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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024165648
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】３次元形状計測装置、制御方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
G01B 11/25 20060101AFI20241121BHJP
【ＦＩ】
G01B11/25 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023082011
(22)【出願日】2023-05-18
(71)【出願人】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】横田 壮太郎
(72)【発明者】
【氏名】飯島 成幸
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 義弘
【テーマコード（参考）】
2F065
【Ｆターム（参考）】
2F065AA53
2F065FF08
2F065FF67
2F065GG03
2F065GG07
2F065GG24
2F065HH06
2F065JJ03
2F065JJ26
2F065LL62
2F065QQ16
(57)【要約】
【課題】測定時間の増大を抑制しつつ、計測対象との距離の範囲の広い３次元形状計測装置を提供する。
【解決手段】３次元形状計測装置１００は、計測対象にピントが合うように調整されたカメラ２と、縞パターンを投影するプロジェクター１とを備える。プロジェクター１によって投影される縞パターンの周期は可変である。
【選択図】図２
【解決手段】３次元形状計測装置１００は、計測対象にピントが合うように調整されたカメラ２と、縞パターンを投影するプロジェクター１とを備える。プロジェクター１によって投影される縞パターンの周期は可変である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
３次元形状計測装置であって、
計測対象にピントが合うように調整されたカメラと、
縞パターンを投影するプロジェクターとを備え、
前記プロジェクターによって投影される前記縞パターンの周期は可変である、３次元形状計測装置。
計測対象にピントが合うように調整されたカメラと、
縞パターンを投影するプロジェクターとを備え、
前記プロジェクターによって投影される前記縞パターンの周期は可変である、３次元形状計測装置。
【請求項2】
前記縞パターンの周期は、前記計測対象と前記プロジェクターとの測定距離に応じて設定される、請求項１に記載の３次元形状計測装置。
【請求項3】
前記縞パターンの周期は、前記計測対象と前記プロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルに基づいて、設定される、請求項２に記載の３次元形状計測装置。
【請求項4】
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
【請求項5】
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
【請求項6】
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に矩形波パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像をフーリエ変換することにより得られる周期成分と振幅との相関関係において、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上に対応する前記周期成分に設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に矩形波パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像をフーリエ変換することにより得られる周期成分と振幅との相関関係において、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上に対応する前記周期成分に設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
【請求項7】
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器にピントの合った２値画像を移動させながら投影したときに前記輝度測定器によって測定された第２輝度の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器にピントの合った２値画像を移動させながら投影したときに前記輝度測定器によって測定された第２輝度の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
【請求項8】
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記３次元形状計測装置から前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器に均一パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第２輝度のばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記３次元形状計測装置から前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器に均一パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第２輝度のばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、請求項３に記載の３次元形状計測装置。
【請求項9】
前記測定距離を計測する距離測定器をさらに備える、請求項２に記載の３次元形状計測装置。
【請求項10】
前記距離測定器は、前記計測対象の一部の範囲と前記プロジェクターとの距離を前記測定距離として計測し、
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、請求項９に記載の３次元形状計測装置。
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、請求項９に記載の３次元形状計測装置。
【請求項11】
前記計測対象に位相の異なる複数の縞パターンを投影したときに前記カメラから得られる複数の画像に基づいて前記測定距離を測定する距離測定部をさらに備える、請求項２に記載の３次元形状計測装置。
【請求項12】
前記距離測定部は、前記複数の画像の各々のうち前記プロジェクターの光軸の輝度を表す画素を含む一部の範囲を用いて前記測定距離を測定し、
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、請求項１１に記載の３次元形状計測装置。
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、請求項１１に記載の３次元形状計測装置。
【請求項13】
前記カメラは、オートフォーカス機構を有し、前記オートフォーカス機構によって前記計測対象にピントが合うように調整される、請求項１に記載の３次元形状計測装置。
【請求項14】
互いに焦点距離の異なる複数のカメラを備え、
前記複数のカメラのうち、前記計測対象に対する合焦度の最も高い特定のカメラが前記カメラとして選択される、請求項１に記載の３次元形状計測装置。
前記複数のカメラのうち、前記計測対象に対する合焦度の最も高い特定のカメラが前記カメラとして選択される、請求項１に記載の３次元形状計測装置。
【請求項15】
前記縞パターンは、正弦波状である、請求項１に記載の３次元形状計測装置。
【請求項16】
３次元形状計測に使用されるプロジェクターの制御方法であって、
計測対象と前記プロジェクターとの測定距離を取得することと、
前記測定距離に応じて、前記プロジェクターによって投影される縞パターンの周期を変更することとを備える、制御方法。
計測対象と前記プロジェクターとの測定距離を取得することと、
前記測定距離に応じて、前記プロジェクターによって投影される縞パターンの周期を変更することとを備える、制御方法。
【請求項17】
前記縞パターンの周期を変更することは、
前記計測対象と前記プロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルの中から、前記測定距離に対応する周期候補を読み出すことと、
読み出された周期候補に基づいて、前記縞パターンの周期を設定することとを含む、請求項１６に記載の制御方法。
前記計測対象と前記プロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルの中から、前記測定距離に対応する周期候補を読み出すことと、
読み出された周期候補に基づいて、前記縞パターンの周期を設定することとを含む、請求項１６に記載の制御方法。
【請求項18】
前記プロジェクターは、固定の焦点距離を有し、
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、請求項１７に記載の制御方法。
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、請求項１７に記載の制御方法。
【請求項19】
前記プロジェクターは、固定の焦点距離を有し、
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、請求項１７に記載の制御方法。
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、請求項１７に記載の制御方法。
【請求項20】
請求項１７から１９のいずれか１項に記載の制御方法をコンピューターに実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、３次元形状計測装置、制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、位相シフト法の原理を用いて３次元形状を計測する装置（以下、「３次元形状計測装置」と称される）が開発されている（例えば、特開２０１３－８８２６１号公報（特許文献１）、特開２０１６－３１２８４号公報（特許文献２）、特開２０２１－８５７９７号公報（特許文献３）および特開２００５－２１４６５３号公報（特許文献４）参照）。位相シフト法を用いた３次元形状計測装置は、計測対象に光パターンを投影するプロジェクターと、光パターンが投影された計測対象を撮像するカメラとを備える。通常、３次元形状計測装置と計測対象との距離の範囲は、プロジェクターの光学系の焦点距離およびカメラの光学系の焦点距離に応じて制限される。そのため、一般に、ユーザーは、３次元形状計測装置からの距離が異なる複数種類の計測対象を計測したい場合、複数種類の３次元形状計測装置を使い分ける必要がある。
【0003】
特開２０１８－１４６５２１号公報（特許文献５）は、計測対象との距離の範囲を広げるために、平行光を光走査してパターン光を投影可能な投影部を備える装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１３－８８２６１号公報
【特許文献2】特開２０１６－３１２８４号公報
【特許文献3】特開２０２１－８５７９７号公報
【特許文献4】特開２００５－２１４６５３号公報
【特許文献5】特開２０１８－１４６５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献５に記載の装置によれば、平行光をラスタ走査しているため、広い範囲を測定するためには測定時間が大きくかかる。
【0006】
本開示の目的は、測定時間の増大を抑制しつつ、計測対象との距離の範囲の広い３次元形状計測装置、制御方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示のある局面に従う３次元形状計測装置は、計測対象にピントが合うように調整されたカメラと、縞パターンを投影するプロジェクターとを備える。プロジェクターによって投影される縞パターンの周期は可変である。
【0008】
好ましくは、縞パターンの周期は、計測対象とプロジェクターとの測定距離に応じて設定される。
【0009】
好ましくは、縞パターンの周期は、計測対象とプロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルに基づいて、設定される。
【0010】
好ましくは、プロジェクターは、固有の焦点距離を有する。テーブルにおいて、周期候補は、プロジェクターから複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に縞パターンを投影したときにカメラによって撮像された第１画像の振幅が、物体にピントの合った２値画像が投影されたときにカメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上を有するように設定される。テーブルにおいて、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0011】
好ましくは、プロジェクターは、固有の焦点距離を有する。テーブルにおいて、周期候補は、プロジェクターから複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に縞パターンを投影したときにカメラによって撮像された第１画像の振幅が、物体に均一パターンが投影されたときにカメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上を有するように設定される。テーブルにおいて、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0012】
好ましくは、プロジェクターは、固有の焦点距離を有する。テーブルにおいて、周期候補は、プロジェクターから複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に矩形波パターンを投影したときにカメラによって撮像された第１画像をフーリエ変換することにより得られる周期成分と振幅との相関関係において、物体にピントの合った２値画像が投影されたときにカメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上に対応する周期成分に設定される。テーブルにおいて、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0013】
好ましくは、プロジェクターは、固有の焦点距離を有する。テーブルにおいて、周期候補は、プロジェクターから複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に縞パターンを移動させながら投影したときの輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、輝度測定器にピントの合った２値画像を移動させながら投影したときに輝度測定器によって測定された第２輝度の振幅の５０％以上を有するように設定される。テーブルにおいて、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0014】
好ましくは、プロジェクターは、固有の焦点距離を有する。テーブルにおいて、周期候補は、３次元形状計測装置から複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に縞パターンを移動させながら投影したときの輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、輝度測定器に均一パターンを移動させながら投影したときの輝度測定器によって測定された第２輝度のばらつきの１０倍以上を有するように設定される。テーブルにおいて、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0015】
好ましくは、３次元形状計測装置は、測定距離を計測する距離測定器をさらに備える。
【0016】
好ましくは、距離測定器は、計測対象の一部の範囲とプロジェクターとの距離を測定距離として計測する。一部の範囲は、計測対象に投影された縞パターンの１周期分の長さを有する。
【0017】
好ましくは、３次元形状計測装置は、計測対象に位相の異なる複数の縞パターンを投影したときにカメラから得られる複数の画像に基づいて測定距離を測定する距離測定部をさらに備える。
【0018】
好ましくは、距離測定部は、複数の画像の各々のうちプロジェクターの光軸の輝度を表す画素を含む一部の範囲を用いて測定距離を測定する。一部の範囲は、計測対象に投影された縞パターンの１周期分の長さを有する。
【0019】
好ましくは、カメラは、オートフォーカス機構を有し、オートフォーカス機構によって計測対象にピントが合うように調整される。
【0020】
好ましくは、３次元形状計測装置は、互いに焦点距離の異なる複数のカメラを備える。複数のカメラのうち、計測対象に対する合焦度の最も高い特定のカメラがカメラとして選択される。
【0021】
好ましくは、縞パターンは、正弦波状である。
【0022】
本開示のある局面に係る３次元形状計測に使用されるプロジェクターの制御方法は、計測対象とプロジェクターとの測定距離を取得することと、測定距離に応じて、プロジェクターによって投影される縞パターンの周期を変更することとを備える。
【0023】
好ましくは、縞パターンの周期を変更することは、計測対象とプロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルの中から、測定距離に対応する周期候補を読み出すことと、読み出された周期候補に基づいて、縞パターンの周期を設定することとを含む。
【0024】
好ましくは、プロジェクターは、固定の焦点距離を有する。制御方法は、テーブルを作成することをさらに備える。テーブルを作成することは、複数の距離の各々について、プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に縞パターンを投影したときに、３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、物体にピントの合った２値画像が投影されたときにカメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上となる縞パターンの周期範囲を決定することと、周期範囲のうち最短の周期を周期候補として設定することとを含む。
【0025】
好ましくは、プロジェクターは、固定の焦点距離を有する。制御方法は、テーブルを作成することをさらに備える。テーブルを作成することは、複数の距離の各々について、プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に縞パターンを投影したときに、３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、物体に均一パターンが投影されたときにカメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上となる縞パターンの周期範囲を決定することと、周期範囲のうち最短の周期を周期候補として設定することとを含む。
【0026】
本開示のある局面に係るプログラムは、上記の方法をコンピューターに実行させる。
【発明の効果】
【0027】
本開示によれば、測定時間の増大を抑制しつつ、計測対象との距離の範囲の広い３次元形状計測装置、制御方法およびプログラムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】実施の形態に係る３次元形状計測装置が適用されるシステムの一例を概略的に示す図である。
【図2】実施の形態に係る３次元形状計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図3】光変調装置によって生成される縞パターンの一例を示す図である。
【図4】位相シフト量０，π／２，π，３π／２に対応する４つの撮影画像におけるある画素の輝度値と位相シフト量とを示す図である。
【図5】輝度誤差による３次元形状計測への影響を説明する図である。
【図6】計測対象に対する投影光学系および集光光学系の合焦度を変化させたときの撮影画像の例を示す図である。
【図7】縞パターンの空間周波数に対する、撮影画像における縞パターンのコントラストと位相φから高さｈへの換算精度との変化を示す図である。
【図8】テーブルの一例を示す図である。
【図9】周期候補の第１設定方法を説明する図である。
【図10】周期候補の第２設定方法を説明する図である。
【図11】周期候補の第３設定方法を説明する図である。
【図12】プロセッサーによりプロジェクターの制御方法の流れを示すフローチャートである。
【図13】変形例１に係る３次元形状計測装置のハードウェア構成を示す図である。
【図14】変形例２に係る３次元形状計測装置のハードウェア構成を示す図である。
【図15】撮影画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、図面を参照しつつ、本開示に従う実施の形態および変形例について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される実施の形態および変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【0030】
＜３次元形状計測装置の適用例＞
図１は、実施の形態に係る３次元形状計測装置が適用されるシステムの一例を概略的に示す図である。システム１０００は、３次元形状計測装置１００と、ロボット２００とを備える。
図１は、実施の形態に係る３次元形状計測装置が適用されるシステムの一例を概略的に示す図である。システム１０００は、３次元形状計測装置１００と、ロボット２００とを備える。
【0031】
３次元形状計測装置１００は、位相シフト法の原理を用いて、計測対象３００の３次元形状を計測する。計測対象３００は、トレー３０２と、トレー３０２にばら積みされた複数のワーク３０４とを含む。３次元形状計測装置１００は、計測された３次元形状を示すデータ（以下、「３次元点群データ」と称する）をロボット２００に出力する。
【0032】
ロボット２００は、３次元形状計測装置１００から受けた３次元点群データに基づいて、把持対象のワーク３０４を決定し、把持対象のワーク３０４に対するピックアンドプレース動作を行なう。具体的には、ロボット２００は、トレー３０２上のワーク３０４を把持し、搬送ベルト５００上にワーク３０４を置く。
【0033】
なお、３次元形状計測装置１００が適用されるシステムは、図１に示すシステム１０００に限定されない。３次元形状計測装置１００は、様々な用途に利用される。
【0034】
＜３次元形状計測装置の構成＞
図２は、実施の形態に係る３次元形状計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示されるように、３次元形状計測装置１００は、プロジェクター１と、カメラ２と、コンピューター３と、距離測定器４とを備える。
図２は、実施の形態に係る３次元形状計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示されるように、３次元形状計測装置１００は、プロジェクター１と、カメラ２と、コンピューター３と、距離測定器４とを備える。
【0035】
プロジェクター１は、光源１１と、光変調装置１２と、投影光学系１３とを含む。光源１１から発せられた光束は、光変調装置１２によって変調され、投影光学系１３を通じて計測対象３００に投影される。
【0036】
光源１１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、超高圧水銀灯またはハロゲンランプを含む。光源１１は、白色光を出射する。
【0037】
光変調装置１２は、光源１１からの光を変調して、投影像を生成する。光変調装置１２は、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device（ＤＭＤ））を含む。本実施の形態において、光変調装置１２は、投影像として縞パターンを生成し得る。
【0038】
図３は、光変調素子によって生成される縞パターンの一例を示す図である。図３の上部には、縞パターンの輝度分布が示される。図３の下部には、横軸が位置であり、縦軸が輝度値であるグラフが示される。グラフに示されるように、輝度値は、位置に応じて正弦波状に変化する。光変調装置１２は、コンピューター３からの制御に従って、縞パターンの周期Ｌを変更する。すなわち、プロジェクター１によって投影される縞パターンの周期Ｌは可変である。
【0039】
投影光学系１３は、光変調装置１２によって生成された投影像を計測対象に拡大して投影する。投影光学系１３は、１以上のレンズを有する。投影光学系１３は、オートフォーカス機能を持たない。そのため、プロジェクター１は、固有の焦点距離を有する。
【0040】
図２に戻って、カメラ２は、計測対象を撮像し、画像データ（以下、「撮影画像」と称する）を生成する。カメラ２は、撮像素子２１と、集光光学系２２と、オートフォーカス（Auto Focus（ＡＦ））機構２３とを含む。
【0041】
撮像素子２１は、集光光学系２２を通して得られた光の強度を電気信号に変換する。撮像素子２１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）を含む。
【0042】
集光光学系２２は、外部から入射する光を集光するための光学系であり、典型的には一以上のレンズを有する。
【0043】
オートフォーカス機構２３は、計測対象にピントが合うように、集光光学系２２の位置を制御する。オートフォーカス機構２３によって、カメラ２は、計測対象３００にピントが合うように調整される。
【0044】
距離測定器４は、計測対象３００までの距離を測定する。距離測定器４は、プロジェクター１と同じ高さに配置される。そのため、距離測定器４は、プロジェクター１と計測対象３００との距離を測定する。以下、距離測定器４によって測定された距離は、「測定距離」と称される。距離測定器４は、例えば、短時間で距離を測定できるミリ波センサー等によって構成される。ただし、距離測定器４は、これに限定されず、公知の測距センサーによって構成されてもよい。
【0045】
距離測定器４は、例えば、計測対象３００の一部の範囲３０６までの距離を測定すればよい。測定範囲が限定されることにより、距離測定器４は、短時間で測定距離を測定できる。一部の範囲３０６は、例えば、計測対象３００に投影された縞パターンの１周期分の長さを有する。
【0046】
コンピューター３は、プロジェクター１、カメラ２および距離測定器４を制御する。コンピューター３は、プロセッサー３１と、メモリー３２と、ストレージ３３とを含む。
【0047】
プロセッサー３１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などで構成される。メモリー３２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）またはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性記憶装置で構成される。ストレージ３３は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、またはフラッシュメモリーなどの不揮発性記憶装置で構成される。
【0048】
ストレージ３３は、プログラム３４を記憶する。プログラム３４は、プロジェクター１、カメラ２および距離測定器４を制御するためのコンピューター読取可能な命令を含む。プロセッサー３１は、プログラム３４を実行することで、プロジェクター１、カメラ２および距離測定器４を制御し、本実施の形態に従う各種処理を実現する。
【0049】
プログラム３４は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、任意のプログラムと協働して本実施の形態に従う処理が実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う３次元形状計測装置１００の趣旨を逸脱するものではない。また、プログラム３４によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。
【0050】
ストレージ３３は、さらに、テーブル３５を記憶する。テーブル３５は、プロジェクター１によって投影される縞パターンの周期Ｌを制御するために使用される。
【0051】
＜位相シフト法＞
プロセッサー３１は、例えば特許文献４に開示される位相シフト法の原理を用いて、計測対象３００の３次元形状を計測する。具体的には、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御して、位相をシフトさせながら縞パターンを投影させる。プロセッサー３１は、カメラ２から、縞パターンの複数の位相シフト量に対応する複数の撮影画像を取得する。例えば、プロセッサー３１は、位相シフト量が０，π／２，π，３π／２のときの４つの撮影画像を取得する。
プロセッサー３１は、例えば特許文献４に開示される位相シフト法の原理を用いて、計測対象３００の３次元形状を計測する。具体的には、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御して、位相をシフトさせながら縞パターンを投影させる。プロセッサー３１は、カメラ２から、縞パターンの複数の位相シフト量に対応する複数の撮影画像を取得する。例えば、プロセッサー３１は、位相シフト量が０，π／２，π，３π／２のときの４つの撮影画像を取得する。
【0052】
複数の撮影画像における各画素の輝度値は、以下の式（１）で表される。
Ｉｉ＝ａcos（φ＋δｉ）＋ｂ 式（１）
Ｉｉは、ｉ番目の撮影画像における輝度値を表す。ａは、コントラスト成分を表す。ｂは、オフセット成分を表す。δｉは、ｉ番目の撮影画像に対応する位相シフト量を表す。φは、位相を表す。
Ｉｉ＝ａcos（φ＋δｉ）＋ｂ 式（１）
Ｉｉは、ｉ番目の撮影画像における輝度値を表す。ａは、コントラスト成分を表す。ｂは、オフセット成分を表す。δｉは、ｉ番目の撮影画像に対応する位相シフト量を表す。φは、位相を表す。
【0053】
式（１）において、未知数は、ａ，ｂおよびφである。そのため、プロセッサー３１は、少なくとも３つの撮影画像を取得することにより、各画素について、ａ，ｂ，φを算出できる。
【0054】
図４は、位相シフト量０，π／２，π，３π／２に対応する４つの撮影画像におけるある画素の輝度値と位相シフト量とを示す図である。プロセッサー３１は、４つの撮影画像の輝度値および位相シフト量に近似する余弦曲線５０を特定することにより、位相φを算出する。具体的には、位相シフト量０に対応する撮影画像における輝度値をＩ０、位相シフト量π／２に対応する撮影画像における輝度値をＩ１、位相シフト量πに対応する撮影画像における輝度値をＩ２、位相シフト量３π／２に対応する撮影画像における輝度値をＩ３とすると、位相φは、以下の式（２）に従って算出される。
tanφ＝－（Ｉ３－Ｉ１）／（Ｉ２－Ｉ０） 式（２）
tanφ＝－（Ｉ３－Ｉ１）／（Ｉ２－Ｉ０） 式（２）
【0055】
位相φと、画素に写る計測対象３００の高さｈとは、以下の式（３）を満たす。
ｈ＝（ｐ／sinα）×（φ＋２ｎπ）／２π 式（３）
ｐは、縞パターンのピッチを表す。αは、縞パターンの投影角度を表す。ｎは、次数を表す。プロセッサー３１は、式（３）に従って、位相φを高さｈに換算し、画素ごとの高さｈを示す３次元点群データを生成する。
ｈ＝（ｐ／sinα）×（φ＋２ｎπ）／２π 式（３）
ｐは、縞パターンのピッチを表す。αは、縞パターンの投影角度を表す。ｎは、次数を表す。プロセッサー３１は、式（３）に従って、位相φを高さｈに換算し、画素ごとの高さｈを示す３次元点群データを生成する。
【0056】
撮影画像によって示される各画素の輝度値には、カメラ２のノイズ等の影響により誤差が含まれ得る。以下、輝度値に含まれる誤差は、「輝度誤差」と称される。
【0057】
図５は、輝度誤差による３次元形状計測への影響を説明する図である。図５において、曲線５２は、複数の撮影画像における輝度値および位相シフト量に近似する余弦曲線である。曲線５２は、輝度誤差を含む輝度値を用いて特定される。図５において、曲線５４は、輝度誤差を含まない理想の輝度値および位相シフト量に近似する余弦曲線である。図５に示されるように、輝度誤差の影響により、曲線５２と曲線５４との間に位相誤差Δφが生じる。すなわち、曲線５２から算出される位相φには、位相誤差Δφが含まれる。
【0058】
位相誤差Δφの影響により、位相φから換算される高さｈにも誤差が生じる。図５に示す例では、１０°の位相誤差Δφが含まれることにより、位相φから換算される高さｈには、１０ｍｍの誤差が含まれる。このように、輝度誤差の影響により、高さｈにも誤差が発生する。
【0059】
輝度誤差が大きくなるほど、位相誤差Δφが大きくなる。その結果、位相φから換算される高さｈに含まれる誤差も大きくなる。
【0060】
また、位相シフト量を変化させたときの輝度値の振幅が小さくなると、輝度誤差の影響が相対的に大きくなる。その結果、位相誤差Δφが大きくなり、位相φから換算される高さｈに含まれる誤差も大きくなる。以下、高さｈの誤差は、「計測誤差」とも称される。
【0061】
位相シフト量を変化させたときの輝度値の振幅は、撮影画像における縞パターンのコントラストと相関する。撮影画像における縞パターンのコントラストが低下すると、位相シフト量を変化させたときの輝度値の振幅が小さくなる。撮影画像における縞パターンのコントラストは、計測対象３００に対する投影光学系１３の合焦度と、計測対象３００に対する集光光学系２２の合焦度とに依存する。
【0062】
図６は、計測対象に対する投影光学系および集光光学系の合焦度を変化させたときの撮影画像の例を示す図である。図６の上部には、集光光学系２２のピントが計測対象３００に合っている状態を維持しながら、計測対象３００に対する投影光学系１３の合焦度を変化させたときの３つの撮影画像が示される。図６の下部には、投影光学系１３のピントが計測対象３００に合っている状態を維持しながら、計測対象３００に対する集光光学系２２の合焦度を変化させたときの３つの撮影画像が示される。
【0063】
図６の下部に示されるように、投影光学系１３のピントが計測対象３００に合っている状態で集光光学系２２の合焦度が低い場合には、縞パターンおよび計測対象３００の両方のコントラストが低下する。そのため、集光光学系２２の合焦度が低い場合、計測対象３００の高さｈの計測精度が大きく低下し得る。したがって、本実施の形態のカメラ２は、上述したように、オートフォーカス機構２３により計測対象３００にピントが合うように調整される。これにより、計測対象３００に対する集光光学系２２の合焦度の低下に起因する計測精度の低下が抑制される。
【0064】
図６の上部に示されるように、集光光学系２２のピントが計測対象３００に合っている状態で投影光学系１３の合焦度が低い場合には、計測対象３００のコントラストは低下しないが、縞パターンのコントラストが低下する。投影光学系１３にもオートフォーカス機構を適用することにより、縞パターンのコントラストの低下が防止される。あるいは、投影光学系１３に特許文献５に開示の平行光を適用することによっても、縞パターンのコントラストの低下が防止される。しかしながら、オートフォーカス機構を投影光学系１３に適用すると、測定時間が増大する。また、特許文献５に開示の構成を投影光学系１３に適用する場合にも、平行光をラスタ走査するため、広い範囲を測定するためには測定時間が大きくかかる。そのため、本実施の形態に係る３次元形状計測装置１００は、投影光学系１３の焦点距離を固定とし、縞パターンのコントラストの低下による影響をなるべく小さくするように、縞パターンの周期Ｌを変更する。これにより、オートフォーカス機構や特許文献５に開示の構成を投影光学系１３に適用する場合と比較して、測定時間の増大が抑制される。
【0065】
図７は、縞パターンの空間周波数に対する、撮影画像における縞パターンのコントラストと位相φから高さｈへの換算精度との変化を示す図である。図７において、線６０は、縞パターンの空間周波数に対する、撮影画像における縞パターンのコントラストの変化を示す。線６０は、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）特性を表す。線６２は、縞パターンの空間周波数に対する、位相φから高さｈへの換算精度の変化を示す。
【0066】
図７に示されるように、一般的に、縞パターンの空間周波数が高くなるほど、コントラストが低下する。言い換えると、縞パターンの周期Ｌが短くなるほど、コントラストが低下する。また、縞パターンの空間周波数が高くなるほど、位相φから高さｈへの換算精度が高くなる。言い換えると、縞パターンの周期Ｌが短くなるほど、位相φから高さｈへの換算精度が高くなる。これは、位相φから高さｈへの換算に使用される上記の式（３）の右辺において、縞パターンのピッチｐの係数が存在するためである。
【0067】
図７に示す特性から、計測対象３００に対する投影光学系１３の合焦度の低下に伴う、撮影画像における縞パターンのコントラストの低下は、縞パターンの周期Ｌを長くすることにより抑制される。しかしながら、縞パターンの周期Ｌを長くしすぎると、位相φから高さｈへの換算精度が低下し、結果的に３次元形状の計測精度が低下する。そのため、本実施の形態に係る３次元形状計測装置１００は、撮影画像における縞パターンのコントラストの低下と、位相φから高さｈへの換算精度との両者を考慮して、高さｈの誤差（計測誤差）がなるべく小さくなるように縞パターンの周期Ｌを設定する。
【0068】
＜テーブル＞
図８は、テーブルの一例を示す図である。図８に示されるように、テーブル３５は、計測対象とプロジェクター１との複数の距離の各々と周期候補とを対応付ける。周期候補は、光変調装置１２において生成される縞パターン（例えば、ＤＭＤ上の縞パターン）の周期を表す。周期候補は、対応する距離だけプロジェクター１から離れた位置の計測対象３００の３次元形状を計測する際の計測誤差が最も小さくなるように、予め設定される。以下、周期候補の第１～第３設定方法について説明する。
図８は、テーブルの一例を示す図である。図８に示されるように、テーブル３５は、計測対象とプロジェクター１との複数の距離の各々と周期候補とを対応付ける。周期候補は、光変調装置１２において生成される縞パターン（例えば、ＤＭＤ上の縞パターン）の周期を表す。周期候補は、対応する距離だけプロジェクター１から離れた位置の計測対象３００の３次元形状を計測する際の計測誤差が最も小さくなるように、予め設定される。以下、周期候補の第１～第３設定方法について説明する。
【0069】
（第１設定方法）
図９は、周期候補の第１設定方法を説明する図である。複数の距離のうちの対象距離に対応する周期候補を設定するとき、テーブル３５の設定用に準備された物体がプロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に設置される。
図９は、周期候補の第１設定方法を説明する図である。複数の距離のうちの対象距離に対応する周期候補を設定するとき、テーブル３５の設定用に準備された物体がプロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に設置される。
【0070】
第１設定方法の第１ステップにおいて、物体にピントが合うように投影光学系１３が調整される。上述したように、プロジェクター１は固有の焦点距離を有する。そのため、投影光学系１３のピント調整は、手動で行なわれる。例えば、ユーザーは、投影光学系１３の位置またはレンズ種を変更しながら、投影光学系１３のピントを調整すればよい。
【0071】
次に、物体に投影光学系１３のピントを合わせた状態で、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、２値画像８０を投影させる。２値画像８０は、暗領域と明領域とを含む。暗領域および明領域の各々において、輝度は均一である。
【0072】
プロセッサー３１は、物体にピントを合わせた状態でプロジェクター１から２値画像８０が投影されたときにカメラ２によって撮像された第１基準画像を取得する。第１基準画像は、「第２画像」の一例である。プロセッサー３１は、第１基準画像における輝度の振幅（以下、「基準振幅」と称する）を算出する。
【0073】
第１設定方法の第２ステップにおいて、ユーザーは、投影光学系１３のピントをデフォルトの状態に戻す。これにより、プロジェクター１は固有の焦点距離を有する状態に戻される。プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、互いに周期Ｌの異なる複数の縞パターンを順次投影させる。さらに、プロセッサー３１は、プロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に置かれた物体に各縞パターンを投影したときにカメラ２によって撮像された撮影画像を取得する。撮影画像は、第１画像の一例である。プロセッサー３１は、各撮影画像における輝度の振幅を算出する。以下、撮像画像の輝度の振幅は、「撮像画像の振幅」とも称される。
【0074】
プロセッサー３１は、撮影画像の振幅が基準振幅の５０％以上となる縞パターンの周期範囲を決定する。プロセッサー３１は、決定した周期範囲のうち最短の周期を対象距離に対応する周期候補として設定する。
【0075】
このようにして、複数の距離の全てについて周期候補が設定される。図６を参照して説明したように、物体に対する投影光学系１３の合焦度が低くなると、撮影画像において縞パターンのコントラストが低下する。すなわち、複数の距離のうちの対象距離とプロジェクター１の焦点距離との差が大きくなるほど、撮影画像において縞パターンのコントラストが低下する。図７を参照して説明したように、縞パターンの周期Ｌを長くすることにより、物体に対する投影光学系１３の合焦度の低下に伴うコントラストの低下が抑制される。ただし、周期Ｌを長くしすぎると、位相φから高さｈへの換算精度が低下するため、撮影画像の振幅が基準振幅の５０％以上となる縞パターンの周期範囲の最短の周期が周期候補として設定される。撮影画像の振幅が基準振幅の５０％以上となる縞パターンの周期範囲は、対象距離とプロジェクター１の焦点距離との差が大きくなるほど、周期が長くなる方向にシフトする。そのため、テーブル３５において、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0076】
（第２設定方法）
図１０は、周期候補の第２設定方法を説明する図である。第１設定方法と同様に、複数の距離のうちの対象距離に対応する周期候補を設定するとき、テーブル３５の設定用に準備された物体がプロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に設置される。
図１０は、周期候補の第２設定方法を説明する図である。第１設定方法と同様に、複数の距離のうちの対象距離に対応する周期候補を設定するとき、テーブル３５の設定用に準備された物体がプロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に設置される。
【0077】
第２設定方法の第１ステップにおいて、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、均一パターン８２を投影させる。均一パターン８２は、輝度が全領域で均一なパターンである。プロセッサー３１は、均一パターン８２が投影されたときにカメラ２によって撮像された第２基準画像を取得する。第２基準画像は、「第２画像」の一例である。プロセッサー３１は、第２基準画像における輝度ばらつきを算出する。輝度ばらつきは、例えば最小輝度値と最大輝度値との差によって表される。輝度ばらつきは、ノイズとも称される。
【0078】
第２設定方法の第２ステップにおいて、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、互いに周期Ｌの異なる複数の縞パターンを順次投影させる。さらに、プロセッサー３１は、プロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に置かれた物体に各縞パターンを投影したときにカメラ２によって撮像された撮影画像を取得する。撮影画像は、第１画像の一例である。プロセッサー３１は、各撮影画像の輝度の振幅を算出する。以下、撮像画像の輝度の振幅は、「撮像画像の振幅」とも称される。
【0079】
プロセッサー３１は、撮影画像の振幅が輝度ばらつきの１０倍以上となる縞パターンの周期範囲を決定する。プロセッサー３１は、決定した周期範囲のうち最短の周期を対象距離に対応する周期候補として設定する。
【0080】
図５を参照して説明したように、撮影画像において縞パターンのコントラストが低下すると、輝度誤差の影響が相対的に大きくなる。第１ステップにおいて算出された輝度ばらつきは、輝度誤差に比例する。そのため、撮影画像の振幅が輝度ばらつきの１０倍以上となる縞パターンの周期範囲が決定されることにより、決定された周期範囲内の周期の縞パターンのコントラストに対する輝度誤差の影響度が小さくなる。ただし、周期Ｌを長くしすぎると、位相φから高さｈへの換算精度が低下するため、周期範囲のうち最短の周期が周期候補として設定される。
【0081】
図６を参照して説明したように、物体に対する投影光学系１３の合焦度が低くなると、撮影画像において縞パターンのコントラストが低下する。すなわち、複数の距離のうちの対象距離とプロジェクター１の焦点距離との差が大きくなるほど、撮影画像において縞パターンのコントラストが低下する。ただし、図７を参照して説明したように、縞パターンの周期Ｌを長くすることにより、物体に対する投影光学系１３の合焦度の低下に伴うコントラストの低下が抑制される。そのため、撮影画像の振幅が輝度ばらつきの１０倍以上となる縞パターンの周期範囲は、対象距離とプロジェクター１の焦点距離との差が大きくなるほど、周期が長くなる方向にシフトする。そのため、テーブル３５において、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0082】
（第３設定方法）
図１１は、周期候補の第３設定方法を説明する図である。第１設定方法と同様に、複数の距離のうちの対象距離に対応する周期候補を設定するとき、テーブル３５の設定用に準備された物体がプロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に設置される。
図１１は、周期候補の第３設定方法を説明する図である。第１設定方法と同様に、複数の距離のうちの対象距離に対応する周期候補を設定するとき、テーブル３５の設定用に準備された物体がプロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に設置される。
【0083】
第３設定方法の第１ステップは、第１設定方法の第１ステップと同じである。第１ステップが実行されることにより、プロセッサー３１は、基準振幅を算出する。
【0084】
第３設定方法の第２ステップにおいて、ユーザーは、投影光学系１３のピントをデフォルトの状態に戻す。これにより、プロジェクター１は固有の焦点距離を有する状態に戻される。その後、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、矩形波パターン８４を投影させる。矩形波パターン８４は、暗領域と明領域とが交互に繰り返されるパターンである。暗領域および明領域の各々において、輝度は均一である。
【0085】
プロセッサー３１は、プロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に置かれた物体に矩形波パターン８４を投影したときにカメラ２によって撮影された撮影画像８６を取得する。撮影画像８６は、「第１画像」の一例である。
【0086】
第３設定方法の第３ステップにおいて、プロセッサー３１は、撮影画像８６をフーリエ変換する。撮影画像８６がフーリエ変換されることにより、周期成分と振幅との相関関係が得られる。周期成分と振幅との相関関係は、第１設定方法の第２ステップによって得られる、縞パターンの周期Ｌと振幅との相関関係に対応する。そのため、プロセッサー３１は、周期成分と振幅との相関関係から、基準振幅の５０％（閾値Ｔｈ）以上の振幅に対応する周期成分範囲を決定する。プロセッサー３１は、決定した周期範囲のうち最短の周期成分を周期候補として設定する。
【0087】
このようにして、複数の距離の全てについて周期候補が設定される。第３設定方法によれば、振幅が基準振幅の５０％以上となる周期成分範囲の最短の周期成分が周期候補として設定される。第１設定方法と同様に、振幅が基準振幅の５０％以上となる周期成分範囲は、対象距離とプロジェクター１の焦点距離との差が大きくなるほど、周期成分が長くなる方向にシフトする。そのため、テーブル３５において、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0088】
第３設定方法によれば、互いに周期Ｌの異なる複数の縞パターンを順次投影させる必要がない。そのため、第３設定方法は、第１設定方法と比較して、少ない工数でテーブル３５を作成できる。
【0089】
＜プロジェクターの制御方法＞
プロセッサー３１によるプロジェクター１の制御方法は、上記の第１～第３設定方法のいずれかに従って、テーブル３５を作成するステップを含む。テーブル３５を作成する。テーブル３５が作成された後、プロセッサー３１は、図１２に示すフローチャートに従ってプロジェクター１を制御する。
プロセッサー３１によるプロジェクター１の制御方法は、上記の第１～第３設定方法のいずれかに従って、テーブル３５を作成するステップを含む。テーブル３５を作成する。テーブル３５が作成された後、プロセッサー３１は、図１２に示すフローチャートに従ってプロジェクター１を制御する。
【0090】
図１２は、プロセッサーによりプロジェクターの制御方法の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１において、プロセッサー３１は、距離測定器４から測定距離を取得する。次のステップＳ２において、プロセッサー３１は、測定距離に応じて、プロジェクター１によって投影される正弦波状の縞パターンの周期Ｌを変更する。
【0091】
ステップＳ２は、ステップＳ２１，Ｓ２２を含む。ステップＳ２１において、プロセッサー３１は、計測対象とプロジェクター１との複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブル３５の中から、測定距離に対応する周期候補を読み出す。次のステップＳ２２において、プロセッサー３１は、読み出された周期候補に基づいて、縞パターンの周期Ｌを設定する。
【0092】
例えば、プロセッサー３１は、測定距離との差が規定範囲内の距離がテーブル３５に存在する場合、当該距離に対応する周期候補を読み出し、読み出した周期候補を縞パターンの周期Ｌとして設定する。プロセッサー３１は、測定距離との差が規定範囲内の距離がテーブル３５に存在しない場合、測定距離との差が小さい２つの距離に対応する２つの周期候補を読み出し、読み出した２つの周期候補を用いた補間演算により、縞パターンの周期Ｌを設定する。
【0093】
＜変形例１＞
上記の第１設定方法および第２設定方法では、カメラ２から得られる撮影画像が用いられる。しかしながら、第１設定方法および第２設定方法は、撮影画像の代わりに、対応する距離だけ離れた位置における投影像の輝度値に基づいて、周期候補を設定してもよい。
上記の第１設定方法および第２設定方法では、カメラ２から得られる撮影画像が用いられる。しかしながら、第１設定方法および第２設定方法は、撮影画像の代わりに、対応する距離だけ離れた位置における投影像の輝度値に基づいて、周期候補を設定してもよい。
【0094】
図１３は、変形例１に係る３次元形状計測装置のハードウェア構成を示す図である。変形例１に係る３次元形状計測装置１００Ａは、３次元形状計測装置１００と比較して、輝度測定器５を備える点で相違する。
【0095】
輝度測定器５は、入射する光の輝度を測定する。輝度測定器５は、プロジェクター１からの距離が変更できるように、移動可能である。輝度測定器５は、例えばフォトダイオードまたは光パワーメータ等を含む。
【0096】
（変形例１に係る第１設定方法）
変形例１に係る第１設定方法では、プロジェクター１からの対象距離だけ離れた位置に輝度測定器５が設置される。
変形例１に係る第１設定方法では、プロジェクター１からの対象距離だけ離れた位置に輝度測定器５が設置される。
【0097】
変形例１に係る第１設定方法の第１ステップにおいて、輝度測定器５にピントが合うように投影光学系１３が調整される。次に、輝度測定器５に投影光学系１３のピントを合わせた状態で、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、２値画像８０を移動させながら投影させる。
【0098】
プロセッサー３１は、輝度測定器５にピントを合わせた状態で２値画像８０を移動させながら投影されたときの輝度測定器５によって測定された輝度の振幅を基準振幅として算出する。
【0099】
変形例１に係る第１設定方法の第２ステップにおいて、ユーザーは、投影光学系１３のピントをデフォルトの状態に戻す。これにより、プロジェクター１は固有の焦点距離を有する状態に戻される。プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、互いに周期Ｌの異なる複数の縞パターンを順次投影させる。さらに、プロセッサー３１は、プロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器５に各縞パターンを移動させながら投影したときの輝度測定器５によって測定された輝度の振幅を算出する。
【0100】
プロセッサー３１は、振幅が基準振幅の５０％以上となる縞パターンの周期範囲を決定する。プロセッサー３１は、決定した周期範囲のうち最短の周期を対象距離に対応する周期候補として設定する。
【0101】
変形例１に係る第１設定方法によっても、振幅が基準振幅の５０％以上となる縞パターンの周期範囲は、対象距離とプロジェクター１の焦点距離との差が大きくなるほど、周期が長くなる方向にシフトする。そのため、テーブル３５において、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0102】
（変形例１に係る第２設定方法）
変形例１に係る第２設定方法では、プロジェクター１からの対象距離だけ離れた位置に輝度測定器５が設置される。
変形例１に係る第２設定方法では、プロジェクター１からの対象距離だけ離れた位置に輝度測定器５が設置される。
【0103】
変形例１に係る第２設定方法の第１ステップにおいて、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、均一パターン８２を移動させながら投影させる。プロセッサー３１は、均一パターンを移動させながら投影されたときの輝度測定器５によって測定された輝度ばらつきを算出する。
【0104】
変形例１に係る第２設定方法の第２ステップにおいて、プロセッサー３１は、プロジェクター１を制御し、互いに周期Ｌの異なる複数の縞パターンを移動させながら順次投影させる。さらに、プロセッサー３１は、プロジェクター１から対象距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器５に各縞パターンを移動させながら投影したときの輝度測定器５によって測定された輝度の振幅を算出する。
【0105】
プロセッサー３１は、輝度の振幅が輝度ばらつきの１０倍以上となる縞パターンの周期範囲を決定する。プロセッサー３１は、決定した周期範囲のうち最短の周期を対象距離に対応する周期候補として設定する。
【0106】
変形例１に係る第２設定方法によっても、輝度の振幅が輝度ばらつきの１０倍以上となる縞パターンの周期範囲は、対象距離とプロジェクター１の焦点距離との差が大きくなるほど、周期が長くなる方向にシフトする。そのため、テーブル３５において、対応する距離と焦点距離との差が大きいほど周期候補は長い。
【0107】
変形例１に係る３次元形状計測装置１００Ａによれば、テーブル３５に周期候補を設定する際に、カメラ２の撮影画像から輝度を抽出する必要がない。そのため、工数が削減される。
【0108】
＜変形例２＞
上記の説明では、３次元形状計測装置１００は、オートフォーカス機構２３を含むカメラ２を用いるものとした。しかしながら、３次元形状計測装置は、オートフォーカス機構２３を含むカメラ２を備える形態に限定されない。
上記の説明では、３次元形状計測装置１００は、オートフォーカス機構２３を含むカメラ２を用いるものとした。しかしながら、３次元形状計測装置は、オートフォーカス機構２３を含むカメラ２を備える形態に限定されない。
【0109】
図１４は、変形例２に係る３次元形状計測装置のハードウェア構成を示す図である。変形例２に係る３次元形状計測装置１００Ｂは、３次元形状計測装置１００と比較して、カメラ２の代わりに、複数のカメラ２Ｂを備える点で相違する。
【0110】
複数のカメラ２Ｂの各々は、カメラ２と比較して、オートフォーカス機構２３を備えない点で相違する。すなわち、複数のカメラ２Ｂは、固有の焦点距離を有する。ただし、複数のカメラ２Ｂの焦点距離は互いに異なる。
【0111】
プロセッサー３１は、複数のカメラ２Ｂのうち、計測対象３００に対する合焦度の最も高い特定のカメラを選択し、特定のカメラの撮影画像を使用して３次元形状を計測する。具体的には、プロセッサー３１は、距離測定器４から取得した測定距離に最も近い焦点距離を有するカメラ２Ｂを特定のカメラとして選択すればよい。これにより、計測対象３００にピントが合うように調整されたカメラ２Ｂが使用される。
【0112】
＜変形例３＞
３次元形状計測装置は、距離測定器４を備えてなくてもよい。この場合、プロセッサー３１は、位相シフト法の原理を用いて、計測対象３００に位相の異なる複数の縞パターンを投影したときにカメラ２から得られる複数の撮影画像に基づいて、プロジェクター１と計測対象３００との距離（測定距離）を測定すればよい。すなわち、プロセッサー３１は、計測対象３００とプロジェクター１との距離を測定する距離測定部として動作する。これにより、距離測定器４に要するコストが削減できる。
３次元形状計測装置は、距離測定器４を備えてなくてもよい。この場合、プロセッサー３１は、位相シフト法の原理を用いて、計測対象３００に位相の異なる複数の縞パターンを投影したときにカメラ２から得られる複数の撮影画像に基づいて、プロジェクター１と計測対象３００との距離（測定距離）を測定すればよい。すなわち、プロセッサー３１は、計測対象３００とプロジェクター１との距離を測定する距離測定部として動作する。これにより、距離測定器４に要するコストが削減できる。
【0113】
なお、測定距離が不明であるため、プロセッサー３１は、プロジェクター１からデフォルトの周期を有する縞パターンを投影させる。計測対象３００との距離に応じた周期ではない可能性が高いため、測定距離の精度は低い。しかしながら、当該測定距離に応じて縞パターンの周期Ｌが変更されることにより、デフォルトの周期の縞パターンを用いるときと比べて、３次元形状の計測精度は高まる。
【0114】
図１５は、撮影画像の一例を示す図である。プロセッサー３１は、撮影画像７０のうち、プロジェクター１の光軸の輝度を表す画素を含む一部の範囲７２を用いて、測定距離を算出すればよい。一部の範囲７２は、縞パターンの１周期分の長さを有する。
【0115】
プロジェクター１の光軸から離れる光ほど、レンズ歪みの影響を受けやすい。そのため、光軸の輝度を表す画素を含む一部の範囲７２を用いて測定距離を算出することにより、測定距離の精度が向上する。
【0116】
＜変形例４＞
縞パターンは、正弦波状に限定されない。例えば、縞パターンは、複数の正弦波を合成したパターン、部分的に周波数を変更した正弦波状のパターン、または、階段状波のパターンであってもよい。
縞パターンは、正弦波状に限定されない。例えば、縞パターンは、複数の正弦波を合成したパターン、部分的に周波数を変更した正弦波状のパターン、または、階段状波のパターンであってもよい。
【0117】
＜付記＞
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
【0118】
［構成１］
３次元形状計測装置であって、
計測対象にピントが合うように調整されたカメラと、
縞パターンを投影するプロジェクターとを備え、
前記プロジェクターによって投影される前記縞パターンの周期は可変である、３次元形状計測装置。
３次元形状計測装置であって、
計測対象にピントが合うように調整されたカメラと、
縞パターンを投影するプロジェクターとを備え、
前記プロジェクターによって投影される前記縞パターンの周期は可変である、３次元形状計測装置。
【0119】
［構成２］
前記縞パターンの周期は、前記計測対象と前記プロジェクターとの測定距離に応じて設定される、構成１に記載の３次元形状計測装置。
前記縞パターンの周期は、前記計測対象と前記プロジェクターとの測定距離に応じて設定される、構成１に記載の３次元形状計測装置。
【0120】
［構成３］
前記縞パターンの周期は、前記計測対象と前記プロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルに基づいて、設定される、構成２に記載の３次元形状計測装置。
前記縞パターンの周期は、前記計測対象と前記プロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルに基づいて、設定される、構成２に記載の３次元形状計測装置。
【0121】
［構成４］
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
【0122】
［構成５］
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
【0123】
［構成６］
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に矩形波パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像をフーリエ変換することにより得られる周期成分と振幅との相関関係において、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上に対応する前記周期成分に設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた物体に矩形波パターンを投影したときに前記カメラによって撮像された第１画像をフーリエ変換することにより得られる周期成分と振幅との相関関係において、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上に対応する前記周期成分に設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
【0124】
［構成７］
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器にピントの合った２値画像を移動させながら投影したときに前記輝度測定器によって測定された第２輝度の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記プロジェクターから前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器にピントの合った２値画像を移動させながら投影したときに前記輝度測定器によって測定された第２輝度の振幅の５０％以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
【0125】
［構成８］
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記３次元形状計測装置から前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器に均一パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第２輝度のばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
前記プロジェクターは、固有の焦点距離を有し、
前記テーブルにおいて、
前記周期候補は、前記３次元形状計測装置から前記複数の距離のうちの対応する距離だけ離れた位置に置かれた輝度測定器に前記縞パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第１輝度の振幅が、前記輝度測定器に均一パターンを移動させながら投影したときの前記輝度測定器によって測定された第２輝度のばらつきの１０倍以上を有するように設定され、
前記対応する距離と前記焦点距離との差が大きいほど前記周期候補は長い、構成３に記載の３次元形状計測装置。
【0126】
［構成９］
前記測定距離を計測する距離測定器をさらに備える、構成２から７のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
前記測定距離を計測する距離測定器をさらに備える、構成２から７のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
【0127】
［構成１０］
前記距離測定器は、前記計測対象の一部の範囲と前記プロジェクターとの距離を前記測定距離として計測し、
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、構成９に記載の３次元形状計測装置。
前記距離測定器は、前記計測対象の一部の範囲と前記プロジェクターとの距離を前記測定距離として計測し、
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、構成９に記載の３次元形状計測装置。
【0128】
［構成１１］
前記計測対象に位相の異なる複数の縞パターンを投影したときに前記カメラから得られる複数の画像に基づいて前記測定距離を測定する距離測定部をさらに備える、構成２から７のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
前記計測対象に位相の異なる複数の縞パターンを投影したときに前記カメラから得られる複数の画像に基づいて前記測定距離を測定する距離測定部をさらに備える、構成２から７のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
【0129】
［構成１２］
前記距離測定部は、前記複数の画像の各々のうち前記プロジェクターの光軸の輝度を表す画素を含む一部の範囲を用いて前記測定距離を測定し、
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、構成１１に記載の３次元形状計測装置。
前記距離測定部は、前記複数の画像の各々のうち前記プロジェクターの光軸の輝度を表す画素を含む一部の範囲を用いて前記測定距離を測定し、
前記一部の範囲は、前記計測対象に投影された前記縞パターンの１周期分の長さを有する、構成１１に記載の３次元形状計測装置。
【0130】
［構成１３］
前記カメラは、オートフォーカス機構を有し、前記オートフォーカス機構によって前記計測対象にピントが合うように調整される、構成１から１２のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
前記カメラは、オートフォーカス機構を有し、前記オートフォーカス機構によって前記計測対象にピントが合うように調整される、構成１から１２のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
【0131】
［構成１４］
互いに焦点距離の異なる複数のカメラを備え、
前記複数のカメラのうち、前記計測対象に対する合焦度の最も高い特定のカメラが前記カメラとして選択される、構成１から１２のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
互いに焦点距離の異なる複数のカメラを備え、
前記複数のカメラのうち、前記計測対象に対する合焦度の最も高い特定のカメラが前記カメラとして選択される、構成１から１２のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
【0132】
［構成１５］
前記縞パターンは、正弦波状である、構成１から１４のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
前記縞パターンは、正弦波状である、構成１から１４のいずれかに記載の３次元形状計測装置。
【0133】
［構成１６］
３次元形状計測に使用されるプロジェクターの制御方法であって、
計測対象と前記プロジェクターとの測定距離を取得することと、
前記測定距離に応じて、前記プロジェクターによって投影される縞パターンの周期を変更することとを備える、制御方法。
３次元形状計測に使用されるプロジェクターの制御方法であって、
計測対象と前記プロジェクターとの測定距離を取得することと、
前記測定距離に応じて、前記プロジェクターによって投影される縞パターンの周期を変更することとを備える、制御方法。
【0134】
［構成１７］
前記縞パターンの周期を変更することは、
前記計測対象と前記プロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルの中から、前記測定距離に対応する周期候補を読み出すことと、
読み出された周期候補に基づいて、前記縞パターンの周期を設定することとを含む、構成１６に記載の制御方法。
前記縞パターンの周期を変更することは、
前記計測対象と前記プロジェクターとの複数の距離の各々と周期候補とを対応付けたテーブルの中から、前記測定距離に対応する周期候補を読み出すことと、
読み出された周期候補に基づいて、前記縞パターンの周期を設定することとを含む、構成１６に記載の制御方法。
【0135】
［構成１８］
前記プロジェクターは、固定の焦点距離を有し、
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、構成１７に記載の制御方法。
前記プロジェクターは、固定の焦点距離を有し、
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体にピントの合った２値画像が投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の振幅の５０％以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、構成１７に記載の制御方法。
【0136】
［構成１９］
前記プロジェクターは、固定の焦点距離を有し、
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、構成１７に記載の制御方法。
前記プロジェクターは、固定の焦点距離を有し、
前記制御方法は、前記テーブルを作成することをさらに備え、
前記テーブルを作成することは、前記複数の距離の各々について、
前記プロジェクターから当該距離だけ離れた位置に置かれた物体に前記縞パターンを投影したときに、前記３次元形状計測に使用されるカメラによって撮像された第１画像の振幅が、前記物体に均一パターンが投影されたときに前記カメラによって撮像された第２画像の輝度ばらつきの１０倍以上となる前記縞パターンの周期範囲を決定することと、
前記周期範囲のうち最短の周期を前記周期候補として設定することとを含む、構成１７に記載の制御方法。
【0137】
［構成２０］
構成１７から１９のいずれか１項に記載の制御方法をコンピューターに実行させる、プログラム。
構成１７から１９のいずれか１項に記載の制御方法をコンピューターに実行させる、プログラム。
【0138】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0139】
１ プロジェクター、２，２Ｂ カメラ、３ コンピューター、４ 距離測定器、５ 輝度測定器、１１ 光源、１２ 光変調装置、１３ 投影光学系、２１ 撮像素子、２２ 集光光学系、２３ オートフォーカス機構、３１ プロセッサー、３２ メモリー、３３ ストレージ、３４ プログラム、３５ テーブル、５０ 余弦曲線、５２，５４ 曲線、６０，６２ 線、７０，８６ 撮影画像、７２，３０６ 範囲、８０ ２値画像、８２ 均一パターン、８４ 矩形波パターン、１００，１００Ａ，１００Ｂ ３次元形状計測装置、２００ ロボット、３００ 計測対象、３０２ トレー、３０４ ワーク、５００ 搬送ベルト、１０００ システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
