１０ｚ  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
２７  光源遮光板
２８  散乱レフ板
２８ａ  光学開口部
２８ｂ  散乱面
１３０  ベース
１４０  暗箱筐体
ＬＵ  光源ユニット
ＭＨ  測定ヘッド
ＲＴ  回転テーブルユニット
【図１】
2007255973.tif 000003
【図２】
2007255973.tif 000004
【図３】
2007255973.tif 000005
【図４】
2007255973.tif 000006
【図５】
2007255973.tif 000007
【図６】
2007255973.tif 000008
【図７】
2007255973.tif 000009
【図８】
2007255973.tif 000010
【図９】
2007255973.tif 000011
【図１０】
2007255973.tif 000012
【図１１】
2007255973.tif 000013
【図１２】
2007255973.tif 000014
【図１３】
2007255973.tif 000015
【図１４】
2007255973.tif 000016
【図１５】
2007255973.tif 000017
【図１６】
2007255973.tif 000018
【図１７】
2007255973.tif 000019
【図１８】
2007255973.tif 000020
【図１９】
2007255973.tif 000021
【図２０】
2007255973.tif 000022
【図２１】
2007255973.tif 000023
【図２２】
2007255973.tif 000024
【図２３】
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