(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
足の三次元形状を計測する足型計測装置であって、
上記足を載せる足台と、
光線を上記足に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上記足の表面に生じる光学像を撮像部材によって撮像する撮像手段、をそれぞれ備え、上記足の形状を複数の方向から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手段と、
それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合成形状情報を算出する形状演算手段と、
を有し、
前記足台の上面に靴底形状が形成されていることを特徴とする足型計測装置。
【請求項２】
足の三次元形状を計測する足型計測装置であって、
上記足を載せる足台と、
光線を上記足に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上記足の表面に生じる光学像を撮像部材によって撮像する撮像手段、をそれぞれ備え、上記足の形状を複数の方向から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手段と、
それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合成形状情報を算出する形状演算手段と、
を有し、
前記複数組の光線照射撮像手段は、
上記足の甲の斜め前上方から、少なくとも足のつま先からくるぶしまでの足上面部位に向かって光線を照射し、かつこの足上面部位を撮像する甲側光線照射撮像手段と、
上記足の裏の斜め後ろ下方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足裏面部位に向かって光線を照射し、かつこの足裏面部位を撮像する足裏側光線照射撮像手段と、
上記足のかかと斜め後上方から、少なくともふくらはぎの下部からかかとまでの足後面部位に向かって光線を照射し、かつこの足後面部位を撮像するかかと側光線照射撮像手段、
の３組であることを特徴とする足型計測装置。
【請求項３】
足の三次元形状を計測する足型計測装置であって、
上記足を載せる足台と、
光線を上記足に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上記足の表面に生じる光学像を撮像部材によって撮像する撮像手段、をそれぞれ備え、上記足の形状を複数の方向から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手段と、
それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合成形状情報を算出する形状演算手段と、
を有し、
前記複数組の光線照射撮像手段は、
上記足の右横側から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足右側面部位に向かって光線を照射し、かつこの足右側面部位を撮像する右側光線照射撮像手段と、
上記足の左横側から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足左側面部位に向かって光線を照射し、かつこの足左側面部位を撮像する左側光線照射撮像手段と、
上記足の裏の下方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足下面部位に向かって光線を照射し、かつこの足下面部位を撮像する下側光線照射撮像手段、の３組であることを特徴とする足型計測装置。
【請求項４】
足の三次元形状を計測する足型計測装置であって、
上記足を載せる足台と、
光線を上記足に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上記足の表面に生じる光学像を撮像部材によって撮像する撮像手段、をそれぞれ備え、上記足の形状を複数の方向から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手段と、
それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合成形状情報を算出する形状演算手段と、
を有し、
前記複数組の光線照射撮像手段は、
上記足の甲の斜め前上方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足上面部位に向かって光線を照射し、かつこの足上面部位を撮像する甲側光線照射撮像手段と、
上記足の裏の斜め後ろ下方から、少なくとも足のつま先からかかとの上部までの足裏後面部位に向かって光線を照射し、かつこの足裏後面部位を撮像する足裏後側光線照射撮像手段、
の２組であることを特徴とする足型計測装置。
【請求項５】
請求項４に記載の足型計測装置であって、
前記甲側光線照射撮像手段の甲側撮像部材の光軸と、前記足裏後側光線照射撮像手段の足裏後側撮像部材の光軸とが一致するようにこれら光線照射撮像手段を配置することを特徴とする足型計測装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の足型計測装置であって、
前記足台の上面に靴底形状が形成されていることを特徴とする足型計測装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６に記載の足型計測装置であって、
ミラーを用いて前記光線の光路および撮像部材が見込む光学像の光路の少なくともいずれかを折り曲げることを特徴とする足型計測装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６に記載の足型計測装置であって、
略全壁面が遮光性壁で形成され、
足を内部に挿入するための開口であって、足を挿入することで内部が略暗室状態となる大きさの足挿入開口を有し、
内部に前記光線照射撮像手段のいずれも含むように取り囲む計測筐体を備えることを特徴とする足型計測装置。
【請求項９】
上記足を載せる足台と、
光線を上記足に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上記足の表面に生じる光学像を撮像部材によって撮像する撮像手段、をそれぞれ備え、上記足の形状を複数の方向から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手段と、
それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合成形状情報を算出する形状演算手段と、
を有し、
足を内部に挿入するための開口であって、足を挿入することで内部が略暗室状態となる大きさの足挿入開口を有し、
内部に前記光線照射撮像手段のいずれも含むように取り囲む計測筐体を備えることを特徴とする足型計測装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９に記載の足型計測装置であって、
前記足台が透明であることを特徴とする足型計測装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０に記載の足型計測装置であって、
前記光線のうち前記足台の上面または下面に反射してできる足台反射光が、直接またはミラーを介して前記撮像部材に入射しないように前記光線照射手段および撮像部材を配置してなることを特徴とする足型計測装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１に記載の足型計測装置であって、
前記光線照射手段は、所定コードに従うストライプ状パターンの光線を照射するストライプ状光線照射手段であり、
前記撮像部材から出力される空間コード化画像情報から空間コード化法により前記足の形状を算出する空間コード型画像情報演算手段である
ことを特徴とする足型計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、足、手、身体、その他の被測定物の三次元形状を計測する形状計測装置およびこれを用いた足型計測装置に関し、さらに詳しくは、複数の方向から光線を被測定物に照射し、その光学像を撮像して演算し、さらにそれらを合成して被測定物の形状を計測する形状計測装置及び足型計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、物体の形状を計測することは、様々な分野で要求されており、例えば足や手、身体等の測定においては、メジャーや体重計等を用いて測定を行うことが行われているが、不正確であったり計測に時間がかかる問題があった。
このため、例えば、衣類や下着の製作や選択において、衣類等を求める顧客の体型に合った衣類を提供するには、正確な体型の計測が求められている。また、義手、義足その他の補助器具の製作や調整についても、欠損部位の形状等を正確に測定することが求められる。また、工業製品や野菜、果物等の農作物においても、規格化された形状による等級分類等を行うため、形状測定が求められることもある。これらの場合において、被測定物の形状を簡易に測定できる形状計測装置が求められている。
【０００３】
また、従来靴の製作や選択においては、経験や勘に頼っていたが、近年では、足に合う靴の大切さが認識されはじめ、小売店の店頭などにおいて、靴合わせについて十分知識を持った者、いわゆるシューフィッターが重宝されるようになってきている。
【０００４】
しかし、顧客一人ずつに対し、足の寸法をメジャーや簡単な器具で計測した上で、合う靴を選択するには、時間がかかる上、足型は体重の掛かり方によっても変化する。また、外反母趾等により標準の足型からかなり外れた形状の足型もある。このために、足長、足幅等を正確に計測するには、経験が必要となるので、シューフィッターの需要に対して、その育成が追いつかない問題がある。
また、外反母趾等の足型の異常疾患について、その程度を客観的に表して治療方法や矯正具の選択に役立てたい場合もある。
このため、足型を簡易に計測し、靴の選択や治療その他に役立てるべく、足型や足の各寸法（足長、足幅等）を計測できる足型計測装置が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような足型その他の形状を計測する装置として、例えば、特公平３−７６１２２号公報には足型測定装置が開示されている。この足型測定装置は、図１７に示すように、測定台３０２に載せた足Ｆの足長（足部の長さ）、足幅（足部の幅）、足部の高さ、足囲（足の甲部の周囲長）等を測定するものである。測定窓３０３を包囲するように配置されたロ型の測定枠３０４は、測定台３０２に形成されたスリット３０２ａに沿って前後に移動可能とされている。また、測定枠３０４の横枠の一方には光源Ｌ１、他方の横枠には受光素子（フォトアレイ）Ｓ１が対置して設けられ、測定枠の上枠には光源Ｌ２、下枠には受光素子（フォトアレイ）Ｓ２，Ｓ３が対置して設けられている。この足形測定装置は、測定枠３０４が足長方向に移動すると共に、光源Ｌ１からの光を足Ｆが遮ってできる影を受光素子Ｓ１で検出し、光源Ｌ２からの光を足Ｆが遮ってできる影を受光素子Ｓ２およびＳ３で検出して、上記各寸法を演算により求めるものである。
【０００６】
しかし、この足型測定装置においては、測定枠３０４を移動させて各点を測定するため、計測に時間が掛かると共に、移動機構が必要となり、故障しやすくメンテナンスが必要となる。また、測定枠３０４を用いて測定しているので、測定枠３０４が、すね（または足首）に当接する位置までしか測定できない。また、影を用いて測定しているので、断面形状を得るのにすぎなかった。従って、足Ｆの三次元形状を足Ｆの略全体にわたって得ることはできないものであり、足型の測定としては不十分なものであった。
【０００７】
他の装置としては、例えば、特開昭６３−１６８１５０号公報には、生体三次元測定装置が開示されている。この生体三次元測定装置の外径のための測定台４２０には、図１８に示すように、Ｘ方向フレーム４２２とＹ方向フレーム４２３とから構成される二次元スキャナに距離センサ４２５が取り付けらており、測定窓４２１の下側には、サブＸ方向フレーム４２６とサブＹ方向フレーム４２７によって構成されるサブ二次元スキャナによって接地面形状センサ４２８が二次元的に移動可能となっている。この測定台４２０上に図示しない足等を載せた後に、コンピュータによって二次元スキャナ及びサブ二次元スキャナを駆動しつつ足との距離を測定し、これを記憶、演算して各種の測定値を算出する。
【０００８】
しかし、この三次元形状測定装置においても、二次元スキャナやサブ二次元スキャナなどで距離センサ４２５等を移動させつつ測定するので、やはり測定に時間が掛かる。また、移動機構があるため、故障しやすくメンテナンスが必要となる。さらに、Ｘ方向フレーム４２２等が足のすねに当接する位置までしか測定できないので、足の略全体にわたる三次元形状を得ることができず、足型の計測としては不十分なものであった。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、移動機構が不要であり、被測定物の略全体の三次元形状が計測できる形状計測装置を提供することにある。また他の目的は、移動機構が不要であり、足の略全体の三次元形状が計測できる足型計測装置を提供することにある。さらに他の目的は、靴を履いた状態に近い状態における足の形状を計測することのできる足形計測装置を提供することにある。さらに他の目的は、少ない数の光線照射手段や撮像部材によって足の略全体の形状を計測できる足型計測装置を提供することにある。さらに他の目的は、寸法の小さな足型計測装置を提供することにある。また他の目的は、照明や太陽光などの外乱光の影響を少なくした足型計測装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
しかして、第１の解決手段は、被測定物の三次元形状を計測する形状計測装置であって、光線を上記被測定物に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上記被測定物の表面に生じる光学像を撮像する撮像部材、をそれぞれ備え、上記被測定物の形状を複数の方向から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手段と、それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記被測定物の合成形状情報を算出する形状演算手段と、を有する形状計測装置である。
【００１１】
本発明によれば、形状計測にあたり複数の光線照射撮像手段を用い、各々の光線照射撮像手段から得た画像情報を用いて形状情報をそれぞれ算出し、さらにこれらの形状情報を座標変換して合成し被測定物の形状を算出する。
このため、被測定物と光線照射撮像手段との相対位置を変更させて、即ち、被測定物や光線照射撮像手段を移動手段を用いて移動、回転等させて計測する必要が無く、計測時間を短くすることができ、移動部が不要なためにメンテナンスが容易で、コンパクトな形状計測装置にできる。
【００１２】
ここで、光線照射手段は、所定のパターンで被測定物に光線を照射できるものであればよい。面状に光線を照射できる光源を用いる場合には、この面状光源及びこの面状光源からの光線を所定パターンにするためのスリットやフィルタが含まれる。また、スリット状光線を照射できる光源を用いる場合には、このスリット状光源および光線を偏向走査する光線走査手段が含まれる。なお、レーザ光源等の点状光源とレンズ系を組み合わせてスリット状光源としても良い。
また、撮像部材には、ＣＣＤ撮像素子を用いたカメラ（ＣＣＤカメラ）が挙げられ、その他、ＭＯＳ型撮像素子を用いたものやビジコン等の撮像管を用いても良い。
【００１３】
なお、必要な光線照射撮像手段の数は、被測定物の形状や算出したい各部の寸法等によって異なるが、球状の被測定物を想定した場合、全面（全周）にわたる計測には、少なくとも４台の撮像部材を正４面体の各頂点に配置すれば可能となる。
【００１４】
画像情報の演算手法としては、空間コード化法や位相シフト法等の手法が挙げられ、用いる手法によって被測定物に照射する光線のパターン等を適宜のものとする。
また、座標変換の手法としては、アフィン変換を用いればよく、各形状情報がその光線照射撮像手段等によって決まるローカル座標系に従って表されているので、共通の座標系（ワールド座標系）に従って表されるように、それぞれの形状情報を変換することによって行う。
【００１５】
さらに、第２の解決手段は、第１の解決手段に記載の形状計測装置であって、前記撮像部材の光軸が、互いに、一致し、平行となり、または直交するように各撮像部材が配置されていることを特徴とする形状計測装置である。
【００１６】
各形状情報は、通常他の形状情報の座標系とは直接関係のないローカル座標系に従って表される。このローカル座標系としては、三角測量の原理を用いて被測定物の基準面からの高さを計測するなど形状計測の手法を考慮すると、撮像部材の光軸に直交する平面を基準面として採用すると都合がよいことが多い。
ところで、複数の光線照射撮像手段から得られた形状情報を合成するには、まずアフィン変換を用いて形状情報の座標を共通のワールド座標系上の座標に変換する。
本発明によれば、撮像部材の光軸の配置をこのようにすると、座標変換の計算式が簡単になり容易に変換できるようになる。
即ち、各々の形状情報におけるローカル座標系で、仮想基準面を光軸に垂直にとったとすると、光軸が一致しまたは平行になっている場合には、それぞれの光線照射撮像手段の基準面は、互いに一致しあるいは平行の関係となる。また、光軸が直交している場合には、それぞれの光線照射撮像手段の基準面は、互いに直交する関係となる。従って、あるローカル座標を共通のワールド座標としても用いるとすると、他のローカル座標系からこのワールド座標系へのアフィン変換の際の変換行列等の内容が簡単になり、アフィン変換の計算が簡単になる。
【００１７】
さらに、第３の解決手段は、第１または第２の解決手段に記載の形状計測装置であって、複数の前記光線照射撮像手段により形状計測できる配置で、前記被測定物の近傍に基準点マークが設けられていることを特徴とする形状計測装置である。
【００１８】
本発明によれば、複数の光線照射撮像手段から形状を計測できる配置で基準点マークを設けたので、撮像された基準点マークから各光線照射撮像手段毎にその位置を算出し、同じ基準点マークを計測した光線照射撮像手段間で、同じ基準点の座標が同じになるように変換パラメータを設定する。これにより、一方の形状情報を他方の形状情報の座標系に座標変換できることになる。あるいは複数の形状情報を共通の座標系にそれぞれ座標変換することができる。この基準点マークは、好ましくは、球状であると良い。球状であると、どの方向から見ても円に見えるので、その重心または中心を基準点とすれば、見る方向に関係なく基準点を算出できるからである。なお、基準点マークを円板としても良い。この場合には、楕円の長径と短径から重心または中心を算出して容易に基準点を求めることができる。
【００１９】
さらに、第４の解決手段は、足の三次元形状を計測する足型計測装置であって、上記足を載せる足台と、光線を上記足に照射する光線照射手段、および該光線照射手段に対応し、上記光線により上記足の表面に生じる光学像を撮像部材によって撮像する撮像手段、をそれぞれ備え、上記足の形状を複数の方向から計測するように配置された複数組の光線照射撮像手段と、それぞれの上記撮像手段から出力される画像情報を演算処理することにより、光線照射撮像手段毎に形状情報を算出し、これらを座標変換して合成し上記足の合成形状情報を算出する形状演算手段と、を有する足型計測装置である。
【００２０】
本発明によれば、足型計測にあたり複数の光線照射撮像手段を用い、各々の光線照射撮像手段から得た画像情報を用いて形状情報をそれぞれ算出し、さらにこれらの形状情報を座標変換して合成し足の形状を算出する。
このため、足と光線照射撮像手段との相対位置を変更させて、即ち、足や光線照射撮像手段を移動手段を用いて移動、回転等させて計測する必要が無く、計測時間を短くすることができ、移動部が不要なためにメンテナンスが容易で、コンパクトな形状計測装置にできる。
さらに、足台があるので、足台に足を載せ、体重をかけた状態での足の形状を測定することができる。したがって、実際に立った状態での測定ができる。
【００２１】
さらに、第５の解決手段は、第４の解決手段に記載の足形計測装置であって、前記足台が透明であることを特徴とする足型計測装置である。
【００２２】
本発明によれば、足台が透明なので、体重をかけた状態で、足の裏方向（下方）からも足の形状測定できる。
なお、透明な足台の材質としては、透明樹脂（アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等）またはガラス等が挙げられる。
【００２３】
さらに、第６の解決手段は、第４または第５の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記足台の上面に靴底形状が形成されていることを特徴とする足型計測装置である。
【００２４】
本発明によれば、足台の上面（足載置面）に靴底形状が形成されているので、実際に靴を履いたときに近い状態での足の形状を計測できる。
ここで、靴底形状とは、曲面あるいは平面で靴底その他の形状を模したものをいい、具体的には、ローヒール形状やハイヒール形状、土踏まず部分に膨らみを持たせた形状等が挙げられる。
また、足台のうち、少なくとも上面に靴底形状が形成されていれば足り、この裏面（下面）は、平面にしても上面の靴底形状に倣った形状にしても良い。
【００２５】
さらに、第７の解決手段は、第４から第６の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記光線のうち前記足台の上面または下面に反射してできる足台反射光が、直接またはミラーを介して前記撮像部材に入射しないように前記光線照射手段および撮像部材を配置してなることを特徴とする足型計測装置である。
【００２６】
足台反射光が直接またはミラーを介して撮像部材に入射すると、足の表面に形成される光学像の明暗を区別することができず、正確な形状を算出できなくなる。また、レーザ等の照度の高い光を用いた場合には、撮像部材内に入射した反射光は撮像部材内で迷光となり、さらに画像全体のコントラストの低下等を生じさせることもある。本発明のようにすれば、反射光が入射しないので、このような不具合を生じない。
【００２７】
なお、第４から第７の解決手段に記載の足型計測装置であって、複数の前記光線照射撮像手段から形状を計測できる配置で、前記足台のうち足を載置する部位の近傍に基準点マークが設けられていることを特徴とする足型計測装置とすると良い。
【００２８】
このようにすると、複数の光線照射撮像手段から形状を計測できる配置で基準点マークを設けたので、撮像された基準点マークの位置が各光線照射撮像手段毎に算出できる。従って、同じ基準点の座標が同じになるように変換パラメータを設定することで、一方の形状情報を他方の形状情報の座標系に座標変換できることになる。あるいは複数の形状情報を共通の座標系にそれぞれ座標変換することができる。この基準点マークは、好ましくは、球状であると良い。球状であると、どの方向から見ても円に見えるので、その重心または中心を基準点とすれば、見る方向に関係なく基準点を算出できるからである。この場合には、足台中に球状の基準点マークの一部または全部を埋め込むと足台に固定できて良い。なお、基準点マークを円板としても良い。この場合には、楕円から重心または中心を算出して基準点を求めることができる。この場合には、足台の上面または裏面に形成すればよい。
【００２９】
さらに、第８の解決手段は、第４から第７の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記複数組の光線照射撮像手段は、上記足の甲の斜め前上方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足上面部位に向かって光線を照射し、かつこの足上面部位を撮像する甲側光線照射撮像手段と、上記足の裏の斜め後ろ下方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足裏面部位に向かって光線を照射し、かつこの足裏面部位を撮像する足裏側光線照射撮像手段と、上記足のかかと斜め後上方から、少なくともふくらはぎの下部からかかとまでの足後面部位に向かって光線を照射し、かつこの足後面部位を撮像するかかと側光線照射撮像手段、の３組であることを特徴とする足型計測装置である。
【００３０】
足型計測においては、足の形状が略Ｌ字形状をしており、人体の一部であることから計測に制限がある。一方、足型を計測し、求める数値には、足長（かかとからつま先までの長さ）、足幅（親指の付け根と小指の付け根の間の間隔）、足囲（親指の付け根と小指の付け根を通る足の周囲長）、甲の高さ、くるぶしの位置等がある。
本発明によれば、足の三次元形状を、少ない数（３組）の光線照射撮像手段で測定することができ、安価な足型計測装置とすることができる。また、この装置により上記数値を求めることもできる。また、甲側光線照射撮像手段のデータを用いることで、足の甲や足指の形状を正確に計測できるので、足幅、甲の高さ、くるぶしの位置などを算出できる。また、足指の並び方や外反母趾の程度等を正確に計測することもできる。
【００３１】
なお、第８の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記甲側光線照射撮像手段の甲側撮像部材の光軸と、前記足裏側光線照射撮像手段の足裏側撮像部材の光軸とが一致し、かつ、前記かかと側光線照射撮像手段のかかと側撮像部材の光軸と、甲側撮像部材及び足裏側撮像部材の光軸とが直交するようにこれらの光線照射撮像手段を配置することを特徴とする足型計測装置とすると良い。
【００３２】
各形状情報は、通常他の形状情報の座標系とは直接関係のないローカル座標系に従って表される。このローカル座標系としては、三角測量の原理を用いて被測定物の基準面からの高さを計測するなど形状計測の手法を考慮すると、撮像部材の光軸に直交する平面を仮想または実在の基準面として採用すると都合がよいことが多い。
ところで、複数の光線照射撮像手段から得られた形状情報を合成するには、まずアフィン変換を用いて形状情報の座標系を共通の座標系に変換する。
本発明によれば、各撮像部材の光軸をこのように配置すると、各々の形状情報におけるローカル座標系で、基準面を光軸に垂直にとったときに、甲側光線照射撮像手段の基準面と足裏側光線照射撮像手段の基準面とが一致しまたは平行になる。また、かかと側光線照射撮像手段の基準面が、甲側及び足裏側光線照射撮像手段の基準面に直交するようになる。このため、これら３組の光線照射撮像手段の画像出力からそれぞれ算出した形状情報を座標変換して合成するのに、アフィン変換の際の変換行列等の内容が簡単になり、アフィン変換の計算が簡単になる。
【００３３】
さらに第９の解決手段は、第４から第７の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記複数組の光線照射撮像手段は、上記足の右横側から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足右側面部位に向かって光線を照射し、かつこの足右側面部位を撮像する右側光線照射撮像手段と、上記足の左横側から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足左側面部位に向かって光線を照射し、かつこの足左側面部位を撮像する左側光線照射撮像手段と、上記足の裏の下方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足下面部位に向かって光線を照射し、かつこの足下面部位を撮像する下側光線照射撮像手段、の３組であることを特徴とする足型計測装置である。
【００３４】
足型計測においては、足の形状が略Ｌ字形状をしており、人体の一部であることから計測に制限がある。一方、足型を計測し、求める数値には、足長、足幅、足囲、甲の高さ、くるぶしの位置等がある。
本発明によれば、足の三次元形状を、少ない数（３組）の光線照射撮像手段で測定することができ、安価な足型計測装置とすることができる。また、この装置により上記数値を求めることもできる。
【００３５】
なお、第９の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記右側光線照射撮像手段の右側撮像部材の光軸と、前記左側光線照射撮像手段の左側撮像部材の光軸とが一致し、かつ、前記下側光線照射撮像手段の下側撮像部材の光軸と、右側撮像部材及び左側撮像部材の光軸とが直交するようにこれらの光線照射撮像手段を配置することを特徴とする足型計測装置とするとよい。
【００３６】
各撮像部材の光軸をこのように配置すると、各々の形状情報におけるローカル座標系で、基準面を光軸に垂直にとったときに、右側光線照射撮像手段の基準面と左側光線照射撮像手段の基準面とが一致しまたは平行になる。また、下側光線照射撮像手段の基準面が、右側及び左側光線照射撮像手段の基準面に直交するようになる。このため、これら３組の光線照射撮像手段の画像出力からそれぞれ算出した形状情報を座標変換して合成するのに、アフィン変換の際の変換行列等の内容が簡単になり、アフィン変換の計算が簡単になる。
【００３７】
さらに、第１０の解決手段は、第４から第７の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記複数組の光線照射撮像手段は、上記足の甲の斜め前上方から、少なくとも足のつま先からかかとまでの足上面部位に向かって光線を照射し、かつこの足上面部位を撮像する甲側光線照射撮像手段と、上記足の裏の斜め後ろ下方から、少なくとも足のつま先からかかとの上部までの足裏後面部位に向かって光線を照射し、かつこの足裏後面部位を撮像する足裏後側光線照射撮像手段、の２組であることを特徴とする足型計測装置である。
【００３８】
足型計測においては、足の形状が略Ｌ字形状をしており、人体の一部であることから計測に制限がある。一方、足型を計測し、求める数値には、足長、足幅、足囲、甲の高さ、くるぶしの位置等がある。
しかし、シューフィッティング等のための足型計測において、ふくらはぎの下部の形状はあまり重要ではないことが多い。
本発明によれば、ふくらはぎの下部の形状計測が省略されるが、足の略全体の三次元形状をより少ない数（２組）の光線照射撮像手段で測定することができ、安価な足型計測装置とすることができる。また、この装置により上記数値を求めることもできる。また、甲側光線照射撮像手段のデータを用いることで、足の甲や足指の形状を正確に計測できるので、足幅、甲の高さ、くるぶしの位置などを算出できる。また、足指の並び方や外反母趾の程度等を正確に計測することもできる。
【００３９】
なお、上記足裏後側光線照射撮像手段に代えて、足の裏の斜め後ろ下方から、足のつま先からかかとまでの足裏面部位に向かって光線を照射し、かつこの足裏面部位を撮像するように足裏側光線照射撮像手段を配置してもよい。
シューフィッティング等のための足型計測において、かかとの上側の形状はあまり重要ではないことが多い。上記によれば、足裏からかかとまで形状測定ができるので、より少ない数（２組）の光線照射撮像手段を用いながらも、足の大部分の三次元形状を計測することができるようになり好ましい。また、甲側光線照射撮像手段のデータを用いる利点は上記と同様に得ることができる。
【００４０】
さらに、第１１の解決手段は、第１０の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記甲側光線照射撮像手段の甲側撮像部材の光軸と、前記足裏後側光線照射撮像手段の足裏後側撮像部材の光軸とが一致するようにこれら光線照射撮像手段を配置することを特徴とする足型計測装置である。
【００４１】
各形状情報は、通常他の形状情報の座標系とは直接関係のないローカル座標系に従って表される。このローカル座標系としては、三角測量の原理を用いて被測定物の基準面からの高さを計測するなど形状計測の手法を考慮すると、撮像部材の光軸に直交する平面を基準面として採用すると都合がよいことが多い。
ところで、複数の光線照射撮像手段から得られた形状情報を合成するには、まずアフィン変換を用いて形状情報の座標系を共通の座標系に変換する。
本発明によれば、各撮像部材の光軸をこのように配置すると、各々の形状情報におけるローカル座標系で、基準面を光軸に垂直にとったときに、甲側光線照射撮像手段の基準面と足裏側光線照射撮像手段の基準面とが一致しまたは平行になる。このため、この２組の光線照射撮像手段の画像出力からそれぞれ算出した形状情報を座標変換して合成するのに、アフィン変換の際の変換行列等の内容が簡単になり、アフィン変換の計算が簡単になる。
【００４２】
さらに、第１２の解決手段は、第８から第１１の解決手段に記載の足型計測装置であって、ミラーを用いて前記光線の光路および撮像部材が見込む光学像の光路の少なくともいずれかを折り曲げることを特徴とする足型計測装置である。
【００４３】
本発明によれば、光路を折り曲げることにより、撮像部材の視野角や光線偏向手段の偏向角等から要求される必要な光路の長さを保ちながらも、足型計測装置の大きさを小さくすることができる。
【００４４】
さらに、第１３の解決手段は、第４から第１２の解決手段に記載の足型計測装置であって、略全壁面が遮光性壁で形成され、足を内部に挿入するための開口であって、足を挿入することで内部が略暗室状態となる大きさの足挿入開口を有し、内部に前記光線照射撮像手段のいずれも含むように取り囲む計測筐体を備えることを特徴とする足型計測装置である。
【００４５】
本発明によれば、足を計測筐体中に挿入して足型計測するときには、筐体内部は略暗室となるので、店舗や測定室等の照明や太陽光など外部からの外乱光が減殺され、計測精度を高くすることができる。店舗や測定室全体の照明を暗くする等の操作が不要であり、計測筐体中に足を挿入するだけで精度良く計測ができる。
また、計測のために使用するレーザ光線等の光線が外部に漏れることをも防止できるので、使用者の安全をも図ることができる。
【００４６】
さらに、第１４の解決手段は、第４から第１３の解決手段に記載の足型計測装置であって、前記光線照射手段は、所定コードに従うストライプ状パターンの光線を照射するストライプ状光線照射手段であり、前記撮像部材から出力される空間コード化画像情報から空間コード化法により前記足の形状を算出する空間コード型画像情報演算手段であることを特徴とする足型計測装置である。
【００４７】
足の形状計測において、画像情報の演算手法にはいろいろな手法が考えられ、例えば、空間コード化法や位相シフト法が挙げられる。
本発明によれば、このうち空間コード化法による計測を行うので、各画素の見込む足表面はある空間コードに従ったパターンで光線が照射されることになる。逆に、足表面の各部分に照射されたパターンから空間コードを知ることで、その部分の高さを算出できるので、容易に算出できる。また、画像情報を明暗二値化した上で形状情報を算出するので、外乱光の影響が少なく、外乱光の多い店舗の店先等でも安定して計測することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
各実施の形態の詳細を説明する前に、被測定物の形状を計測する手法について説明する。被測定物の形状を計測する手法としては、空間コード化法や位相シフト法、モアレ法、干渉縞法等があるが、以下に説明する各実施の形態で用いる形状の計測手法としては、空間コード化法を用いた例を示す。
【００４９】
空間コード化法は、物体の三次元形状を非接触で計測する手法の１つであり、図１を参照して説明する。図１の形状計測装置１１０は、レーザ光源１１７と、レーザ光をスリット形に整形するレンズ系１１８と、整形されたレーザ光を被測定物Ｍに向けて照射するポリゴンミラー１１９と、被測定物Ｍによる反射光を検出するＣＣＤカメラ１１１と、これらを制御するコントロール部１１２とを有している。
【００５０】
レーザ光源１１７は、所定の規則に従って点滅するように制御されており、ポリゴンミラー１１９は回転してレーザ光を偏向・走査する。従って、被測定物Ｍの表面には、レーザ光が照射された部分と照射されなかった部分との明暗のストライプ模様が生ずる。ここで、ＣＣＤカメラ１１１の１フレーム（１枚分）の蓄積時間（撮像期間）内にレーザ光の走査が１回行われるようになっているので、１フレーム分の画像データには、被測定物Ｍのストライプ模様状のデータが蓄積される。そして、異なる点滅パターンによる複数回の走査をおこなって、異なる複数のストライプ模様データを各走査ごとに蓄える。
ついで、これらのストライプ模様データに基づき、コントロール部１１２に内蔵される演算装置が、被測定物Ｍの各点の空間コードを算出し、さらに三角測量の原理を利用して各画素に対応する被測定物Ｍ上の点の座標を算出し、形状を計測する。
【００５１】
この手法によれば、光が照射される空間には一連の空間コードが付されるため、被測定物Ｍの基準面からの高さが高くても（高低差が大きくても）、光が照射される空間内にあれば、空間コードから高さが演算できる。従って、高さの高い被測定物についても全体にわたって形状を計測できる。
【００５２】
更に、レーザ光を走査して用いたこの例においては、機械的なパターンマスクおよびその入れ替え操作を不要として、装置の小型化と迅速な計測ができる利点がある。また、上記から判るように、被測定物には明と暗のストライプ状に光線が照射される。このため、多少の外乱光が照射されても、画像情報を明暗二値化した上で形状を算出するので、安定して形状計測できる利点がある。
【００５３】
ついで、三角測量の原理による高さ測定の方法について、図２を参照して簡単に説明する。
ここでは、基準面Ｌ上に置かれた被測定物Ｍの図中上面の高さＺを測定するものとする。レーザ光源２から発射された光線は、ポリゴンミラー５の鏡面５ａで反射して被測定物Ｍの上面に照射される。これをＣＣＤカメラ２１の対物レンズ２７を通して受光素子２８上に結像させて撮像する。ここで、ＣＣＤカメラ２１の光軸Ｕは、基準面Ｌに垂直になる（直交する）ように配置されているものとし、基準面Ｌから鏡面５ａの走査中心までの高さをhm、基準点Ａからの偏向角度をα、基準面ＬからＣＣＤカメラ２１の対物レンズ２７の主点までの高さをhc、対物レンズ２７の焦点距離をｆ、基準点ＡからＣＣＤカメラ２１の光軸Ｕまでの基準面Ｌ上の距離をｍ、ＣＣＤカメラ２１の受光素子２８上の受光した画素位置（被測定物Ｍの上面を見込む画素位置）をｘとする。
【００５４】
このとき、被測定物Ｍの上面の高さＺは、
Ｚ＝｛ｘ・hc−ｆ（ｍ−hm・tanα）｝／（ｘ＋ｆ・tanα）    (1)
で表すことができる。図２より明らかなように、hc、ｆ、ｍ、hmはいずれも被測定物Ｍと無関係な固定値である。従って、ｘとαが判れば、(1) 式よりＺが算出できる。なお、上記式においては、ｙ方向（図２における紙面に垂直な方向）の座標（位置）が現れないが、ＣＣＤカメラ２１の受光素子２８のｙ方向画素位置から直接導出されるので、３次元計測が可能となる。
なお、上記式(1) は、上記したように高さＺの基準面Ｌに対しＣＣＤカメラ２１の光軸Ｕが直交するようにした場合に成立する式である。
【００５５】
ここで、上記した空間コード化法によれば、図３に示すように光線を照射する空間を一連の空間コードＳｃが付された小空間で細分することができる。即ち、基準面Ｌから高さhmの位置にあるポリゴンミラー５の鏡面５ａの走査中心を中心とした断面扇状の小空間に細分でき、各小空間には、空間コードＳｃ＝０、１，２，・・を付すことができる。そして、各空間コードＳｃの番号とその空間コードが付された小空間の偏向角αとの関係は鏡面５ａの角度から算出することができる。
【００５６】
上記したように、異なる点滅パターンによる複数回の走査をおこなって、異なる複数のストライプ模様データを蓄えたので、図２における被測定物Ｍの上面は、点滅パターンの違いにより光線が照射されたりされなかったりすることになる。即ち、例えば、被測定物Ｍの上面が空間コードＳｃ＝４の空間内に位置していた場合には、空間コードＳｃ＝４に特有のパターンで光線が照射される。逆に言えば、被測定物Ｍの上面の明暗を、蓄えた各照射パターン画像情報にわたって点検すれば、その明暗の現れ方によって被測定物Ｍの上面が属する空間コードＳｃを知ることができる。従って、偏向角αも知ることができる。また、被測定物Ｍの上面を見込む画素の位置ｘは明らかであるから、これにより、上記(1) 式によって被測定物Ｍの上面の高さＺを算出することができる。
【００５７】
（実施形態１）
本発明の足型計測装置（形状計測装置）１００を、図４〜図１１と共に説明する。
図４は、足型計測装置１００の機能構成を説明するための説明図である。本装置１００においては、被測定物である足Ｆ（図４では図示しない）に対して、３つの方向から光線を照射し、それぞれの方向から撮像して形状を算出し、さらに変数変換によって共通の座標系でのデータとした後に合成して、三次元的に足Ｆの合成形状情報を算出する。
図４において、基準面Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃをそれぞれ基準として形状を測定するために、足（被測定物）Ｆに光線を照射し、その表面にできた光学像を撮像する光線照射撮像手段（計測ヘッド）７ａ，７ｂ，７ｃと、撮像された画像情報から形状情報を算出した後に座標変換し合成して、足Ｆの合成形状情報を算出する形状演算部３０と、制御部１０とを有している。また、３台の計測ヘッド７ａ，７ｂ，７ｃは、計測筐体９内に納められている。
なお、以下において、７ａ，７ｂ，７ｃなど小文字ａ，ｂ，ｃのある番号及び記号については、例えば光線照射撮像手段７のように省略して記載することもある。
【００５８】
ここで、計測ヘッド７ａ，７ｂ，７ｃには、それぞれ、光線を足Ｆに照射する光線照射手段６ａ，６ｂ，６ｃと、光線により足Ｆに生じた光学像を撮像する撮像部材であるＣＣＤカメラ２１ａ，２１ｂ，２１ｃとが含まれている。さらに詳しくいえば、光線照射手段６ａ，６ｂ，６ｃには、それぞれ、レーザ光源２ａ，２ｂ，２ｃと、このレーザ光源２から発射されるレーザ光線をそれぞれ整形してスリット状光線とするレンズ系３ａ，３ｂ，３ｃと、このスリット状光線を足Ｆに照射しつつ偏向走査するポリゴンミラー５ａ，５ｂ，５ｃとが含まれている。ＣＣＤカメラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、撮像期間（例えば１／６０秒）毎に撮像し、これらから出力される画像情報は、画像情報演算部４０に送られる。
【００５９】
また、制御部１０には、光線制御データメモリ（図４ではデータメモリと表示）１２と、この光線制御データメモリ１２に格納されているコードを読み込んで、これに従ってレーザ光源２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれを制御するレーザコントローラ１３とが含まれている。
さらに、制御部１０には、同期駆動制御回路７１が含まれ、各ポリゴンミラー５ａ，５ｂ，５ｃを駆動すると共に回転数や各鏡面の角度（回転角度）を調整している。また、レーザコントローラ１３を通じてレーザ光源２の点滅のタイミングと、ポリゴンミラー５の回転角度と、ＣＣＤカメラ２１の撮像のタイミングとを同期させている。また、光線制御データメモリ１２から読み込むレーザ光源の点滅パターンの選択（コードの選択）も行う。
【００６０】
さらに、形状演算部３０は、足Ｆの基準面Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを基準とした形状情報をそれぞれ算出する画像情報演算部４０と、算出された形状情報を座標変換した上で合成して足Ｆの合成形状情報を算出する形状情報合成部６０とを有している。
さらに詳しく言えば、画像情報演算部４０には、画像情報を取り込んで明暗の二値化画像情報に変換したうえで格納する画像情報取込回路（取込回路と表示）４１と、ＣＣＤカメラ２１と画像情報取込回路４１との間に介在し、このＣＣＤカメラ２１からの画像情報を切り替えて、画像情報取込回路４１へ送るマルチプレクサ３９と、二値化画像情報から空間コード化法により足Ｆの形状情報を算出する画像演算処理部（演算処理１，２，３と表示）４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、算出された形状情報を格納する形状情報メモリ（形状メモリ１，２，３と表示）４３ａ，４３ｂ，４３ｃとが含まれている。
【００６１】
なお、画像演算処理部４２および形状情報メモリ４３においては、画像演算処理部４２ａや形状法メモリ４３ａでは、ＣＣＤカメラ２１ａからの画像情報を処理するというように、各ＣＣＤカメラ２１からの画像情報は対応する画像演算処理部４２等で処理されることは言うまでもない。
また、画像情報取込回路４１では、ＣＣＤカメラ２１から取り込んだ例えば８ビットの階調をもつ各画素毎の明度画像情報を、まず二値化演算回路によって各画素分について明暗二値化情報に変換し、その後、二値化画像情報メモリのいずれかに格納する。
【００６２】
また、形状情報合成部６０には、それぞれの形状情報メモリ４３から出力される形状情報を共通の座標系で表すために座標変換を行う座標変換処理部（座標変換処理１，２，３と表示）６１ａ，６１ｂ，６１ｃと、座標変換された形状情報を合成して足Ｆ（被測定物）の合成形状情報を算出する形状合成処理部（形状合成処理と表示）６３とが含まれている。
【００６３】
形状合成処理部６３で算出された足Ｆの合成形状情報は、その後、表示処理部８０において、ＣＲＴ等の画面表示のための処理がなされたり、演算処理部９０において、足長その他の数値が算出される。
【００６４】
本例の足型計測装置１００では、レーザ光源２から照射されたレーザ光線を、レンズ系３でスリット状光線に整形し、ポリゴンミラー５で反射しつつ偏向走査して足Ｆ（および基準面Ｌ）に向けて斜め方向から照射する。
【００６５】
ここで、レーザコントローラ１３は光線制御データメモリ１２からデータを読み込み、このデータに従ってレーザ光源２の点滅（スイッチング）の制御を行う。
この光線制御データメモリ１２には、例えば、図５に示すようなグレイコードに従う８種のコードが格納されている。そこで、０〜７のメモリビットのうちの１つを選択してレーザコントローラ１３に読み込む。そして、例えば、このコードのデータのうち「０」を暗（消灯）に、「１」を明（点灯）に対応させることとして、選択したコードのデータに従って、例えばクロックパルス等により所定の間隔毎に、０〜２５５のメモリアドレスの順にレーザ光源２を点滅させる。このようにすると、例えば、図５のメモリビット０のコードが選択された場合、所定の時間間隔で、暗、明、明、暗、暗、明、明、暗、暗・・というパターンでレーザ光源２を点滅させることになる。
【００６６】
これにより、ポリゴンミラー５によって走査されるスリット状光線は、読み込まれたコードに従ったストライプ状パターンの光線となり、足Ｆの表面にはストライプ状パターンの光学像が形成され、足Ｆの各部分の高さはストライプ状パターンの明暗のずれとして観察されるようになる。上記８種のコードに従った８種の光線を照射することで、光線が照射される空間は、空間コード化法により２５６ヶ（＝２8ヶ） の一連のコード番号が付された小空間に分割される。したがって、足Ｆの各表面部分は、撮像した８種の光学像から判定される空間コードの番号で表されることになり、前記した三角測量の原理によって、足Ｆの各部分の形状（高さ）が算出される。
【００６７】
そこで、この光学像をＣＣＤカメラ２１（画素数５１２×２４０ヶ）で撮像し、その出力である画像情報をマルチプレクサ３９を介して画像情報取込回路４１に送る。なお、ＣＣＤカメラ２１からの画像情報は、各画素毎に明度を８ビットの階調で表わしたデータとなっている。
【００６８】
ここで、上述のように同期駆動制御回路７１により、レーザコントローラ１３、ポリゴンミラー５およびＣＣＤカメラカメラ２１は同期して動作している。即ち、同期駆動制御回路７１は、ＣＣＤカメラ２１の１フレーム分の撮像期間（１／６０秒）中に、スリット状光線が足Ｆを１または複数回の所定回数走査するように、ＣＣＤカメラ２１の撮像タイミングやポリゴンミラー５の回転数および各鏡面の角度を制御している。さらに、所定パターンの光線を足Ｆに照射するようにレーザコントローラ１３がレーザ光源２を制御するタイミングをもこれらに同期させている。なお、１フレーム分の撮像期間内にスリット状光線を複数回走査させる場合には、レーザ光源２を各走査毎に同じコードに従ったパターンで点滅させる。ただし、足Ｆの反射率や外乱光を考慮して、複数回（例えば５回）の走査のうち、実際にレーザ光源２を点滅させて走査するのを、このうちの適数回（例えば２回）だけとし、あとはレーザ光源２を消灯するようにしてもよい。
【００６９】
ＣＣＤカメラ２１から取り込んだ画像情報は、画像情報取込回路４１において、上述したようにまず二値化演算回路によって、各画素毎に明暗二値化画像情報に変換され、その後、二値化画像情報メモリのいずれかに格納される。
【００７０】
ついで、同期駆動制御回路７１の指示により、レーザコントローラ１３が光線制御データメモリ１２から、先回の撮像に使用しなかったメモリビット（例えば、メモリビット１）のコードを読み込み、これに従って、上記と同様にレーザ光源２を点滅させる。ついで、このコードに従ったストライプ状パターンの光線により形成された足Ｆの光学像を撮像し、画像情報取込回路４１において、上記と同様に二値化画像情報に変換し、まだ二値化画像情報が格納されていない二値化画像情報メモリのいずれかに格納する。
これを、図５に示すメモリビット０〜７に格納された８種のコードについて行う。なお、撮像の順序は、メモリビットの順になっている必要はない。
【００７１】
各二値化画像情報メモリへ各コードに従った二値化画像情報がそれぞれ格納されたら、この８ヶの二値化画像情報を画像演算処理部４２に読み込む。その後、空間コード化法により各部分の空間コードを割り出し、上記した三角測量の原理を用いて足Ｆの形状情報を算出する。算出された形状情報は、形状情報メモリ４３に格納される。
このようにして、３つの計測ヘッド７ａ、７ｂ、７ｃによって光線が照射され撮像された足Ｆについて、それぞれ形状情報を算出し形状情報メモリ４３ａ、４３ｂ、４３ｃに格納する。
なお、足Ｆの計測において、ある瞬間において光線を照射し撮像するのは、１つの計測ヘッド７だけとするのが好ましい。同時に複数のレーザ光源２から光線が照射されると、反射光等が他のＣＣＤカメラ２１にも入射するため、誤測定を生じる可能性があるからである。従って、上述のように８種のコードで各々撮像したとすると、２４回（＝８×３）の撮像で終了できることになる。
【００７２】
ついで、座標変換処理部６１における処理について説明する。
３つの計測ヘッド７ａ、７ｂ、７ｃにおいては、それぞれ基準面Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃからの高さを三角測量の原理によって測定して、足Ｆ（被測定物）の形状情報を算出した。従って、各形状情報が用いている座標系（以下、ローカル座標系ともいう）が、互いに異なっているのが通常である。これでは、３つの形状情報を合わせて１つの形状情報にすることができないため、まず、各形状情報を共通の座標系（以下、ワールド座標系ともいう）での表示に座標変換する必要がある。この座標変換を座標変換処理部６１で行う。
【００７３】
座標変換の具体的な手法としては、アフィン変換を用いる。例えば、ある直交座標系（ローカル座標系ＨL） で表されたある点を、他の直交座標系（ワールド座標系ＨW）上に座標変換するには、以下の式(2)によって行う。
ＸW＝ＡＸL＋Ｂ    (2)
ここで、ＸWは、ワールド座標系での縦ベクトル  ＸW＝（ｘW，ｙW，ｚW）
ＸLは、ローカル座標系での縦ベクトル  ＸL＝（ｘL，ｙL，ｚL）
Ａは、３次の正方行列
Ｂは、３次の縦ベクトル
である。
【００７４】
そこで、各形状情報についてアフィン変換のための変換行列Ａおよび変換ベクトルＢを予め決定しておき、上記式(2)により座標変換を行う。
変換行列Ａおよび変換ベクトルＢは、変換しようとするローカル座標系ＨL とワールド座標系ＨW との関係によって異なるが、例えば、あるローカル座標系をワールド座標系ＨW としても用いることとすれば、そのローカル座標系で表されている形状情報は座標変換する必要が無くなり、残りの形状情報についてのみ、座標変換すれば済むことになる。また、ローカル座標系同士の関係が特殊な関係になっている場合には、変換行列Ａや変換ベクトルＢの内容が簡単になる場合があるので、そのような関係になるように、例えば後述するようなローカル座標系を選択すると良い。
【００７５】
上記した座標変換処理部６１によって、それぞれワールド座標系ＨW で表された形状情報に変換された変換形状情報は、その後、形状合成処理部６３において、合成されて合成形状情報となる。即ち、足Ｆの各部の形状情報が、ワールド座標系ＨW で表現されているので、合成して足Ｆ全体の合成形状情報として用いることができるようになる。
【００７６】
その後は、表示処理部８０において、足Ｆ全体の形状をワイヤーフレームによって画像表示したり、任意の部分の断面形状を表示するなど、ＣＲＴやプリンタ等において足の形状を表現すべく各種の処理が施される。また、演算処理部９０においては、足長、足幅、足囲等任意の部分の寸法が、合成形状情報を元に算出される。
【００７７】
ついで、計測ヘッド７ａ、７ｂ、７ｃの配置について説明する。被測定物である足Ｆは、略Ｌ字状であり、かつ人体の一部であるため、独立物と異なり、計測に適するように、足のみを移動させることは難しい。従って、光線を照射する方向および撮像する方向を考慮する必要がある。
本実施形態においては、図６に示すように、３つの方向から足Ｆを撮像する。図６において、３つの撮像中心Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃは、それぞれＣＣＤカメラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに対応している。また、図６においては図示しないが、ＣＣＤカメラ２１の近傍を中心として足Ｆに向かって光線照射手段６からレーザ光線が照射される。
【００７８】
さらに詳細に説明すると、本実施形態では、以下の３つの方向からレーザ光線を照射し、撮像する計測ヘッド７（図６では図示しない）を有する。
▲１▼甲側計測ヘッド７ａは、足Ｆの甲の斜め前上方に配置された光線照射手段６ａから、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からくるぶしまでの足上面部位に照射するとともに、足Ｆの甲の斜め前上方の撮像中心ＣａにＣＣＤカメラ２１ａが位置するように配置し、ここから少なくともこの足上面部位を撮像する。
▲２▼足裏側計測ヘッド７ｂは、足Ｆの裏の斜め後下方に配置された光線照射手段６ｂから、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からかかとまでの足裏面部位に照射するとともに、足Ｆの裏の斜め後下方の撮像中心ＣｂにＣＣＤカメラ２１ｂが位置するように配置し、ここから少なくともこの足裏面部位を撮像する。
▲３▼かかと側計測ヘッド７ｃは、足Ｆのかかとの斜め後上方に配置された光線照射手段６ｃから、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのふくらはぎの下部からかかとまでの足後面部位に照射するとともに、足Ｆのかかとの斜め後上方の撮像中心ＣｃにＣＣＤカメラ２１ｃが位置するように配置し、ここから少なくともこの足後面部位を撮像する。
【００７９】
このようにすることで、３つという少ない数の計測ヘッドで、計測ヘッドを移動させることなく、足Ｆのほぼ全表面の形状が計測できる。また、甲側計測ヘッド７ａ（従って、ＣＣＤカメラ２１ａ）によって撮像される足Ｆの甲上面部位の形状情報は、足の甲や足指の形状についての情報を含んでいるので、この形状情報を用いることで、足幅、足囲などの他、足指の並び方や外反母趾の程度等を正確に計測することができる。
【００８０】
ところで、図６に示した方向からレーザ光線を照射し、撮像すると、計測ヘッド７の位置が足Ｆから遠く離れることになるので、計測ヘッド７等の計測筐体９の寸法が大きくなる。そこで、図７に示すように、計測筐体９内に３つの計測ヘッドを納めつつ、ミラーを用いてレーザ光線および撮像の光路を折り曲げて、寸法の小さい計測筐体９であっても、同様の計測ができるようにする。
【００８１】
なお、図７においては、計測ヘッド７内の光線照射手段６は、図示を省略して矢印で表現している。またＣＣＤカメラ２１についても矩形枠で表現している。
また、前後左右上下の表現については、足Ｆのつま先方向を前、かかと方向を後、甲方向を上、足裏方向を下、つま先方向に向かって右方向を右、左方向を左として記述することとして説明する。
【００８２】
図７において、甲側計測ヘッド７ａは、足Ｆのつま先の前方斜め上において、後方斜め上に向かって配置されている。そして、計測筐体９の上面において、下に向けて設けられたミラーＲａを用いて光路を折り曲げることにより、足上面部位に光線照射手段６ａからのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ａによって足上面部位の光学像を撮像するようにされている。
同様に、足裏側計測ヘッド７ｂは、足Ｆのつま先の前方斜め下において、後方に向かって配置されている。そして、かかとの下方において、斜め上に向けて設けられたミラーＲｂを用いて光路を折り曲げることにより、足裏面部位に光線照射手段６ｂからのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ｂによって足裏面部位の光学像を撮像するようにされている。
また、かかと側計測ヘッド７ｃは、足Ｆのかかとの後方斜め下において、上方に向かって配置されている。そして、かかとの後方斜め上において、斜め下に向けて設けられたミラーＲｃを用いて光路を折り曲げりことにより、足後面部位に光線照射手段６ｃからのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ｃによって足後面部位の光学像を撮像するようにされている。
【００８３】
このように３つの計測ヘッド７を配置することにより、計測筐体９の寸法をコンパクトにすることができる。なお、足Ｆは透明なアクリル樹脂板からなる足台Ｇ上に載置するようになっており、これにより、体重を足Ｆにかけた状態でも、足型が計測できるようになる。また、足台Ｇは、透明であるので、足裏面部位の形状を計測するにあたって、足裏面部位に光線照射手段６ｂからのレーザ光を照射し、また足裏面部位を撮像するのに妨げとはならない。
【００８４】
このように配置された計測ヘッド７を用い、前記したように、光線照射手段６によりスリット状のレーザ光線を足Ｆに照射し、撮像して空間コード化法および三角測量の原理を用いて計測ヘッドからの画像情報毎に足Ｆの形状情報を算出し、さらに座標変換し合成して足Ｆの合成形状情報を算出する。
ここで、座標変換の計算を容易にするため、本実施形態においては、各ＣＣＤカメラ２１の光軸（一点鎖線で示す）を以下のようにしている。即ち、図７(a) に示すように、ＣＣＤカメラ２１ａの光軸Ｕａと、ＣＣＤカメラ２１ｂの光軸Ｕｂとが一致するように配置している。また、ＣＣＤカメラ２１ｃの光軸Ｕｃが光軸ＵａおよびＵｂと直交するようにしている。
【００８５】
このようにした理由を以下に説明する。前記したように、三角測量の原理を用いて被測定物Ｍの高さＺを算出する式(1) は、ＣＣＤカメラ２１の光軸Ｕが、基準面Ｌに垂直になる（直交する）ように配置されていることを前提としている。逆に、式(1) によって算出された被測定物Ｍ上面の高さＺおよびＸ、Ｙの座標は、基準面Ｌを基準としたローカル座標系で表現されている。
従って、計測ヘッド７ａにおいて計測された形状情報は、光軸Ｕａに直交する基準面Ｌａを基準としたローカル座標系ＨLaで表現される。同様に、計測ヘッド７ｂにおいて計測された形状情報は、光軸Ｕｂに直交する基準面Ｌｂを基準としたローカル座標系ＨLbで表現され、計測ヘッド７ｃにおいて計測された形状情報は、光軸Ｕｃに直交する基準面Ｌｃを基準としたローカル座標系ＨLcで表現される。
【００８６】
ここで、光軸同士の関係を上述した関係にすると、図８に示したように、基準面Ｌａと基準面Ｌｂは、平行になり、基準面Ｌｃは、基準面Ｌａ、Ｌｂと直交する関係となる。このため、相互のローカル座標系間での座標変換、例えば、座標系ＨLaを基準（ワールド座標系ＨW）とし、他の座標系ＨLb、ＨLc の形状情報を座標変換する場合、式(2) のアフィン変換における変換行列Ａおよび変換ベクトルＢが簡単になるので、計算が容易になる。
特に、いずれの基準面Ｌも、３つの光軸が交わる交点Ｕｏを含むように基準面Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを選択すると、上記式(2) の変換ベクトルＢ＝０とすることができる。
【００８７】
ところで、２つの座標系間の変換式を決定するため、予めキャリブレーションを行って、変換式を求めておくのが良い。そこで、本実施形態においては、以下のようにしてキャリブレーションを行う。即ち、足台Ｇのうち、２つあるいは３つの計測ヘッドから位置（座標）を計測できる適当な位置に、基準点マークを形成しておく。
図９(a)は足台Ｇを上側から見たときの図、図９(b)は足台Ｇを下側から見たときの図である。この透明な足台Ｇの上面には、足Ｆを足台Ｇに載置したときにも隠れない位置に、基準点マークＮ１およびＮ２が形成されている。この基準点マークＮ１，Ｎ２は、直径１０ｍｍの円形で灰色のペンキによって足台Ｇ上に描かれている。なお、基準点マークＮ１，Ｎ２の直径は、５〜１５ｍｍの範囲がよく、１０ｍｍ程度がより好ましい。
【００８８】
予め、あるいは足型の計測と同時に、この基準点マークの位置も３つの計測ヘッド７を用いて計測する。なお、このとき、基準点マークＮ１，Ｎ２は、楕円として観察される。すると、各計測ヘッド７毎に、基準点マークＮ１，Ｎ２の形状が、そのローカル座標系に従って算出できるので、この基準点マークＮ１，Ｎ２の重心（中心）の座標を算出し、基準点Ｑ１，Ｑ２とする。具体的には、楕円の長径と短径の交点の位置を求める。基準点マークＮ１，Ｎ２の形状は、計測ヘッドによって異なる楕円形状として観察されるが、この基準点Ｑ１，Ｑ２は各々１点である。
【００８９】
そこで、あるローカル座標系で表されたこの基準点Ｑ１，Ｑ２の座標を座標変換したときに、他のローカル座標系（ワールド座標系）で表された基準点Ｑ１，Ｑ２の座標とそれぞれ一致するように、変換パラメータ（変換行列Ａ及び変換ベクトルＢ）を求める。この変換パラメータを用いれば、あるローカル座標系で表された形状情報を、共通のワールド座標系の座標に変換できることになる。なお、上記では、ワールド座標系としてローカル座標系の１つをそのまま用いた場合を示したが、ワールド座標系として、いずれのローカル座標系とも異なる座標系を選択しても良い。例えば、ワールド座標系として、図６に示す足載置平面Ｇｏ（足台Ｇの上面Ｇｕ）をＸＹ平面とした直交座標系を選択しても良い。この座標系を選択すると、足長、足幅、足囲、甲の高さ等の算出が容易にできる。
なお、基準点マークとして円形のマークＮ１，Ｎ２を用いた例を示したが、足台Ｇに球状の基準点マークを一部または全部埋め込んで用いても良い。
【００９０】
本実施形態においては、足台Ｇの上面Ｇｕを平面とした例を示したが、足台Ｇは、図１０(a)に示すように平板である必要はなく、図１０(b)に示すように、上面Ｇｕに曲面あるいは平面で靴底その他の形状を模した靴底形状を形成しても良い。靴底形状とすると、足型計測によって、実際に靴を履いたときの足Ｆの形状に近づけて足型を計測できるので、よりフィットした靴の製作や選定等ができる。具体的には、ハイヒール形状、ローヒール形状、土踏まず部分に膨らみを持たせた形状にする例が挙げられる。さらに、色々な靴底形状の足台を必要に応じて交換可能としておくと、顧客の求めている靴に合わせて足型を計測できるので都合がよい。
なお、足台Ｇの下面Ｇｄについては、図１０(b) のように上面Ｇｕの靴底形状に倣って曲面等としても良いが、下面Ｇｄは平面としても良い。
【００９１】
また、計測ヘッド７及び足台Ｇ等を内部に配置した計測筐体９は、計測ヘッド７やミラーＲ、足台Ｇを固定できれば足りる。しかし、本実施形態では、図１１に示すように、略全面に不透明な壁（遮光性壁）を形成した箱体とし、箱の上面に形成した開口ＯＰから、足Ｆを差し入れて足台Ｇ上に載せて足型を計測するようにした。このようにすると、外部からの光、例えば店舗内の照明や太陽光等が計測筐体内入り難くなるので、外乱光による計測の誤差等を少なくできるので好ましい。また、レーザ光線が外部に漏れることが防止できるので、測定者その他の眼にレーザ光線が飛び込む危険性を回避することができる。
なお、計測筐体９の内部壁面は、黒色にして、反射光による影響がより少なくなるようにしてある。
さらに、本実施形態では、足Ｆの抜き差しに差し支えのない範囲で、開口ＯＰの大きさを小さくしておき、足Ｆを差し入れると、内部が略暗室となるようにした。外部からの光が計測筐体９内により入り難く、あるいは、レーザ光線が漏れ難くなるからである。
【００９２】
（変形例）
ついで、上記実施形態１の計測ヘッド７の配置を異なるものとした変形例について説明する。この変形例の足型計測装置の機能構成は、実施形態１と同様であるので、共通する部分の説明は省略し、異なる部分である計測ヘッド７の配置についてのみを説明する。
図１２は、変形例における計測ヘッド７’の配置を示す説明図である。本例においては、実施形態１と同様に３台の計測ヘッド７’を用い、ＣＣＤカメラ２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’が撮像中心Ｃａ’，Ｃｂ’，Ｃｃ’にそれぞれ位置するように配置する。また、図１２においては図示しないが、ＣＣＤカメラ２１’の近傍を中心として足Ｆに向かって光線照射手段６’からレーザ光線が照射される。
【００９３】
さらに詳細に説明すると、本例では、以下の３つの方向からレーザ光線を照射し、撮像する計測ヘッド７’を有する。
▲１▼右側計測ヘッド７ａ’は、足Ｆの右横側に配置された光線照射手段６ａ’から、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からかかとまでの足右側面部位に照射するとともに、足Ｆの右横側の撮像中心Ｃａ’にＣＣＤカメラ２１ａ’が位置するように配置し、ここから少なくともこの足右側面部位を撮像する。
▲２▼左側計測ヘッド７ｂ’は、足Ｆの左横側に配置された光線照射手段６ｂ’から、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からかかとまでの足左側面部位に照射するとともに、足Ｆの左横側の撮像中心Ｃｂ’にＣＣＤカメラ２１ｂ’が位置するように配置し、ここから少なくともこの足左側面部位を撮像する。
▲３▼下側計測ヘッド７ｃ’は、足Ｆの裏面の下方に配置された光線照射手段６ｃ’から、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からかかとまでの足下面部位に照射するとともに、足Ｆの裏面の下方の撮像中心Ｃｃ’にＣＣＤカメラ２１ｃ’が位置するように配置し、ここから少なくともこの足下面部位を撮像する。
【００９４】
このようにすることでも、３つという少ない数の計測ヘッドで、足Ｆのほぼ全表面の形状が計測できる。
しかして、図１２に示した方向からレーザ光線を照射し、撮像すると、計測ヘッド７’を入れる計測筐体９’の寸法が大きくなるので、実施形態１と同様に、図１３に示すように、計測筐体９’内に３つの計測ヘッドを納めつつ、ミラーを用いて、寸法の小さい計測筐体９’とする。
なお、図１３においては、計測ヘッド７’内の光線照射手段６’は、図示を省略して矢印で表現している。またＣＣＤカメラ２１’についても矩形枠で表現している。
【００９５】
図１３において、右側計測ヘッド７ａ’は、足Ｆの右横斜め下において、上方に向かって配置されている。そして、足Ｆの右横において、斜め下に向けて設けられたミラーＲａ’を用いて光路を折り曲げることにより、足右側面部位に光線照射手段６ａ’からのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ａ’によって足右側面部位の光学像を撮像するようにされている。
同様に、左側計測ヘッド７ｂ’は、足Ｆの左横斜め下において、上方に向かって配置されている。そして、足Ｆの左横において、斜め下に向けて設けられたミラーＲｂ’を用いて光路を折り曲げることにより、足左側面部位に光線照射手段６ｂ’（図示しない）からのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ｂ’によって足左側面部位の光学像を撮像するようにされている。
また、下側計測ヘッド７ｃ’は、足Ｆの下方やや右寄りで右側計測ヘッド７ａ’の隣りにおいて、右方に向かって配置されている。そして、足Ｆの下方において、斜め上に向けて設けられたミラーＲｃ’を用いて光路を折り曲げることにより、足下面部位に光線照射手段６ｃ’（図示しない）からのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ｃ’によって足下面部位の光学像を撮像するようにされている。
【００９６】
このように３台の計測ヘッド７’を配置することにより、計測筐体９’の寸法をコンパクトにすることができる。なお、足Ｆは透明なアクリル樹脂板からなる足台Ｇ’上に載置するようになっており、これにより、体重を足Ｆにかけた状態でも、足型が計測できるようになる。また、足台Ｇ’は、透明であるので、足Ｆの形状を計測するにあたって、光線照射手段６’からのレーザ光を照射し、また足の各部位を撮像するのに妨げとはならない。
なお、図１３に示す本例においては、足台Ｇ’が計測筐体９’の左右全体に架設された例を示したが、計測ヘッド７ａ’および７ｂ’の上方のみ開口を設けるなどして、これらの計測ヘッドでのレーザ光線の照射および撮像において、足台Ｇ’を透過しなくても良いようにしても良い。
【００９７】
なお、本例においても、実施形態１と同様に、ＣＣＤカメラ２１’の各光軸Ｕａ’，Ｕｂ’，Ｕｃ’は、光軸Ｕａ’と光軸Ｕｂ’がと一致し、光軸Ｕｃ’が光軸Ｕａ’およびＵｂ’と直交するように配置されている。このように配置すると、変数変換のための変換パラメータが簡単になる。
また、本例の計測筐体９’には、足Ｆのかかとを突き当てて足Ｆの位置の基準とすべくストッパーＳＴが形成されている。このストッパーＳＴは、足長などを算出するときの基準とすることができる。
【００９８】
（実施形態２）
ついで、２台の計測ヘッドを用いて、足Ｆの略全体の形状を計測できるように配置した実施形態２について説明する。
本実施形態の足型計測装置２００における機能構成は、図１４に示すように、計測ヘッドが７ａ”と７ｂ”の２台となり、それに伴って画像情報処理部や座標変換処理部等の数も２つになっただけで、実施態様１と同様であるので、説明は省略する。
【００９９】
ついで、２台の計測ヘッド７ａ”、７ｂ”の配置について説明する。被測定物である足Ｆの形状等を考慮し、２台の計測ヘッドで、足Ｆの略全体の形状を計測できるようにするため、本実施形態では、図１５に示すように、以下の２つの方向からレーザ光線を照射し、撮像するように計測ヘッド７”を配置した。
▲１▼甲側計測ヘッド７ａ”は、足Ｆの甲の斜め前上方から、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からくるぶしまでの足上面部位に照射するとともに、足Ｆの甲の斜め前上方から少なくともこの足上面部位を撮像する。
▲２▼足裏後側計測ヘッド７ｂ”は、足Ｆの裏の斜め後下方から、レーザ光線を、少なくとも足Ｆのつま先からかかとの上部までの足裏後面部位に照射するとともに、足Ｆの裏の斜め後下方から少なくともこの足裏後面部位を撮像する。
【０１００】
このようにすることで、２台という最小数の計測ヘッドで、ヘッドを移動させることなく足Ｆのほぼ全表面の形状が計測できる。また、実施形態１と同様に、甲側計測ヘッド７ａ”（従って、ＣＣＤカメラ２１ａ”）によって撮像される足Ｆの甲上面部位の形状情報は、足の甲や足指の形状の情報を含んでいるので、この形状情報を用いることで、足幅、足囲などの他、足指の並び方や外反母趾の程度等を正確に計測することができる。
【０１０１】
なお、図１５では、計測筐体９”の大きさをコンパクトにするため、実施態様１と同様に、２台の計測ヘッドを納めつつ、ミラーを用いてレーザ光線および撮像の光路を折り曲げている。
従って、図１５において、実際には、甲側計測ヘッド７ａ”は、足Ｆのつま先の前方斜め上において、後方斜め上に向かって配置されている。そして、計測筐体９”の上面において、下に向けて設けられたミラーＲａ”を用いて光路を折り曲げることにより、足上面部位に光線照射手段６ａ”からのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ａ”によって足上面部位の光学像を撮像するようにされている。
同様に、足裏後側計測ヘッド７ｂ”は、足Ｆのかかとの下において、後方斜め上方に向かって配置されている。そして、かかとの後方斜め下において、前方に向けて設けられたミラーＲｂ”を用いて光路を折り曲げることにより、足裏後面部位に光線照射手段６ｂ”からのレーザ光線を照射し、ＣＣＤカメラ２１ｂ”によって足裏面部位の光学像を撮像するようにされている。
【０１０２】
このようにして２台の計測ヘッド７ａ”，７ｂ”を配置することにより、計測筐体９”の寸法をコンパクトにすることができる。なお、足Ｆは透明なアクリル樹脂板からなる足台Ｇ”上に載置するようになっており、これにより、体重を足Ｆにかけた状態でも、足型が計測できるようになる。また、足台Ｇ”は、透明であるので、足裏後面部位の形状を計測するにあたって、足裏後面部位に光線照射手段６ｂ”からのレーザ光を照射し、また足裏後面部位を撮像するのに妨げとはならない。
【０１０３】
このように配置された計測ヘッド７”を用い、前記したように、光線照射手段６”によりスリット状のレーザ光線を足Ｆに照射し、撮像して空間コード化法および三角測量の原理を用いて計測ヘッドからの画像情報毎に足Ｆの形状情報を算出し、さらに座標変換し合成して足Ｆの形状を算出する。
図１６は、実際に足Ｆを計測し、空間コード化法等により足Ｆの形状情報を算出し、この座標変換及び合成前の形状情報に基づいてワイヤフレーム画像により足Ｆの形状を表示した例である。言うまでもないが、図１６(a) が、甲側計測ヘッド７ａ”から得られた形状情報による画像であり、(b) が、足裏後側計測ヘッド７ｂ”から得られた形状情報による画像である。
このワイヤフレーム画像からも判るように、この２つの形状情報を合成することで、足Ｆのほぼ全体にわたる合成形状情報が得られる。
【０１０４】
なお、座標変換の計算を容易にするため、本実施形態においては、図１５(a) に示すように、ＣＣＤカメラ２１ａ”の光軸Ｕａ”と、ＣＣＤカメラ２１ｂ”の光軸Ｕｂ”とが一致するように配置している。これにより、基準面Ｌａ”とＬｂ”とが、平行となりあるいは一致するため、一方の形状情報を他方の形状情報と同じ座標系に変換するときの変換パラメータが簡単になる。
【０１０５】
また、本実施形態においても、変換パラメータをキャリブレーションによって得るため、上記実施形態１と同様に、足台Ｇ”の上面に基準点マークを設けている。なお、詳細は上記実施形態１と同様であるので、説明は省略する。
【０１０６】
ところで、足台Ｇ”は、たとえ透明とはいえ、その上面Ｇｕ”または下面Ｇｄ”でレーザ光線を反射する。反射光が直接あるいはミラーを介してＣＣＤカメラに入射すると、例えば、足裏後面部位の光学像と足台の下面Ｇｄ”の反射光との区別ができず、誤測定となることがある。また、入射した反射光が、ＣＣＤカメラ内で迷光となって、画像情報全体のコントラストを低下させたりすることがある。そこで、本実施形態では、計測ヘッド７”とミラーＲ”の配置を工夫しており、光線照射手段６ａ”，６ｂ”からのレーザ光線が、足台Ｇ”の上面Ｇｕ”または下面Ｇｄ”で反射した反射光は、それぞれ直接あるいはミラーを介してＣＣＤカメラ２１ａ”，２１ｂ”に入らないようにされている。
【０１０７】
即ち、図１５(a) で説明すると、計測ヘッド７ａ”の光線照射手段６ａ”からのレーザ光線は、足台上面Ｇｕ”で反射しても、後ろ斜め上側（図１５(a) 中、右上方向）に向かって進行するようにされている。このため、つま先の前方にあるＣＣＤカメラ２１ａ”には、光線照射手段６ａ”からのレーザ光線の反射光は、入射しない。一方、計測ヘッド７ｂ”の光線照射手段６ｂ”からのレーザ光線は、足台下面Ｇｄ”で反射しても、前斜め下側（図１５(a)中、左下方向） に向かって進行するようにされている。このため、かかとの下方にあるＣＣＤカメラ２１ｂ”には、光線照射手段６ｂ”からのレーザ光線の反射光は、入射しない。
【０１０８】
上記実施形態２においては、計測ヘッド７ｂ”を用いて、つま先からかかとの上部までの足裏後面部位の形状を計測した。
しかし、シューフィッティング等において、かかとの上部の形状は、特に無くとも足りる場合があり、この場合には、計測ヘッド７ｂ”およびミラーＲｂ”の位置や角度を変更して、例えば、実施形態１の計測ヘッド７ｂおよびミラーＲｂのように配置することで、つま先からかかとまでの足裏部位の形状を計測するようにしても良い。
この場合にも、２つのＣＣＤカメラの光軸が一致するように配置するのが好ましい。このようにすると、実施形態１において、計測ヘッド７ｃを省略した状態となる（図７参照）。つまり、計測ヘッド７ｃによって計測される足後面部位の形状情報が欠落することになるが、このようにしても、足Ｆの大部分の形状が測定できるので、かかと上部の形状が不要に場合には、少ない計測ヘッドの数（２台）で、足Ｆの計測ができることになる。
【０１０９】
上記実施態様１および２においては、光線照射手段とＣＣＤカメラとが組になって納められた計測ヘッドを用いた例を示した。即ち、計測ヘッド内には、その計測ヘッドに専用の光線照射手段、即ち、ポリゴンミラーやレーザ光源、レンズ系等を有している例を示したが、光線照射手段のうちの一部の部品、例えばポリゴンミラーを、他の光線照射手段と共用しても良い。ポリゴンミラーに対し、複数（例えば２つ）の方向からレーザ光線を照射するようにすれば、１つのポリゴンミラーを用いて、異なる複数の方向に向かってレーザ光線を走査偏向させることができる。従って、このような光線をミラー等を用いて導くことで、被測定物（例えば、足）に異なる方向から光線を照射することができるようになる。
【０１１０】
なお、上記においては、実施形態１および２に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限度において、適宜変更して適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】空間コード化法による形状計測の原理を説明するための説明図である。
【図２】三角測量の原理を説明するための説明図である。
【図３】空間コード化法による偏向角の求め方の説明のための説明図である。
【図４】足型計測装置１００の機能構成を説明するための説明図である。
【図５】空間コード型光線制御データメモリのデータ内容を説明するための説明図である。
【図６】実施形態１にかかる３つの光線照射撮像手段の配置を説明するための説明図である。
【図７】３台の計測ヘッドを納めた計測筐体内の様子を示す説明図であり、(a) は足の左方向から、(b)は足のつま先方向から見た図である。
【図８】３つの光軸と基準面との関係を説明する説明図である。
【図９】足台に設けた基準点マークを説明する説明図である。
【図１０】足台の形状を説明する説明図である。
【図１１】計測筐体に足を差し入れた状態を示す説明図である。
【図１２】変形例における計測ヘッドの配置を示す説明図である。
【図１３】変形例における３台の計測ヘッドを納めた計測筐体内の様子を示す説明図であり、(a)は足の左方向から、(b)は足のつま先方向から見た図である。
【図１４】足型計測装置２００の機能構成を説明するための説明図である。
【図１５】実施形態２にかかる３台の計測ヘッドを納めた計測筐体内の様子を示す説明図であり、(a)は足の左方向から、(b)は足のつま先方向から見た図である。
【図１６】画像情報から算出した形状情報を用いて表した、足の形状を示すワイヤーフレーム画像である。
【図１７】従来の足型測定装置の構造を示す説明図である。
【図１８】従来の他の形状測定装置の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１００，２００          足型計測装置（形状計測装置）
２ａ，２ｂ，２ｃ        レーザ光源
３ａ，３ｂ，３ｃ        レンズ系
５ａ，５ｂ，５ｃ        ポリゴンミラー
６ａ，６ｂ，６ｃ        光線照射手段
７ａ，７ｂ，７ｃ        計測ヘッド（光線照射撮像手段）
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  ＣＣＤカメラ（撮像部材）
１０                    制御部
１２                    光線制御データメモリ
１３                    レーザコントローラ
７１                    同期駆動制御回路
３０                    形状演算部
４０                    画像情報演算部
６０                    形状情報合成部
３９                    マルチプレクサ
４１                    画像情報取込回路
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  画像情報処理部
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ  形状情報メモリ
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ  座標変換処理部
６３                    形状合成処理部
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ        基準面
Ｆ                      足
Ｇ                      足台
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ        ミラー
【図１】
0003912867.tif 000002
【図２】
0003912867.tif 000003
【図３】
0003912867.tif 000004
【図４】
0003912867.tif 000005
【図５】
0003912867.tif 000006
【図６】
0003912867.tif 000007
【図７】
0003912867.tif 000008
【図８】
0003912867.tif 000009
【図９】
0003912867.tif 000010
【図１０】
0003912867.tif 000011
【図１１】
0003912867.tif 000012
【図１２】
0003912867.tif 000013
【図１３】
0003912867.tif 000014
【図１４】
0003912867.tif 000015
【図１５】
0003912867.tif 000016
【図１６】
0003912867.tif 000017
【図１７】
0003912867.tif 000018
【図１８】
0003912867.tif 000019