(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に対してスリット光の走査を行う照射機構と、前記走査されるスリット光を複数回に分けて撮像するカメラと、複数の撮像画像から測定対象物の三次元画像データを算出する算出手段とを備える三次元形状の計測装置において、
前記カメラが、均一の間隔で羅列した無数の画素からなる複数の走査線を平行且つ平面状に配列してなる受光器を備えると共に、前記スリット光を前記各走査線に対して交差する向きから撮像し、
前記算出手段は、
前記受光器の各走査線ごとに前記各画素から出力される輝度の最大値を検出し特定するピーク検出部と、
前記ピーク検出部の検出に対応して，最大値の輝度を出力する前記画素について前記走査線上の位置を検出し特定する画素位置検出部と、
前記受光器の各画素に個別に対応する輝度の記録領域を有する輝度メモリと、
前記ピーク検出部に検出された輝度と前記画素位置検出部に検出された画素の位置に基づいて，前記輝度メモリの対応する画素の記録領域に記録された記録輝度との大小を比較する比較部と、
前記検出輝度が前記記録輝度よりも大きい場合に前記輝度メモリの記録輝度を前記検出輝度の値に更新する第一の更新部とを備え、
前記ピーク検出部は、
一つの走査線上で最大レベルとなる輝度のみを記録するとともに、該記録内容が一水平走査線ごとにクリアされる一時輝度メモリと、
前記各画素から出力される輝度と前記一時輝度メモリに記録された輝度とを比較し、いずれの輝度が高いかを出力する第一の比較回路と、
該第一の比較回路の出力に基づいていずれか高い方の輝度を選択し、前記一時輝度メモリ中の記録輝度を更新する第一の選択回路とを備えた、
ことを特徴とする三次元形状の計測装置。
【請求項２】
前記画素位置検出部は、
一つの走査線上で最大輝度を出力する画素の水平アドレスのみを記録するとともに、該記憶内容が一水平走査線ごとにクリアされる一時位置メモリと、
メモリアドレス作成回路から順次出力される各画素に対応する水平アドレスの内、前記第一の比較回路の出力により選択された最大輝度を出力する画素の水平アドレスを前記一時位置メモリに上書きする第二の選択回路とを備え、
前記ピーク検出部が一走査線上の最大輝度を検出する際に、同時に前記画素位置検出部は最大輝度を出力する画素の水平アドレスを検出する、
ことを特徴とする請求項１記載の三次元形状の計測装置。
【請求項３】
前記算出手段が、前記一時輝度メモリ中の前記最大値の輝度と前記一時位置メモリ中の前記走査線上の位置とを所定のタイミングで同時に出力させる出力同期部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の三次元形状の計測装置。
【請求項４】
前記カメラが前記受光器としてＣＣＤ画像センサを有するＣＣＤカメラであると共に、前記ＣＣＤ画像センサが前記走査線単位で順番に検出輝度の出力を行い、
前記ピーク検出部及び前記画素位置検出部が、前記出力期間中に、その走査線中の輝度の最大値及びそれを出力する前記画素の位置の検出を行い、
前記出力同期部が、前記ＣＣＤ撮像センサの各走査線の検出輝度の出力期間と出力期間との間にある帰線期間中に、前記ピーク検出部及び前記画素位置検出部の出力を行うことを特徴とする請求項３記載の三次元形状の計測装置。
【請求項５】
前記照射機構が、前記スリット光の投光角度を変化させて前記測定対象物に対して走査を行い、
前記算出手段が、前記各画素に個別に対応する，前記投光角度の記録領域を有する角度コード化メモリを備えると共に、
前記比較部と前記画素位置検出部との出力に基づいて、前記輝度メモリの更新に合わせて，前記最大値の輝度となる画素に対応する前記角度コード化メモリの記憶領域中の投光角度を更新する第二の更新部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元形状の計測装置。
【請求項６】
前記照射機構が、前記スリット光の投光角度を一定方向維持した状態で直動させて走査を行い、
前記算出手段が、前記各画素に個別に対応する，前記直動方向の移動量の記録領域を有する直動変位量メモリを備えると共に、
前記比較部と前記画素位置検出部との出力に基づいて、前記輝度メモリの更新に合わせて，前記最大値の輝度となる画素に対応する前記直動変位量メモリの記憶領域中の直動方向の移動量を更新する第二の更新部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元形状の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元形状の計測装置に係り、特に、立体形状検査による製品の検査の自動化，四輪車や二輪車等のクレイモデルの形状のＣＡＤへの入力装置等に応用されるスリット光の走査により非接触で三次元形状の計測をおこなう三次元形状の計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触での三次元計測方法には様々な方法があり、その一つとしては、スリット光投影法がある。このスリット光投影法は、図１５に示すように、スリット状の光を測定対象物に投影し、光源と異なった角度からカメラ等で撮影し、得られるスリット画像より三次元位置を求める方法である。
【０００３】
この方法では、スリット光を一本ずつ測定対象物に照射し各スリット光ごとに撮像して画像の入力を行った後、それぞれの画像よりスリット光の位置抽出を行って合成するという工程で行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例は、各スリット光ごとに複数枚の画像を記録して、しかる後に、算出処理が行われるので、動作制御部に備えられた動作制御部に膨大なメモリ空間が必要となっていた。また、全ての撮像後に算出処理が行われるので、かかる処理に時間を要していた。さらに、スリット光の抽出にあたり、測定対象物の表面のスリット像が周囲よりも十分に明るいことが必要であり、測定対象物の表面の反射率の違いや背景光等のノイズの影響を受けやすいという不都合が生じていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、省メモリ化し，ノイズの影響を受けにくい三次元形状の計測装置を提供することを、その目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、測定対象物に対してスリット光の走査を行う照射機構と、走査されるスリット光を複数回に分けて撮像するカメラと、複数の撮像画像から測定対象物の三次元画像データを算出する算出手段とを備える三次元形状の計測装置において、カメラが、均一の間隔で羅列した無数の画素からなる複数の走査線を平行且つ平面状に配列してなる受光器を備えると共に、スリット光を各走査線に対して交差する向きから撮像する。
【０００７】
そして、算出手段が、受光器の各走査線ごとに各画素から出力される輝度の最大値を検出し特定するピーク検出部と、ピーク検出部の検出に対応して最大値の輝度を出力する画素について走査線上の位置を検出し特定する画素位置検出部と、受光器の各画素に個別に対応する輝度の記録領域を有する輝度メモリと、ピーク検出部に検出された輝度と画素位置検出部に検出された画素の位置に基づいて，輝度メモリの対応する画素の記録領域に記録された記録輝度との大小を比較する比較部と、検出輝度が記録輝度よりも大きい場合に輝度メモリの記録輝度を検出輝度の値に更新する第一の更新部とを備えるという構成を採っている。
【０００８】
上述の構成では、測定対象物に対してスリット光の走査が行われると、一回の走査を複数回に分割して撮像が行われる。かかるスリット光の撮像と同時に、撮像画像から各走査線ごとに最大輝度の検出が行われる。ここで、カメラは、予め、スリット光を各走査線に対して交差して受光するように配置されるため、各走査線ごとに受光されるスリット光は、当該スリット光と走査線との交差する一点のみである。本願発明では、ピーク検出部により各走査線ごとに最大輝度を検出する画素の位置をスリット光の受光位置と判定し、それ以外の画素からの検出輝度はノイズと判定する。
【０００９】
ピーク検出部において、順番に走査線の最大輝度を出力する画素を検出し特定する。画素位置検出部では、ピーク検出部の検出により特定された最大輝度を出力した画素について、その走査線上の位置を検出し特定する。
【００１０】
一方、輝度メモリには，予め０乃至通常のスリット光の輝度に満たない値に設定された輝度が記録されている。そして、最大輝度で受光した画素の検出輝度と、この画素位置検出部により特定される位置の画素に対応する輝度メモリの記録領域に記録された記録輝度とをその大小を比較し、検出輝度が大きい場合に、かかる輝度の値を記録輝度として更新する。
【００１１】
上記更新作業が、一つの撮像画面について全ての走査線について行われると、次の撮像画面についても、同作業が行われる。即ち、かかる作業がスリット光の撮像ごとに行われ、輝度メモリには、順次撮像されたスリット光の輝度が記録される。即ち、走査により位置を変える各スリット光ごとに個別に撮像されつつも、一画像分の輝度メモリに、これらスリット光の輝度が順次記録される。
【００１２】
そして、輝度メモリ中のスリット光の位置と、カメラ，スリット光の照射位置等から例えば三角測量の手法を用いて測定対象物の撮像面までの各点の距離を算出し、三次元形状の計測が行われる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、ピーク検出部が最大値の輝度を一時的に記録する一時輝度メモリを備えると共に、画素位置検出部が走査線上の位置を一時的に記録する一時位置メモリを備え、算出手段が、一時輝度メモリ中の最大値の輝度と一時位置メモリ中の走査線上の位置とを所定のタイミングで同時に出力させる出力同期部を備えるという構成を採っている。
【００１４】
かかる構成にあっては、請求項１記載の発明と同様にして、最大値の輝度（以下，「最大輝度」とする）とそれを出力する画素位置が検出される。そして、最大輝度は一時輝度メモリに記録され、画素位置は一時画素メモリに記録され、例えば、これら双方が各メモリに記録された時点で同時に出力される。これにより、比較部及び更新部は、請求項１記載の発明と同様にして、輝度メモリの記録輝度の比較更新を行い、三次元形状の計測が行われる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明と同様の構成を備えると共に、カメラが受光器としてＣＣＤ画像センサを有するＣＣＤカメラであると共に、ＣＣＤ画像センサが走査線単位で順番に検出輝度の出力を行う。そして、ピーク検出部及び画素位置検出部が、出力期間中に、その走査線中の輝度の最大値及びそれを出力する画素の位置の検出を行う。さらに、出力同期部が、ＣＣＤ撮像センサの各走査線の検出輝度の出力期間と出力期間との間にある帰線期間中に、ピーク検出部及び画素位置検出部の出力を行うという構成を採っている。
【００１６】
かかる構成では、ＣＣＤ撮像センサが、複数ある走査線の並び順に走査線単位で各画素の並び順に輝度の出力を行う。そして、一つの走査線について出力を行う出力期間と各出力期間の間にある帰線期間とが交互に繰り返される。上述した出力同期部は、これら繰り変える出力期間と帰線期間とに対応して検出された最大輝度と画素の位置の出力を行っている。
【００１７】
即ち、出力期間中に一本の水平線中の最大輝度の特定と最大輝度を出力する画素の特定が行われ、出力同期部により帰線期間中にその輝度及び位置が出力されて輝度メモリの更新が行われる。これにより、ＣＣＤ撮像センサの全ての走査線について出力を行った時点で、一つの撮像画像について輝度メモリの更新が行われる。そして、各撮像画像ごとに同様に処理されて三次元形状の計測装置が行われる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、請求項１，２又は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、照射機構が、スリット光の投光角度を変化させて測定対象物に対して走査を行い、算出手段が、各画素に個別に対応する，投光角度の記録領域を有する角度コード化メモリを備えると共に、比較部と画素位置検出部との出力に基づいて、輝度メモリの更新に合わせて，最大値の輝度となる画素に対応する角度コード化メモリの記憶領域中の投光角度を更新する第二の更新部を備えるという構成を採っている。
【００１９】
上記の構成では、請求項１，２又は３の発明と同様にして輝度メモリの更新までの動作が行われ、一つの走査線について求められた最大輝度の更新が行われる度に、かかる更新と同時に、比較部の出力によって第二の更新部が、最大輝度を出力した画素に対応する角度コード化メモリの記憶領域にその際のスリット光の投光角度が書き換えられる。このとき、角度コード化メモリの各記憶領域には、計測の開始時にはデータは何も入れられておらず、このように何もデータがない記憶領域についてはそのままスリット光の投光角度が書き込まれ、先に処理された撮像画像による書き込みデータがある場合には、その上から上書きされる。
【００２０】
かかる書換が各走査線ごとに行われ且つ各撮像画像ごとに行われて三次元形状の計測が行われる。
【００２１】
請求項５記載の発明では、請求項１，２又は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、照射機構が、スリット光の投光角度を一定方向（測定対象物側に照射した状態）に維持した状態で直動させて走査を行い、算出手段が、各画素に個別に対応する，直動方向の移動量（以下、「直動変位量」とする）の記録領域を有する直動変位量メモリを備えると共に、比較部と画素位置検出部との出力に基づいて、輝度メモリの更新に合わせて，最大値の輝度となる画素に対応する直動変位量メモリの記憶領域中の直動方向の移動量を更新する第二の更新部を備えるという構成を採っている。
【００２２】
上記の構成では、請求項１，２又は３の発明と同様にして輝度メモリの更新までの動作が行われ、一つの走査線について求められた最大輝度の更新が行われる度に、かかる更新と同時に、比較部の出力によって第二の更新部が、最大輝度を出力した画素に対応する直動変位量メモリの記憶領域にその際のスリット光の直動変位量が書き換えられる。このとき、直動変位量メモリの各記憶領域には、計測の開始時にはデータは何も入れられておらず、このように何もデータがない記憶領域についてはそのままスリット光の直動変位量が書き込まれ、先に処理された撮像画像による書き込みデータがある場合には、その上から上書きされる。
【００２３】
かかる書換が各走査線ごとに行われ且つ各撮像画像ごとに行われて三次元形状の計測が行われる。
【００２４】
本発明は、上述した各構成によって前述した目的を達成しようとするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１乃至図１４に基づいて説明する。図１は、本実施形態のブロック図である。この実施形態では、測定対象物Ｓに対してスリット光Ｒを走査する照射機構２と、この照射機構２とは異なる方向から，走査により移動するスリット光Ｒを複数回撮像するカメラ３と、複数の撮像画像から三次元画像データ（測定データ，具体的には後述する角度コード化メモリ４２のデータ）を算出する算出手段４とを備える三次元形状の計測装置１０を示している。
【００２６】
また、この三次元形状の計測装置１０は、図示の如く、算出手段４で算出した三次元画像データをデジタルＩ／Ｏボード１０２を介して接続されたコンピュータ１００（ＤＯＳ／Ｖ）に出力する。一方、コンピュータ１００は、算出手段４からの角度コード化画像に基づいて三次元形状の演算を行い三次元形状を取得する。以下、各部について説明する。
【００２７】
（照射機構２）
照射機構２は、レーザドライバ２１により駆動される一本のスリット状のレーザ光（以下、スリット光Ｒとする）を射出するレーザ光源２２と、射出されたスリット光Ｒを測定対象物Ｓ側に反射するガルバノミラー２３と、ガルバノミラー２３を回転してスリット光Ｒを測定対象物Ｓに対して走査するガルバノスキャナ２４と、ガルバノスキャナ２４の駆動制御を行うスキャナドライバ２５と、算出手段４からの角度信号に基づいてスキャナドライバ２５に投光角度指令を出力する投光角度指令作成回路２６とを備える。
【００２８】
レーザ光源２２から射出されるスリット光Ｒは、測定時における床面に対して垂直方向（図１における上下方向）に沿った棒状の光であり、ガルバノミラー２３により当該スリット光Ｒと垂直方向に移動して測定対象物Ｓに対して走査を行う。また、スリット光Ｒは、後述するカメラ３のＣＣＤ撮像センサ３１の水平走査線に対して垂直となるように予めその向きが設定されている。
【００２９】
投光角度指令作成回路２６には、後述する算出手段４のメモリアドレス作成回路４６から投光角度信号が出力され、これに基づいてガルバノスキャナ２４の駆動制御が行われる。
【００３０】
また、レーザ光源２２，ガルバノミラー２３及びカメラ３は、図２に示すように、床面（水平面）に対して水平である同一平面上に位置している。また、ガルバノミラー２３は、カメラ３の光軸から長さｌの距離で配置されており、カメラ３のＣＣＤ撮像センサ３１の水平走査線に対して垂直方向（スリット光Ｒと平行方向）を軸として回転する。この配置により、スリット光ＲをＣＣＤ撮像センサ３１の水平走査線に沿って平行方向に移動させてカメラ３のＣＣＤ撮像センサ３１に受光させることを可能としている。
【００３１】
（カメラ３）
カメラ３は、ＣＣＤカメラであり、受光器としてＣＣＤ撮像センサ３１を備えている。このＣＣＤ撮像センサ３１は、一平面上に輝度に応じた電荷（輝度信号）を出力する画素を無数に備えている。これらの画素は、カメラ３により撮像される画像の水平方向に沿って一列に複数羅列して水平走査線を成し、かかる水平走査線が、平行に無数に配列されてＣＣＤ撮像センサ３１を形成している（図４（Ａ）参照）。
【００３２】
このＣＣＤ撮像センサ３１は、各画素が水平走査線方向に２５６個設けられ、かかる水平走査線が２４３本設けられ、計２５６×２４３個の画素が規則正しく配置されている。各画素からの輝度信号の出力は、水平走査線ごとに、羅列された水平走査線方向の並び順に行われる。このときの一本の水平走査線の輝度信号の出力する期間を出力期間といい、出力が行われない出力期間と出力期間との間の期間を帰線期間という。また、一つの水平走査線上の各画素は、出力期間の間にその配列順に出力を行う。そして、全ての画素における出力が映像信号として算出手段４に送られる。
【００３３】
このカメラ３は、前述したように、スリット光Ｒを各水平走査線に直交した状態で受光する向きに固定されて撮像を行う。また、このカメラ３は、スリット光Ｒの一回の走査を走査線上の画素数（２５６）で分割して撮像を行う。このため、ガルバノスキャナ２４の走査範囲角度を２５６分割し、各角度ごとに撮像を行うべく、後述する算出手段４の同期回路４３から出力される水平，垂直同期信号により同期が図られる。
【００３４】
（算出手段４）
算出手段４のブロック図を図３に示す。この算出手段４は、ＣＣＤ撮像センサ３１の各走査線ごとに各画素から出力される輝度の最大値を検出し特定するピーク検出部５と、このピーク検出部５の検出に対応して，最大輝度を出力する画素について走査線上の位置を検出し特定する画素位置検出部８と、ＣＣＤ撮像センサ３１の各画素に個別に対応する輝度の記録領域を有する輝度メモリ４１と、ピーク検出部５に検出された輝度と画素位置検出部８に検出された画素の位置に基づいて，輝度メモリ４１の対応する画素の記録領域に記録された記録輝度との大小を比較する比較部としての第二の比較回路６と、検出輝度が記録輝度よりも大きい場合に輝度メモリ４１の記録輝度を検出輝度の値に更新する第一の更新部としての第三の選択回路７と、各画素に個別に対応する投光角度の記録領域を有する角度コード化メモリ４２を備えている。
【００３５】
さらに、算出手段４は、カメラ３の水平，垂直同期を図る同期回路４３と、上記カメラ３からの映像信号の輝度信号を量子化するＡ／Ｄ変換回路４４と、輝度メモリ４１及び角度コード化メモリ４２のアドレスを作成するメモリアドレス作成回路４６を備えている。
【００３６】
このメモリアドレス作成回路４６は、同期回路４３からの水平同期信号をカウントすることにより、ＣＣＤ撮像センサ３１の現在出力中の画素が位置する水平走査線番号（端から何番目の水平走査線上で出力を行っているか、を示す。以下、垂直アドレスｙとする）を出力する。
【００３７】
さらに、メモリアドレス作成回路４６は、水平駆動周波数（走査線中画素数７６８、１４．３１８ＭＨｚ）を三分周（走査線中画素数を２５６とするため）したものをカウントし、ＣＣＤ撮像センサ３１の現在出力中の画素の水平走査線上の位置（水平走査線上で端から何番目の画素が出力を行っているか、を示す。以下、水平アドレスｘとする）を出力する。
【００３８】
また、同期回路４３からの垂直同期信号をカウントし、投光角度信号を作成する共に照射機構２に出力する。さらに、このメモリアドレス作成回路４６では、水平同期信号により、後述するピーク検出部５の一時輝度メモリ５１及び画素位置検出部８の一時位置メモリ８１のクリア信号を一水平走査線の出力ごとに作成し出力する。
【００３９】
ところで、Ａ／Ｄ変換回路４４により量子化された輝度信号は、ピーク検出部５に出力される。このピーク検出部５は、一つの走査線上で最大レベルとなる輝度のみを記録する一時輝度メモリ５１と、Ａ／Ｄ交換回路４４にて量子化された輝度信号の信号レベル（以下、単に「輝度」とする）と走査線中最大輝度メモリ５１に記録された輝度とを比較し、いずれの輝度が高いかを出力する第一の比較回路５３と、この第一の比較回路５３の出力に基づいていずれか高い方の輝度を選択し、一時輝度メモリ５１中の記録輝度を更新する第一の選択回路５４とを備えている。
【００４０】
なお、上述の一時輝度メモリ５１は、一画素分の輝度信号を記録できれば足りるので、その記憶容量は、輝度分解能×１（８ｂｉｔ）である。また、一時輝度メモリ５１の内容は、各水平帰線期間中（一水平走査線ごと）に０にクリアされる。
【００４１】
上記の構成からピーク検出部５では、各走査線ごとの輝度信号の最大レベルが検出され記録される。
【００４２】
また、このピーク検出部５による一走査線上の最大輝度が検出される際に、同時に画素位置検出部８では、上記最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘが検出される。この画素位置検出部８は、一つの走査線上で最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘのみを記録する一時位置メモリ８１と、メモリアドレス作成回路４６から順次出力される各画素に対応する水平アドレスｘの内、前述したピーク検出部５の第一の比較回路５３の出力により選択された最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘを一時位置メモリ８１に上書きする第二の選択回路８２とを備えている。
【００４３】
なお、上述の一時位置メモリ８１は、２５６ある内のいずれかの画素であるかを記録できれば足りるので、その記憶容量は、２５６×１（８ｂｉｔ）である。また、一時位置メモリ８１の内容は、各水平帰線期間中（一水平走査線ごと）に０にクリアされる。
【００４４】
上記の構成から画素位置検出部８では、各走査線ごとの最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘが検出され記録される。
【００４５】
上記各一時輝度メモリ５１は、ゲート９１を介して前述の第二の比較回路６及び第三の選択回路７に接続されており、ゲート９１が閉じた場合に一時輝度メモリ５１中の記録輝度がこれらに出力される。一方、一時位置メモリ８１は、ゲート９２を介して輝度メモリ４２及び角度コード化メモリ４２に接続されており、ゲート９２が閉じた場合に一時位置メモリ８１中の水平アドレスｘがこれらに出力される。
【００４６】
これらのゲート９１，９２は、いずれもメモリアドレス作成回路４６に接続されており、ＣＣＤ撮像センサ３１の水平同期信号の出力を受けている。そして、これらのゲート９１，９２は、通常は開かれており、水平同期信号からＣＣＤ撮像センサ３１が帰線期間中であることが入力されると閉じられる。
【００４７】
これら各ゲート９１，９２は、ＣＣＤ撮像センサ３１が帰線期間中のときに同時に一時輝度メモリ５１及び一時位置メモリ８１の記録内容を出力させる出力同期部９を構成している。
【００４８】
次に、輝度メモリ４１について説明する。この輝度メモリ４１は、ＣＣＤ撮像センサ３１の各画素に個別に対応する輝度の記録領域が形成されている（図４参照）。そして、この輝度メモリ４１の各記録領域中には，それぞれ予め０乃至通常のスリット光の輝度よりも小さい値に設定された輝度が記録されている。
【００４９】
前述の如く、各ゲート９１，９２が閉じられると、一時輝度メモリ５１から第二の比較回路６に最大輝度が出力され、一時位置メモリ８１からその水平アドレスｘが輝度メモリ４１に出力される。また、メモリアドレス作成回路４６からは、輝度メモリ４１に常時現在の垂直アドレスｙが出力される。
【００５０】
これにより、輝度メモリ４１に対して、水平アドレスｘと垂直アドレスｙから最大輝度を出力した画素が、ＣＣＤ撮像センサ３１の画素の内のいずれのものであるかが特定され、これに対応する記録領域から記録輝度が第二の比較回路６に出力される。
【００５１】
第二の比較回路６では、一時輝度メモリ５１からの輝度と輝度メモリ４１に既に記録された輝度との比較を行い、いずれが高いかを出力する。第三の選択回路７では、第二の比較回路６の出力を受けて、一時輝度メモリ５１からの輝度が高い場合には輝度メモリ４１の記録輝度を一時輝度メモリ５１の輝度に更新し、そうでない場合には、輝度メモリ４１の記録輝度をそのまま維持する。
【００５２】
次に、角度コード化メモリ４２について説明する。この角度コード化メモリ４２は、ＣＣＤ撮像センサ３１の各画素に個別に対応するスリット光Ｒの投光角度（ここでは、ガルバノミラー２３の回転角度と同義）θの記録領域を備えている（図４参照）。
【００５３】
また、この角度コード化メモリ４２には、各記録領域の投光角度θの更新を行う第二の更新部としての第四の選択回路４５が併設されている。かかる第四の選択回路４５は、ゲート９１が閉じられることにより作動する第二の比較回路６と接続されており、また同時にメモリアドレス作成回路４６から現在の投光角度θを示す投光角度信号が入力されている。
【００５４】
一方、角度コード化メモリ４２には、常時、メモリアドレス作成回路４６から現在の垂直アドレスｙが入力され、また、ゲート９２が閉じられることにより、一時位置メモリ８１から最大輝度を出力した画素の水平アドレスｘが入力される。これにより、角度コード化メモリ４２に対して、水平アドレスｘと垂直アドレスｙから最大輝度を出力した画素が、ＣＣＤ撮像センサ３１の画素の内のいずれのものであるかが特定され、第四の選択回路４５による入力待ち状態となる。
【００５５】
第四の選択回路４５は、第二の比較回路６により、一時輝度メモリ５１の輝度と輝度メモリ４１の輝度の内，一時輝度メモリ５１の輝度が高いと出力された場合に、メモリアドレス作成回路４６からの投光角度θを対応する記録領域に記録し、輝度メモリ４１の輝度が高いと出力された場合には更新を行わない。このように、第三及び第四の選択回路７，４５は、いずれも第二の比較回路６の出力により更新を行うため、輝度メモリ４１に対して一時輝度メモリ５１の輝度が更新されたときにのみ、角度コード化メモリ４２に対する投光角度θの記録（既に記録されている場合には更新）が行われる。
【００５６】
ここで、上述した輝度メモリ４１及び角度コード化メモリ４２は、いずれも、測定開始時において、その記録が０にクリアされる。
【００５７】
上記各部の機能を総合すると、三次元形状の計測装置１０では、出力期間中の水平走査線上において最大輝度を検出した画素をスリット光の照射位置とみなし、各走査線ごとに最大輝度を検出した画素の水平アドレスｘを求め、且つ照射したスリット光の投光角度を求め、角度コード化メモリ４２を完成させる。これにより、各画素のアドレスについて投光角度が求められると、各アドレスに撮像された測定対象物Ｓからカメラ３までの距離を算出することが可能となり、コンピュータ１００により三次元形状の計測が行われる。
【００５８】
このため、まず、ピーク検出部５によって現在出力期間中である水平走査線について、その水平走査線上の画素から出力される輝度の内、最大となる輝度が特定され一時輝度メモリ５１に記録される。また、同出力期間中に、画素位置検出部８により、最大輝度を出力する画素の水平アドレスｘが特定され、これが一時位置メモリ８１に記録される。
【００５９】
各メモリ５１，８１に記録された最大輝度及び水平アドレスｘは、その出力期間が終わり帰線期間となるまで保留され、出力同期部９により、帰線期間に移行した時点で輝度メモリ４１又は角度コード化メモリ４２側に出力される。このように、輝度及び水平アドレスｘは、出力期間の間，保留されるため、途中経過で最大と判断された輝度については、その下流側での処理（輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２への記録）が行われない。
【００６０】
そして、これらの出力及びメモリアドレス作成回路４６による垂直アドレスｙ及び投光角度信号の出力により、第二の比較回路６及び第三の選択回路７によって特定されたアドレスの輝度について、輝度メモリ４１が比較更新される。即ち、全ての投光角度による撮像画像に対して全ての水平走査線について上述の比較又は更新が行われることにより、全ての画素について、各投光角度によって撮像された全ての撮像画像を通じて最高となった輝度のみが輝度メモリ４１中に保管される。
【００６１】
また、角度コード化メモリ４２には、第二の比較回路６と接続された第四の選択回路４５が併設されているため、同様にして、全ての画素について、各投光角度によって撮像された全ての撮像画像を通じて最高となった輝度が検出されたときの当該投光角度のみが角度コード化メモリ４２中に保管される。
【００６２】
そして、完成した角度コード化メモリ４２の情報を出力し、コンピュータ１００により三次元形状の計測が行われる。
【００６３】
（算出手段４の演算処理）
ここで、算出手段４の演算処理方法を図４乃至図６に示す簡単な例を用いて説明する。これら図４乃至図６では、カメラ３のＣＣＤ撮像センサ３１の画素数を３×３（水平方向×垂直方向）と仮定して説明する。また、輝度メモリ４１及び角度コード化メモリ４２の各記録領域は、測定開始前には全て０にリセットされているものとする。
【００６４】
水平方向の画素数が三つであるため、これに対応してスリット光Ｒが各画素単位で撮像されるガルバノミラー２３の回転角度θ0，θ1，θ2で撮像が行われるものとする。
【００６５】
まず、投光角度θ＝θ0のときの処理を図４に基づいて説明する。まず、投光角度θ＝θ0のときのスリット光ＲのＣＣＤ撮像センサ３１の撮像画像を図４（Ａ）に示す。ＣＣＤ撮像センサ３１において、横方向は水平アドレスｘ（図における左から順番に画素に付した番号），縦方向は垂直アドレスｙ（図における上から順番に水平走査線に付した番号）を示すものとする。また、図４（Ｂ）に更新記録前の輝度メモリ４１を示す。
【００６６】
ＣＣＤ撮像センサ３１の垂直アドレスｙ＝１の水平走査線の出力期間において、各画素の検出輝度が順番に出力され、ピーク検出部５により出力期間の終わりまでに最大輝度が２００と特定され、同時にその水平アドレスｘがｘ＝１と特定される。そして、帰線期間に移行すると、特定された最大輝度が輝度メモリ４１の記録輝度と比較され、その後、当該最大輝度が記録輝度として更新される（図４（Ｃ））。また、輝度メモリ４１の更新と同時に、角度コード化メモリ４２における水平アドレスｘ＝１，垂直アドレスｙ＝１の記録領域の内容が、そのときの投光角度θ0に更新される（図４（Ｄ））。
【００６７】
同様の処理が、垂直アドレスｙ＝２，ｙ＝３についても行われる（同図（Ｅ），（Ｆ）はｙ＝２のときの輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２の更新を示し、同図（Ｇ），（Ｈ）はｙ＝３のときの輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２の更新を示す）。
【００６８】
次に、投光角度θ＝θ1のときの処理を図５に基づいて説明する。まず、投光角度θ＝θ1のときのスリット光ＲのＣＣＤ撮像センサ３１の撮像画像を図５（Ａ）に示す。これに基づき、後の処理は、θ＝θ0のときと同様にして、ｙ＝１について輝度メモリ４１を更新（図５（Ｂ））し、角度コード化メモリ４２を更新する（図５（Ｃ））。
【００６９】
さらに、同様の処理が、垂直アドレスｙ＝２，ｙ＝３についても行われる（同図（Ｄ），（Ｅ）はｙ＝２のときの輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２の更新を示し、同図（Ｆ），（Ｇ）はｙ＝３のときの輝度メモリ４１，角度コード化メモリ４２の更新を示す）。
【００７０】
最後に、投光角度θ＝θ2のときの処理を図６に基づいて説明する。まず、投光角度θ＝θ2のときのスリット光ＲのＣＣＤ撮像センサ３１の撮像画像を図６（Ａ）に示す。これに基づき、後の処理は、θ＝θ0のときと同様にして、ｙ＝１について輝度メモリ４１を更新（図６（Ｂ））し、角度コード化メモリ４２を更新する（図６（Ｃ））。
【００７１】
そして、垂直アドレスｙ＝２のとき、スリット光がＣＣＤ撮像センサ３１に照射されていないので、かかる水平走査線上では、スリット光以外の光（例えば、測定対象物の他の部位に照射されたスリット光の反射光等のノイズ）が最大輝度として特定されるが、既に輝度メモリ４１上に記録された輝度を越えることは実質上有り得ないので、かかる検出輝度は輝度メモリ４１上に更新されることはない。
【００７２】
さらに、垂直アドレスｙ＝３についても、最大輝度及び水平アドレスｘが特定され、これにより、輝度メモリ４１上の記録輝度及び角度コード化メモリ４２上の投光角度が更新される。（図６（Ｄ），（Ｅ））。
【００７３】
これにより、全ての投光角度の撮像画像の処理が終了し、角度コード化メモリ４２が完成する。かかる角度コード化メモリ４２の全てのデータは、コンピュータ１００に出力される。
【００７４】
さらに、この角度コード化メモリ４２の出力から、コンピュータ１００では、各画素の座標（ｘ，ｙ）に対応する測定対象物Ｓの表面の一点からカメラ３までの距離ｈを算出し、三角測量法により距離画像を作成する。即ち、図２を参照して説明すると、角度コード化画像メモリ１０１のデータから任意の画素について投光角度θが特定され、且つ、各画素の位置座標のｘ成分からカメラ３からスリット光Ｒ位置の角度αが特定される（図２では直角となっている）。また、カメラ３とガルバノミラー２３との離間距離ｌは既値であるため、例えば、距離ｈ＝ｌ・sinθ／sin（α＋θ）から求められる。
【００７５】
（本実施形態の動作）
以下、上述した三次元形状の計測装置１０の動作を図１及び図７乃至図１１に基づいて説明する。図１０及び図１１は、本実施形態の動作を示すフローチャートであり、ここに示す順番で動作が行われる。
【００７６】
同期回路４３及びメモリアドレス作成回路４６によりカメラ３と照射機構２の同期が図られ、測定対象物Ｓに対するスリット光Ｒの照射と撮像が行われる（図１０のステップＳ１）。かかる同期によりスリット光は、ＣＣＤ撮像センサ３１上を水平走査線方向に一画素ごとに位置を変えて撮像される。図７（Ａ）は、このＣＣＤ撮像センサ３１上に撮像されたスリット光Ｒを示している。このとき、照射機構による走査範囲を２５６分割し、各分割された範囲ごとに撮像が行われるため、投光角度を撮像順に１から２５６の番号で表すこととする。
【００７７】
まず、投光角度１の撮像画像に応じて、走査線番号１の水平走査線から当該走査線上の各画素の並び順に輝度の出力が行われる。このときの一つの水平走査線上の全ての画素から出力が終了するまでが当該水平走査線における出力期間である（図１０のステップＳ２）。
【００７８】
図７（Ｂ）は、走査線番号１の水平走査線に沿った各画素から検出された輝度レベルを示している。この図によれば、水平走査線方向の位置ｘ0で最大輝度レベルが観測され、これをスリット光と見なすことができる。かかる撮像画像に基づいてピーク検出部５により各水平走査線ごとに最大輝度の検出が行われ、同時に、かかる検出に基づいて最大輝度を出力する画素の水平アドレスの検出が行われる（図１０のステップＳ３）。このとき検出された最大輝度は一時輝度メモリ５１に保管され、水平アドレスｘは一時位置メモリ８１に保管される。
【００７９】
上記各検出は、一つの水平走査線の出力期間が終了するまで継続して行われ、最終的に、当該水平走査線について全ての画素の出力に基づいて最大輝度及び水平アドレスが求められ、記録される（図１０のステップＳ４）。
【００８０】
そして、出力期間から帰線期間に移行すると、一時輝度メモリ５１及び一時位置メモリ８１の各ゲート９１，９２が閉路する（図１０のステップＳ５）。
【００８１】
ゲート９１の閉路により、走査線番号１の水平走査線中の最大輝度が一時輝度メモリ５１から第二の比較回路６に出力される。この第二の比較回路６では、検出された最大輝度と輝度メモリ４１のアドレス（ｘ，ｙ）＝（ｘ0，１）に記録された輝度とを比較する（図８，図１０のステップＳ６，Ｓ７）。そして、検出された最大輝度の方が高い場合に、第三の選択回路７により輝度メモリ４１のアドレス（ｘ0，１）の記録輝度が検出された最大輝度の数値に更新される（図１０のステップＳ８）。
【００８２】
なお、このときの輝度メモリ４１は、測定開始前に予め初期化されて記録輝度が０の状態であるため、スリット光Ｒの輝度レベルであれば、通常更新が行われる。また、投光角度が２以降に進行している場合には、それまでの撮像画像による検出によって、既に同じアドレスについて最大輝度が更新されていることもあり得るが、かかる場合も同様にして検出輝度が高い場合には更新される。
【００８３】
輝度メモリ４１の更新が行われると、角度コード化メモリ４２のアドレス（ｘ，ｙ）＝（ｘ0，１）にも、そのときの投光角度１が記録される（図９，図１０のステップＳ９）。
【００８４】
一方、検出された最大輝度レベルの方が低い場合には、輝度メモリ４１の更新は行われず、同時に、角度コード化メモリ４２の記録も行われない（図１０のステップＳ１０）。
【００８５】
そして、一つのスリット光Ｒに対して、全ての水平走査線について上記の工程が繰り返し行われる（図１１のステップＳ１１）。これにより、投光角度１におけるスリット光について各水平走査線方向の位置（水平アドレスｘ）が角度コード化メモリ４２上に記録される。
【００８６】
一つのスリット光について処理が終わると、次の投光角度のスリット光の撮像が行われ、上記の工程が繰り返される（図１１のステップＳ１２）。そして、全ての投光角度におけるスリット光の処理が終わると、角度コード化メモリ４２の記録情報が測定データとしてコンピュータ１００に出力される（図１１のステップＳ１３）。
【００８７】
ここで、角度コード化画像とは、撮影された測定対象物Ｓの表面の各点（各画素に検出される点）を、当該各点にスリット光が照射されたときの投光角度でコード化したものである。コンピュータ１００は、角度コード化メモリ４２からの出力により、三次元形状演算を行い表示する（図１０のステップＳ１４）。
【００８８】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、ＣＣＤ撮像センサ３１の水平走査線とスリット光Ｒとが交差して撮像するように、カメラ３とレーザ光源２２の互いの向きが設定されているため、一つの撮像画像における各走査線上についてスリット光Ｒが受光される画素は一つ（走査線とスリット光Ｒとの交点となる位置の画素のみ）に限定される。また一方で、外乱や測定対象物Ｓの乱反射等によりＣＣＤ撮像センサ３１に検出されるノイズとなる光は、通常，スリット光Ｒよりも輝度が低いことが普通である。このため、各走査線上におけるスリット光Ｒの受光位置は、最大輝度を示す一点の画素の位置と一致することになる。
【００８９】
従って、三次元形状の計測装置１０は、算出手段４のピーク検出部５により、各水平走査線上において最大輝度レベルとなる一つの画素位置のみをスリット光の通過位置として処理するため、測定対象物の表面の反射率の違いや背景光等の輝度の低いノイズを拾うことがなく、これによって計測の精度の向上を図ることが可能となる。
【００９０】
また、算出手段４が第二の比較回路６と第三の選択回路７とを備えているため、一画面分の記憶容量の輝度メモリ４１に対して、既に取り込まれた一つのスリット光画像の上から新たに他のスリット画像を取り込むことができる。即ち、一画面分の記憶容量の輝度メモリ４１に対して、位置を変えた複数のスリット光の撮像画像を同時に重ねて記録することができ、これにより、従来のように撮像回数と等しい画面数のメモリを不要とし、省メモリ化を図ることが可能である。
【００９１】
具体的には、必要となるメモリは、輝度分解能×１枚（一時輝度メモリ５１），一水平走査線上の画素数×１枚（一時位置メモリ８１），一画面の画素数×輝度分解能×１枚（輝度メモリ４１）及び一画面の画素数×角度分解能×１枚（角度コード化メモリ４２）のみですみ、メモリの節約となる。一方、従来の方法では、少なくとも、投光分解能×輝度分解能×画素数のメモリが必要となる。ここで、投光分解能は、例えば８ｂｉｔであれば２５６となる。
【００９２】
さらに、従来のように撮像回数と等しい多大な画面数のメモリを有しないため、処理時間の短縮化を図ることができる。これに加えて、ＣＣＤ撮像センサ３１の一つの水平走査線の出力期間中に当該水平走査線中の最大輝度の検出と水平アドレスの検出をほぼ同時に行い、帰線期間中には、わずか輝度メモリ４１及び角度コード化メモリ４２の二つのみにほぼ同時に記録更新を行うため（一つのメモリの完成後他のメモリへの書き換えがない）、従来と比較して、さらなる処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００９３】
ここで、上述した実施形態は、一例にすぎず、本願発明の内容を限定するものではない。例えば、走査線中ピーク位置の検出は、アナログ信号処理でもデジタル信号処理でおこなってもよい。また、照射機構２のガルバノミラー２３に替えてポリゴン・ミラ一を用いても良い。
【００９４】
また、上記実施形態では、輝度メモリ４１を予め初期化して、全てのアドレスの記録輝度の輝度レベルを０にしているが特にこれに限定しなくとも良い。例えば、初期化により全ての記録輝度の輝度レベルを、通常のスリット光の輝度レベルよりも低い所定の数値（例えばスリット光の半分程度の輝度レベルとする）に設定しても良い。
【００９５】
このように、かかる記録輝度の設定輝度レベルが、スリット光の検出輝度の記録を妨げるほどに高くない場合には、仮に、スリット光が照射されない部分が生じた場合，或いはスリット光が暗くしか照射されなかった場合に、ノイズを選択して取り込むことを防止することが可能である（ノイズはスリット光の輝度よりもかなり低い輝度であり、上述の例にように予めスリット光の半分程度の輝度が輝度メモリ４１に入力されていれば、これに満たないノイズの輝度が更新記録することはないからである）。
【００９６】
（比較例との比較）
上記三次元形状の計測装置１０のさらなる効果をより明確に説明するため、ここに比較例を挙げ、かかる比較例と比較して説明する。
【００９７】
比較例としての三次元形状の計測装置１０Ａは、図１２に示すように、算出手段４Ａを除いて、三次元形状の計測装置１０と同一の構成を採っている。このため、この比較例の説明は、算出手段４Ａに限定する。
【００９８】
この算出手段４Ａは、カメラ３からのビデオ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換経路４４Ａを介してＣＣＤ撮像センサ３１からの輝度（検出輝度）を受け，水平走査線ごとの最大輝度を検出するピーク検出部５Ａと、ＣＣＤ撮像センサ３１の各画素分の輝度の記憶領域を有する輝度メモリ４１Ａと、ＣＣＤ撮像センサ３１から出力される全ての輝度と輝度メモリに記録された対応する記憶領域中の輝度（記録輝度）との高低を比較する第二の比較回路６Ａと、ピーク検出部５Ａで最大輝度が検出され且つ第二の比較回路６Ａで検出輝度が高いと判断された場合に限り輝度メモリ４１Ａ中の記録輝度を更新する更新部７Ａとを備えている。
【００９９】
また、この算出手段４Ａには、ＣＣＤ撮像センサの出力情報（現在出力中の）輝度の水平アドレスｘ，垂直アドレスｙ，投光角度θ等を出力するメモリアドレス作成回路４６Ａと、各投光角度ごとに各走査線上で最大輝度を出力した画素の水平アドレスｘを記録する位置メモリ４２Ａと、ピーク検出部５Ａにより最大輝度が検出され且つ第二の比較回路６Ａにより記録輝度よりも検出輝度が高いと判断された場合に限り位置メモリ４２Ａ中の対応する記録水平アドレスを更新する第三の選択回路４８Ａとが備えられている。
【０１００】
さらに、この算出手段４Ａは、最終的に位置メモリ４２Ａが完成した後にこの位置メモリ４２Ａの情報を並び換えて各アドレスごとの投光角度を記録する角度コード化メモリ１０１Ａを備えている。
【０１０１】
上述のピーク検出部５Ａは、前述したピーク検出部５と同一の構成からなり、ＣＣＤ撮像センサ３１から出力される一つの出力期間中の全ての検出輝度について順番にその高低を比較し、各検出輝度がそれまで出力された検出輝度の中で最大となった場合にその旨を出力する。従って、一つの出力期間中に最大輝度の検出信号を複数回出力することとなり、出力期間中で最後に検出された最大輝度のみが真の最大輝度となる。この点については、前述したピーク検出部５も同様である。
【０１０２】
一方、第三の選択回路４８Ａでは、この第一の比較回路５４Ａの出力と第二の比較回路６Ａの出力に基づいて位置メモリ４２Ａの更新を行う。このとき、この比較例では、測定対象物Ｓに多重反射が生じた場合に、問題が生じていた。
【０１０３】
図１３にＣＣＤ撮像センサからの輝度出力を示す。この図において、符号Ｈは水平同期信号であって、二つの水平同期信号Ｈの間となるのが一水平走査線の出力期間である。図１３中の符号Ｒは、スリット光の輝度であり、通常はこれが最大輝度として検出され処理される。そしてこのスリット光Ｒに隣接して現れているのが多重反射Ｆによる輝度である。この多重反射Ｆは、スリット光Ｒと比較するとその輝度が若干低いため、かかる図１３に示す場合には、ピーク検出部５，５Ａの最終的に示される最大輝度はスリット光Ｒによる輝度となり、何等問題は生じない。
【０１０４】
しかしながら、測定対象物Ｓの表面形状が複雑となると、この多重反射Ｆが生じ易く、その一方で、スリット光Ｒ自体は窪みに照射されて、水平走査線によっては検出されない場合が生じ得る。即ち、一つの水平走査線における最大輝度検出の際に、多重反射Ｆのみが検出され、スリット光Ｒが検出されない場合が生じ得る。この場合、各ピーク検出部５，５Ａでは、多重反射Ｆを最大輝度として検出し、その後の処理が行われてしまう。
【０１０５】
ここで、比較例では、前述のように、第三の選択回路４８Ａが第１に比較回路５３Ａと第二の比較回路６Ａの出力に基づいて位置メモリ４２Ａの更新を行うため、多重反射Ｆが最大輝度として検出された場合には、その多重反射Ｆの水平アドレスｘが記録され、真のスリット光Ｒの水平アドレスｘは記録されないことになる。
【０１０６】
位置メモリ４２Ａは、各投光角度における各水平走査線上の水平アドレスを記録するため、一度記録された水平アドレスは、その後更新されることはない。その一方で、異なる投光角度で撮像した場合において、同じアドレス（水平アドレスと垂直アドレスとがそれぞれ同じ）において、スリット光が検出される場合が生じ得る。この場合、輝度メモリ４１Ａではそのアドレスの輝度が更新されるが、位置メモリ４２Ａでは、対応する記録領域に水平アドレスが書き込まれるだけであり、多重反射Ｆの水平アドレスは依然として記録されたままである。
【０１０７】
かかる場合において、完成した位置メモリ４２Ａから角度コード化メモリ１０１Ａの並び換えが行われると、同じアドレス上に二つの投光角度（多重反射Ｆ検出時の投光角度とスリット光Ｒ検出時の投光角度）が存在することになり、仮に、多重反射Ｆの投光角度が選択されると、そのアドレスについては後の処理で誤った距離計算がされ、ノイズとなる。即ち、この比較例では、多重反射による影響を充分に排除しきれないという不都合が生じていた。
【０１０８】
一方、本願発明では、画素位置検出部８を設け、ピーク検出部５により最大輝度とされる輝度を出力する画素の水平アドレスを特定するため、比較例のように位置メモリ４２Ａを介することなく輝度メモリ４２の更新に対応して角度コード化メモリ４２の更新を行うことが可能である。
【０１０９】
このため、多重反射Ｆによる輝度が輝度メモリ４１で更新されても、その後におけるスリット光Ｒの検出により輝度メモリ４１中の同じアドレスの記録輝度が更新されるため、これに対応して、角度コード化メモリ４２の記録投光角度も多重反射による投光角度からスリット光による投光角度に更新され、角度コード化メモリ４２中から抹消されるため、その後の処理においてノイズとなり得ない。なお、多重反射Ｆより先に同じアドレスについてスリット光Ｒが検出されてる場合には、多重反射Ｆの輝度よりもスリット光Ｒの輝度の方が高いため、輝度メモリ４１の更新が行われることはなく、従って当然に角度コード化メモリ４２に記録されることも起こり得ない。
【０１１０】
このため、本実施形態における三次元形状の計測装置１０は、多重反射の影響をも、より効果的に排除することができ、三次元形状の計測をより精度良く行うことが可能である。
【０１１１】
また、本実施形態は、出力同期部９を備えているため、所定のタイミングで同時に最大輝度とその水平アドレスとを同時に出力させることができ、その後の輝度メモリ及び角度コード化メモリの更新の処理においてより厳密に当該最大輝度及び水平アドレスの同期を図ることが可能である。
【０１１２】
特に、出力同期部９により、帰線期間時に出力させる構成としたことにより、一水平走査線において唯一最大となる輝度についてのみ第二の比較回路６及び第三の選択回路７の処理が行われ、比較例のように、出力期間の途中で出力される複数の最大輝度についての処理を行う必要がなく、不要な処理を排除することが可能である。
【０１１３】
さらに、本実施形態では、位置メモリ４２Ａを不要としているため、その分の小メモリ化を図ることが可能となっている。なお、本実施形態では、比較例にない一時位置メモリ８１を備えているが、この記録容量は、水平画素数分（２５６）であり、一方位置メモリ４２Ａは、走査線数×投光角度の分割数×水平画素数分（２４３×２５６×２５６）であるため、装置全体として比較例と比べても、充分な省メモリ化が図られているといえる。
【０１１４】
（照射機構の他の例）
本実施形態で示した照射機構２は、投光方向を回転させることにより走査を行う構成であるが、特にこれに限定する必要はない。例えば、図１４に示すように、スリット光の投光角度を測定対象物Ｓに対して一定方向維持した状態で平行に直動させて走査を行う照射機構２Ｂを三次元形状の計測装置１０に備える構成としても良い。
【０１１５】
この場合、投光角度に換えて光源の基準となる位置からの移動量を関数として三角測量の原理を用いて、各アドレスまでの距離を求めることにより三次元形状の計測装置を行うため、メモリアドレス作成回路４６は、投光角度信号に換えて光源の移動量を出力し、算出手段４には、角度コード化メモリ４２に換えて、ＣＣＤ撮像センサ３１の各画素に個別に対応する，直動方向の移動量の記録領域を有する直動変位量メモリを備えることが必要となる。
【０１１６】
そして、第四の比較回路４５では、第二の比較回路６の出力と画素位置検出部８との出力に基づいて、輝度メモリ４２の更新に合わせて，最大値の輝度となる画素に対応する直動変位量メモリの記憶領域中の直動方向の移動量の更新が行われる。
【０１１７】
かかる構成の場合でも、前述した照射機構２を備えた三次元形状の計測装置と同一の効果を上げることが可能である。
【０１１８】
【発明の効果】
本願発明では、算出手段のピーク検出部により、各水平走査線上において最大輝度レベルとなる一つの画素位置のみをスリット光の通過位置として処理するため、測定対象物の表面の反射率の違いや背景光等の輝度の低いノイズを拾うことがなく、これによって計測の精度の向上を図ることが可能となる。
【０１１９】
また、算出手段が比較部と更新部とを備えているため、一画面分の記憶容量の輝度メモリに対して、既に取り込まれた一つのスリット光画像の上から新たに他のスリット画像を取り込むことができる。即ち、輝度メモリを一画面分の記録容量とすることができ、且つ当該輝度メモリに対して、位置を変えた複数のスリット光の撮像画像を同時に重ねて記録することができ、これにより、従来のように撮像回数と等しい画面数のメモリを必要とせず、省メモリ化を図ることが可能である。
【０１２０】
さらに、従来のように撮像回数と等しい多大な画面数のメモリを有しないため、また、カメラよりの映像信号の出力と同時にスリット位置の抽出をおこなうので、処理時間の短縮化を図ることができる。
【０１２１】
さらにまた、本願発明では、画素位置検出部を設け、ピーク検出部により最大輝度とされる輝度を出力する画素の水平アドレスを特定するため、受光面上のどの画素において最大輝度の出力が行われているのかを特定することが容易なり、その後の三次元形状の計測の処理工程の簡略化を図ることが可能となる。
【０１２２】
特に、照射機構を投光角度変化による走査方式とし、各画素に対応する投光角度の記録領域を備える角度コード化メモリと、この角度コード化メモリに対して輝度メモリの更新時に併せて投光角度の更新を行う第二の更新部を備える構成とした場合には、輝度メモリの更新に併せて角度コード化メモリの更新を行うことが可能となり、例えば、多重反射による輝度が輝度メモリに記録された場合でも、真のスリット光による輝度の更新に合わせて角度コード化メモリの更新を図ることが可能となり、多重反射の影響を排除し、三次元形状の計測をより精度良く行うことが可能である。
【０１２３】
また、ピーク検出部に一時輝度メモリを，画素位置検出部に一時位置メモリをそれぞれ設け、さらに出力同期部を備えた構成の場合には、所定のタイミングで同時に最大輝度とその水平アドレスとを同時に出力させることができ、その後の輝度メモリ又は角度コード化メモリの更新の処理においてより厳密に当該最大輝度及び水平アドレスの同期を図ることが可能である。
【０１２４】
特に、出力同期部により、帰線期間時に出力させる構成とした場合にあっては、一水平走査線につき、その下流側の比較部，第一の更新部又は第二の更新部の処理を一回とすることができ、不要な処理を排除して計測の迅速化を図ることが可能である。
【０１２５】
また、照射機構をスリット光の直動による走査方式をした場合にあっても、上述した各効果を上げることが可能である。
【０１２６】
本発明は以上のように構成され機能するので、これによると、従来にない優れた三次元形状の計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に開示したカメラと照射機構の位置関係を説明する説明図である。
【図３】図１に開示した算出手段のブロック図である。
【図４】算出手段の動作を説明する構成を簡易化して示した説明図であり、図４（Ａ）は一つ目のスリット光を撮像したＣＣＤ撮像センサを示し、図４（Ｂ）は初期化された輝度メモリを示し、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のスリット光の撮像により得られた一番目の走査線における輝度を記録した輝度メモリを示し、図４（Ｄ）は図４（Ｃ）の輝度メモリに基づいて記録された角度コード化メモリを示す。そして、図４（Ｅ）から図４（Ｈ）までは、同様にして各走査線ごとに輝度メモリ及び角度コード化メモリが記録される状態示している。
【図５】算出手段の動作を説明する構成を簡易化して示した図４の続きの説明図であり、図５（Ａ）は二つ目のスリット光を撮像したＣＣＤ撮像センサを示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のスリット光の撮像により得られた一番目の走査線における輝度を記録した輝度メモリを示し、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）の輝度メモリに基づいて記録された角度コード化メモリを示す。そして、図５（Ｄ）から図５（Ｇ）までは、同様にして各走査線ごとに輝度メモリ及び角度コード化メモリが記録される状態示している。
【図６】算出手段の動作を説明する構成を簡易化して示した図５の続きの説明図であり、図６（Ａ）は三つ目のスリット光を撮像したＣＣＤ撮像センサを示し、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のスリット光の撮像により得られた一番目の走査線の輝度を記録した輝度メモリを示し、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）の輝度メモリに基づいて記録された角度コード化メモリを示す。そして、図６（Ｄ）は三番目の走査線の輝度を記録した輝度メモリを示し、図６（Ｅ）は図６（Ｄ）の輝度メモリに基づいて記録された角度コード化メモリを示す。
【図７】図７（Ａ）はスリット光を撮像したＣＣＤ撮像センサを示す説明図であり、図７（Ｂ）は走査線番号１の水平走査線を構成する画素の出力を並び順に示す説明図である。
【図８】図７（Ａ）のスリット光の撮像により得られた一画素における輝度を記録する輝度メモリを示す説明図である。
【図９】図８の輝度メモリに基づいて記録された角度コード化メモリを示す説明図である。
【図１０】本実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本実施形態の動作を示す図１０の続きのフローチャートである。
【図１２】本実施形態の効果を説明するための比較例の算出手段のブロック図である。
【図１３】スリット光と多重反射による輝度信号の出力を示す線図である。
【図１４】照射機構の他の例を示す平面構成図である。
【図１５】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
２  照射機構
３  カメラ
４  算出手段
５  ピーク検出部
６  第二の比較回路（比較部）
７  第三の選択回路（第一の更新部）
８  画素位置検出部
１０  三次元形状の計測装置
３１  ＣＣＤ撮像センサ（受光器）
４１  輝度メモリ
４２  角度コード化メモリ
４５  第四の選択回路（第二の更新部）
５１  一時輝度メモリ
８１  一時位置メモリ
Ｒ  スリット光
Ｓ  測定対象物
【図１】
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【図２】
0003740836.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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