特許 6737503 ３Ｄスキャナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6737503

(24)【登録日】2020年7月20日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】３Ｄスキャナ

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/25 20060101AFI20200730BHJP

   G03B 15/00 20060101ALI20200730BHJP

   G03B 17/56 20060101ALI20200730BHJP

   G03B 37/00 20060101ALI20200730BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20200730BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/25 H

   G03B15/00 W

   G03B15/00 H

   G03B17/56 A

   G03B37/00 A

   H04N5/225

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-178390(P2016-178390)

(22)【出願日】2016年9月13日

(65)【公開番号】特開2018-44812(P2018-44812A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年8月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】316014722

【氏名又は名称】株式会社ＶＲＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110000752

【氏名又は名称】特許業務法人朝日特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井口 道久

(72)【発明者】

【氏名】謝 英弟

【審査官】 山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２０１６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３８９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３０４１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６４０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１４３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１４０３１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３００３８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０３Ｂ １５／００−１５／０３５、１５／０６−１５／１６

Ｇ０３Ｂ １７／５６−１７／５８

Ｇ０３Ｂ ３５／００−３７／０６

Ｈ０４Ｎ ５／２２２−５／２５７

Ａ６１Ｂ ５／０６−５／２２

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に被写体を収容する空間を有する固定構造体と、
前記空間を貫く仮想的な回転軸を中心に回転する可動構造体と、
前記可動構造体の内周面において、当該可動構造体の回転方向と交わる方向に配置され、前記被写体の表面状態を検知する第１センサー群と、
前記可動構造体の内周面において、前記回転方向と交わる方向に配置され、前記第１センサー群に対し当該回転方向に位置し、前記被写体の表面状態を検知する第２センサー群と、
前記固定構造体に固定され、前記可動構造体を回転させるためのモーターと
を有する３Ｄスキャナ。

【請求項2】

前記可動構造体は、
設置面から少なくとも上向きに延びる複数の第１軸材と、
前記複数の第１軸材と交差する方向に延び、当該複数の第１軸材に固定された第２軸材と、
前記複数の第１軸材の一端に固定され、前記回転軸に相当するシャフトを有する支持部と
を有し、
前記固定構造体は、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受
を有する
請求項１に記載の３Ｄスキャナ。

【請求項3】

前記第２軸材の外周側に設けられたタイミングベルトと、
前記モーターの出力軸に設けられ、前記タイミングベルトと噛み合うタイミングプーリと
を有する請求項２に記載の３Ｄスキャナ。

【請求項4】

前記タイミングプーリに対し前記第２軸材を挟んで対向する位置に設けられたガイドローラー
を有する請求項３に記載の３Ｄスキャナ。

【請求項5】

前記第１軸材の下端に設けられた車輪
を有する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の３Ｄスキャナ。

【請求項6】

前記シャフトは中空である
ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか一項に記載の３Ｄスキャナ。

【請求項7】

前記モーターは、前記固定構造体において、前記３Ｄスキャナの重心よりも低い位置に固定される
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の３Ｄスキャナ。

【請求項8】

前記第１センサー群のうち隣り合う２つのカメラの光軸が交わる
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の３Ｄスキャナ。

【請求項9】

前記第１センサー群は、複数のカメラおよび複数の距離センサーを含み、
前記３Ｄスキャナは、前記可動構造体に固定された複数のマウント台を有し、
前記複数のマウント台の各々に対し、前記複数のカメラのうち一のカメラおよび前記複数のセンサーのうち一のセンサーが固定される
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の３Ｄスキャナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３Ｄスキャナに関する。

【背景技術】

【0002】

被写体の表面状態（凹凸および色彩）を三次元的に検知してデータ化する、いわゆる３Ｄスキャナが知られている。例えば非特許文献１には、スマートフォンを被写体の回りで回転させながら写真を撮影することにより、被写体を３Ｄデータ化する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】“スマホでの３Ｄスキャンやパノラマ撮影に便利な回転台「PIXELIO」”、［online］、平成２７年１１月５日、［２０１６年８月４日検索］、インターネット＜URL：http://japan.cnet.com/news/service/35073037/＞

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１に記載の技術においては、単一のカメラを被写体の回りで３６０°回転させて被写体を撮影するため、被写体の走査に時間がかかるという問題があった。

【0005】

これに対し本発明は、被写体をより高速に走査できる３Ｄスキャナを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、内部に被写体を収容する空間を有する固定構造体と、前記空間を貫く仮想的な回転軸を中心に回転する可動構造体と、前記可動構造体の内周面において、当該可動構造体の回転方向に垂直な方向に配置され、前記被写体の表面状態を検知する第１センサー群と、前記可動構造体の内周面において、前記回転方向に垂直な方向に配置され、前記第１センサー群に対し当該回転方向に位置し、前記被写体の表面状態を検知する第２センサー群と、前記固定構造体に固定され、前記可動構造体を回転させるためのモーターとを有する３Ｄスキャナを提供する。

【0007】

前記可動構造体は、設置面から少なくとも上向きに延びる複数の第１軸材と、前記複数の第１軸材と交差する方向に延び、当該複数の第１軸材に固定された第２軸材と、前記複数の第１軸材の一端に固定され、前記回転軸に相当するシャフトを有する支持部とを有し、前記固定構造体は、前記シャフトを回転可能に支持する軸受を有してもよい。

【0008】

この３Ｄスキャナは、前記第２軸材の外周側に設けられたタイミングベルトと、前記モーターの出力軸に設けられ、前記タイミングベルトと噛み合うタイミングプーリとを有してもよい。

【0009】

この３Ｄスキャナは、前記タイミングプーリに対し前記第２軸材を挟んで対向する位置に設けられたガイドローラーを有してもよい。

【0010】

この３Ｄスキャナは、前記第１軸材の下端に設けられた車輪を有してもよい。

【0011】

前記シャフトは中空であってもよい。

【0012】

前記モーターは、前記固定構造体において、前記３Ｄスキャナの重心よりも低い位置に固定されてもよい。

【0013】

前記第１センサー群のうち隣り合う２つのカメラの光軸が交わってもよい。

【0014】

前記第１センサー群は、複数のカメラおよび複数の距離センサーを含み、前記３Ｄスキャナは、前記可動構造体に固定された複数のマウント台を有し、前記複数のマウント台の各々に対し、前記複数のカメラのうち一のカメラおよび前記複数のセンサーのうち一のセンサーが固定されてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、被写体をより高速に走査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】関連技術に係る３Ｄスキャナを例示する図。

【図2】別の関連技術に係る３Ｄスキャナを例示する図。

【図3】さらに別の関連技術に係る３Ｄスキャナを例示する図。

【図4】一実施形態に係る３Ｄスキャナ１の外観を例示する図。

【図5】支持部１１５および支持部１２６の断面構造を示す模式図。

【図6】保持フレーム１３１の構造を例示する図。

【図7】保持フレーム１３１に固定される４台のカメラＣの撮影範囲を例示する図。

【図8】駆動装置１５の詳細を例示する図。

【図9】駆動装置１５の内周側の構造を例示する図。

【図10】３Ｄスキャナの動作の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

１．概要
被写体Ｓの表面状態を検知する３Ｄスキャナには、種々のタイプのものがある。本発明の実施形態の説明に先立ち、まずはそれらの関連技術に係る３Ｄスキャナの概要を説明する。

【0018】

図１は、関連技術に係る３Ｄスキャナを例示する図である。この３Ｄスキャナは、被写体Ｓの表面状態を複数のセンサー群ＳＤ（カメラおよび距離センサー）により検知する。この３Ｄスキャナでは、被写体Ｓもセンサー群も固定される。センサー群は、被写体Ｓの全表面を一度に検知できるだけの数および位置で配置される。この３Ｄスキャナは、被写体Ｓの動作の瞬間を捉えることができる反面、被写体Ｓの全表面を空間的にカバーする必要があるため装置が大がかりになってしまい、さらに多数のセンサー群を有するため装置が高価になってしまうという問題があった。

【0019】

図２は、別の関連技術に係る３Ｄスキャナを例示する図である。この３Ｄスキャナでは、被写体Ｓのある限られた領域だけを撮影できる数および位置に配置された複数のセンサー群ＳＤが用いられる。この例では、被写体Ｓの全表面を時間的にカバーするため、固定されたセンサー群ＳＤに対し被写体Ｓを載せるステージＴが回転する。

【0020】

図３は、さらに別の関連技術に係る３Ｄスキャナを例示する図である。この３Ｄスキャナでは、被写体Ｓのある限られた領域だけを撮影できる数および位置に設置された複数のカメラＣが用いられる。この例では、被写体Ｓの全表面を時間的にカバーするため、カメラＣが設置されたフレームが、固定された被写体Ｓの回りを回転する。図２および図３の３Ｄスキャナによれば図１の例と比較してカメラＣの数を大幅に削減できるためコストを低減できる一方、撮影には時間がかかるという問題があった。さらに、撮影が終了するまでの間、被写体Ｓには同じ姿勢を保持することが要求され、ストレスを与えることがあった。特に図２の例においては、ステージＴの回転が被写体Ｓの姿勢の保持を妨げるという問題もあった。本実施形態では、これらの問題に対処する。

【0021】

２．構成
図４は、一実施形態に係る３Ｄスキャナ１の外観を例示する図である。３Ｄスキャナ１は、例えば人間を被写体とし、被写体の表面状態を走査してデータ化する装置である。３Ｄスキャナ１は、被写体のある限られた表面領域を検知するセンサー群を被写体に対して回転させるものであるが、センサー群を複数用いることによって、各センサー群が検知する範囲を限定し、全体としての走査時間を短縮するものである。

【0022】

３Ｄスキャナ１は、固定構造体１１および可動構造体１２を有する。固定構造体１１および可動構造体１２は、内部に被写体を収容する空間を有する。固定構造体１１は３Ｄスキャナ１を設置場所に対し固定するための構造体であり、可動構造体１２はセンサー群を被写体の回りで移動させるための構造体である。この例で、可動構造体１２は、固定構造体１１の内部に収容される。なお、内側とは使用状態において被写体に面する側をいい、外側とは被写体と反対方向をいう。可動構造体１２は固定構造体１１に対し相対的に移動、具体的には、固定構造体１１の内部の、被写体が収容される空間を貫く仮想的な回転軸を中心に回転する。なお、以下の説明において、３Ｄスキャナ１を水平面に設置した場合に鉛直上向きとなる方向を「上」といい、鉛直下向きになる方向を「下」という。また、上下に沿った方向を縦方向といい、これに垂直な方向を横方向という。

【0023】

この例で、固定構造体１１は、軸材１１１、１１２、および１１３、軸材１１４、並びに支持部１１５から構成されるフレーム構造を有する。軸材１１１、１１２、および１１３、並びに軸材１１４は、３Ｄスキャナ１に機械的な強度を与えるための構造材である。軸材１１１、１１２、および１１３、並びに軸材１１４は、装置の運搬、設置、または使用の際に装置がその形状を保持できる程度の機械的強度を与えるものであることが好ましい。軸材１１１、１１２、および１１３は、設置面から全体として少なくとも上向きに延びる軸材である。「設置面から少なくとも上向きに延びる」とは、３次元座標系において上向きに延びる成分を有することをいい、設置面から真っ直ぐ上向きだけに延びることを意味するものではない。また、「全体として上向きに延びる」とは軸材の一端から他端までが少なくとも上向きに延びることを意味するものであり、その一部に水平方向に延びる部分を含んでいてもよい。

【0024】

軸材１１１、１１２、および１１３は、設置面近傍においては設置面に対してほぼ上向き（縦方向）に真っ直ぐ延びる。軸材１１１、１１２、および１１３は、ある高さにおいて内側に曲がっており、３Ｄスキャナ１を上から見たときにその中心近傍において支持部１１５に固定される。軸材１１４は、軸材１１１、１１２、および１１３と交差する方向（例えば水平方向。横方向）に延びており、軸材１１１、１１２、および１１３とそれぞれ固定される。３Ｄスキャナ１を上から見ると、軸材１１４は円弧を描く。軸材１１４は全周に渡って設けられているわけでなく、一部が開口している。軸材１１４は、軸材１１１、１１２、および１１３の構造を補強するための補強材である。このように、固定構造体１１は、開口を有するドーム型のフレーム構造を有する。

【0025】

可動構造体１２は、軸材１２１、１２２、および１２３、軸材１２４および１２５、支持部１２６、並びに軸材１２７から構成されるフレーム構造を有する。軸材１２１、１２２、および１２３は、下端側において全体として少なくとも上向き（縦方向）に伸びる軸材である。具体的には、軸材１２１、１２２、および１２３は、設置面に対してほぼ上向きに真っ直ぐ延びる。軸材１２１、１２２、および１２３は、軸材１１１、１１２、および１１３と同様に、ある高さにおいて内側に曲がっており、３Ｄスキャナ１を上から見たときにその中心近傍において支持部１２６に固定される。軸材１２４、１２５、および１２７は、軸材１２１、１２２、および１２３と交差する方向（例えば水平方向。横方向）に延びており、軸材１２１、１２２、および１２３とそれぞれ固定される。３Ｄスキャナ１を上から見ると、軸材１２４、１２５、および１２７は円弧を描く。軸材１２４、１２５、および１２７は全周に渡って設けられているわけでなく、一部が開口している。可動構造体１２が基準位置にあるとき、この開口は固定構造体１１の開口に相当する位置にある。このように、可動構造体１２は、開口を有するドーム型のフレーム構造を有する。

【0026】

軸材１２１、１２２、および１２３の下端には車輪Ｗが取り付けられる。さらに、固定構造体１１と設置面（床面）との間には平板１９が設置される。この例で平板１９は固定構造体１１に固定される。すなわち、車輪Ｗと設置面との間には平板１９が挟まれる。平板１９の表面は摩擦を低減した平滑な構造を有しており、この上を車輪Ｗが接触しつつ移動する。平板１９を挟むことにより設置面の凹凸の影響を低減し、可動構造体１２の回転運動に伴うセンサー群の上下動を抑制することができる。なお平板１９は車輪Ｗの可動範囲にだけ存在していればよいので、この例では、中心部に孔を有する円板形状（ドーナツ型）を有する。

【0027】

３Ｄスキャナ１の構造材は、例えば、ステンレス鋼もしくはアルミニウム合金等の金属、樹脂、またはこれらの複合材料により形成される。なお、部材同士の固定は、ボルトおよびナット等の固定具を用いて、または溶接により行われる。また、軸材としては、断面形状が、例えば、円、四角形、Ｌ字形、またはＨ字型のものが用いられる。軸材は中空であってもよい。固定構造体１１および可動構造体１２は、それぞれ、フレーム構造を採用することにより、モノコック構造を採用する例と比較して３Ｄスキャナ１全体を軽量化および低コスト化することができる。

【0028】

図５は、支持部１１５および支持部１２６の断面構造を示す模式図である。この図は、上下方向に平行な断面を示す。支持部１２６は、上向きに延びるシャフト１２６１を有する。シャフト１２６１は、可動構造体１２の回転運動の軸となる。シャフト１２６１は中空の構造を有する。支持部１１５は、シャフト１２６１を回転可能に支持するための軸受１１５１を有する。軸受１１５１は、例えば、転がり軸受またはすべり軸受である。軸受１１５１も軸方向に中空の構造を有する。シャフト１２６１および軸受１１５１が中空構造を有しているため、この内部空間に電気配線用のケーブル（図示略）を通すことができ、シャフトの外にケーブルを通す例と比較してケーブルを短くすることができる。なお、図においてシャフト１２６１の中心線が、仮想的な回転軸を表す。

【0029】

再び図４を参照する。３Ｄスキャナ１はさらに、保持フレーム１３１、１３２、および１３３を有する。保持フレーム１３１は、センサー群を保持すなわち固定するためのフレームである。保持フレーム１３１、１３２、および１３３は、可動構造体１２に対して固定される。

【0030】

図６は、保持フレーム１３１の構造を例示する図である。保持フレーム１３１は、平行に延びる２本の軸材１３１１および１３１２を有する。軸材１３１１および１３１２も、設置面近傍においては設置面に対してほぼ上向きに真っ直ぐ延び、ある高さにおいて内側に曲がっている。保持フレーム１３１には、複数のマウント台、この例ではマウント台１４１１〜１４１４の４つのマウント台が固定される。マウント台１４１１〜１４１４は、それぞれ、センサーを固定する（取り付ける）ための構造体であり、この例では開口を有する箱型の構造を有する。各マウント台に、１台のカメラＣおよび１台のセンサーＤが固定される。すなわちこの例では、単一の保持フレーム１３１に、合計で４台のカメラＣおよび４台のセンサーＤが取り付けられる。

【0031】

カメラＣは、被写体の表面を撮影する。カメラＣは、被写体の表面の色彩に関する情報を検知する色センサー（ＲＧＢセンサー）である。センサーＤは、被写体までの距離を検知する距離センサーである。センサーＤは、赤外光等の可視光外の波長で所定のパターン図形の像を投写する投写部、および投写された像を読み取る撮像部を有する。あるマウント台に固定されるカメラＣおよびセンサーＤは、両者の光軸がほぼ同じ位置を向いている。単一のマウント台に対しカメラＣおよびセンサーＤが固定されているため、両者がそれぞれ個別に保持フレーム１３１に固定される例と比較して、カメラＣとセンサーＤとの位置関係の変化を抑制することができる。

【0032】

図７は、保持フレーム１３１に固定される４台のカメラＣの撮影範囲を例示する図である。ここでは、これら４台のカメラＣを区別するため、カメラＣ１〜Ｃ４という符号を用いる。これら４台のカメラのうち、隣り合う２台のカメラの撮影範囲は一部が重なっている。例えば、カメラＣ３の撮影範囲とカメラＣ４の撮影範囲とは一部が重なっている。また、これら４台のカメラのうち、少なくとも１組の隣り合う２台のカメラ、図７の例では最下段のカメラＣ４およびその１つ上のカメラＣ３の光軸ａ４およびａ３は、設置面の中心Ｃｏよりも手前、より詳細には被写体Ｓよりも手前で交わる。これにより、カメラＣ３およびＣ４の位置関係と、その撮影範囲の位置関係が逆転する。すなわち、最下段のカメラＣ４の撮影範囲は、カメラＣ３の撮影範囲よりも上に位置する。例えば、カメラＣ３もカメラＣ４も被写体Ｓを上方から撮影するような位置関係にあると、被写体Ｓの床面付近の表面状態を検知することが難しくなる場合がある。例えば、カメラＣまたはセンサーＤには、被写体を検知可能な距離範囲が定められている場合がある、この場合において、最下段のカメラＣ４で被写体の足元を撮影すると、検知可能な最短距離よりも被写体までの距離が短くなってしまうことがある。これに対し本実施形態のようにセンサーの位置関係と検知範囲の位置関係を逆転させることにより、被写体までの距離をかせぐことができる。すなわち、この配置によれば、カメラＣの回転半径を増やすことなく人体の足元付近の撮影視野を広げることができる。さらに、例えば被写体として人間を想定した場合、床面付近は足元であり、また、ズボンまたはスカートの裾の詳細な状態は上方からの撮影だけでは検知しにくいという問題がある。これに対しセンサーの位置関係と検知範囲の位置関係とが逆転する配置とすることにより、被写体Ｓが複雑な表面形状を有していてもその状態をより正確に検知することができる。本実施形態によれば、足を開いている人間の足元や、スカートの裾の開いた部分までより正確に検知することができる。

【0033】

保持フレーム１３２および１３３においても、それぞれ４台のカメラＣおよび４台のセンサーＤが固定される。すなわち、３Ｄスキャナ１は、全体として１２台のカメラＣおよび１２台のセンサーＤを有する。３Ｄスキャナ１においては、１群のセンサー群が、可動構造体１２の回転方向（横方向）と垂直な方向（縦方向）に配置されている。可動構造体１２を回転することにより、回転方向（横方向）の領域の撮影をカバーする。さらに、このセンサー群を回転方向において複数（上記の例では３群）配置することにより、可動構造体１２の回転角を削減することができる。すなわち、保持フレーム１３１および１３２には、それぞれ、縦方向に配置された１群のセンサー群が固定される。保持フレーム１３１に固定された１群のセンサー群は第１センサー群の一例であり、保持フレーム１３２に固定された１群のセンサー群は第１センサー群に対し回転方向に位置する第２センサー群の一例である。

【0034】

この例では、垂直方向に延びる軸材１２１、１２２、および１２３が水平方向に延びる軸材１２４により補強される。したがって、軸材１２４が無い例と比較して、保持フレーム間の距離のずれすなわちカメラＣの、可動構造体１２の回転方向における距離のずれを抑制することができる。なお、カメラＣおよびセンサーＤの電源ケーブルおよび信号ケーブルは、各保持フレームを伝い、軸受１１５１の中空から３Ｄスキャナ１の外に導かれ、電源装置および信号処理装置（いずれも図示略）に接続される。

【0035】

再び図４を参照する。３Ｄスキャナ１は、さらに駆動装置１５を有する。駆動装置１５は、可動構造体１２を回転させるための装置である。駆動装置１５は、平板１９に固定される。なお駆動装置１５は、平板１９に代えて、または加えて、固定構造体１１の構造材（軸材１１１等）に固定されてもよい。

【0036】

図８は、駆動装置１５の詳細を例示する図である。駆動装置１５は、モーター１５１、コントローラ１５２、およびタイミングプーリ１５３を有する。また、軸材１２５の外周にはタイミングベルト１２５１が設けられる。モーター１５１は、回転運動を出力する装置である。モーター１５１の出力軸にはタイミングプーリ１５３が設けられる。タイミングプーリ１５３はタイミングベルト１２５１と噛み合い、モーター１５１の動力を軸材１２５（可動構造体１２）に伝達する。コントローラ１５２は、入力される制御信号に応じてモーター１５１の出力を制御する。

【0037】

図９は、駆動装置１５の内周側の構造を例示する図である。３Ｄスキャナ１は、さらにガイドローラー１６を有する。ガイドローラー１６は、軸材１２５を挟んでタイミングプーリ１５３と対向する位置において、平板１９に固定される。ガイドローラー１６は、可動構造体１２の回転の偏心を抑制し、また、タイミングプーリ１５３とタイミングベルト１２５１との噛み合いを安定させる。

【0038】

本実施形態においては、駆動装置１５が平板１９に固定、すなわち、３Ｄスキャナ１の最下部に設置される。一般に駆動装置１５は重量が重いが、３Ｄスキャナ１の重心よりも低い位置に配置することにより、３Ｄスキャナ１の振動または転倒に対する安定性を向上させることができる。また、駆動装置１５は可動構造体１２の外周部分を駆動するので、例えばシャフト１２６１を直接駆動する例と比較してモーターの負荷を低減することができる。また、駆動装置１５をシャフト１２６１の近傍に取り付ける例と比較して、３Ｄスキャナ１の高さを低く抑えることができる。

【0039】

３．動作
図１０は、３Ｄスキャナの動作の一例を示す図である。図１０（Ａ）は可動構造体１２の回転前の状態を、図１０（Ｂ）は回転後の状態を、それぞれ示す。これらの図は、３Ｄスキャナ１を上から見た図である。また、図面を簡単にするため、ここでは、軸材１１１、１１２、１１３、１１４、１２１、１２２、１２３、および１２５のみを示す。この例では、軸材１１１と軸材１１３との間に軸材１１４が設けられず開口している。軸材１１１、１１２、および１１３は、上から見たときに均等には配置されておらず、軸材１１１と軸材１１３とがなす角θ１は、軸材１１１と軸材１１２とがなす角θ２および軸材１１２と軸材１１３とがなす角θ３よりも広い。あくまで一例ではあるが、θ１＝１４０°、θ２＝θ３＝１１０°である。固定構造体１１の開口は、被写体が撮影位置に入るための出入口となる。開口が広い方が被写体の出入りには便利である。なお軸材１２１、１２２、および１２３についても同様である。この状態から、可動構造体１２がθｒ＝約１２０°回転し、この回転と同期してカメラＣが被写体を撮影し、センサーＤが被写体までの距離を計測する。カメラＣおよびセンサーＤにより得られたデータは、情報処理装置（図示略）により処理され、被写体の表面状態を表すデータとしてデータ化される。なお、可動構造体１２の回転角は開口の角θ１よりも小さいが、カメラＣの画角により被写体の全周を撮影することが可能である。

【0040】

４．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

【0041】

固定構造体１１および可動構造体１２の具体的構成は実施形態で例示したものに限定されない。例えば、縦方向に延びる軸材の数は３本に限定されない。軸材は２本または４本以上であってもよい。固定構造体１１および可動構造体１２において、縦方向の軸材の数は異なっていてもよい。

【0042】

固定構造体１１と可動構造体１２との位置関係は、固定構造体１１の内部に可動構造体１２が収容されるものに限定されない。固定構造体１１が可動構造体１２の内部に収容される関係にあり、可動構造体１２は、固定構造体１１の外周に沿って回転してもよい。

【0043】

固定構造体１１はドーム型の形状に限定されない。固定構造体１１は、円筒型または円錐形等、ドーム型以外の形状を有してもよい。円筒形または円錐形の場合、ドーム型と比べて軸材１１１〜１１３および軸材１２１〜１２３の加工が容易になるので低コスト化することができる。さらに、可動構造体１２が固定構造体１１の内部に位置する場合、固定構造体１１は、上から見た形状が円でなくてもよい。可動構造体１２を内部に収容できるものであれば、固定構造体１１を上から見た形状は、例えば四角形であってもよい。この場合、固定構造体１１を上から見た形状が円である例と比較して軸材１１４の加工が容易になるので低コスト化することができる。

【0044】

固定構造体１１および可動構造体１２の少なくとも一方は、フレーム構造に代わりモノコック構造を有していてもよい。ただし一般にはモノコック構造よりもフレーム構造の方が軽量化できるというメリットがある。

【0045】

センサー群を可動構造体１２に固定する手法は、保持フレーム１３１〜１３３およびマウント台１４１１〜１４１４を介して取り付けるものに限定されない。例えば、マウント台１４１１〜１４１４は、保持フレーム１３１を介さず、直接、軸材１２１〜１２３のいずれかに固定されてもよい。あるいは、可動構造体１２がモノコック構造を有している場合には、モノコックの本体に直接、マウント台１４１１〜１４１４が固定されてもよい。

【0046】

軸受１１５１の位置は、実施形態で例示したものに限定されない。例えば、軸受１１５１は、３Ｄスキャナ１の上部ではなく下部に設けられてもよい。すなわち、実施形態では３Ｄスキャナ１の上部で回転を支持する例を説明したが、３Ｄスキャナ１は下部で回転を支持する構成を有していてもよい。

【0047】

モーター１５１の位置は、実施形態で例示したものに限定されない。例えば、モーター１５１は、３Ｄスキャナ１の上部においてシャフト１２６１の近傍に固定されてもよい。この場合、モーター１５１の出力軸およびシャフト１２６１にそれぞれギアが取り付けられ、これらのギアを噛み合わせることによってモーター１５１の動力がシャフト１２６１に伝達される。ただし、実施形態において説明したように、振動または転倒に対する安定性の観点からは、モーター１５１は３Ｄスキャナ１の重心よりも低い位置に固定されることが好ましい。また、ガイドローラー１６は省略されてもよい。さらに、車輪Ｗは省略されてもよい。車輪Ｗが省略される場合、可動構造体１２の下端は平板１９から浮いていてもよい。その他、実施形態で例示した構造の一部は省略されてもよい。

【0048】

センサー群の数およびその配置は実施形態で例示したものに限定されない。例えば、保持フレーム１３１は、可動構造体１２において、斜め方向（縦方向および横方向のいずれに対しても垂直でない方向）に延びてもよい。要は、１群のセンサー群は、可動構造体１２の回転方向と交わる方向に配置されていればよい。

【符号の説明】

【0049】

１…３Ｄスキャナ、１１…固定構造体、１２…可動構造体、１５…駆動装置、１６…ガイドローラー、１１１…軸材、１１２…軸材、１１３…軸材、１１４…軸材、１１５…支持部、１２１…軸材、１２２…軸材、１２３…軸材、１２４…軸材、１２５…軸材、１２６…支持部、１２７…軸材、１３１…保持フレーム、１３２…保持フレーム、１３３…保持フレーム、１４１１…マウント台、１４１２…マウント台、１４１３…マウント台、１４１４…マウント台、１５１…モーター、１５２…コントローラ、１５３…タイミングプーリ、１１５１…軸受、１２５１…タイミングベルト、１２６１…シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】